曹 馨，梁希超,錢 媛,王雅君,陳慶華

(1.中國石油大學(北京)經濟管理學院，北京102249；2.中石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 102206；3.中國石油大學(北京)新能源與材料學院，北京 102249；4.福建師范大學聚合物資源綠色循環(huán)利用教育部工程研究中心，福建 福州 350007)

1 東南輕工建材產業(yè)集聚區(qū)污染現(xiàn)狀

在要素集中發(fā)展模式的長期推動下，我國部分地區(qū)形成了特色鮮明、生產技術成熟的產業(yè)集聚園區(qū)[1]，如新疆棉花產業(yè)集群、黑龍江農產品加工集群等農業(yè)產業(yè)集群[2]，北京中關村、深圳電子產業(yè)等信息產業(yè)集群[3]．其中，輕工建材產業(yè)集聚在我國東南沿海地區(qū)．以福建省為例，輕工業(yè)年產值占工業(yè)總產值的49%；其中，紡織服裝、制革制鞋、石材加工作為特色產業(yè)，總產值占輕工業(yè)年產值的40%．隨著該發(fā)展模式的不斷推進，東南沿海地區(qū)形成了分工細化、特色鮮明、結構完整的輕工建材技術產業(yè)鏈．

然而產業(yè)集聚發(fā)展模式在形成規(guī)模效益的同時也帶來了大氣、水、土壤等多介質污染物的集中排放，導致嚴重的環(huán)境負外部性問題[4]．如，上述3個行業(yè)年產廢液總量超15億t，固廢總量超3 000萬t．末端治理、過程控制等以單行業(yè)為邊界的污染治理模式雖然一定程度上緩解了東南輕工建材特色產業(yè)集聚區(qū)的壓縮型、復合型、跨介質環(huán)境污染問題，但該模式無法進一步挖掘廢棄物的利用價值，導致部分廢棄物蘊含可觀減排潛力空間卻未得到有效利用[5]．整體來看，東南輕工建材產業(yè)集聚區(qū)的紡織服裝、制革制鞋、石材加工行業(yè)年產固廢綜合利用率低于70%，處于較低水平[6]．因此，推動輕工建材行業(yè)多源固廢的跨行業(yè)、高質、梯次利用成為集聚區(qū)產業(yè)發(fā)展與資源環(huán)境解耦的重要途徑[7]．然而，實際研究中卻面臨如下問題.

第一，多源固廢產排底數及固廢資源特征模糊不清．明晰多源固廢的產排底數，構建高精度的多源固廢產排特征時空圖譜，識別關鍵固廢，是建立精細化跨行業(yè)耦合共生系統(tǒng)的基礎．然而，東南輕工建材產業(yè)集聚區(qū)部門間生產技術水平差異較大，導致固廢成分復雜、排放系數不一，傳統(tǒng)黑箱視角統(tǒng)計分析易產生較大誤差．因此，如何破解宏觀視角固廢底數不清和微觀視角關鍵固廢不明的問題是多源固廢綜合治理的難點之一．

第二，對多源固廢共生利用的環(huán)境效益和潛力空間把握不足．產業(yè)集聚區(qū)中每種固廢存在多種資源化共生利用途徑，如廢棄腈綸纖維可用作粘合劑、阻垢劑、合成漿料等．如何從微觀尺度精準量化各項共生技術的環(huán)境效益，并從宏觀尺度表征共生模式推廣前后，集聚區(qū)物質代謝的整體變動情況，衡量共生模式推廣的環(huán)境效益是另一大難點．

因此，本文針對上述研究難點展開綜述，總結及評價國內外已有研究解決措施，具體內容如下.

針對多源固廢產排底數及資源特征模糊不清問題，本文將從兩個維度展開分析：第一，現(xiàn)有統(tǒng)計工作覆蓋的廢棄物種類有哪些?統(tǒng)計口徑如何?第二，主流固廢產量統(tǒng)計方法及其適用范疇．針對固廢協(xié)同共生利用的環(huán)境效益不明問題，本文綜述已有主流環(huán)境效益評估模型及方法，結合東南輕工建材產業(yè)的現(xiàn)實背景，提出解決方案．本文在現(xiàn)有研究成果的基礎上，總結及分析現(xiàn)實數據缺口及理論方法不足，為未來該領域的研究方向探索及方法應用提出建議．

2 文獻檢索及統(tǒng)計

2.1 檢索邊界

本文分別從國內外文獻數據庫進行檢索，其中，中文數據庫為“中國知網”，外文數據庫為“web of science”“谷歌學術”；檢索時間邊界為2000年至2021年．針對“固廢產量統(tǒng)計對象”相關文獻，僅考慮國內固廢統(tǒng)計工作現(xiàn)狀，因此檢索數據庫為“中國知網”，以“固廢”或“固體廢棄物”為關鍵詞，“現(xiàn)狀”為次關鍵詞．針對“固廢產量統(tǒng)計方法”相關文獻，檢索數據庫為“中國知網”“谷歌學術”及“web of science”，以“固廢”“固體廢棄物”“solid waste”為關鍵詞，“核算”“統(tǒng)計”及“statistics”等為次關鍵詞．針對“關鍵技術環(huán)境效益評價方法”相關文獻，檢索數據為“中國知網”“谷歌學術”及“web of science”，以“產業(yè)共生”“industrial symbiosis”為核心關鍵詞，“評價”“效益”“evaluate”“benefits”等為次關鍵詞(見表1)．

表1 檢索關鍵詞及檢索源Tab.1 The retrieved key words and search sources

2.2 文獻檢索及分析

基于上述關鍵詞，以2000年1月至2021年12月作為時間邊界，本文檢索出有關“固廢產量統(tǒng)計對象”文獻818篇，通過進一步關鍵詞搜索，篩選出422篇文獻符合要求；有關“固廢產量統(tǒng)計方法”文獻341篇，其中中文文獻27篇，英文文獻322篇，通過進一步關鍵詞搜索，篩選出285篇文獻符合要求；有關“關鍵技術環(huán)境效益評價方法”文獻415篇，其中中文文獻186篇， 英文文獻229篇，通過進一步關鍵詞檢索，篩選出133篇文獻符合要求．

由圖1可以看出，關于固廢宏觀的統(tǒng)計文獻數量顯著高于共生路徑效益評價的文獻數量，且后者的增長具有明顯滯后特征．說明固體廢棄物作為環(huán)境領域持續(xù)關注對象，其宏觀統(tǒng)計工作具有一定完備性，但基于產業(yè)共生思路的固廢治理研究仍處于較低水平．因此，需驗證已有固廢統(tǒng)計數據結構是否適用于共生視角分析研究．

圖1 2000—2021年相關文獻檢索數量變化圖Fig.1 Changes in the number of related literatures from 2000 to 2021

3 國內外研究綜述

3.1 統(tǒng)計對象分析

固廢產量核算統(tǒng)計研究對象具有較強的時空演變特征，大致可分為3個階段：第一階段為“十五”期間，這一時期研究對象以污染較為嚴重的重工業(yè)集聚地區(qū)為主，涉及電力、冶金、化工及水泥等行業(yè)產生的危險固廢及大宗固廢[8-10]；第二階段為“十一五”至“十三五”中期，研究對象以發(fā)達城市醫(yī)療及生活垃圾為主[11-13]；第三階段為“十三五”中期至今，在關注大宗工業(yè)及城市固廢的同時，來源廣泛、種類繁多、產量相對較少、有毒有害性相對較弱的多源固廢逐步引起研究者重視[14-16](見圖2，其中縱坐標表示各類固廢統(tǒng)計工作的文獻檢索數量)．

圖2 2000—2020年固廢統(tǒng)計工作相關文獻數量變化圖Fig.2 Changes in the number of documents related to solid waste statistics from 2000 to 2020

從另一方面來看，研究對象的演變過程與我國不同階段發(fā)展特征以及環(huán)境治理政策變化呈現(xiàn)出一定相關性.改革開放以來，我國全力推進以鋼鐵、電力等重工行業(yè)為主的工業(yè)建設工作[17]．1995年和1998年，國家連續(xù)出臺了《中華人民共和國固體廢棄物污染環(huán)境防治法》和《國家危險廢物名錄》等文件．因此，這一時期的環(huán)境治理工作以大宗工業(yè)固廢及危險固廢為主．隨著我國工業(yè)技術水平的進步及城鎮(zhèn)化進程的加速，醫(yī)療固廢和生活垃圾的污染貢獻水平顯著提高，宏觀統(tǒng)計對象由大宗工業(yè)固廢轉向醫(yī)療廢棄物及生活垃圾．如今，共生理論不斷完善，構建產業(yè)間復雜共生網絡、實現(xiàn)跨行業(yè)的多源固廢交互利用成為研究熱點，宏觀統(tǒng)計對象也隨之轉向多源固廢．

現(xiàn)有固廢統(tǒng)計工作為廢棄物的治理研究提供了數據基礎．然而隨著固廢治理逐漸由單行業(yè)視角過渡到多行業(yè)耦合共生研究視角，粗口徑的宏觀固廢產排量難以為跨行業(yè)、跨地區(qū)的多源固廢共生利用模式構建與分析提供數據支撐．以東南輕工建材產業(yè)集聚區(qū)為例，多源固廢產排底數模糊不清、關鍵固廢產量及其理化性質不明等問題成為該區(qū)域進一步研究的重要數據壁壘．因此，需針對集聚區(qū)內主要行業(yè)展開宏微觀統(tǒng)計工作，基于產品工藝鏈條，摸清單位產品生產過程中主體工藝的固廢產排底數，核算集聚區(qū)多源固廢宏觀產量，識別關鍵固廢，為后續(xù)研究提供數據支撐．

3.2 統(tǒng)計方法及模型綜述

第一類方法與模型從非機理性的角度出發(fā)，通過指標統(tǒng)計或問卷調研、實地調研等方式實現(xiàn)固廢產排量的宏觀統(tǒng)計與分析，包括投入產出法、抽樣調研法、SEEA(system of environment and economic accounting)模型、系統(tǒng)動力學模型等．如Salemdeeb等[18]基于投入產出法，通過調研英國21個工業(yè)部門的資源消耗及廢物產出，測算了整個工業(yè)鏈中的直接和間接廢棄物排放量；Al-khatib等[19]基于巴勒斯坦中央統(tǒng)計局的居民抽樣調研，獲取該地區(qū)的固廢治理樣本信息，并由此推算該地區(qū)固廢治理現(xiàn)狀[19]；張蕾等[20]基于系統(tǒng)動力學模型，根據影響固廢產排量的影響因素及各因素間的相互作用關系，構建表征固廢變化的反饋回路，完成了固廢產量的長期預測．上述方法的優(yōu)勢在于，不考慮固廢生產代謝過程中各環(huán)節(jié)的輸入輸出水平，可應用于環(huán)境與經濟綜合核算，表征環(huán)境與經濟間的作用及影響關系；不足之處在于無法解析固體產排特征，且當企業(yè)間技術水平差異較大或固廢特征模糊不清時，通過系數估算行業(yè)整體的固廢產排行為易產生較大誤差．

第二類模型從機理性角度出發(fā)，視固廢產排過程為白箱，如張超等[21]基于自底向上模型，追溯造紙工業(yè)系統(tǒng)中產品生產、原輔料消耗、COD的產生、治理及排放全過程，核算COD的總排量．此類方法可細化固廢結構、追溯不同規(guī)模下固廢產排底數差異、提高數據統(tǒng)計質量，為精細化共生關系的構建提供高精度數據支撐．

針對上述關注的固廢統(tǒng)計問題，國內外已有部分研究如表2所示．

表2 固廢產量統(tǒng)計研究案例Tab.2 Statistical research cases of solid waste production

針對東南輕工建材產業(yè)集聚區(qū)固廢統(tǒng)計工作缺口，由于產業(yè)區(qū)內部各企業(yè)及部門間技術水平和生產規(guī)模差異較大，故采用案例企業(yè)或局部地區(qū)的固廢產排系數核算區(qū)域固廢總產量的測算方式易造成較大誤差．因此，多源固廢產排總量的統(tǒng)計工作需以機理性模型為基礎，基于各行業(yè)生產工藝鏈條，摸清不同規(guī)模(如制革行業(yè)可分為大、中、小、微型企業(yè))下固廢產排底數，核算區(qū)域內各類固廢產量并識別關鍵固廢種類，使固廢核算結果更加準確，固廢結構及理化性質更加清晰．

3.3 共生技術環(huán)境效益評估研究綜述

如何量化共生模式的環(huán)境經濟效益是多源固廢共生治理的另一難題．本文對現(xiàn)有文獻總結分析，發(fā)現(xiàn)環(huán)境效益評估模型可分為如下兩類.

第一類模型為針對小尺度案例企業(yè)、園區(qū)或典型共生技術的環(huán)境效益評估模型．由于早期產業(yè)共生是基于企業(yè)間為減少生產經營成本而自發(fā)形成的共生行為，因此該階段多針對典型案例企業(yè)的研究．如虛擬量化法，可用于直接評估產業(yè)共生帶來的經濟效益和環(huán)境效益[36]；Daddi等[37]基于全生命周期評價法，追蹤原料投入至廢棄物處理全過程，建立共生前后數據清單，量化及評價共生技術環(huán)境效益；Wang等[38]基于數據包絡分析法，整合多投入產出指標，對比決策單元間的相對有效性，評價各項共生技術相對效率；Ohnishi等[39]基于物質流分析方法，通過對比共生前后產品生產過程中物質在自然與經濟系統(tǒng)間的流動特征，量化共生技術物質代謝效率，實現(xiàn)環(huán)境效益評估．

第二類模型為針對大尺度復雜共生系統(tǒng)的環(huán)境效益評估模型．伴隨著產業(yè)共生行為的演化，產業(yè)共生環(huán)境效益評估研究尺度不斷拓展，推動了國內外學者展開針對大尺度的復雜共生系統(tǒng)環(huán)境效益評估的研究．如，Park等[40]基于指標體系評價法，建立生態(tài)環(huán)境效益評價體系，評估了韓國7個共生系統(tǒng)的環(huán)境效益．Dong等[41]構建宏觀投入產出法，量化表征了我國柳州市、濟南市以及日本川崎地區(qū)的年廢棄物交換量及經濟收益；Ramaswami等[42]建立基于能源級聯(lián)及物質交換的共生效益核算模型，量化了我國637座城市共生戰(zhàn)略的二氧化碳減排貢獻量．但由于大尺度的復雜共生系統(tǒng)環(huán)境效益評估仍處于起步階段，因此，此類研究受限于粗口徑的數據基礎及黑箱的統(tǒng)計視角，未能考慮企業(yè)間的空間地理位置及規(guī)模差異，導致最終環(huán)境效益及節(jié)能潛力評估存在錯估風險．

針對上述關注的環(huán)境效益評價模型，國內外已有代表性研究如表3所示．

表3 共生技術環(huán)境效益評估方法及模型應用案例Tab.3 Methods and model application cases for assessing environmental benefit of symbiosis technologies

針對東南輕工建材產業(yè)集聚區(qū)現(xiàn)實情況，內部重點行業(yè)如紡織服裝、制革制鞋及石材加工等行業(yè)的共生循環(huán)利用技術仍停留在少量固廢的交互利用低水平，尚未形成復雜網狀共生環(huán)境，因此環(huán)境效益評估應基于第一類模型．其中，物質流分析方法可靈活調整研究視角，如，在上表列舉應用案例中，張鍵將研究邊界設置為物質輸入至產品輸出，將物質代謝過程視為白箱，引入循環(huán)流表征物質共生效率；Picuno等[47]將研究邊界定義為塑料包裝消費后至處理全過程，視物質代謝過程為黑箱，通過選取一定指標側面反映共生潛力．因此，通過物質流分析方法可靈活調整研究邊界，轉換黑白箱研究視角，從微觀角度分析集聚區(qū)重點企業(yè)及重點廢棄物物質代謝機理，從宏觀角度量化多源固廢共生利用環(huán)境效益，解析多源固廢代謝機理，實現(xiàn)集聚區(qū)產業(yè)發(fā)展與資源消費解耦目標．

4 研究結論及展望

4.1 研究結論

本研究通過對國內外固廢實物量宏觀統(tǒng)計調研及共生技術環(huán)境效益評估模型進行綜述，得出如下結論．

針對固廢統(tǒng)計工作，“十五”時期以來，國內研究統(tǒng)計對象逐漸從傳統(tǒng)大宗工業(yè)固廢轉向生活垃圾及醫(yī)療危廢；近年間各類產業(yè)集聚區(qū)內種類繁雜、產量相對較少、生態(tài)環(huán)境危險性相對較弱的多源固廢統(tǒng)計分析工作逐漸起步．針對固廢產量及微觀理化性質研究的統(tǒng)計分析方法也不斷豐富，發(fā)展出機理性模型和非機理性模型兩類．但整體來看，當前我國的固廢產量分析仍以指標統(tǒng)計、問卷調研、抽樣測算等非機理性方法為主，大口徑、粗粒度的固廢產排量信息難以為精細化共生網絡構建提供高精度數據支撐．因此，針對東南輕工建材產業(yè)集聚區(qū)多源固廢統(tǒng)計缺口，本文認為，應基于如自底向上模型的機理性統(tǒng)計方法，梳理重點產業(yè)生產工藝鏈條，摸清不同規(guī)模及水平下固廢產排底數，宏觀統(tǒng)計集聚區(qū)多源固廢排放總量，識別關鍵固廢，建立高精度的多源固廢底數基礎．針對共生技術環(huán)境效益評估相關綜述，本文將已有方法及模型分為針對小尺度典型案例的環(huán)境效益評估模型和針對大尺度復雜共生系統(tǒng)的環(huán)境效益評估模型兩類．其中針對小尺度案例的評估模型應用案例豐富，且能夠從白箱視角追溯各個生產節(jié)點上共生技術的環(huán)境收益．因此，針對東南輕工建材產業(yè)集聚區(qū)多源固廢共生利用環(huán)境效益不明問題，可基于小尺度評估模型中的物質流分析方法，靈活調整物質代謝邊界，在解析多源固廢代謝機理的同時從宏觀層面量化共生技術整體環(huán)境經濟效益．

4.2 研究展望

隨著我國現(xiàn)代化進程不斷發(fā)展，落后工藝不斷淘汰，各行業(yè)技術水平不斷上升，單行業(yè)內部節(jié)能減排潛力收窄且邊際成本攀升，企業(yè)技術創(chuàng)新活力減弱進入瓶頸．因此，建設產業(yè)間共生關系，鋪設全區(qū)域、多行業(yè)的網狀共生環(huán)境必將貫穿“十四五”時期始末．然而，本研究發(fā)現(xiàn)，基于多源固廢、綜合固廢微觀產排系數摸底和宏觀產量統(tǒng)計工作仍存在較大數據缺口，復雜共生系統(tǒng)的環(huán)境經濟效益評估模型仍存在共生技術定義不明、技術間區(qū)分不清的局限．因此，更新產業(yè)共生研究范式，將產業(yè)共生研究由針對典型案例拓寬至針對大尺度、多行業(yè)的宏觀系統(tǒng)分析必將成為新時期的重點研究課題．