基于行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈評估一份外賣訂單的環(huán)境影響

溫宗國,張宇婷,傅岱石

基于行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈評估一份外賣訂單的環(huán)境影響

溫宗國*,張宇婷,傅岱石

(清華大學環(huán)境學院,工業(yè)節(jié)能與綠色發(fā)展評價中心,北京 100084)

構建“生產(chǎn)—運輸—使用—廢棄處置”的外賣全產(chǎn)業(yè)鏈,通過大樣本企業(yè)調研與外賣平臺大數(shù)據(jù)分析,計算8個樣本城市不同材質與規(guī)格的外賣餐盒、餐具、包裝袋的市場使用比例,挖掘騎手配送的海量數(shù)據(jù),收集城市垃圾處理處置情況,系統(tǒng)評估外賣全過程的環(huán)境影響.結果表明,外賣包裝物全產(chǎn)業(yè)鏈中生產(chǎn)環(huán)節(jié)(45%)與廢棄處置環(huán)節(jié)(50%)為環(huán)境影響的主要來源,嚴重程度依次為固廢排放、水污染、資源能源消耗和大氣污染.所在城市及選用包裝物材質的不同,外賣行業(yè)造成的環(huán)境影響會有顯著區(qū)別,全產(chǎn)業(yè)鏈上的各環(huán)節(jié)需相互配合,多主體共同承擔環(huán)境責任,采取差別化的減緩應對措施.

外賣行業(yè)；包裝物；全生命周期；環(huán)境影響評估；中國

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及與發(fā)展,線下服務與互聯(lián)網(wǎng)平臺相結合的O2O(Online to Offline)商業(yè)模式應運而生[1].在線餐飲外賣平臺即是傳統(tǒng)餐飲行業(yè)與物流配送服務有效結合的O2O電商模式[2].中國外賣餐飲行業(yè)自2009年以來發(fā)展迅猛[3],同時廢棄餐盒等包裝物垃圾大量出現(xiàn),環(huán)境負外部性突出[4].

定量化評估外賣餐飲行業(yè)包裝物的環(huán)境影響十分必要.世界各國開展了許多有關塑料包裝的量化評估,如奧地利[5]、芬蘭[6]、英國[7]等,但多用于計算與預測塑料廢棄物總體數(shù)量.為全面表征塑料包裝物的環(huán)境影響全生命周期分析(LCA)開始運用于該領域[8-9].具體到塑料食品包裝物,LCA的運用也陸續(xù)開展[10],如塑料牛奶包裝盒環(huán)境影響評估[11], PLA、PET和PS草莓包裝盒的全生命周期環(huán)境影響計算[12],也有研究評估食品殘渣與包裝廢棄物的總體環(huán)境影響[13].外賣行業(yè)是近些年食品包裝物大量消耗的新興行業(yè)[14],相比傳統(tǒng)行業(yè),針對外賣行業(yè)包裝物使用情況及環(huán)境影響量化評估的研究不足.

產(chǎn)生廢棄包裝物帶來的固廢處理處置壓力,是外賣行業(yè)環(huán)境影響的重要體現(xiàn)之一.但除此之外,包裝物的生產(chǎn)、運輸、廢棄處置各環(huán)節(jié)存在的資源能源消耗、多介質環(huán)境污染、人體健康損害等全要素環(huán)境影響均需進行評估.更準確地量化計算外賣餐飲行業(yè)全過程的環(huán)境影響,本研究基于外賣餐飲全產(chǎn)業(yè)鏈視角,通過大數(shù)據(jù)與實際樣本分析外賣食品包裝物的使用現(xiàn)狀和關鍵參數(shù),采用LCA設置系統(tǒng)邊界與功能單元,定量化計算各類環(huán)境影響,為外賣行業(yè)可持續(xù)發(fā)展提出建議.

1 研究方法

1.1 外賣行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈構建

基于LCA思想,外賣行業(yè)的出現(xiàn)與快速發(fā)展所引發(fā)的環(huán)境問題與全產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)直接相關,包括餐盒、餐具、包裝袋的生產(chǎn)、運輸、使用與廢棄(圖1).

圖1 外賣行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的環(huán)境影響

生產(chǎn)環(huán)節(jié).為不同材質、規(guī)格的餐盒、餐具、包裝袋的生產(chǎn)過程,包裝物的材質、規(guī)格由商家根據(jù)菜品特征、包裝費用等需求自行選擇.本研究基于某外賣平臺3561萬條商家訂單的分析統(tǒng)計,得出外賣市場中餐盒的材質主要包括:PP、PS、白卡紙、瓦楞紙、牛皮紙、鋁箔、可降解材料等;餐具主要包括:一次性竹木筷、密胺塑料筷、叉勺等;包裝袋的材質主要包括: HDPE、牛皮紙、白卡紙、瓦楞紙、可降解材料、鋁膜珍珠棉等.

運輸及使用環(huán)節(jié).包括(1)包裝物從生產(chǎn)廠商運送至商家的統(tǒng)一運輸環(huán)節(jié);(2)外賣配送環(huán)節(jié),即騎手將外賣商品從商家送至訂單指定位置.該環(huán)節(jié)的環(huán)境影響與平均每單的配送距離、交通工具的類別與效率等因素相關;(3)消費者使用后產(chǎn)生外賣包裝廢棄物,廢棄物經(jīng)環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)收集運送至生活垃圾處理設施的運輸環(huán)節(jié).

廢棄處置環(huán)節(jié).在我國生活垃圾分類機制落實不足、外賣包裝物回收體系欠缺的現(xiàn)狀下,外賣包裝廢棄物與城市生活垃圾混合進入環(huán)衛(wèi)系統(tǒng),最終采取焚燒、填埋等主要處理手段.

1.2 行業(yè)基礎數(shù)據(jù)調研

本研究通過城市聚類與確定樣本城市、訂單聚類與分層抽樣、商家包裝物樣本寄送、實際樣本分析統(tǒng)計等環(huán)節(jié),掌握外賣行業(yè)包裝物使用現(xiàn)狀和關鍵參數(shù).

首先,研究選取全國168個數(shù)據(jù)可得性高的城市,根據(jù)外賣訂單總量、騎手總數(shù)、城市人口數(shù)量、人均生產(chǎn)總值、城市生活垃圾處理量、城市生活垃圾填埋率6個數(shù)據(jù)指標開展K-means聚類,綜合考慮城市行業(yè)規(guī)模與代表性,確定北京、上海、廣州、深圳、成都、重慶、襄陽、煙臺作為研究樣本城市.

研究分析了上述8個樣本城市在某外賣平臺中的原始訂單數(shù)據(jù)3561萬條. “商家菜品品類”分為快餐小吃、火鍋、西餐、燒烤、海鮮等不同菜品.菜品種類會影響包裝物材質選擇:如披薩快餐類多使用瓦楞紙、壽司多使用PS餐盒等;此外,訂單的包裝費用與包裝物材質直接相關.因此,本研究選擇“商家菜品品類”、“包裝費用”作為主要指標,將3561萬條訂單進行分層抽樣,選擇8個城市不同類別的代表性訂單2500余單.

通過追溯訂單號所屬商家,確定對應商家作為關注樣本.經(jīng)某外賣平臺溝通協(xié)作,開展樣本商家的實地調研與包裝物樣本寄送.本研究共獲得334套有效樣本,包含餐盒784個,包裝袋368個,筷子250雙,勺子/叉子158個,盒蓋(與餐盒主體材質不同時分開統(tǒng)計)73個,餐杯56個,手套17副,吸管11根及其他可能的外賣餐飲用品(如桌布、調料杯等),用于材質、顏色、質量等分析統(tǒng)計.

統(tǒng)計顯示,外賣餐盒中PP材質使用比例在60%以上,部分城市達到90%,以絕對性優(yōu)勢占據(jù)市場,使用最為廣泛;紙質材質餐盒緊隨其后,部分城市可達到20%以上.樣本城市間存在差異(圖2).外賣餐具中所有樣本城市含有竹木筷子的訂單占比均超過50%,是餐具的主要使用對象;大量訂單采用“餐具四件套”等形式統(tǒng)一配送筷子與餐勺,使得餐勺的使用比例也極高.部分寄送樣本中使用密胺塑料非一次性筷,但在行業(yè)中整體比重小.竹木筷平均重量5g左右;勺叉平均重量1.5~2g左右(圖3).外賣包裝袋中HDPE塑料袋以95%以上的使用比例占有主導地位,平均重量4~5g左右;牛皮紙袋、白卡紙帶、可降解袋及其他包裝袋亦有使用(圖4).

圖2 樣本城市外賣行業(yè)各材質餐盒使用比例

圖3 樣本城市外賣行業(yè)餐具使用比例

針對運輸環(huán)節(jié),配送距離會影響該環(huán)節(jié)的環(huán)境影響,本研究分析了8個樣本城市中1771813人次的騎手配送總單數(shù)與行駛總距離數(shù)據(jù),用以計算平均每單的配送距離.

外賣包裝物經(jīng)使用后進入廢棄環(huán)節(jié),與其他生活垃圾混合進入生活垃圾處理系統(tǒng).各城市生活垃圾處理手段普及程度不同,2016年8個樣本城市生活垃圾無害化處理手段處理量分布如圖5.其中北京生活垃圾年無害化處理總量(871.20萬t)居于最高,但由于其人口布局集中、土地資源緊張等特征,生活垃圾衛(wèi)生填埋占比(54%)較低.

圖4 樣本城市外賣行業(yè)各材質包裝袋使用比例

圖5 樣本城市生活垃圾無害化處理情況[23]

1.3 LCA方法學

LCA方法學適用于分析產(chǎn)品環(huán)境特征并支撐決策[15-16],具有成熟的國際標準.ISO14000系列中明確了LCA確定目標、確定系統(tǒng)邊界、清單分析的基本框架[17],提出LCA的結果解釋原則[18]并進行案例展示[19].

依據(jù)國際標準,本研究確定系統(tǒng)邊界為外賣包裝物“生產(chǎn)—運輸—使用—廢棄處置”全過程,其中生產(chǎn)環(huán)節(jié)追溯至原生資源的開采(如塑料制造中的石油開采),運輸環(huán)節(jié)包括產(chǎn)品從生產(chǎn)廠商經(jīng)商家包裝后配送至消費者手中、在使用后進入終端處理廠的全部運輸環(huán)節(jié),廢棄處置環(huán)節(jié)包括焚燒、填埋等不同處理手段.在確定系統(tǒng)邊界時:(1)市場占比<1%的產(chǎn)品視數(shù)據(jù)可得性予以忽略,如部分商家隨單配送塑料手套、桌布等,由于其極小的市場占比未納入核算;(2)生產(chǎn)設備、廠房、生活設施的生產(chǎn)等不納入系統(tǒng)邊界.

本研究設置2個功能單元分別計算:(1)在比較外賣行業(yè)不同環(huán)節(jié)之間的環(huán)境影響、不同樣本城市之間的環(huán)境影響時,選擇樣本城市中一份訂單為功能單元;(2)在比較不同材質外賣包裝物的環(huán)境影響時,則以單位容積(取650mL)不同材質包裝物為功能單元.

表1 北京市每份外賣訂單全生命周期原始輸入數(shù)據(jù)

以北京市為例,分析每份外賣訂單各階段的原始輸入數(shù)據(jù)(表1)并據(jù)此獲得全生命周期的數(shù)據(jù)清單(表2).生產(chǎn)環(huán)節(jié)各物質質量源自本研究實際測算,生產(chǎn)過程由查閱生產(chǎn)企業(yè)運營記錄、實際咨詢等獲得;運輸及廢棄處置環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)源自騎手配送實際數(shù)據(jù)、城市生活垃圾收運體系年鑒及文獻[20-23];原料加工、填埋及焚燒模塊參考中國LCA數(shù)據(jù)庫(CLCD), Ecoinvent數(shù)據(jù)庫及歐盟ELCD數(shù)據(jù)庫[24].

表2 北京市每份外賣訂單全生命周期物質清單

根據(jù)資源能源消耗、環(huán)境污染與人體健康影響的總體分類原則,結合外賣行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境影響特征選擇納入10項環(huán)境影響特征性指標(表3).

表3 環(huán)境影響類型指標及釋義

其中,中國資源消耗潛值特征化模型采用ISCP2010方法,以煤為基準物質表征各資源的消耗程度;酸化潛值特征化模型采用CML2002方法,以SO2為基準物質評估各類酸性氣體對酸化的貢獻;富營養(yǎng)化潛值特征化模型采用CML2002方法,以磷酸根為基準物質評估營養(yǎng)物質對富營養(yǎng)化的貢獻;全球變暖潛值特征化模型采用IPCC2007方法,以CO2為基準物質綜合評估各溫室氣體對全球變暖的貢獻;可吸入無機物特征化模型采用IMPACT2002+方法,以PM2.5為基準物質,得到的特征化因子表示因可吸入無機物造成的人體損害.為消除量綱影響以便于比較分析,選取以中國2010年相關物質的排放或消耗總量為基準值的CN-2010進行歸一化計算[25].此外,選用生命周期節(jié)能減排綜合指標(ECER)作為加權綜合指標[26],綜合比較各類情景.ECER綜合指標主要考量我國“十二五”節(jié)能減排約束性指標,依據(jù)指標目標與基準值,為指標賦予相應權重,按照下式計算:

式中:A表示研究目標生命周期綜合能耗、工業(yè)用水量、CO2、SO2、COD、NO和氨氮7項指標;T為國家可比的節(jié)能減排政策目標;N為對應指標的全國總量基準值;P為政策目標重要性的度量系數(shù).

2 結果與討論

2.1 每份外賣訂單的生命周期影響評價

分別計算外賣全產(chǎn)業(yè)鏈“生產(chǎn)—運輸—使用—廢棄處置”4個階段的環(huán)境影響,其中使用環(huán)節(jié)(指消費者的用餐過程)廢棄包裝物的環(huán)境影響可忽略不計.以北京市為例,每份外賣訂單的特征化指標計算結果(表4)表明其產(chǎn)生固廢0.1185kg,排放當量CO2約0.68kg.

表4 北京市每份外賣訂單全生命周期影響評價結果

2.2 每份外賣訂單的環(huán)境影響分析

2.2.1 外賣行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的環(huán)境影響分析 選取CN-2010歸一化方案對各指標進行歸一化計算并進行無量綱比較,以北京市為例展示見圖6.

產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)環(huán)境影響最為顯著,約占全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境影響45%.按照影響程度依次為固體廢棄物、ADP、CADP、PED、COD、EP、AP、GWP、IWU、RI,即生產(chǎn)過程會帶來固廢排放污染,同時由于生產(chǎn)塑料產(chǎn)品消耗石油、生產(chǎn)紙質產(chǎn)品消耗木材導致資源消耗指標顯著,生產(chǎn)工藝中的水污染物和大氣污染物排放具有引發(fā)水體富營養(yǎng)化、導致全球變暖、誘發(fā)酸雨的潛力,同時會排放可吸入無機物對人體健康產(chǎn)生毒害.

產(chǎn)品運輸環(huán)節(jié)環(huán)境影響不顯著,約占全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境影響5%.對ADP、CADP、PED、AP、EP、RI、GWP存在微小貢獻,即為運輸工具提供動力(如燃油、充電)存在資源能源消耗,且運輸工具尾氣中NO等氣體的排放使大氣污染及其相關的人類健康影響較大,運輸環(huán)節(jié)水污染較輕.

產(chǎn)品廢棄處置環(huán)節(jié)環(huán)境影響顯著,約占全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境影響50%.垃圾填埋處理過程中,滲濾液的影響使得COD、EP較高.垃圾焚燒處理過程中,焚燒煙氣對GWP等大氣污染指標具有一定貢獻;但固體廢棄物、CADP、PED指標出現(xiàn)負值,即廢棄餐盒、餐具、包裝袋在焚燒處理過程中可通過垃圾焚燒發(fā)電替代傳統(tǒng)火力發(fā)電,具有環(huán)境減排效益.

2.2.2 外賣行業(yè)不同類別環(huán)境問題分析 外賣全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)境影響主要包括資源能源消耗、環(huán)境污染、人體健康影響等類別.根據(jù)評估結果,外賣行業(yè)的主要環(huán)境影響依次為固廢污染、水污染、資源能源消耗,比較而言大氣污染問題最小.不同的材質使用情況與處置方式會引發(fā)不同類別的環(huán)境問題,如鋁箔類餐盒使用比例較高時資源消耗問題較為突出,外賣廢棄物填埋比例較高時水污染問題較為突出.以北京為例展示各類別環(huán)境影響歸一化結果見圖7.

圖6 北京市每份外賣訂單各階段環(huán)境影響(歸一化結果)

Fig.6 The normalized results of different phases of each order in takeaway food delivery industry in Beijing

圖7 北京市每份外賣訂單各類別環(huán)境影響(歸一化結果)

2.2.3 外賣行業(yè)不同城市環(huán)境影響分析 城市間外賣行業(yè)環(huán)境影響趨勢相似但存在顯著差異,該差異的影響因素包括:生產(chǎn)環(huán)節(jié)中城市外賣餐盒、餐具、包裝袋的材質比例結構不同;運輸環(huán)節(jié)中城市規(guī)劃布局、外賣平臺智能調度系統(tǒng)、騎手路線熟悉程度等導致配送距離各異;城市的生活垃圾處理處置方式比例不同.8個樣本城市每份外賣訂單的環(huán)境影響比較(圖8)表明,區(qū)域性差異使得外賣行業(yè)環(huán)境影響控制策略應因地制宜:(1)不同地區(qū)應明確各自的環(huán)境影響來源,如廣州生活垃圾填埋比例較高,導致廢棄處置環(huán)節(jié)環(huán)境影響較大;成都則由于較高的鋁箔餐盒材質市場占比導致生產(chǎn)環(huán)節(jié)環(huán)境影響較大;(2)不同地區(qū)應明確各自的環(huán)境影響類別,如廣州外賣行業(yè)環(huán)境影響主要表現(xiàn)為水體污染,而成都資源消耗更為明顯;(3)不同地區(qū)應開展系統(tǒng)評估并選擇相應控制策略,如在生活垃圾填埋比例較高、無害化焚燒基礎設置不足的地區(qū),應減少不可降解塑料材質的使用.

圖8 樣本城市每份外賣訂單生命周期加權綜合指標

2.3 不同材質餐盒環(huán)境影響比較

不同材質的外賣包裝物在生產(chǎn)與廢棄處置中會產(chǎn)生不同的環(huán)境影響.本研究以單位容積(取650mL)不同材質外賣餐盒為功能單元,分別比較其在填埋、焚燒不同處理情景下的全過程環(huán)境影響.進行加權綜合計算后可進行各材質比較(圖9):由于原生資源的大量消耗,鋁箔餐盒生產(chǎn)環(huán)節(jié)導致的環(huán)境影響較大,需關注鋁箔餐盒材質選擇與替代、生產(chǎn)技術突破與優(yōu)選;對于常見的PP、PS和紙質餐盒,在一次性使用情景下,紙質餐盒填埋情景的全生命周期環(huán)境影響大于PP餐盒焚燒情景,大力推廣紙質餐盒未必是最合理的選擇.不論何種材質,一般焚燒比填埋處理環(huán)境影響更小.

圖9 單位容積不同材質外賣餐盒生命周期加權綜合指標

3 結論

3.1 外賣行業(yè)的環(huán)境影響貫穿生產(chǎn)-運輸-廢棄處置的各個環(huán)節(jié),其中生產(chǎn)環(huán)節(jié)(45%)、廢棄處置環(huán)節(jié)(50%)是主要的環(huán)境影響來源,運輸環(huán)節(jié)(5%)影響較小.

3.2 外賣行業(yè)的環(huán)境影響涉及了多種環(huán)境介質,除大眾關注的廢棄包裝物的固廢污染外,全產(chǎn)業(yè)鏈上的生產(chǎn)、處置等過程也會帶來其他類別環(huán)境影響,依次為水污染、資源能源消耗、大氣污染.

3.3 減小外賣行業(yè)環(huán)境影響政策設計應考慮行業(yè)全生命周期環(huán)境影響評估.包裝物生產(chǎn)制造廠商、商家、外賣平臺、物流體系、消費者、垃圾收集處理廠等全產(chǎn)業(yè)鏈上的參與主體,應承擔共同但有區(qū)別的環(huán)境責任.

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The environmental impact assessment of a takeaway food delivery order based on of industry chain evaluation in China.

WEN Zong-guo*, ZHANG Yu-ting, FU Dai-shi

(Industrial Energy Saving and Green Development Assessment Center, School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China)., 2019,39(9)：4017~4024

The study focuses on the whole takeaway food delivery industry chain contains four phases including manufacturing, delivery, usage and disposal. The basic data of materials in manufacturing phase is from big data and sample analysis of current market. As for the delivery phase, the driving records of more than 1million delivery people were analyzed. The municipal solid waste management system is considered when calculating environmental impacts during disposal phase. The results show that the manufacturing phase and disposal phase, account for 45% and 50% of total environmental impact respectively, are the major sources of the environmental impact in the whole industry. The most serious environmental impact in this new industry is solid waste pollution, followed by water pollution, recourse consumption and air pollution. There are differences in environmental impact among different areas and packaging materials. Sustainable development of the industry requires multi-stakeholders at all stages share environmental responsibilities and establish effective cooperation.

takeaway food delivery industry；packaging materials；life cycle analysis；environmental impact evaluation；China

X820.3

A

1000-6923(2019)09-4017-08

溫宗國(1978-),男,福建安溪人,教授,博士,主要從事環(huán)境系統(tǒng)分析研究.發(fā)表論文160余篇.

2019-02-09

* 責任作者, 教授, wenzg@tsinghua.edu.cn