Городской метаболизм

Городской метаболизм - это модель, облегчающая описание и анализ потоков материалов и энергии в городах , например, предпринимаемая при анализе материальных потоков в городе. 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 года «Изменение метаболизма в городах».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] В связи с растущим беспокойством по поводу изменения климата и деградации атмосферы использование модели городского метаболизма стало ключевым элементом в определении и поддержании уровней устойчивости и здоровья в городах по всему миру. Городской метаболизм обеспечивает единую или целостную точку зрения, позволяющую охватить все виды деятельности города в одной модели.

История [ править ]

Имея глубокие корни в социологии , Карл Маркс и его коллега-исследователь Фридрих Энгельс, возможно, были первыми, кто выразил озабоченность по поводу проблем, которые мы теперь назвали бы городским метаболизмом. Маркс и Энгельс сосредоточились на социальной организации сбора земных материалов, «анализируя динамические внутренние отношения между людьми и природой». ^[1] Маркс использовал метафору метаболизма для обозначения реальных метаболических взаимодействий, которые происходят в результате физического труда человека, возделывающего Землю 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 в рамках социальной географии . Они также использовали метаболизм, чтобы описать материальный и энергетический обмен между природой и обществом, как критику индустриализации (1883), которая создала взаимозависимый набор общественных потребностей, реализованных через конкретную организацию 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, выступая против индустриализации и использования угля, сэр Патрик Геддес , шотландский биолог, в 1885 году предпринял экологическую критику урбанизации, сделав его первым ученым, предпринявшим попытку эмпирического описания общественного метаболизма в макроэкономическом масштабе. ^[4] Путем своего экспериментального исследования урбанизации он установил физический бюджет для городской энергии и материальной пропускной способности посредством таблицы входных выходов. ^[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]

Только в 1965 году Абель Вулман 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 вода) 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]

Работая над новаторской работой Вулмана в 60-х годах, защитник окружающей среды Герберт Жирарде (1996) начал видеть и документировать свои открытия в связи между городским метаболизмом и устойчивыми городами. ^[6] Жирарде заложил основу подхода промышленной экологии к городскому метаболизму, в котором он рассматривается как «преобразование природы в общество». ^[7] Помимо того, что он был большим защитником и популяризатором городского метаболизма, Жирарде значительно придумал и провел различие 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 городской формы и стадий потока. ^{[1] На основании} этого исследования в современной литературе по устойчивости городов сильной стороной является необходимость рассматривать городскую систему в целом, если мы хотим лучше понять и решить сложные проблемы. ^[5]

Две основные школы подхода [ править ]

Энергетический метод [ править ]

Разработанный в 1970-х Ховард Т. Одум , 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 потоков массы или энергии . Исследование Одума приняло это во внимание, и он ввел термин «энергия» для отслеживания и учета метаболических потоков путем измерения солнечной энергии.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 [ править ]

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, исследованная Баччинни и Бруннером в 1990-х годах, «измеряет материалы, поступающие в систему, запасы и потоки в ней, а также результирующие выходы из системы в другие системы в виде загрязнения, отходов или экспорт ". ^[1] Подобно модели Вольмана 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 [ править ]

Есть четыре основных применения городского метаболизма, которые сегодня используются градостроителями и дизайнерами; отчетность по устойчивому развитию, учет парниковых газов в городах , математическое моделирование для анализа политики и городского проектирования.

Показатели устойчивости [ править ]

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 об энергоэффективности , круговороте материалов , управлении отходами и инфраструктуре в городской среде. Модель городского метаболизма регистрирует и анализирует экологические условия и тенденции, которые легко понять для политиков и, следовательно, сопоставимы с течением времени ^[6], что упрощает поиск нездоровых моделей и разработку плана действий для повышения уровня устойчивости.

Учет парниковых газов [ править ]

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

Математические модели [ править ]

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 создавались и использовались учеными МИД и полезны при определении текущих и будущих подпроцессов, а также материальных запасов и потоков в городской среде ^[6] Благодаря способности прогнозировать будущие уровни, эти математические модели позволяют добиться прогресса. и возможные программы предотвращения загрязнения, которые должны быть внедрены, а не решения «в конце трубы», которые предпочитались в прошлом. ^[10]

Инструменты дизайна [ править ]

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, чтобы создать круговой метаболизм, при котором ресурсы рециркулируются, а отходы почти не образуются. ^[6] Подобные 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]

См. Также [ править ]

• Антропогенный метаболизм
• Дематериализация (экономика)
• Промышленная экология
• Промышленный метаболизм
• Социальный метаболизм
• MuSIASEM
• Городская экология

Ссылки [ править ]

Примечания [ править ]

Библиография [ править ]

• Баччини, П. (2007). Метаболизм города: к устойчивому развитию городских систем. Журнал городских технологий, 4 (2), 27-39.
• Бойл, HG (1994). Столичные продовольственные системы в развивающихся странах: перспектива «городского метаболизма». GeoJournal, 34 (3), 245-251.
• Более чистое производство по сравнению с конечным продуктом. (nd). Получено с http://www.centric.at/services/cleaner-production/cleaner-production-versus-end-of-pipe.
• 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.
• 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, С., Пинцетл, С. , и Бундж, П. (2011). Изучение городского метаболизма и его применения в городском планировании и дизайне. Загрязнение окружающей среды, 159, 1965–1973.
• Макдональд, GW, и Паттерсон, MG (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, 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.
• 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.

Внешние ссылки [ править ]

• "Городской метаболизм" - статья " Энциклопедия Земли".
• Метаболизм городов - Исследовательский центр с публикациями, наборами данных и инструментами, связанными с городским метаболизмом