郭振+張炫釗

[摘 要]以山東廟島為研究區(qū)，根據(jù)自下而上的存量分析體系構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量計(jì)算模型，利用遙感影像提取技術(shù)等方法獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，定量研究海島基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量構(gòu)成及其于2011—2016年的變化情況，并通過(guò)IPAT模型分析存量變化的主要人文驅(qū)動(dòng)力因素。結(jié)果表明，廟島基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)現(xiàn)存量約為292.5kt，集中于以水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)和加工廠為主的生產(chǎn)性建筑中，主要材料為碎石、石材、磚塊、沙子和水泥；5年內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量共增加62kt，89.7%用于興建水產(chǎn)養(yǎng)殖和加工業(yè)相關(guān)的建筑及港口基礎(chǔ)設(shè)施；人均生產(chǎn)總值的增加是導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量增加的主要人文驅(qū)動(dòng)力因素。由此建議在山東廟島發(fā)展過(guò)程中，可以通過(guò)優(yōu)化海島產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、積極開(kāi)發(fā)利用島內(nèi)現(xiàn)有資源、合理回收利用建材等途徑，以更好地推動(dòng)海島資源的可持續(xù)利用管理與環(huán)境保護(hù)。

[關(guān)鍵詞]產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)；海島系統(tǒng)；基礎(chǔ)設(shè)施；物質(zhì)存量分析；IPAT模型

[中圖分類號(hào)]X37 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1671-8372（2017）04-0040-07

Abstract：Taking the Miao Island in Shandong province as the research area to construct the calculation model of the material stock of the infrastructure， obtaining the relevant data by using remote sensing image extraction technology and other methods， this study makes a quantitative research on the material stock of island infrastructures and its change pattern from 2011 to 2016， and analyzes the main humanistic driving forces of stock change through IPA model according to the bottom-up inventory analysis system. The result shows that the material stock of the infrastructures on the Miao Island is 292.5kt， concentrated in the productive buildings， mainly in aquaculture and processing plants， and the major building materials are gravel， stone， brick， sand and cement； the material stock of the infrastructures has increased to 62kt during the 5 years， among which 89.7% are used to build aquaculture and the construction related to processing industry and the port infrastructure. The study also finds that the increase in per capita GDP is the main cultural driving factors to lead to an increase in the amount of material in the infrastructure. Based on the analysis above， it is suggested that during the development of the Miao Island， it could be better to promote the sustainable utilization management and environmental protection of island resources by optimizing the industry structure， actively developing and utilizing existing resources on the island， and rationally recycling and utilizing materials.

Key words：industrial ecology； island system； infrastructure； the analysis of material stock； IPAT model

海島是一類四面環(huán)海、環(huán)境相對(duì)封閉的特殊地理系統(tǒng)[1]。作為國(guó)家遠(yuǎn)離陸地的海洋領(lǐng)土，海島的發(fā)展在維護(hù)國(guó)家海洋權(quán)益、開(kāi)發(fā)海洋資源、促進(jìn)海洋區(qū)域和沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方面均具有重要作用[2-3]。海島的各類基礎(chǔ)設(shè)施不僅為島民提供了居住環(huán)境和交通運(yùn)輸?shù)然旧罘?wù)，也為海島社會(huì)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)期增長(zhǎng)提供了重要的固定資本，因此是海島發(fā)展過(guò)程中不可或缺的要素。隨著 “一帶一路”倡議的提出及逐步實(shí)施，我國(guó)近岸海島地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展速度加快，許多海島的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程日趨頻繁。

由于面積相對(duì)較小、交通便利性較差，多數(shù)海島存在自然資源匱乏的問(wèn)題[4]，一方面島上的基礎(chǔ)設(shè)施在生產(chǎn)、加工和建造過(guò)程中所消耗的水泥、沙石料以及金屬等各類建材大多需由陸地提供[5-6]；另一方面，基礎(chǔ)設(shè)施在報(bào)廢拆除后所形成的建筑垃圾通常長(zhǎng)期滯留于島內(nèi)，加上海島靜脈產(chǎn)業(yè)鏈尚不完善，潛在增加了海島生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)壓力。而當(dāng)前國(guó)外系統(tǒng)考察海島生態(tài)系統(tǒng)中人工設(shè)施物質(zhì)存量的研究尚不多見(jiàn)，我國(guó)海島基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量的研究也處于空白。因此，本研究選取我國(guó)北方小型有居民海島之一—山東廟島為研究區(qū)，在海島存量分類體系的基礎(chǔ)上，定量研究海島基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量的構(gòu)成及動(dòng)態(tài)變化，并對(duì)其物質(zhì)存量驅(qū)動(dòng)力因素進(jìn)行分析。研究可為海島開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中的人類活動(dòng)強(qiáng)度評(píng)價(jià)、探究基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的資源依存度與潛在固體廢棄物風(fēng)險(xiǎn)，以及制定資源可持續(xù)利用管理與環(huán)境保護(hù)政策提供基礎(chǔ)支撐。endprint

一、海島基礎(chǔ)設(shè)施分類及模型構(gòu)建

（一）物質(zhì)存量研究體系

“物質(zhì)存量（Material Stocks， MS）” 是產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)中的一個(gè)概念，泛指在社會(huì)中具有社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出功能、可為人類日常工作和生活提供服務(wù)功能的產(chǎn)品或物料的含量，一般以質(zhì)量為計(jì)量單位[7-8]。針對(duì)社會(huì)系統(tǒng)的物質(zhì)存量研究始于70多年前，但近20年來(lái)隨著全球城市化進(jìn)程的加速以及城市代謝研究的興起，相關(guān)研究才開(kāi)始逐漸受到人們的關(guān)注，并迅速發(fā)展成為產(chǎn)業(yè)生態(tài)學(xué)及區(qū)域可持續(xù)研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)[9-10]。

基礎(chǔ)設(shè)施材料涉及物質(zhì)種類繁多，體量不一，開(kāi)展系統(tǒng)性研究的數(shù)據(jù)可獲性差。因此，國(guó)內(nèi)外基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量的研究多集中于發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，以及一些大城市等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)較完備的區(qū)域[11]。Wiedenhofer等[12]分析了歐盟25個(gè)國(guó)家的建筑和交通網(wǎng)絡(luò)的物質(zhì)存量；Mastrucci等[13]評(píng)估了阿爾澤特河畔埃施市的全部建筑物的物質(zhì)存量及其在廢棄階段不同處理方式的環(huán)境影響；Fishman等[14]計(jì)算了日本和美國(guó)1930—2005年建筑材料的物質(zhì)存量；Guo等[15]以及Huang等[16]分別以北京道路系統(tǒng)和北京、天津、上海的基礎(chǔ)設(shè)施存量為研究對(duì)象，分析了存量的構(gòu)成及空間分布。

海島作為一類地理屬性相對(duì)封閉、邊界明確的特殊陸地生態(tài)系統(tǒng)，是開(kāi)展獨(dú)立系統(tǒng)物質(zhì)代謝研究的天然實(shí)驗(yàn)區(qū)。為克服數(shù)據(jù)缺乏以及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)精度較低的問(wèn)題，準(zhǔn)確把握海島基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量的現(xiàn)狀和變化特征，本研究采用“自下而上（Bottom-up）”的存量分析思想，將研究對(duì)象分解成多個(gè)存量單元，通過(guò)對(duì)每個(gè)存量單元的再分級(jí)和子單元的存量計(jì)算，加和得到系統(tǒng)總存量[17-19]。例如，Schebek等[20]將萊茵—美茵地區(qū)非居民建筑物分成12類存量單元，通過(guò)計(jì)算各存量單元的參考建筑所含建筑材料物質(zhì)存量，得到每一種存量單元的物質(zhì)存量以及整個(gè)研究區(qū)各種建筑材料的物質(zhì)存量。該研究體系不僅可揭示存量對(duì)象的內(nèi)部組成和結(jié)構(gòu)，克服基于“自上而下（Top-down）”方法難以解決的“存量黑箱”問(wèn)題[7]，并且通過(guò)運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)和前沿的信息獲取技術(shù)，較傳統(tǒng)基于社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的研究可獲得更高精度和時(shí)效性更強(qiáng)的存量信息，拓展了物質(zhì)存量研究的范圍及深度。

（二）海島基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量分類

基礎(chǔ)設(shè)施一般是指為生產(chǎn)、生活提供基礎(chǔ)條件的、成套的工程構(gòu)筑和設(shè)施[21]。一些城市代謝及區(qū)域尺度的研究并沒(méi)有將基礎(chǔ)設(shè)施深入分類，僅研究其總體或所含的少數(shù)建筑材料的物質(zhì)存量。本研究結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)施存量的相關(guān)研究以及充分考慮有居民海島的現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)利用情況[16，22]，將海島基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量分為3個(gè)主要存量單元共11個(gè)存量子單元，涉及12種主要的建筑材料（見(jiàn)圖1）。

根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的功能及結(jié)構(gòu)，海島的基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量分為建筑、交通基礎(chǔ)設(shè)施以及管線基礎(chǔ)設(shè)施3個(gè)存量單元，各類基礎(chǔ)設(shè)施根據(jù)功能及結(jié)構(gòu)差異性再劃分成若干子類單元（見(jiàn)圖1），每一類存量子單元依據(jù)該設(shè)施物質(zhì)清單公式計(jì)算水泥、沙子、碎石、鋼材等各類建筑材料的投入量。

（三）海島基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量計(jì)算模型

1.建筑單元存量計(jì)算

本文采用“物質(zhì)強(qiáng)度”法計(jì)算海島建筑的建材含量[13，20，23]。對(duì)于住宅、商業(yè)建筑與公共服務(wù)性建筑，屬于同一種結(jié)構(gòu)的不同建筑的單位使用面積耗材特征相似，故可根據(jù)各類住宅單位使用面積各種人工材料總量MSBij1與海島范圍內(nèi)該類建筑的總使用面積SBj1的乘積近似表示其物質(zhì)存量總量。工廠、養(yǎng)殖場(chǎng)與農(nóng)舍等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建筑的結(jié)構(gòu)與材料取決于研究區(qū)的實(shí)際社會(huì)背景，且通常缺乏詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)信息，因此，本研究將功能相近、結(jié)構(gòu)相似的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建筑歸成一類，根據(jù)各類建筑的樣本施工圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解，分別計(jì)算各結(jié)構(gòu)的建筑材料的使用量，反向疊加得整個(gè)存量子單元的物質(zhì)存量值。其公式為：

式（3）中，MSBij1為第j1類結(jié)構(gòu)建筑單位使用面積的i類建筑材料的消耗量，SBPj1、SBCj1與SBRj1分別為第j1類結(jié)構(gòu)住宅、商業(yè)建筑與公共服務(wù)性建筑的總使用面積，MSBij2k為第j2類工農(nóng)生產(chǎn)性建筑的k結(jié)構(gòu)中單位體積材料i的含量，VBPj2k為第j2類工農(nóng)生產(chǎn)性建筑的k結(jié)構(gòu)的總體積。

2.交通基礎(chǔ)設(shè)施單元存量計(jì)算

（四）基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量變化人文驅(qū)動(dòng)力因素分析模型

為分析基礎(chǔ)設(shè)施整體和各種建筑材料的物質(zhì)存量在海島變化的人文驅(qū)動(dòng)力因素，研究引入IPAT模型。IPAT模型是一種描述人文驅(qū)動(dòng)力對(duì)環(huán)境壓力影響的簡(jiǎn)便量化分解模型[24]，目前廣泛應(yīng)用于研究環(huán)境影響與人口經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系[25]。

物質(zhì)存量是人類活動(dòng)對(duì)自然資源的占有量和潛在的建筑廢棄物量，可視為一種環(huán)境影響，一些學(xué)者利用該模型定量研究影響物質(zhì)存量變化的人文因素。本文基于Steinberger等[26]和Schandl等[27]的研究成果，以海島人均生產(chǎn)總值GDP/P代表A；以物質(zhì)存量強(qiáng)度MS/GDP，即生產(chǎn)單位GDP所需要的MS代表T。P、A和T三個(gè)變量對(duì)I的影響強(qiáng)度的自然對(duì)數(shù)變化量可表示為：

通過(guò)比較每個(gè)指標(biāo)值5年前后自然對(duì)數(shù)變化量占△ln（MS）的百分?jǐn)?shù)來(lái)判斷其對(duì)MS變化的貢獻(xiàn)程度。

二、研究區(qū)概況及參數(shù)獲取

（一）山東廟島概況

廟島隸屬山東煙臺(tái)長(zhǎng)島縣，位于廟島群島西南部，島陸面積1.73 km2，南距蓬萊12.1 km，東離南長(zhǎng)山島3 km，至2015年底擁有人口447人。廟島是一座以水產(chǎn)養(yǎng)殖與捕撈業(yè)為主導(dǎo)、加工業(yè)和旅游業(yè)為輔的典型北方小型海島。隨著長(zhǎng)島縣打造我國(guó)北方生態(tài)旅游度假島的各項(xiàng)配套工程的實(shí)施，2011—2016年，廟島的主要產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，居民收入和生活水平顯著提高，各類基礎(chǔ)設(shè)施迎來(lái)一個(gè)興建和更新期。

（二）數(shù)據(jù)來(lái)源

1.遙感影像提取endprint

本研究基于2016年6月份的PLEIADES立體像對(duì)遙感影像（見(jiàn)圖2），利用三階有理函數(shù)模型和地面控制點(diǎn)，構(gòu)建研究區(qū)數(shù)字表面模型DSM（1m）。通過(guò)矢量化和空間數(shù)據(jù)處理，提取各類基礎(chǔ)設(shè)施的占地面積、高度及其他相關(guān)信息。同時(shí)，結(jié)合2011年SPOT高分影像對(duì)比獲得各類基礎(chǔ)設(shè)施5年間的土地利用變化情況。

2.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研

課題組于2016年對(duì)廟島進(jìn)行了四次實(shí)地調(diào)研。經(jīng)實(shí)地調(diào)查測(cè)量，修正補(bǔ)充衛(wèi)星影像，獲取各建筑物層數(shù)及部分基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)與材料信息；現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量碼頭周邊海域水深等數(shù)據(jù)；通過(guò)開(kāi)展廟島居民問(wèn)卷調(diào)查（有效回收35份問(wèn)卷），收集民居在研究時(shí)間段內(nèi)的修繕情況；碼頭及部分基礎(chǔ)設(shè)施清單數(shù)據(jù)根據(jù)走訪島上住戶及相關(guān)建筑施工單位獲得。

3.其他參數(shù)獲取

海島管道信息、島嶼歷年居民人口與GDP值等由廟島開(kāi)發(fā)管理處和長(zhǎng)島縣發(fā)展改革和統(tǒng)計(jì)局提供，廟島發(fā)展歷史和地理信息等來(lái)源于《長(zhǎng)島縣志》，其余基礎(chǔ)設(shè)施單位面積耗材量數(shù)據(jù)基于相關(guān)文獻(xiàn)[28-32]、建筑規(guī)范、工程案例清單和商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)。

三、結(jié)果與分析

（一）廟島基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量現(xiàn)狀構(gòu)成分析

根據(jù)前文各存量單元的物質(zhì)存量計(jì)算公式及廟島基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)參數(shù)，分別計(jì)算得出2011年與2016年研究區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量（見(jiàn)表1）。

1.存量單元物質(zhì)存量現(xiàn)狀構(gòu)成分析

目前，廟島基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量達(dá)292.5kt；各存量單元的物質(zhì)存量值關(guān)系為：MSB>MST> MSP，且MSB為202.1kt，幾乎等于MST與MSP的總和。可見(jiàn)，廟島建筑的規(guī)模遠(yuǎn)大于其他基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)模，即研究區(qū)內(nèi)為發(fā)展基礎(chǔ)設(shè)施所調(diào)用的自然資源，主要用于建造提供住宿、生產(chǎn)和公共服務(wù)功能的建筑。

2.存量子單元物質(zhì)存量現(xiàn)狀構(gòu)成分析

MSB中，民居建筑單元和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性建筑單元的物質(zhì)存量占絕大部分，分別為54.0kt、147.9kt。結(jié)合廟島現(xiàn)狀，生產(chǎn)性建筑主要包括養(yǎng)殖池、加工廠及附屬的宿舍與倉(cāng)庫(kù)，表明當(dāng)?shù)厮a(chǎn)養(yǎng)殖和加工業(yè)明顯依賴基礎(chǔ)設(shè)施和自然資源。道路基礎(chǔ)設(shè)施存量單元與港口基礎(chǔ)設(shè)施存量單元分別為23.7kt和62.0kt，大約為1：3，反映出港口規(guī)模大于道路基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模。廟島的供水管道是當(dāng)前唯一的管道基礎(chǔ)設(shè)施，即MSP為4.3kt。

3.建筑材料物質(zhì)存量現(xiàn)狀構(gòu)成分析

目前該島投入最多的物質(zhì)材料為碎石，占總存量的24.37%；石材次之，占總存量的24.08%；磚塊和沙子依次占存量的24.06%和18%。上述四種人工物質(zhì)是組成該島基礎(chǔ)設(shè)施的主要建筑材料，其余建筑材料在島上的積累量明顯較少，總量不足MSTotal的10%。碎石主要存在于MST，PVC主要積累于MSP，MSB包含其他建筑材料的絕大部分存量。

（二）廟島基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量動(dòng)態(tài)變化分析

1.存量單元物質(zhì)存量動(dòng)態(tài)變化分析

2011—2016年，廟島基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量整體呈增加趨勢(shì)，增量為62.0kt，增幅27%。MSN和MST的增量最大，占總增量的51.29%和48.59%，MST的增幅最為顯著，MSN的增幅次之（見(jiàn)圖3）。MSP的增量較小，為總增量的0.12%，且增幅較弱。

2.存量子單元物質(zhì)存量動(dòng)態(tài)變化分析

MSB的增加量最大，為31.8kt。其中，民居建筑與公共服務(wù)性建筑的增加量較少，其和僅為2.5kt；生產(chǎn)性建筑物質(zhì)存量的增加量約為29.3kt，占MSB變化量的絕大部分，表明5年內(nèi)海島水產(chǎn)養(yǎng)殖和加工業(yè)以大量消耗島外自然資源為代價(jià)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大。道路基礎(chǔ)設(shè)施與港口基礎(chǔ)設(shè)施的物質(zhì)存量分別增加3.9kt和26.3kt，即廟島的島陸和海上交通基礎(chǔ)設(shè)施均得到改善。新自來(lái)水管道于2013年的鋪設(shè)導(dǎo)致了研究區(qū)內(nèi)MSP的增加，增量約65t。由此可見(jiàn)，“工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性建筑”和“港口基礎(chǔ)設(shè)施”是物質(zhì)存量增量最大的兩個(gè)子單元，增量占總增量的89.7%。

3.建筑材料物質(zhì)存量動(dòng)態(tài)變化分析

瓦的物質(zhì)存量略有下降，而其余建筑材料的物質(zhì)存量均增加。由圖4可知，5年內(nèi)廟島基礎(chǔ)設(shè)施中增量最大的5種建筑材料依次是磚塊、碎石、沙子、石材和水泥。然而，增幅最大的5種建筑材料依次為PVC、瓷磚、磚塊、鋼材、水泥和碎石，其中，PVC的增幅最為顯著?？梢灶A(yù)測(cè)，廟島基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展在未來(lái)對(duì)PVC和鋼材等高耗能建材產(chǎn)品的需求量將會(huì)增大。

從物質(zhì)流的角度來(lái)看（見(jiàn)圖5），運(yùn)入島內(nèi)的水泥、沙子、碎石和石材等大宗建筑材料主要用于交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)項(xiàng)目，其次是興建各種非民居建筑，少量成為當(dāng)?shù)鼐用駭U(kuò)建房屋的材料。木材、磚塊、鋼材、鋁合金和玻璃物質(zhì)存量的增加主要是水產(chǎn)養(yǎng)殖和加工廠、宿舍以及公共建筑建設(shè)的結(jié)果；另外，道路、碼頭的新建工程以及民居的擴(kuò)、改建也促使這些材料在海島范圍內(nèi)的積累。進(jìn)入研究區(qū)的絕大部分PVC是供水管道，其余則以交通設(shè)施和建筑部件的形式滯留于其他存量單元中。

（三）物質(zhì)存量變化的人文驅(qū)動(dòng)力因素

基于公式7，計(jì)算得到△In（MSTotal）、△ln（P）、△ln（GDP/P）和△ln（MSTotal/GDP）分別為0.24、0.04、0.15和0.05。各人文驅(qū)動(dòng)力因素對(duì)MSTotal增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)度如圖6所示。

計(jì)算結(jié)果表明，廟島5年內(nèi)人口（P）、人均生產(chǎn)總值（A）和物質(zhì)存量強(qiáng)度（T）三個(gè)因素的增加均帶動(dòng)了人工物質(zhì)積累于島上的基礎(chǔ)設(shè)施中；其中，人均生產(chǎn)總值的增加是導(dǎo)致各種人工物質(zhì)在研究區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施中積累的關(guān)鍵人文驅(qū)動(dòng)力因素。此外，由△（MS/GDP）>0可知，廟島的基礎(chǔ)設(shè)施創(chuàng)造單位GDP所需的物質(zhì)存量增加，即其資源的使用效率及滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)發(fā)展的能力在5年內(nèi)有所降低。

四、討論與政策啟示

（一）優(yōu)化海島產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)endprint

由前文可知，水產(chǎn)養(yǎng)殖和加工業(yè)相關(guān)建筑的物質(zhì)存量，既在當(dāng)前MSTotal中占據(jù)大量份額，也是5年內(nèi)物質(zhì)存量增加最大的存量子單元；從建筑材料的角度來(lái)看，這些基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)磚塊、鋼材等廟島無(wú)法自給的高耗能人工材料需求量較大，其建設(shè)工程也是上述建材于5年內(nèi)在島內(nèi)積累的重要原因。從人文驅(qū)動(dòng)力因素分析結(jié)果來(lái)看，作為當(dāng)前研究區(qū)內(nèi)的支柱產(chǎn)業(yè)，水產(chǎn)養(yǎng)殖和加工業(yè)雖然直接促進(jìn)了該島人均生產(chǎn)總值的增長(zhǎng)，但這種增長(zhǎng)方式也使基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量顯著增加。即該產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大在提高當(dāng)?shù)厝司杖氲耐瑫r(shí)，卻以消耗更多的自然資源為代價(jià)。

政府應(yīng)積極引進(jìn)先進(jìn)的水產(chǎn)養(yǎng)殖和加工技術(shù)，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施條件下，增加水產(chǎn)品產(chǎn)量，從而提高當(dāng)?shù)厝司a(chǎn)總值，降低基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量強(qiáng)度以及相關(guān)建筑材料輸入流量。同時(shí)，政府可充分利用當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境和傳統(tǒng)媽祖文化背景優(yōu)勢(shì)，基于交通基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀，大力扶持生態(tài)旅游業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)，降低居民對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的依賴程度，從而進(jìn)一步提高基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量使用效率。

（二）積極開(kāi)發(fā)利用島內(nèi)現(xiàn)有資源

研究區(qū)主要的建筑材料中，碎石、石材和沙子可部分由海島自給，這些材料不僅占據(jù)當(dāng)前基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量的大部分，也是5年內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展積累較多的成分，是交通基礎(chǔ)設(shè)施和各類建筑物修建工程中必不可少的物質(zhì)材料。由《長(zhǎng)島縣南五島概念性總體規(guī)劃》等文件可知，長(zhǎng)島縣政府計(jì)劃于廟島修建環(huán)島觀光道、度假別墅和娛樂(lè)設(shè)施等項(xiàng)目?？梢灶A(yù)測(cè)，上述三種物質(zhì)資料未來(lái)的需求量極可能居高不下。從海島基礎(chǔ)設(shè)施生命周期的角度看，倘若這些建材在適當(dāng)條件下于島內(nèi)開(kāi)采獲取，則可減少相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過(guò)程中貨車與貨船因長(zhǎng)距離運(yùn)輸這些大宗建材而消耗的化石燃料，進(jìn)而有效降低海島發(fā)展過(guò)程中對(duì)外界自然資源的依賴程度。

（三）合理回收利用建材

已在島內(nèi)大量積累、未來(lái)需求量顯著的水泥和磚塊等建材，只能于島外獲取，且其生產(chǎn)的過(guò)程能耗較大。在基礎(chǔ)設(shè)施報(bào)廢階段合理回收利用這些建筑材料不僅能夠避免建筑垃圾長(zhǎng)期滯留于島內(nèi)所造成的環(huán)境負(fù)擔(dān)，而且可減輕島外一次資源消耗量，實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。其中，基于相關(guān)文獻(xiàn)[33-35]提供的回收率，廟島基礎(chǔ)設(shè)施的部分建筑材料理論回收量如表2所示。

因此，相關(guān)部門在舊建筑拆除改建過(guò)程中，應(yīng)盡可能篩選出完整的磚塊，直接作為某些低質(zhì)量要求設(shè)施的材料（如院墻砌體）；可將不完整的磚塊，以及水泥碎塊、黏土瓦和瓷磚經(jīng)分類和簡(jiǎn)單處理后，充當(dāng)某些基礎(chǔ)設(shè)施的碎石材料源；對(duì)于鋼材和玻璃等生產(chǎn)和回收工序復(fù)雜的建筑材料，應(yīng)收集并統(tǒng)一運(yùn)至島外集中回收處理。

五、結(jié)論與展望

當(dāng)前，廟島基礎(chǔ)設(shè)施整體處于發(fā)展與優(yōu)化狀態(tài)，2011—2016年其物質(zhì)存量共增加62.0kt，現(xiàn)為292.5kt。研究區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施的物質(zhì)存量集中于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性建筑中，主要用于維持水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)和加工業(yè)發(fā)展。此外，以水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)和加工廠為主的建筑以及港口交通設(shè)施的興、改建工程是導(dǎo)致5年內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量增加的主要原因。碎石、石材、磚塊、沙子和水泥等傳統(tǒng)建材是廟島基礎(chǔ)設(shè)施中當(dāng)前積累最多的建筑材料，也是5年內(nèi)增加最多的建筑材料，PVC、鋼材和瓷磚等新型成品建材的需求量明顯增加。2011—2016年，人均生產(chǎn)總值的增加是促進(jìn)廟島基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量增加的主要人文驅(qū)動(dòng)力因素。在研究時(shí)間段內(nèi)，基礎(chǔ)設(shè)施的自然資源使用效率及滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)發(fā)展的能力有所降低?；谏鲜鼋Y(jié)論，政府可通過(guò)優(yōu)化海島產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、積極開(kāi)發(fā)利用島內(nèi)現(xiàn)有資源、合理回收利用建材等措施，降低廟島因興建基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)的資源浪費(fèi)與環(huán)境壓力。

從國(guó)家海洋戰(zhàn)略及藍(lán)色經(jīng)濟(jì)相關(guān)規(guī)劃，以及有居民海島結(jié)合自身的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和涉海產(chǎn)業(yè)自我發(fā)展創(chuàng)新的角度來(lái)看，我國(guó)海島各方面事業(yè)的發(fā)展前景廣闊，海島的物質(zhì)流、能量流的輸入將日益增大。海島的生態(tài)環(huán)境及資源可持續(xù)等的問(wèn)題也將逐步成為新的研究熱點(diǎn)，而對(duì)海島生態(tài)系統(tǒng)的研究又可為城市的發(fā)展及其他生態(tài)系統(tǒng)的研究提供新的思路與方法。下一步的研究中，我們也將選擇不同區(qū)位、面積、人口以及開(kāi)發(fā)利用方式的海島作為研究區(qū)，開(kāi)展更多的海島物質(zhì)流及能量流案例分析，為海島物質(zhì)代謝研究以及面向資源、環(huán)境可持續(xù)的海島基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃管理提供理論支撐。

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[責(zé)任編輯 張桂霞]endprint