城市廢棄物資源化共生網絡：概念、特征及體系解析

張其春, 郗永勤

1 福州大學循環經濟研究中心, 福州 350116 2 福建工程學院交通運輸學院, 福州 350118

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城市廢棄物資源化共生網絡：概念、特征及體系解析

張其春1,2,*, 郗永勤1

1 福州大學循環經濟研究中心, 福州 350116 2 福建工程學院交通運輸學院, 福州 350118

挖掘城市廢棄物中有價值的資源,已經成為世界各國開展廢棄物開發與管理的共同選擇。產業共生是推動經濟綠色發展和提高資源效率的戰略工具,已經成為探討廢棄物資源化利用問題的重要視角。將產業共生理論引入城市廢棄物資源化利用領域,提出城市廢棄物資源化共生網絡的概念,并將其典型特征概括為“四個統一”,即價值網絡與責任網絡的統一,集聚共生與虛擬共生的統一,穩健型與脆弱性的統一以及自組織性與主體建構性的統一。借鑒超網絡理論構建城市廢棄物資源化共生網絡體系的結構模型,并從共生單元、共生模式、共生界面和共生環境4個層面對該模型進行詳細解析。城市廢棄物資源化共生網絡可分為核心網絡和外圍網絡,兩者之間存在全方位、多層次的合作機制。在城市廢棄物資源化共生網絡中,共生單元具有多層次性和多樣性特征,它們之間存在著不同類型、效率各異的共生關系,推動共生模式向對稱互惠一體化共生進化是破解城市廢棄物資源化利用難題的關鍵；共生界面具有物質交換、能量傳遞、信息共享、知識傳播及利益協調等多樣化功能,而共生關系的進化以及共生界面功能發揮又依賴于優越的共生環境。此外,城市廢棄物資源化共生網絡有依托型、平等型、嵌套型和虛擬型等4種運作模式,國內典型案例分析表明這4種運作模式將長期并存。

城市廢棄物；資源化利用；產業共生；產業共生網絡；產業生態學

在自然資源日益枯竭的今天,以工業固體廢棄物、廢舊電器電子產品、建筑垃圾、生活垃圾等為主體的城市廢棄物卻與日俱增,總量已達到數千億噸,并以每年百億噸的速度增長,對人類社會的生存與發展造成了極大威脅。環境保護部《建設項目竣工環境保護驗收技術規范生活垃圾填埋工程》編制組證實：我國已有約2/3的大中城市陷入垃圾包圍中,1/4左右城市無適合場所堆放垃圾[1]。如果不能對城市廢棄物進行有效處理,最終將導致城市生態系統的崩潰,加快城市廢棄物處理已經刻不容緩。

20世紀90年代以來,城市廢棄物資源化利用成為政產學研各界共同關注的熱點問題,國內外學者從理論與實踐、宏觀與微觀、定量與定性等不同角度開展了多層次的系統化研究,研究成果涵蓋城市廢棄物資源化利用的價值分析、潛力估算、影響因素及政策工具等眾多方面[2- 6],這些成果為深化該領域研究提供了寶貴資料。Laybourn和Lombardi認為產業共生是推動經濟綠色發展和提高資源效率的戰略工具,已經成為探討廢棄物資源化利用問題的重要視角[7]。但現有研究主要聚焦于工農業廢棄物的協同利用問題,較少拓展到城市廢棄物資源化利用領域。隨著產業共生理論與實踐的發展,從共生的視域和范式開展城市廢棄物資源化利用,具有很強的解釋力和建構力。構建城市廢棄物資源化共生網絡的理論研究框架,可以為探索以城市廢棄物為媒介的各類行為主體間的合作關系、機理和模式提供新的研究視角,為深化該領域的理論研究和實踐發展注入新活力。

1 城市廢棄物資源化共生網絡概念的提出

聯合國發布的《全球固體廢棄物治理展望》指出：全球每年有70—100億t固體廢棄物產生,當前固體廢棄物的資源化率不足40%,仍有巨大的挖掘空間[8]。隨著城市廢棄物的激增,廢棄物資源化利用已經成為破解資源與環境雙重困境的重要途徑,是實踐綠色發展理念,加強生態文明建設的重要抓手。城市廢棄物具有數量龐大性、分布分散性、類型多樣性、成分復合型、性質復雜性和價值隱藏性等特征[8-9],對其資源化處理難度大,不僅需要強大的技術與設備支撐,還需要相關產業配套、有效的市場需求和公眾的廣泛參與[10]。為此,將城市廢棄物納入產業共生體系,推進生產系統與生活系統的循環鏈接,使城市廢棄物資源化為其他產業的原材料,實現產業間的聯動發展,成為解決城市廢棄物難題的根本出路。

Graedel[11]最早提出“產業共生不應只包含工業共生”的觀點,他認為應將產業共生拓展到產業所有領域。由于產業共生在提高副產品和廢棄物的資源化率上表現突出,使得它與城市廢棄物管理具有很高的契合性,為高效利用城市廢棄物找到了理論依據。Shmelev等[12]和Wong等[13]都認為城市廢棄物資源化系統表現出很強的共生特性和網絡特性,應當成為工、農業共生體系之外的另一主體。借鑒產業共生概念,Van Berkel等最早將城市共生界定為：將城市范圍內的各類廢棄物資源化,作為企業生產的原料或能源的現象[14]。Geng[15]和Dong等[16]也都認為產業共生活動應包含在城市共生范圍內,城市共生能夠促進當地工業企業創新城市廢棄物再生利用方式,驅動城市廢棄物管理與本地工業的共同發展,減少資源消耗和環境污染；Zhang等[17]系統回顧了城市代謝的研究進展,認為通過物質與能量交換實現城市代謝與工業聯動發展,有助于恢復城市生態平衡；劉光富等[18-19]認同“城市共生包含各種類型的產業共生”的觀點,認為城市共生所資源化的廢棄物包括一切可利用的廢棄物,同時將城市共生的概念拓展到城市間的廢棄物交換,即跨域共生。

由此可見,學術界普遍將各類行為主體圍繞城市范圍內的各類廢棄物開展資源化活動所形成的共生關系定義為城市共生。按照上述界定,城市共生包含產業共生,其資源化對象涵蓋產業廢棄物和城市廢棄物,覆蓋范圍太廣,得出的結論難免籠統,無疑將弱化理論研究價值；且以產業廢棄物為媒介所形成的產業共生網絡研究已經取得了豐碩成果,現已形成較完善的理論體系[18,20- 21],進一步深化研究的空間有限；此外,由于城市廢棄物種類繁多,目前尚未形成囊括不同城市廢棄物的城市共生現象,而以廢舊電器電子、廢舊汽車等為資源化對象的共生網絡已經形成[19]。因此,本文提出“城市廢棄物資源化共生網絡”的概念,認為城市共生網絡是產業共生網絡和城市廢棄物資源化共生網絡的統一體(圖1)。其中,再生利用企業與其他行為主體間合作形成的各種共生關系是兩者的交集,再生利用企業在城市共生網絡運作中扮演著重要角色。

借鑒產業共生網絡的概念[15],將城市廢棄物資源化共生網絡定義為：共生單元在一定的共生環境中,以城市廢棄物為鏈接媒介,以價值共創共享、利益互惠互補、生態共護共榮為共生目標,以物質流、能量流、信息流、知識流和價值流協同運行為維系紐帶,在彼此形成的共生界面上,按照一定的共生模式開展廢棄物回收、拆解、加工、再生產、再制造及市場化等共生活動所形成的動態網絡系統。這是一種城市廢棄物資源化共生單元間合作的組織形態和功能模式,是資源綜合利用和環境治理的行動聯盟[22],其形成與運作過程不僅依賴于復雜系統的自組織性,更需要制度激勵與政策引導,是內生性與建構性的統一體,反映了不同共生單元在獲取經濟價值的同時,對生態文明價值的崇高追求。

2 城市廢棄物資源化共生網絡的特征分析

由于城市廢棄物的獨特性,城市廢棄物資源化共生網絡和一般的產業共生網絡相比,除了具有節點異質性、空間集聚性、系統耦合性、規模經濟性、協同演化性、趨勢虛擬化等方面的共性特征外,在涉及領域、網絡范圍、價值創造、交易規則、演化能力及信息結構等方面具有差異性(表1),其典型特征可以概括為“四個統一”。

表1 城市廢棄物資源化共生網絡與產業共生網絡的比較

2.1 價值網絡與責任網絡的統一

城市廢棄物資源化共生網絡既是一個價值網絡又是一個責任網絡。城市廢棄物資源化共生網絡內各類行為主體具有明確的價值追求和責任擔當,不同共生單元通過協調合作和共同行動,在追求各自經濟效益的同時,兼顧社會效益和生態效益。雖然不同共生單元都有各自的利益訴求,但也存在共同的價值主張,具有共同的價值追求是形成共生體的動力源泉。從內在屬性來看,這種共同的價值追求體現為生態價值,即對城市土壤、水體、氣候等生態環境的治理和對各類原生資源的保護,充分體現了共生單元節約資源與保護環境的社會責任。每個共生單元既是自身經濟價值增值的主張者又是生態價值實現的承擔者,這種生態價值的實現以不損害各自的經濟價值為前提,獲得合理的經濟利益是共生單元承擔資源環境責任的前提,也是實現人與自然和諧共處的必要條件。共享利益和共擔責任是城市廢棄物資源化共生網絡形成與發展的本質要求。因此,在城市廢棄物資源化過程中必須做好利益與責任的合理分配,不斷強化責任意識,形成對等的權責關系,以強烈的價值追求和責任精神共同應對資源環境危機。

2.2 集聚共生與虛擬共生的統一

城市廢棄物資源化共生網絡在空間上也呈現出集聚特征,在我國表現為向“城市礦產”示范基地集聚,但“城市礦產”示范基地只是網絡核心區,由于其原料來源于終端消費者,中間產品(再生資源)又需要通過再生利用企業實現價值轉移。因此,網絡范圍并不局限于“城市礦產”示范基地,而是拓展到整個城市,甚至跨越城市行政區劃邊界,形成以生態功能空間為依托的共生網絡范圍。也正因為如此,其網絡密度較低,共生關系以點共生和間歇共生為主,高效率的共生關系難以形成,尤其是前端廢棄物供給與回收環節更是如此。由于原材料的特殊性,共生單元加入或退出網絡的門檻低,特別是回收、拆解等前端環節容易陷入無序的惡性競爭,造成二次污染。在新一代信息技術的支撐下,尤其是大數據時代的到來,城市廢棄物資源化利用呈現虛擬化趨勢,越來越多的企業依托互聯網絡交易平臺,推廣“互聯網+回收”新模式[23],降低供給者與回收者之間的交易成本。各類共生單元之間也能利用互聯網平臺進行產業鏈整合,打破地域、資源、環境等限制,充分挖掘各共生單元優勢,提高運作效率,實現跨域共生和虛擬化運營。在這樣的背景下,城市廢棄物資源化共生網絡所覆蓋范圍往往不符合行政區邊界,而是以生態功能完整性為特征而形成的功能性區域,在該生態功能區內不僅存在共生單元間的合作,也存在城際、府際間合作。

2.3 穩健性與脆弱性的統一

城市廢棄物資源化共生網絡是以城市廢棄物的資源化利用為宗旨所形成的共生體,由于廢棄物中蘊藏多樣化的再生資源,如電子廢棄物中可以分離出金、鐵、鎳、銅、錫等金屬,還可以對不同材質的混合塑料進行分離,產生聚乙烯、聚苯乙烯、ABS等通用塑料和工程塑料[24],以這些再生資源為原料形成更加豐富多樣的再生資源產業鏈。通過不斷提高資源化效率,提取高質量、多樣化的再生資源,實現對更多原生資源的替代,可以強化、延伸產業鏈。從這個層面來看,城市廢棄物資源化共生網絡具有較強的穩健性,某一細分產業鏈的衰敗,對整體網絡的影響有限,共生單元容易從其他領域打造出新的產業鏈,具有較強的自我修復功能和穩定性。然而,城市廢棄物資源化共生網絡演化升級受到資源化后端應用環節的強約束,即產業鏈后端對前端具有決定性影響,城市廢棄物資源化產業鏈在很大程度上是一種引致型產業鏈[25]。因此,其網絡彈性較差,一旦后端產業對再生資源需求萎縮或標準變更,將面臨動蕩、停滯甚至崩潰、瓦解的風險,如果缺乏強大的政策支持和突破性技術創新成果,共生網絡重塑難度較大,具有明顯的脆弱性。此外,共生單元間在市場、技術、政策等方面存在嚴重信息不對稱,決定了共生價值難以實現均衡分配,共生單元間存在利益沖突,也暴露出共生關系的脆弱性。

2.4 自組織性與主體建構性的統一

由于城市廢棄物種類繁多,共生單元節點多且分散,如果缺乏高效的交流機制,共生單元間將難以形成良性的互動互促態勢,導致互惠共生和一體化共生等高效率共生模式缺失,共生網絡的復雜程度較高。在這種情況下共生關系演化更多依靠由個人理性決定的自組織能力,而非共生單元集體理性決定的協同進化能力,演化速度較慢,難以適應復雜、動態的不確定環境。由于共生單元間存在各種利益沖突,在缺乏突破性技術創新和有效政策引導的條件下,共生網絡演化容易受阻；而在突破性技術創新和政策激勵的支撐下,能夠激發共生網絡的利益協調功能和相互促進功能,實現城市廢棄物的深度開發,挖掘出品質更好、品種更豐富的再生資源,為下游企業提供高標準、高規格的原材料,促進共生網絡向更有生命力的方向演化,實現共生網絡價值的持續增值,體現出很強的主體建構性特征。當前,我國城市廢棄物資源化共生網絡正處于發展起步階段,完全依靠網絡內在自組織功能將難以應對城市廢棄物暴增帶來的環境壓力,這就更需要各方的共同參與和集體行動[26],發揮政產學研用金介各方的力量,依靠協同治理解決城市廢棄物暴增難題。由此可見,城市廢棄物資源化共生網絡具有自組織性和主體建構性雙重特征,必須內外兼修方能推動持續升級。

3 城市廢棄物資源化共生網絡的結構體系解析

與一般的產業共生網絡類似,城市廢棄物資源化共生網絡也是由共生單元、共生模式、共生界面和共生環境等四要素構成[27]。共生單元在相互的共生界面上通過某種共生模式形成共生關系,共生關系需要在特定的共生環境中產生、維持和升華；與此同時,共生單元之間在開展物質、能量、信息、知識及資金交換過程中,促進共生環境優化,優越的共生環境又反過來有助于共生網絡價值增值,提升城市廢棄物資源化利用水平。城市廢棄物的供給者、回收者、資源化企業和再生利用企業等在網絡形成與演化過程中扮演著不同角色,運行方式和目標取向也存在較大差異,屬于異類共生單元節點,不適合將其置于同一網絡加以分析。

超網絡(Super network)是指網絡中包含著網絡的系統,是分析具有多主體、多層次、多屬性及多準則復雜系統的有效工具[28]。城市廢棄物資源化利用過程是一個具有多維異構關聯屬性的多網絡聯動運作過程,借助超網絡不僅能夠反映城市廢棄物資源化共生網絡中同類共生單元之間的交互關系,而且能夠洞察不同共生單元之間的共生關系[29],有助于更清晰地把握共生網絡內在結構、功能及進化機理。因此,借鑒超網絡層次劃分標準[30],針對城市廢棄物資源化利用過程所表現出的復雜特征,結合不同共生主體間的相互作用,構建出城市廢棄物資源化共生網絡的概念模型(圖2),這是一個包含多種不同類型又相互關聯共生主體的超網絡模型。其中,供給者網絡、回收者網絡、資源化企業網絡和再生利用企業網絡屬于同構、異質的關聯網絡,處于共生網絡的內核,4個子網絡聯動形成閉合回路,構成核心網絡。即,將城市廢棄物資源化過程抽象成一個4個子網絡,網絡節點是資源化過程的責任主體,同一網絡節點間的實線表示共生單元間的共生關系,如資源化企業之間的實線可以表示廢棄物調撥、聯合開發資源化技術等；不同網絡中的虛線表示異質主體間的共生關系,如供應者到回收者的連線可以表示廢棄物的實物轉移,也可以表示價值轉移、雙方信息溝通和知識傳遞等。政府部門、學研組織、金融機構、中介機構、行業協會及新聞媒體等外圍主體構成了外圍網絡,核心網絡和外圍網絡共同形成一個相互聯系、影響和融合的有機系統,核心網絡與外圍網絡之間存在全方位、多層次合作機制,彼此之間的連線表示不同共生單元間的合作關系,如資源化企業與學研組織間的連線可以表示產學研協同創新,通過“雙層”驅動的合作機制,推進城市廢棄物資源化共生網絡達到動態均衡。

圖2 城市廢棄物資源化共生網絡的概念模型Fig.2 Conceptual model of symbiosis network for municipal waste recycling

3.1 共生單元

共生單元是實施共生行為、形成共生關系、打造共生網絡的基本能量生產、交換和分配單位。城市廢棄物資源化共生網絡是由多層次、多元化共生單元構成的復雜系統。Jofre[31]等指出,電子廢棄物資源化過程是一個關聯性很強的活動,各類行為主體必須協調合作才能保證系統的穩定,并認為應根據不同主體所扮演角色的重要性對其進行合理分類。從城市廢棄物資源化過程來看,原生產品或再生產品被消費后喪失使用價值形成廢棄物,廢棄物回收后進行分揀、拆解、加工形成再生資源,再生資源經過再生產或再制造成為再生產品并銷售給消費者使用。該過程中供應者、回收者、資源化企業和再生利用企業之間存在上下游關系,具有天然的互補性,處于共生網絡的內核,是城市廢棄物資源化共生網絡的核心共生單元,它們之間的本質關系是資源供需關系,理想狀態是達到供需匹配。這些共生單元的行為活動構成了閉路循環,也成為以城市廢棄物為媒介形成的共生關系區別于一般產業共生的關鍵。而政府部門、學研組織、金融機構、中介機構、行業協會及新聞媒體等并不直接參與到城市廢棄物的資源化過程中,而是發揮服務功能,要么直接支持核心共生單元的業務開展,要么通過優化共生環境間接影響核心共生單元行為。這些共生單元處于共生網絡的外圍,發揮著不可或缺的激勵、協調、宣傳或引導等功能,對核心共生關系的形成與演化起到重要的推動作用,屬于輔助共生單元。核心共生單元的不斷進化也將倒逼輔助共生單元提升自身能力,使彼此能夠協同進化,共同推動共生網絡演化升級。

在城市廢棄物資源化共生網絡中,每類共生單元都由具有不同性質、特征或功能的行為主體構成,每類行為主體又都存在大量的個體,它們構成了城市廢棄物資源化共生網絡的共生單元節點。共生單元具有“能動性”和“互動性”雙重特性。“能動性”體現為共生單元具有自組織的內生功能,可以自行演化而優化其功能和結構,但自演化速度慢,難以適應外界復雜環境的變化。“互動性”則體現為共生單元之間可以通過合作實現協同進化,加速共生網絡能量擴充,這種“互動性”一方面取決于共生單元間的質參量關聯,只要存在質參量兼容特征就能夠生成共生關系[32],產生共生能量,促使共生單元間形成互促共演的態勢；另一方面也受共生環境的影響,尤其需要依托制度建設和政策引導,激發共生單元的共生動力。共生單元的培育是打造城市廢棄物資源化共生網絡的首要任務,共生單元的多層次性和多樣性決定了實現共生單元能力的匹配進化是一項復雜而艱巨的任務,加大了共生單元培育的難度。

3.2 共生模式

共生模式是共生單元間的相互作用方式或合作形式,具體反映共生單元間的物質、能量、信息、知識和資金的交換關系,是共生關系維系與升華的載體。共生模式的價值在于使共生單元相互適應、相互激發,實現共同進化,使共生網絡能量得以合理整合和有效提升。城市廢棄物資源化共生網絡的共生模式是指各類共生單元之間的物質流、能量流、信息流、知識流和價值流的生成、交換、配置和進化的具體形式。在城市廢棄物資源化共生網絡中,同時存在著同類共生單元內部主體間的共生關系和異類共生單元間的共生關系。前者如,消費者之間開展廢棄物銷售價格、渠道等方面信息的交流及行為習慣的相互影響,回收者之間在信息平臺、設施、技術等方面實現資源共建共享,學研組織針對資源化技術開展合作創新,各級政府及其部門開展城市垃圾問題的聯合執法和跨界治理等。然而,這種共生關系對城市廢棄物資源化共生網絡形成與演化的影響較小,屬于弱共生關系,不是本研究的重點,不再展開分析。異類共生單元間的共生模式反映了異類共生單元間的作用方式和作用強度,在很大程度上決定了共生效率和共生網絡能量。

3.2.1 共生行為模式

共生行為模式反映共生單元之間的行為交互方式,揭示了共生現象的形成與演變特征,包括寄生、偏利共生、非對稱互惠共生和對稱互惠共生等4種形式[27],4種共生模式下的共生效率依次遞增。由于城市廢棄物資源化共生網絡內各共生單元都是獨立的利益實體,具有自主決定共生與否的權利。因此,形成共生關系的前提是互利共贏。寄生和偏利共生都是只利于單邊進化,在城市廢棄物資源化共生網絡等經濟社會網絡中一般不存在。互惠共生存在雙向的利益交流機制,可以產生共生價值,從而形成共生網絡進化的驅動力,是共生關系持久穩定的保障。雖然對稱互惠共生依托公平的利益分配機制,能夠獲得匹配的進化能力,其共生效率最高、共生價值最大,能夠持續促進共生網絡價值增值,但由于各共生單元在能力、分工、責任及文化等方面存在差異,又受到市場結構、政府政策、社會規范等外部因素的影響,共生單元之間在能力、地位、信息等存在明顯不對稱,不可能完全對等地開展合作并實現利益的平均分配。因此,共生單元之間更多以非對稱互惠共生形式存在。這種不對稱的能量交換關系和利益分配機制導致共生單元無法同步進化,將造成共生單元之間的能力不匹配,阻礙共生網絡演化升級。

在實際運作過程中,內核共生單元的資源化企業和再生利用企業由于具有技術、人才、規模、政策等方面的優勢,在共生過程中處于主導地位,往往能夠獲得超額的利潤；而消費者和回收者則處于被動地位,削弱了他們參與共生網絡建設的積極性。輔助共生單元中的中介機構、學研組織和金融機構等往往以契約形式與內核共生單元建立合作關系,受資源稀缺性和市場競爭不充分的影響,在合作過程中處于優勢地位,也能夠獲得更多利益；而政府、行業協會、新聞媒體等主要發揮支持、引導作用,更多考慮社會效益和生態效益,其實際工作效果常常低于預期水平。非對稱互惠共生下的共生網絡處于非均衡狀態,當共生單元利益分配不平衡達到一定閥值,就會引發利益沖突,導致共生網絡震蕩、停滯甚至萎縮、崩潰,具有先天脆弱性。隨著市場競爭的日益充分,系統開放程度和信息透明度不斷提高,共生單元間的共生關系將由非對稱互惠共生逐漸向對稱互惠共生進化。

3.2.2 共生組織模式

共生組織模式反映了共生單元間聯系緊密程度的差異,包括點共生、間歇共生、連續共生和一體化共生等4種形式[27],很顯然這是根據共生行為持續時間長短進行劃分的,4種共生模式下的共生效率依次遞增。在城市廢棄物資源化共生網絡中,這4種共生模式同時并存,只是在共生網絡生命周期的不同階段,主導模式會發生改變。在形成期以點共生為主,發展期以間歇共生和連續共生為主,而成熟期則呈現高度的一體化共生。一體化共生如果不適應復雜動態的外部環境,將進入衰退和蛻變階段。從我國城市廢棄物資源化利用領域的合作情況來看,各類共生單元間的共生關系日益密切,連續性、一體化共生現象日益增多,模式也日趨多樣且新穎,共生效率不斷提高。但由于我國城市廢棄物資源化利用仍然處于起步階段,還存在不少思想觀念和體制機制障礙,扼殺了共生單元開展共生創新的動力,點共生和間歇共生仍然是共生單元間開展合作的主要形式。這種松散型的低層次共生模式,導致共生單元能量得不到充分交換和釋放,無法適應技術、市場、制度和環境的變化,共生網絡的層次和水平難以得到有效提升,集聚效應和品牌效應仍有較大挖掘空間。推動共生模式不斷向對稱互惠一體化共生進化,破解城市廢棄物資源化利用難題,創造新的價值空間。

3.3 共生界面

共生界面是共生單元之間開展共生活動時的接觸方式和機制,或者說是共生單元之間建立聯系的媒介、通道或載體,是共生關系形成與演化的基礎[27],具有物質交換、能量傳遞、信息共享、知識傳播及利益協調等多樣化功能,物質、能量、信息、知識及資金等是共生界面功能得以實現的共生介質,共生單元之間正是依靠共生介質的交換實現共同進化。共生界面功能的發揮程度取決于共生介質的優劣,共生介質越優異,共生單元間交流與合作就越順暢,優異的共生介質在很大程度上決定了共生關系穩定性和持續性,是共生網絡效率提升的重要保障。很顯然,物質、能量、信息、知識及資金等共生介質可以分為有形介質和無形介質,物質、資金屬于有形介質,能量、信息和知識屬于無形介質,共生單元在共生界面上開展共生活動的介質往往是多樣化的,具有高度融合特征,依靠組合介質完成共生活動。城市廢棄物資源化共生網絡中共生關系的廣泛性決定了其共生界面存在的多樣性,可以說共生界面存在于任意兩個具有相互關聯的共生單元節點之間。由于共生單元節點間建立聯系的途徑和方式不同,共生界面也有豐富的表現形式。根據共生界面依賴的共生介質差異,城市廢棄物資源化共生網絡的共生界面可歸結為物質交換機制、能量傳遞機制、信息共享機制、知識傳播機制和利益協調機制。在城市廢棄物資源化共生網絡運作過程中,這五種共生界面都將發揮重要作用,只是在不同的共生活動中,其功能發揮程度不同,存在主導界面與輔助界面之分。

3.4 共生環境

共生環境是共生關系及共生模式產生、維系及升華的外部條件,是共生單位以外的各種資源要素的綜合。優越的環境有助于城市廢棄物資源化共生網絡的形成與演化,通過也不斷與共生單元開展物質、能量、信息、知識等交換,增強共生單元的實力及其相互間合作的穩定性；而共生網絡的良性運作也會產生積極的外部效應,推動共生環境的優化。共生單元與共生環境的動態匹配是共生網絡發展的必然要求。按照共生環境對共生網絡施加影響的方向,可將共生環境劃分為正向環境、中性環境和反向環境。為促進共生網絡的良性發展,必須不斷強化正向效應,遏制負面影響,通過優化共生環境提升共生單元間的合作水平、層次和效率,促進共生關系向對稱互惠一體化共生演進。城市廢棄物資源化共生網絡的共生環境主要包括生態環境、政策法律環境、經濟環境、社會環境、技術環境和空間環境等,這些環境要素具有系統性、關聯性和外部性特征,能夠對共生單元起到引導、激勵、保護或協調作用,共生環境的不斷優化有助于打造以生態文明建設為宗旨的生態功能空間。

4 城市廢棄物資源化共生網絡的運作模式

產業共生網絡在運作模式上可以劃分為4種類型：依托型、平等型、嵌套型和虛擬型[33]。網絡權力是網絡交換和協調過程中不同網絡節點的控制能力和影響能力[34],不同運作模式主要是依據網絡權力配置的差異劃分的。城市廢棄物資源化共生網絡雖然是一種特殊的產業共生網絡,但其運作模式也有這4種類型,其結構如圖3—圖6所示。由于目前我國城市廢棄物資源化共生網絡尚處于形成和發展階段,其運作模式以依托型與平等型為主。

圖3 依托型城市廢棄物資源化共生網絡示意圖Fig.3 Schematic of reliant symbiosis network for municipal waste recycling

圖4 平等型城市廢棄物資源化共生網絡示意圖Fig.4 Schematic of equal symbiosis network for municipal waste recycling

圖5 嵌套型城市廢棄物資源化共生網絡示意圖Fig.5 Schematic of nested symbiosis network for municipal waste recycling

圖6 虛擬型城市廢棄物資源化共生網絡示意圖Fig.6 Schematic of virtual symbiosis network for municipal waste recycling

4.1 依托型城市廢棄物資源化共生網絡

依托型共生網絡是最基本和最廣泛采用的運作模式,其本質是眾多中小共生單元依附于一家或幾家核心共生單元開展共生活動(圖3),根據核心共生單元的數量可分為單中心和多中心兩種類型。以武漢格林美“城市礦產”循環產業園為核心區而形成的共生網絡是單中心依托型城市廢棄物資源化共生網絡的典型代表。格林美是網絡權力的主導者,以格林美為核心,吸引眾多的中小企業集聚,為其提供回收、流通、檢測、研發、銷售及金融等各項服務,核心共生單元與眾多依附共生單元依靠業務關系形成強共生關系。在這種共生網絡中,核心共生單元通常是資源化企業,其他企業或組織處于從屬地位。核心共生單元在業務談判和網絡治理中處于絕對主導地位,依附共生單元對核心共生單元具有強依賴性,這種網絡權力配置方式往往使資源向核心共生單元集聚,加劇信息不對稱,導致共生利益分配不對等。核心共生單元對共生網絡具有高度控制力,很大程度上決定了共生網絡的穩定性和安全性。外部環境變遷和自身經營能力的變化都將造成核心共生單元的經營波動,而一旦核心共生單元經營陷入困境,無疑對依附共生單元的生存造成決定性影響,造成共生網絡的震蕩、萎縮甚至瓦解,共生風險高。為避免核心共生單元經營變更的影響,依附共生單元往往采取分散合作方式,同時與多家核心企業合作,從而驅動網絡組織模式不斷向更高層次進化。

4.2 平等型城市廢棄物資源化共生網絡

平等型共生網絡中各節點間處于對等地位,節點之間依靠市場機制維持網絡運作,節點間具有大致相同的網絡權力(圖4)。以廣東清遠華清循環經濟園為核心區形成的共生網絡是平等型城市廢棄物資源化共生網絡的典型代表。共生單元之間不存在依附關系,在合作過程中處于相對平等地位,由于不存在網絡主導者,網絡權力配置比較對稱,能夠較合理地分配共生利益。各共生單元節點之間依靠市場機制,開展物質、信息、資金等相互交流活動形成松散型網絡,共生網絡內節點多,且每個共生單元往往與不同企業建立共生關系,共生單元對共生伙伴的選擇權較大,彼此間的共生關系較弱,當共生單元之間的交易不能為其中一方帶來利益時,共生關系就會瓦解。但是,由于共生單元具有自我修復功能,單個或部分共生節點或連接失效,并不會對整個共生網絡造成太大影響,整體網絡具有一定的穩健性。然而,由于這種共生網絡內共生單元的實力都比較一般,難以獲得規模效應,也無法取得重大技術突破,市場競爭能力普遍較弱,共生環境變化對這種產業共生網絡的影響很大。此外,這種共生網絡的合作關系以利益為紐帶,共生單元容易實施盲目發展、過度競爭等短視戰略,造成惡性競爭和二次污染,需要政府和園區加強日常監管,避免陷入經營危機。

4.3 嵌套型城市廢棄資源化共生網絡

嵌套型共生網絡是一種復雜的網絡組織模式,兼具依托型和平等型共生網絡的優點,通常是由多家核心共生單元與其吸附共生單元通過各種業務關系而形成的彼此聯動、相互嵌套、相互融合的多中心嵌套網絡結構模式(圖5)。以天津子牙循環經濟產業區為核心區所形成的共生網絡是嵌套型城市廢棄物資源化共生網絡的典型代表。這種共生網絡通常有多家主導企業,主導企業往往分屬于不同的細分領域,主導企業具有很強的集聚效應,吸引配套企業入駐,形成高度的產業集聚現象。在天津子牙循環經濟產業區內,TCL奧博公司、天津國聯等是網絡權力的主導者,它們分別屬于廢舊家電和報廢汽車兩條資源化產業鏈的鏈主,鏈主企業之間通過水、能量、信息、資金、技術和人才等交流共享建立共生關系,形成主體網絡,主體網絡在整個共生網絡中處于核心地位,也是網絡權力配置的主體,如圖5中的虛線框所示。此外,鏈主企業還吸引了280多家產業鏈上下游企業進駐,編織出多重子網絡,形成了“靜脈串聯”、“動脈銜接”、產業間“動態循環”的循環經濟發展“子牙模式”,這種模式的本質是所有共生單元之間圍繞各類廢棄物,依托物質流、能量流、信息流、知識流和價值流的相互交織、相互滲透、層層嵌套,形成復雜的共生網絡綜合體。由于共生界面更加多元順暢,共生單元間的交流渠道更加便捷,共生關系更加牢固,各共生單元依托共生網絡強大的價值整合能力,實現價值在共生網絡節點間的合理配置,有助于形成對稱互惠一體化共生。這種共生網絡具有更高能級和影響力,是一種高層次、高水平的產業共生網絡,能夠保障共生網絡的穩健性和持續升級。然而,這種共生網絡也是由核心共生單元主導,核心共生單元一旦出現經營危機也將造成共生網絡的震蕩,只是多元的核心共生單元可以創造更多的共生關系,某個核心共生單元的退出或部分共生網絡的瓦解對整體共生網絡的影響有限,共生單元更容易依靠斷鍵重連的機制和擇優選擇的機理[35],重新獲得與其他企業的共生機會。

4.4 虛擬型城市廢棄物資源化共生網絡

虛擬型共生網絡是一種新穎的組織模式,突破了傳統的地理界限和具體的物質交換,依靠移動互聯網、云計算、大數據、物聯網等新一代信息技術,依托信息流交換實現企業間的物質流、能量流、知識流和價值流的連接,形成開放式的動態網絡聯盟。依托江蘇“e環保·易回收”平臺而形成的共生網絡是虛擬型城市廢棄物資源化共生網絡的典型代表。以“e環保·易回收”微信平臺為紐帶,實現城市廢棄物供給者和回收者的有機結合,進而將回收、分揀后的廢棄物提供給省內有資質的相關資源化企業,達到線上回收和線下處置融為一體,這些企業在空間上并不存在集聚性,形成了虛擬式網絡組織。由于城市廢棄物具有分布分散、種類繁多等特征,且不少廢棄物資源化企業和再生利用企業都是由傳統企業轉型而來,這些企業往往位于不同地理位置,如果集中向特定工業園區轉移、集聚,勢必要花費大量的遷移成本。虛擬型城市廢棄物資源化共生網絡是一種以信息為鏈接紐帶,以城市廢棄物為合作媒介,能夠充分發揮不同企業的核心能力,達到優勢互補、協同工作的組織模式,適應了將分散、繁多的城市廢棄物予以資源化的現實需求,日益受到產業界的青睞。在這種運作模式中,“互聯網+分類回收”平臺扮演著主導者角色,依托大數據平臺,各類共生單元能夠獲得所需的原料和副產品的數量、種類、成本等基本信息,據此建立共生合作關系,并依靠現代化的高效物流突破地理空間限制,保障共生網絡的良性運作。在信息化平臺缺少的條件下,共生單元間的共生關系將無法形成,而信息化平臺具有門檻低和邊際收益遞增特征,能夠吸引更多的共生單元加入,豐富網絡結構,提高城市廢棄物資源化共生網絡的開放性、適應性和延展性。

然而,江蘇“e環保·易回收”雖然服務于產業鏈上的眾多企業,但目前也僅實現了產業鏈前端環節的有效銜接,尚未拓展到廢棄物資源化和再生利用等后端環節。格林美的“回收哥”和桑德回收聯盟也借助O2O方式,利用線上的手機APP、微信、網站和線下回收箱相結合,試水“互聯網+分類回收”模式,并已經取得了一定成效,但這些回收平臺也僅僅是企業進行產業鏈延伸的創新形式。隨著回收體系的不斷完善,回收的廢棄物種類和數量將呈現爆炸式增長,遠遠超過企業自身的消化能力,回收后的廢棄物將更多地提供給其他有資質的資源化企業。“互聯網+分類回收”平臺也將衍化成廢棄物資源化整合服務平臺,實現從廢棄物回收、拆解、加工、再生產、再制造及市場化等各個環節的全程產業鏈優化,形成虛擬型共生網絡。這種共生網絡具有很大的靈活性,能夠有效降低土地成本和搬遷成本,但這種模式的信息成本和物流成本較高,也不利于技術裝備的升級、土地的節約集約高效利用、水的循環利用、能源的梯級利用、基礎設施的共建共享以及運行管理的規范化,推高了運營成本,這也是我國之所以極力打造“城市礦產”示范基地,推動產業集聚化發展的重要原因。即便“互聯網+分類回收”模式成熟運作,虛擬型共生網絡也僅僅是城市廢棄物資源化共生網絡的輔助模式,不可能替代其他類型的運作模式,而其他3種運作模式卻能夠從“互聯網+分類回收”中受益,使共生網絡愈加高效、穩定而持久。因此,城市廢棄物資源化共生網絡將呈現有形網絡和虛擬網絡長期并存的格局。

5 結論與展望

隨著我國“城市礦產”開發工作的快速推進,現有理論研究成果已經不能滿足產業發展的現實需求,理論落后于實踐的弊端凸顯。因此,需要在現有研究成果的基礎上,從系統性、關聯性、動態性和普適性等方面尋求新的突破。本文將共生理論引入城市廢棄物資源化領域,在厘清產業共生網絡、城市共生網絡與城市廢棄物資源化共生網絡之間關系的基礎上,提出城市廢棄物資源化共生網絡的概念,并將其特征歸納為“四個統一”。然后,從超網絡視角構建城市廢棄物資源化共生網絡的系統構成及各層網絡之間的關聯性,通過各個網絡節點間的關聯,更深入地洞察共生網絡內部結構,從共生單元、共生模式、共生界面和共生環境解析城市廢棄物資源化共生網絡體系,并利用國內典型案例對4種運行模式進行解釋,為開展城市廢棄物資源化利用問題研究提供了新的視角和探索思路。從該體系入手,可進一步開展城市廢棄物資源化共生網絡形成問題、共生網絡演化升級機理、共生網絡單元角色定位和利益協調、共生網絡效率評價與提升、共生網絡脆弱性診斷與治理以及不同共生網絡的異質性問題等方面的理論與實證研究,為我國大規模開展城市廢棄物資源化利用提供理論依據和決策支持。

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Symbiosis network for municipal waste recycling: concept, characteristics, and architecture analysis

ZHANG Qichun1,2,*,XI Yongqin1

1ResearchCenterforCircularEconomy,FuzhouUniversity,Fuzhou350116,China2SchoolofCommunicationandTransportation,FujianUniversityofTechnology,Fuzhou350118,China

Mining valuable resources in municipal waste is often used to exploit and manage waste across the world. Industrial symbiosis is a strategic tool that can promote green economic development and improve resource efficiency, which has become important aspects of waste resource utilization. This study introduces industrial symbiosis theory to municipal waste resource recycling, promotes the concept of municipal waste recycling symbiosis network, and summarizes the typical characteristics of a municipal waste recycling symbiosis network into“four unifications”. These are the unification of the value network and the responsibility network, unification of cluster symbiosis and virtual symbiosis, unification of robustness and vulnerability, and unification of self-organization and subject constructiveness. A theoretical model, based on super network theory, was built to architecturally analyze a municipal waste recycling symbiosis network. In order to gain a comprehensive understanding of the model, this study undertook a detailed analysis of the model using the symbiotic unit, the symbiotic mode, the symbiotic interface, and the symbiotic environment. The model suggests that the symbiosis network for municipal waste recycling can be divided into two networks: the core network and the peripheral network. The core network consists of suppliers, recyclers, resource enterprises, and regeneration enterprises, whereas the peripheral network consists of governments, financial institutions, university research institutes, media outlets, industrial associations, and intermediary agencies. There is a comprehensive and multi-level cooperation mechanism between the two networks. Furthermore, the symbiotic unit is very diverse and has multi-level characteristics. There are different types of symbiotic relationships between symbiotic units with varying efficiency. Consequently, it is important to move primary symbiosis towards symmetric reciprocal and integrated symbiosis when attempting to solve municipal waste recycling problems. In the symbiosis network for municipal waste recycling, the symbiotic interface has material exchange, energy transfer, information sharing, knowledge dissemination, and interest coordination functions. The evolution of the symbiosis relationship and the functional efficiency of the symbiosis interface rely on a good quality symbiotic environment. In addition, there are four operation modes for a municipal waste recycling symbiosis network. These are the reliant, equal, nested, and virtual modes. A typical case analysis in China showed that these four operation modes coexist over the longer term.

municipal waste; resource utilization; industrial symbiosis; industrial symbiosis network; industrial ecology

國家自然科學基金項目(71573114);福建省社會科學規劃項目(FJ2015C123);福建省軟科學項目(2016R0002)

2016- 03- 24; 網絡出版日期:2017- 02- 22

10.5846/stxb201603240531

*通訊作者Corresponding author.E-mail: 47810989@qq.com

張其春, 郗永勤.城市廢棄物資源化共生網絡：概念、特征及體系解析.生態學報,2017,37(11):3607- 3618.

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