城市礦產(chǎn)研究的理論與方法探析

王昶+孫橋+左綠水

摘要 城市礦產(chǎn)是工業(yè)化和城市化過程的產(chǎn)物，是一種載能性、循環(huán)性、戰(zhàn)略性資源，引起了各國政府和學(xué)者的高度關(guān)注，但目前國內(nèi)外針對城市礦產(chǎn)的研究還未形成完整的理論體系和研究方法。本文指出，城市礦產(chǎn)是指蘊(yùn)藏于城市中具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值并可回收利用的二次資源，是相對于蘊(yùn)藏于地下的原生礦產(chǎn)的另一種重要資源，在蓄積、回收和處理等方面都具有鮮明的特征。結(jié)合生命周期分析和物質(zhì)流分析方法，認(rèn)清城市礦產(chǎn)形成的過程和規(guī)律，揭示城市礦產(chǎn)成礦機(jī)理，是城市礦產(chǎn)研究的理論基礎(chǔ)；立足于滿足戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，以“資源-技術(shù)-環(huán)境”為主軸，構(gòu)建城市礦產(chǎn)戰(zhàn)略性篩選體系，對城市礦產(chǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)篩選并進(jìn)行國際比較，把握城市礦產(chǎn)開發(fā)重點(diǎn)和時(shí)序，是城市礦產(chǎn)有序開發(fā)利用的前提條件；以城市礦產(chǎn)流量與存量關(guān)系刻畫為主線，對重點(diǎn)城市礦產(chǎn)進(jìn)行分類評估，測算其開發(fā)潛力，分析其時(shí)空格局歷史演變模式，預(yù)測未來發(fā)展趨勢，繪制城市礦產(chǎn)潛力時(shí)空圖譜，是城市礦產(chǎn)研究的重點(diǎn)；以城市礦產(chǎn)與原生礦產(chǎn)、海外礦產(chǎn)的關(guān)系為主線，結(jié)合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究城市礦產(chǎn)開發(fā)利用的資源效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)和文化效應(yīng)，把握城市礦產(chǎn)開發(fā)利用的綜合影響，是城市礦產(chǎn)研究的關(guān)鍵；以城市礦產(chǎn)全生命周期管理為主線，研究城市礦產(chǎn)政策演變、對政策效果進(jìn)行評價(jià)，充分發(fā)揮市場、政府、社區(qū)的作用，并結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代特征進(jìn)行管理和政策設(shè)計(jì)，是城市礦產(chǎn)研究的落腳點(diǎn)?；诂F(xiàn)有的研究基礎(chǔ)和實(shí)際需求，未來應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)城市礦產(chǎn)大數(shù)據(jù)、都市圈城市礦產(chǎn)開發(fā)、中小城鎮(zhèn)城市礦產(chǎn)開發(fā)、互聯(lián)網(wǎng)+城市礦產(chǎn)回收等領(lǐng)域的研究。

關(guān)鍵詞 城市礦產(chǎn)；資源環(huán)境；理論；方法

中圖分類號 F290 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1002-2104（2017）12-0117-09

DOI：10.12062/cpre.20170441

城市礦產(chǎn)是工業(yè)化和城市化過程的產(chǎn)物，是一種載能性、循環(huán)性、戰(zhàn)略性資源。各種原生資源從自然界中采掘出來經(jīng)過加工制造等工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)之后，以產(chǎn)品和材料的形式堆積在城市當(dāng)中。產(chǎn)品和材料的高度集中與有序運(yùn)行，使得城市能夠?yàn)槿祟惿鐣?huì)的生產(chǎn)和生活提供各種各樣的服務(wù)與功能。同時(shí)，這個(gè)過程也伴隨著各種產(chǎn)品和材料的報(bào)廢、廢棄、回收及循環(huán)利用，城市礦產(chǎn)由此形成[1]。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和消費(fèi)持續(xù)升級，中國的各種城市消費(fèi)廢棄物每年以10%的年平均速度增長，年均產(chǎn)生量超過40億t?！袄鴩恰币讶怀蔀樵S多大中城市亟需解決的環(huán)境問題，嚴(yán)重阻礙中國的可持續(xù)發(fā)展。但另一方面，城市廢棄物中蘊(yùn)含著豐富的金屬資源，是高品位的“城市礦產(chǎn)”[2-3]。與原生礦相比，城市礦產(chǎn)的開發(fā)利用具有綠色、高效、低碳等優(yōu)點(diǎn)[4-5]，是實(shí)現(xiàn)“零廢棄物”、達(dá)到可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的有效手段，能有效化解中國所面臨的資源與環(huán)境雙重約束。

城市礦產(chǎn)的開發(fā)利用也引起了國家的高度重視，中國從2005年開始循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點(diǎn)、2006年回收體系試點(diǎn)、2010年城市礦產(chǎn)基地試點(diǎn)。截至目前，國家發(fā)展改革委會(huì)同有關(guān)部門已經(jīng)累計(jì)確定了五批100個(gè)園區(qū)循環(huán)化改造示范試點(diǎn)園區(qū)、六批49個(gè)國家級“城市礦產(chǎn)”示范基地和五批100個(gè)餐廚廢棄物資源化利用和無害化處理試點(diǎn)城市（區(qū)）。2016年11月29日，國務(wù)院印發(fā)《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，將“城市礦產(chǎn)開發(fā)”明確列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，提出“到2020年，力爭當(dāng)年替代原生資源13億t”。《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》也明確將城市礦產(chǎn)精細(xì)化高值利用技術(shù)列為重點(diǎn)突破領(lǐng)域。《礦產(chǎn)資源規(guī)劃（2016—2020）》則進(jìn)一步提出要“開展鋼鐵、有色金屬、稀貴金屬等城市礦產(chǎn)的循環(huán)利用……緩解原生礦產(chǎn)資源利用的瓶頸約束”。但目前國內(nèi)外針對城市礦產(chǎn)的研究，還未形成完整的理論體系和研究方法。

盡管Journal of Cleaner Production 雜志曾于2010年率先向全球征集“城市礦產(chǎn)”研究主題的專輯[6]，引發(fā)了學(xué)術(shù)界對城市礦產(chǎn)開發(fā)潛力、開發(fā)價(jià)值、開發(fā)主體行為動(dòng)機(jī)、回收網(wǎng)絡(luò)、政策工具等方面的研究興趣[7]，但城市礦產(chǎn)研究仍需要進(jìn)一步構(gòu)建系統(tǒng)的研究框架，凝練研究議題，設(shè)計(jì)科學(xué)研究方案。因此，從科學(xué)角度系統(tǒng)梳理城市礦產(chǎn)的內(nèi)涵、主要研究內(nèi)容及方法、未來研究重點(diǎn)等問題，對于厘清城市礦產(chǎn)成礦機(jī)理、明確城市礦產(chǎn)的開發(fā)潛力，分析產(chǎn)生的綜合效應(yīng)，以及探索城市礦產(chǎn)管理與政策，都具有十分顯著的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。

1 城市礦產(chǎn)的概念與特征

1.1 城市礦產(chǎn)的定義及概念體系

城市礦產(chǎn)是在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化過程中，伴隨著產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工制造、使用和廢物管理而產(chǎn)生，包括在用存量（in-use stock），隱伏存量（hibernating stock）、實(shí)際處理量（virtual disposals）、耗散存量（dissipated stock）以及填埋/焚燒存量（landfill / incineration stock）（圖1）。在不同國家和不同研究領(lǐng)域，城市礦產(chǎn)具有不同的定義，被賦予了不同的內(nèi)涵。

1961年，美國城市規(guī)劃學(xué)家Jacobs提出“城市是未來的礦山”的設(shè)想[8]，城市與礦山的概念首次被結(jié)合在一起，隨后各國政府與學(xué)術(shù)界圍繞城市礦產(chǎn)均有不同的提法。日本率先提出都市礦山（也稱城市礦山）的概念。日本國土面積狹窄，礦產(chǎn)資源貧乏，但是經(jīng)濟(jì)高速增長，科學(xué)技術(shù)也突飛猛進(jìn)，極大地推動(dòng)了工業(yè)化與城市化進(jìn)程。到20世紀(jì)80年代左右，日本已進(jìn)入穩(wěn)定的城市化階段，許多已逐步達(dá)到報(bào)廢年限的工業(yè)制品蓄積于城市當(dāng)中，因此日本從蓄積場所的角度提出都市礦山的概念（都市鉱山urban mine）[9]，并在此基礎(chǔ)上衍生出人工礦床（artificial deposits）的概念，即物品轉(zhuǎn)化為自然資源的中間過程的儲存場所[10]。瑞典、奧地利等歐洲國家則偏愛用城市采礦（urban mining）的提法。與原生礦采礦的概念類似，城市采礦強(qiáng)調(diào)城市礦產(chǎn)勘探、回收、拆解、利用等過程[11-12]，關(guān)注利用物質(zhì)流分析或其他方法勘探城市礦產(chǎn)、回收網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、回收主體的行為、拆解技術(shù)等。瑞典聯(lián)邦環(huán)境保護(hù)署最早提出延伸生產(chǎn)者責(zé)任（ Extended Producer Responsibility） 的概念，隨后歐盟也開始推行，該理念強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)者不僅要承擔(dān)產(chǎn)品質(zhì)量和性能等經(jīng)濟(jì)責(zé)任，還要承擔(dān)產(chǎn)品報(bào)廢后的環(huán)境責(zé)任和社會(huì)責(zé)任。因此，歐洲國家提出城市采礦，側(cè)重從工程技術(shù)角度考慮回收和拆解城市礦產(chǎn)以落實(shí)生產(chǎn)者責(zé)任。中國政府與學(xué)者多用“城市礦產(chǎn)”的提法。李克強(qiáng)總理指出，“中國是一個(gè)有著13億人口、正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速推進(jìn)關(guān)鍵時(shí)期的發(fā)展中大國，必須提高資源保障能力、化解瓶頸制約”，但是國內(nèi)礦產(chǎn)資源不足，重要礦產(chǎn)資源對外依存度越來越高，開發(fā)利用城市礦產(chǎn)可以緩解中國資源與環(huán)境雙重約束。在國家資源安全和生態(tài)文明建設(shè)背景下，中國從資源的角度提出了“城市礦產(chǎn)”。2010年，國家發(fā)改委、財(cái)政部發(fā)布《關(guān)于開展城市礦產(chǎn)示范基地建設(shè)的通知》，提出“城市礦產(chǎn)”是指工業(yè)

化和城鎮(zhèn)化過程產(chǎn)生和蘊(yùn)藏在廢舊機(jī)電設(shè)備、電線電纜、通訊工具、汽車、家電、電子產(chǎn)品、金屬和塑料包裝物以及廢料中，可循環(huán)利用的鋼鐵、有色金屬、稀貴金屬、塑料、橡膠等資源，其利用量相當(dāng)于原生礦產(chǎn)資源。此后，城市礦產(chǎn)的概念在中國得以廣泛使用[13]。

由于各國國情特點(diǎn)差異，產(chǎn)生了不同的城市礦產(chǎn)常用概念，但這些概念之間并不矛盾，只是強(qiáng)調(diào)城市礦產(chǎn)的不同維度。本文認(rèn)為城市礦產(chǎn)是指蘊(yùn)藏于城市中具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值并可回收利用的二次資源，是相對于蘊(yùn)藏于地下的原生礦產(chǎn)的另一種重要資源。廣義的城市礦產(chǎn)通常包含兩類：一類是指進(jìn)入現(xiàn)代社會(huì)領(lǐng)域生命周期終結(jié)后的各種制品（如廢舊機(jī)電、設(shè)備、電線電纜、通訊工具、汽車、家電、電子產(chǎn)品等）；另一類是指城市生產(chǎn)及建設(shè)過程中產(chǎn)生的各種含有較高利用價(jià)值的各種物料。這兩類城市礦產(chǎn)資源中含有可循環(huán)利用的鋼鐵、有色金屬、稀貴金屬、塑料橡膠等資源。狹義的城市礦產(chǎn)主要指城市居民生活中產(chǎn)生的廢棄金屬及其它有價(jià)資源。其內(nèi)涵包括三個(gè)方面：①成礦場所：“城市”表明城市礦產(chǎn)是人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的產(chǎn)物，其產(chǎn)生地和蓄積地主要是城市；②成礦成因：城市礦產(chǎn)在成礦條件和機(jī)理上完全不同于原生礦地質(zhì)成礦規(guī)律，并不是自然發(fā)生的過程，而是取決于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展水平、技術(shù)水平和居民的消費(fèi)行為等；③產(chǎn)生環(huán)節(jié)：從廣義上來說，城市礦產(chǎn)有生產(chǎn)端和消費(fèi)端兩類產(chǎn)生環(huán)節(jié)，其中消費(fèi)端是最主要的產(chǎn)生環(huán)節(jié)。

類似于原生礦產(chǎn)包括礦物、礦石、礦體、礦床、礦田等概念，本文認(rèn)為城市礦產(chǎn)也是由一組具有相互邏輯關(guān)系的相關(guān)概念構(gòu)成，因此借鑒原生礦產(chǎn)學(xué)科的術(shù)語體系，構(gòu)建了包括城市礦物、城市礦石、城市礦體、城市礦床、城市礦山、城市采礦等一組相關(guān)概念體系（如圖 2所示）。其中城市礦物是指蘊(yùn)藏于耐用品、建筑、基礎(chǔ)設(shè)施等產(chǎn)品元器件和部件當(dāng)中，由人工制成，處于相對穩(wěn)定的有價(jià)組元，如電腦印刷電路板當(dāng)中的鐵、鋁、鎂、銅等金屬[14]；城市礦石是城市礦物的集合體，如電池、內(nèi)存條、硬盤、線路板、顯示器、鍵盤、外框等報(bào)廢電腦零部件；城市礦體是蘊(yùn)藏大量城市礦石，已達(dá)到開采利用條件的產(chǎn)品終端或設(shè)施，如報(bào)廢的筆記本電腦等；城市礦床是指城市中某一特定的具有明顯區(qū)域界線的功能分區(qū)，這些功能區(qū)內(nèi)富集的礦體種類是不同的[15]，如高校城市礦床中主要含有廢棄電器電子產(chǎn)品、廢紙等城市礦體，而居民區(qū)則以報(bào)廢家電居多；城市礦山是指城市礦產(chǎn)蓄積與開發(fā)利用的場所，包括回收、拆解與處理設(shè)施、運(yùn)輸通道和其他輔助設(shè)施；城市采礦是指對城市礦山中的城市礦產(chǎn)進(jìn)行回收利用的一系列活動(dòng)與過程[16]。

1.2 城市礦產(chǎn)的特征

通過以上的概念解析，結(jié)合產(chǎn)業(yè)鏈的視角，可以從城市礦產(chǎn)的蓄積、回收和處理三個(gè)方面分析城市礦產(chǎn)的特征。

一是城市礦產(chǎn)的蓄積方面。城市礦產(chǎn)的蓄積特征主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：數(shù)量大、品位高、構(gòu)成復(fù)雜、形態(tài)多樣。與日漸枯竭的原生礦相比，城市礦產(chǎn)的蓄積量大且不斷增加，而且是高品位的富礦。據(jù)估算，世界范圍內(nèi)每年從地下轉(zhuǎn)移到地上的物質(zhì)材料已達(dá)57億t[17]，銅的地上蓄積量已經(jīng)和地殼中的查明儲量相當(dāng)[18]。隨著技術(shù)進(jìn)步，消費(fèi)升級，產(chǎn)品設(shè)計(jì)當(dāng)中所用到的礦物種類不斷增加，城市礦石中蓄積的礦物也快速增加，構(gòu)成復(fù)雜并且具有多種形態(tài)，尤其是電子廢棄物中含有的金屬成分種類復(fù)雜、價(jià)值高、開發(fā)難度大。

二是城市礦產(chǎn)的回收方面。城市礦產(chǎn)的回收特征主要體現(xiàn)在回收種類的偏好性、回收時(shí)間的周期性、回收距離的約束性、回收體系的網(wǎng)絡(luò)性。城市礦產(chǎn)的回收種類偏好性主要體現(xiàn)在回收物品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和體積大小上。對于回收商而言，更加偏好于經(jīng)濟(jì)價(jià)值大的城市礦產(chǎn)，而對于用戶而言，偏好于將體積大的報(bào)廢產(chǎn)品進(jìn)行回收。時(shí)間的周期性主要是因?yàn)槌鞘械V產(chǎn)回收時(shí)間與產(chǎn)品更迭周期緊密相關(guān)，以電視機(jī)為例，自20世紀(jì)80年代興起的CRT顯像管電視到21世紀(jì)初已逐漸退出市場，當(dāng)前正是大規(guī)模報(bào)廢和回收的高峰期。目前占市場主導(dǎo)地位的平板電視和3D電視則將在未來10年進(jìn)入報(bào)廢和回收期。受物流渠道、成本等因素影響，城市礦產(chǎn)的回收距離會(huì)限制在一定的半徑范圍內(nèi)，如中國電子廢棄物的回收半徑為300 km左右，遠(yuǎn)大于報(bào)廢汽車的回收半徑，因此呈現(xiàn)出回收距離的約束性。由于城市礦產(chǎn)分布于千家萬戶當(dāng)中，其分布還天然地具有網(wǎng)絡(luò)性，主要包括物理網(wǎng)絡(luò)和虛擬網(wǎng)絡(luò)。物理網(wǎng)絡(luò)是由回收網(wǎng)點(diǎn)、回收中心、集散交易市場的數(shù)量和位置所構(gòu)建的線下回收網(wǎng)絡(luò)。虛擬網(wǎng)絡(luò)主要是指隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的興起，出現(xiàn)了大量的城市礦產(chǎn)線上回收平臺，這種線上的回收網(wǎng)絡(luò)建立在數(shù)字化平臺基礎(chǔ)上，突破時(shí)空限制，將消費(fèi)者和回收商通過虛擬網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，有效地解決信息不對稱的問題。

三是城市礦產(chǎn)的處理方面。城市礦產(chǎn)處理最大的特征是技術(shù)依賴性及壟斷性。根據(jù)物質(zhì)守恒定律，城市礦產(chǎn)中的有價(jià)元素被完全提取出來，形成閉環(huán)循環(huán)的過程是客觀存在的，這些有價(jià)物的提取與恢復(fù)程度則主要依賴于技術(shù)水平。此外，因?yàn)槌鞘械V產(chǎn)的開發(fā)利用是一項(xiàng)專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)含量高的工作。正規(guī)且集中處理，不僅有利于形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，提高資源利用率，而且有利于污染物的集中處理，減少二次污染，因此當(dāng)前城市礦產(chǎn)的正規(guī)處理一般都是由具有資質(zhì)的正規(guī)處理企業(yè)承擔(dān)，具有壟斷性特征。但并不是所有的城市礦產(chǎn)開發(fā)利用都具有經(jīng)濟(jì)性，因此政府會(huì)對具備資質(zhì)的企業(yè)進(jìn)行補(bǔ)貼以提高其開發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)意義，如中國的廢棄電器電子產(chǎn)品處理基金。這種基金的補(bǔ)貼資質(zhì)具有稀缺性，成為行業(yè)兼并購的首要誘因，進(jìn)而形成區(qū)域壟斷。

2 城市礦產(chǎn)研究的主要內(nèi)容和方法

2.1 城市礦產(chǎn)成礦機(jī)制

城市礦產(chǎn)成礦機(jī)制是城市礦產(chǎn)研究的理論基礎(chǔ)。成礦是一個(gè)系統(tǒng)的過程，成礦系統(tǒng)包括控制成礦因素、成礦要素、成礦作用過程、成礦產(chǎn)物等有機(jī)組合而成[19]。城市礦產(chǎn)成礦機(jī)制研究即是要把城市礦產(chǎn)的形成因素、過程、產(chǎn)物、格局等解析清楚。已有研究結(jié)合生命周期分析和物質(zhì)流分析方法從靜態(tài)、動(dòng)態(tài)角度解析了鐵、銅、鋁、鉛等金屬的物質(zhì)流動(dòng)過程[20-22]，并通過社會(huì)存量的演變來分析影響成礦類別、成礦速度和成礦量的因素。如Chen等討論了美國91種產(chǎn)品以及9個(gè)產(chǎn)品組在用存量的歷史演變，認(rèn)為新產(chǎn)品的出現(xiàn)和成長促進(jìn)了在用產(chǎn)品存量的多樣性，產(chǎn)品間的替代則反映了在用產(chǎn)品存量的質(zhì)量提升[1]。岳強(qiáng)等研究認(rèn)為金屬物質(zhì)的社會(huì)蓄積量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出之間具有一定的關(guān)聯(lián)度[23]，同時(shí)產(chǎn)品的使用壽命對金屬物質(zhì)社會(huì)蓄積量及回收率都將產(chǎn)生影響[24]。Zhang等認(rèn)為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品普及程度以及消費(fèi)習(xí)慣等會(huì)影響不同國家的城市礦產(chǎn)存量[25]?，F(xiàn)有研究主要是對城市礦產(chǎn)物質(zhì)流動(dòng)進(jìn)行描述，以及在測算社會(huì)蓄積量時(shí)簡要分析影響因素，并沒有系統(tǒng)地深入剖析城市礦產(chǎn)成礦的原因、過程及格局。

城市礦產(chǎn)成礦機(jī)制研究是要認(rèn)清城市礦產(chǎn)形成的過程和規(guī)律，回答城市礦產(chǎn)是如何形成的、當(dāng)前格局是什么、哪些因素影響了城市礦產(chǎn)成礦等問題。需要以社會(huì)經(jīng)濟(jì)代謝為視角，以城市礦產(chǎn)物質(zhì)流動(dòng)為主線，通過研究城市礦產(chǎn)成礦要素、成礦過程及驅(qū)動(dòng)因素、流動(dòng)格局、演化規(guī)律，揭示城市礦產(chǎn)成礦機(jī)理（圖 3）。重點(diǎn)從以下方面開展研究：①城市礦產(chǎn)構(gòu)成要素分析。采用物理化學(xué)方法和抽樣調(diào)查法對城市礦產(chǎn)的主要成分進(jìn)行定量分析，明確城市礦產(chǎn)主要成分構(gòu)成及其含量情況。②城市礦產(chǎn)成礦作用過程及驅(qū)動(dòng)因素分析。結(jié)合全生命周期分析（LCA）方法和元素流（SFA）分析方法，沿“資源開采-生產(chǎn)加工-消費(fèi)-廢棄”的產(chǎn)業(yè)鏈，研究主要金屬產(chǎn)品的流動(dòng)狀況，解析城市礦產(chǎn)的形成過程。并分析城市化、工業(yè)化進(jìn)程中人口集聚、城鎮(zhèn)化、產(chǎn)業(yè)升級、技術(shù)變革、消費(fèi)升級等因素對城市礦產(chǎn)成礦的影響，揭示各主要因素的作用機(jī)理及因素間的互動(dòng)。③城市礦產(chǎn)資源流動(dòng)格局。識別城市礦產(chǎn)的輸出源地和輸入?yún)R地，運(yùn)用物質(zhì)流分析（MFA）方法從區(qū)域尺度、行業(yè)尺度研究城市礦產(chǎn)流向、流量，確定城市礦產(chǎn)蓄積場所、流動(dòng)的時(shí)空過程和格局。④城市礦產(chǎn)成礦演化規(guī)律。動(dòng)態(tài)分析不同發(fā)展階段城市礦產(chǎn)成礦特征，探尋演變趨勢，解析演變動(dòng)力和機(jī)制。

2.2 城市礦產(chǎn)戰(zhàn)略性篩選

城市礦產(chǎn)戰(zhàn)略性篩選是城市礦產(chǎn)有序開發(fā)利用的前提條件，是為解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資源供給對城市礦產(chǎn)進(jìn)行綜合考量。現(xiàn)有文獻(xiàn)主要集中在原材料的關(guān)鍵性評估方面[26-28]，重點(diǎn)評估原生礦的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，少有從二次資源的角度考慮如何緩解供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)前關(guān)于城市礦產(chǎn)戰(zhàn)略性篩選的研究還比較少，一般采用比重分析方法、德爾菲法和指數(shù)法等方法，從回收的資源效益、回收利用技術(shù)以及環(huán)境污染等構(gòu)建指標(biāo)進(jìn)行評估。如Kim等從排放率、回收效益、EPR項(xiàng)目以及塑料處置費(fèi)用四個(gè)方面考慮韓國電子廢棄物回收的優(yōu)先序，其中回收效益指標(biāo)包括回收利用技術(shù)、金屬回收利用以及回收系統(tǒng)[29]。Nelen等從目標(biāo)原材料回收占比、關(guān)鍵性金屬回收、原材料回收閉環(huán)程度以及減少的環(huán)境負(fù)擔(dān)四個(gè)方面對電子廢棄物的回收效應(yīng)進(jìn)行了評估[30]。Sun 等站在拆解處理企業(yè)的角度構(gòu)建了兩個(gè)指標(biāo)-資源指數(shù)和技術(shù)指數(shù)來衡量城市礦產(chǎn)的重要性排序，其中資源指數(shù)考慮了市場價(jià)值、經(jīng)濟(jì)重要性和供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，技術(shù)指數(shù)考慮了回收率、環(huán)境影響、物理處理成本和冶煉成本[3]。但現(xiàn)有研究對城市礦產(chǎn)的戰(zhàn)略性篩選也只停留在特定產(chǎn)業(yè)和企業(yè)層面，缺乏從國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的角度衡量城市礦產(chǎn)開發(fā)的戰(zhàn)略價(jià)值。

城市礦產(chǎn)中蘊(yùn)含著豐富的高技術(shù)礦產(chǎn)，是現(xiàn)代工業(yè)以及未來伴隨著技術(shù)革命所形成的新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)所必需的礦產(chǎn)。然而，高技術(shù)礦產(chǎn)在地球上存量稀少，且通常是主要工業(yè)金屬如銅、鋅、鋁開采和加工的副產(chǎn)品，其可供性主要受主產(chǎn)品可供性的制約。未來十年主要工業(yè)金屬礦產(chǎn)陸續(xù)進(jìn)入需求峰值，供應(yīng)增幅也隨之逐步放緩，高技術(shù)礦產(chǎn)的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)將進(jìn)一步加大。因此，城市礦產(chǎn)戰(zhàn)略性篩選是要以新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資源保障為出發(fā)點(diǎn)，回答哪些城市礦產(chǎn)需要重點(diǎn)開發(fā)的問題。應(yīng)立足于滿足戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，以“資源-技術(shù)-環(huán)境”為主軸，構(gòu)建城市礦產(chǎn)戰(zhàn)略性篩選體系，對城市礦產(chǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)篩選并進(jìn)行國際比較，把握城市礦產(chǎn)開發(fā)重點(diǎn)和時(shí)序。重點(diǎn)從以下方面開展研究：①城市礦產(chǎn)戰(zhàn)略性篩選。界定城市礦產(chǎn)來源終端的范圍，構(gòu)建“資源-技術(shù)-環(huán)境”的三維立體戰(zhàn)略性篩選模型，制定城市礦產(chǎn)重點(diǎn)開發(fā)目錄。②城市礦產(chǎn)戰(zhàn)略性篩選的時(shí)序演化。以中國制造強(qiáng)國戰(zhàn)略三步走為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，對城市礦產(chǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)篩選，建立城市礦產(chǎn)動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)。③城市礦產(chǎn)戰(zhàn)略性篩選的國際比較。建立與歐盟、美國、日本、韓國等地區(qū)和國家城市礦產(chǎn)篩選的比較框架，分析經(jīng)濟(jì)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等對城市礦產(chǎn)開發(fā)重點(diǎn)的影響。

2.3 城市礦產(chǎn)開發(fā)潛力測算

城市礦產(chǎn)開發(fā)潛力測算是城市礦產(chǎn)研究的重點(diǎn)，是對城市礦產(chǎn)社會(huì)蓄積量進(jìn)行定量測度和評價(jià)，明確城市礦產(chǎn)的社會(huì)存量和時(shí)空分布?，F(xiàn)有研究主要以物質(zhì)流方法為基礎(chǔ)，運(yùn)用“由上至下（Top-down）”和“由下至上（Bottom-up）”方法進(jìn)行社會(huì)存量測算；對于缺乏產(chǎn)品或部門統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的區(qū)域則采用夜間燈光衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)（Satellite Nighttime Light Observation Data）方法。運(yùn)用以上成熟的計(jì)算方法，學(xué)者們已經(jīng)測算出部分國家或地區(qū)的某些金屬的社會(huì)存量。如基于物質(zhì)流的方法，Chen等測算了美國1900—2009年間的鋁社會(huì)存量[21]，王俊博等測算得出中國1990—2013年間銅社會(huì)蓄積量為6 504萬t[31]。采用“由上至下”的方法，岳強(qiáng)等計(jì)算得到了中國1990—2010年期間鋁的社會(huì)蓄積量從723萬t增加到10 355萬t[32]。Zhang 等則結(jié)合“由上至下”和 “由下至上”的方法計(jì)算中國2012年的銅人均社會(huì)存量在44 kg至60 kg之間，并預(yù)測到2030年將達(dá)到106 kg[33]。Ryoma Hattori等用夜間燈光衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)計(jì)算得出2010年世界土木工程建筑中鐵的在用存量為11.3 Gt[34]。但現(xiàn)有研究在測量過程中，均把社會(huì)蓄積量作為一個(gè)整體，結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)生命周期進(jìn)行理論推算，沒有考慮消費(fèi)者的行為對產(chǎn)品實(shí)際使用壽命的影響，也沒有結(jié)合產(chǎn)品實(shí)際報(bào)廢情況和回收渠道對社會(huì)蓄積量進(jìn)行細(xì)分，因此數(shù)據(jù)結(jié)果對現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)作用有限。

城市礦產(chǎn)開發(fā)潛力評估是要測算城市礦產(chǎn)社會(huì)蓄積量，回答國家或者地區(qū)到底有多少城市礦產(chǎn)可以開發(fā)、在哪里開發(fā)、什么時(shí)機(jī)開發(fā)等問題。以城市礦產(chǎn)流量與存量關(guān)系刻畫為主線，對重點(diǎn)城市礦產(chǎn)進(jìn)行分類評估，測算其開發(fā)潛力，分析其時(shí)空格局歷史演變模式，預(yù)測未來發(fā)展趨勢，繪制城市礦產(chǎn)潛力時(shí)空圖譜。重點(diǎn)從以下方面開展研究：①存量與流量關(guān)系刻畫。研究城市礦產(chǎn)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的存量和流量，繪制城市礦產(chǎn)社會(huì)存量流量平衡表（表1），掌握其來源、流向和渠道，構(gòu)建城市礦產(chǎn)流量與存量關(guān)系模型（圖4）。②分類潛力測算?？紤]其作為工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的產(chǎn)物，分析消費(fèi)升級、消費(fèi)者行為對產(chǎn)品使用壽命的影響，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)優(yōu)化城市礦產(chǎn)蓄積量測算模型；參考地質(zhì)儲量分類，根據(jù)城市礦產(chǎn)開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性、可行性，將城市礦產(chǎn)分為在用存量、隱伏存量、耗散存量、填埋/焚燒存量、實(shí)際處理量，分類進(jìn)行測算。③時(shí)空圖譜繪制。分類測算國家尺度、地區(qū)尺度、城市尺度的城市礦產(chǎn)存量，結(jié)合情景分析，判斷未來演變趨勢，并通過可視化模擬繪制城市礦產(chǎn)儲量空間分布地圖。

2.4 城市礦產(chǎn)開發(fā)綜合效應(yīng)評估

城市礦產(chǎn)開發(fā)綜合效應(yīng)評估是城市礦產(chǎn)研究的關(guān)鍵，是指對城市礦產(chǎn)開發(fā)所產(chǎn)生的綜合影響進(jìn)行系統(tǒng)評估和判斷。國內(nèi)外學(xué)者從產(chǎn)品、原材料等尺度對城市礦產(chǎn)開發(fā)利用的資源和環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行了研究。一方面，城市礦產(chǎn)開發(fā)能夠帶來顯著的資源效應(yīng)。研究表明，未來永磁材料廢物流將急劇增加，從其中回收稀土金屬可成為全球稀土供應(yīng)的重要部分[35]；在高回收、資源減量化等政策組合情景下，銦和金的資源供給量將快速增長19倍，自2037年均達(dá)到強(qiáng)可持續(xù)目標(biāo)[36]。另一方面，城市礦產(chǎn)開發(fā)的環(huán)境效應(yīng)也很明顯。Simoni等的研究表明相比原生礦開采，稀土回收能夠節(jié)約57.37%的能耗，減少57.81%的溫室氣體排放[5]。此外，不同處理方式帶來的資源環(huán)境效應(yīng)有顯著差異。Van等對比利時(shí)的研究發(fā)現(xiàn)，相比于填埋，臺式電腦和筆記本回收分別能夠減少80%和87%的資源消耗[14]。但現(xiàn)有研究主要還是以資源物質(zhì)流動(dòng)的描繪為主，沒有建立城市礦產(chǎn)與原生礦的系統(tǒng)耦合模型，無法清晰體現(xiàn)兩者在資源利用過程中的動(dòng)態(tài)擬合關(guān)系。

城市礦產(chǎn)開發(fā)的綜合效應(yīng)評估是要回答城市礦產(chǎn)開發(fā)能夠替代多少原生礦、海外礦產(chǎn)，降低多少能耗和污染的問題。以城市礦產(chǎn)與原生礦產(chǎn)、海外礦產(chǎn)的關(guān)系為主線，通過研究城市礦產(chǎn)開發(fā)利用的資源效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)和文化效應(yīng)，把握城市礦產(chǎn)開發(fā)利用的綜合影響。重點(diǎn)從以下方面開展研究：①資源效應(yīng)。用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的方法討論城市礦產(chǎn)與原生礦、海外礦產(chǎn)的耦合關(guān)系，分析城市礦產(chǎn)對原生礦和海外礦產(chǎn)的替代效應(yīng)和替代時(shí)機(jī)。②環(huán)境效應(yīng)。核算城市礦產(chǎn)開發(fā)所產(chǎn)生的能源成本和生態(tài)環(huán)境影響，測算相對于原生礦開采所能節(jié)省的能耗和降低的環(huán)境污染。③文化效應(yīng)。運(yùn)用問卷調(diào)查法、實(shí)驗(yàn)法等研究城市礦產(chǎn)回收、再制造產(chǎn)品消費(fèi)對居民綠色消費(fèi)行為的影響。

2.5 城市礦產(chǎn)管理與政策

城市礦產(chǎn)管理與政策是城市礦產(chǎn)研究的落腳點(diǎn)，是要加強(qiáng)城市礦產(chǎn)開發(fā)利用的管理體系與頂層設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有研究主要從三個(gè)方面開展了研究：第一，突出政策體系現(xiàn)狀分析。這類研究主要是通過分析一國城市礦產(chǎn)政策體系的發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題、或通過對比與發(fā)達(dá)國家政策體系的差距，提出產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策建議[37]；第二，著力于政策工具效果評價(jià)。這類研究劃分城市礦產(chǎn)政策工具類別，并對不同類別的政策工具對于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用機(jī)制及其應(yīng)用效果有著激烈討論[38]；第三，立足于政策頂層設(shè)計(jì)。這類研究結(jié)合城市礦產(chǎn)產(chǎn)業(yè)特色，基于產(chǎn)品全生命周期、政策頂層設(shè)計(jì)等理論設(shè)計(jì)出兼顧全產(chǎn)業(yè)鏈的政策體系[39]。但目前針對城市礦產(chǎn)政策體系的系統(tǒng)性定量研究還較為薄弱，此外在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代背景下，也應(yīng)充分利用信息技術(shù)建立城市礦產(chǎn)管理體系。

城市礦產(chǎn)管理與政策研究是要根據(jù)國情和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代特征，完善城市礦產(chǎn)開發(fā)利用的政策體系，回答如何對現(xiàn)行政策進(jìn)行檢討與反思、如何結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況設(shè)置合理的管理體系與政策等問題。以城市礦產(chǎn)全生命周期管理為主線，研究城市礦產(chǎn)政策演變、對政策效果進(jìn)行評價(jià)，充分發(fā)揮市場、政府、社區(qū)的作用，并結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代特征進(jìn)行管理和政策設(shè)計(jì)。重點(diǎn)從以下方面開展研究：①城市礦產(chǎn)政策演變。系統(tǒng)梳理國家城市礦產(chǎn)政策，構(gòu)建政策數(shù)據(jù)庫，運(yùn)用文本量化分析方法研究城市礦產(chǎn)政策特征，探尋演變趨勢，解析演變動(dòng)力和機(jī)制。②城市礦產(chǎn)政策效果評價(jià)。采用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)方法，實(shí)證檢驗(yàn)城市礦產(chǎn)相關(guān)政策對產(chǎn)業(yè)績效和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的真實(shí)影響。③城市礦產(chǎn)頂層設(shè)計(jì)。立足現(xiàn)實(shí)國情、借鑒國際經(jīng)驗(yàn)，從戰(zhàn)略高度，構(gòu)筑“兩種資源”統(tǒng)籌使用的制度框架、組織架構(gòu)、政府推進(jìn)機(jī)制和市場引導(dǎo)機(jī)制。④城市礦產(chǎn)開發(fā)利用價(jià)值流轉(zhuǎn)與補(bǔ)償機(jī)制。運(yùn)用價(jià)值流分析方法，揭示城市礦產(chǎn)開發(fā)利用中的價(jià)值流轉(zhuǎn)規(guī)律，科學(xué)設(shè)計(jì)價(jià)值補(bǔ)償方案，充分發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用，更好發(fā)揮政府調(diào)節(jié)作用，構(gòu)建城市礦產(chǎn)開發(fā)利用的市場實(shí)現(xiàn)條件。

3 城市礦產(chǎn)研究的展望

一是加強(qiáng)城市礦產(chǎn)大數(shù)據(jù)的研究。針對城市礦產(chǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展目前存在著基礎(chǔ)數(shù)據(jù)缺乏、資源分布零散，資源流向監(jiān)控困難、回收交易渠道混亂、信息交流不通暢、產(chǎn)業(yè)布局不合理、經(jīng)濟(jì)效益低下等突出問題，有必要加強(qiáng)城市礦產(chǎn)大數(shù)據(jù)的建設(shè)。通過城市礦產(chǎn)領(lǐng)域大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性研究、融合及全景式分析，采用動(dòng)態(tài)計(jì)算、有效數(shù)據(jù)挖掘、關(guān)聯(lián)性數(shù)據(jù)提取等手段，對數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真分析、效用決策和開發(fā)管理模擬評估。

二是加強(qiáng)都市圈城市礦產(chǎn)開發(fā)研究。針對大都市圈經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、基礎(chǔ)設(shè)施齊全，人口密集、消費(fèi)水平高且居民環(huán)保意識強(qiáng)，城市礦產(chǎn)富集程度高、來源豐富，開發(fā)利用具有相對規(guī)模性和經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，重點(diǎn)分析大都市圈城市礦產(chǎn)回收利用主體行為與激勵(lì)模式，回收體系構(gòu)建與資源化利用基地布局以及基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化配置，設(shè)計(jì)大都市圈城市礦產(chǎn)開發(fā)利用的管理機(jī)制。

三是加強(qiáng)中小城鎮(zhèn)城市礦產(chǎn)開發(fā)研究。針對中小城鎮(zhèn)城市礦產(chǎn)富集程度不高，開發(fā)利用過程中存在著前端分類缺乏、運(yùn)行成本高、收集與運(yùn)輸過程的環(huán)境污染、終端處置的二次污染等問題，重點(diǎn)分析中小城鎮(zhèn)城市礦產(chǎn)回收利用主體行為與激勵(lì)模式，回收網(wǎng)絡(luò)與物流配送體系建設(shè)、環(huán)保集中化處理機(jī)制。

四是加強(qiáng)互聯(lián)網(wǎng)+城市礦產(chǎn)回收研究。針對互聯(lián)網(wǎng)+城市礦產(chǎn)回收利用平臺發(fā)展尚不成熟、效果暫且不理想的實(shí)際情況，重點(diǎn)分析互聯(lián)網(wǎng)+城市礦產(chǎn)回收利用的模式，數(shù)字化技術(shù)對其的賦能機(jī)制及居民參與度的提升對策。

4 結(jié) 論

本文系統(tǒng)梳理了城市礦產(chǎn)的內(nèi)涵、主要研究內(nèi)容及方法、未來研究重點(diǎn)等問題，認(rèn)為城市礦產(chǎn)的系統(tǒng)研究應(yīng)該從明晰定義、構(gòu)建相關(guān)概念體系、明確基本特征出發(fā)，科學(xué)構(gòu)建城市礦產(chǎn)研究框架。結(jié)合生命周期分析和物質(zhì)流分析方法，認(rèn)清城市礦產(chǎn)形成的過程和規(guī)律，揭示城市礦產(chǎn)成礦機(jī)理，是城市礦產(chǎn)研究的理論基礎(chǔ)；立足于滿足戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，以“資源-技術(shù)-環(huán)境”為主軸，構(gòu)建城市礦產(chǎn)戰(zhàn)略性篩選體系，對城市礦產(chǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)篩選并進(jìn)行國際比較，把握城市礦產(chǎn)開發(fā)重點(diǎn)和時(shí)序，是城市礦產(chǎn)有序開發(fā)利用的前提條件；以城市礦產(chǎn)流量與存量關(guān)系刻畫為主線，對重點(diǎn)城市礦產(chǎn)進(jìn)行分類評估，測算其開發(fā)潛力，分析其時(shí)空格局歷史演變模式，預(yù)測未來發(fā)展趨勢，繪制城市礦產(chǎn)潛力時(shí)空圖譜，是城市礦產(chǎn)研究的重點(diǎn)；以城市礦產(chǎn)與原生礦產(chǎn)、海外礦產(chǎn)的關(guān)系為主線，通過研究城市礦產(chǎn)開發(fā)利用的資源效應(yīng)、環(huán)境效應(yīng)和文化效應(yīng)，把握城市礦產(chǎn)開發(fā)利用的綜合影響，是城市礦產(chǎn)研究的關(guān)鍵；以城市礦產(chǎn)全生命周期管理為主線，研究城市礦產(chǎn)政策演變、對政策效果進(jìn)行評價(jià)，充分發(fā)揮市場、政府、社區(qū)的作用，并結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代特征進(jìn)行管理和政策設(shè)計(jì)，是城市礦產(chǎn)研究的落腳點(diǎn)。基于現(xiàn)有的研究基礎(chǔ)和實(shí)際需求，未來應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)城市礦產(chǎn)大數(shù)據(jù)、都市圈城市礦產(chǎn)開發(fā)、中小城鎮(zhèn)城市礦產(chǎn)開發(fā)、互聯(lián)網(wǎng)+城市礦產(chǎn)回收等領(lǐng)域的研究。