当前世界环境

介绍

每个国家经济和工业发展最重要的人口现象之一是城市和城市人口的快速增长(Isazadeh和Mehranfar,2012)。人口增长通常伴随着土壤侵蚀、荒漠化和森林砍伐等环境退化(Gharakhluo et al.， 2013)。城市消耗了世界上四分之三的能源，造成了世界上四分之三的污染(Jomepour et al.， 2013)。现代城市通过消耗土地、能源、水和食物、物质流动，以及温室气体、固体废物、空气和水污染的排放，对地球的自然环境施加了相当大的压力(Zamba和Hadjibiros, 2007)。经济效率和社会福利取决于自然资源提供服务的能力，而造成资源破坏的人类活动，将导致人类长期福利的下降(Borucke et al.， 2013)。

人们为确定和减少人类生活对环境的影响作出了巨大努力。所有这些努力的目标是创建一个生态可持续发展的城市，其资源的利用是有效的，减少生态影响和保持其生态作用提供更高的生活水平，它将为其公民提供一个更健康的城市环境(巴雷特和西蒙斯，2003年)。

为了量化人类活动对自然环境的影响，已经开发了不同的方法(Zamba和Hadjibiros, 2007)。评估资源使用对环境影响的工具之一是生态足迹的概念。城市生态足迹的估算是以人口为基础的。全球生态足迹的基本理念是，人类活动对地球上可用的土地产生了需求，从而在土地上留下了足迹(Agrawal等人，2006)。

生态足迹向人们展示了他们的消费模式对地球资源的影响(Ewing et al.， 2010)。换句话说，生态足迹被用作计算人类活动对环境影响的工具(Peters and Schouten, 2010)。

生态足迹评估人与资源之间的关系，是区域、国家和地球承载能力的指标，它被定义为不同生态区的土地总面积，用于生产人口消耗的所有资源并吸收其产生的所有废物，使用流行的技术和资源管理实践(Wiedmann和Barrett, 2010)。

生态足迹是一个指标，旨在衡量人类对生物资源的需求，并将其与地球上的再生能力联系起来。(魏德曼和巴雷特，2010)

生态足迹显示了在现有技术和给定的资源管理条件下，在一段时间内(大多数情况下为一年)维持资源的社会经济利用，以及提供基础设施和吸收废物和污染物所需的土地面积(Giljum et al.， 2007)。陆地和水面都被考虑在内。事实上，生态足迹的目的是估计一个地区、一个城市或一个州的消费或污染速度是否高于生物圈能够生产商品或吸收污染物的速度(Zamba和Hadjibiros, 2007)。

生态足迹的概念

耕地、牧场、森林或生产性海洋以及建成区的生产，表达了人类对自然的需求，它们的总和等于生态足迹。因为不同土地类型的平均生产力是不一样的，所以它们需要转换，使用相应的等效因子，以便以全球公顷表示。
(谢弗等人，2006)


使生物生产区标准化，公顷到全球公顷

生态足迹的估计是用一个共同的测量单位来表示的:全球公顷(Ewing et al, 2010)。生态足迹是用产量因子和等效因子来衡量的，将物理土地需求转化为世界平均生物生产力土地，通常以全球公顷(gha)表示(Wiedmann & Lenzen, 2007)。

产量因子解释了不同国家特定土地类型的产量差异(Kitzes et al.， 2007)。

生产力是指某一时期(通常是一年)、某一产品(如农作物、牧场饲养的动物产品等)和某一土地利用(耕地、牧场等)(Kitzes et al.， 2007;Ewing et al.， 2010;Schaefer et al.， 2006)

例如，新西兰一公顷牧场平均比约旦一公顷牧场生产更多的肉(Kitzes et al.， 2007)。因此，就生产力而言，新西兰一公顷草地相当于一公顷以上的世界平均牧场;它有可能支持更多的肉类生产(Ewing et al.， 2010)。这些差异可能是由于自然因素，如降水或土壤质量，或管理做法(Kitzes等人，2007;尤因等人，2010)。

为了解释这些差异，产量因子将一个国家特定土地类型的产量与相同土地类型的世界平均公顷产量进行比较。每个国家和年份都有自己的一套收益因素。(Kitzes et al.， 2007)。

等效因子将不同土地利用类型以其各自的世界平均生产力的面积转换为所有土地利用类型以其全球平均生物生产力的等效面积(Ewing等，2010)。等效因子将特定土地类型(即农田、牧场、森林、渔场)转化为生物生产力面积的通用单位，即全球公顷(Kitzes等，2007)。等效因子因土地利用类型和年份而异。(Ewing et al.， 2010;Kitzes et al.， 2007)。例如，2003年，初级农田的等效系数为2.21，这表明初级农田的生产力是世界平均生产力土地的两倍多。同年，牧场的等效系数为0.49，表明牧场的生产力约为平均生物生产力公顷的一半。(Kitzes et al.， 2007)。

等效因子计算背后的基本原理是根据不同土地面积生产对人类有用资源的能力对其进行加权。因此，权重标准不仅是生产的生物量的数量，还包括这种生物量的质量，即这种生物量对人类的价值。(Ewing等人，2010)。

交通足迹

城市是一个复杂而有组织的集合，不断变化和发展。这种复杂性和动态性使得有必要根据准确和最新的数据和信息进行战略规划。

要计算城市的生态足迹，可以考虑不同的组成部分:耕地、牧场、海洋和内陆水域、能源和建成区(Ewing et al.， 2010)。

这种分类有助于更好地了解人类对不同土地利用类型的需求。

人类活动对环境的一个关键影响是气候变化的风险。大城市是大气中二氧化碳(CO2)增加的主要贡献者，二氧化碳是主要的温室气体。这一贡献的一个重要组成部分是城市交通活动，特别是公路运输的排放(Zamba和Hadjibiros, 2007)。

一个使用化石燃料的城市的活动之一是交通问题，由于使用不同类型的燃料为车辆CO₂释放到大气中。对于由于各种人类活动使用化石燃料而在太空中积累的二氧化碳，需要一个吸收和隔离它的汇(GFN, 2006)。相应地，CO的释放量₂被认为是能源足迹的一个子集。

交通相关活动的足迹包括交通燃料消耗的足迹和交通基础设施建设面积的足迹。因此，所有形式的公共交通，如公共汽车，出租车，摩托车，私家车和货运车辆消耗化石燃料，如压缩天然气，液化石油气和汽油(Agrawal等人，2006)。

美国交通运输的足迹，考虑到各种交通工具，从私家车和卡车，摩托车和公共汽车，铁路和航空运输和客船，并针对这一点，多少CO₂每千瓦时消耗一种燃料释放到大气中的温室气体，估计为1.94全球公顷(Christensen等，2007)。

在2003年的英国，关于水、航空和铁路运输、地铁、公共汽车、汽车、摩托车和摩托车，以及关于基础设施，交通运输的生态足迹计算为0.67全球公顷(Barret和Simmons, 2003)。

在约克郡，CO的量₂计算了私家车、公共汽车、摩托车和飞机等车辆使用的各种燃料每千瓦时产生的排放量，并估计了该市1.49公顷的交通足迹。(Barrett et al.， 2002)

澳大利亚阿德莱德市的交通足迹计算出私家车、卡车、摩托车、公共汽车、铁路和航空运输以及客船等私人交通工具的使用为人均0.66全球公顷(Agrawal et al.，2006)。

在伊朗西部的克尔曼沙阿市，考虑到公共汽车、小巴、汽车和摩托车等公共和私人车辆的柴油和汽油消耗量，交通运输的生态足迹估计为0.32公顷(Gharakhluo et al.， 2013)。

材料与方法

Isphahan长期以来一直是伊朗高原上重要的城市中心，其面积约为17,585公顷，约有1,978,168人居住在14个地区(Zarrabi et al.， 2009)。Isphahan使用各种车辆，包括公共汽车、卡车、私家车和摩托车，每一种都有自己的燃料。

与道路运输影响相关的生态足迹估计结合了以下活动(Barret和Scott, 2010)

• 的有限公司₂,没有_x以及汽车发动机燃烧化石燃料产生的甲烷排放。
• 的有限公司₂车辆和道路基础设施的制造和维护所产生的排放。
• 道路空间和其他被不同车辆设施占用的土地。

计算交通网络生态足迹的方法如图1所示。如图所示，我们的方法包括三个主要步骤(Chi and Stone, 2005)。

图1:这个方法是用来计算的 交通的生态足迹 点击此处查看图

1. 根据路面铺装面积估算路网物理足迹;(步骤1)
2. 根据路网出行一年内固碳所需的林地面积估算路网的能源足迹;(步骤2)然后
3. 结合物理足迹和能源足迹的土地面积，得出总运输足迹的估计。(步骤3)。

物理足迹(步骤1)是研究区域内所有路段面积的总和(Zamba和Hadjibiros, 2007)。物理足迹的等效系数为2.51 (Ewing et al.， 2010)。

对于能源足迹(步骤2)，估计沿研究区域旅行一年内消耗的燃料总量。为了计算吸收或隔离城市交通中使用的化石燃料燃烧所排放的二氧化碳所需的土地面积，由于每种燃料的每体积单位二氧化碳排放量的差异，每种燃料的足迹被分开考虑。(根据表1、2、3引用的数据)

除了车辆沿网络行驶所消耗的燃料外，网络建设和每年道路维护过程中所消耗的能量也必须反映在交通网络的总足迹中(Chi和Stone, 2005)。Wackernagel和Rees(1996)估计，道路建设和维护的间接碳排放量相当于车辆每年消耗的总燃料的45%。将这一估计值乘以碳固存系数，以估算研究区域吸收燃料消耗所排放的二氧化碳所需的林地面积。(赞巴和哈吉比罗斯，2007)。能源足迹的等效系数为1.26 (Ewing et al.， 2010)。最后，运输足迹(步骤3)是物理足迹和能源足迹的总和。

表1:在伊斯法罕行驶的各类车辆总数(2011年)

公共汽车/小型公共汽车	出租车	卡车	摩托车	拾音器	公共交通	私人汽车
2800	25000年	3400	514000年	77000年	10000年	700000年

表2:伊斯法罕的燃料消耗量(2011年)

产品	气液	天然气	普通汽油	高级汽油
单位	吨	百万美元3.	几百万升	几百万升
数量	1756	121	589	27

表3:伊斯法罕运输足迹详细数据(2011年)

组件	消费数量	发布	转换因子	生态足迹(公顷/年)	等效系数	生态足迹(gha/年)
普通汽油	5.89亿升	1432200	3.996 吨	358408.4	1.26 gha /公顷	451594.58
高级汽油	2700万升
天然气	1.21亿立方米	283697.568		70995.38		89454
液化石油气	1756吨	5268		1318		1661
维护操作	45%的能源消耗			193825		244219.32
建设用地	3506公顷			3506	2.51 gha /公顷	8800
总和				628053		795728.9

结果

各部分在伊斯法罕运输足迹中的比例如图2所示。

图2:参与组件的共享 伊斯法罕的足迹 点击此处查看图

根据上述计算，Isphahan运输所需林地面积为795728.9 global公顷，人均为0.4 gha。如果使用等效因子将城市总面积转换为全球公顷，每位伊斯法罕公民的人均可用土地约为0.022全球公顷，而人均交通足迹为0.4全球公顷。这意味着满足每个人的交通需求所需的土地是伊斯法罕市每个人人均可用土地的18倍。交通运输是总生态足迹的一个组成部分，这说明了一个事实，即城市给城市腹地带来了进一步的环境负担。它们从整个生态圈吸收能量和物质。(瓦克纳格尔和里斯，1996)

有限公司₂向大气中的释放直接取决于燃料消耗量。其他气体的释放取决于其他因素，如速度、加速度和车辆类型。因此，车辆的类型、技术和燃料的类型影响着排放控制。

结论

生态足迹的概念作为可持续发展的一个有用的指标受到了相当大的关注。这个概念可以作为一种有用的分析方法，用于估计不同活动的总影响，例如交通和车辆交通造成的空气污染。

作为本次调查的研究区域，Isphahan使用了不同种类的车辆，估计吸收这些车辆排放到大气中的二氧化碳所需的林地面积为799688.9全球公顷，是Isphahan面积的18倍。这一估计与其他研究结果相当，如奥斯陆的相应估计约为22.5 (Aall和Norland, 2002)。

生态足迹可以在研究中作为一个强有力的声明，以确定潜在的不可持续性来源;在交通运输领域，不同燃料的使用对环境的影响是交通运输规划中的一个重要因素。从图表中可以看出，汽油在伊斯法罕的交通足迹中占有主要地位，因此汽油比例的降低将导致生态足迹和交通对自然环境的总影响的减少。

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