劉 剛 曹 植 王鶴鳴 劉立濤 陳 伍 王 鍵

1 丹麥南丹麥大學(xué) 工學(xué)院生命周期工程研究中心 歐登塞 5230

2 東北大學(xué) 國家環(huán)境保護(hù)生態(tài)工業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 沈陽 110819

3 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所 北京 100101

2015 年 9月25日，聯(lián)合國及其 193 個(gè)會(huì)員國和全球民間社會(huì)組織牽頭審議并正式發(fā)布了可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDGs）即《2030 年可持續(xù)發(fā)展議程》。《2030 年可持續(xù)發(fā)展議程》建立在千年發(fā)展目標(biāo)（MDGs）基礎(chǔ)之上，致力于以平衡和綜合的方式從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境 3 個(gè)方面實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。SDGs 是 MDGs 的延續(xù)和發(fā)展，確立了人類發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域，為人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展指明方向的同時(shí)，也提出了更高的綜合發(fā)展目標(biāo)。

中國在政策層面積極推進(jìn)落實(shí)《2030 年可持續(xù)發(fā)展議程》，“十三五”規(guī)劃等國家中長期規(guī)劃與其實(shí)現(xiàn)了有效對接，并于 2016 年 9 月正式發(fā)布了《中國落實(shí) 2030 年可持續(xù)發(fā)展議程國別方案》[1]。2017 年 10 月，習(xí)近平總書記在十九大報(bào)告中指出：“建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計(jì)。必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策?！敝袊纳鷳B(tài)文明建設(shè)[2]及“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念與聯(lián)合國《2030 年可持續(xù)發(fā)展議程》相融相通，為我國實(shí)現(xiàn) SDGs 指明了戰(zhàn)略方向。

如何對可持續(xù)性進(jìn)行度量是可持續(xù)發(fā)展研究領(lǐng)域的一個(gè)核心問題，更關(guān)系到實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的進(jìn)度評估與路徑選擇。例如，聯(lián)合國 SDGs 包括 17 項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)和 169 個(gè)具體目標(biāo)，過去 20 多年中國的綠色經(jīng)濟(jì)[3]、循環(huán)經(jīng)濟(jì)[4]和低碳經(jīng)濟(jì)[5]領(lǐng)域研究者也提出了各有側(cè)重的政策與物理量化評價(jià)指標(biāo)。綜合來看，這些指標(biāo)還缺乏對人類活動(dòng)與自然環(huán)境之間物理關(guān)聯(lián)耦合的系統(tǒng)分析，難以直接體現(xiàn)不同可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)之間的沖突性（如減貧目標(biāo)與氣候變化目標(biāo)）和互饋性（如能源目標(biāo)與資源目標(biāo)）。

工業(yè)生態(tài)學(xué)是一門新興的通過評價(jià)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)資源和能源物質(zhì)存量以及流量變化來支持相應(yīng)產(chǎn)業(yè)、區(qū)域和國家可持續(xù)發(fā)展政策的學(xué)科[6,7]。在過去 20 多年，該學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展出物質(zhì)流分析、生命周期評價(jià)、投入產(chǎn)出分析等成熟方法手段和城市代謝、產(chǎn)業(yè)共生、可持續(xù)生產(chǎn)和消費(fèi)等重點(diǎn)研究領(lǐng)域，并在中國實(shí)踐層面得到廣泛應(yīng)用[8]。本文將介紹物質(zhì)流/社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝分析①物質(zhì)流分析（material fl ow analysis），近年來更多的被稱為社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝分析（socio-economic metabolism），本文在此選擇將兩者并稱。這一工業(yè)生態(tài)學(xué)最基本和成熟的研究方法的基本框架和進(jìn)展，通過具體案例展示其如何用于分析全球、國家和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的中長期資源、能源和氣候挑戰(zhàn)及相應(yīng)的應(yīng)對之策，從而助力實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國 2030 年可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

1 理論框架及研究進(jìn)展概述

物質(zhì)流和社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝分析是一種根據(jù)質(zhì)量守恒定律定量評估具有時(shí)空邊界的社會(huì)-環(huán)境系統(tǒng)中物質(zhì)的存量與流量，從而追蹤物質(zhì)在該系統(tǒng)中流動(dòng)的源、路徑和匯的研究方法。物質(zhì)流和社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝分析體現(xiàn)了資源在社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中從開采與生產(chǎn)、加工與制造、使用到廢物管理和最終處置的全生命周期過程（圖 1）。與其他資源環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)和系統(tǒng)分析工具相比，物質(zhì)流和社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝分析基于質(zhì)量守恒和生命周期代謝的基本法則，可以更加深刻地刻畫物質(zhì)存量動(dòng)態(tài)變化及其與流量的關(guān)系，分析資源和產(chǎn)品貿(mào)易及其對區(qū)域物質(zhì)循環(huán)的影響，理解不同資源在生產(chǎn)與消費(fèi)過程中的耦合與沖突關(guān)系。

圖 1 物質(zhì)流和社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝分析的基本理論框架

物質(zhì)流分析分為宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)流分析（economy-wide material flow analysis，EW-MFA）和元素流分析（substance flow analysis，SFA）兩大類。EWMFA 關(guān)注在特定的時(shí)空邊界下進(jìn)出和累積在社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的各種物質(zhì)的總量及其種類構(gòu)成，而 SFA 更注重追蹤特定元素或化合物在社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)生產(chǎn)與消費(fèi)過程的流動(dòng)過程。

宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)流分析及賬戶的發(fā)布最早出現(xiàn)在 20 世紀(jì) 90 年代的日本（1992 年）[9]和德國（1995 年）[10]。2001 年，歐盟統(tǒng)計(jì)局（Eurostat）制定了關(guān)于建立EW-MFA 賬戶的指南[11]，開始定期發(fā)布?xì)W盟國家經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)流賬戶并于隨后的 2007、2009 和 2013 年共 3 次對該指南進(jìn)行了完善和更新。歐盟統(tǒng)計(jì)局的一系列努力，提高了 EW-MFA 研究的規(guī)范化程度，推動(dòng)了越來越多的國家將 EW-MFA 工作與本國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略相結(jié)合。中國的 EW-MFA 研究最早可以追溯到 2000 年[12]，之后，越來越多的學(xué)者跟進(jìn)，對中國的 EW-MFA 開展了更深入的研究[13-16]。這些研究推動(dòng)了政府層面對資源生產(chǎn)率的應(yīng)用和試點(diǎn)調(diào)查，例如中國的《“十二五”規(guī)劃綱要》確定了 5 年“資源產(chǎn)出率提高 15%”的發(fā)展目標(biāo)，為建立健全中國資源可持續(xù)發(fā)展評價(jià)制度奠定了基礎(chǔ)。

元素流分析最早應(yīng)用在一些歐洲國家針對重金屬或有毒化合物的研究中，用于解析相關(guān)環(huán)境問題產(chǎn)生的源頭以及評估環(huán)境政策的效果。近年來，營養(yǎng)元素（如氮、磷等）與大宗金屬和原材料（如鐵、銅、鋁、水泥等）的SFA研究逐漸成為歐、美、日等國家和地區(qū)學(xué)者的關(guān)注焦點(diǎn)[17]。在逐漸完善數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和研究框架的同時(shí)，SFA研究的應(yīng)用范疇也逐漸向資源的長期供需和可持續(xù)利用管理等領(lǐng)域靠攏，尤其是對于存量動(dòng)態(tài)演變規(guī)律的研究[18-24]。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中物質(zhì)代謝的分析和調(diào)控是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要前提，也有助于綠色經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)等可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的順利實(shí)施?？偟膩砜矗镔|(zhì)流和社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝分析可以幫助理解和回答以下 6 個(gè)可持續(xù)發(fā)展相關(guān)的重要問題：① 如何評價(jià)社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的資源利用效率？② 如何追溯跨區(qū)域資源環(huán)境問題的根源？③ 如何識(shí)別不同資源利用的沖突與平衡，提升整體資源利用效率？④ 如何系統(tǒng)刻畫上下游生產(chǎn)與消費(fèi)過程的反饋機(jī)制？⑤ 如何定位產(chǎn)品和基礎(chǔ)設(shè)施存量水平與人類福祉發(fā)展的關(guān)系？⑥ 存量的動(dòng)態(tài)變化對區(qū)域和行業(yè)資源可持續(xù)利用以及低碳發(fā)展有何影響？下面我們將用具體案例對此加以闡釋。

2 研究意義與應(yīng)用

2.1 建立宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)流賬戶，盤點(diǎn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和效率

宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)流分析通過建立質(zhì)量守恒的宏觀經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)物質(zhì)流賬戶，提供資源利用和廢物排放的一系列定量化指標(biāo)，如總物質(zhì)投入、國內(nèi)物質(zhì)消耗等。這些指標(biāo)可單獨(dú)或與經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)結(jié)合作為區(qū)域資源效率的綜合評價(jià)指標(biāo)，為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的設(shè)定提供依據(jù)。

以國內(nèi)物質(zhì)消耗量（domestic material consumption，DMC）②國內(nèi)物質(zhì)消耗量=國內(nèi)開采資源量+進(jìn)口資源量?出口資源量，其中進(jìn)出口資源指直接進(jìn)口或出口的自然資源、成品和半成品。為例，1990—2010年中國的 DMC 由 46 億噸增長到了 228 億噸，20 年期間增長了 400%，年均增長率達(dá)到了 8.4%（圖 2a）。其中，金屬和非金屬資源的增長速度最快，分別增長了 550% 和 770%，年均增長率分別高達(dá) 9.8% 和 11.4%，接近甚至超過了其間 GDP 的年均增速（10.5%）。這一快速增長反映了該歷史時(shí)期中國快速城鎮(zhèn)化和工業(yè)化對于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的強(qiáng)力拉動(dòng)作用。

與主要發(fā)達(dá)國家相比（圖 2b），中國 DMC 在 1993年就超過了美國，成為全球 DMC 最高的國家。而且，隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，這種趨勢也在逐漸擴(kuò)大。到 2010 年，中國的 DMC 已經(jīng)高達(dá)美國的 4 倍左右。受世界金融危機(jī)影響，美國、德國和日本近年來的 DMC 值均出現(xiàn)了小幅下降。另一方面，雖然在總量上中國的 DMC 遠(yuǎn)高于其他國家，但從人均來看（圖 2b），2005 年以前中國的人均 DMC 仍低于上述幾個(gè)典型的發(fā)達(dá)國家。但在2010年，中國DMC已經(jīng)超過日本，達(dá)到德國的同等水平。

資源效率（GDP/DMC）是反映一個(gè)國家或地區(qū)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程的重要指標(biāo)之一。如圖 2c 所示，中國的資源效率與以美國、德國和日本為代表的發(fā)達(dá)國家相比有較為明顯的差距。1990 年，中國的資源效率僅為 182 美元/噸，約為日本的 1/16，德國的 1/9，美國的 1/8，澳大利亞的 1/5。到 2010 年，中國的資源效率增長到 268 美元/噸，20 年間年均增長 1.9%。這一增速與發(fā)達(dá)國家基本持平，即我國資源效率并沒有發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，目前還有較大的提升空間。

圖2 中國與美國、日本、德國、澳大利亞四國的EW-MFA指標(biāo)對比（a）DMC總量；（b）人均DMC；（c）資源效率；（d）人均DMC與人均MF。GDP為2010年美元價(jià)格，GDP數(shù)據(jù)來源為文獻(xiàn)[25]，DMC和MF數(shù)據(jù)來源為文獻(xiàn)[26]和[27]

2.2 追蹤資源及產(chǎn)品貿(mào)易，分析基于消費(fèi)的物質(zhì)足跡與全球資源供應(yīng)安全

物質(zhì)流和社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝分析也可用于追溯資源及產(chǎn)品在不同區(qū)域之間的物理和價(jià)值轉(zhuǎn)移，識(shí)別跨區(qū)域資源供應(yīng)鏈的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，認(rèn)清資源環(huán)境問題的根源所在。例如，由于傳統(tǒng)資源效率指標(biāo)（如 DMC）并不能對進(jìn)出口商品中所隱含的上游資源消耗進(jìn)行核算，歐盟等國家又發(fā)展了基于消費(fèi)的“物質(zhì)足跡”（MF）③物質(zhì)足跡（material footprint, MF）= 國內(nèi)開采資源量+進(jìn)口產(chǎn)品的自然資源當(dāng)量-出口產(chǎn)品的自然資源當(dāng)量，其中進(jìn)出口產(chǎn)品已全部轉(zhuǎn)換為其生產(chǎn)過程中所消耗的自然資源當(dāng)量。，以該指標(biāo)來衡量一個(gè)國家或地區(qū)的真實(shí)資源消耗情況。圖 2d 展示了中國與主要發(fā)達(dá)國家 1990—2010 年的 DMC 與 MF 的對比情況。中國每年的人均 DMC 指標(biāo)明顯高于人均 MF 指標(biāo)，二者比值在 1.15—1.30 之間，這表明中國仍然充當(dāng)著“世界工廠”的角色：進(jìn)口的產(chǎn)品多為礦石（如鐵礦石）和原材料，即上游產(chǎn)業(yè)鏈的自然資源消耗相對較少；而出口產(chǎn)品多為成品和半成品（如機(jī)械制品），即上游產(chǎn)業(yè)鏈的自然資源消耗相對較多。

相比之下，美國、日本、德國等發(fā)達(dá)國家，一般在全球產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)資源支配地位，他們更傾向于通過國際貿(mào)易來減少國內(nèi)自然資源的開采，從而減少本國的環(huán)境影響，造成了 DMC 與 MF 的低比值。例如，在此期間，日本的人均 DMC 遠(yuǎn)低于其人均 MF，在 1990 年二者之比為 0.65，到 2010 年進(jìn)一步降低到了 0.46。

由上述分析可見，準(zhǔn)確、全面地考慮貿(mào)易在社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝中的作用，對科學(xué)評價(jià)資源可持續(xù)消費(fèi)具有十分重要的意義。

資源和物質(zhì)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中，同時(shí)沿著產(chǎn)業(yè)尺度（生命周期）和空間尺度（貿(mào)易）兩個(gè)維度流動(dòng)。以金屬鋁為例，Liu 等[28]利用物質(zhì)流分析框架顯相地揭示了鋁元素在各個(gè)生命周期過程和貿(mào)易網(wǎng)絡(luò)中的流轉(zhuǎn)，定量追蹤了鋁元素在鋁土礦開采、氧化鋁冶煉、鋁電解及鑄造、半成品加工、最終產(chǎn)品制造等一系列的轉(zhuǎn)化和國際貿(mào)易的輸送作用下，由南半球富礦國家經(jīng)過中、美、德、日等制造大國最終蓄積于北半球富裕國家的物理和價(jià)值轉(zhuǎn)移過程。這種轉(zhuǎn)移過程不僅決定了未來再生鋁的分布，還反映了全球化過程中的污染轉(zhuǎn)移、價(jià)值鏈關(guān)系和供應(yīng)鏈安全。

2.3 解耦系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，促進(jìn)跨部門和多資源系統(tǒng)效率整體提升

物質(zhì)流和社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝分析框架具備高度的開放性和兼容性，可用于展示、分析和評估多種資源利用過程中的沖突和耦合作用。以能源和水系統(tǒng)的耦合作用為例，面對中國水資源的嚴(yán)重匱乏，截至 2012 年，全國共計(jì)有 112 吉瓦（GW）的煤電廠將原有發(fā)電裝置由水冷換裝為風(fēng)冷。這一措施盡管節(jié)水效果明顯（年節(jié)水量 8—9億立方米，相當(dāng)于 2012 年北京市用水量的 60% 左右），但節(jié)水措施所增加的碳排放不容小視（年增加排放量2 430萬—3 190 萬噸，相當(dāng)于 2012 年電力部門碳排放總量的 0.7—1.0%）[29]。

同樣的耦合也體現(xiàn)在能源與材料系統(tǒng)，如發(fā)展清潔能源技術(shù)對稀有金屬供需平衡的影響。以國際能源署的能源路線圖為例，其不同清潔能源技術(shù)（如風(fēng)能、電動(dòng)汽車等）利用情景對稀土元素鏑和銣的供需有較大影響[30]。

2.4 刻畫物質(zhì)代謝系統(tǒng)反饋，支持資源循環(huán)利用和再生率相關(guān)政策制定

社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝分析的應(yīng)用不僅可描述社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與自然環(huán)境系統(tǒng)的交互作用，也可考察上游生產(chǎn)與下游消費(fèi)過程之間的反饋?zhàn)饔茫约霸u估不同環(huán)節(jié)政策對生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)上下游資源流動(dòng)的傳導(dǎo)效應(yīng)。以食物生產(chǎn)消費(fèi)系統(tǒng)為例，Hamilton 等[31]在刻畫挪威從作物生產(chǎn)、牲畜飼養(yǎng)、食品加工、批發(fā)零售、消費(fèi)到餐廚垃圾回收等一系列食物生產(chǎn)消費(fèi)過程中的物質(zhì)流動(dòng)基礎(chǔ)上，比較分析了減少食物浪費(fèi)預(yù)防性策略和餐廚垃圾終端回收利用兩種策略對食物系統(tǒng)中能源消費(fèi)和磷代謝的影響。結(jié)果顯示，從食物系統(tǒng)的上游過程著手優(yōu)化，采取預(yù)防性策略，提高上游過程的轉(zhuǎn)化效率，直接減少了上游各過程的損失和浪費(fèi)，也間接減少了下游食物垃圾的產(chǎn)生量，使整個(gè)食物系統(tǒng)的效率得到了提升。

元素物質(zhì)流分析還被大量用于對金屬循環(huán)再生率定義、指標(biāo)優(yōu)缺點(diǎn)和政策含義的探討中。從生命周期角度來看，金屬回收利用可以簡單地分為新廢料和舊廢料兩個(gè)層次（如圖 3 中，鋁的例子）。其中新廢料的可得性（availability）取決于金屬生產(chǎn)使用和加工制造階段的過程效率，舊廢料的可得性取決于報(bào)廢產(chǎn)品的收集和回收系統(tǒng)的效率。圖 3 中詳細(xì)的金屬物質(zhì)流動(dòng)圖譜，可以幫助揭示金屬循環(huán)再生的系統(tǒng)挑戰(zhàn)和優(yōu)化利用方向。例如，新廢鋁的產(chǎn)生反映的是生產(chǎn)加工過程中的低效率，較高的新廢鋁產(chǎn)生量和回收率，意味著相同金屬產(chǎn)品和服務(wù)，需要增加一次重熔再生的能耗，從而可能增加系統(tǒng)的能耗和排放。降低系統(tǒng)的環(huán)境影響，應(yīng)盡可能地提高金屬材料產(chǎn)品的服務(wù)年限、使用強(qiáng)度及利用效率。同時(shí)，金屬在不同產(chǎn)品中以合金形式存在，而不同產(chǎn)品的性能要求使得合金元素的使用量和復(fù)雜度越來越高，并直接影響了廢料回收的質(zhì)量、難度及經(jīng)濟(jì)性，從而造成目前大部分的金屬廢料被降級(jí)回收（例如門窗中的擠壓鋁材回收后用以制造汽車中所需的合金元素容忍度更好的鑄造鋁材）。

圖3 2009年全球鋁元素循環(huán)圖（轉(zhuǎn)譯自文獻(xiàn)[32]）

2.5 對標(biāo)存量水平與人類福祉，探索在用存量與服務(wù)脫鉤的可能

物質(zhì)流和社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝分析有別于其他資源環(huán)境系統(tǒng)分析方法的最重要特點(diǎn)之一，是可對產(chǎn)品和基礎(chǔ)設(shè)施及所含物質(zhì)在用存量上進(jìn)行的刻畫和模擬，并基于歷史演變規(guī)律，探討存量水平和人類福祉持續(xù)發(fā)展的關(guān)系。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的產(chǎn)品和基礎(chǔ)設(shè)施存量是人類生產(chǎn)與消費(fèi)活動(dòng)的物理載體和服務(wù)提供者，也是日益增長的物質(zhì)、能源消耗以及環(huán)境排放的重要驅(qū)動(dòng)力。近一個(gè)世紀(jì)以來，全球（尤其是歐美發(fā)達(dá)國家）工業(yè)化與城鎮(zhèn)化進(jìn)程消耗了大量的原材料，并將其轉(zhuǎn)化、蓄積于建筑、基礎(chǔ)設(shè)施、交通等部門之中，構(gòu)成了現(xiàn)代文明社會(huì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，也反映了人類福祉的發(fā)展水平。以全球國家尺度基礎(chǔ)設(shè)施物質(zhì)存量與人類發(fā)展指數(shù)（human development index，HDI）的關(guān)系為例（圖 4）：基礎(chǔ)設(shè)施存量在達(dá)到一定水平之前，其發(fā)展與人類發(fā)展指數(shù)之間的關(guān)系表現(xiàn)出較強(qiáng)的相關(guān)性；隨著一國城鎮(zhèn)化與工業(yè)化趨穩(wěn)，兩者的關(guān)系逐漸趨弱。因此，我們認(rèn)為物質(zhì)存量的水平能從一定程度上反映人類福祉水平，并能夠?yàn)榘l(fā)展中國家未來資源環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

圖4 全球典型國家1960—2008年基礎(chǔ)設(shè)施存量與人類發(fā)展水平指數(shù)的關(guān)系（轉(zhuǎn)譯自文獻(xiàn)[33]）

當(dāng)然，受自然稟賦、經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、城市內(nèi)部布局等因素的影響，不同地區(qū)實(shí)現(xiàn)較高人類福祉水平所需要的物質(zhì)存量水平與發(fā)展路徑也很有可能存在差別。目前，欠發(fā)達(dá)國家（尤其是新興國家）的物質(zhì)存量水平相較于發(fā)達(dá)國家仍有一定差距。如何保證在其進(jìn)一步工業(yè)化、城鎮(zhèn)化與提高人類發(fā)展水平的過程中，不簡單重復(fù)發(fā)達(dá)國家的存量增長路徑和水平，是實(shí)現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的重大挑戰(zhàn)。面臨這種困境，亟須進(jìn)一步理解物質(zhì)效率的內(nèi)涵，實(shí)現(xiàn)在用存量與服務(wù)的脫鉤。

2.6 構(gòu)建存量動(dòng)態(tài)變化情景，分析區(qū)域與行業(yè)資源管理與減排策略

物質(zhì)流和社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝分析可用于探討不同在用存量發(fā)展路徑情景下，未來再生資源的利用潛力、原生資源需求及其與產(chǎn)能配合的發(fā)展趨勢，并將產(chǎn)品和基礎(chǔ)設(shè)施使用階段的直接排放與生產(chǎn)制造回收階段的間接排放的探討關(guān)聯(lián)起來，從長期動(dòng)態(tài)的視角為區(qū)域與行業(yè)資源管理與減排策略轉(zhuǎn)變提供思路。

以能耗和排放重要部分——家用汽車為例[34]，在服務(wù)水平不變的情況下，技術(shù)改進(jìn)（如提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率、提高能源效率）、生活方式改變（如大規(guī)模使用更微型、更節(jié)能的汽車）及能源低碳化（替代化石能源）可以極大地降低直接排放，但是汽車保有量的動(dòng)態(tài)變化仍然是決定未來汽車行業(yè)總排放的關(guān)鍵。汽車存量總量變化受人口、人均保有量、汽車壽命3個(gè)因素的決定性影響。要想實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步減排，必須探討服務(wù)水平不變情況下的存量脫鉤，包括合理的城市和交通規(guī)劃以降低汽車保有量和年度里程數(shù)，發(fā)展共享經(jīng)濟(jì)以在低汽車保有量情況下提供同等服務(wù)，汽車的壽命延長、材料替代與輕量化等。

存量的動(dòng)態(tài)變化模型也可用于探討材料行業(yè)的未來需求與減排策略。例如，在上述汽車輕量化討論中，從系統(tǒng)角度看，輕量化戰(zhàn)略通過使用鋁和高強(qiáng)度鋼代替普通鋼，減少汽車重量，這極大地減少了使用階段的直接能耗和排放，但是卻增加了鋁的需求及生產(chǎn)過程中的間接排放[35]。同樣的，社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中其他含鋁產(chǎn)品和基礎(chǔ)設(shè)施的存量動(dòng)態(tài)變化也決定著全球鋁金屬的未來需求。Liu 等[32]以主要國家鋁歷史存量演變?yōu)橐罁?jù)構(gòu)建未來發(fā)展情景，基于存量驅(qū)動(dòng)預(yù)測了全球鋁材料需求、再生潛力和碳排放規(guī)模，并探討了不同鋁存量的峰值和達(dá)峰速度對行業(yè)減排策略選擇的影響。結(jié)果表明，若發(fā)展中國家的人均鋁存量水平在未來 30—40 年內(nèi)基本達(dá)到發(fā)達(dá)國家的水平，全球鋁行業(yè)則很有可能無法均等地貢獻(xiàn)于政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）的 2℃ 的減排目標(biāo)。

3 結(jié)論與建議

物質(zhì)流和社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝分析的理論與實(shí)證框架已日趨成熟，并開始廣泛應(yīng)用和服務(wù)于可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)決策中。大力推進(jìn)中國物質(zhì)流和社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝研究，能夠有效支持中國生態(tài)文明建設(shè)和綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展與低碳發(fā)展，是助力實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的科學(xué)抉擇。本文從方法發(fā)展和結(jié)果應(yīng)用兩個(gè)角度給出以下具體建議。

3.1 方法發(fā)展角度

加強(qiáng)我國的物質(zhì)流與社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝領(lǐng)域的研究，促進(jìn)方法的發(fā)展。具體可從以下 4 個(gè)方面進(jìn)行：

（1）鼓勵(lì)學(xué)科交叉，尤其是增加工程、技術(shù)領(lǐng)域?qū)ξ镔|(zhì)流和社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝的物理、顯相、宏觀尺度的刻畫，以及與管理、經(jīng)濟(jì)等學(xué)科對其動(dòng)因等研究的交叉。

（2）成立專門研究團(tuán)體或委員會(huì)，加強(qiáng)與歐洲等方法成熟地區(qū)的國際交流，推進(jìn)中國物質(zhì)流及社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝研究能力建設(shè)與人才培養(yǎng)。

（3）跟蹤前沿趨勢，重點(diǎn)加強(qiáng)對社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝系統(tǒng)中存量、貿(mào)易、關(guān)聯(lián)耦合、動(dòng)態(tài)演變等的研究。

（4）探索物質(zhì)流基本數(shù)據(jù)庫建設(shè)與共享，推動(dòng)中國物質(zhì)流研究整體實(shí)力提升。

3.2 結(jié)果應(yīng)用角度

建議緊密圍繞中國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和決勝全面建成小康社會(huì)背景下的資源環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展重大挑戰(zhàn)，服務(wù)相關(guān)國家戰(zhàn)略和政策，重點(diǎn)開展以下案例研究：

（1）重點(diǎn)地區(qū)和城市、重點(diǎn)大宗和戰(zhàn)略資源物質(zhì)流研究，支持中國自然資源資產(chǎn)負(fù)債表編制。

（2）城市化背景下全球及中國基礎(chǔ)設(shè)施存量演變對未來資源供需、產(chǎn)能匹配的關(guān)聯(lián)研究，支持“一帶一路”倡議與全球產(chǎn)能優(yōu)化布局。

（3）實(shí)現(xiàn)自主減排目標(biāo)背景下重大新能源技術(shù)與材料耦合研究，支持中國關(guān)鍵稀缺金屬的供需安全。

（4）全球化背景下，全球物質(zhì)流網(wǎng)絡(luò)及其對價(jià)值鏈和跨境環(huán)境轉(zhuǎn)移影響的研究，以服務(wù)國內(nèi)生態(tài)補(bǔ)償及國際貿(mào)易政策的制定。

（5）基于存量及流量的資源效率與脫鉤分析，支持物質(zhì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)等相關(guān)指標(biāo)制定與評估。

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