Городской метаболизм - Urban metabolism

Городской метаболизм это модель для облегчения описания и анализа потоки материалов и энергия в города, например, в анализ материального потока города. Он предоставляет исследователям метафорическую основу для изучения взаимодействия природных и человеческих систем в конкретных регионах.[1] С самого начала исследователи настраивали и изменяли параметры модели городского метаболизма. К. Кеннеди и его коллеги дали четкое определение в статье 2007 г. Изменяющийся метаболизм городов утверждая, что городской метаболизм - это «совокупность технических и социально-экономических процессов, которые происходят в городах и приводят к росту, производству энергии и устранению отходов».[2] С растущим беспокойством изменение климата и атмосферный деградация, использование модели городского метаболизма стало ключевым элементом в определении и поддержании уровней устойчивость и здоровье в городах по всему миру. Городской метаболизм обеспечивает единый или целостный точка зрения, чтобы охватить всю деятельность города в одной модели.

История

С глубокими корнями в социология, Карл Маркс и коллега-исследователь Фридрих Энгельс возможно, был первым, кто выразил озабоченность проблемами, которые мы теперь назвали бы городским метаболизмом. Маркс и Энгельс сосредоточились на социальной организации добычи земных материалов, «анализируя динамические внутренние отношения между людьми и природой».[1] Маркс использовал метафору метаболизма для обозначения фактических метаболических взаимодействий, которые происходят в результате физического труда человека по возделыванию Земли для пропитания и укрытия.[3] Короче говоря, Маркс и Энгельс обнаружили, что когда люди проявляют такой физический труд, они в конечном итоге изменяют и биофизические процессы. Это признание изменения биофизического ландшафта - первая ступенька к созданию городского метаболизма внутри социальная география. Они также использовали метаболизм, чтобы описать материальный и энергетический обмен между природой и обществом, как критику индустриализации (1883 г.), которая создала взаимозависимый набор общественных потребностей, задействованных посредством конкретной организации человеческого труда. Маркс утверждал, что городской метаболизм сам по себе становится силой (как капитализм) и будет управлять обществом, если общество не способно контролировать его.

Позже, в ответ на индустриализацию и использование угля, Сэр Патрик Геддес, шотландский биолог, предпринял экологическую критику урбанизации в 1885 году, сделав его первым ученым, который попытался эмпирический описание метаболизма в обществе в макроэкономическом масштабе.[4] Благодаря его экспериментальному изучению урбанизация он установил физический бюджет для городской энергии и пропускной способности материалов посредством таблицы затрат и результатов.[3]

Таблица Геддеса состояла из источников энергии и материалов, преобразованных в продукты в три этапа: (1) добыча топлива и сырья; (2) производство и транспортировка; и (3) обмен. Таблица также включала используемые промежуточные продукты для производства или транспортировки конечных продуктов; расчет потерь энергии между каждым из трех этапов; и конечный продукт, который часто был на удивление мал в материальном отношении по сравнению с его общими материальными затратами ».[4]

Так было до 1965 года, когда Абель Вольман полностью разработал и использовал термин городской метаболизм в своей работе «Метаболизм городов», которую он разработал в ответ на ухудшение качества воздуха и воды в американских городах.[2] В этом исследовании Вулман разработал модель, которая позволила ему определить скорость притока и оттока гипотетического американского города с населением в 1 миллион человек. [5] Модель позволяет отслеживать и документировать используемые природные ресурсы (в основном воду) и, как следствие, образование и выброс отходов.[6] В исследовании Уолмана подчеркивается тот факт, что существуют физические ограничения на природные ресурсы, которые мы используем ежедневно, и при частом использовании сбор отходов может и будет создавать проблемы. Это также помогло исследователям и профессионалам своего времени сосредоточить свое внимание на общесистемном воздействии потребления товаров и последовательного производства отходов в городской среде.[7]

Продолжая новаторскую работу Вулмана в 60-х годах, защитник окружающей среды Герберт Жирарде (1996) начали видеть и документировать свои открытия в связи между городским метаболизмом и устойчивыми городами.[6] Жирарде заложил основу промышленная экология подход к городскому метаболизму, в котором он рассматривается как «превращение природы в общество».[7] Помимо того, что он был большим защитником и популяризатором городского метаболизма, Жирарде значительно придумал и провел разницу между «круговым» и «линейным» метаболизмом.[7] В круговом цикле почти нет отходов, и почти все используется повторно. Жирарде характеризует это как естественный мировой процесс. С другой стороны, «линейный» метаболизм, который характеризуется как процесс городского мира, имеет явные входящие ресурсы и выход отходов. Жирарде подчеркивает, что ускоренное использование линейного метаболизма в городской среде создает надвигающийся глобальный кризис по мере роста городов.

Совсем недавно система отсчета метаболизма использовалась при представлении экологической информации в Австралии, где такие исследователи, как Ньюман, начали связывать городские показатели метаболизма с ней, и было высказано предположение, что ее можно использовать для определения устойчивости города в пределах потенциал экосистем, который может его поддерживать.[8] Это исследование оставалось в основном на описательном уровне и не затрагивало политические или социальные силы городских форм и стадий течения.[1] На основании этого исследования в современной литературе по устойчивому развитию городов сильной стороной является необходимость рассматривать городскую систему в целом, если мы хотим лучше понять и решить сложные проблемы.[5]

Две основные школы подхода

Энергетический метод

Символы энергетических систем H.gif
Основная статья: Энергия

Разработан в 1970-х гг. Ховард Т. Одум, а системный эколог, хотел подчеркнуть зависимость от источника почти всей энергии на планете: солнца.[6] Одум полагал, что предыдущие исследования и разработки городского метаболизма отсутствовали и не учитывали качественные различия масса или же потоки энергии. Одум принял это во внимание, и он ввел термин «энергия» для отслеживания и учета метаболических потоков путем измерения солнечная энергия используется прямо или косвенно для создания продукта или оказания услуги. Этот метод также подчеркивает использование стандартной единицы измерения для расчета движения энергии, питательных веществ и отходов в биофизической системе; выбранной единицей были «джоули солнечной энергии». На первый взгляд идея использования стандартных единиц кажется выгодной идеей для расчета и сравнения цифр; на самом деле способность преобразовывать все городские процессы в джоули солнечной энергии оказалась трудным делом и трудным для понимания.[1]

Анализ материальных потоков

MFASystem 1.png
Основная статья: Анализ материальных потоков

В настоящее время подход городского метаболизма (UM), по данным международной литературы, применялся несколько раз для оценки и описания городских потоков и связанных с ними воздействий с использованием различных инструментов, таких как Анализ материальных потоков (MFA) (Ioppolo et al., 2014).[9] MFA, исследованный Баччинни и Бруннером в 1990-х годах, «измеряет материалы, поступающие в систему, запасы и потоки внутри нее, а также результирующие выходы из системы в другие системы в виде загрязнения, отходов или экспорта».[1] Подобно модели Уолмана для гипотетического американского города, этот метод основан на концепции, согласно которой масса используемых ресурсов будет равна массе «плюс» смены запаса.[1] Методика MFA стала основной школой городского метаболизма, потому что в ней используются более практические единицы, понятные общественности, рабочим, правительственным чиновникам и исследователям.[6]

Приложения

Есть четыре основных применения городского метаболизма, которые сегодня используются градостроителями и дизайнерами; отчетность об устойчивом развитии, городское учет парниковых газов, математическое моделирование для анализа политики и городского дизайна.

Показатели устойчивости

Устойчивое развитие.svg

Поскольку сегодня проблема устойчивости лежит в основе многих экологических проблем, одним из основных способов использования городского метаболизма в современную эпоху является отслеживание и регистрация уровней устойчивости в городах и регионах по всему миру. Городской метаболизм собирает важную и очень полезную информацию о энергоэффективность, цикличность материалов, управление отходами и инфраструктура в городских условиях. Модель городского метаболизма регистрирует и анализирует экологические условия и тенденции, которые легко понять для политиков и, следовательно, сопоставимы с течением времени.[6] упрощение поиска нездоровых моделей и разработки плана действий для повышения уровня устойчивости.

Учет парниковых газов

Парниковый эффект.svg

В соответствии с принципом устойчивости, городской метаболизм также является полезным инструментом для отслеживания парниковый газ выбросы на городском или региональном уровне. Как упоминалось выше, с распространением линейного метаболизма, такого как автомобили, производство парниковых газов экспоненциально увеличивалось с момента рождения и массового производства автомобилей, создавая проблемы для нашей атмосферы.[7] Было доказано, что городской метаболизм является необходимым инструментом для измерения уровней парниковых газов, поскольку это отходы или отходы, которые производятся в результате потребления человеком. Модель обеспечивает поддающиеся количественной оценке параметры, которые позволяют должностным лицам отмечать нездоровые уровни выбросов парниковых газов и, опять же, разработать план действий по их снижению.[6]

Математические модели

Помимо двух описанных выше приложений учета, городской метаболизм начал разрабатывать математические модели для количественной оценки и прогнозирования уровней частиц и питательных веществ в рамках городской модели метаболизма. Такие модели в основном были созданы и используются учеными МИД и полезны для определения текущих и будущих подпроцессов, а также материальных запасов и потоков в городской среде. [6] Обладая способностью прогнозировать будущие уровни, эти математические модели позволяют добиться прогресса и внедрить возможные программы предотвращения загрязнения, а не решения «на конце трубы», которые предпочитались в прошлом.[10]

Инструменты дизайна

Благодаря использованию трех вышеуказанных приложений ученые и профессионалы могут использовать городской метаболизм в качестве инструмента проектирования для создания более экологичной и устойчивой инфраструктуры с самого начала. Отслеживая потоки энергии, материалов и отходов через городские системы в целом, можно вносить изменения и дополнения, чтобы замкнуть петли для создания кругового метаболизма, при котором ресурсы перерабатываются, а отходы почти не образуются.[6] Такие инициативы реализуются во всем мире с использованием технологий и изобретений, которые делают экологичное строительство намного проще и доступнее.

Однако использование модели не ограничивается строго функциональным анализом, так как модель была адаптирована для изучения реляционных аспектов городских отношений между инфраструктурой и гражданами.[11]

Смотрите также

Рекомендации

Примечания

  1. ^ а б c d е ж Пинцетл, С., Бунье, П., и Холмс, Т. (2012). Метод расширенного городского метаболизма: к системному подходу к оценке городских энергетических процессов и причин. Ландшафт и градостроительство, 193-202.
  2. ^ а б Кеннеди, К., Каддихи, Дж., И Энгель-Ян, Дж. (2007). Изменяющийся метаболизм городов. Журнал промышленной экологии, 11 (2), 43-59.
  3. ^ а б Фишер-Ковальский, М. (1998). Метаболизм общества интеллектуальная история анализа потока материалов, часть I, I 860- I 970. Journal of Industrial Ecology, 2 (1), 61-78.
  4. ^ а б Макдональд, Г. В., и Паттерсон, М. Г. (2007). Преодоление разрыва в устойчивости городов: от принципа исключения человека к новой экологической парадигме. Urban Ecosyst, 10, 169-192.
  5. ^ а б Декер Э., Эллиот С., Смит Ф., Блейк Д. и Роуленд Ф. С. (2000). Энергия и материалы проходят через городскую экосистему. Энергетическая среда, 25, 685-740.
  6. ^ а б c d е ж грамм час Кеннеди, С., Пинцетл, С., и Бундж, П. (2011). Изучение городского метаболизма и его применения в городском планировании и дизайне. Загрязнение окружающей среды, 159, 1965–1973.
  7. ^ а б c d Ваксмут, Д. (2012). Три экологии: городской метаболизм и противостояние общества и природы. The Sociological Quarterly, (53), 506-523.
  8. ^ Ньюман, П. (1999). Устойчивое развитие и города: расширение модели метаболизма. Ландшафт и градостроительство, (44), 219-226.
  9. ^ Иопполо, Джузеппе; Рейнаут Хейджунгс, Стефано Кукурахи, Роберта Саломоне и Рене Клейн, 2014. Городской метаболизм: много открытых вопросов для будущих ответов. Пп 23-32 в Пути к экологической устойчивости, ред. Роберта Саломоне и Джузеппе Сайя. Springer.
  10. ^ Более чистое производство по сравнению с конечным продуктом. (нет данных). Извлекаются из http://www.centric.at/services/cleaner-production/cleaner-production-versus-end-of-pipe
  11. ^ Ганди, М. (2004). Переосмысление городского метаболизма: вода, космос и современный город. Город, http://www.geog.ucl.ac.uk/about-the-department/people/academics/matthew-gandy/files/pdf2.pdf

Библиография

  • Баччини, П. (2007). Метаболизм города: к устойчивому развитию городских систем. Журнал городских технологий, 4 (2), 27-39.
  • Бойл, Х. Г. (1994). Столичные продовольственные системы в развивающихся странах: перспектива «городского метаболизма». GeoJournal, 34 (3), 245-251.
  • Более чистое производство по сравнению с конечным продуктом. (нет данных). Извлекаются из http://www.centric.at/services/cleaner-production/cleaner-production-versus-end-of-pipe
  • Деккер, Э., Эллиот, С., Смит, Ф., Блейк, Д., и Роуленд, Ф. С. (2000). Энергия и материалы проходят через городскую экосистему. Энергетическая среда, 25, 685-740.
  • Фишер-Ковальский, М. (1998). Метаболизм общества интеллектуальная история анализа потока материалов, часть I, I 860- I 970. Journal of Industrial Ecology, 2 (1), 61-78.
  • Кеннеди, К., Каддихи, Дж., И Энгель-Ян, Дж. (2007). Изменяющийся метаболизм городов. Журнал промышленной экологии, 11 (2), 43-59.
  • Кеннеди, К., Пинцетл, S., & Бунье, П. (2011). Изучение городского метаболизма и его применения в городском планировании и дизайне. Загрязнение окружающей среды, 159, 1965–1973.
  • Макдональд, Г. В., и Паттерсон, М. Г. (2007). Преодоление разрыва в устойчивости городов: от принципа исключительности человека к новой экологической парадигме. Городской Экосист, 10, 169-192.
  • Ньюман, П. (1999). Устойчивое развитие и города: расширение модели метаболизма. Ландшафт и градостроительство, (44), 219-226.
  • Пинцетл, S., Бунье, П., и Холмс, Т. (2012). Метод расширенного городского метаболизма: к системному подходу к оценке городских энергетических процессов и причин. Ландшафт и градостроительство, 193-202.
  • Консультативный совет по состоянию окружающей среды. (1996). Отчет о состоянии окружающей среды за 1996 год: CSIRO.
  • Ваксмут, Д. (2012). Три экологии: городской метаболизм и противостояние общества и природы. The Sociological Quarterly, (53), 506-523.
  • Вулман, А. (1965). Метаболизм городов. Scientific American, 213 (3), 179–190.

внешняя ссылка