基于物质流对无锡市新陈代新效率的分析

季冬晖

摘要：城市发展的过程往往伴随着资源的耗用、环境的污染和生态的占用，这些问题可以归结为城市物质代谢在时间或空间尺度上的错位或失调。物质代谢分析可以系统度量和解析物质通量与分布，有助于研究城市尺度上的物质代谢机制与调控策略，这对于我国探索新型城市化道路具有重要的理论和现实意义。本文依据无锡市的物质流做相关分析分析其新陈代谢效率。

关键词：物质流 新陈代谢 结构

一、无锡市物质流总量分析

1.无锡市物质流全景分析

1.1城市输入/输出总量分析

自2014年一类无锡市人口以年均0.8%的速度增长，同期地区生产总值GDP增长了3.4倍，年均增长12.0%；物质输入量增长了1.1倍，由2014年的90.1*10^6t增长到2016年的186.8*10^6t，年均增长5.8%.，物质输入量总体呈增长趋势。在物质调入、本地开采以及平衡项中，物质调入量增长速度最快，由2014年的517.2*10^4t增长到2016年的4052.9*10^4t，增长6.8倍，年均增长率为17.2%；调入量占输入量比例也大幅上升，由2014年的10.2%上升到2016年的39.2%。

1.2城市物质流动过程分析

生态系统中物质流有两种主要过程，一是地质大循环过程，或地球化学循环过程，在各种物理和化学的作用力影响下，物质由体系外引入、经过体系内循环转化和还原后流向体系外；另外一种流动过程主要是受生物力的作用，物质被生物选择吸收，并在生态系统内沿着生产者—消费者—还原者的方向流动，称为生物学小循环。

2.无锡市物质流核算指标分析

2.1直接物质投入

无锡市DMI为27*10^4t～42*10^4t，除2016年～2014年3年外，呈增长趋势，2016年比2014年增加了约14*10^4t，增长了约50%。人均DMI3t左右。

2.2物质总投入与总需求

无锡市物质总投入为98*10^4t，而目前其需求为105*10^4t。

2.3城市生产过程排出

2013至2016年无锡市污染物排放量变化不明显，基本维持在1000*10^4t左右。从排放结构上看，固体废物所占比例最大（在96%左右），大气污染物次之（在3.4%左右），水污染物最低（在0.6%左右）.可见，固体废物对无锡市的环境压力最大，这与无锡市大量开采矿产资源，造成固体废物量大相吻合.从另外一个角度，也说明无锡市开展固体废物综合利用的潜力巨大。

2.4城市总排出与物质总排出

总排出为75*10^3t，而物质总输出占其75%。

3.无锡市输入端结构分析

3.1直接物质投入结构分析

直接物质投入中能源合计3.7*10^7t，外资引进为2226万美元。

3.2市内开采结构分析

主要为生物质、化石能源、金属矿物、工业非金属矿物。无锡市本地物质开采量为6299*10^4t，占33.7%；在本地开采量中，化石能源、建筑材料和生物质占前3位，分别占40.2%，30.4%和18.8%，三者共占89.4%。

3.3区域进口的结构分析

主要为生物质、化石能源、金属矿物、工业非金属矿物以及建筑材料，外地物质调入量为4053*10^4t，占输入量的21.7%；

3.4不同物质类型投入结构分析

不同物质类型的投入结构，传统的划分方法是指投入于生产活动中的要素结构，一般包括资金投入和人力资源投入，有些学者的研究中还涉及到科学仪器与设备的投入，甚至还包括了信息资源的投入等。由于这些投入归根到底要靠资金投入来支持与实现。同时，不论从时间序列的角度还是从地区的角度来看，人才投入、仪器设备投入与资金投入都具有高度的相关性。

4.无锡市输出端结构分析

4.1城市生产过程排出结构分析

无锡市总排放量TDO为无锡市加工排放DPO与无锡市隐藏流DHF之和。11年来，无锡市总排放量（TDo）累计增幅达71.1%，无锡市隐藏流DHF的大幅增长则是无锡市总排放量增长的主要来源。无锡市加工排放DPO则呈先上升后下降的趋势，其两个组成部分污染排放物质和耗散性物质变化有所不同。污染排放物质受益于近年来污染控制管理力度的加强和固废利用率的提高，总体上呈倒“U”的变化趋势。但值得注意的是，对环境质量有较大影响的化肥、农药、地膜等耗散性物质排放量呈不断上升之势。因此，尽管主要由工业生产造成的污染物质排放量得到一定遏制，但来自农业的耗散性物质增长说明江苏省环境压力仍然十分严峻。

4.2区域出口的结构分析

目前的无锡市出口主要分为一般贸易、来料加工贸易、进料加工贸易以及外商投资企业作为投资进口的设备、物品等。出口总额共计4.29*10^6万美元。

4.3隐流结构分析

11年来，无锡市总排放量（TDo）累计增幅达71.1%，无锡市隐藏流DHF的大幅增长则是无锡市总排放量增长的主要来源。

二、无锡市部门物质流分析

1.无锡市部门输入结构分析

1.1部门物质输入总量分析（本地开采+进口+隐流）

从无锡市2012年至2016年物质输入情况分析可以得出物质总输入量总体上呈现增长趋势。在调入物质、市内开采物质以及空气三大类物质中，调入物质增长速度最快，由2004年的517万吨增长到2016年的4053万吨，增长6.8倍，年均增长率为17.2%。空气输入的变化趋势与物质总输入量的变化趋势较为一致。

1.2部门本地开采

市内开采的5类物质，除铁矿石的总量下降之外，其余4类物质的总量总体上都呈现上升趋势。在所占比例上，生物质所占比例由2004年的10.2%上升至18.8%；而化石能源與金属矿物呈现下降趋势，化石能源由2004年的43.8%，下降至2016年的40.2%；金属矿物则由2007年最高时的20.0%，下降至2005年的9.6%；建材由24.8%上升至30.4%；工业非金属矿物则变化不大，基本维持在1%左右。金属矿物总量和所占比例的下降，说明了铁矿石开采量减少，调入量的增加。endprint

1.3部门进口

从调入结构看，无锡市主要的调入物质为铁矿石和矿石能源。这是因为，作为本地支柱产业的钢铁行业发展迅速，但本地铁矿石开采量却逐渐减少，必然导致外地铁矿石资源（包括境外）大量调入。分析调入物质的结构也可看出，铁矿石资源的调入比重逐渐增多

1.4隐流

无锡市的隐流当中除金属矿石外，其余四类物质所占比例的变化趋势与市内开采所占比例的变化趋势没有显著差别。而金属矿石由于其总输入量呈上升的趋势，因此其所占比例也呈显著的上升趋势。

2.无锡市部门输出结构分析

2.1部门物质输出总量分析（污染物+出口+隐流）

根据无锡市2004年至2016年物质输出情况可得出物质总输出量总体上呈现增长趋势，由2004年的8066万吨上升至2016年的16819万吨，增长了1.1倍。

2.2部门污染物输出

在污染输出方面，则呈现出先增长后减少的情况，由2004年的600万吨增长至2009年1527万吨这一高峰，然后又下降至2016年的987万吨，2009年出现高峰的原因应该是统计口径发生了变化。调出物质的量虽有波动，但整体上呈现上升趋势。气体物质的变化趋势同物质总输出量相似，这实际上是由于气体物质在总量中所占比重较大的缘故。耗散性物质的输出量虽一直呈现增长趋势，但是变化量却并不大，2016年比2014年仅增长了0.5倍。

2.3部门出口

从出口物质的量上来看，无锡市出口物质的总量虽有波动但是总体上呈现上升趋势，由2004年的1457万吨上升至2016年的3381万吨，增长了1.3倍。从出口物质的分类来看，钢铁类、生物质及建筑材料三大类物质呈现总量呈现上升趋势，而能源类则呈现下降趋势。出口物质总量的变化趋势与钢铁和能源的变化趋势相关性较大。分析能源类出口呈现下降的趋势的原因与本地钢铁行业发展有关。从出口物质的结构上来看，钢铁类由2004年的16.4%，上升至2016的54.4%，上升了38个百分点。而能源类则有54.9%，下降至10.5%，下降了44.4个百分点。生物质类由7.4%上升至15.1%，上升了7.7个百分点。建筑材料的变化趋势不大，基本上维持在20%上下。由此看出，在无锡市出口物质中，能源类的主导地位已经被钢铁类所取代2.4隐流

隐流当中的固体废弃物所占比例最大，基本维持在96%左右，而大气污染物所占比例次之，维持在3.4%左右，水污染物所占比例最低，维持在0.6%左右。可见，固体废弃物对无锡市的环境压力最大，这与无锡市大量开采矿产资源，造成固体废弃物量大相吻合。从另外一个角度，也说明无锡市开展固体废弃物综合利用的潜力巨大

3.无锡市部门结构分析

3.1工业物质流结构分析

无锡市工业行业能源消耗煤炭、石油等资源性物质在工业直接物质输入中占比达20.49%，全国的平均水平只有2.5%，表明无锡市高耗能产业占比相对较大。工业生产过程输出对生态环境具有较大负面影响，虽然部分物质量不大，但是进入生态系统循环后，对人体及其他生物体产生巨大的破坏作用，加强对此类输出物质的分析十分必要。无锡市铅、汞、镉、砷等废弃物排放量比较多，这些物质对人类健康和生态环境的破坏作用很大。

3.2居民消费物质流结构分析

无锡市居民的基本消费支出保持下降状态、耐用消费品支出、家庭和个人服务支出比重将平稳上升、医疗保健消费支出將有所增长、医疗保健消费支出将有所增长、.居民储蓄额将继续上升。

3.3建筑部门物质流结构分析

无锡市建筑部门物质流结构基本分为本地制作、进口。钢铁在建筑中的存量为887kg/人，占总存量的66.6%，基础设施存量为262.6kg/人，占总存量的19.7%。

3.4交通运输部门物质流结构分析

交通工具存量为105.3kg/人，占总存量的7.9%，耐用品和机器设备存量各为30.6kg/人与47.2kg/人，分别占总存量的2.3%与3.5%。

三、无锡市物质强度与效率分析

1.物质输入/输出与GDP关系分析

1.1物质输入与GDP关系分析

无锡市人均物质输入量由2004年的11.5吨/人增长至2016年的21.4吨/人，年均增长4.9%。由2004年的151.8元/吨上升至2016年的320.9元/吨，增长1.1倍，年均增长率为5.8%（GDP按1990年不变价格）。值得注意的是，物质生产力指标在2014年达到顶峰，其后两年逐年下降，反映出无锡市在经济增长规模继续扩大的同时增长质量并没有提升，这是今后发展应当着力解决的问题。

1.2物质输出与GDP关系分析

2016年无锡市物质消耗量为15300万吨，生产排出总量为13437万吨，物质净存量为1863万吨，仅为物质消耗量的12.2%。年均增长率为5.8%

2.物质消耗强度与物质生产率

2.1单位GDP物质消耗强度及物质生产率

2.1.1总体

单位GDP物质输入量的变化处于波动状态，同期的单位GDP物质输出量则呈递减趋势，单位GDP用水量和单位GDP废水排放量则有相同的递减趋势，表征了无锡市资源利用效率的稳步提高，区域经济增长和环境压力也在逐步脱钩。

2.2.2部门

2.2人均物质消耗强度

2.1.1总体

人均物质输入量（不包括水）呈显著上升的势头，即从2013年的7.20t人上升到2014年和2015年的10.71t人和11.34t人；同期的单位GDP物质输出量（不包括水）则呈快速递减的趋势，从2013年的1.90t万元减至2004年的1.30t万元，年均递减率为17.3%（图5b）。说明废弃物输出的效率得到明显提高。

2.3污染物排放强度与效率

2.3.1总体

单位GDP物质输入量的变化处于波动状态，同期的单位GDP的物质输出量则呈递减的趋势；单位GDP用水量和单位GDP废水排放量则有相同的递减趋势。表征了无锡市资源利用效率的稳步提高，区域经济增长和环境压力也在逐步脱钩。

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