改進的“城市礦產”物質流分析方法探究*

陳長松，郗永勤

(1.福州大學 福建省循環經濟研究中心，福建 福州 350116;2.福州大學 經濟與管理學院，福建 福州 350116)

1 引言

近年來，我國相繼出臺了《關于開展城市礦產示范基地建設的通知》和《循環經濟發展戰略及近期行動計劃》等，明確提出開展“城市礦產”示范基地建設，推動廢棄機電、電線電纜、汽車、手機、家電、塑料橡膠等再生資源的循環利用、規模利用和高值利用。

目前，我國每年約有500 萬噸左右的廢鋼鐵、20多萬噸廢有色金屬、1 400 萬噸的廢紙及大量的廢塑料、廢玻璃等沒有回收利用，開發利用空間巨大［1］。在學術界，對“城市礦產”的研究主要集中在對國內外“城市礦產”發展的現狀、經驗以及相關政策實踐等方面的實證研究，缺少對“城市礦產”再生資源整體的流動特征和轉化效率的研究［2］。物質流分析(MFA)作為物質流量和流向分析的重要方法，在對“城市礦產”再生資源物質代謝分析時具有明顯的不適用性。因此，有必要對MFA 進行改進，進而科學分析“城市礦產”再生資源的具體流動特征和轉化效率。

2 物質流分析方法(MFA)概述

2.1 理論框架

2.1.1 研究思路

物質流分析(MFA)方法是從物質的質量出發，通過對自然資源和物質的開采、生產、轉移、分配、消耗、循環、廢棄等過程的分析，解釋物質在特定區域內的流量、流向和轉化效率，找出存在環境問題的直接原因，構建區域發展的可持續性指標，提出解決環境問題的可行方案，為區域可持續發展目標的制定提供科學依據［3］。

2.1.2 研究框架

從研究層次上劃分，物質流分析包括經濟系統、產業部門和產品生命周期評價等三個層次［4］，文章主要針對區域經濟系統物質流分析進行研究。物質流分析方法對區域經濟系統的物質流動狀況進行研究的基本框架如圖1 所示，主要分為三大板塊，分別為物質輸入端、區域經濟系統和物質輸出端。

在第一板塊物質輸入端，進入經濟系統的自然物質分為直接物質輸入和隱藏流兩個部分。直接物質輸入主要包括區域內資源量和進口資源量;隱藏流則是指人類為獲取直接物質輸入時必須動用的數量巨大的環境物質。第二板塊區域經濟系統為物質流分析框架的核心部分，主要體現了區域內消費和物質存量(增量)的生產過程。第三板塊為物質輸出端，物質輸出總量由直接物質輸出和區域內隱藏流構成，其中直接物質輸出包括出口物質和區域內物質輸出，區域內物質輸出是由經濟系統排出的固體廢棄物、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部分，而對再生資源進行回收利用，其實質就是從物質輸入端再次進入區域經濟系統進行生產加工等的反饋流程［5］。所以，物質輸入端的組成部分，應是直接物質輸入、隱藏流和再生資源輸入三個部分。

圖1 區域經濟系統傳統物質流分析框架示意圖

2.2 指標體系

MFA 對經濟系統的分析主要是通過以下六大類十多個指標進行的:物質輸入指標、物質產出指標、物質消耗指標、平衡指標、強度和效率指標、綜合指數等，見表1。

3 MFA 運用于“城市礦產”再生資源的不適用性分析

3.1 “城市礦產”與傳統區域經濟系統的區別

從運用MFA 分析物質流動特征的角度出發，通過比較“城市礦產”和傳統區域經濟系統的各自特征，表明“城市礦產”與傳統區域經濟系統相比，在輸入物質、發展目標、發展模式、數據完備性等四個方面存在著明顯差異，見表2。

表1 物質流分析指標及計算公式

表2 “城市礦產”與傳統區域經濟系統的區別

3.2 MFA 理論框架的不適用

基于上文對傳統經濟系統與“城市礦產”區別的分析，表明MFA 方法并不適用于對“城市礦產”再生資源的物質代謝分析，主要體現在理論框架和指標體系兩個方面。理論框架的不適用主要體現在以下兩點:

3.2.1 關注點不同

MFA 更為關注自然資源從開采、開發、利用到回收的整個流通過程，即物質在整個生命周期中的具體演化，較為宏觀，并不適用于“城市礦產”關注產品在廢棄后成為再生資源流轉與處理的特點，其需要更為細化的分析框架。

3.2.2 基礎條件的要求不匹配

以自然原生資源為起點的MFA，針對該類物質的基本框架和指標體系都已經較為成熟，對其物質代謝分析的基礎條件比較完備。而針對各類再生資源物質代謝理論研究還不足，操作上缺少匹配的分析框架和指標體系。

3.3 MFA 指標體系的不適用

MFA 指標體系的不適用主要是源于理論框架的不適用，因為其指標體系是根據其理論框架進行具體設計的。舉例說，MFA 整個指標體系是圍繞水、氣體、生物物質和非生物物質以及相對應的隱藏流進行的代謝分析，如再生資源本身來源于社會經濟系統的廢舊物資，在回收利用過程中，并不存在“人類為獲取直接物質輸入而必須動用的數量巨大的環境物質”，即不需要針對隱藏流的統計指標。所以，MFA 指標體系并不適用于“城市礦產”的物質代謝分析。

4 改進的“城市礦產”再生資源MFA

4.1 改進的理論框架

4.1.1 改進后的思路

改進的MFA 在遵循質量守恒定律和循環經濟“3R”原則的基礎上，通過對廢棄物資源的回收、利用、轉移、分配、消耗、再循環、再廢棄等過程的分析，解釋相應物質在區域內的代謝過程，為“城市礦產”區域可持續發展目標的制定提供科學依據［7］。

4.1.2 改進后的框架

基于前文對MFA 改進的可行性分析，結合物質流分析的基本思想，文章構建了適用于“城市礦產”再生資源代謝過程的改進的MFA 分析框架，如圖2所示。

適應于“城市礦產”再生資源代謝過程的改進的MFA 分析框架主要分為再生資源輸入端、再生資源利用系統和再生產品輸出端三大部分［8］。再生資源輸入端，主要包括再生資源的區域內產生量、進口量、再利用量，并扣除出口量，它們共同構成了再生資源的輸入總量。再生資源在進入再生資源利用系統之后，主要分為兩大部分，即再生利用量和廢棄后存而不用量;根據對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。在再生產品輸出端，根據廢棄物材料的不同，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品。

4.2 改進的指標體系

根據改進的MFA 框架和“城市礦產”的物質代謝特征，在遵循循環經濟3R 原則的基礎上，對MFA指標體系進行改進。表3 所示，改進的指標體系主要分為輸入指標、再生利用指標、輸出指標、平衡指標、強度以及效率指標五大塊，更具有操作性、針對性、實用性，能夠充分體現循環經濟發展的特點，如再利用量、再利用率、資源化量、資源化率等就是根據再利用原則和資源化原則進行衍生設置的。

5 以天津子牙循環經濟產業區為例進行應用分析

“城市礦產”完整的物質代謝分析總體上如圖3所示，但具體到每一個“城市礦產”示范基地，則由于基地再生資源來源、主要生產加工產品以及加工方式的不同，又需要進行適當的調整選用。由于對于天津子牙數據搜集的局限，文章主要應用改進后的理論框架和指標體系，以2011 年天津子牙循環經濟產業區相關數據為例進行應用分析。

圖2 “城市礦產”物質流分析框架示意圖

表3 “城市礦產”再生資源MFA 指標及計算公式

天津子牙循環經濟產業區是目前我國北部最大的再生資源專業化園區，其主要產品是廢舊機電拆解后經過加工的質地優良的銅、鐵、鋁、塑料等工業制品，主要銷往濱海新區。2011 年，該產業園區的年拆解廢舊電子產品可達152.85 萬噸，主要通過從區域外買進的方式輸入再生資源，其中廢機電產品(廢電機、切片鋁、線纜、變壓器)60 萬噸，家用電器19.74 萬噸，輪胎5.85 萬噸，塑料30 萬噸，汽車37.26 萬噸，即再生資源輸入量和再生資源產生量都為152.85 萬噸;園區總產值73.93 億元，即再生輸出產值73.93 億元;當年可向市場提供原材料銅45 萬噸、鋁25 萬噸、鐵30 萬噸、橡塑材料30 萬噸、其他材料20 萬噸，即再生輸出量95 萬噸;再生資源循環利用率為98.1%，再生資源生產力為0.492 9億元/萬噸。由以上數據分析，表明天津子牙循環經濟產業園廢舊資源的獲取來源主要是通過區域外部買進，充分利用了京津冀腹地的優越地理位置;年拆解廢舊電子產品總量巨大，且以廢銅、廢鋁、廢鋁等廢舊金屬的回收利用為主，利用量大，體現了北方地區再生資源綜合利用的龍頭地位;較高的再生資源循環利用率和再生資源生產力，說明了園區在發展過程中注重先進技術設備的更新、科學運營管理的改進，充分體現了天津子牙循環經濟產業園區在再生資源回收利用方面的較高的發展水平與潛力。

圖3 天津子牙循環經濟產業園物質流分析框架(2011 年)

6 結語

為了更客觀準確的描述和評價“城市礦產”物質代謝過程，需要構建與之匹配的MFA 分析框架和指標體系。文章在對傳統物質流分析框架和指標體系進行介紹的基礎上，對比了傳統區域經濟系統與“城市礦產”的區別，指出了MFA 運用于“城市礦產”再生資源物質代謝分析的不適用性，進而針對“城市礦產”闡述了對MFA 進行改進的可行性，最后提出了改進的MFA 基本框架和指標體系，并以天津子牙為例進行實證分析。研究結果表明:改進的MFA 方法的理論框架和指標體系能夠為評價“城市礦產”的再生資源代謝分析提供理論依據和方法支撐，同時所構建的評價模型為“城市礦產”的發展定位提供了方法依據。

［1］劉興利.積極開發“城市礦山”全面協調發展循環經濟［J］.再生資源與循環經濟，2009(9):3－5.

［2］尹嬌嬌.生態工業園區廢物綜合管理信息系統分析與設計——以天津子牙循環經濟產業區為例［D］.天津:天津理工大學，2013.

［3］畢 軍，黃和平，袁增偉，等.物質流分析與管理［M］.北京:科學出版社，2009.

［4］Haberl H，MFK，Krausmann F.Progress towards sustainability?What the conceptual framework of material and energy flow accounting(MEFA)can offer［J］.Land Use Policy，2004，21(3):199－213.

［5］劉長灝，馬春元，張 凱.循環經濟輸入輸出問題研究［M］.北京:科學出版社，2012.

［6］王仁祺，戴鐵軍.包裝廢棄物物質流分析框架及指標的建立［J］.包裝工程，2016，34(11):16－22.

［7］朱春燕.物質流分析簡介［J］.中國統計，2013(4):40－41.

［8］劉興利.積極開發“城市礦山”全面協調發展循環經濟［J］.再生資源與循環經濟，2009(9):3－5.