工业生态学研究综述.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除工业生态学研究综述 摘要：工业生态学是一门研究工业生态系统基础科学，本文主要介绍了工业生态学的提出与发展、原理、研究对象与内容、功能和意义、应用历程以及对其研究趋势的展望,最后对国内外的工业生态学的研究进行了比较。关键字:工业生态学、工业生态系统、环境、可持续发展The Research Review of Industrial Ecology Abstract: the industrial ecology is the study of industrial ecological system basic science, this article mainly introduced the presentment and development , principle, research object and content, function and significance, application process and the research trend of the outlook of industrial ecology ,Finally, comparing the industrial ecology research at home and abroad .Key word: industrial ecology, industry ecosystem, environment and sustainable development1、引言 自18世纪工业革命以来,工业显示出了前所未有的巨大生产力。工业化给人类带来了无尽的物质财富,人类历史也由此进入了高速发展的新时期。然而, 在工业带来福祉的同时, 却也造成了前所未见的工业污染和生态破坏,人类不由得重新审视工业,思考工业发展的新模式。2、工业生态学的提出及发展：2.1 工业生态学的提出：工业生态思想在很久以前就已产生,2 0世纪6 0年代末日本开展 了前瞻性研究。1989年9月美国通用汽车公司研究部副总裁罗伯特福布什和负责发动机研究的尼古拉斯加罗布劳斯在科学美国人杂志上发表的题为可持续工业发展战略的文章中正式提出了工业生态学【Industrial ecology(简称IE)】的概念，提出应对不同的工业过程进行综合研究使废物在工业过程间流通，达到循环利用的目的，从而减少工业对环境的影响。“工业生态学”一词立即引起了工业界和学术界的注意【1】。2.2 工业生态学的发展：2.21 工业生态学在美国初步发展：1991年ATT贝尔实验室在美国国家科学院组织了一次IE研讨会。与会的有各学科的专家学者，他们从多种角度对IE进行了解释，并首次引入了经济学观点。1992年美国全球研究计划召集了50位研究员对IE进行了为期2周的暑期研究这次会议显著加深IE的研究程度，并开始对工业过程中的物流、能流和政府的污染预防政策进行综合研究。这次会议提交的论文为IE的系统研究奠定了基础。2.22 工业生态学地位的巩固：从1992年起美国国家工程院开始资助有关技术和环境研究机构从事IE研究，发表了IE领域的第一篇博士论文【2】。1993年ATT基金开始成立IE研究专项基金。随后其它公司和美国国家科学基金也开始对IE研究进行资助。于是IE的研究在美国迅速普及。1995年Graedel和Allenby出版了第一本针对工程专业大学生的IE著作。1996年生态工业园的创建活动在世界范围内展开。1997年早期IE杂志创刊。1998年举行了第一届戈登IE研讨会，该会由美国总统环境质量委员会共同主持，与会的有许多部门的政策制定机构。至此IE开始在科学研究领域中获得一席之地【3】。2.23 工业生态学在高校、研究机构的重视： 工业生态学作为一个独立的前沿的研究学科也引起国外从政府、大学、研究机构到大公司和市政当局的高度重视。美国一些著名的大学也在开展有关生态工业的研究。麻省理工学院(MIT)于1997年在全美首先开设了工业生态学的课程。耶鲁大学于1997年组织出版第一份工业生态学杂志(J.Of Industrial Ecology)；1998年9月耶鲁大学成立了工业生态学研究中心。康奈尔大学在2001年成立了美国国家生态工业发展研究中心。1998年美国白宫环境质量委员会召开专门会议讨论生态工业的研究和发展。美国国家科学基金会于1998年l0月资助了18项有关生态工业的基础研究课题，课题涉及到的内容很广泛。2000年工业生态学国际学会(ISIE，International Society for Industrial Ecology)成立。3、 工业生态学的原理： 设计工业产品和生产过程, 应当了解并确定经济和物质原料之间的联系, 减少从自然资本中采掘原材料或能源, 将废弃物进行处理后再返回到环境中。工业生态学的实质就是将一个工业系统放在包括周围环境在内的大系统中来设计, 应用生命周期评价方法, 从工业生产的最初原料开始, 到用完后的原料、 到产品、 到废物的最终处理, 以寻求资源、能源和资本使用上的最优化。旨在催熟的工业体系演变进化的战略, 通常被称作生态结构重组,主要包括四个方面的内容: (1)作为资源重新使用废料； (2)封闭物质循环系统和尽量减少消耗性排放；(3)产品与经济活动的非物质化；( 4)能源脱碳。4、 工业生态学的研究对象与内容：4.1 工业生态学的研究对象：不同学科有不同的研究对象, 作为IE的研究对象, 它不是单一的工业生产单元, 也不是一般意义上的环境问题, 而是由若干个单元组成的工业生态系统。工业生态系统是工业生态学的研究对象, 而引导和促进工业生态系统由低级阶段向高级阶段健康、稳定发展则是工业生态学的重要研究内容。近20多年来,IE的研究迅速发展,不仅为自然科学领域开辟了重要的研究方向,同时为管理科学及社会科学提出了一系列新课题。4.2 当前及今后一段时间工业生态学的主要研究内容：（1）工业生态学的学科基础与理论体系。工业生态学作为一门独立的学科还远远没有确立,由于学科性质难以把握,对这门学科的理论体系研究目前几乎还是空白。从学科发展和指导实践的双重意义上看,加强工业生态学学科的基础理论研究已非常迫切。（2）工业生态与自然生态的比较研究。工业生态与自然生态具有类似的生态特征, 如消耗物质与能量、 产生废物、 对环境具有适应性等。 通过比较, 借鉴自然生态中新陈代谢、食物链、食物网、生态位、生态平衡等概念和机理, 探讨工业生态中的物质流、能量流和信息流及其构成的“食物网”形态, 物质集成与能量集成方式,探讨工业系统的柔性以适应外界环境干扰等。（3）产品的生态设计。以全新的理念设计产品,最大限度地降低物料与能量的消耗以及整个生命周期中对环境造成的影响,如在设计阶段考虑未来产品使用后分解的要求,实现低成本分解、无害化分解、再使用分解。再如为循环而设计,在设计时就考虑循环利用, 考虑回收的方便性、经济性、可使用性等。（4）生命周期规划、设计和评估。研究如何利用有限的、不确定性的甚至是经验的数据评估和量化产品从原材料到处置整个生命周期中物质、能量的消耗以及对环境造成的影响。并对整个生命周期过程中物质与能量消耗进行减量化设计。（5）非物质化和功能经济。根据价值工程的核心理论,人们消费产品主要是获取产品提供的功能, 而不是产品的物质形态本身。因此,对工业生态系统要研究各个组成部分的功能, 研究实现必要功能最经济的途径, 研究尽可能削减物料与能量的方法, 研究延长产品使用寿命的方法, 进而在全社会营造以功能经济为导向的现代工业氛围。（6）工业生态园的运作机理与运作模式研究。探讨生态工业园及其系统构成与特征, 生态工业园区内企业间的链接与耦合方式, 生态工业园区内企业的交易行为与共生机理, 生态工业园区信息管理与决策支持系统, 生态工业园的规划与优化方法, 生态工业园的建设模式, 工业生态工业园的评价方法, 促进生态工业园实现的制度, 生态工业园建设的跟踪研究与比较研究等。（7）研究可促进生态工业实现的制度,包括市场规则、财务制度、 法律法规等。工业生态学的本质是相互有关联的企业集群之间就物质与能量的循环利用开展的合作。5、工业生态学的意义和功能：5.1 工业生态学的意义： 工业生态学是生态工业的学科基础。它是生态、环境、能源、经济、信息技术、系统工程等多学科的交叉融合，研究内容涉及微观的分子设计、中观的过程强化以及宏观的系统分析集成和循环经济。是将生态学理论应用于工业领域, 寻找工业物质优化循环的理论及方法, 通过研究工业行为与环境的相互关系, 为人类提供了一种全新的环境管理模式。 工业生态学的目的是通过改进生产程序来减少原料消耗和废物排放以提高生态经济效率。因此，其研究方法主要是工业过程中的物流、能流和信息流的改善方法。5.2 工业生态学的功能： 工业生态学把整个工业系统作为一个生态系统来看待，认为工业系统中的物质、能源和信息的流动与储存不是孤立的简单的叠加关系，而是可以像在自然生态系统中那样地循环运行，他们之间相会依赖、相互作用、相互影响，形成复杂的、相会衔接的网络系统【4】。工业生态学的核心主旨楚将人类的产业活动看作是与自然生态系统相似的具有物质、能量以及信息流动及储存的系统【5】，它能够模拟自然生态系统，实现闭路循环，提高资源的生态效率。工业生态学理论与传统的污染治理理论有着本质的区别。传统的治污方法是“末端治理”，只是使问题在空间和时间上发生转移，治标不治本。而工业生态学则是从根本上将传统工业发展的“资源一产品一废物”模式转变为“资源一产品一再生资源”模式，在该理论范畴内没有“废物”的概念，一种产业的“副产品”是另一产业的原材料，整个工业体系形成多种资源(能源、水和原材料)循环流动的闭环系统，从而在提高经济效益的前提下，保护生态环境【6】。 工业生态学是一个新兴的环境管理框架，工业系统为了匹配其输入和输出地点和当地的承载能力而寻求转换。工业生态学的核心目标是将所有领域的人类生产和消费从一个线性到一个闭环系统转换。在这个及其他方面，工业世界可以接近一个生态模型的动态。工业生态系统为了发展当地工业园区或其它地区的闭环系统提出一个具体的战略【7】。6、 工业生态学的应用历程： 人们对环境问题的深刻关注始于上世纪 60 年代, 从 60 年代到 90 年代,在长达 30 年左右的时间内, 人类在环境治理上作出了不懈的努力。 从最初提出的以“ 管道末端( End of Pipe) ” 为主的环境治理方案, 到后来的“ 污染预防技术”、“ 清洁生产技术”、“ 物质与能量的平衡计算方法”,再发展到“生命周期评价(LCA)”、“ 全面环境质量管理”,从环境治理的具体技术到“ 排污收费制度” “ 排污权交易制度” 等经济手段的应用, 人类在对环境问题的思考中, 愈来愈感到系统思想的重要性。在这样的背景下, 一些学者从自然生态系统的新陈代谢与物质封闭循环中受到启发, 提出并开始运用生态学的知识来研究工业过程中的环境问题。工业生态学应运而生,与理论上的研究相呼应, 在实践中以建立生态工业园( Eco- Industrial Parks, 简称 EIP) 为代表的活动迅速在全世界范围内展开, 其中尤以美国、 加拿大等西方一些发达国家最为突出【8】。 近年来, 生态工业在我国引起了政府与产业部门的关注, 国家环保总局一位负责人在2002 年“ 中国工业高科技论坛” 指出, 继第一代经济技术开发区、 第二代高新技术开发区之后, 中国发展第三代的生态工业园区势在必行。国内一些各具特色的生态工业的示范园区也开始建设, 如贵港国家生态工业园区、 南海国家生态工业园区、 天津经济技术开发区生态工业园、 烟台开发区生态工业园等。7、工业生态学的研究趋势与展望：7.1 微观层面 研究对象为单个独立企业。研究焦点集中于探索如何从企业内部通过过程集成实现最优化资源和最小化废物，与之对应的方法和工具包括清洁生产、零废物排放、生命周期分析等。该层面的研究主要集中于工程技术领域。7.2 中观层面 研究对象为不同企业之间的相互合作。研究焦点集中于各企业通过共同管理环境事宜和经济事宜来获得更大的环境效益、经济效益和社会效益，这比单个企业通过个体行为的优化所能获得的效益之和大的多。该层面的研究在实践中最具代表性的应用就是生态工业园。生态工业园的概念提出以来吸引了大批学者的研究兴趣(Lowe，1997【9】；Cote，1998【10】；CohenRosenthal.1998【10】；王兆华，2002【4】，2003【11】)生态工业园的概念的提出基于理论界对工业生态学的不断探索和研究。生态工业园的范例卡伦堡工业共生体【12】。随着生态工业园在实践领域的逐步推广，其运作模式的创新也不断推出，如依托型、平等型、嵌套型和虚拟型运作模式。7.3 宏观层面 研究对象为地区、国家甚至更广阔范围(如洲域、全球范围)的区域生态产业网络。其研究焦点集中于区域范围内的不同产业系统、工业群落之间如何通过有效集成来优化资源的使用，改善整体环境绩效，最大可能地推进区域可持续发展【13】。8、国内外工业生态学的研究比较： 我国工业生态学研究虽然取得了一定的成绩，但与西方发达国家研究相比，在研究内容、研究方法、实践探索等方面的深度和广度都相对有限。8.1 研究内容方面 我国主要集中于工业生态系统和生态工业园的研究，而西方发达国家的工业生态学研究则涉及物质和能量流的分析、技术和产品设计、工业系统、生态工业园、政策和法律等多个层面，并已经初步形成了完整的理论框架。8.2 研究方法方面 国外主要采用系统分析、定量和定性相结合的方法，国内主要还是因循国外的基本研究方法，没有实质性的突破。8.3 实践研究方面 国内外都较为重视生态工业系统的构建以及生态工业园的规划建设，但是我国工业生态学实践开展相对比较晚，在发展规模和实践研究深度、广度上都有较大的差距。面对我国工业生态学研究相对落后的现状，需要不同学科的研究人员合作，共同构建具有我国特色的工业生态学研究体系，为实现经济和社会可持续发展的最终目标服务。参考文献1 Frosch，Rober A，and Nicholas E. GallopoulosStrategies for ManufacturingJScientific merican，September，1989，94-1052Allenby B R.Design for environment:implementing industrial ecology.Doctoral Dissertation for Rutgers University, 1992.3胡山鹰，李有润，梁日忠等中国鲁北生态工业模式研究报告清华大学化工系生态工业研究中心，20034王兆华，王国红，武春友生态工业园：我国工业可持续发展的战略抉择【J】科技导报，20(0，12：29-315Cote Raymond.Industrial EcosyStems:An oxymoron,Eco-cycle NewsR.0ttawa:Environment Canada.4(Sum-merfa11)，1996，32-366Erknmm，Suren，Industrial Ecology：A Historical ViewJJournal of Cleaner Production1997，4(4)36427Ernest A.Lowe and Laurence K.Evans,Industrial ecology and industrial ecosystems.J.Cleaner prod,Vol,3,No.1-2,ppt.47-53,19958David Gibbs Pauline Deutz. Reflections on implementing industrial ecology throu