區域代謝分析及評價指標的研究框架

本研究構建了基於循環經濟理念的區域代謝內部結構分析框架（圖1），以區域 的行政邊界為基本邊界，將行政邊界內的企業、居民等經濟體在生產過程和生活過 程中所發生的物質代謝行為作為區域代謝分析的分析物件。對於經過而不進入經濟 系統的物質流，例如高速公路的物流等，予以忽略。

不同種類的物質由於其資源化的可行性和途徑的不同，其生命週期過程尤其是 逆向物流過程必然有很大的差異。因此，需要針對不同種類的物質單獨進行分析，

因此分析框架需要針對不同物質的特點進行修正。在圖1 的普適性框架基礎上，應 根據不同物質的特徵進行修正。

基於全生命週期的區域代謝分析框架將區域內外的物質交換分為礦石、原材 料、產品以及廢物四類。其中，以A 字母作為首字母的箭頭代表著正向物流（動脈 產業），而以V 字母作為首字母的箭頭代表著逆向物流（靜脈產業），而區域間的物 質流動以R 字母作為首字母的箭頭表示。

圖1 基於全生命週期的區域代謝分析框架

根據圖1 的概念模型本文構建了基於循環經濟理念的區域代謝分析框架（圖 2），將區域代謝分析分為以下四個步驟 ：

（1） 構建典型元素的全生命週期區域代謝分析框架。為了滿足評價循環經濟發展水 準的需求，需要對不同種類的物質代謝分別加以分析，因此應針對所選擇的典 型元素建立相應的區域代謝分析框架。

（2） 正向物流分析。對於區域典型元素代謝水準的分析，重點是研究區域典型元素 在各個環節的代謝強度。參照MFA模型的框架，將全生命週期各個環節的代謝 規模均納入分析，完成對區域代謝全貌的刻畫。

（3） 逆向物流分析。區域資源化的水準即為物質的循環利用水準，應從全生命週期 角度分析逆向物流的規模和強度，比較分析物質加工環節中資源化利用與原生 利用物質的規模差異，評估區域資源化水準。

（4） 區域間物流分析。區域作為一個相對較小的研究物件，其物質代謝中的極大部 分都會通過區域間貿易的形式流入、流出本區域。而在流入和流出過程中，商 品生命週期過程中不同階段的環境影響和相關資源能源實際上也隨著商品的流 通發生了變化，客觀上會產生環境壓力在區域間的轉移。區域間的物流分析主 要從這一視角來分析典型元素在區域間流動所帶來的環境影響。

圖2 基於循環經濟理念的區域代謝分析框架

2.1 區域代謝內部結構分析指標體系

區域代謝內部結構分析的目標是為提高區域資源能源效率和資源化利用水準提 供參考。從循環經濟的角度分析，優化區域代謝有兩個途徑 ：一是提高輸入端的資 源利用效率 ；二是提高再利用和再循環水準。因此，可以首先構建包括產業鏈因數、

區域自給率和資源化率3 個指標在內的區域代謝分析的指標體系。

2.1.1 產業鏈因數

產品生產過程中包括礦石與能源的開採、原材料加工與冶煉、半成品和成品等 生產過程，這一鏈條通常被稱為產業鏈或產品鏈。一般而言，產業鏈上游的產業，

其資源能源投入高，附加值低 ；而產業鏈下游的產業資源能源投入低，而經濟附加 值高。由此可以構造產業鏈因數指標，即產業鏈下游產品生產量與上游產品生產量 的比例。產業鏈因數首先可以分析產業鏈的完整程度，當區域形成完整產業鏈時，

產業鏈因數指標取值應為1 ；其次，區域的局地性可能導致其產業鏈不完整，產業 鏈因數此時可以評估區域在產業鏈中所處的位置，從而分析其資源能源代謝的特 徵，此時產業鏈因數指標大則說明其處在產業鏈下游。

2.1.2 區域自給率

區域自給率指標是特定產品本地生產量和本地消費量之間的比率，反映出區域 生產能力滿足本地區需求的能力。對於特定區域的特定產品而言，自給率小於1 說 明本地無法保證供給，需要從其他地區進口相應產品 ；自給率大於1 說明該項代謝 除滿足本地需求外還可以出口。自給率指標主要衡量相應代謝的對外依存度或出口 傾向。不同類型的產品其區域自給率對區域的影響存在差異，資源能源密集型產品 的在特定區域生產的過度聚集，可能對區域資源能源承載力和環境承載力構成嚴峻 的挑戰。

2.1.3 資源化率指標

資源化率指標反映出區域資源化水準的高低。常見的資源化率指標包括廢物的 回收利用率以及原材料生產過程中可再生資源所占的比例，分別反映了回收端和生 產端的資源化水準。資源化率指標的取值範圍為0 到 1 之間，越接近 1 則說明資源 化水準越高。

2.2 區域代謝內部結構的評價方法

區域代謝是由區域居民生產和生活所產生的，這些活動受到城市化、工業化過 程的影響。產業規模與結構隨著工業化進程不斷演變，從而帶來相應的資源能源消

耗特徵也在變化 ；而不同城市化階段下，住宅、建築以及基礎設施建設，居民消費 水準和結構，都會帶來區域代謝內部結構的演化。區域代謝內部結構評價的目標是 通過分析區域城市化、工業化的因素與區域代謝之間的關聯情況，評價區域代謝演 化的原因，並就提高區域代謝效率和循環經濟水準提出相應的建議。

3.區域代謝內部結構分析與評價實證研究

本研究以蘇州的鐵元素代謝為案例，利用1990 － 2009 年間的時間序列資料，

應用基於循環經濟理念的區域代謝分析框架及評價指標，對蘇州市20 年來的區域代 謝演化進行梳理，評價蘇州市的循環經濟發展水準，並提出相應的政策建議。

蘇州市是 “蘇南模式”的代表，自改革開放以來，先後經歷了以鄉鎮企業快速發 展為標誌的村級經濟發展階段，到以高新技術加工產業為主導的外向型經濟發展階 段。2010 年，蘇州市 GDP 已經超過 9000 億元，人均 GDP 已經超過 2 萬美元。近 20 年來蘇州市城市化與工業化過程（圖 3）可以為我國其他城市不同發展階段的區 域終端代謝演化提供重要的參考。

圖3 蘇州工業化與城市化進程，1970-2009 0%

20%

40%

60%

80%

1970 1980 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 城市化率 二產增加值比例 二產就業比例

城市化率和工業結構

3.1 蘇州鐵元素代謝內部結構分析

鐵元素代謝的全生命週期包括鐵礦石、生鐵、粗鋼、鋼材、產品和含鐵廢物6 個環節，基於以上環節構建區域鐵元素代謝內部結構分析模型，如圖4 所示。

圖4 區域鐵元素代謝內部結構分析模型

根據以上分析模型，本研究對蘇州1990 年到 2009 年之間的鐵元素代謝內部結 構演化情況進行分析。

3.1.1 鐵元素正向物流

鐵元素正向物流主要分析鐵元素代謝全生命週期在生產和消費各個環節鐵元素 的代謝規模和轉化情況。

鐵礦石中鐵元素的代謝演化如圖5 所示。蘇州本地並沒有鐵礦石資源，完全依 賴於進口。2003 年以前，蘇州市本地的鐵礦石表觀年消費量一直維持在 200 萬噸以 下 ；2003 年以後，鐵礦石消費量快速上升，2007 年達到 2500 萬噸。這是蘇州市鋼 鐵行業的迅速發展帶來的鐵礦石需求的快速增加。同時，鐵礦石出口量也隨著鐵礦 石的進口量的增長而增長，反映出蘇州是鐵礦石中轉貿易的節點。

生鐵中鐵元素的代謝演化如圖6 所示，可以把蘇州生鐵代謝分為三個階段 ：

（1） 1998年以前，蘇州的生鐵的本地生產量和表觀消費量相當，都處在每年50萬噸 以下，而生鐵的進出口量高於生產量，進出口量基本相等。這一時期蘇州市生 鐵代謝是自給自足型的，本地生產用於滿足本地消費需求，同時蘇州作為一個 濱江的港口城市，也進行了生鐵的轉口貿易。

（2） 1998年到2003年，蘇州本地生鐵表觀消費量迅速上升，帶動生鐵生產量逐步上 升，但是仍然無法滿足本地消費的需求，部分進口的生鐵開始供給本地市場，

進口量低於出口量。這一時期隨著蘇州城市化和工業化的加速增加了對生鐵的 消費需求，而本地生鐵生產的產能不足，進口生鐵大量用於本地生產和消費，

同時旺盛的消費需求也啟動了本地生鐵產能擴張的進程。

生產量 進口量 出口量 表現消費量

年平均量(1000 tons/a)

圖5 鐵礦石中鐵元素歷年代謝情況，1990-2009年

生產量 進口量 出口量 表現消費量

年平均量(1000 tons/a)

圖6 生鐵中鐵元素歷年代謝情況，1990-2009年

（3） 2004年以後，蘇州生鐵代謝進入了新的階段。2004年蘇州市的生鐵產量達到

（2） 1998年到2003年，蘇州本地生鐵表觀消費量迅速上升，帶動生鐵生產量逐步上 升，但是仍然無法滿足本地消費的需求，部分進口的生鐵開始供給本地市場，

圖7 鋼材中鐵元素歷年代謝情況，1990-2009 3.1.2 鐵元素逆向物流

鐵元素逆向物流主要考慮在鋼鐵行業的生產過程中，以及含鐵產品在生命週期 結束後的鐵元素的回收利用情況。

生鐵生產過程中，除了以鐵礦石為原料外，也可以廢鋼鐵為原料，這是鐵元素 逆向物流的重要組成部分。蘇州市歷年生鐵生產的原料結構如圖8 所示。2003 年以 前，蘇州的生鐵生產以自給自足為主，這一階段的生鐵生產的原材料中，廢鋼鐵佔 有相當的比重，利用規模也不斷擴大。2003 年生鐵生產環節的廢鋼鐵回收利用規模 達到了422.8 萬噸，並在此後始終保持在 300 萬噸以上的規模，說明了蘇州生鐵生

生鐵生產過程中，除了以鐵礦石為原料外，也可以廢鋼鐵為原料，這是鐵元素 逆向物流的重要組成部分。蘇州市歷年生鐵生產的原料結構如圖8 所示。2003 年以 前，蘇州的生鐵生產以自給自足為主，這一階段的生鐵生產的原材料中，廢鋼鐵佔 有相當的比重，利用規模也不斷擴大。2003 年生鐵生產環節的廢鋼鐵回收利用規模 達到了422.8 萬噸，並在此後始終保持在 300 萬噸以上的規模，說明了蘇州生鐵生