（环境科学专业论文）区域清洁生产理论与方法研究.pdf

生查查兰婴主兰垡堡兰 值分析中的具体指标作了修正，使其能更好地反映当地区域清洁生产取得的综合 效益。 关键词：区域清洁生产，工业生态学，循环经济，物质流分析，工业代谢分 析，投入产出分析，能值分析 些至奎主堡主兰垒丝苎 a b s t r a c t t h i sd i s s e r t a t i o ni sb a s e do nt h et h e o r ya n dm e t h o d o l o g yo fi n d u s t r i a le c o l o g y , c i r c u l a re c o n o m y , s y s t e m i ct h e o r y , a n d e t c u s i n g t h eb a s i c t h e o r yo fc l e a n e r p r o d u c t i o n , a b s o r b i n gt h er e s e a r c ha c h i e v e m e n t so fc l e a n e rp r o d u c t i o na l lo v e rt h e w o r l d , c o m b i n i n gt h er e q u i s i t i o no fc l e a n e rp r o d u c t i o np r a c t i c ei nc h i n a , w ei m p r o v e t h ei m p l e m e n t a t i o nl e v e lo fc l e a n e rp r o d u c t i o nf r o mc o m p a n yt or e g i o n ，d i s c u s st h e a c a d e m i cb a s e m e n ta n dm e t h o d o l o g yf o r i m p l e m e n t i n gc l e a n e rp r o d u c t i o no n r e g i o n a ll e v e l ，s e tu pt h er e g i o n a lc l e a n e rp r o d u c t i o na c t i o ns t r a t e g ya n df r a m e w o r k s y s t e m a t i c a l l y , a n da n a l y s i st h ei n t e g r a t e db e n e f i t so fr e g i o n a lc l e a n e rp r o d u c t i o n b a s e do nt h et h e o r ya n dm e t h o d o l o g yo f e m e r g ya n a l y s i s e x c e p tt h ec o n c l u s i o n ，t h i sd i s s e r t a t i o ni sc o n s i s t e do f f i v ep a r t s ，w h i c hi n c l u d e ： f i r s tp a r ti si n t r o d u c t i o n ，w h i c hp o i n to u tt h a tr e g i o n a lc l e a n e rp r o d u c t i o ni st h e d e m a n do fc l e a n e rp r o d u c t i o nd e v e l o p m e n ta n di n t e r n a ld e m a n do fr e g i o n a l s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t a n df u r t h e r , i td e s c r i b e st h em e a n i n g , a c a d e m i cb a s e m e n t a n da d v a n t a g e so f r e g i o n a lc l e a n e rp r o d u c t i o n t h es e c o n dp a r td e s c r i b e st h e p r o c e s sa n da p p r o a c h e so fr e g i o n a lc l e a n e r p r o d u c t i o ni m p l e m e n t a t i o n t h ep r o c e s s o f r e g i o n a lc l e a n e rp r o d u c t i o n i m p l e m e n t a t i o nc a nb ed i v i d e di nt h r e ep h a s e s t h ef i r s ti sp r e p a r a t i o np h a s e ，a n di n t h i sp h a s ew es h o u l de s t a b l i s ht h et e c h n i c a la n do r g a n i z a t i o n a lb a s e m e n tt h r o u g h t r a i n i n ga n ds e r i n gu ps p e c i a lo r g a n i z a t i o n s t h es e c o n di sa c c o u n t i n gp h a s e ，a n di n t h i sp h a s ew es h o u l di n v e s t i g a t et h er e g i o n a lp r e s e n tc o n d i t i o n s , t h e na n a l y s i sa n d e v a l u a t et h ew h o l er e g i o nu s i n gt h em e t h o do fm a t e r i a l sf l o wa c c o u n t i n g , i n d u s t r i a l m e t a b o l i s ma n di n p u t o u t p u ta n a l y s i s t h et h i r di sp r a c t i c ep h a s e ，a n di nt h i sp h a s e w es e tu pam o d e ln a m e d p 0 i n 卜l i n r p l a l l e ”b a s e do nt h ep r a c t i c a le x p e r i e n c e s ， t h e nd e s c r i b et h ed i f f e r e n te m p h a s e sa n da p p r o a c h e so fd i f f e r e n tl e v e lo fc l e a n e r p r o d u c t i o ni m p l e m e n t a t i o n 。 t h et h i r dp a r td e s c r i b e st h ei n s u r a n c es y s t e m ，w h i c hm a k et h er e g i o n a lc l e a n e r i l i 山东大学硕士学位论文 p r o d u c t i o ni m p l e m e n t a t i o ng oi nt h er i g h tw a y t h ei n s i d e i c es y s t e mi i l c l u d 龉t w o p a r t s ：r c g i o n a le n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n ts y s t e ma n dr e g i o n a lc l e a n e rp r o d u c t i o n i n f o r m a t i o ns y s t e m t h i sp a r ta l s od e s c r i b e st h eb a s i cf u n c t i o no ft h ei n s u r a n c e s y s t e m i nt h ef o m lp a r t , w ea n a l y s i st h ei n t e g r a t e db e n e f i to f r e g i o n a lc l e a n e rp r o d u c t i o n u s i n gt h et h e o r ya n dm e t h o d o l o g yo fe m e r g ya n a l y s i s w ei n t r o d u c et h eb a s i ct h e o r y o fe m e r g ya n a l y s i sa n dc h o o s es o m ei n d e x e st oc v a l u a t et h ei n t e g r a t e db e n e f i to f r e g i o n a lc l e a n e rp r o d u c t i o n t h ef i f t hp a r ti st h ea n a l y s i so fp r o j e c th a ih u ar e g i o n a lc l e a n e rp r o d u c t i o n i t d i s c u s s e sh o wt oc o m b i n et h et h e o r yo fr e g i o n a lc l e a n e rp r o d u c t i o nw i t hac e r t a i n p r a c t i c e ，h o wt os e tu pa p o i n r l i n e 节l a n e m o d e li nac e r t a i nr e g i o n w ep r o p o s e m a n yr e g i o n a lc l e a n e rp r o d u c t i o nm e a s l e s0 ne v e r yl e v e la n dm o d i f yt h ee m e r g y a n a l y s i si n d e x e sc o n s i d e r i n gt h ec o n d i t i o n so ft h er e g i o nt oe v a l u m et h ei n t e g r a t e d b e n e f i t so f h a ih u 扎 k e y w o r d s ：r e g i o n a lc l e a n e rp r o d u c t i o n ，i n d u s t r i a le c o l o g y , c i r c u l a re c o n o m y , m a t e r i a l sf l o wa c c o u n t i n g 。i n d u s t r i a lm e t a b o l i s m ，i n p u t - o u t p u ta n a l y m s ，e m e r g y a n a l y s i s 附件一： 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 _ - 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：j 主堡生 e t期：竺堕圭望 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：玉燃导师签名气叁竺! 隆日期：丝：翌 山东大学硕士学位论文 第一章引言 1 1 清洁生产 1 1 1 清洁生产的概念 清洁生产概念的提出可以追溯到1 9 7 6 年，这一年的l l 、1 2 月问欧洲共同 体在巴黎举行了“无废工艺和无废生产的国际研讨会”，确定了在生产全过程和 工艺改革中减少废物这一重要观点1 9 7 9 年4 月欧共体理事会宣布推行清洁生 产的政策。同年1 1 月，在日内瓦举行的“在环境领域内进行国际合作的全欧高 级会议”上。通过了关于少废无废工艺和废料利用的宣言，指出无废工艺是 使社会和自然取得和谐关系的战略方向和主要手段此后举行了不少地区性的、 国家的和国际性的研讨会1 9 8 4 、1 9 8 5 、1 9 8 7 年欧共体环境事务管理委员会三 次拨款支持建立清洁生产示范工程。1 9 8 4 年，美国提出了包括源削减和废物回 收利用的“废物最小量化”理论，引入了“源削减”的概念 直到1 9 8 9 年，在可持续发展战略的指导下，联合国环境规划署明确提出了 清洁生产的概念o ! ： 清洁生产是一种新的创造性的思想，该思想将整体预防的环境战略持续应用 于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少人类及环境的风险。 对生产过程，要求节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，减少降低所有 废弃物的数量和毒性 对产品，要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影 响 对服务，要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中 联合国环境署对清洁生产的定义，把清洁生产提高到是一种战略的高度，突 出了整体预防、生态效率、环境战略、全生命周期等重要概念，覆盖了生产过程、 产品和服务，十几年来盛用不衰。由于清洁生产最初是由企业提出来的。不难看 出，在联合国环境署的这一定义中保留了过深的企业层次的烙印，对高层次的和 大范围的清洁生产涉及较少，缺乏指导作用 山东大学硕士学位论文 1 1 2 清洁生产的目标和内容 清洁生产谋求达到两个目标： ( 1 ) 通过资源的综合利用、短缺资源的代用、二次资源的利用以及节能、 省料、节水，合理利用自然资源，减缓资源的耗竭。 ( 2 ) 减少废料和污染物的生成和排放，促进工业产品的生产、消费过程与 环境相容，降低整个工业活动对人类和环境的风险 这两个目标的实现，将体现工业生产的经济效益、社会效益和环境效益的统 一，保证国民经济的持续发展 清洁生产的内容，可归纳为“三清控制”，即清洁的原料与能源、清洁的 生产过程、清洁的产品以及贯穿于清洁生产的全过程控制0 1 ： ( 1 ) 清洁原料与能源，是指产品生产中能被充分利用而极少产生废物和污 染的原材料和能源选择清洁的原料与能源，是清洁生产的一个重要条件 ( 2 ) 清洁的生产过程，指尽量少用、不用有毒有害的原料：选择无毒、无 害的中间产品：减少生产过程的各种危险性因素；采用少废、无废的工艺和高效 的设备；做到物料的再循环；简便、可靠的操作和控制：完善的管理等 1 1 3 实施清洁生产的主要途径 1 1 3 1 实施清洁生产的思路 清洁生产关注的是生产的全过程控制，生产过程涉及的每一步都可以从削减 废料、污染预防的角度找到合适的替代方案，替代的思路可以归纳为如下四条： ( 1 ) 革除，即去除原有的一些工序而不加替代 ( 2 ) 修正，即总体上保持不便，仅改变其中局部的内容( 参数、工序或设 备等) ( 3 ) 改变，即进行比较彻底的改变( 整个生产工艺方法的改变等) ( 4 ) 重组，即在原来的过程中增加新的工序。 清洁生产在上述四条思路的指导下，结合具体的生产实际，分析造成废料的 原因，就可以找出众多的方案。 2 山东大学硬士学位论文 1 1 3 2 实施清洁生产的主要方向札” ( 1 ) 资源的综合利用 这是清洁生产的主要推行方向它强调的是将原料中的所有组分在生产过程 中都变成产品，消除了废料的产生，而不是所谓的“三废综合利用”，具体来说 综合利用贯穿于从资源转化到产品的全过程，如图i - i 所示 资源产品 图i - i 资源综合利用的全过程 ( 2 ) 改革工艺和设备 通常改革工艺和设备采用以下八种方案：简化流程；变间歇操作为连续 操作：装置大型化；适当改变工艺条件；改变原料：配置自动控制装置： 换用高效设备；开发利用最新科技成果的全新工艺 ( 3 ) 组织厂内的物料循环 物料的再循环是仿生的一种体现，目前，在厂内物料循环中，应特别强调生 产过程中汽和水的再循环，以减少废水废弃物的排放。 ( 4 ) 加强管理 在企业管理中，从以往的着重于末端处理向全过程控制倾斜，从而使清洁生 产同企业的全部经济活动紧密结合起来近年来，在这方面取得了一定的成绩， 尤以i s o l 4 0 0 0 系列标准的推出，极大地促进了企业的环境管理。 ( 5 ) 改革产品体系 目前，我们所使用的工业产品中，还存在着对人类健康和自然具有破坏作用 的物质，如氟里昂等。随着人们环保意识的增强，产品的环境性能已经成为其兴 衰的重要因素，所以，必须推出新的环保系列产品 ( 6 ) 必要的末端处理 清洁生产的目标是实现“零排放”，而由于技术等因素。这一点是很难马上 实现的，废料的产生和排放还是难以避免的，所以适当的末端处理还是必要的， 而且，在这个环节上，同样应重视有用成分的回收 c 7 ) 组织区域内的清洁生产 3 山东丈学硕士学位论文 清洁生产的创建是建立在生态原则上组织的物科闭合循环所谓按生态原则 组织生产，就是地域性地将各个专业化生产( 群落) 有机地联合成一个综合生产 体系( 生态系统) 在设计区域内的清洁生产体系时，应综合考虑能源供应，转 变传统的资源、废料观念，某些企业的废料可能是另外一些企业的生产原料，应 加以合理利用 i i 4 国内外清洁生产的实践 纵观世界范围内清洁生产的实施与推广，可以大致划分为三个阶段旧： ( 1 ) 美国3 m 公司在2 0 世纪7 0 年代中期开展的“3 p ”计划( p o l l u t i o n p r e v e n t i o np a y s ) 一般被认为是清洁生产的第一个里程碑。3 p 计划使人们认识到 革新工艺过程及产品的重要性，即在增强企业竞争力的同时减少对环境的影响 类似3 p 计划的污染预防行动最初主要在北美的大型加工和制造业进行，后来一 方面逐渐向欧洲、日本等国家和地区扩展，另一方面向其它行业以及中小型企业 拓展 ( 2 ) 在2 0 世纪8 0 年代末期，在u n e p 的倡导和推动下涌现了一批清洁生 产的成功案例，清洁生产的潜力也逐渐为企业和政府所认可，此时清洁生产进入 快速发展时期1 9 9 2 年6 月在里约热内卢联合国环境与发展大会上正式承认了 清洁生产为可持续发展的先决条件，是工业界达到改善环境同日寸保持竞争性及可 赢利性的核心手段之一，并列入了大会通过的2 1 世纪议程。1 9 9 6 年在美国污 染预防圆桌会议上产生了制定国际清洁生产宣言的想法，1 9 9 8 年在韩国汉 城召开的第五届国际清洁生产高级研讨会上正式颁布了国际清洁生产宣言 ( 3 ) 到2 0 世纪9 0 年代后期，大量的清洁生产实践使企业意识到清洁生产 能否达到双赢目标取决于政府环境法规的严厉程度、经济刺激强度、原材料和能 源价格、管理成本以及废物和污染物处置费用等。在这种形势下，一部分新的企 业接受了清洁生产的理念并在技术和信息支持下加入进来，一些已经实施清洁生 产的企业在清洁生产作用刺激下不断发展，但另一些企业缺乏持续实施清洁生产 的动力，表现为停滞不前甚至有某种程度的倒退，还有些企业仍在观望，没有积 极行动起来目前，清洁生产在世界范围内已经进入稳定推行阶段。 我国清洁生产的形成与发展过程也可以概括为三个阶段”：第一阶段，从 1 9 8 3 年到1 9 9 2 年，为清洁生产的形成阶段：第二阶段，从1 9 9 3 年到2 0 0 2 年， 4 山东大学硕士学位论文 为清洁生产的推行阶段；第三阶段，从2 0 0 3 年开始进入依法全面推行清洁生产 的阶段 形成阶段( 1 9 8 3 - - 1 9 9 2 年) ，这一阶段的显著特点是，清洁生产从萌芽状态 逐渐发展到理念的形成，并作为环境与发展的对策。1 9 8 3 年国务院批转原国家 经委关于结合技术改造防治工业污染的几项规定( 国发 1 9 8 3 1 2 0 号) 这个 规定中的一些内容已经体现了清洁生产的思想。1 9 8 5 年国务院批转原国家经委 关于开展资源综合利用若干问题的暂行规定( 国发 1 9 8 5 1 1 7 号) ，这是指导 我国资源综合利用的纲领性文件自1 9 8 9 年联合国环境规划署提出推行清洁生 产的行动计划后，清洁生产的理念和方法开始引入我国，有关部门和单位开始研 究如何在我国推行清洁生产1 9 9 2 年原国家环保局与联合国环境规划署召开了 我国第一次清洁生产研讨会。1 9 9 2 年1 0 月，联合国环境与发展大会后，党中央 批准了环境与发展十大对策，提出“新建、改建、扩建项目时，技术起点要 高，尽量采用能耗物耗小、污染物排放量少的清洁生产工艺。”清洁生产作为我 国环境与发展的对策之一 推行阶段( 1 9 9 3 - - 2 0 0 2 年) ，这一阶段的特点是清洁生产从战略到实践，取 得重大进展： 一是确立清洁生声在工业污染防治中的地位。 二是清洁生产作为实现可持续发展战略的重要措施。1 9 9 4 年中国政府制定 了中国2 l 世纪议程，将清洁生产作为实现可持续发展的优先领域。 三是加快立法进程2 0 0 2 年6 月2 9 日九届全国人大常委会第2 8 次会议审 议通过了清洁生产促进法，这标志着我国推行清洁生产将纳入法制化管理的 轨道，这也是清洁生产1 0 年来最重要和具有深远历史意义的成果。 四是研究制定促进清洁生产的政策。1 9 9 4 年，针对新税制后资源综合利用 企业税负增加、亏损严重的情况，为调动企业开展资源综合利用的积极性，国家 经贸委在深入调查研究的基础上，提出了对部分资源综合利用产品和废旧物资回 收经营企业给予减免税优惠政策的建议，经国务院批准，财政部、国家税务局先 后下发了有关资源综合利用减免税的文件。 五是加大以清洁生产为主要内容的结构调整和技术进步的支持力度。“九五” 以来取缔、关闭大量质量低劣、浪费资源、污染严重及不符合安全生产条件的各 山东大学硕士学位论文 类小煤矿、小钢厂、小炼油厂等，大大削减了这些重污染企业污染物排放量“九 五”以来，国家经贸委在“双高一优”技术改造计划和国债支持的技术改造专项 计划中安排涉及节能降耗、资源综合利用、工业节水以及综合性的清洁生产项目 共3 2 9 项，总投资7 9 4 亿元，工业企业污染防治能力进一步提高。“九五”以来， 国家经贸委在国家技术创新及重大技术装备国产化研制计划中，重点支持了蓄热 式加热炉、洁净煤燃烧等重大节能技术，工业废水资源化技术以及化工碱渣回收 利用、磷石膏制硫酸联产水泥等综合利用技术开发项目，总投资近1 0 亿元，为 清洁生产技术开发及产业化提供了强有力的支持 六是开展示范试点。到2 0 0 1 年底，全国试点企业已达7 0 0 多家，为全面推 行清洁生产积累了经验。 七是开展清洁生产宣传培训和审核。初步统计，全国已有2 万多人次接受了 清洁生产培训，一大批企业开展了清洁生产审核，制定了低、中高费方案，并逐 步加以实施。据实施清洁生产审核试点的2 0 0 多家企业统计，获得经济效益j 亿多元，主要污染物平均削减2 以上。取得了经济与环境“双赢”的效果。 八是广泛开展国际交流与合作。1 0 年中世界银行、亚洲开发银行、联合国 环境规划署等国际组织和加拿大、美国、荷兰、挪威、澳大利亚等国家政府与中 国开展了多方面的合作，对清洁生产理念的传播、政策研究、示范、宣传、培训 等起到了重要的促进作用，有力地支持了中国清洁生产的推行 i i 5 清洁生产面i i 缶的问题与对策 9 0 年代以来，清洁生产的研究与实践大都停留在单个企业的层次上，越来 越多的企业和国家感到：把清洁生产的落脚点主要放在企业层次带有很大的局限 性 清洁生产本身并不是一个具体的解决问题的技术手段，它是一种改善现有生 产工艺和产品的战略。目前的大部分实践主要关注于具体生产工艺过程的控制， 即局限于某一工艺过程，而不考虑不同生产系统之问的连接，因此只能解决局部 问题，而对日益紧迫的全球性、地区性重大环境影响的缓解则显得力不从心嘲 清洁生产的一个理论基础是废物最小化。在解决具体工艺、产品上取得了较 好的效果。但要从一个地区，一个部门来看，如果要实现废物最小化，在技术上 要求较高，在经济上投入较大，而且维持起来有着诸多的困难。废物资源化、循 6 山东大学硕上学位论文 环利用的思想在清洁生产中没有得到很好的应用 清洁生产关注的是生产过程，而实际上很多生态环境问题是与产品的使用和 消费相关的必须将生产和消费结合起来，才能从整体上改善环境。 清洁生产的战略主要是面向企业和工艺。对于推动整个产业界走向可持续发 展，为人类提供对环境友好的产品和服务还缺乏足够的推动力 清洁生产关注生产过程，主要是产品的制造过程，极少跟踪考虑原材料的采 掘过程。而目前的环境问题不仅仅是环境污染问题，自然资源，尤其是不可更新 的资源的紧张压力愈来愈大而且很多污染问题也直接来源于原材料的采掘过 程 因此，众多的实践表明，需要提高清洁生产实施的层次，扩大清洁生产实施 的范围，以解决更大范围的环境与发展问题我国国家环保总局也将把区域层次 的清洁生产作为今后推动清洁生产的工作重点之一“” 近年来，工业生态学与循环经济理念的兴起为区域清洁生产提供了理论依 据，使清洁生产的实践能够超越单一生产过程，向着多种生产过程构成的生产链 或共生系统在区域层次上展开。 1 2 区域清洁生产 1 2 1 区域清洁生产的内涵及内容 区域清洁生产是将清洁生产和工业生态学理论相结合，融入系统分析与集成 方法，将清洁生产的对象从以往单一的企业或技术拓展到产业系统、自然系统和 经济社会系统。从只考虑局部或某个阶段的影响扩展到考虑产品或工艺的整个生 命周期的环境影响，将工业体系的所有组成部分及其同生物圈的关系进行全面 的、一体化的分析对区域经济的各个方面：总体布局、产业结构、重点行业等 实施清洁生产审计，找出存在的主要问题，提出合理的清洁生产方案，从区域整 体上实现资源的合理利用、废物资源化和废物最小化“” 创建区域清洁生产的基本原理是按生态原则组织生产，实现区域内物料的闭 合循环。所谓按生态原则组织生产，就是地域性地将各个专业化生产( 群落) 有 机地联合成一个综合生产体系( 生态系统) 针对当地的资源条件，联合不是同 一类型的，而是性质上不同类型的各种生产，使整个系统对原料和能量的利用达 7 山东大学硕士学位论文 到很高的效率。 对于实现物料的闭合循环来说，由于工业生产有明显的层次性，所以在不同 的层次上都有可能实现再循环一般来说，当然希望在尽量低的层次上完成闭合， 这样物料的运输路程短，额外的处理要求低，经济代价小。但为了达到综合利用 原料的目的，往往需要综合的加工手段和过程，使原料转化成多种多样的产品， 亦即需要跨行业、跨地区的共同协作随着层次的提高，物料闭合的可能性也相 应扩大。在地区范围内削减和消除废料是实现清洁生产的重要途径之一为此， 可采取如下的具体措施： ( 1 ) 围绕优势资源的开发利用，实现生产力的科学配置，组织工业链，建 立优化的产业结构体系 ( 2 ) 从当地自然条件及环境出发进行科学的区划。根据产业特点及物料流 向合理布局。 ( 3 ) 统一考虑区域的能源供应，开发和利用清洁能源。 ( 4 ) 建立供水、用水、排水、净化的一体化管理体制，城市污水集中处理 和组织回用 ， ( 5 ) 组织跨行业的厂外物料循环，特别是大吨位固体废料的二次资源化。 ( 6 ) 生活垃圾的有效管理和利用。 ( 7 ) 合理利用环境容量，以环境条件作为经济发展的一个制约性因素控 制发展的速度和规模。 ( 8 ) 建立区域环境质量监测和管理系统，重大事故应急处理系统。 ( 9 ) 组织清洁生产的科技开发和装备供应， 1 2 2 区域清洁生产的理论基础 1 2 2 1 工业生态学 工业生态学是2 0 世纪8 0 年代以来，在工业领域寻求可持续发展的过程中逐 步形成的。面对工业活动对自然环境与资源的压力，人类意识到：只注重加大资 源投入和消费，片面追求经济总量增长的传统经济发展模式，将面临日益严重的 环境污染和资源溃乏，直接威胁人类的生存。2 0 世纪6 0 年代，随着生态学的勃 兴，人们开始模仿自然生态系统的物质流动规律调整工业系统，改善发展与环境 山东大学硕士学位论文 的矛盾出现了研究工业残余物管理的“环境经济学”( e n v i r o n m e m e c o n o m i c s ) 1 9 8 8 年，a y r c s 等提出了研究工业活动物质转化的“工业代谢”( i n d u s t r i a l m e t a b o l i s m ) 。1 9 8 9 年9 月，美国哈佛大学教授f r o s c h 和g a l l o p o u l o s 在科学 美国人杂志上发表了可持续工业发展战略一文，首次提出了“工业生态学” 的概念，认为可以建立模仿自然生态系统的工业系统，运用一体化的生产方式取 代传统的简单化生产方式，减少或消除工业活动对环境的影响。1 9 9 2 年，美国 科学院召开工业生态学的概念、内容、方法和应用研讨会，形成了工业生态学的 基本框架，标志着工业生态学的诞生十年来，工业生态学已得到了迅猛发展“”。 工业生态学原理源于与生物生态学的类比，利用生物有机体代谢的一些理论 来理解和分析工业活动的能流、物流及信息流等。对于工业生态学的定义目前尚 未形成定论，加拿大新苏格兰省哈利法克斯达尔荷西亚大学( d a l h o u s i e u n i v e r s i t y ) 的雷蒙柯特( r a y m o n dc o t e ) 作了一番统计，有关这门年轻的工业 生态学不同的定义达2 0 种之多。不管这些定义有多么不同，但作者们至少在关 于工业生态学的三大基本要素方面是认同的“”： ( 1 ) 工业生态学是一种关于工业体系的所有组成部分及其同生物圈的关系 问题的全面的、一体化的分析视角： ( 2 ) 工业体系的生物物理基础，亦即与人类活动相关的物质和能量流动与 储存的总体，是工业生态学研究的范围，与目前常见的学说不同，工业生态学的 观点主要运用非物质化的价值单位来考察经济： ( 3 ) 科技的动力，亦即关键技术种类的长期发展进化，是工业体系的一个 决定性( 但不是唯一的) 因素，有利于从生物系统的循环中获得知识，把现有的 工业体系转换为可持续发展的体系。 从工业生态学的基本要素中可以看出，工业生态学与传统的工业观点不同， 它不是把工业体系看作是与生物圈相对立的体系，而是把工业体系当作一个特殊 的生态系统。此外，工业生态学的研究对象是整个工业生态系统的可持续发展问 题，而绝不仅仅是环境问题。工业生态学对工业体系的影响也是巨大的，而且工 业生态学在宏观、中观、微观各个层次上产生了不同的作用：在宏观层次上，是 改善整体经济的物质与能源效率。这也是工业生态学的最基本的观念。在中观层 次上，即企业与生产单位的层次上，主要是重新审视产品与制造过程，特别是要 9 山东大学硕士学位论文 减少生产废料在微观层次上，即优化反应过程，在分子层次上，提高反应的效 率，设计最为简洁的化学合成方法。 在管理方面，工业生态学亦将产生两大影响：一方面，它对传统企业把全部 精力集中在销售产品的管理方式提出了质疑；另一方面，传统的管理科学在企业 间激烈竞争的背景下树立了相互竞争的信念，而工业生态学要求企业间不仅仅是 竞争关系，还要建立起一种“超越门户”( o v e rt h ef e n c e ) 的伙伴关系，即保证 资源最优化利用的管理合作 近十年来，工业生态学研究进展迅速，其研究内容可概括为6 个方面“”： ( 1 ) 物质和能量流动研究( m a t e r i a la n de n e r g yf l o w i n gs t u d i e s ) - 又称工业 代谢( i n d u s t r i a lm e t a b o l i s m ) ，研究工业系统、区域及全球物质流向的量化及其 对自然生态系统的影响和减少这些影响的技术方法。 ， ( 2 ) 非物质化和非碳化( d e m a t e r i a l i z a t i o na n dd e c a r b o n i z a t i o n ) ：寻找工业 经济活动中绝对或相对减少所需原料与能量的办法，如减少资源投入，延长产品 生命周期，采用非矿物燃料生产等 ( 3 ) 技术创新与环境( t e c h n o l o g i c a lc h a n g ea n dt h ee n v i r o n m e n t ) ：研究发 展加速工业体系进化的理论及技术，使工业系统能像自然生态系统那样持续运 行。 ( 4 ) 生命周期规划、设计与评估( l i f ec y c l ep l a n n i n g , d e s i g na n d a s s e s s m e n t ) ：评价产品从原材料采集到生产、使用直至最终处置的整个生命周 期的所有环境负荷，辨识和量化产品整个生命周期中能量和物质的消耗及环境释 放，评价这些消耗和释放对环境的影响，最后提出减少这些影响的措施 ( 5 ) 生态再设计( e c o r e d e s i g n ) ：寻求新概念的产品设计，要求在产品设 计阶段，考虑生态和经济的平衡，及产品对环境可能造成的影响，以便生产出整 个生命周期内对环境影响最小的产品，建立可持续产品的生产和消费体系。 ( 6 ) 生态工业园( e c o i n d u s t r i a lp a r k s ) ：合理规划原料和能量交换，使各 个企业资源共享，一个企业的污染物变为另一个企业的资源，寻求物质使用的最 小化和零污染排放，有3 种模式：全新规划型，如c a p ec h a r l e s 生态工业园。 该类园区在良好规划和设计的基础上从无到有地进行建设，主要吸引那些具有 “绿色制造技术”的企业入园，并创建一些基础设施，使得这些企业间可以进行 1 0 山东大学硕士学位论文 废水、废热等的交换这类工业园投资大、起点高现有改造型，如f a i r f i e l d 生态工业园。对现在已经存在的大量的工业企业通过适当的技术改造，在区域内 建立废物和能量信息中心及交换机构因为很多传统的工业园区都面i 临环境污染 严重、企业之间的相互合作少等问题，所以这类生态工业园是目前研究最多的一 类，也是最具有实际应用价值的虚拟e i p ，如b r o w n s v i l l e 生态工业园虚 拟e i p 不严格要求其成员在同一地区，它通过建立计算机模型和数据库，在计算 机上建立起成员间的物料或能量联系虚拟e i p 的优点是可以省去一般园区建立 时所需的昂贵的购地费用，避免进行困难的工厂迁址工作具有很大的灵活性和 选择性其缺点是可能要承担较高的运输费用 1 2 2 2 循环经济 循环经济一词是对物质闭环流动型经济的简称“”1 9 0 年代以来，学者和政 府们在实施可持续发展战略的旗帜下，越来越有共识地认识到，当代资源环境问 题日益严重的原因在于工业化运动以来以高开采、低利用、高排放( 所谓两高一 低) 为特征的线性经济模式，为此提出人类社会的未来应该建立一种以物质闭环 流动为特征的经济，即循环经济，从而实现可持续发展所要求的环境与经济双赢 从物质流动和表现形态的角度看，传统工业社会的经济是一种由“资源 产品污染排放”单向流动的线性经济，通过把资源持续不断地变成垃圾，通 过反向增长的自然代价来实现经济的数量型增长。而循环经济倡导的是一种与地 球和谐发展的经济发展模式它要求把经济活动组织成一个“资源产品 再生资源”的反馈式流程，所有的物质和能源要在这个不断进行的经济循环中得 到合理和持久的利用，从而把经济活动对自然环境的影响降低到尽可能小的程 度 循环经济的建立依赖于一组以“减量化、再使用、再循环”为内容的行为原 则( 3 r 原则) 其中，减量化( r e d u c i n g ) 原则属于输入端方法，旨在减少进入 生产和消费流程的物质量：再利用( r e s u s i n g ) 原则属于过程性方法，目的是延 长产品和服务的时间强度；再循环( r e c y c l i n g ) 原则是输出端方法，通过把废弃 物再次变成资源以减少最终处理量3 r 原则在循环经济中的重要性并不是并列 的循环经济的根本目标是要求在经济流程中系统地避免和减少废物，而废物再 山东大学硕士学位论文 生利用只是减少废物最终处理量的方式之一因此，对待废物问题的优先顺序为： 避免产生循环利用最终处置。 研究表明，建设一个循环经济型的产业体系起码要具备下列几方面的特征： 第一，生产不仅要注重新产品的开发和提高产品的质量，而且要尽可能地减少原 材料的消耗和选用能够回收再利用的材料和结构：第二，要抵制为倾销商品而进 行的过分包装，在简化包装材料和容器的同时。使用可以回收再利用的包装材料 和容器；第三，要在减少被排出的产业废弃物的同时，对其进行尽可能彻底的回 收再利用，对于有毒有害的产业废弃物进行环境无害化的及时处理；第四，要努 力培育把消费后的产品资源化的回收再利用产业，使得对生活废弃物的填埋和焚 烧处置量降低到最小：第五，要尽可能地从那些污染环境的能源转移到可再生利 用的太阳能和风力、潮汐、地热等绿色能源上来。围绕上述方向，人们已经提出 可以从三个不同的维度去建构循环经济的产业体系： ( 1 ) 从企业内部循环的维度 要大力发展生态工业和持续农业。生态工业是以清洁生产为导向的工业，它 根掘循环经济的思想设计生产过程，促进原料和能源的循环利用，实现经济增长 与环境保护的双重效益。通过循环经济和3 r 制造法的实践，杜邦化学公司1 9 9 4 年生产造成的塑料废弃物和排放的大气污染物，相对2 0 世纪8 0 年代末分别减少 了2 5 和7 0 0 5 。与生态工业类似，持续农业是一种符合循环经济的农业生产模式。 持续农业包括有机农业、生态农业等形式，是既能实现增产又能保护环境的2 i 世纪的农业。目前，欧盟已有包括德国在内的6 个国家正在推广一种“作物综合 管理”的持续农业发展计划。拟减少对环境有害的化肥和农药的使用量。同时增 大有机肥的投入。预计到2 0 0 0 年，有机肥耕作的农嗣将占欧盟耕地面积的2 3 左右 ( 2 ) 从生产之间循环的维度 + 要大力发展生态工业链或生态工业园区生态工业园是要在更大的范围内实 施循环经济的法则，在各企业内部实现清洁生产。做到废物源减少而在各企业 之间实现废物、能量和信息的交换，以达到尽可能完善的资源利用和物质循环以 及能量的高效利用，使得区域对外界的废物排放趋于零，达到对环境的友好。生 态工业园追求的是系统内各生产过程从原料、中间产物、废物到产品的物质循环， 2 山东大学硕士学位论文 达到资源、能源、投资的最优利用在这一模式中，没有了废物的概念，每一个 生产过程产生的废物都变成下一生产过程的原料，所有的物质都得到了循环往复 的利用这是建立在多个企业或产业的相互关联、互动发展基础上的丹麦卡伦 堡生态工业园是目前国际上最成功的一个生态工业园区该园区以发电厂、炼油 厂、制药厂和石膏制扳厂4 个厂为核心企业，通过贸易的方式把另一家企业的废 弃物或副产品作为该企业的投入或原料，建立工业横生和代谢生态链关系。 ( 3 ) 从社会整体循环的维度 要建立起与发展循环经济相适应的“循环型经济社会”简单地说，所谓“循 环型经济社会”就是指限制自然资源消耗、环境负担最小化的社会。它可以最大 限度地减少对资源过度消耗的依赖，保证对废物的正确处理和资源的回收利用， 保障国家的环境安全使经济社会走向持续、健康发展的道路要使循环经济得 到发展，光靠企业的努力是不够的，还需要政府的支持和推动，更需要提高广大 社会公众的参与意识和参与能力通过废旧物资的再生利用，实现消费过程中和 消费过程后物质和能量的循环从国家层次来看。比较成功的国家主要有德国和 日本。德国分别于1 9 9 1 年和1 9 9 6 年颁布 1 0 则是经济 山东大学硕士学位论文 不发达的象征，当e s i 专：j 删，确? 廿毒 二1 3 5 ，- ，。一，j 一：，+ 4t ”。、t 。：，。一- ，麓 i 1 3 * 1 2 5 ：0 。j 二j t i ，：? 。7 ；? 。m 。，? 弋j ：，一，i 苎 1 2 ；，、。，：j ：、。一”。? 。，- 。o j “。a 0 立尘_ = $ 簧1 1 5随雾，：。：7 。+ 一? i j ，! ；。一一二、“l ；? i l l pi 7 ，：! 一t ，一：_ - 一p 一j ”二。、 1 0 5 ；戮17 ，；费一冀吵竹等一+ 。“r 、，曲，。t “一l 。n：j 二t 。嘈 i u t 翟椭k 厶五渊0 五；。