2017, Vol. 37文章信息
- 张丹, 伦飞, 成升魁, 刘晓洁, 曹晓昌, 刘子鑫
- ZHANG Dan, LUN Fei, CHENG Shengkui, LIU Xiaojie, CAO Xiaochang, LIU Zixin.
- 不同规模餐馆食物浪费及其氮足迹——以北京市为例
- The nitrogen footprint of different scales of restaurant food waste: a Beijing case study
- 生态学报. 2017, 37(5): 1699-1708
- Acta Ecologica Sinica. 2017, 37(5): 1699-1708
- http://dx.doi.org/10.5846/stxb201510162088
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文章历史
- 收稿日期: 2015-10-16
- 网络出版日期: 2016-07-15
2. 北京林业大学自然保护区学院, 北京 100083;
3. 信阳师范学院数学与信息科学学院, 信阳 464000
2. School of Nature Conservation, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China;
3. Institute of mathematics and information science, Xinyang normal university, Xinyang 464000, China
在中国1978—2015年的发展变化过程中, 影响最长远和广泛的是城市化过程, 大量人口由乡村聚集到城市。目前, 中国城市化率已经超过了50%, 这意味着超过一半的人口已经生活在城市。随着城市化的快速扩张, 居民的饮食结构发生了改变, 肉蛋奶消费的增加, 导致城市食物供给与需求之间的关系日益紧张[1-2]。与此同时, 居民的饮食消费习惯也随之发生转变, 外出就餐的频率增加；消费需求由大中型餐饮企业逐步向中小型餐饮企业转变[3]。
未来20—30年, 城市化的继续膨胀将会不断地对食物生产系统提出新的、更严峻的挑战, 继而对生产这些食物所必需的资源、环境和生态系统带来无以伦比的压力。然而与之矛盾的是, 目前我国食物浪费的情况非常严重。据估算, 中国近年来浪费食物年均总量折合粮食约5000万t, 相当于每年谷物净进口数量的3倍多[4]；中国在整个供应链的食物损失和浪费率高达19%[5]。受公务 (公款) 消费、“面子”和“攀比”等因素的影响, 餐饮业更是食物浪费的重灾区[6]。
近年来, 由于食物浪费的普遍性和严重性, 中国政府采取了前所未有的一系列严厉措施, 来遏制食物的严重浪费。2012年12月4日, 中共中央政治局颁布了“八项规定, 六项禁令”(简称“国八条”), 严厉禁止公款消费、减少食物浪费。中国媒体也通过各种渠道呼吁人们减少食物浪费, 仅2013年, 《人民日报》上关于食物浪费的报道数量就超过250条, 相当于每周就有5条关于食物浪费的新闻。在此背景下, 本文对我国不同规模餐馆食物浪费情况进行了实证分析, 不仅有助于全面认识食物浪费问题, 还将为国家制定相关政策提供科学的依据。
除了威胁粮食安全, 食物浪费不仅造成了资源的巨大浪费, 还给环境带来了沉重的压力。在关于食物浪费的研究中, 国内外学者多侧重测算食物的浪费量[7-10]以及导致的资源浪费量[5, 11-13], 而带给环境压力的测算鲜有研究[14], 偶见于一些文章探讨食物浪费的碳足迹[15-16]。氮元素 (N) 是人体所必需的元素, 也是限制食物生产的重要因素, 但若过量施用又会导致严重的环境污染[17-18]。因此, 基于食物消费的N代谢过程及其环境负荷, 早已成为了当前研究的热点问题[19-24]。鉴于此, 本文在借鉴已有研究成果的基础上, 以首都北京为案例区, 以城市餐饮业的食物浪费为研究对象, 通过称重的方法对餐饮消费的食物浪费状况进行调查；依据获取的大量一手食物浪费数据基础, 从食物全供应链的视角, 分析浪费的不同食物氮浪费的变化及其环境负荷；对比分析了北京市不同规模餐馆食物浪费的N足迹及其环境影响。
1 研究方法与数据来源 1.1 研究区概况北京是我国的政治、经济、文化中心。北京城市化发展迅速, 城市人口由1978年的479.0万人, 增加到2013年的1825.1万人, 常住人口的比重也由55.0%增加到86.3%。北京的餐饮产业对政策、潮流的变化非常敏感, 一直是国内餐饮产业的风向标[3]。2005—2012年, 北京市餐饮企业的固定资产总额逐年递增, 截至2012年底餐饮业固定资产总额已达到641724万元；2013年北京市餐饮收入为783.1亿元, 占总消费品零售总额的9.35%[25]。
据北京市食品药品监督管理局统计数据显示, 截止2013年2月, 北京市已注册的餐饮服务业62237家, 其中餐馆27414家, 快餐店1057家, 小吃店7224家, 食堂12733家。其中, 按照经营场所使用面积或就餐座位数可将餐馆分为：大型餐馆, 经营场所使用面积在500以上 (不含500m2), 或者就餐座位数在250以上 (不含250座) 的餐馆中型餐馆, 经营场所使用面积在150—500m2(不含150m2, 含500m2), 或者就餐座位数在75—250座 (不含75座, 含250座) 的餐馆；小型餐馆, 经营场所使用面积在150m2以下 (含150m2), 或者就餐座位数在75人以下 (含75座) 以下的餐馆。如面积与就餐座位数分属两类的, 餐馆类别以其中规模较大者计。快餐店是指以集中加工配送、当场分餐食用并快速提供就餐服务为主要加工供应形式的单位。小吃店是指以点心、小吃为主要经营项目的单位。食堂是指设于机关、学校、企事业单位、工地等地点 (场所), 供内部职工、学生等就餐的单位。此次研究涉及的餐饮机构只包含餐馆和快餐店。
1.2 不同规模餐馆食物浪费量的获取方法本文所研究的食物浪费是指在餐饮消费环节可以避免的浪费, 即由于人们不合理的消费目的和行为, 以及由于缺乏节约精神等主观意识, 在现有的条件下本可以避免的一种食物损失。一些食物垃圾, 如蔬菜去皮、豆渣、骨头等不属于食物浪费的范畴。本文餐馆食物浪费量的数据来自2013年中国科学院地理科学与资源研究所对北京124家餐饮机构中2564桌消费者的调查。
首先, 通过随机分层抽样的方法, 在北京市已注册的餐馆和快餐名录中选取样本餐馆；其次, 通过等距抽样的方法确定每个样本餐馆中消费者的调查样本；每个调查样本分别记录就餐人数和每桌的浪费量, 前者通过询问餐馆前台或者目测获得, 后者主要通过称重完成, 详细调研步骤参见文献[16]。
本研究中将所有食物剩余 (熟食) 转换为6大类17小类食物原材料 (生食), 分别是主食类 (大米、面粉、其他粮食作物), 蔬菜类 (青菜类、块茎类、青豆类), 大豆类 (豆及豆制品), 肉类 (猪肉、牛肉、羊肉、禽肉、其他肉类), 水产品及其它 (包括蛋类、奶类、坚果类及水果类)。生熟转换参数主要来源于中国地理科学与资源研究所建立的“中国餐饮业食物消费数据库”, “原料转换数据库”以及已发表的资料[26-30]。
1.3 N足迹的计算方法根据生态足迹的定义, 本文将食物浪费的氮足迹 (NF) 定义：浪费1kg食物所需要投入的N总量 (Ninput), 包括浪费的食物中所含的N量 (Nfood), 以及生产这些食物所引起的N的排放量。此外, 定义食物源N的使用效率 (εN)：投入1kg的N所生产出食物中的含N量。
则：
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(1) |
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(2) |
基于已有研究结果[21-24], 构建北京市餐饮食物浪费的N流动及其环境影响模型, 如图 1所示。
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| 图 1 北京市餐饮食物浪费的N流动及其环境影响框架模型 Fig. 1 The framework of nitrogen flows and their environmental impacts for restaurant food waste in Beijing |
餐饮食物浪费的N流动过程主要包括化肥生产、农业生产、加工处理、餐饮消费、终端处理5个阶段。
(1) 化肥生产阶段在生产加工N肥的过程中, 原料所含的N并不能完全转化为N肥, 有一部分会随工业污水排放到水体中。该部分即为化肥生产过程中N损失量 (Nw-fertilizer)；
(2) 农业生产阶段农业生产过程中施加的N肥, 会在整个农业系统中进行循环与转换, 从而用于生产食物, 包括粮食、蔬菜、肉类、奶类等。在这一阶段, 生产出来食物中所含的N, 即为有效部分, 而在这过程中，由于农田径流 (Nrunoff)、农田侵蚀 (Nerosion)、农田积累 (Naccumulation)、耕作时NH3(NNH3-farm)、N2O (NN2O-farm) 和N2(NN2-farm) 的排放，畜牧产品生产时NH3(NNH3-livestock)、N2O (NN2O-livestock)、N2(NN2-livestock) 的排放以及畜牧粪便排放 (Nmanure)。所造成的N损失，则为无效部分，分别排放到环境中，并对大气、水体和土壤产生影响。
(3) 加工处理阶段食物加工过程并不能将食物原材料转换为人们所需要的食物, 未被利用的部分所含的N (Nw-processing), 会随污水排放到水体中；经加工生产的食物, 则可以被人们所消费。
(4) 餐饮消费及终端处理该过程是餐饮食物浪费的终端, 人们所浪费的食物中所含的N元素 (Nw-processing), 会通过终端处理而被填埋, 从而进入到土壤之中。
餐饮食物浪费的N流动过程中所产生的环境影响主要包括土壤N积累 (Nsoil)、大气污染 (Natmosphere) 和水体污染 (Nwater)。其中：土壤N积累主要来自包括浪费食物填埋和农田N的积累；大气污染主要与农业生产过程的作物生产和畜牧业养殖有关；水体污染则包括化肥生产过程中污水排放、农业生产过程中农田径流N排放和侵蚀N排放、畜牧粪便N排放、以及加工处理过程中的N排放。因此：
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(6) |
餐饮浪费食物的含N量可根据不同农产品N含量 (N%) 获得 (表 1)；餐饮食物浪费的N流动过程中不同阶段的N分配比例, 主要来源于已发表的资料 (表 2)。
| N循环环节 Processes | N收支情况 N Budgets | 计算公式 Methods | 参数 Parameters |
| 终端处理Final Disposal | 食物含N量Nfood | Qfood/a×N% | 见表 1 |
| 生产加工Food Processing | 生产加工N损失量Nw-processing | Nfood×k1 | k1=0.36 |
| 农业生产Food Production | 农田径流N损失量Nrunoff | Ncrop-food×k2 | k2=2.86 |
| 农田侵蚀N损失量Nerosion | Ncrop-food×k3 | k3=0.14 | |
| 农田土壤N积累量Naccumulation | Ncrop-food×k4 | k4=0.14 | |
| 农田排放的NH3 | Ncrop-food×k5 | k5=2.71 | |
| 农田排放的N2O | Ncrop-food×k6 | k6=0.14 | |
| 农田排放的N2 | Ncrop-food×k7 | k7=2.29 | |
| 牲畜排放的NH3 | Nlivestock×k8 | k8=5.50 | |
| 牲畜排放的N2O | Nlivestock×k9 | k9=0.25 | |
| 牲畜排放的N2 | Nlivestock×k10 | k10=1.00 | |
| 畜牧粪便废弃N排放量Nmanure-waste | Nlivestock-food×k11 | k11=7.50 | |
| 化肥使用量Nu-fertilizer | Ncrop-food×k12 | k12=8.71 | |
| 化肥生产Fertilizer Production | 化肥生产N损失量Nw-fertilizer | Nu-fertilizer×k13 | k13=0.15 |
北京市餐饮食物浪费人均浪费量为74.39g/人次, 其含N量为1.24g/人次 (表 3)。植物类和动物类食物的浪费量分别为49.73g/人次和24.66g/人次；含N量分别为0.66g/人次和0.58g/人次。
| 食物类型 Food | 浪费量/(g/人次) Food waste | 浪费含N量/(gN/人次) N in food waste | |||
| 主食类Cereals | 大米Rice | 3.99 | 9.35 | 0.05 | 0.16 |
| 小麦Wheat | 5.18 | 0.11 | |||
| 其他粮食作物Other cereal | 0.18 | 0.00 | |||
| 蔬菜类Vegetables | 青菜类Vegetables | 29.93 | 32.87 | 0.13 | 0.14 |
| 块茎类Roots | 1.60 | 0.01 | |||
| 青豆类Beans | 1.34 | 0.00 | |||
| 肉类Meat | 猪肉Pork | 6.40 | 15.70 | 0.15 | 0.38 |
| 牛肉Beef | 1.41 | 0.04 | |||
| 羊肉Mutton | 1.40 | 0.03 | |||
| 禽肉Poultry | 5.58 | 0.13 | |||
| 其他肉类Other meat | 0.91 | 0.02 | |||
| 其他Other | 蛋类Eggs | 0.90 | 1.97 | 0.02 | 0.03 |
| 奶类Milk | 0.03 | 0.00 | |||
| 水果Fruits | 0.15 | 0.00 | |||
| 坚果Nuts | 0.72 | 0.02 | |||
| 豆类及豆制品Bean & bean products | 5.72 | 0.33 | |||
| 水产品Seafood | 8.96 | 0.20 | |||
| 合计Total | 74.39 | 1.24 | |||
在所浪费的食物中, 蔬菜类浪费量最高, 约占浪费总量的44.18%, 其次为肉类和主食类, 分别占食物浪费总量的21.10%和12.57%。蔬菜类中, 浪费量最多的是青菜类 (29.93g/人次), 而块茎类 (1.60g/人次) 和青豆类 (1.34g/人次) 相对较少；肉类中, 猪肉的浪费量最大, 其次为禽肉, 牛羊肉, 分别占肉类浪费量的40.76%、35.54%、17.90%。主食浪费量最高的为面食, 占主食浪费量的55.40%；其次是米饭, 占主食浪费量的42.67%。与浪费量不同, 在所浪费的食物中肉类的含N量最高, 约占总浪费食物含N量的30.64%, 豆类及豆制品的含N量位列第二, 约占总浪费食物含N量的26.61%, 水产品 (16.13%) 和主食类12.90%) 相差不大。
2.2 北京市不同规模餐馆食物浪费情况图 2对比分析了北京市不同规模餐馆人均浪费量及其构成。可以看出, 大型餐馆的人均浪费量最高, 有99.34g/人次；其次是中型餐馆, 人均浪费量为79.97g/人次；均高于整体平均水平 (74.39g/人次)。小型餐馆人均浪费量相对较少 (65.62g/人次), 而快餐的人均食物浪费量不到整体平均水平的一半, 仅为30.27g/人次。
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| 图 2 北京市不同规模餐馆人均食物浪费情况 Fig. 2 Food waste per capita at different restaurant scales in Beijing |
从食物构成来看：
(1) 主食类。尽管大型餐馆食物浪费的人均量最大, 但其主食的人均浪费量相对较少, 为6.02g/人次, 仅占其浪费量的6.06%, 远低于整个北京市的平均水平 (9.35g/人次和12.57%)。小型餐馆主食的人均浪费量最大, 为14.50g/人, 占其浪费总量的22.10%。中型餐馆和快餐主食的人均浪费量相差不大, 分别为10.09g/人次和11.67g/人次。值得注意的是主食是快餐店食物浪费的主要来源, 占其浪费总量的38.57%。
(2) 蔬菜类。在大型、中型和小型餐馆中, 蔬菜类占食物浪费总量的比重均在45%左右, 具体的浪费量分别为46.17、34.17g/人次和29.36g/人次。由于快餐中蔬菜类的品种相对较少, 其浪费量相对很少, 快餐的人均蔬菜浪费量仅为10.72g/人次, 远低于北京市整体平均水平, 且占浪费的比重较低。
(3) 肉类。大型餐馆和中型餐馆肉类的浪费量相对较多, 分别为21.45g/人次和18.38g/人次, 均高于北京市整体平均水平 (15.70g/人次), 而小型餐馆和快餐餐馆的肉类浪费量较少, 分别为10.45g/人次和5.39g/人次。尽管肉类的浪费量相差较大, 但是在不同规模餐馆中, 肉类的浪费量所占比重基本相同, 约占16%—23%。从不同肉类品种来看, 在快餐餐馆中, 猪肉浪费比重最大, 占总肉类浪费量的63.84%, 其次是禽肉 (18.76%) 和牛肉 (14.67%), 而羊肉和其他肉类则很少；尽管小型餐馆的猪肉浪费量也超过肉类总浪费量的一半 (占58.28%), 但其羊肉的浪费比重却相对较高, 占其肉类浪费量的11.30%, 禽肉的浪费也相对较多 (22.50%), 而牛肉和其他肉类的浪费量则相对很少；大型餐馆和中型餐馆的肉类浪费情况相似, 猪肉和禽肉的浪费量比重很高, 大约都在35%—40%之间, 牛肉和羊肉也存在一定的浪费, 分别占肉类浪费量的10%左右, 而其他肉类的浪费量则相对较少。
(4) 豆类及豆制品。与蔬菜类相似, 快餐中浪费的豆类豆制品相对较少, 仅占1.72%；其他3类餐馆的豆类及豆制品浪费比重尽管有所增加, 但都在7%—9%之间, 浪费量分别为大型 (8.39g/人次)、中型 (6.87g/人次) 和小型 (4.39g/人次)。
(5) 水产品。在大型餐馆中, 水产品也有较多的浪费, 其浪费量达到了15.71g/人次, 占总浪费的15.82%；在中型餐馆中, 水产品也存在一定的浪费量, 为8.29g/人次；由于餐馆规模及主要经营内容, 小型餐馆和快餐馆中, 水产品的量相对较少, 因此, 其水产品的浪费量分别为3.99g/人次和0.72g/人次。
(6) 其他。与其他类型的食物浪费量相比, 蛋奶类、水果及坚果的浪费量较少，为1.80g/人次, 占餐饮食物浪费总量的2.42%。这些食物的浪费量略有差别。小型餐馆的浪费量最大, 为2.92g/人次, 其中蛋类的浪费量远高于其他餐馆的浪费量, 达到了1.83g/人次, 是北京市人均蛋类浪费量的2倍多；中型餐馆中蛋类的浪费为1.03g/人次, 加上奶类、水果和坚果的浪费量, 总浪费量2.16g/人次；大型餐馆和快餐馆这些食物的浪费量分别为1.57g/人次和1.25g/人次, 相差不大。
2.3 北京市不同规模餐饮食物浪费的N足迹及其环境排放北京市不同规模餐馆食物浪费的人均N排放及其N足迹如图 3所示。北京市餐饮食物浪费所引起总的N排放量为16.37g/人次, 其中有1.24g/人次的N排放来自于食物的直接浪费, 其余15.13g/人次N排放来自于食物生产过程。北京市餐饮食物浪费的N足迹为0.22 gN/g, 即每浪费1g的食物, 就会有0.22g的N排放到环境中。换句话说, 北京市每浪费含N量1g的食物, 整个食物供应系统会产生13.16g的N排放。从不同规模来看, 大型餐馆食物浪费的N排放量最大, 达到了22.53g/人次；其次是中型餐馆, 为18.05g/人次。它们均高于北京市餐馆的平均水平。小型餐馆的N排放略低于平均水平, 为13.05g/人次；快餐餐馆的N排放量为5.67g/人次, 相当于平均水平的1/3。尽管不同规模餐馆食物浪费的人均N排放相差较大, 但不同餐馆食物浪费的N足迹相差不大, 均在0.2 gN/g上下。
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| 图 3 北京市不同规模餐馆人均食物浪费N排放情况 Fig. 3 N discharge to the environment per capita due to Food waste at different restaurant scales in Beijing |
从餐饮食物浪费N流动的过程来看, 农业生产过程的N排放量最大, 为13.81g/人次, 占总N排放量的84.34%, 其次是餐厨垃圾处理, 为1.24g/人次。在农业生产过程中, N排放量最大的为畜禽养殖过程 (8.37g/人次), 占农业生产过程的60.62%。其中, 又以畜禽粪便所引起的N排放最多 (4.40g/人次), 畜禽养殖排放的NH3所引起的N排放次之 (3.23g/人次)。农田生产所引起的N排放总量为6.31g/人次, 占农业生产过程的45.70%。其中农田排放NH3所引起的N排放最大为1.78g/人次, 农田排放N2次之, 为1.50g/人次。
从餐饮食物浪费N排放的环境影响来看：(1) 排放到水体中的N元素可以引起水体的富营养化, 主要来自于化肥生产、农业生产以及食品生产加工等阶段, 它们所引起的N排放量分别为0.87、6.37g/人次和0.45g/人次。因此, 整个食物浪费过程所排放到水体中的N量为7.69g/人次。即每浪费1g的食物, 就会向水体中排放0.11 g的N。(2) 排放到大气中的N会产生温室效应, 主要来自于农业生产过程, NH3、N2O和N2的排放含N量分别为5.01、0.24g/人次和2.09g/人次, 其中NH3和N2O主要来源于畜禽养殖, 而N2的排放则主要来自于农田种植。由此可知, 每浪费1g的食物, 就会向大气中排放0.10g的N。(3) 土壤中的N积累主要来自农业生产和餐厨垃圾填埋阶段, 分别为0.09g/人次和1.24g/人次。即每浪费1g的食物, 土壤中积累N量为0.02g。
3 结论和讨论北京市餐饮食物人均浪费量为74.39g/人次, 其N足迹为0.22gN/g。从浪费量来看, 其蔬菜、主食和肉类的比例约为2:1:1, 这与北京市居民食物消费中蔬菜、主食和肉类的比例6:3:1有很大的不同[34]。这主要是由餐饮消费与在家消费的习惯差异所引起的。在餐馆消费时, 人们较注重消费水平和质量, 肉类是首选的食物, 这也造成了肉类的浪费量相对较多。北京餐饮食物人均浪费量随着餐馆规模的扩大而增多, 不同餐馆规模食物浪费构成也略有不同。这主要与其经营模式、消费对象、消费者习惯等有关。大型餐馆是公务和事件性消费的主要去向, 消费者就餐时的点餐量往往超过需求量, 且食物构成多样。因此, 人均浪费量较多, 且各类食物都存在一定的浪费；而快餐店主要是以工作餐为主, 点餐量较少, 且结构单一。因此, 合理控制大型餐馆的食物浪费量, 对于减少食物浪费和环境污染都具有重要的意义。
北京市餐饮食物浪费N排放对水体、土壤和大气都产生了不良影响。随着北京市城市化继续膨胀, 人民生活水平不断提高, 外出餐饮消费的次数持续增加, 由餐饮食物浪费引起N排放也必然日趋严重。北京市的食物消费主要依赖外埠的供给, 主食类主要来自东北, 蔬菜类则来自山东、河北等地, 肉类则主要来自河南和内蒙古[35]。北京市的食物浪费不仅会造成北京市环境氮负荷量增加, 还严重威胁了食物供应地的生态环境。从北京市餐饮食物浪费N排放的食物构成来看, 肉类的氮排放量最大, 这是因为肉类等动物性食物的富营养化潜在性远高于主食、蔬菜等植物性食物[36]。高肉类低素食的消费模式并非合理的膳食结构, 易诱发肥胖、高血脂等疾病, 威胁居民的身体健康。从北京市餐饮食物浪费N循环过程来看, 餐厨垃圾填埋是造成北京市环境氮负荷量增加的重要环节。因此, 一方面, 政府应该加强科学消费的舆论引导, 在全社会营造“节约食物文明, 浪费食物可耻”的氛围, 倡导均衡膳食结构以及绿色食物可持续消费生活方式。另一方面, 要不断拓宽对餐厨垃圾资源化的途径, 以饲料和肥料等方式加以利用, 将大量减少土壤氮负荷量。
本文估算的单位食物氮足迹 (0.02 gN/g) 结果低于冼超凡估算得出的北京市城镇居民单位氮足迹 (0.04—0.05gN/g)[34]。一方面是由于本研究未考虑人体排泄过程, 这导致估算结果可能比现实小。另一方面, 本文在研究食物N循环过程中, 采用的参数为中国平均, 如生产过程中N的利用率、流失率等, 均高于冼超凡采用的美国的参数。从这一点说, 就估算结果准确度而言, 本研究更高一些。食物消费是城市营养元素流动的重要环节, 其产生的氮足迹反应维持一个城市人口的基本食物需求的活性氮排放及对周边环境的影响。居民在外就餐是食物消费的一种重要方式, 但由于缺乏研究及数据, 很多研究都没有涉及[34, 37-38]。本文的研究是城市食物消费氮流动研究的重要补充。未来的研究应针对不同餐饮菜品的初始构成, 建立餐饮食物消费系统的参数和统计数据库, 完善居民在外食物消费量及其氮足迹, 进一步完善城市食物消费氮流动环节。
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