改進(jìn)的“城市礦產(chǎn)”物質(zhì)流分析方法探究*

陳長(zhǎng)松，郗永勤

(1.福州大學(xué) 福建省循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究中心，福建 福州 350116;2.福州大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，福建 福州 350116)

1 引言

近年來(lái)，我國(guó)相繼出臺(tái)了《關(guān)于開(kāi)展城市礦產(chǎn)示范基地建設(shè)的通知》和《循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略及近期行動(dòng)計(jì)劃》等，明確提出開(kāi)展“城市礦產(chǎn)”示范基地建設(shè)，推動(dòng)廢棄機(jī)電、電線電纜、汽車、手機(jī)、家電、塑料橡膠等再生資源的循環(huán)利用、規(guī)模利用和高值利用。

目前，我國(guó)每年約有500 萬(wàn)噸左右的廢鋼鐵、20多萬(wàn)噸廢有色金屬、1 400 萬(wàn)噸的廢紙及大量的廢塑料、廢玻璃等沒(méi)有回收利用，開(kāi)發(fā)利用空間巨大［1］。在學(xué)術(shù)界，對(duì)“城市礦產(chǎn)”的研究主要集中在對(duì)國(guó)內(nèi)外“城市礦產(chǎn)”發(fā)展的現(xiàn)狀、經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)政策實(shí)踐等方面的實(shí)證研究，缺少對(duì)“城市礦產(chǎn)”再生資源整體的流動(dòng)特征和轉(zhuǎn)化效率的研究［2］。物質(zhì)流分析(MFA)作為物質(zhì)流量和流向分析的重要方法，在對(duì)“城市礦產(chǎn)”再生資源物質(zhì)代謝分析時(shí)具有明顯的不適用性。因此，有必要對(duì)MFA 進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而科學(xué)分析“城市礦產(chǎn)”再生資源的具體流動(dòng)特征和轉(zhuǎn)化效率。

2 物質(zhì)流分析方法(MFA)概述

2.1 理論框架

2.1.1 研究思路

物質(zhì)流分析(MFA)方法是從物質(zhì)的質(zhì)量出發(fā)，通過(guò)對(duì)自然資源和物質(zhì)的開(kāi)采、生產(chǎn)、轉(zhuǎn)移、分配、消耗、循環(huán)、廢棄等過(guò)程的分析，解釋物質(zhì)在特定區(qū)域內(nèi)的流量、流向和轉(zhuǎn)化效率，找出存在環(huán)境問(wèn)題的直接原因，構(gòu)建區(qū)域發(fā)展的可持續(xù)性指標(biāo)，提出解決環(huán)境問(wèn)題的可行方案，為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的制定提供科學(xué)依據(jù)［3］。

2.1.2 研究框架

從研究層次上劃分，物質(zhì)流分析包括經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、產(chǎn)業(yè)部門(mén)和產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)等三個(gè)層次［4］，文章主要針對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)流分析進(jìn)行研究。物質(zhì)流分析方法對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的物質(zhì)流動(dòng)狀況進(jìn)行研究的基本框架如圖1 所示，主要分為三大板塊，分別為物質(zhì)輸入端、區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和物質(zhì)輸出端。

在第一板塊物質(zhì)輸入端，進(jìn)入經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的自然物質(zhì)分為直接物質(zhì)輸入和隱藏流兩個(gè)部分。直接物質(zhì)輸入主要包括區(qū)域內(nèi)資源量和進(jìn)口資源量;隱藏流則是指人類為獲取直接物質(zhì)輸入時(shí)必須動(dòng)用的數(shù)量巨大的環(huán)境物質(zhì)。第二板塊區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)為物質(zhì)流分析框架的核心部分，主要體現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)消費(fèi)和物質(zhì)存量(增量)的生產(chǎn)過(guò)程。第三板塊為物質(zhì)輸出端，物質(zhì)輸出總量由直接物質(zhì)輸出和區(qū)域內(nèi)隱藏流構(gòu)成，其中直接物質(zhì)輸出包括出口物質(zhì)和區(qū)域內(nèi)物質(zhì)輸出，區(qū)域內(nèi)物質(zhì)輸出是由經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)排出的固體廢棄物、廢水、廢氣等所組成，分為直接排放的廢棄物和可回收利用的再生資源兩個(gè)部分，而對(duì)再生資源進(jìn)行回收利用，其實(shí)質(zhì)就是從物質(zhì)輸入端再次進(jìn)入?yún)^(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)加工等的反饋流程［5］。所以，物質(zhì)輸入端的組成部分，應(yīng)是直接物質(zhì)輸入、隱藏流和再生資源輸入三個(gè)部分。

圖1 區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)傳統(tǒng)物質(zhì)流分析框架示意圖

2.2 指標(biāo)體系

MFA 對(duì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的分析主要是通過(guò)以下六大類十多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行的:物質(zhì)輸入指標(biāo)、物質(zhì)產(chǎn)出指標(biāo)、物質(zhì)消耗指標(biāo)、平衡指標(biāo)、強(qiáng)度和效率指標(biāo)、綜合指數(shù)等，見(jiàn)表1。

3 MFA 運(yùn)用于“城市礦產(chǎn)”再生資源的不適用性分析

3.1 “城市礦產(chǎn)”與傳統(tǒng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的區(qū)別

從運(yùn)用MFA 分析物質(zhì)流動(dòng)特征的角度出發(fā)，通過(guò)比較“城市礦產(chǎn)”和傳統(tǒng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的各自特征，表明“城市礦產(chǎn)”與傳統(tǒng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)相比，在輸入物質(zhì)、發(fā)展目標(biāo)、發(fā)展模式、數(shù)據(jù)完備性等四個(gè)方面存在著明顯差異，見(jiàn)表2。

表1 物質(zhì)流分析指標(biāo)及計(jì)算公式

表2 “城市礦產(chǎn)”與傳統(tǒng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的區(qū)別

3.2 MFA 理論框架的不適用

基于上文對(duì)傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與“城市礦產(chǎn)”區(qū)別的分析，表明MFA 方法并不適用于對(duì)“城市礦產(chǎn)”再生資源的物質(zhì)代謝分析，主要體現(xiàn)在理論框架和指標(biāo)體系兩個(gè)方面。理論框架的不適用主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn):

3.2.1 關(guān)注點(diǎn)不同

MFA 更為關(guān)注自然資源從開(kāi)采、開(kāi)發(fā)、利用到回收的整個(gè)流通過(guò)程，即物質(zhì)在整個(gè)生命周期中的具體演化，較為宏觀，并不適用于“城市礦產(chǎn)”關(guān)注產(chǎn)品在廢棄后成為再生資源流轉(zhuǎn)與處理的特點(diǎn)，其需要更為細(xì)化的分析框架。

3.2.2 基礎(chǔ)條件的要求不匹配

以自然原生資源為起點(diǎn)的MFA，針對(duì)該類物質(zhì)的基本框架和指標(biāo)體系都已經(jīng)較為成熟，對(duì)其物質(zhì)代謝分析的基礎(chǔ)條件比較完備。而針對(duì)各類再生資源物質(zhì)代謝理論研究還不足，操作上缺少匹配的分析框架和指標(biāo)體系。

3.3 MFA 指標(biāo)體系的不適用

MFA 指標(biāo)體系的不適用主要是源于理論框架的不適用，因?yàn)槠渲笜?biāo)體系是根據(jù)其理論框架進(jìn)行具體設(shè)計(jì)的。舉例說(shuō)，MFA 整個(gè)指標(biāo)體系是圍繞水、氣體、生物物質(zhì)和非生物物質(zhì)以及相對(duì)應(yīng)的隱藏流進(jìn)行的代謝分析，如再生資源本身來(lái)源于社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的廢舊物資，在回收利用過(guò)程中，并不存在“人類為獲取直接物質(zhì)輸入而必須動(dòng)用的數(shù)量巨大的環(huán)境物質(zhì)”，即不需要針對(duì)隱藏流的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。所以，MFA 指標(biāo)體系并不適用于“城市礦產(chǎn)”的物質(zhì)代謝分析。

4 改進(jìn)的“城市礦產(chǎn)”再生資源MFA

4.1 改進(jìn)的理論框架

4.1.1 改進(jìn)后的思路

改進(jìn)的MFA 在遵循質(zhì)量守恒定律和循環(huán)經(jīng)濟(jì)“3R”原則的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)廢棄物資源的回收、利用、轉(zhuǎn)移、分配、消耗、再循環(huán)、再?gòu)U棄等過(guò)程的分析，解釋相應(yīng)物質(zhì)在區(qū)域內(nèi)的代謝過(guò)程，為“城市礦產(chǎn)”區(qū)域可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的制定提供科學(xué)依據(jù)［7］。

4.1.2 改進(jìn)后的框架

基于前文對(duì)MFA 改進(jìn)的可行性分析，結(jié)合物質(zhì)流分析的基本思想，文章構(gòu)建了適用于“城市礦產(chǎn)”再生資源代謝過(guò)程的改進(jìn)的MFA 分析框架，如圖2所示。

適應(yīng)于“城市礦產(chǎn)”再生資源代謝過(guò)程的改進(jìn)的MFA 分析框架主要分為再生資源輸入端、再生資源利用系統(tǒng)和再生產(chǎn)品輸出端三大部分［8］。再生資源輸入端，主要包括再生資源的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生量、進(jìn)口量、再利用量，并扣除出口量，它們共同構(gòu)成了再生資源的輸入總量。再生資源在進(jìn)入再生資源利用系統(tǒng)之后，主要分為兩大部分，即再生利用量和廢棄后存而不用量;根據(jù)對(duì)再生資源的不同利用方式，再生利用量又可以分為再利用量和資源化量。在再生產(chǎn)品輸出端，根據(jù)廢棄物材料的不同，可以分為再生金屬量、再生紙量、再生塑料量、再生玻璃量以及其他再生產(chǎn)品。

4.2 改進(jìn)的指標(biāo)體系

根據(jù)改進(jìn)的MFA 框架和“城市礦產(chǎn)”的物質(zhì)代謝特征，在遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)3R 原則的基礎(chǔ)上，對(duì)MFA指標(biāo)體系進(jìn)行改進(jìn)。表3 所示，改進(jìn)的指標(biāo)體系主要分為輸入指標(biāo)、再生利用指標(biāo)、輸出指標(biāo)、平衡指標(biāo)、強(qiáng)度以及效率指標(biāo)五大塊，更具有操作性、針對(duì)性、實(shí)用性，能夠充分體現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特點(diǎn)，如再利用量、再利用率、資源化量、資源化率等就是根據(jù)再利用原則和資源化原則進(jìn)行衍生設(shè)置的。

5 以天津子牙循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)區(qū)為例進(jìn)行應(yīng)用分析

“城市礦產(chǎn)”完整的物質(zhì)代謝分析總體上如圖3所示，但具體到每一個(gè)“城市礦產(chǎn)”示范基地，則由于基地再生資源來(lái)源、主要生產(chǎn)加工產(chǎn)品以及加工方式的不同，又需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整選用。由于對(duì)于天津子牙數(shù)據(jù)搜集的局限，文章主要應(yīng)用改進(jìn)后的理論框架和指標(biāo)體系，以2011 年天津子牙循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)為例進(jìn)行應(yīng)用分析。

圖2 “城市礦產(chǎn)”物質(zhì)流分析框架示意圖

表3 “城市礦產(chǎn)”再生資源MFA 指標(biāo)及計(jì)算公式

天津子牙循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)區(qū)是目前我國(guó)北部最大的再生資源專業(yè)化園區(qū)，其主要產(chǎn)品是廢舊機(jī)電拆解后經(jīng)過(guò)加工的質(zhì)地優(yōu)良的銅、鐵、鋁、塑料等工業(yè)制品，主要銷往濱海新區(qū)。2011 年，該產(chǎn)業(yè)園區(qū)的年拆解廢舊電子產(chǎn)品可達(dá)152.85 萬(wàn)噸，主要通過(guò)從區(qū)域外買進(jìn)的方式輸入再生資源，其中廢機(jī)電產(chǎn)品(廢電機(jī)、切片鋁、線纜、變壓器)60 萬(wàn)噸，家用電器19.74 萬(wàn)噸，輪胎5.85 萬(wàn)噸，塑料30 萬(wàn)噸，汽車37.26 萬(wàn)噸，即再生資源輸入量和再生資源產(chǎn)生量都為152.85 萬(wàn)噸;園區(qū)總產(chǎn)值73.93 億元，即再生輸出產(chǎn)值73.93 億元;當(dāng)年可向市場(chǎng)提供原材料銅45 萬(wàn)噸、鋁25 萬(wàn)噸、鐵30 萬(wàn)噸、橡塑材料30 萬(wàn)噸、其他材料20 萬(wàn)噸，即再生輸出量95 萬(wàn)噸;再生資源循環(huán)利用率為98.1%，再生資源生產(chǎn)力為0.492 9億元/萬(wàn)噸。由以上數(shù)據(jù)分析，表明天津子牙循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園廢舊資源的獲取來(lái)源主要是通過(guò)區(qū)域外部買進(jìn)，充分利用了京津冀腹地的優(yōu)越地理位置;年拆解廢舊電子產(chǎn)品總量巨大，且以廢銅、廢鋁、廢鋁等廢舊金屬的回收利用為主，利用量大，體現(xiàn)了北方地區(qū)再生資源綜合利用的龍頭地位;較高的再生資源循環(huán)利用率和再生資源生產(chǎn)力，說(shuō)明了園區(qū)在發(fā)展過(guò)程中注重先進(jìn)技術(shù)設(shè)備的更新、科學(xué)運(yùn)營(yíng)管理的改進(jìn)，充分體現(xiàn)了天津子牙循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園區(qū)在再生資源回收利用方面的較高的發(fā)展水平與潛力。

圖3 天津子牙循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園物質(zhì)流分析框架(2011 年)

6 結(jié)語(yǔ)

為了更客觀準(zhǔn)確的描述和評(píng)價(jià)“城市礦產(chǎn)”物質(zhì)代謝過(guò)程，需要構(gòu)建與之匹配的MFA 分析框架和指標(biāo)體系。文章在對(duì)傳統(tǒng)物質(zhì)流分析框架和指標(biāo)體系進(jìn)行介紹的基礎(chǔ)上，對(duì)比了傳統(tǒng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與“城市礦產(chǎn)”的區(qū)別，指出了MFA 運(yùn)用于“城市礦產(chǎn)”再生資源物質(zhì)代謝分析的不適用性，進(jìn)而針對(duì)“城市礦產(chǎn)”闡述了對(duì)MFA 進(jìn)行改進(jìn)的可行性，最后提出了改進(jìn)的MFA 基本框架和指標(biāo)體系，并以天津子牙為例進(jìn)行實(shí)證分析。研究結(jié)果表明:改進(jìn)的MFA 方法的理論框架和指標(biāo)體系能夠?yàn)樵u(píng)價(jià)“城市礦產(chǎn)”的再生資源代謝分析提供理論依據(jù)和方法支撐，同時(shí)所構(gòu)建的評(píng)價(jià)模型為“城市礦產(chǎn)”的發(fā)展定位提供了方法依據(jù)。

［1］劉興利.積極開(kāi)發(fā)“城市礦山”全面協(xié)調(diào)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)［J］.再生資源與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2009(9):3－5.

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［8］劉興利.積極開(kāi)發(fā)“城市礦山”全面協(xié)調(diào)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)［J］.再生資源與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2009(9):3－5.