工业生态学试题.doc

工业生态学试卷（A）院(系) 班级 学号 姓名 试卷卷面成绩占课程考核成绩 %平时 成绩占 %课程考核成绩题号一二三四五六七八九十小计得分得 分一、 填空题（总20分，每空1分） 1. 生态工业是模拟自然生态系统的功能， 建立起相当于自然生态系统的（ ）的工业生态链网，形成以低成本、低消耗、（ ），与生态环境协调共生生态化工业。2. 世界目前生态环境状况是（ ）在恶化，（ ）在改善，治理能力远远赶不上破坏速度，生态赤字逐渐扩大。3. 工业生态学的产生以（ ）年Frosch 和Gallopoulos发表的题为（ ）一文为标志；4. 工业代谢分析方法是建立生态工业的一种行之有效的系统分析方法，通过分析（ ）、进行功能模拟和（ ）来分析生态工业系统的代谢机理。5. 超临界水是指处于超临界状态的水，其临界温度为（ ），临界压力为（ ），临界密度为320kg/m3。 6. 生命周期评价的实施主要包括目的与范围的确定、（ ）分析、影响评价和（ ）四个部分。7. 产品生态设计应遵循环境准则、（ ）准则、费用准则、（ ）准则和社会准则。8. 开发（ ）、太阳能、（ ）氢能源等新型能源替代技术是实现能源脱碳的有效途径之一。9. 溶剂透过膜的过程为（ ），溶质透过膜的过程为（ ）。10. 生态重组的实施从（ ）层次、中观层次、（ ）层次三个层次进行。 得 分二、概念题（总20分，每小题4分）1. 3R原则；2. 物质减量化；3. LCA；4. 清洁生产；5. 工业生态园区得 分三、简答题（总20分，每小题5分）1. 工业生态系统及其自然生态系统对比分析。2. 生态（环境）材料概念及其应具备的特点。3. 简述反渗透膜（RO）污水处理技术的基本原理。4. 工业生态学所依据的生态经济学原理有哪些？应如何实现价值增值？得 分四、论述题（总25分，第1题10分；第2题15分）1. 举例说明工业代谢分析法在工业发展中的应用。2. 应用你所学的工业生态学理论，结合实例论述如何建设生态工业，实现现代工业的生态化转向？得 分五、计算题（总15分）某工厂塑料薄膜生产过程中产生了含挥发性有机物的气体甲苯和乙酸乙酯，为减少污染，用正十四烷（吸收油）吸收，后经精馏分离出来，分离得到的吸收油返回到吸收装置循环使用，而回收的甲苯和乙酸乙酯供塑料薄膜加工过程再利用。在上述生产过程中，甲苯和乙酸乙酯的回收效果、吸收油的消耗和能耗等均与吸收油的流量有关，其中不同吸收油流量下回收过程产生的污染物排放如表1，表2所示，试计算并分析上述回收过程所排放污染物的全球增温效应是多少？找出主要影响因素，并尝试分析应如何降低这种影响？（保留小数点后两位）表1 不同吸油量下回收过程中产生的污染物排放速率吸收油量，kmol/h排放速率，kg/h乙酸乙酯甲苯CO2COSOxNOxn-C140195195000002018055750.030.80.155016011850.0620.254.51001280.023600.123.50.54.2200600.027200.25814.140020.0215000.51524表2 不同排放物质的全球增温潜能全球增温潜能排放速率，kg/h乙酸乙酯甲苯CO2COSOxNOxn-C14GWP2.03.35110403.1工业生态学试卷（B）院(系) 班级 学号 姓名 试卷卷面成绩占课程考核成绩 %平时 成绩占 %课程考核成绩题号一二三四五六七八九十小计得分得 分二、 填空题（总20分，每空1分） 1. 世界目前生态环境状况是（ ）在恶化，（ ）在改善，治理能力远远赶不上破坏速度，生态赤字逐渐扩大。2. 生态工业是模拟自然生态系统的功能， 建立起相当于自然生态系统的（ ）的工业生态链网，形成以低成本、低消耗、（ ），与生态环境协调共生生态化工业。3. 工业生态学的产生以（ ）年Frosch 和Gallopoulos发表的题为（ ）一文为标志；4. LIFAC脱硫工艺包括炉内（ ）和炉后（ ）两个主要工艺阶段。5. 超临界水是指处于超临界状态的水，其临界温度为（ ），临界压力为（ ），临界密度为320kg/m3。 6. 生命周期评价的实施主要包括目的与范围的确定、（ ）分析、影响评价和（ ）四个部分。7. 产品生态设计应遵循环境准则、（ ）准则、费用准则、（ ）准则和社会准则。8. 原料与能量流动分析的基本方法包括质量平衡方法、（ ）分析法、生命周期分析与评价法和（ ）分析法四种。9. 溶剂透过膜的过程为（ ），溶质透过膜的过程为（ ）。10. 生态重组的实施从（ ）层次、中观层次、（ ）层次三个层次进行。 得 分二、概念题（总20分，每小题4分）1. 3R原则；2. 物质减量化；3. LCA；4. 4E；5. 工业代谢得 分三、简答题（总20分，每小题5分）5. 简述反渗透膜（RO）污水处理技术的基本原理。6. 工业生态系统及其自然生态系统对比分析。7. 简述纳米材料及其在生态环境领域的应用。8. 工业生态园区规划时应用的主要技术有哪些？ 得 分四、论述题（总25分，第1题10分；第2题15分）1. 什么叫能源脱碳，请结合实例说明实现能源脱碳的有效途径有哪些？2. 应用你所学的工业生态学理论，结合实例论述如何实现现代工业的生态化 转向？得 分五、计算题（总15分）某工厂塑料薄膜生产过程中产生了含挥发性有机物的气体甲苯和乙酸乙酯，为减少污染，用正十四烷（吸收油）吸收，后经精馏分离出来，分离得到的吸收油返回到吸收装置循环使用，而回收的甲苯和乙酸乙酯供塑料薄膜加工过程再利用。在上述生产过程中，甲苯和乙酸乙酯的回收效果、吸收油的消耗和能耗等均与吸收油的流量有关，其中不同吸收油流量下回收过程产生的污染物排放如表1，表2所示，试计算并分析上述回收过程所排放污染物的全球增温效应是多少？找出主要影响因素，并尝试分析应如何降低这种影响？（保留小数点后两位）表1 不同吸油量下回收过程中产生的污染物排放速率吸收油量，kmol/h排放速率，kg/h乙酸乙酯甲苯CO2COSOxNOxn-C140195195000002018055750.030.80.155016011850.0620.254.51001280.023600.123.50.54.2200600.027200.25814.140020.0215000.51524表2 不同排放物质的全球增温潜能全球增温潜能排放速率，kg/h乙酸乙酯甲苯CO2COSOxNOxn-C14GWP2.03.35110403.1l 作业一、简答1. 工业生态系统是模拟自然生态系统构建的人工复合生态系统，但和自然生态系统有着本质的区别，请问这种区别体现在哪些方面？答：二者区别主要体现在： (1) 最主要的差别是有、无人的参与。严格意义上的自然生态系统应该是没有人的参与的。而工业生态系统不仅有人的介入，而且是人设计、创造出来的。 (2) 自然生态系统具有工业生态系统无法比拟的复杂性。自然界中食物网的复杂性决定了生态系统的稳定性。而工业生态系统生态工业园区内的 “食物网”必定要简单得多，因而必然要脆弱得多。(3) 最关键的区别是经济效益的体现。工业生态系统受经济学中市场规则的制约，一个生态学上合理而经济学上不合理的工业生态系统是无法生存下去的。2. 工业生态学所依据的生态经济学原理有哪些？应如何实现价值增值？答：生态经济学原理包括：长链利用原理；生态经济系统的生态阈限；价值增值原理。长链利用原理：长链与短链的结构相比，循环转化环节增多，既有利于系统稳定，又有利于物质的多次利用，可以提高系统的生产力。生态经济系统的生态阈限：如果生态因子或经济因子的变化超过生态经济系统的耐受限度(生态阈限)，会使生态系统的反馈调节作用失控，系统不能自动得到补偿，就会引起环境破坏、生态失衡等一系列问题。价值增值的方式有加环增值、减环增值和差异度增值三种。 a.加环增值: 通过增加一个或几个转化效率高的环节来延伸产业加工链，从而提高生态资源利用率，扩大产品品种，生产更优的产品，实现价值增值； b.减环增值:在经济生产过程中，适当减少加工链，采用高新技术替代，使经济产出水平较低的生产环节被更高水平的生产环节取代，以获得更高附加值的产品；c.差异度增值:即通过产品的品种、外观、功能的差异、季节性差异、地域差异和习惯差异等，使价值和价格相背离，达到价值增值的目的。3. 简述反渗透膜（RO）污水处理技术的基本原理。答：反渗透膜为溶剂透过性膜，溶剂迁移遵从以下规律：Jv=A(P) 反渗透膜作用示意图式中，Jv水的迁移量，mol/(cm2s)；A纯水透过系数，mol/(cm2sMPa)；P膜两侧压力差，MPa；膜两侧溶液渗透压差，MPa。当膜两侧的压差大于渗透压差时，溶剂（水）就从膜表面透过，实现水的净化，如图所示。反渗透作用遵从选择性透过机理及氢键和毛细管理论。二、论述1. 举例说明工业代谢分析法在工业发展中的应用。要点：通过工业代谢分析法分析某种工艺的物质代谢和能量代谢途径，产生能源、资源及环境污染问题的原因，提出改进措施。（可以图示的方法来进行分析和讨论）注：能够用工业代谢分析方法完整地分析分析一个工程或系统即可得满分。如叙述不够明确或不够完整适当减分。2. 结合实例论述如何建设生态工业，实现现代工业的生态化转向？要点： （1）依据工业生态学原理；（2）依据循环经济理念；（3）通过生态重组的手段；（4）推行清洁生产技术；（5）建设生态工业，构筑工业共生网络或工业生态园区，实现工业生态化转向。三、综合分析 某厂有一生产能力为15000kg/h的生产装置，生产过程中由于冷凝口排放、储运及二次排放等过程产生的温室气体TCA,CO2,N2O，其排放量分别为10, 7500和0.15 kg/h，试计算上述过程所导致的全球增温效应是多少？找出主要影响因素，并说明应如何降低这种影响？注：题中温室气体的全球增温潜能GWPTCA,GWPCO2,GWPN2O分别为100，1，310。解： （1）全球增温指数IGW=(GWPimi) = GWPTCAmTCA+ GWPCO2mCO2+ GWPN2OmN2O =10010 kg/h+17500 kg/h+3100.15 kg/h =8546.5 kg/h 因此，该生产过程所导致的全球增温效应即整个过程所排放的全球增温指数为8546.5 kg/h。（2）每种化学物质的IGW所占百分比为： TCA：(10010)/8546.5100%=11.7% CO2：(17500)/8546.5100%=87.8% N2O：(3100.15)/8546.5100%=0.5% 可见，该生产过程所带来的全球增温影响中化石能源燃烧产生CO2是主要影响因素。（3）应采取的措施： 能源脱碳技术的采用：1） 对于化石能源节能减排，减少CO2的直接排放量；2） 开发利用清洁可再生能源，如太阳能，风能，潮汐能，氢能源，核能等。 植物吸收，碳封存技术等（可略）。l 课后复习题1. 我国目前存在的主要的生态环境问题及其成因。2. 工业生态活动的特点及其对生态系统的扰动有哪些？3. 什么是循环经济与可持续发展？4. 什么是工业生态学，其产生的标志是什么？5. 工业生态学依据的基本原理有哪些？6. 何为工业生态系统？工业生态系统是如何演进的？7. 请比较工业生态系统与自然生态系统的异同点。8. 什么是生态重组，实现现代工业生态化转向的方法与途径主要有哪些？9. 工业生态系统内物质与能量流动特点是什么？10. 原料与能量流动分析的基本方法有哪些？11. 什么是工业代谢？工业代谢的度量有哪些？12. 学会用物质与能量流动模型分析如何对工业系统进行改进与完善。13. 什么是物质减量化，实现产品物质减量化的主要措施有哪些？14. 简述目前物质减量化的评价方法有哪些？都如何进行评价？15. 什么是能源脱碳？为什么要进行能源脱碳？16. 简述现代新能源技术都有哪些？17. 什么叫生命周期和生命周期影响评价？ 18. 具体说明生命周期评价的基本原则和总体框架，生命周期评价报告包括哪几部分。19. 分析生命周期清单的基本步骤和方法有哪些？20. 介绍生命周期影响评价的“三阶段概念框架”。了解生命周期影响评价的步骤和评价方法。21. 应该如何进行产品的生态诊断？包括哪几个方面？22. 生命周期评价方法及采用的工具主要有哪些？各自特点如何？23. 了解生命周期评价在环境标志中的应用及在我国的应用情况。24. 什么是产品生态设计？它与传统的产品设计有什么不同？画出产品生态设计的流程图。25. 简述产品生态设计的基本思想。具体说明产品生态设计的内涵及作用。了解产品生态设计战略及其方法。26. 产品生态设计的总体原则和应该遵循各项准则是什么？详细说明在具体设计中有哪几条具体原则应放在首要地位考虑？27. 产品生态设计的类型和相关技术有哪些？应该如何实施产品生态设计？28. 举出说明产品生态设计在实践当中的应用。29. 什么是环境材料？它必须具备哪些特点？应该从哪六个方面来研究生态环境材料？30. 什么是纳米材料？举例说明纳米技术在生态及环保方面的应用。31. 简要介绍其特殊现象、特性及其结构。制备纳米材料的方法有哪些？32. 简要介绍超导材料及其特性，了解超导体的应用。33. 什么是生物材料？其具有哪些特点？生物材料的种类有哪些？34. 高性能的高分子材料和功能高分子材料有什么不同？它们各自用于哪些领域？35. 什么是复合材料？有哪几种基的复合材料？36. 举例介绍日本产业界对环境材料的研究状况。37. 了解欧洲及美国在环境材料方面的发展情况。38. 简述现代工业发展的新型模式。39. 从三个层次说明工业生态化实施的途径和框架。40. 什么是清洁生产？它有哪些特点？清洁生产的意义是什么？41. 什么叫清洁生产审核？简要说明清洁生产审核的步骤、方法和基本程序。42. 什么是循环经济？它的内涵是什么？从三个层面上说明循环经济框架，并举出相应的成功案例。43. 什么是生态工业？它与清洁生产、循环经济的关系是怎样的？44. 简述生态工业园的特点，它有哪些特征和类型？45. 规划生态工业园区的指导思想和基本原则是什么？46. 具体说明园区规划的步骤、基本方法和主要技术有哪些？47. 园区规划建设应按照哪四类指标体系进行评价？ 48. 请说明卡伦堡共生体系是如何形成的，它带给我们哪些启示？49. 简述我国贵糖的工业生态链和韩城龙门生态工业园的特点。50. 了解金隆铜业及鲁北化工生态工业模式。51. 举例说明钢铁企业应如何实现工业现代工业的生态化转向？52. 什么是水污染？我国的水污染情况如何？53. 简要说明水污染防治的原则和主要对策。54. 污水