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摘要 家庭及其成员的消费活动不仅直接影响自然环境，而且通过社会经济系统的传导（原料开采、生产和运输等）对自然环境产生间接影响。家庭代谢衍生于可持续发展（消费）研究，是社会经济代谢体系的重要组成部分。基于物质循环和生命周期等产业生态学理论，并借鉴前人研究成果，文章提出家庭代谢即某一时期内，家庭系统满足自身（家庭及其成员）生存和发展需求而产生的直接和间接物质和能量消费，并将其以废弃物（液体、气体和固体废弃物）的形式从家庭系统输出的过程。进一步对家庭代谢的内涵进行了系统阐释，归纳整理了家庭代谢的研究框架及其核算方法，提炼家庭代谢的影响因素并构建了家庭代谢驱动机制的理论模型，总结了当前家庭代谢研究面临的关键挑战。认为：①家庭代谢为分析家庭部门资源消费活动及其外部环境影响提供了新的思路，家庭代谢具有明显的时空差异特征。②家庭代谢的发展演化是家庭属性子系统、社会经济子系统和自然环境子系统共同作用的结果，家庭属性子系统在家庭代谢发展过程中起关键作用。③家庭代谢研究面临产品核算清单覆盖不全、基础数据获取难度大和实证研究不足等重大挑战。④家庭代谢与城镇化、资源循环和社区管理等研究的交叉融合能够为城镇化过程中减少家庭部门资源消耗和排放、发展循环经济以及改善社区管理等提供帮助，但需要不同学科和领域学者的交流与合作。
关键词 家庭代谢;社会经济代谢;产业生态学;物质流分析
中图分类号 X26;F062.1;F063.4
文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2020）12-0193-12 DOI：10.12062/cpre.20200421
近年来，代谢思维被广泛用于资源环境管理和可持续发展研究[1-3]。生物学意义上的代谢是生物体内发生的用于维持生物生长和繁殖等的一系列有序的化学反应[4]，本质上是生物体内物质和能量的转化及其与外界的物质和能量交换[5]。人类圈是地球系统的重要组成部分[6]，与生物圈之间维持着持续、动态和复杂的物质和能量交换关系。学者们将以人类为核心的社会经济系统从自然界获取物质和能量来满足自身生产生活需求、同时向自然界排放废弃物的过程统称为社会经济代谢[2， 7]，并围绕不同尺度社会经济子系统（如国家、产业、城市系统等）与自然环境系统之间的物质和能量交换及其环境影响开展了广泛研究，如城市代谢[8-10]、产业代谢[11-12]、社会代谢[7， 13]和家庭代谢[14-17]等。
家庭是人类圈最重要、最基本的组织形式和生活单元，在社会经济系统中发挥着重要作用。家庭系统的稳定依赖于持续的物质和能量输入（包括购买、馈赠或自产等多种途径）、蓄存（如家电、汽车和房屋）和输出（固体废弃物、废水和废气等）。Kletzan等[18]提出应将可持续消费的研究重点转移至由消费主体的物质流量和存量动态组合提供的消费者福利方面。家庭代谢是一种基于家庭消费活动管理实践的家庭经济形式[19]，并通过“消费—废弃”的线性过程将家庭消费活动与环境的影响负荷联系到了一起[20]。但是，以家庭为对象的代谢研究，包括在家庭内发生的直接资源消费的环境影响及其所需产品和服务内含的间接物质和能源（资源开采、产品制造以及建筑等）[21]消耗等，明显落后于其他尺度的社会经济代谢研究[22-23]。随着世界范围内人口规模的持续扩张[24]、家庭规模小型化趋势的愈益显著[25-26]、家庭财富状况的逐渐改善、社会生产力的不断提高以及全球对以刺激消费带动经济复苏和增长策略的日益重视，家庭消费结构转型升级趋势逐渐凸显，家庭系统物质资料和服务消费将迎来新一轮增长。这将进一步引起家庭系统物质和能量流动（输入、蓄存和输出）发生明显改变，同步影响家庭部门的直接和间接资源需求及其潜在环境影响，并推动家庭代谢进入一个新的阶段。
产业生态学是对产业和经济系统及其与自然系统之间相互关系的跨学科研究[27]，是一门研究社会经济系统中自然资源从源、流到汇的全代谢过程、组织管理体制以及生产、消费、调控行为的动力学机制、控制论方法及其与生命支持系统相互关系的系统科学[28]，其根本目的在于探索能够减轻人类活动对自然环境造成损害的可行性路径，推动循环经济和实现经济社会可持续发展[29]。产业生态学的系统和代谢分析方法能够为开展家庭系统内的物质和能量流动及其环境影响（即家庭代谢）提供方法论指导。在已有研究基础上，本文从产业生态学理论和方法视角出发探讨家庭代谢研究，系统地整理和归纳了家庭代谢的研究框架及其当前面临的挑战，并构建了家庭代谢影响因素的理论模型，以期能够为规范和推动家庭代谢研究提供借鉴，并更好地揭示家庭可持续消费模式，助力推动“可持续城市和社区”（SDG 11）和“负责任的消费和生产模式”（SDG 12）等联合国2030可持续发展目标（SDGs）的实现。
1 家庭代谢的研究脉络与文献综述
家庭代谢研究衍生于可持续发展（消费）研究[21， 30]，是社会经济代谢体系中以家庭为对象的微观尺度研究。家庭代谢即家庭对不同种类能源、物质和产品进行充分利用后将其以气体、液体或固体废弃物形式排出家庭“体内”的过程[30]。20世纪90年代末， Noorman等[21]在国际上首次正式提出“家庭代谢（Household Metabolism）”概念，即家庭对资源的需求（直接需求）以及环境和社会对家庭的资源供给（间接需求），包括经由家庭发生的直接资源流动及其内含的间接物質和能源（资源开采、产品制造以及建筑等）。Gatersleben[31]借鉴家庭代谢研究思路探讨了家庭消费、生活品质及其环境影响三者之间的关系，分别对荷兰家庭消费的历史演变（过去和现在）及其生活品质进行了评估，并分析了其当前家庭消费结构的外部环境影响。Moll等[15]从促进可持续消费视角出发对比分析了荷兰、英国、瑞典和挪威四国家庭能源代谢的差异。在国内，刘晶茹等[32]较早地开展了家庭代谢研究，并将家庭代谢分为家庭水资源代谢、能源代谢和生活消费品代谢。 1.1 家庭代谢的范围研究
从代谢的定义出发，家庭代谢研究可分为家庭系统物质消费资料的流量研究和存量研究，前者指对家庭系统中物质消费资料输入和输出的研究，后者指家庭系统中物质消费资料的存量研究，如家庭系统物质存量变化[33-34]和对家庭系统物质消费资料的预测[35-36]等。从家庭代谢的物质核算边界看，Noorman等[21]初始提出家庭代谢概念时，认为应将家庭对资源的直接需求和间接需求两部分均纳入家庭代谢的核算范围和研究过程中，前者如能源（如电力、燃气等）和水资源，后者指供家庭部门消费的物质资料在生产、运输过程中所消耗的资源和能源。Harder等[37]提出应将家庭信息流纳入家庭代谢研究范围，认为家庭代谢是对家庭范围内能量、物质和信息的存量和流量的研究。
1.2 家庭能源代谢研究
能源是家庭资源消费和家庭代谢的重要内容之一，家庭能源代谢研究能够为推动家庭能源可持续消费提供可行的政策干预切入点[38]。2015年，全球家庭部门能源消费总量达5 407.54 TW·h，在OECD和非OECD国家中分别排第三位（仅次于工业部门和商业与公共服务部门）和第二位（仅次于工业部门）[39]，家庭能源消费的增加使得家庭部门碳排放不断增加[40-41]。随着国家[42-43]和城市[1]能源代谢规模和影响日益增加，家庭能源代谢研究逐渐引起重视[44-46]。Strydom等[47]观察开普敦地区的家庭能源消费情况后发现，不同收入家庭所处的能源可得性环境基本相同，家庭收入的增加会提高其电力消费占能源消费的比重，与王效华等[48]在中国八大经济区开展的农村家庭能源消费调查分析结果相一致。家庭收入[49]、家庭电器设备存量[50]以及居住面积[51]等与家庭能源消费呈正相关关系，而能源价格的上涨则会带来能源消费的减少[52]。
能源代谢的主要输出形式是CO2等温室气体。Hertwich等[53]研究指出，2008年挪威家庭户均因购买和使用电器电子产品及其报废处置阶段而产生的温室气体排放量约为1.50～3.10 t CO2e，其中，电器电子产品生产阶段和使用阶段的温室气体平均排放量分别为1.20 t CO2e和0.15～1.70 t CO2e。在中国，2012年家庭户均因使用电器电子产品而产生的温室气体排放量约为1.54 t CO2e[40]。
1.3 家庭生活消费品代谢研究
生活消费品既是家庭代谢中物质存量的主体，也是家庭代谢过程中间接资源和能源消费的重要载体。中国科学院生态环境研究中心刘晶茹课题组运用物质流分析方法对中国城市家庭代谢进行了核算和分析[33-34]。根据全国城市家庭物质消耗总量和家庭户数量，计算了中国平均家庭物质消耗量：2014年中国标准城镇家庭的物质输入量为7.36 t/户，物质输出量为5.47 t/户，家庭存量净增加为1.88 t/户;2015年标准城镇家庭直接物质输入量较上年增加0.50 t/户（7.86 t/户），物质输出量则较上年减少0.57 t/户，物质存量净增加为2.37 t/户。Dombi等[22]对匈牙利家庭物质消费情况的调查显示，匈牙利家庭人均年物质输入量为2.16 t，家庭人均物质存量为46.45 t（当不计入家庭建筑存量时，人均物质存量为1.17 t）。Qu等[54]指出，1995—2011年，中国城镇和农村家庭户均因使用商品和服务产生的CO2排放量分别由0.93 t和0.38 t增加至2.37 t和1.14 t，城镇家庭间接CO2排放占总排放的比例由46.24%（1995年）上升至74.68%（2011年），农村家庭间接CO2排放占总排放的比例由42.11%（1995年）增加至46.49%（2011年），城镇家庭间接CO2排放增速显著高于农村家庭。
1.4 家庭代谢的流量和存量特征及影响因素分析
Yang等[17]对福建厦门市城镇家庭代谢的研究表明，厦门岛（城镇化水平较高）与大陆域（城镇化水平较低）两地区的城镇家庭代谢具有较大差异，厦门岛和厦门陆域城镇家庭排放废弃物能值比分别为8.19×10. -4和1.45×10.-5太阳能焦耳（Solar Emjoules，即Sej）。严丽[55]对1980—2015年中国城镇家庭物质流的分析表明，中国城镇家庭直接物质投入经历了“上升→平稳→下降→回升”发展过程，其中，1980年城镇户均直接物质输入量为9.49 t（不含水资源），输出量为8.51 t，户均新增物质存量0.93 t;2015年城镇家庭户均直接物质投入量和物质输出量均低于1980年，分别为7.86 t和4.90 t，但新增物质存量约为1980年的2.55倍（2.37 t）。
家庭物质资料和服务的购买行为、使用和处置习惯对家庭代谢有重要、直接的影响[37]，该部分研究主要基于經济学和社会学理论展开。家庭和个体属性特征如家庭规模[56]、经济收入[57-59]、受教育程度、年龄和环保意识[60]，商品和服务属性特征如价格[61-62]、外观、材质和品牌，以及政府宏观政策[63-66]等均会对消费者决策产生影响，而不同的家庭消费决策和行为使得家庭CO2排放呈现显著差异[67]。此外，社会责任感较强的消费者更容易将绿色消费等可持续消费行为付诸实践[68]。
1.5 家庭代谢刻画方法和数据
刻画家庭代谢的方法可分为自下而上（Bottom-Up）和自上而下（Top-Down）两种。前者如严丽[55]和严丽等[34]基于城镇家庭物质资料消费调查数据和人口统计数据，采用物质流分析方法对1980—2015年中国城镇家庭的物质输入、蓄存和输出过程的时间序列研究;以及Yang等[17]基于问卷调查一手数据、厦门特区年鉴以及相关部门规划文件，利用能值方法对厦门市厦门岛和大陆域城镇家庭代谢的对比研究。后者主要从经济投入产出分析（Input-Output Analysis）视角出发对家庭消费和碳排放等与家庭代谢相关的研究。Moll等[15]通过整合经济投入产出数据和家庭能源消费数据，采用生命周期评价法分析和对比了欧洲四国（荷兰、英国、瑞典和挪威）家庭物质资料和服务消费的直接和间接能源消耗。Wang等[41]和Zhu等[69]基于投入产出模型对中国居民消费的间接碳排放进行了研究和分解。Ma等[70]采用投入产出模型对比分析了2002、2005、2007和2010年中美两国家庭能源消费的碳排放，美国家庭能源消费间接碳排放始终高于中国家庭，但后者增速明显高于前者 总体来看，现有与家庭代谢相关的研究部分地揭示了家庭能源消费规律、家庭及其成员选择和购买（绿色）消费品的驱动机制，为生产者和政府部门制定决策提供了科学依据。但是，当前家庭代谢研究条块化特征突出，且家庭代谢不同环节的研究发展不均衡，家庭系统物质和能量输入方面的研究较多，对物质和能量蓄存和输出的研究较少。条块化的研究仅限于揭示家庭代谢的局部特征，难以准确反映家庭代谢的全貌及其自身规律和特征。
2 家庭代谢的内涵
2.1 家庭代谢的含义和特征
家庭是一个由家庭成员、居住空间和物质集组成，并以家庭成员为核心的开放系统。本文认为，家庭代谢是指某一时期内，家庭系统维持自身（家庭及其成员）生存和发展需求而产生的直接和间接物质和能量消费及其以废弃物形式从家庭系统输出的过程（见图1）。家庭系统的物质和能量需求包括直接和间接资源和能源消费两部分，直接资源和能源消费主要指家庭系统日常的能源（电力、天然气和汽油等）和水资源消费，间接资源和能源消费指家庭系统内的物质消费资料在生产、运输等过程中所消耗的资源（如金属）和能源。
家庭代谢表现为家庭系统内物质和能量的输入、蓄存和输出过程。从来源看，输入家庭系统的物质和能量既包括家庭及其成员通过市场购买获得的商品和服务，也包括通过非市场交易途径（如福利分配和馈赠等）进入家庭系统的物质生活资料。农村家庭系统的物质和能量输入还包括农户自产自用的农牧产品。从内容看，输入家庭系统的物质消费资料包括农副产品、能源、水、工业制成品（如家用电器和电子产品等）以及为改善居住环境而消耗的建筑装饰材料等生活资料[71]，能够直接或经简单加工改造后应用到家庭生活场景，并满足家庭成员的生存和发展需求。根据物质消费资料理论使用寿命长短，可将输入家庭系统的物质消费资料划分为耐用消费品（Durable Goods，DGs）和非耐用消费品（Nondurable Goods，NDGs）。耐用消费品具有经济价值高、家庭需求弹性大和输入频率低的特征，主要包括家用电器、电子产品、交通用具、家具及建筑装修装饰材料等;非耐用消费品则在单个时间窗（时间窗为观察家庭代谢的时间尺度，通常为一个自然年）内具有较高的输入和输出频率，以经济价值较低和需求弹性较小的家庭必须消费品为主，如食品、日化制品、日用杂品、以及水和能源等。另一方面，由家庭及其成员的生活服务和娱乐消费引起的物质资料和能源消费也是家庭代谢的研究内容之一。
物质消费资料进入家庭系统后，通常能够在家庭系统内短期或长期存在，分别对应家庭非耐用消费品和耐用消费品。家庭耐用消费品是家庭代谢中物质存量的主体，根据使用状态，可将其分为①正在使用的耐用消费品（In-use Goods）以及②不再继续使用、但仍闲置堆存在家庭系统内的耐用消费品（Hibernating Goods）两部分。当物质资料的使用价值逐渐消耗殆尽时，家庭通常会对其做进一步的处理。其中，非耐用消费品的输出形态较多（固体、液体和气体），耐用消费品的输出形态以固体废弃物为主。家庭代谢过程中，家庭非耐用消费品由于使用寿命较短和难以长时间保存，输入家庭系统后短时间内即被消耗，其输入、输出过程在同一时间窗内完成。因此，家庭非耐用消费品输出即能源、水、食物及部分日用杂品以废气、废水和生活垃圾的形式向外界排放的过程，其具体输出路径可以分为：①未经处理的废水（农村地区较为明显）、废气或部分生活垃圾直接排入自然环境;②城镇生活污水和生活垃圾经无害化和资源化处理后进入社会再生产环节或自然环境系统中。家庭耐用消费品则由于使用寿命较长和能够长期保存，其在家庭代谢过程中能够跨越多个时间窗。家庭耐用消费品处置方式主要包括闲置堆存和腾退清理。前者指家庭虽不再继续使用某耐用消费品、但仍允许其留存在家庭系统内，即为家庭代谢过程中的第二类物质存量表现形式;后者指家庭腾退不再使用的耐用消费品并将其清理出家庭系统，其具体输出路径包括：①经不同市场主体回收、拆解和处理后以原材料形式进入社会再生产环节，②通过捐赠、或社会公益组织分配的形式进入其他家庭系统，以及③直接进入自然环境系统中。
家庭代谢具有动态性、空间异质性和主体差异性等特征，其动态性表现为随着时间的变化，家庭及其成员的物质资料和服务消费的输入、蓄存和输出的数量、内容、结构和方式等将发生改变。空间异质性体现在：①在不同国家和地区，不同的技术水平和消费习惯使得家庭及其成员的物质资料和服务消费也不尽相同，以及②城乡家庭代谢存在差异。受城乡在社会经济系统中分工不同以及城乡制度环境、消费习惯等因素影响，城镇家庭代谢和农村家庭代谢尤其在食物、水、能源以及房屋建筑装饰材料输入、蓄存和输出方面具有显著差异。主体性差异指即使在同一地区，对人口社会经济属性特征不同的家庭来说，其家庭代谢也将呈现出不同的特征。
2.2 系统边界与核算范围
家庭代谢是对家庭系统物质消费资料流动（输入-蓄存-输出）规律及其环境影响的综合研究，明确其系统边界和核算范围是开展家庭代谢研究的前提和关键。应从时间和空间两个维度界定家庭代谢的系统边界及其核算范围。前者指家庭代谢是对家庭系統若干个时间窗内的物质和能量流动规律的研究。由于家庭及其成员获取物质消费资料的经济社会活动既可以发生在当期时间窗内，也可以发生在当期时间窗之前。研究过程中应对研究期前家庭系统的物质存量进行仔细核实，避免混淆。空间维度指家庭代谢的核算边界，即明确满足家庭及其成员需求的物质资料和服务消费的具体内容以及家庭系统物质资料输出的具体内容和形式，对其进行分类，并编制家庭代谢核算清单。
从家庭生命周期视角来看，将家庭及其成员的物质资料和服务消费需求分为生存性和发展享受性消费需求两种。进一步地，根据物质资料和服务消费的功能和属性，将家庭及其成员的生存和发展需求归纳为衣、食、住、用、行、健康和文娱七大类（见表1）。本文认为，判断物质消费资料进入家庭代谢核算范围的标准是物质消费资料与家庭及其成员之间存在链接关系。即从输入端看，物质消费资料与家庭及其成员的链接关系表现为家庭（或其成员）以买方、受赠方或其他身份获取该物质消费资料，并将其用于满足家庭及其成员的衣、食、住、用、行、健康和娱乐需求。对家庭耐用消费品来说，在第（t-n）期时间窗内进入家庭系统的耐用消费品能够以存量的形式蓄存在家庭系统内部，其蓄存期限可能跨越多个时间窗，直至家庭将其腾退清理。此外，考虑到人的社会属性及其自由迁徙特征，家庭成员在外发生的物质资料和服务消费也应纳入家庭代谢核算清单，如家庭户外用餐、理发等，或家庭成员因工作、学习、社会交往或其他原因发生的物质资料和服务消费活动。家庭及其成员以组织者身份召集活动而产生的物质资料和服务消费应全部纳入其家庭代谢核算边界之内，而对于其参与他人组织召集的活动，则仅对其自身的物质资料和服务消费进行核算和分析（需要指出的是，当前获取该部分消费数据面临着非常大的困难）。 在家庭代谢研究过程中，应对现行技术水平和社会条件下家庭物质资料和服务消费的可追踪、可观测和可计量属性进行评估。对理论上纳入家庭代谢核算范围的家庭物质资料和服务消费活动，如果其不符合可追踪、可观测和可计量标准，应谨慎处理并在研究过程中予以说明，如家庭系统内的实际水资源损耗、厨房烹饪产生的废气排放以及不同消费品的折旧、磨损和零部件维修等。另一方面，即使部分家庭物质资料和服务消费活动符合可追踪、可观测和可计量标准，仍难以获取其实际数据，如家庭成员参与的户外集体用餐和服务活动所消耗的实物量等。但是，部分家庭物质资料和服务消费数据的缺失并不能从根本上影響对家庭代谢发展趋势的分析和研判。此外，数据采集技术和获取方式的不断改进和完善将有助于提升数据采集的可行范围和数据质量。
2.3 家庭代谢核算方法和步骤
根据物质守恒定律，在家庭系统内，物质和能量的输入、蓄存和输出三者之间始终处于动态平衡的状态，即家庭系统在第t期时间窗内的物质输入量与第（t-1）期时间窗内家庭系统物质存量之和等于第t期时间窗内的家庭系统的输出物质量与累积物质存量之和。
其中，Materials.stockst-1表示家庭系统在第（t-1）期时间窗内的物质存量，Materials.finst和Materials.foutst分别表示家庭系统在第t期时间窗内的物质输入量和输出量，Materials.stockst表示家庭系统在第t期时间窗内的累积物质存量——包括第t期时间窗内新增物质存量以及在第（t-n）期时间窗内累积的物质存量两部分。家庭系统物质流分析是家庭代谢的主要研究方法，其具体步骤为：
第一步，家庭代谢系统定义和核算清单编制。根据家庭代谢系统边界定义，并结合实际研究过程中各项数据的可获取性，确定家庭代谢的核算范围，对处于核算范围内的家庭物质资料和服务消费进行分类，绘制家庭物质资料和服务消费的物质结构和强度表图，确定家庭代谢研究覆盖的物质类别，并编制家庭代谢核算清单和计量单位清单。
第二步，数据收集和准备。家庭代谢研究的数据需求可以分为家庭物质资料和服务消费数据（实物量或价值量，如果是价值量数据，则需要通过投入产出模型、经验法或其他方法将其转化为实物量数据）以及物质资料和服务消费的物质结构和强度数据。当家庭代谢研究的时间跨度较长时，则需要考虑社会创新和技术进步等因素对家庭代谢的客观影响，结合技术迭代演化过程搜集整理不同时间内的物质资料结构和强度数据。
第三步，数据确认。确定所收集数据的有效性及数据之间（家庭物质资料和服务消费数据与物质资料和服务消费的物质结构数据）的一致性。发现数据存在缺陷或不合理时，应对数据进行核验，根据核验结果更换或调整数据。
第四步，计算程序和量化分析。根据物质资料在家庭系统内的流动规律，基于获取的数据，分别计算第（t-1）期时间窗内的家庭系统物质存量中的p物质含量，以及第t期时间窗内家庭系统内发生的物质消费资料和服务消费所包含的p物质含量（p为物质资料中的物质成分名称，如钢材、木材、塑料、玻璃等）。
其中，M.stocks（t-1）p表示家庭系统在第（t-1）期时间窗内的家庭系统物质存量中的p物质含量。M.finstp、M.stockstp和M.foutstp分别表示在第t期时间窗内，家庭系统内输入、蓄存以及输出的物质资料和服务消费中所含p物质的总量。Q.finsti、Qti.stocks和Qti.fouts表示在第t期时间窗内，家庭系统第i种家庭物质消费资料的输入、蓄存以及输出的数量，S.finstip表示在第t期时间窗内输入家庭系统的第i种物质资料和服务消费中p物质的单位含量。对进入家庭系统的第i种物质消费资料（耐用消费品），假设其在使用阶段未发生零部件更换并忽略其物理磨损，则S.finstip =S.stockstip=S.foutstip ，即该物质消费资料在输入、蓄存和输出阶段所含的p物质量不变。i为家庭代谢核算清单的分类排序数值，每个序号代表一种物质资料或服务消费种类，如蔬菜、服装、洗衣机、冰箱、床以及家用汽车等。
第五步，结果分析。理论上，家庭代谢过程中的物质流量和存量之间的关系符合式1，物质资料和服务消费输入、蓄存和输出的变化间接反映了家庭及其成员消费选择意识和物质资料使用习惯的转变。此外，可以从资源消费总量、人均资源消费量和资源消费结构对家庭代谢开展进一步分析。通过家庭代谢的纵向和横向间的比较和分析，总结和归纳家庭代谢的规律及其发展趋势。
3 家庭代谢的影响因素及其理论建模
家庭代谢是一项多学科（产业生态学、经济学、心理学和社会学等）、多领域的交叉研究，其目的在于探究家庭系统内部的物质和能量流动（输入—蓄存—输出）规律，并揭示其驱动机制和资源环境效应[71]，进而推动家庭部门废弃物排放的减量化和资源化，削减人类直接从自然界获取的资源总量[21]及其给环境带来的负面影响。因此，有必要对影响家庭代谢的社会经济和自然因素进行理论分析，并构建影响家庭代谢的理论模型。
本文认为，家庭及其成员的物质资料和服务消费活动是内部和外部因素共同起作用的结果。因此，可将影响家庭代谢的因素归纳为家庭属性子系统（Household Subsystem，HS）、社会经济子系统（Socioeconomic Subsystem，SES）和自然环境子系统（Natural Environment Subsystem，NES）三个子系统（见图2）。家庭属性子系统、社会经济子系统和自然环境子系统之间相互影响和制约。首先，家庭成员在家庭系统中的核心地位，即家庭及其成员是家庭物质资料和服务消费行为的决策和实施主体，决定了家庭及其成员自身属性特征对家庭代谢具有决定性的作用。家庭属性子系统包括家庭人口社会属性和居住空间特征两部分（见图3）。家庭人口社会属性指家庭及其成员的人口学和社会经济特征，如家庭规模和结构、年龄、性别、受教育水平及经济收入等;居住空间特征包括家庭住房面积和空间位置等。家庭人口社会属性对家庭及其成员的生活和消费习惯的形成和演变具有重要影响，而后者则决定了家庭及其成员购买物质资料和服务的种类、频率，物质资料使用的方式和强度，以及家庭废弃物处理的方式和途径，最终对家庭代谢的物质资料和服务输入、蓄存和输出产生直接影响。 其次，社会经济子系统是影响家庭代谢的重要外部环境因素之一。家庭系统是社会经济系统最重要的子系统之一。消费者行为的不确定性，决定了家庭及其成员的物质资料和服务消费活动易受到其他社会经济因素的影响。社会经济子系统中，政府部门、企业、公益组织以及其他团体和家庭等市场主体的行为对家庭及其成员的物质资料和服务消费活动能够起到抑制或刺激的作用。具体看，影响家庭代谢的社会经济因素包括政策环境、公共服务和基础设施建设，产品性能、产品价格、贸易、广告宣传，以及服务业发展水平等（见图4）。例如，2008年北京奥运会期间，机动车限行措施使得有車家庭的出行率由1.90次/日减少至1.61次/日，私家车出行强度降低了0.07次/（天/辆），乘载率提高0.10人/车[72]，机动车限行通过强制改变居民出行选择和方式抑制了对家庭及其成员的能源消费;而技术进步和广告宣传营销则有助于通过创新产品和采用新技术来降低生产成本和售价，以减少家庭消费支出的方式刺激家庭及其成员的物质资料和服务消费。此外，家庭系统物质资料和服务消费的输入、蓄存和输出也受到其社交网络、公共基础设施状况以及服务业发展水平等社会经济因素的影响。
第三，除家庭属性因素和社会经济因素之外，家庭及其成员的物质资料和服务消费的输入、蓄存和输出还会受到自然环境因素的影响。自然环境子系统即家庭所在区域的一系列自然环境特征要素，对家庭代谢具有重要的影响。自然环境子系统中影响家庭代谢的因素主要包括（见图5）：①气候条件：光照、温/湿度和降水量，②地区资源禀赋：矿产和水资源储量，以及③地形地势和空气质量等其他自然环境因素。因此，自然环境子系统能够对家庭代谢产生直接和间接的影响，直接影响指自然环境变化迫使家庭及其成员对其消费活动做出的一系列适应性调整——改变家庭及其成员物质资料和服务消费的内容、使用方式和强度等。如炎热天气会增加家庭系统延长风扇、空调等制冷设备的工作时间，购买更多消暑降温产品[73]或食物，而雾霾频率的上升则会提高家庭购买室内空气净化器和口罩等家庭和个人防护品的概率。间接影响指自然环境变化通过改变政府和企业等市场主体的行为从而影响家庭代谢——雾霾频发推动政府部门采取改善公共交通服务和推行“电代煤”“气代煤”等清洁能源措施，使得家庭逐渐适应并调整其出行方式和能源利用方式，并最终对家庭能源代谢（家庭能源输入量和废气排放量）产生影响。
4 家庭代谢研究面临的挑战与展望
4.1 面临的挑战
家庭代谢本质上是家庭系统与外部环境之间的物质和能量交换过程，主要表现为家庭系统物质资料和服务消费的输入、蓄存和输出。当前，家庭代谢研究面临的挑战主要包括：
4.1.1 家庭代谢产品核算清单覆盖不全
产品核算清单覆盖不全是家庭代谢研究面临的主要挑战。家庭资源消费活动是编制家庭代谢产品核算清单的重要依据，清晰、广覆盖的产品核算清单是开展家庭代谢核算和对比分析的重要前提。当前，受家庭及其成员的物质资料和服务消费种类繁多、既有数据缺陷较难补充以及产品核算清单随社会发展和技术进步而动态变化等因素影响，现有家庭代谢产品核算清单未将部分新兴电子电器产品以及家庭在外消费活动纳入其中;同时，家庭系统内的第二类物质存量（不再继续使用、但仍留存在家庭系统内的产品）容易被忽视，如废弃闲置的电器等。家庭代谢清单覆盖不全一定程度上低估了家庭部门的资源消费量，使得家庭代谢的分析结果与其真实情况发生偏离。
4.1.2 基础数据采集获取难度较大
家庭代谢面临的数据采集方面的挑战主要来自两方面：产品材料强度数据和家庭资源消费的时序数据。首先，受企业技术储备、产品设计以及市场竞争策略等因素的影响，不同产品在生产阶段的物料投入及其使用阶段的资源消耗标准具有较大差异，要求研究人员掌握不同品牌、型号、生产者与产品制造和使用相关的数据。但是，现有家庭代谢研究中，产品材料强度数据多数来自二手文献数据，后者在时效性和代表性方面难以准确反映家庭物质资料的资源消费情况。其次，家庭资源消费的时序数据是指在研究时间窗内连续的家庭资源消费数据，获取家庭资源消费的时序性数据要求家庭户具备较高的配合意愿，并能够及时、准确地记录其资源消费活动，对研究涉及的实践活动提出了严格的要求。即使产品核算清单符合家庭代谢研究的需求，技术上面临的数据挑战也制约了家庭代谢研究的进一步发展。
4.1.3 实证案例研究存在不足
家庭代谢研究还面临着实证案例偏少、横向对比研究缺乏以及实证研究重流量轻存量的挑战。实证案例偏少部分地是由家庭代谢面临比较严格的数据约束所致，但是，缺乏实证案例研究和重流量（如能源消费）轻存量的家庭代谢研究取向造成与家庭代谢相关的理论和推断难以得到及时的实证检验并予以调整和修正。另一方面，重流量轻存量的研究取向忽视了家庭存量资源消费，使得家庭代谢难以准确、全面地反映出家庭系统内部的资源流动以及家庭代谢过程中物质存量和流量之间的联系。家庭代谢实证研究存在的不足既不利于该研究领域的持续深入和拓展，也不利于增进公众对家庭代谢的认知，同时，也削弱了基于家庭代谢研究成果为政府部门制定家庭资源消费干预政策和推动实现家庭可持续消费目标的效力。
4.1.4 家庭、城市、社会经济代谢等相互关联，代谢的尺度效应问题亟待厘清
家庭作为社会经济代谢体系中最基础的代谢单元之一，家庭物质资料和服务消费需求及其动态演化是城市代谢、社会代谢和产业代谢发展的重要驱动因素之一。因此，从社会经济系统代谢体系及其内部结构和联系看，亟待厘清微观尺度的家庭代谢与中观尺度的产业代谢、城市代谢以及宏观尺度的社会代谢之间的复杂网络关系，识别社会经济系统代谢复杂网络结构中的关键节点，探索社会经济系统内各经济单元之间的相互作用和影响机制，为政府相关部门制定面向生产者和消费者的干预（限制类和鼓励类）措施提供切入点和依据，以减轻人类社会经济活动给自然环境带来的负面影响，推动经济社会可持续发展（生产和消费），最终实现人类与自然的长期和谐共存。 4.2 應用与展望
当前，人类与环境之间的信息反馈和交互影响呈现出日趋紧密、多样化和复杂化的趋势，倒逼全球不断加快可持续发展（生产和消费）理论和实践研究。家庭代谢刻画和揭示了家庭系统与外部环境的物质和能量交换过程及其发展趋势，其研究涉及产业生态学、社会学、消费者行为学以及经济学等多个学科的理论和方法。因此，不同学科、不同领域学者之间的广泛交流与合作对克服家庭代谢研究面临的挑战，进一步推动家庭代谢研究发展大有裨益。
4.2.1 加强清单编制和数据库建设，分析基于家庭代谢的新型城镇化与家庭部门潜在资源需求
家庭代谢揭示了家庭系统的资源需求发展规律，可用于量化和分析不同城镇化阶段内家庭部门的资源需求，以及预测家庭部门潜在资源需求与城镇化的增量关系。家庭及其成员的物质资料和服务消费需求本质上是资源消费需求，且这种资源消费需求将随着社会发展不断变化。一方面，技术进步和市场创新使得市场产品供给和服务消费不断推陈出新，老旧消费品逐渐被新兴产品取代;另一方面，在差异化的产品设计、技术支持和市场定位的竞争策略下，功能一致、品牌不同的产品的物质构成可能存在较大差异。随着人口不断从农村向城镇转移，尤其是异地城镇化过程中，家庭对存量物质和服务消费的需求将推动其资源消费出现爆发式增长。因此，通过编制并不断更新、完善家庭代谢清单和数据库，将能够为量化家庭资源消费需求并分析其动态演化趋势提供更加准确的数据支撑，同时有助于摸底和预测不同城镇化路径（就地城镇化和异地城镇化）、不同城镇化发展水平和发展阶段情景下的家庭部门资源需求。
4.2.2 关注家庭物质输出，探索家庭部门参与的循环经济发展模式和无废城市建设范例
“物质输出”是家庭代谢的重要过程和标志性节点，对家庭代谢物质输出过程的分析可用于评估和预测家庭部门的潜在资源可回收利用量，并推动实现发展循环经济和创建无废城市的目标。当物质产品被A家庭腾退清理时，其部分组件或整体仍可以通过市场（或非市场）手段进入B家庭并继续使用，或通过回收、分类、拆解和重熔等环节以原材料的形式进入社会再生产环节，并用于加工制造新的消费品。因此，借助手机APP、电脑等互联网终端设备建立和不断完善线上和线下相结合的家庭废弃物回收体系，通过政府购买服务的形式或搭建“资源回收企业-社区-家庭”三级协作平台，根据废弃物属性及其利用价值优化其输出路径，实现城市内部家庭部门产生的资源型废弃物的有序有偿回收和循环利用，以及家庭生活垃圾的无害化处理，为推动无废城市建设提供借鉴。通过完善家庭终端废弃物质资料分类、回收和再利用体系，推动家庭资源型废弃物和生活垃圾的资源化、循环利用和无害化处理，减轻人类资源开发强度，实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。
4.2.3 揭示家庭代谢规律，为减轻家庭资源消费活动的负面影响提供政策干预的切入点
揭示家庭代谢规律并增强家庭代谢发展的研判有助于识别家庭代谢过程中易对环境和社会造成负面影响的关键环节，继而为减轻家庭及其成员物质资料和服务消费的潜在负面社会及环境影响提供政策干预的切入点。家庭资源消费活动既是满足自身生存和发展的需要，也是推动社会生产和再生产的重要力量之一。但是，不合理的家庭资源消费行为，如盲目消费、奢侈消费、过度消费以及随意丢弃家庭废弃物等，将会给自然环境和社会造成巨大的负面影响。通过系统分析家庭代谢中物质资料和服务消费的输入、蓄存和输出的规律和趋势，及时准确地制定家庭代谢干预措施。从中长期看，家庭代谢的干预措施包括鼓励企业技术创新、提升公共服务水平、合理制定和调整城市发展规划、推广使用可再生能源和培育绿色文明低碳节约的消费理念等;从近期看，家庭代谢的干预措施包括鼓励以旧换新（减少家庭物质存量）、开展家庭闲置物品捐赠活动和禁止随意丢弃家庭生活垃圾等。科学合理的家庭代谢干预措施将有助于减轻家庭及其成员物质资料和服务消费对环境的污染和破坏，降低不合理的家庭资源消费活动可能造成的不良社会影响。
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（责任编辑：刘照胜）
关键词 家庭代谢;社会经济代谢;产业生态学;物质流分析
中图分类号 X26;F062.1;F063.4
文献标识码 A 文章编号 1002-2104（2020）12-0193-12 DOI：10.12062/cpre.20200421
近年来，代谢思维被广泛用于资源环境管理和可持续发展研究[1-3]。生物学意义上的代谢是生物体内发生的用于维持生物生长和繁殖等的一系列有序的化学反应[4]，本质上是生物体内物质和能量的转化及其与外界的物质和能量交换[5]。人类圈是地球系统的重要组成部分[6]，与生物圈之间维持着持续、动态和复杂的物质和能量交换关系。学者们将以人类为核心的社会经济系统从自然界获取物质和能量来满足自身生产生活需求、同时向自然界排放废弃物的过程统称为社会经济代谢[2， 7]，并围绕不同尺度社会经济子系统（如国家、产业、城市系统等）与自然环境系统之间的物质和能量交换及其环境影响开展了广泛研究，如城市代谢[8-10]、产业代谢[11-12]、社会代谢[7， 13]和家庭代谢[14-17]等。
家庭是人类圈最重要、最基本的组织形式和生活单元，在社会经济系统中发挥着重要作用。家庭系统的稳定依赖于持续的物质和能量输入（包括购买、馈赠或自产等多种途径）、蓄存（如家电、汽车和房屋）和输出（固体废弃物、废水和废气等）。Kletzan等[18]提出应将可持续消费的研究重点转移至由消费主体的物质流量和存量动态组合提供的消费者福利方面。家庭代谢是一种基于家庭消费活动管理实践的家庭经济形式[19]，并通过“消费—废弃”的线性过程将家庭消费活动与环境的影响负荷联系到了一起[20]。但是，以家庭为对象的代谢研究，包括在家庭内发生的直接资源消费的环境影响及其所需产品和服务内含的间接物质和能源（资源开采、产品制造以及建筑等）[21]消耗等，明显落后于其他尺度的社会经济代谢研究[22-23]。随着世界范围内人口规模的持续扩张[24]、家庭规模小型化趋势的愈益显著[25-26]、家庭财富状况的逐渐改善、社会生产力的不断提高以及全球对以刺激消费带动经济复苏和增长策略的日益重视，家庭消费结构转型升级趋势逐渐凸显，家庭系统物质资料和服务消费将迎来新一轮增长。这将进一步引起家庭系统物质和能量流动（输入、蓄存和输出）发生明显改变，同步影响家庭部门的直接和间接资源需求及其潜在环境影响，并推动家庭代谢进入一个新的阶段。
产业生态学是对产业和经济系统及其与自然系统之间相互关系的跨学科研究[27]，是一门研究社会经济系统中自然资源从源、流到汇的全代谢过程、组织管理体制以及生产、消费、调控行为的动力学机制、控制论方法及其与生命支持系统相互关系的系统科学[28]，其根本目的在于探索能够减轻人类活动对自然环境造成损害的可行性路径，推动循环经济和实现经济社会可持续发展[29]。产业生态学的系统和代谢分析方法能够为开展家庭系统内的物质和能量流动及其环境影响（即家庭代谢）提供方法论指导。在已有研究基础上，本文从产业生态学理论和方法视角出发探讨家庭代谢研究，系统地整理和归纳了家庭代谢的研究框架及其当前面临的挑战，并构建了家庭代谢影响因素的理论模型，以期能够为规范和推动家庭代谢研究提供借鉴，并更好地揭示家庭可持续消费模式，助力推动“可持续城市和社区”（SDG 11）和“负责任的消费和生产模式”（SDG 12）等联合国2030可持续发展目标（SDGs）的实现。
1 家庭代谢的研究脉络与文献综述
家庭代谢研究衍生于可持续发展（消费）研究[21， 30]，是社会经济代谢体系中以家庭为对象的微观尺度研究。家庭代谢即家庭对不同种类能源、物质和产品进行充分利用后将其以气体、液体或固体废弃物形式排出家庭“体内”的过程[30]。20世纪90年代末， Noorman等[21]在国际上首次正式提出“家庭代谢（Household Metabolism）”概念，即家庭对资源的需求（直接需求）以及环境和社会对家庭的资源供给（间接需求），包括经由家庭发生的直接资源流动及其内含的间接物質和能源（资源开采、产品制造以及建筑等）。Gatersleben[31]借鉴家庭代谢研究思路探讨了家庭消费、生活品质及其环境影响三者之间的关系，分别对荷兰家庭消费的历史演变（过去和现在）及其生活品质进行了评估，并分析了其当前家庭消费结构的外部环境影响。Moll等[15]从促进可持续消费视角出发对比分析了荷兰、英国、瑞典和挪威四国家庭能源代谢的差异。在国内，刘晶茹等[32]较早地开展了家庭代谢研究，并将家庭代谢分为家庭水资源代谢、能源代谢和生活消费品代谢。 1.1 家庭代谢的范围研究
从代谢的定义出发，家庭代谢研究可分为家庭系统物质消费资料的流量研究和存量研究，前者指对家庭系统中物质消费资料输入和输出的研究，后者指家庭系统中物质消费资料的存量研究，如家庭系统物质存量变化[33-34]和对家庭系统物质消费资料的预测[35-36]等。从家庭代谢的物质核算边界看，Noorman等[21]初始提出家庭代谢概念时，认为应将家庭对资源的直接需求和间接需求两部分均纳入家庭代谢的核算范围和研究过程中，前者如能源（如电力、燃气等）和水资源，后者指供家庭部门消费的物质资料在生产、运输过程中所消耗的资源和能源。Harder等[37]提出应将家庭信息流纳入家庭代谢研究范围，认为家庭代谢是对家庭范围内能量、物质和信息的存量和流量的研究。
1.2 家庭能源代谢研究
能源是家庭资源消费和家庭代谢的重要内容之一，家庭能源代谢研究能够为推动家庭能源可持续消费提供可行的政策干预切入点[38]。2015年，全球家庭部门能源消费总量达5 407.54 TW·h，在OECD和非OECD国家中分别排第三位（仅次于工业部门和商业与公共服务部门）和第二位（仅次于工业部门）[39]，家庭能源消费的增加使得家庭部门碳排放不断增加[40-41]。随着国家[42-43]和城市[1]能源代谢规模和影响日益增加，家庭能源代谢研究逐渐引起重视[44-46]。Strydom等[47]观察开普敦地区的家庭能源消费情况后发现，不同收入家庭所处的能源可得性环境基本相同，家庭收入的增加会提高其电力消费占能源消费的比重，与王效华等[48]在中国八大经济区开展的农村家庭能源消费调查分析结果相一致。家庭收入[49]、家庭电器设备存量[50]以及居住面积[51]等与家庭能源消费呈正相关关系，而能源价格的上涨则会带来能源消费的减少[52]。
能源代谢的主要输出形式是CO2等温室气体。Hertwich等[53]研究指出，2008年挪威家庭户均因购买和使用电器电子产品及其报废处置阶段而产生的温室气体排放量约为1.50～3.10 t CO2e，其中，电器电子产品生产阶段和使用阶段的温室气体平均排放量分别为1.20 t CO2e和0.15～1.70 t CO2e。在中国，2012年家庭户均因使用电器电子产品而产生的温室气体排放量约为1.54 t CO2e[40]。
1.3 家庭生活消费品代谢研究
生活消费品既是家庭代谢中物质存量的主体，也是家庭代谢过程中间接资源和能源消费的重要载体。中国科学院生态环境研究中心刘晶茹课题组运用物质流分析方法对中国城市家庭代谢进行了核算和分析[33-34]。根据全国城市家庭物质消耗总量和家庭户数量，计算了中国平均家庭物质消耗量：2014年中国标准城镇家庭的物质输入量为7.36 t/户，物质输出量为5.47 t/户，家庭存量净增加为1.88 t/户;2015年标准城镇家庭直接物质输入量较上年增加0.50 t/户（7.86 t/户），物质输出量则较上年减少0.57 t/户，物质存量净增加为2.37 t/户。Dombi等[22]对匈牙利家庭物质消费情况的调查显示，匈牙利家庭人均年物质输入量为2.16 t，家庭人均物质存量为46.45 t（当不计入家庭建筑存量时，人均物质存量为1.17 t）。Qu等[54]指出，1995—2011年，中国城镇和农村家庭户均因使用商品和服务产生的CO2排放量分别由0.93 t和0.38 t增加至2.37 t和1.14 t，城镇家庭间接CO2排放占总排放的比例由46.24%（1995年）上升至74.68%（2011年），农村家庭间接CO2排放占总排放的比例由42.11%（1995年）增加至46.49%（2011年），城镇家庭间接CO2排放增速显著高于农村家庭。
1.4 家庭代谢的流量和存量特征及影响因素分析
Yang等[17]对福建厦门市城镇家庭代谢的研究表明，厦门岛（城镇化水平较高）与大陆域（城镇化水平较低）两地区的城镇家庭代谢具有较大差异，厦门岛和厦门陆域城镇家庭排放废弃物能值比分别为8.19×10. -4和1.45×10.-5太阳能焦耳（Solar Emjoules，即Sej）。严丽[55]对1980—2015年中国城镇家庭物质流的分析表明，中国城镇家庭直接物质投入经历了“上升→平稳→下降→回升”发展过程，其中，1980年城镇户均直接物质输入量为9.49 t（不含水资源），输出量为8.51 t，户均新增物质存量0.93 t;2015年城镇家庭户均直接物质投入量和物质输出量均低于1980年，分别为7.86 t和4.90 t，但新增物质存量约为1980年的2.55倍（2.37 t）。
家庭物质资料和服务的购买行为、使用和处置习惯对家庭代谢有重要、直接的影响[37]，该部分研究主要基于經济学和社会学理论展开。家庭和个体属性特征如家庭规模[56]、经济收入[57-59]、受教育程度、年龄和环保意识[60]，商品和服务属性特征如价格[61-62]、外观、材质和品牌，以及政府宏观政策[63-66]等均会对消费者决策产生影响，而不同的家庭消费决策和行为使得家庭CO2排放呈现显著差异[67]。此外，社会责任感较强的消费者更容易将绿色消费等可持续消费行为付诸实践[68]。
1.5 家庭代谢刻画方法和数据
刻画家庭代谢的方法可分为自下而上（Bottom-Up）和自上而下（Top-Down）两种。前者如严丽[55]和严丽等[34]基于城镇家庭物质资料消费调查数据和人口统计数据，采用物质流分析方法对1980—2015年中国城镇家庭的物质输入、蓄存和输出过程的时间序列研究;以及Yang等[17]基于问卷调查一手数据、厦门特区年鉴以及相关部门规划文件，利用能值方法对厦门市厦门岛和大陆域城镇家庭代谢的对比研究。后者主要从经济投入产出分析（Input-Output Analysis）视角出发对家庭消费和碳排放等与家庭代谢相关的研究。Moll等[15]通过整合经济投入产出数据和家庭能源消费数据，采用生命周期评价法分析和对比了欧洲四国（荷兰、英国、瑞典和挪威）家庭物质资料和服务消费的直接和间接能源消耗。Wang等[41]和Zhu等[69]基于投入产出模型对中国居民消费的间接碳排放进行了研究和分解。Ma等[70]采用投入产出模型对比分析了2002、2005、2007和2010年中美两国家庭能源消费的碳排放，美国家庭能源消费间接碳排放始终高于中国家庭，但后者增速明显高于前者 总体来看，现有与家庭代谢相关的研究部分地揭示了家庭能源消费规律、家庭及其成员选择和购买（绿色）消费品的驱动机制，为生产者和政府部门制定决策提供了科学依据。但是，当前家庭代谢研究条块化特征突出，且家庭代谢不同环节的研究发展不均衡，家庭系统物质和能量输入方面的研究较多，对物质和能量蓄存和输出的研究较少。条块化的研究仅限于揭示家庭代谢的局部特征，难以准确反映家庭代谢的全貌及其自身规律和特征。
2 家庭代谢的内涵
2.1 家庭代谢的含义和特征
家庭是一个由家庭成员、居住空间和物质集组成，并以家庭成员为核心的开放系统。本文认为，家庭代谢是指某一时期内，家庭系统维持自身（家庭及其成员）生存和发展需求而产生的直接和间接物质和能量消费及其以废弃物形式从家庭系统输出的过程（见图1）。家庭系统的物质和能量需求包括直接和间接资源和能源消费两部分，直接资源和能源消费主要指家庭系统日常的能源（电力、天然气和汽油等）和水资源消费，间接资源和能源消费指家庭系统内的物质消费资料在生产、运输等过程中所消耗的资源（如金属）和能源。
家庭代谢表现为家庭系统内物质和能量的输入、蓄存和输出过程。从来源看，输入家庭系统的物质和能量既包括家庭及其成员通过市场购买获得的商品和服务，也包括通过非市场交易途径（如福利分配和馈赠等）进入家庭系统的物质生活资料。农村家庭系统的物质和能量输入还包括农户自产自用的农牧产品。从内容看，输入家庭系统的物质消费资料包括农副产品、能源、水、工业制成品（如家用电器和电子产品等）以及为改善居住环境而消耗的建筑装饰材料等生活资料[71]，能够直接或经简单加工改造后应用到家庭生活场景，并满足家庭成员的生存和发展需求。根据物质消费资料理论使用寿命长短，可将输入家庭系统的物质消费资料划分为耐用消费品（Durable Goods，DGs）和非耐用消费品（Nondurable Goods，NDGs）。耐用消费品具有经济价值高、家庭需求弹性大和输入频率低的特征，主要包括家用电器、电子产品、交通用具、家具及建筑装修装饰材料等;非耐用消费品则在单个时间窗（时间窗为观察家庭代谢的时间尺度，通常为一个自然年）内具有较高的输入和输出频率，以经济价值较低和需求弹性较小的家庭必须消费品为主，如食品、日化制品、日用杂品、以及水和能源等。另一方面，由家庭及其成员的生活服务和娱乐消费引起的物质资料和能源消费也是家庭代谢的研究内容之一。
物质消费资料进入家庭系统后，通常能够在家庭系统内短期或长期存在，分别对应家庭非耐用消费品和耐用消费品。家庭耐用消费品是家庭代谢中物质存量的主体，根据使用状态，可将其分为①正在使用的耐用消费品（In-use Goods）以及②不再继续使用、但仍闲置堆存在家庭系统内的耐用消费品（Hibernating Goods）两部分。当物质资料的使用价值逐渐消耗殆尽时，家庭通常会对其做进一步的处理。其中，非耐用消费品的输出形态较多（固体、液体和气体），耐用消费品的输出形态以固体废弃物为主。家庭代谢过程中，家庭非耐用消费品由于使用寿命较短和难以长时间保存，输入家庭系统后短时间内即被消耗，其输入、输出过程在同一时间窗内完成。因此，家庭非耐用消费品输出即能源、水、食物及部分日用杂品以废气、废水和生活垃圾的形式向外界排放的过程，其具体输出路径可以分为：①未经处理的废水（农村地区较为明显）、废气或部分生活垃圾直接排入自然环境;②城镇生活污水和生活垃圾经无害化和资源化处理后进入社会再生产环节或自然环境系统中。家庭耐用消费品则由于使用寿命较长和能够长期保存，其在家庭代谢过程中能够跨越多个时间窗。家庭耐用消费品处置方式主要包括闲置堆存和腾退清理。前者指家庭虽不再继续使用某耐用消费品、但仍允许其留存在家庭系统内，即为家庭代谢过程中的第二类物质存量表现形式;后者指家庭腾退不再使用的耐用消费品并将其清理出家庭系统，其具体输出路径包括：①经不同市场主体回收、拆解和处理后以原材料形式进入社会再生产环节，②通过捐赠、或社会公益组织分配的形式进入其他家庭系统，以及③直接进入自然环境系统中。
家庭代谢具有动态性、空间异质性和主体差异性等特征，其动态性表现为随着时间的变化，家庭及其成员的物质资料和服务消费的输入、蓄存和输出的数量、内容、结构和方式等将发生改变。空间异质性体现在：①在不同国家和地区，不同的技术水平和消费习惯使得家庭及其成员的物质资料和服务消费也不尽相同，以及②城乡家庭代谢存在差异。受城乡在社会经济系统中分工不同以及城乡制度环境、消费习惯等因素影响，城镇家庭代谢和农村家庭代谢尤其在食物、水、能源以及房屋建筑装饰材料输入、蓄存和输出方面具有显著差异。主体性差异指即使在同一地区，对人口社会经济属性特征不同的家庭来说，其家庭代谢也将呈现出不同的特征。
2.2 系统边界与核算范围
家庭代谢是对家庭系统物质消费资料流动（输入-蓄存-输出）规律及其环境影响的综合研究，明确其系统边界和核算范围是开展家庭代谢研究的前提和关键。应从时间和空间两个维度界定家庭代谢的系统边界及其核算范围。前者指家庭代谢是对家庭系統若干个时间窗内的物质和能量流动规律的研究。由于家庭及其成员获取物质消费资料的经济社会活动既可以发生在当期时间窗内，也可以发生在当期时间窗之前。研究过程中应对研究期前家庭系统的物质存量进行仔细核实，避免混淆。空间维度指家庭代谢的核算边界，即明确满足家庭及其成员需求的物质资料和服务消费的具体内容以及家庭系统物质资料输出的具体内容和形式，对其进行分类，并编制家庭代谢核算清单。
从家庭生命周期视角来看，将家庭及其成员的物质资料和服务消费需求分为生存性和发展享受性消费需求两种。进一步地，根据物质资料和服务消费的功能和属性，将家庭及其成员的生存和发展需求归纳为衣、食、住、用、行、健康和文娱七大类（见表1）。本文认为，判断物质消费资料进入家庭代谢核算范围的标准是物质消费资料与家庭及其成员之间存在链接关系。即从输入端看，物质消费资料与家庭及其成员的链接关系表现为家庭（或其成员）以买方、受赠方或其他身份获取该物质消费资料，并将其用于满足家庭及其成员的衣、食、住、用、行、健康和娱乐需求。对家庭耐用消费品来说，在第（t-n）期时间窗内进入家庭系统的耐用消费品能够以存量的形式蓄存在家庭系统内部，其蓄存期限可能跨越多个时间窗，直至家庭将其腾退清理。此外，考虑到人的社会属性及其自由迁徙特征，家庭成员在外发生的物质资料和服务消费也应纳入家庭代谢核算清单，如家庭户外用餐、理发等，或家庭成员因工作、学习、社会交往或其他原因发生的物质资料和服务消费活动。家庭及其成员以组织者身份召集活动而产生的物质资料和服务消费应全部纳入其家庭代谢核算边界之内，而对于其参与他人组织召集的活动，则仅对其自身的物质资料和服务消费进行核算和分析（需要指出的是，当前获取该部分消费数据面临着非常大的困难）。 在家庭代谢研究过程中，应对现行技术水平和社会条件下家庭物质资料和服务消费的可追踪、可观测和可计量属性进行评估。对理论上纳入家庭代谢核算范围的家庭物质资料和服务消费活动，如果其不符合可追踪、可观测和可计量标准，应谨慎处理并在研究过程中予以说明，如家庭系统内的实际水资源损耗、厨房烹饪产生的废气排放以及不同消费品的折旧、磨损和零部件维修等。另一方面，即使部分家庭物质资料和服务消费活动符合可追踪、可观测和可计量标准，仍难以获取其实际数据，如家庭成员参与的户外集体用餐和服务活动所消耗的实物量等。但是，部分家庭物质资料和服务消费数据的缺失并不能从根本上影響对家庭代谢发展趋势的分析和研判。此外，数据采集技术和获取方式的不断改进和完善将有助于提升数据采集的可行范围和数据质量。
2.3 家庭代谢核算方法和步骤
根据物质守恒定律，在家庭系统内，物质和能量的输入、蓄存和输出三者之间始终处于动态平衡的状态，即家庭系统在第t期时间窗内的物质输入量与第（t-1）期时间窗内家庭系统物质存量之和等于第t期时间窗内的家庭系统的输出物质量与累积物质存量之和。
其中，Materials.stockst-1表示家庭系统在第（t-1）期时间窗内的物质存量，Materials.finst和Materials.foutst分别表示家庭系统在第t期时间窗内的物质输入量和输出量，Materials.stockst表示家庭系统在第t期时间窗内的累积物质存量——包括第t期时间窗内新增物质存量以及在第（t-n）期时间窗内累积的物质存量两部分。家庭系统物质流分析是家庭代谢的主要研究方法，其具体步骤为：
第一步，家庭代谢系统定义和核算清单编制。根据家庭代谢系统边界定义，并结合实际研究过程中各项数据的可获取性，确定家庭代谢的核算范围，对处于核算范围内的家庭物质资料和服务消费进行分类，绘制家庭物质资料和服务消费的物质结构和强度表图，确定家庭代谢研究覆盖的物质类别，并编制家庭代谢核算清单和计量单位清单。
第二步，数据收集和准备。家庭代谢研究的数据需求可以分为家庭物质资料和服务消费数据（实物量或价值量，如果是价值量数据，则需要通过投入产出模型、经验法或其他方法将其转化为实物量数据）以及物质资料和服务消费的物质结构和强度数据。当家庭代谢研究的时间跨度较长时，则需要考虑社会创新和技术进步等因素对家庭代谢的客观影响，结合技术迭代演化过程搜集整理不同时间内的物质资料结构和强度数据。
第三步，数据确认。确定所收集数据的有效性及数据之间（家庭物质资料和服务消费数据与物质资料和服务消费的物质结构数据）的一致性。发现数据存在缺陷或不合理时，应对数据进行核验，根据核验结果更换或调整数据。
第四步，计算程序和量化分析。根据物质资料在家庭系统内的流动规律，基于获取的数据，分别计算第（t-1）期时间窗内的家庭系统物质存量中的p物质含量，以及第t期时间窗内家庭系统内发生的物质消费资料和服务消费所包含的p物质含量（p为物质资料中的物质成分名称，如钢材、木材、塑料、玻璃等）。
其中，M.stocks（t-1）p表示家庭系统在第（t-1）期时间窗内的家庭系统物质存量中的p物质含量。M.finstp、M.stockstp和M.foutstp分别表示在第t期时间窗内，家庭系统内输入、蓄存以及输出的物质资料和服务消费中所含p物质的总量。Q.finsti、Qti.stocks和Qti.fouts表示在第t期时间窗内，家庭系统第i种家庭物质消费资料的输入、蓄存以及输出的数量，S.finstip表示在第t期时间窗内输入家庭系统的第i种物质资料和服务消费中p物质的单位含量。对进入家庭系统的第i种物质消费资料（耐用消费品），假设其在使用阶段未发生零部件更换并忽略其物理磨损，则S.finstip =S.stockstip=S.foutstip ，即该物质消费资料在输入、蓄存和输出阶段所含的p物质量不变。i为家庭代谢核算清单的分类排序数值，每个序号代表一种物质资料或服务消费种类，如蔬菜、服装、洗衣机、冰箱、床以及家用汽车等。
第五步，结果分析。理论上，家庭代谢过程中的物质流量和存量之间的关系符合式1，物质资料和服务消费输入、蓄存和输出的变化间接反映了家庭及其成员消费选择意识和物质资料使用习惯的转变。此外，可以从资源消费总量、人均资源消费量和资源消费结构对家庭代谢开展进一步分析。通过家庭代谢的纵向和横向间的比较和分析，总结和归纳家庭代谢的规律及其发展趋势。
3 家庭代谢的影响因素及其理论建模
家庭代谢是一项多学科（产业生态学、经济学、心理学和社会学等）、多领域的交叉研究，其目的在于探究家庭系统内部的物质和能量流动（输入—蓄存—输出）规律，并揭示其驱动机制和资源环境效应[71]，进而推动家庭部门废弃物排放的减量化和资源化，削减人类直接从自然界获取的资源总量[21]及其给环境带来的负面影响。因此，有必要对影响家庭代谢的社会经济和自然因素进行理论分析，并构建影响家庭代谢的理论模型。
本文认为，家庭及其成员的物质资料和服务消费活动是内部和外部因素共同起作用的结果。因此，可将影响家庭代谢的因素归纳为家庭属性子系统（Household Subsystem，HS）、社会经济子系统（Socioeconomic Subsystem，SES）和自然环境子系统（Natural Environment Subsystem，NES）三个子系统（见图2）。家庭属性子系统、社会经济子系统和自然环境子系统之间相互影响和制约。首先，家庭成员在家庭系统中的核心地位，即家庭及其成员是家庭物质资料和服务消费行为的决策和实施主体，决定了家庭及其成员自身属性特征对家庭代谢具有决定性的作用。家庭属性子系统包括家庭人口社会属性和居住空间特征两部分（见图3）。家庭人口社会属性指家庭及其成员的人口学和社会经济特征，如家庭规模和结构、年龄、性别、受教育水平及经济收入等;居住空间特征包括家庭住房面积和空间位置等。家庭人口社会属性对家庭及其成员的生活和消费习惯的形成和演变具有重要影响，而后者则决定了家庭及其成员购买物质资料和服务的种类、频率，物质资料使用的方式和强度，以及家庭废弃物处理的方式和途径，最终对家庭代谢的物质资料和服务输入、蓄存和输出产生直接影响。 其次，社会经济子系统是影响家庭代谢的重要外部环境因素之一。家庭系统是社会经济系统最重要的子系统之一。消费者行为的不确定性，决定了家庭及其成员的物质资料和服务消费活动易受到其他社会经济因素的影响。社会经济子系统中，政府部门、企业、公益组织以及其他团体和家庭等市场主体的行为对家庭及其成员的物质资料和服务消费活动能够起到抑制或刺激的作用。具体看，影响家庭代谢的社会经济因素包括政策环境、公共服务和基础设施建设，产品性能、产品价格、贸易、广告宣传，以及服务业发展水平等（见图4）。例如，2008年北京奥运会期间，机动车限行措施使得有車家庭的出行率由1.90次/日减少至1.61次/日，私家车出行强度降低了0.07次/（天/辆），乘载率提高0.10人/车[72]，机动车限行通过强制改变居民出行选择和方式抑制了对家庭及其成员的能源消费;而技术进步和广告宣传营销则有助于通过创新产品和采用新技术来降低生产成本和售价，以减少家庭消费支出的方式刺激家庭及其成员的物质资料和服务消费。此外，家庭系统物质资料和服务消费的输入、蓄存和输出也受到其社交网络、公共基础设施状况以及服务业发展水平等社会经济因素的影响。
第三，除家庭属性因素和社会经济因素之外，家庭及其成员的物质资料和服务消费的输入、蓄存和输出还会受到自然环境因素的影响。自然环境子系统即家庭所在区域的一系列自然环境特征要素，对家庭代谢具有重要的影响。自然环境子系统中影响家庭代谢的因素主要包括（见图5）：①气候条件：光照、温/湿度和降水量，②地区资源禀赋：矿产和水资源储量，以及③地形地势和空气质量等其他自然环境因素。因此，自然环境子系统能够对家庭代谢产生直接和间接的影响，直接影响指自然环境变化迫使家庭及其成员对其消费活动做出的一系列适应性调整——改变家庭及其成员物质资料和服务消费的内容、使用方式和强度等。如炎热天气会增加家庭系统延长风扇、空调等制冷设备的工作时间，购买更多消暑降温产品[73]或食物，而雾霾频率的上升则会提高家庭购买室内空气净化器和口罩等家庭和个人防护品的概率。间接影响指自然环境变化通过改变政府和企业等市场主体的行为从而影响家庭代谢——雾霾频发推动政府部门采取改善公共交通服务和推行“电代煤”“气代煤”等清洁能源措施，使得家庭逐渐适应并调整其出行方式和能源利用方式，并最终对家庭能源代谢（家庭能源输入量和废气排放量）产生影响。
4 家庭代谢研究面临的挑战与展望
4.1 面临的挑战
家庭代谢本质上是家庭系统与外部环境之间的物质和能量交换过程，主要表现为家庭系统物质资料和服务消费的输入、蓄存和输出。当前，家庭代谢研究面临的挑战主要包括：
4.1.1 家庭代谢产品核算清单覆盖不全
产品核算清单覆盖不全是家庭代谢研究面临的主要挑战。家庭资源消费活动是编制家庭代谢产品核算清单的重要依据，清晰、广覆盖的产品核算清单是开展家庭代谢核算和对比分析的重要前提。当前，受家庭及其成员的物质资料和服务消费种类繁多、既有数据缺陷较难补充以及产品核算清单随社会发展和技术进步而动态变化等因素影响，现有家庭代谢产品核算清单未将部分新兴电子电器产品以及家庭在外消费活动纳入其中;同时，家庭系统内的第二类物质存量（不再继续使用、但仍留存在家庭系统内的产品）容易被忽视，如废弃闲置的电器等。家庭代谢清单覆盖不全一定程度上低估了家庭部门的资源消费量，使得家庭代谢的分析结果与其真实情况发生偏离。
4.1.2 基础数据采集获取难度较大
家庭代谢面临的数据采集方面的挑战主要来自两方面：产品材料强度数据和家庭资源消费的时序数据。首先，受企业技术储备、产品设计以及市场竞争策略等因素的影响，不同产品在生产阶段的物料投入及其使用阶段的资源消耗标准具有较大差异，要求研究人员掌握不同品牌、型号、生产者与产品制造和使用相关的数据。但是，现有家庭代谢研究中，产品材料强度数据多数来自二手文献数据，后者在时效性和代表性方面难以准确反映家庭物质资料的资源消费情况。其次，家庭资源消费的时序数据是指在研究时间窗内连续的家庭资源消费数据，获取家庭资源消费的时序性数据要求家庭户具备较高的配合意愿，并能够及时、准确地记录其资源消费活动，对研究涉及的实践活动提出了严格的要求。即使产品核算清单符合家庭代谢研究的需求，技术上面临的数据挑战也制约了家庭代谢研究的进一步发展。
4.1.3 实证案例研究存在不足
家庭代谢研究还面临着实证案例偏少、横向对比研究缺乏以及实证研究重流量轻存量的挑战。实证案例偏少部分地是由家庭代谢面临比较严格的数据约束所致，但是，缺乏实证案例研究和重流量（如能源消费）轻存量的家庭代谢研究取向造成与家庭代谢相关的理论和推断难以得到及时的实证检验并予以调整和修正。另一方面，重流量轻存量的研究取向忽视了家庭存量资源消费，使得家庭代谢难以准确、全面地反映出家庭系统内部的资源流动以及家庭代谢过程中物质存量和流量之间的联系。家庭代谢实证研究存在的不足既不利于该研究领域的持续深入和拓展，也不利于增进公众对家庭代谢的认知，同时，也削弱了基于家庭代谢研究成果为政府部门制定家庭资源消费干预政策和推动实现家庭可持续消费目标的效力。
4.1.4 家庭、城市、社会经济代谢等相互关联，代谢的尺度效应问题亟待厘清
家庭作为社会经济代谢体系中最基础的代谢单元之一，家庭物质资料和服务消费需求及其动态演化是城市代谢、社会代谢和产业代谢发展的重要驱动因素之一。因此，从社会经济系统代谢体系及其内部结构和联系看，亟待厘清微观尺度的家庭代谢与中观尺度的产业代谢、城市代谢以及宏观尺度的社会代谢之间的复杂网络关系，识别社会经济系统代谢复杂网络结构中的关键节点，探索社会经济系统内各经济单元之间的相互作用和影响机制，为政府相关部门制定面向生产者和消费者的干预（限制类和鼓励类）措施提供切入点和依据，以减轻人类社会经济活动给自然环境带来的负面影响，推动经济社会可持续发展（生产和消费），最终实现人类与自然的长期和谐共存。 4.2 應用与展望
当前，人类与环境之间的信息反馈和交互影响呈现出日趋紧密、多样化和复杂化的趋势，倒逼全球不断加快可持续发展（生产和消费）理论和实践研究。家庭代谢刻画和揭示了家庭系统与外部环境的物质和能量交换过程及其发展趋势，其研究涉及产业生态学、社会学、消费者行为学以及经济学等多个学科的理论和方法。因此，不同学科、不同领域学者之间的广泛交流与合作对克服家庭代谢研究面临的挑战，进一步推动家庭代谢研究发展大有裨益。
4.2.1 加强清单编制和数据库建设，分析基于家庭代谢的新型城镇化与家庭部门潜在资源需求
家庭代谢揭示了家庭系统的资源需求发展规律，可用于量化和分析不同城镇化阶段内家庭部门的资源需求，以及预测家庭部门潜在资源需求与城镇化的增量关系。家庭及其成员的物质资料和服务消费需求本质上是资源消费需求，且这种资源消费需求将随着社会发展不断变化。一方面，技术进步和市场创新使得市场产品供给和服务消费不断推陈出新，老旧消费品逐渐被新兴产品取代;另一方面，在差异化的产品设计、技术支持和市场定位的竞争策略下，功能一致、品牌不同的产品的物质构成可能存在较大差异。随着人口不断从农村向城镇转移，尤其是异地城镇化过程中，家庭对存量物质和服务消费的需求将推动其资源消费出现爆发式增长。因此，通过编制并不断更新、完善家庭代谢清单和数据库，将能够为量化家庭资源消费需求并分析其动态演化趋势提供更加准确的数据支撑，同时有助于摸底和预测不同城镇化路径（就地城镇化和异地城镇化）、不同城镇化发展水平和发展阶段情景下的家庭部门资源需求。
4.2.2 关注家庭物质输出，探索家庭部门参与的循环经济发展模式和无废城市建设范例
“物质输出”是家庭代谢的重要过程和标志性节点，对家庭代谢物质输出过程的分析可用于评估和预测家庭部门的潜在资源可回收利用量，并推动实现发展循环经济和创建无废城市的目标。当物质产品被A家庭腾退清理时，其部分组件或整体仍可以通过市场（或非市场）手段进入B家庭并继续使用，或通过回收、分类、拆解和重熔等环节以原材料的形式进入社会再生产环节，并用于加工制造新的消费品。因此，借助手机APP、电脑等互联网终端设备建立和不断完善线上和线下相结合的家庭废弃物回收体系，通过政府购买服务的形式或搭建“资源回收企业-社区-家庭”三级协作平台，根据废弃物属性及其利用价值优化其输出路径，实现城市内部家庭部门产生的资源型废弃物的有序有偿回收和循环利用，以及家庭生活垃圾的无害化处理，为推动无废城市建设提供借鉴。通过完善家庭终端废弃物质资料分类、回收和再利用体系，推动家庭资源型废弃物和生活垃圾的资源化、循环利用和无害化处理，减轻人类资源开发强度，实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。
4.2.3 揭示家庭代谢规律，为减轻家庭资源消费活动的负面影响提供政策干预的切入点
揭示家庭代谢规律并增强家庭代谢发展的研判有助于识别家庭代谢过程中易对环境和社会造成负面影响的关键环节，继而为减轻家庭及其成员物质资料和服务消费的潜在负面社会及环境影响提供政策干预的切入点。家庭资源消费活动既是满足自身生存和发展的需要，也是推动社会生产和再生产的重要力量之一。但是，不合理的家庭资源消费行为，如盲目消费、奢侈消费、过度消费以及随意丢弃家庭废弃物等，将会给自然环境和社会造成巨大的负面影响。通过系统分析家庭代谢中物质资料和服务消费的输入、蓄存和输出的规律和趋势，及时准确地制定家庭代谢干预措施。从中长期看，家庭代谢的干预措施包括鼓励企业技术创新、提升公共服务水平、合理制定和调整城市发展规划、推广使用可再生能源和培育绿色文明低碳节约的消费理念等;从近期看，家庭代谢的干预措施包括鼓励以旧换新（减少家庭物质存量）、开展家庭闲置物品捐赠活动和禁止随意丢弃家庭生活垃圾等。科学合理的家庭代谢干预措施将有助于减轻家庭及其成员物质资料和服务消费对环境的污染和破坏，降低不合理的家庭资源消费活动可能造成的不良社会影响。
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（责任编辑：刘照胜）