综述:从共生到共同繁荣:重新定义产业与城市的融合以提升城市韧性

《Environmental Geotechnics》:From symbiosis to co-prosperity: Redefining industry-city integration for urban resilience

【字体: 时间:2026年01月21日 来源:Environmental Geotechnics 2.6

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  本文通过系统性文献回顾分析132项研究,提出产业城共荣新范式,揭示传统工业共生受限于空间和行政边界,需通过多层级协同治理、跨区域代谢流动和城市功能重构实现突破。研究构建三种治理模型(自上而下规划、自主组织、政府促进)并进行国际案例比较,强调动态功能协同和包容性治理对碳中和与系统韧性的战略意义。

  
云生白|耿源刘|杨国|南张|弗雷德里克·夸梅·耶博阿|裴王|赵波刘|梁东
中国北京师范大学环境学院区域环境与可持续性国家重点实验室,北京100875

摘要

本文探讨了工业共生(IS)向产业-城市融合(ICI)领域的概念与实践扩展,并进一步提出产业-城市共同繁荣作为可持续城市-工业发展的新范式。通过对132项选定研究的系统文献回顾,追踪了从以企业为中心的IS网络到多尺度城市-工业协同发展的演变过程。研究结果表明,虽然传统的IS在促进企业间资源共享方面取得了成功,但仍受到空间限制和行政边界的制约。ICI通过将城市重新定义为工业和人才链的功能节点,将共生实践扩展到跨区域的代谢流动和社会融合中,从而弥合了这一差距。本文开发了三种不同的ICI治理模型(自上而下规划、自组织和政府推动),并对每种模型下的国际案例进行了多维度比较分析。研究发现,没有单一模型能够满足所有需求;相反,需要一种混合治理架构来克服行政壁垒并促进新兴的循环服务产业的发展。文章认为,要将工业发展与城市可持续性相结合,必须超越资源效率,迈向动态的、功能性的协同和包容性治理。

引言

自Frosch和Gallopoulos(1989年)首次提出工业生态系统的概念以来,该领域经历了深刻变革。过去十年中,研究人员和政策制定者越来越多地呼吁将工业共生(IS)的范围扩展到工业园区之外,涵盖更广泛的城市-工业系统。早期的尝试,如2000年代日本的生态城镇项目,展示了将工业过程与城市废物管理及城市代谢(例如将城市废物回收为工业原料)相结合的潜力(Van Berkel, 2009; Hashimoto et al., 2010)。这些举措为后来的产业-城市融合(ICI)奠定了基础。
然而,ICI现在正进入一个具有新内涵的进化阶段。最初,这一概念主要在中国城市规划和日本生态工业发展等背景下被提出,目的是为了经济多元化(Fujita et al., 2012; Dong et al., 2013),如今它已发展成为应对全球气候目标和环境约束的战略举措。它不再仅仅是一种空间规划策略,而是一种实现碳中和和系统韧性的协同机制。与早期实践相比,本文所使用的ICI学术概念寻求更全面的整合:不仅将工业和城市功能置于同一地点,还将它们的资源循环、基础设施和治理机制联系起来,以促进新的循环共生产业。
传统的工业共生作为工业生态学的核心概念,涉及不同企业之间的合作,以交换材料、能源、水和副产品。从丹麦的卡尔伦堡到日本的川崎等经典案例证明,IS可以带来显著的环境和经济效益(McPhearson et al., 2016; Dong et al., 2014)。例如,卡尔伦堡的自组织网络将发电厂的多余热量输送到炼油厂和城市区域供暖系统,将制药副产品转化为农业饲料等,每年减少约63.5万吨二氧化碳排放和360万立方米的水资源消耗(Frosch and Gallopoulos, 1989; Chertow, 2000; Ehrenfeld and Gertler, 1997)。这些案例表明,地理邻近性和企业间合作是实现共生的关键因素。实际上,IS本质上是以企业为中心的,并受限于本地范围,利用地理邻近性带来的协同可能性来最小化运输成本(Nancy et al., 2008; Bai et al., 2017)。
然而,仅依赖传统的IS模型存在一个关键的规模不匹配问题。现代城市是复杂的社会生态技术系统,工业生产和城市生活紧密交织在一起。城市地区是全球资源消耗和废物产生的主要来源(Shan et al., 2019; Ran and Cao, 2020),而传统的IS举措仅触及了这种城市-工业界面的表面。工业生态学界最近的观点强调,需要通过整合空间异质性、城市功能和服务,同时考虑公平性、福祉和韧性,来扩展城市代谢的视角(Nicola and Daniela, 2025; Streeck et al., 2025)。Wang et al.(2023a, 2023b)对城市代谢方法进行了全面回顾,确认尽管在物质流分析和生态网络分析方面取得了进展,但工业和城市代谢系统的整合在方法上仍然存在碎片化。越来越多的研究表明,“共生”的边界需要重新定义。虽然生态工业园区可能在本地回收废物并减少污染,但周边城市仍可能面临未管理的城市废物和排放问题。在全球供应链和数字化转型的背景下,ICI中的城市概念不应再局限于行政边界,而应代表由工业链、人才流动和技术网络定义的功能节点。在这种视角下,城市不仅仅是工业的容器,而是更广泛代谢网络中的一个节点,人才和技术的流动促进了跨区域的循环性。
为了解决这一差距,学者们开始通过产业-城市融合(ICI)的视角重新概念化工业与城市之间的关系。ICI被视为一种跨部门、跨尺度的方法,将城市及其产业视为一个统一系统的共同演化子系统,而不是独立的领域(Bai et al., 2016)。这种转变催生了新的循环共生产业——专门处理城市矿物、管理区域能源互动和提供脱碳服务的行业(Bai, 2024),从而将环境负担转化为新的经济动力。
至关重要的是,产业-城市融合不仅仅是IS的空间扩展,而是由双重碳目标需求驱动的范式转变(Dong et al., 2017; Liu et al., 2014)。它涉及三个关键范围的扩展:(1)从园区规模的交换扩展到城市/区域规模的代谢流动;(2)从仅限于企业间的合作伙伴关系扩展到包括政策制定者、社区和技术提供者在内的多主体合作;(3)从关注资源效率扩展到包括气候适应、社会公平和生态恢复在内的更广泛的规范目标。我们为这一高级阶段提出的术语是“产业-城市共同繁荣”,它表明了一个规范目标:通过共享基础设施、耦合的创新链和综合治理,实现工业发展和城市发展的相互促进。
尽管在政策讨论中受到越来越多的关注,但近期研究只取得了重要但有限的进展。在方法论上,存在用于城市-工业物质流的定量模型(Dong et al., 2013, Dong et al., 2014; Geng et al., 2010),但最近的系统回顾表明,这些方法往往将治理和社会维度视为外生因素,而不是系统的组成部分。Nugroho et al.(2025)对城市-工业共生发展进行了文献计量分析和系统回顾,发现尽管自2020年以来研究关注度有所增加,但社会经济促进因素的方法论整合仍然有限。同样,Palagonia et al.(2025)强调现有研究仅提供了促进因素和障碍的列表,未能定义解决循环经济系统中各主体之间更广泛联系的未来研究议程。在概念上,像Bai et al.(2016, 2017)这样的框架将城市和产业视为共同演化的子系统,但缺乏操作指导。在治理方面,虽然存在个别模型(自上而下规划(Behera et al., 2012)、自组织(Chertow, 2000)和协调促进(Gibbs, 2009)),但近期研究仍存在持续差距。S?dergren and Palm(2025)分析了瑞典的市政当局,发现尽管工业和城市共生受到广泛重视,但市政层面的参与程度差异显著,对地方政府如何平衡内部治理与外部参与策略的系统研究有限。Munonye et al.(2025)进一步表明,现有框架缺乏整合治理、技术创新和循环设计以支持向再生工业未来转型的操作指导。这些发现凸显了在气候驱动的共生产业背景下缺乏比较治理分析的问题。
这些差距留下了三个基本未解决的问题:(1)ICI是否只是IS的扩展形式,还是需要一个全新的理论框架来适应人才、技术和物质流动的复杂互动?(2)如何最佳管理跨城市-工业边界的资源和能源流动?(3)需要哪些制度创新和治理安排来克服常常阻碍城市-工业合作的碎片化责任和部门壁垒?
为了解决这些问题并综合先前的文献空白,本研究追求三个具体目标:(1)追踪从传统IS到ICI新阶段的理论演变,明确这一概念如何从局部效率转向多尺度的气候响应框架;(2)综合并批判性地评估实现跨边界资源流动的方法论方法,特别是工业链与城市代谢功能的整合;(3)通过系统比较国际案例,开发ICI的治理类型学,识别不同模型如何促进产业和城市的共同繁荣。

方法论:系统文献回顾

为了系统地实现研究目标并追踪从IS到ICI的范式转变,进行了结构化的文献回顾。遵循Tranfield et al.(2003)建立的基于证据的协议,在Scopus和ScienceDirect两个主要学术数据库中进行了全面搜索,覆盖范围截至2026年1月。
搜索策略采用了嵌套布尔逻辑,旨在捕捉该领域的多尺度演变。

理论基础:从工业共生到产业-城市融合

理解向产业-城市共同繁荣的范式转变,需要对其理论前提进行批判性审视。本节回顾了从工业共生(IS)到城市代谢(UM)再到更广泛的ICI框架的思想演变过程,强调了为新范式铺平道路的结构变化。

从理论到方法论:开发跨尺度集成建模系统

基于理论整合,本节探讨了研究人员如何通过建模和分析工具尝试实现产业-城市融合。本回顾重点介绍了三个关键的方法论方面,分别对应于不同领域的整合:工业过程模型与城市背景的整合、社会经济维度以及水-能源-碳的关联。

自上而下规划模型

自上而下规划模型的特点是空间布局、基础设施和政策激励的集中协调。该模型适用于面临快速工业转型或城市重建压力的地区,强调集中式的基础设施和制度支持。代表性案例包括韩国的蔚山生态工业园区、日本的川崎生态城镇、英国的米尔顿凯恩斯新镇和中国的苏州工业园区。
蔚山

讨论

尽管政策关注度不断提高,试点项目也越来越多,但我们的研究结果表明,ICI不仅仅是IS的技术升级,它代表了向新的生态共同演化阶段的范式转变。

结论

本回顾追踪了ICI从IS起源到成为新时代战略需求的演变过程。我们得出结论,ICI代表了一种根本性的范式转变,超越了工业园区效率驱动的逻辑,走向了以韧性为导向的城市-工业生态系统的共同演化。本研究的一个核心理论贡献是将城市重新概念化为一个动态的功能节点,而不仅仅是一个静态的行政容器。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。

致谢

本工作得到了Jing-Jin-Ji区域综合环境改善-国家科学技术重大项目(编号:2025ZD1208102;2025ZD1206101)、国家自然科学基金重点项目(编号:52430003)和北京自然科学基金联合项目(编号:25L90222)的支持。
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