鲁 雁

（吉林大学 经济学院，长春 130012）

产业生态化动因机制及其模型构建

鲁 雁

（吉林大学 经济学院，长春 130012）

文章把生态经济、循环经济与产业经济相结合，从产业结构与环境、产业组织与环境、产业经济系统与自然系统相互间的关系，探究产业经济体系与环境之间的内在机理，研究分析了产业生态化的动力因子及经济特性。

生态动因机制；产业生态化；产业经济

1 产业生态化表征及动因分析

产业生态化主要是利用物质生产力、物质利用强度及循环利用率来实现产业与外界的物质交换效率，具体如表1。从表1可以看出，产业生态化必须利用生态重构与物质减量化的途径来进行产业改造，从而提高产业的生态效益，并在实施生态化过程中转变消费模式及企业生产方式，从根本上减轻环境、资源压力。物质减量化可以减少企业产出的生产过程中产生的废弃物，实现利用最小化物质消耗来获得最大化产品，这与末端污染控制策略不同，它强调通过产品的生态化设计、延伸生产者责任等途径来从源头上减少原材料投入，强化物质产品的循环再生。经济系统的生态化就是根据生态学原理和自然生态系统的组成和运行方式，通过生产和消费结构的战略性转变来重新组织和安排经济社会物质流动，从而推进经济体系的整体演进。

表1 产业生态化表现形式

产业生态化理论利用生态理论研究产业经济与环境问题，该理论模仿自然生态系统建构产业生态系统，即把企业、产业及自然系统看成一个体系，利用物种共生、物质循环再生的生态系统原理及工艺链与生态链的连接与组合来构建可持续发展为目标的新型产业发展模式，从而达到减少废物的排放、资源的循环利用的目的。这个复杂的产业生产系统可以描述为：

产业生态系统={企业i|i=1,2,…,n;(不同企业间联系)}

在产业生态系统中，基本元素是企业，然后通过企业与周围的能源、物质、环境相互交换，实现传统产业的生态化（见图 1）。

从图1可以看出，生态产业利用系统物质的往复封闭循环，在整个产业系统中构建了不同工艺流程、产品的纵向闭合及不同产业间的横向共生，实现不同产业的区域耦合，形成厂内外自然与人工环境的一体化，从而利于有害污染物在产业系统内的回收及产业系统外的零排放。这一产业系统实现了资源的共享、物质的再生循环与分层利用，提高了产业效率，推动了产业结构升级、拉长了产业链。产业生态化主要来自于以下几个动因：

（1）环境保护及清洁生产：随人口爆炸式的增长及现代工业化、城镇化的不断发展，产业范围内外的环境破坏、环境污染及产业结构等产业低级化现象进一步严重，如在假定产业链上企业最小化成本条件下：minC(X,E)+L(E)，其中X表示产业特征、E为污染排放C(X,E)为企业污染处理成本与生产成本与之和，且有鄣C/鄣E＜0。这样就获得产业污染需求函数：

eit=f(pit,energyit,scaleit,kit,techitstructureit,wageit)

从以上污染需求函数可以看出，这种污染与产业技术进步tech、产业特征X、能源消费energy等指标相关。所以，在产业结构升级及产业深化过程中，必须采用先进的生产工艺与设备，进行产业技术创新，在产业发展过程中减少物质与能量的排放，同时再减少废弃物排放时要利用循环经济模式进行综合利用。

（2）同质产业间的竞争：现代企业竞争加剧，这样导致了产业间的市场竞争也进一步加剧，这种竞争可以用生物种群的Logistic模型来刻画，r为企业所在产业的平均产出水平的增长率：

x(t)=dx(t)/dt=rx(1-x)/N

在产业内只存在甲乙两企业，且在相同市场环境中，那么两个企业产量变动服从Logistic模型，x1，x2分别为甲乙两企业的产出水平；r1，r2分别为甲乙两企业所在产业的平均产出水平；N1，N2分别为甲乙两企业的最大产出水平。在产业集群内两企业消耗同种资源，这样就会导致企业产出水平发生交替变化，这样就可以假定：

x1(t)=r1x1(1-x1/N1-γ1x2/N2)

x2(t)=r2x2(1-γ2x1/N1-x2/N2)

其中γ1为甲乙企业相互竞争同种资源，γ1越大，乙对甲生存构成威胁较大。若γ1>1，γ2>1表明产业集群内甲乙竞争非常剧烈，占有优势的一方迫使另一方退出市场；若>1，<1表明产业集群内乙对甲威胁是致命的，而甲对乙威胁不致命，这样只要出现乙，那么最终甲就会退出市场。所以，为了实现从市场竞争中获得更多垄断势力，提高本产业核心竞争力，那么产业应该适应消费者绿色产品的需求及生态消费观念，寻求产业生态化及可持续发展生态模式。而且由于产业自然资源适用的边际成本可能上升，特别是那些不可再生的产业资源，而通过产业生态化就可以减少废物排放，对废弃物循环利用，实现资源的节约及成本的降低。

（3）技术进步与创新：技术进步与创新是产业演进、产业结构提升的重要推动动因。随生态理论发展，产业技术生态化不断进行创新，产业污染防治的产业技术由过程末端处理向清洁生产转变，对产业发展中废弃物利用循环经济模式进行重新再综合利用，为实现产业循环经济的发展模式提供来的技术支撑。

2 产业生态模式及经济特征分析

为了构建生态产业模式，必须了解传统经济模型下产业发展模式，在传统产业模式中一般进行如下假设：

（1）L与N某个产业中的产业链中上、下游关系的两个子产业，两个子产业产品总量分别用Q1与Q2来表示。

（2）L产业使用的生产要素为R，且该要素价格为 P0，L产业产品价格用P1表示，L产业生产函数用以下形式表示:

Q1=A1Rα1

A1为L产业技术进步要素，E为L产业生产过程中排放的废弃能源，这些废弃能源不需治理。

（3）N产业生产要素的中间产品为L产业的产品，且这些中间产品全部进入N产业生产过程中，N产业产品价格用P2来表示，N产业在生产产品过程中污染物排放量S表达式：

S=βQ1

β表示污染排放系数，且这些污染物的治理费用可以用P3来表示。利用质量守恒原理可以推出(1-β)Q1生产要素转化为N产业产品，这样就得到N产业生产函数:

A2为N产业技术进步要素。假设不考虑N产业产品生产过程中的其它成本与费用，L产业整个行业利润为：

N产业整个行业利润表达式：

L产业与N产业的整个总利润表达式为：

为了获得产业发展的生态模式，必须按照循环经济理论与工业生态学原理把L产业与N产业置于一个生态工业园内进行生态化系统构建，在这个生态工业园内排放的废弃物与副产品的循环利用生态链，将这些废弃物与副产品在生态链中被重新循环利用，从而减少了消耗性污染，形成产业内企业间的共生关系，这从产业链运动过程中实现剩余物质最小化，并通过技术进步与技术创新减少物质与能量的消耗，形成产业的价值链。并假定：产业系统内的污染物S由N产业无偿提供给L产业，废弃能源E在生态工业园中被N产业循环利用，L产业将生态系统内污染物S通过生态工业园把资源转化成资源R，且资源转化率用来表示（<1），资源化成本用P4来表示，而且应该有P4

组成生态工业园后的N产业的利润变成：

组成生态工业园后L产业与N产业的整个总利润表达式为：

对方程（2）（3）与方程（5）、（6）进行比较分析可以获得：

从方程（8）到方程（9）可以获得以下的结论：

（1）从方程（8）与方程（9）可以看出，利用生态工业园可以对L产业与N产业进行生态化，而这种生态化促进了L产业与N产业空间布局并加强了L产业与N产业关联度，使得产业链上的上游和下游产业的资源衔接匹配，产业链上游的L产业的废弃能源可以被产业链上的下游产业循环利用起来，而且产业链下游的N产业排放的废弃物通过产业链上游L产业源化后转化为自身生产要素，而把生产过程中的废弃物再工业循环生产过程中消耗掉，这样两个产业的利润都增加了，这可以从方程（8）与方程（9）得到体现。而且从方程（8）来看，利用生态工业园中上游的L产业，生态工业园中废弃物资源带来的利润增量由生态链上资源转化率 (γ1)、废弃物数量(S)及资源化成本(P4)，而γ1与(P4)产业技术及创新水平来决定，产业技术水平越高及产业技术创新能力越强，那么资源利用率越高，进一步提高废弃物完全资源化，同时降低资源化成本。

（2）在L产业与N产业组成生态系统中，若L产业的产量不变，在产业中用的资源总量也会不变，但是随生态系统中污染物S的资源化，L产业用的新资源数量将会降低，且减少的量可以表示为：

茳R=R-Sγ1

从以上方程可以看出，生态工业园利用废弃物的循环使用，做大废弃物的零排放，并这样可以减少自然资源的投入的数量，从而提高L产业生产规模，获得更大的产业利润，这样可以降低对不可再生资源的开采与利用，并提高产业资源物质循环利用率及对产业环境的同化力。而且对于污染物S来说，量越大，在生态工业园中产业资源转化成更大的新增利润空间就越大，并且从方程（8）中可以看出，π1′与β两者正相关关系，但从方程（9）看出，对于N产业来说，与两者负相关关系，而对于生态系统的总利润来说，它与β关系如下（α2=1）：

鄣π′/鄣β=-A2Q1P2+Q1γP4由于：

Q1γ(P0-P4)-Q2P2＜Q1P0-Q2P2＜Q1P1-Q2P2＜0

从以上两个方程可以看出，对于生态系统的总利润与污染排放系数β负相关，成反比，这就是推行产业清洁生产，减少产业生产过程中生产要素的消耗量，实现产业污染物产生量最大限度极小化。

（3）在生态工业中资源循环使用的第二条途径是对产业生产过程中废弃物进行回收与利用，变成再生资源作为生产要素投入到下一轮生产过程中，建立起产业资源循环利用产业链，但是这种资源循环使用的持久及集约使用，才会实现产业生态化，因为这样可以在延长产品的使用寿命市同时降低产业资源的流动速度，并提高产业的规模经济效益，并使产业之源的利用率与共享使用提升，产生范围经济效益。在生态系统中用γ示L产业产品的使用时间，这与产业产品的质量来决定，并假定产业消费中，产业废弃物产量为：

Q=Y2/λ

在生态工业中废弃物经回收利用后变成再生资源作为生产要素Y1，设产业废弃物的回收率为小于1的μ，回收后的废弃物转化资源用γ2表示，回收后的废弃物转化资源成本用P6表示，且有P6

π3=Ωμγ2(P1-P2)

进行资源化的速度及成本由产业的技术水平及产业创新能力来决定，产业的技术水平高及产业创新能力强那么资源化的速度就快，资源化的成本就小。而在生态工业中废弃物的回收利用率μ由生态工业园中生态化过程来决定，这种生态化过程由产业绿色消费、生态营销构建的回收体系来决定，这样生态系统中N产业的利润变为：

π2′=Q2P2-Q1P1+EP5+Y2/λμγ2(P1-P2)

从以上方程可以看出，产业生产过程中废弃物资源化会转为为产业产品的经济效益，并降低废弃物的排污成本。

（4）由方程（1）进行全微分，可得：

dQ2/Q2=dA2/A2+(1-β)α2dQ1/Q1

这样在生态系统中N产业的产出增长模型为：

q2=a2+(1-β)α2q1

从以上两个方程可以看出，在生态系统中产出弹性、技术进步率及M产品的增长率与N产业的产出增长率成正相关关系，N产业的产出增长率与污染排放系数(β)负相关，这样在N产业中产出率(q2)不变条件下，可以通过提升产业技术步率(a2)与产业产出弹性a2并降低污染排放系数减少产业生产要素y1的消耗，节约产业生产过程中要素的数量。

（5）从以上分析可以看出，技术水平对产业生态化有重要影响，产业技术水平越高，产业创新能力越强，产业清洁生产程度越大，企业的生产要素使用率越好，相应的产业污染物排放水平就会降低。而且产业技术水平越高及产业创新能力越强，产业的产品质量越好，使用寿命越强，越体现清洁生产。从以上方程可以得出：

其中k1,…,k7为比例，T1,…,T7产业链的技术水平。从以上方程可以看出在产业生态系统中通过产业生态链，实现了产业技术很好融合，从而进一步提升工业生态园中产业生态链中各产业内的企业技术水平，这样可以提高工业生态系统中企业的废弃物综合利用及清洁生产，提升产业资源生态环境的使用效率。

3 结论

从以上分析可以看出，产业生态化，就是要把产业内排放的废弃物等产业“外部效应”，通过特定的产业技术水平，实现产业链中“内部化”，从而实现产业资源的循环利用，达到废弃物的零排放。在这条产业链上的企业进行节能降耗、清洁生产，把产业污染物降到最低，而其他产业的企业则对这一产业产生的废弃物进行循环再利用，最终形成一个完整的生态产业链。这种生态产业链不仅可以实现不同产业的物质循环与能量梯级利用，还可以提高不同产业的经济关联度。这种生态产业链可以通过生态产业园区来实现，生态产业园区是产业生态化的集聚地，这种积聚会产生成本优势、规模效益、信息优势及外部效益，从而形成高级化的产业集群，这种高级化的产业积聚又可以通过产业创新能力的提升，促进产业生态化的进一步升级。为了促进生态产业园区建设，政府应该采取以下措施：

（1）发展构筑符合资源节约型与环境友好型的环境产业体系。“两型”社会建设需要以环境承载力为基础，以遵循自然规律为准则，以绿色科技为动力，倡导环境文化和生态文明，重点发展减量技术、替代技术、再资源化技术、系统优化技术、再利用技术及共生链接技术等环境产业支撑技术；重效益、节能、节时、节约原材料的工业体系；设计优良、规划科学、节地省材、质量过硬的基本建设体系；节地、节水、节能、节时的节约型农业体系；节能、节时、重效益的节约型运输体系；勤俭节约、适度消费的节约型生活服务体系。

（2）实施有利于产业生态化的财税政策。对产业系统中如清洁能源生产等前期投资巨大重大项目及重点产业，应进行财税补贴，对于投资新式环保技术、淘汰落后技术的企业提供融资优惠；对于利用生态技术与生态材料企业进行出口退税，并限制高能耗高污染技术产品的进口。

[1]O.Frangois.Mass Balance in Post Shredding Technology:Results of a Trial Based on the Sheredding of 2015 ELV[A].A Joint Work of Galloo.PSA and Renault,Proceedings of the International Autonobile Recyling Congress[C].Geneva,2003.

[2]Chubbs S T,Steiner B A.Life Cycle Assessment in the Steel Industry[J].Eniron.Progr.,1998,17(2).

[3]Graedel.B.R.Allenby.产业生态学[M].北京:清华大学出版社,2004.

[4]Braden R.Allenby.工业生态学：政策框架与实施[M].北京:清华大学出版社,2005.

[5]周文宗，左平,王光.生态产业与产业生态学[M].北京:化学工业出版社,2005.

[6]吴季松.科学发展观与中国循环经济战略[M].北京:新华出版社,2006.

F224

A

1002-6487(2011)04-0060-03

鲁 雁（1978-），女，吉林白山人，博士研究生，研究方向：产业组织理论。

（责任编辑/亦 民）