决策分析与评价产业周期

相关的分析方法主要为工业代谢、生命周期评价、生态产业评价指标设计和输入输出分析四种。工业代谢系统分析方法为产业生态学所独有;生命周期评价在清洁生产、ISO14000环境管理体系中是一个重要的技术手段;输入输出分析(投入产出分析)作为一种现代的数量经济方法在国民经济的宏观、中观和微观分析中都得到广泛的应用;而建立评价指标体系对所研究的系统进行评价更是很多学科中常用的方法。

2.6.1　工业代谢

工业代谢(IM)根据质量守恒原理，对物质从最初的开采，到工业生产、产品消费，直至变成最终的废弃物这一全过程进行跟踪。它通过建立物质衡算表，测量或估算物质流动与储存的数量及它们的物理的和化学的状态，描绘其行进的路线和动力学机制。还有其他一些与IM类似的概念，如物质流分析(Material Flow Analysis，MFA;Substance Flow Analysis，SFA)。

IM研究的对象可以针对某种物质(如一氧化碳)或某种物质成分(如铬、铅等重金属和硫、碳等元素)，也可以针对与特定产品或对象(如电子芯片)相联系的物质流和能量流，通常在流域、国家等较大的范围展开。近年来完成的莱茵河流域工业污染物的代谢分析，美国等发达国家百年来开采、消耗和排放的重金属的代谢分析等研究，都是对不同地区和时间跨度内的工业经济系统中某些重要物质的运动变化过程进行的分析。关于金属铅的代谢研究揭示出工业提炼出的铅大部分是通过电池、汽油添加剂等消费途径耗散至环境中而造成重金属污染。周哲等(2001)对煤的工业能源、化工过程进行了代谢分析，并根据代谢模型优化得到经济环境最优的煤能源化工产品结构和系统构成。

IM在方法论上并不复杂，其应用的成功与否取决于能否获取所需的数据和对代谢过程了解的深度。

目前IM研究的困难和缺陷在于:

(1)数据获取困难。虽然IM所需要的大部分数据已经以某种形式存在于大量的监测报表、年鉴、行业数据库等各种各样的数据源中，但是要将它们整理出来并进行分析的工作量是相当大的。

(2)系统不完整或过于粗糙。由于代谢过程的复杂性和相关知识的缺乏(如工业物质循环与自然生物地球化学循环之间的相互动态影响)，大部分的研究并不能真正涵盖研究对象的整个生命周期，对于复杂的对象尤为如此。

(3)分析深度不足。绝大多数IM的研究未充分挖掘表观数据，缺少对系统深层次属性的分析。陈定江(2003)以输入输出分析方法为工具，对工业代谢过程中复杂的物流网络的深层次属性如系统平均路径长度、循环指数、系统耦合度等进行探讨，但还不够深入。

2.6.2　生命周期评价

生命周期评价(LCA)是指通过识别和量化所用的能量、原材料以及废物排放来评价与产品及其行动有关的环境责任，从而得到这些能量和材料应用以及排放物对环境的影响，并对改善环境的各种方案做出评估。评价包括产品及其过程的整个生命周期，即从获取原材料、生产、使用直至最终处置的全过程(汪劲松，1999)。LCA可分为目标定义和范围界定、清单分析、影响评估、改进分析四个阶段。

LCA源于1969年可口可乐公司饮料软包装瓶的评价研究，当时称为环境资源与状况分析(Resource and Environmental Profile Analysis，REPA)，早期大部分研究对象是产品包装材料;20世纪70年代中至80年代末REPA的研究对象主要是能源和固体废弃物问题，因缺乏数据和统一的方法论，案例发展缓慢。进入20世纪90年代，由于区域性和全球性环境问题日益严重，REPA再次获得关注。1990年LCA的概念首次正式提出，1993年“国际环境毒理学与化学学会”(Society of Environmental Toxicology And Chemistry，SETAC)出版了纲领性报告《生命周期评价纲要:实用指南》，为LCA提供了一个基本技术框架。此后SETAC和国际标准化组织(ISO)积极促进LCA方法论的国际标准化研究，关于LCA的ISO14040系列标准已经发布，并涌现出大量案例(杨建新等，1998)。

目前LCA的应用主要集中在清洁生产领域，主要分企业和政府两个层次:企业主要应用LCA进行产品的比较改进和产品的生态设计;政府主要应用LCA帮助制定和实施面向产品、废物管理等的政策和计划。

LCA可以看作是IM的自然延伸:IM仅强调描述被研究对象的代谢过程(物、能的流动、变化)，与LCA的清单分析阶段相当;而LCA不仅考察系统的资源利用和废物排放情况，还关注其对环境的影响。同时LCA的改进分析阶段又将LCA与Df E联系起来，前者为后者奠定了坚实的基础。

尽管经过多年的发展，LCA仍存在较大的局限性(王飞儿等，2001)，主要表现在:

(1)在清单分析阶段，与IM类似，数据完整性和精度有限，影响评估可信度;方法执行所耗的时间和费用较高。

(2)在影响评估阶段，尚无较好的方法将对环境的首要影响与众多的第二、第三影响区分开来;缺乏严谨的数学模型;可比性差。

(3)在产业生态学的研究范畴中，由于所涉及的系统空间尺度更大，影响因素更多，LCA的局限性也表现得更为明显。

2.6.3　生态产业评价指标设计

生态产业评价指标(EII)设计的目的是将大量复杂的影响因素转化为少量可测的定量信息，据此评定产业生态系统的发展状况并为其指明发展方向，其研究结果可以融入LCA的影响评估阶段。对产业生态系统的全面综合评价涉及社会、经济、环境、技术等多方面的内容(吴伟等，2000)。此处对从人文社会角度出发的指标不予评述。

EII的研究适用于各个尺度的系统:Wernick et al(1995)研究了1990年美国物质使用、存储和废物排放情况，计算出诸如物质使用强度、新鲜原料使用指数、金属循环率等18项指标;胡山鹰等(2003)计算了山东鲁北生态产业群落中主要元素的使用率等指标;在单个企业层次，类似的物质、能量效率指标的研究文献很多。这些指标从各个侧面反映了系统资源使用的效率和潜力。

2.6.4 输入输出分析

输入输出分析(IOA)在经济学领域通常称为投入产出分析^[8]。在国民经济活动中，各生产部门通过直接或间接的联系形成一个错综复杂的网络。IOA通过数学模型分析经济系统各个部分及各部分间的初始投入、中间投入、总投入，以及中间产品、最终产品、总产出之间的相互依存关系。

IOA源于19世纪下半叶数理经济学派的全部均衡理论及其数学模型。Leontief在1936—1953年关于美国经济结构的研究中，将全部均衡理论烦琐的数学方程体系加以简化并引入了简明的矩阵代数，提出了投入产出数学模型，其核心是Leontief逆矩阵，奠定了IOA方法的基础。1968年联合国统计局正式规定投入产出分析为国民经济核算的一个重要组成部分，并制订了标准。IOA在经济分析、经济预测、编制经济计划方面已成为一个常规的重要工具。

投入产出模型在实际应用中不断地被扩充和完善。从20世纪70年代初开始，西方经济学家将IOA应用到环境领域，建立了一系列包含环境内容的投入产出模型。Proops(1994)完成了关于德、英两国CO2排放与控制方案选择的研究。

生态学家Hannon(1973)提出可应用IO模型对自然生态系统中复杂的物流和能流进行分析，并进一步指出这一模型适用于任何由守衡流(conservative flow)构成的系统。Patten(1995)应用IOA方法分析了锥泉(cone spring)、热带雨林自然生态系统中营养物质的流动情况，提出了路径长度(path length)、循环指数(cycling index)等可深入反映系统结构和效率的指标。Patten还将IOA扩展为效用输入输出分析(Utility Input-Output Analysis)，该方法可定量揭示各物种在食物网中的重要程度以及系统由于物种共生而获得的效用。这与上述几种方法的成果相似。

IOA在产业生态学研究中也得到应用。经济学家Duchin(1991)认为产业生态系统是一个在不断尝试的过程中进化的经济系统(当然它不仅仅是一个经济系统)，任何违反市场机制的经济系统从长远来看都是不可持续发展的，对产业生态系统经济属性的研究非常重要。基于这一认识，Duchin最先提出应用于经济领域的IOA是产业生态学一个最自然最强有力的数学工具。

【注释】

[1]Bar-Yam Y，yuamics of complex systems(studies in nonlinearity).perseus book，1997.

[2]国际产业生态学学会站点.http://www.is4ie.org/.

[3]President’s council on sustainable Development in Eco-Industrial park workshop proceedings，1996，washington D.C..

[4]Lowe and Ernest，Praft for Asian Development Bank.2001，Introduction to Eco-Industrial Parks，57 59.

[5]http://www.sepa.gov.cn/info/gw/huanfa/200312/t20031231-87885.htm.

[6]资料来源:http://www.zclw.net/article/sort015/sort020/info-64893-2.html.

[7]在英语中enthalpy，entropy和exergy都是新造词，汉语中有新造字焓、熵、与之对应。emergy也是英文新造词，在国内有译为能值的，作者认为可用新造字“”简炼地表达出solar emergy的含义。文献中的emergy通常指solar emergy。

[8]“输入输出分析”与“投入产出分析”英文术语都是“Input-Output Analysis”，其数学模型的核心都是Leontief逆矩阵或Leontief逆矩阵的变形。在经济领域的研究中，IOA主要研究对象是与经济系统各部门相关联的货币流(虽然也有实物型的投入产出分析，但最终还是可以归结为价值型的投入产出分析)，研究结果反映的是系统的经济属性。