工业生态学复习资料

1、CH1 工业生态学概念1. 工业生态学是一门研究社会生产活动中自然资源从源、流到汇的全代谢过程，组织管理 体制以及生产、消费、调控行为的动力学机制、控制论方法及其与生命支持系统相互关 系的系统科学 , 其兴起包括四大基础理论：景观生态学，人类生态学，系统生态学，循 环经济学。工业生态学是指从工业系统既是人类社会系统的一个子系统，也是自然生态 系统的一个子系统的观点出发，从不同的视角，以工业系统中的产品与服务为重点，采 用定量的方法，分析、研究工业系统的全部运行过程（包括原材料采掘、原材料生产、 产品制造，产品使用，产品的回用，产品最终处置）对自然环境造成的影响，从而找出 减少这些影响的办法。2

2、. 工业生态学涉及三个层次 : 宏观上，它是国家产业政策的重要理论依据，即围绕产业发展，如何将生态学的理 论与原则融人国家法律、经济和社会发展纲要中，以促进国家及全球尺度的生态安全和 经济繁荣； 中观上，它是部门和地区生产能力建设及产业结构调整的重要方法论基础。 通过生态产业将区域国土规划、城市建设规划、生态环境规划和社会经济分展规划融为 一体，促进城乡结合、工农结合、环境保护和经济建设结合；微观上，则为企业提供具 体产品和工艺的生态评价、 生态设计、 生态工程与生态管理方法， 涉及企业的竞争能力、 管理体制、发展战略，行动方针等。3. 传统工业经济是一类掠夺式的竞争经济，它以不可更新能源和不

3、可再生资源为基础，其 高效率的经济产出是以大自然对人类的报复和反馈为代价而获得的, 存在着物质循环断裂，能源耗竭、信息反馈滞后等诸多弊端。4. 8 条生态控制论原理 : （1） 开拓适应原理； （2） 竟争共生原理； （3） 连锁反馈原理：正 反馈导致发展或衰退，负反馈维持稳定； （4） 乘补协同原理； （ 5）循环再生原理； （ 6） 多样性主导性原理； （ 7） 生态发育原理； （ 8）最小风险原理 : 善于利用中庸思想和半 好对策避开风险、减缓危机、化险为夷。5. 生态工业：是一类按循环经济规律组织起来的基于生态系统承载能力，具有完整的生命 周期、高效的代谢过程及和谐的生态功能的网络型、

4、进化型、复合型产业。6. 生态产业的产出包括：产品 （物质产品、信息产品和人才产品 ）、服务 （售前服务、售后 服务和生态还原服务 ）和文化 （企业文化、消费文化和认知文化 ）。7. 生态工业可分为 5 类产业 : 第一产业 : 以光合资源和矿产资源生产为目的的自然资源业 ; 第二产业 :以制造物质、能量产品为目的的有形加工业；第三产业: 以提供社会服务为目的的人类生态服务业 ; 第四产业 : 以研究、开发、教育与管理为目的智力服务业; 第五产业: 以物资还原、环境保护和生态建设为目的的自然生态服务业。8. 生态工业设计的原则包括： （ 1）横向耦合：不同环节横向拥合及资源共享，变污染负效 益

5、为资源正效益。 （2）纵向闭合 : 产品在其从摇篮到坟墓的生命周期全过程实施系统管 理。（3）区域耦合 : 厂内生产区与厂外相关的自然及人工环境构成空间一体化的产业生 态复合体， 逐步实现有害污染物在系统内的全回收和向系统外的零排放。（ 4）社会整合 :企业将社会的生产、流通、消费、回收、环境保育及能力建设功能融为一体，在提供生 产功效的同时培育一种新型的社区文化并提供正向的生态服务。（5） 功能导向；（ 6） 结构柔化；（ 7） 能力组合；（8） 人类生态：员工一专多能，是产业过程自觉的设计者和 调控者而不是机器的奴隶。9. 生态产业园建设就是通过对一定地域空间内不同工业企业间以及工业企业、

6、 居民和自然 生态系统之间的物质、能源的输入与输出进行优化，从而在该地域内对物质与能量进行 综合平衡， 形成内部资源、 能源高效利用， 外部废物最小化排放的可持续的地域综合体。10. 生态产业园：是指由若干企业组成的生产群落，企业之间通过对能源和环境资源的综合管理与利用来实现环境效益和经济效益双赢。11. 工业生态学的缘起。萌发： 20 世纪五六十年代，人们产生了能否模仿自然生态系统，按 照其物质循环和能量流动的规律重构工业系统的想法。诞生：1989年9月，罗伯特福布和尼古拉斯加罗什在科学美国人发表题为制造业的战略一文，提出了工业 生态学的概念， 认为工业系统应向自然生态系统学习，并可以建立类

7、似于自然生态系统的工业生态系统。 发展： 1997 年麻省理工学院出版了全球第一份 工业生态学杂志 , 美国工业生态学派的崛起， 2000 年成立了工业生态学国际学会 , 使研究的全球普及化 得到了提高。12. 生态工业园区： 美国 25中国 11英国 9德国 6=印度=泰国 =菲律宾 加拿大 5法国 4台 湾 4,.13. 发展目标 : 将自然生态的运行法则带入工业系统 。工业生态学可以提供工业和环境间的界面分析工具，并可发展为决策支持之策略选择基础。14. 分析方法、工具 : 生态足迹，工业代谢，动态投入产出模型，环保化设计，生命周期评 估，污染预防。15. 工业生态学研究的意义：可从根本

8、上解决工业系统与自然生态系统冲突的问题，对其他 学科将产生重大影响，为提高企业竞争力提供了强有力的解决方案。16. 基础研究主要包括工业生态学的概念、原则、内在特性、基本理论和方法等。17. 政策研究是利用基础研究成果形成的指导实践的政策 , 如法律政策、实施方法等。18. 应用研究是将现有的知识和方法应用到实践中。它包括示范项目和实验。CH2 工业生态学的理论框架1. 生物体具有如下特征： 具有独立的行为，能利用能源和物质资源，能繁殖后代，具有应激性，所有多细胞生物均起源于单细胞并经历生长的各阶段，生命是有限的。2. 工业生态群落：是由一定区域内所有相关企业组成的企业联合体或共生体。3. 工

9、业生态系统： 在一定空间内共同存在的所有产业组织与其环境之间不断进行物质、能量和信息交换而形成的统一整体。有整体性、生态性、开放性、动态性。4. 循环经济的三个原则：减量化（源头） ，再利用（多次使用） ，再循环（再生资源） 。5. 生态工业： 仿照自然生态系统物质循环方式来规划工业生产的一种模式，系统中各生产过程不是孤立的， 而是通过物质流、 能量流和信息流互相关联， 一个生产过程的废物可以作为 另一过程的原料加以利用。系统内各生产过程从原料、中间产物、产品到废物的物质循环， 均实现了最优利用。6. 生态工业园：是生态工业的聚集场所，是通过模拟自然生态系统建立工业系统“生产者 消费者分解者”

10、的循环途径， 在企业间实现物质闭环循环和能量多级开发利用， 从 而形成一个区域性的相互依存、类似自然生态系统食物链过程的工业生态系统。7. 目前，丹麦的卡伦堡生态工业区仍然是国际上最成功的生态工业园区之一。8. 生态重组的作用： 宏观上层次数， 生态重组是实现工业生态系统向三级生态系统进化和可 持续发展的根本途径； 中观层次上， 生态重组使工业企业从认识原料和产品的生命周期开始 重新审视产口设计、制造与消费过程，延长产品寿命，特别是减少废物，增强循环； 微观层次上，生态重组将优化反应过程，实现“原子经济性”。9. 生态重组的方式主要包括两方面的内容： 工业系统内物质的封闭循环， 物质减量化和能

11、源 脱碳。10. 工业生态学原则：产品、工艺、服务和操作过程产生的残余物不应作为废弃物看待。每种工艺、产品、 设备、 基础设施、 技术系统的规划都应易于适应可预见的环境更优的革新技 术。进入一个具体制造过程的每个物质分子都应该作为可销售的产品的一部分离开那个过 程。用于制造的每单位能量都应产生一种所期望的物质转化。应在产品、工艺、服务和运营 中使用最少的物质和能量。 使用的物质必须是毒性最小的。 应尽量通过循环渠道获得产品所 需的原材料， 而不是通过采掘新的资源。 每种工艺和产品都应设计以能保留所用材料特有的 可利用性。 每种产品的设计都应满足它在生命终结之后还能用于生产其他产品。 改善与材料

12、 供应商、 消费者和其他产业之间的关系， 以循环利用和再使用材料的合作方式， 使产品包装 使用量最少。CH3 物质与能量的流动（工业代谢分析）1. 经济活动对自然环境的影响： 工业系统中的原料与能量流动对物质的全球循环有很大的影 响；从污染的角度来看， 这种流动所产个的不仅是点源污染问题， 还有分散、复杂的非点源 污染问题； 它还涉及其原料与能量的消耗所产生的其他问题。2. 经济系统的原料与能量流动特征： 经济子系统与全球生态系统之间的原料与能量的交换量 大而快速；经济子系统内原料与能量的流动迅速；子系统内物质利用效率低下。3. 工业系统中的企业与生态系统中的生物有机体的比较：首先，生态系统的

13、不同生物有机 体之间及其与自然环境建立了网状 的营养结构，而在工业系统中，企业之间通过提供产品 或某种服务也建立了相互关系。 生物有机体可以新陈代谢作用， 把各种无机和有机物转化为 能够为肌体利用的营养物并排泄废物。 相类似， 企业可以通过各种工艺过程 把原料或半成 品加工成产品，同 时也产生各种废弃物。在生物图中，由同种的生物构成了生物种群，由 不同的种群构成生物群落， 由生物群落构成了生态系统， 工业体系中， 人们把生产相同产品 和提供类似服务的企业归于某一生产部门。CH4 清洁生产1. 清洁生产基本目的：提高资源、能源利用率，减少污染产生排放，降低对人体健康和环境 的风险。活动对象：生产

14、过程，产品 / 服务。行为特征：预防性、综合性、持续性。清洁生 产途径：源削减，企业内部的回收利用，企业外部的综合利用。2. 清洁生产的理念归纳为：确保生态兼容性 包括保持环境基本参数的稳定，减少乃至消除 污染的生成和排放，控制人工合成的有害化学物质进入生物圈；提高资源生产率 包括源头 减量化， 组织再循环； 实施以预测和预警为前提的预防战略； 谋求经济发展和环境保护的双 赢；考察和优化产品和过程的生命周期；持续改进而非一次性行动。3. 清洁生产的内容： （1）清洁的能源： 采用各种方法对常规的能源如煤采取清洁利用的方法， 如城市煤气化供气等（ 2）清洁的生产过程：尽量少用、不用有毒有害的原料

15、；无毒，无害的中间产品；减少生产过程中的各种危险因素；少废、无废的工艺和高效的设备； 物料的再 循环（厂内，厂外） ；简便、可靠的操作和控制；完善的管理。 （ 3）清洁的产品：产品设计 应考虑节约原材料和能源， 少用昂贵和稀缺的原料； 产品在使用过程中以及使用后不含危害 人体健康和破坏生态环境的因素； 产品的包装合理； 产品使用后易于回收、 重复使用和再生； 使用寿命和使用功能合理。4. 存在问题： 很多企业领导至今对清洁生产的战略性认识仍然不足。 传统观念影响较深， 特 别是还没有克服长期依靠高投入、 高消耗的粗放经营， 通过外延扩大再生产的影响。 至今为 止，推行清洁生产的努力基本上停留在

16、企业层次上。 . 20 世纪 90 年代开展的清洁生产活动 基本上是依靠国际合作项目提供的经费。5. 清洁生产的方法： （1）合理布局， 调整和优化经济结构和产业产品结构， 以解决影响环境 的“结构型” 污染和资源能源的浪费。 （ 2）在产品设计和原料选择时， 优先选择无毒、 低毒、 少污染的原辅材料替代原有毒性较大的原辅材料，以防止原料及产品对人类和环境的危害； （3）改革生产工艺，开发新的工艺技术，采用和更新生产设备，淘汰陈旧设备。（ 4）节约能源和原材料，提高资源利用水平，做到物尽其用。 （ 5）开展资源综合利用，尽可能多地采 用物料循环利用系统， 如水的循环利用及重复利用， 以达到节约

17、资源， 减少排污的目的。（ 6） 依靠科技进步， 提高企业技术创新能力， 开发、 示范和推广无废、 少废的清洁生产技术装备。（7）强化科学管理，改进操作。 （ 8）开发、生产对环境无害、低害的清洁产品。6. 清洁生产评价指标可分为六大类：生产工艺与装备要求；资源能源利用指标；产品指标； 污染物产生指标；废物回收利用指标；环境管理指标。7. 解决白色污染的技术进化：在塑料制品成型时，加入大量淀粉?纤维素，可以使废弃时，塑料制品分散成小粒。采用发酵法生产乳酸?聚乳酸可降解塑料。采用细胞培养法在大肠杆菌内生成可代谢塑料，聚羟基丁酸酯（PHB用于人造血管？骨钉？缝线。8. 生态工业园区优越性分析：物流

18、，能流，信息流的总体优化利用；发现生产链的缺陷，定 位粘合技术；新工艺和装置的开发方向；多产业综合的可持续发展，循环经济软科学。9 生态工业园区局限性分析：资源利用的柔性较差；产，供，销，未知因素多；先进工艺技术使用阻力增加；在管理，投资，组织等方面的局限。CH5 生命周期评价（ LCA）1. 工业污染控制的四种模式演变： A 不顾环境的传统工业发展模式： 资源产品废物 B 污 染末端控制模式： C 生产全过程控制模式清洁生产 D 全生命周期控制模式。2. 生命周期 5 个阶段：生产前阶段；产品生产；产品运输；产品使用；翻新、再循环或最终 处置。3. LCA 的目的通常是对特定产品或过程的环境

19、因素进行评价，以获得如何改进其环境表现的信息。 如果在设计阶段， 其目的可能比较选择 2 个或 3 个替代设计方案。 如果产品已经投入 生产， 其目的往往是评价产品或流程的系统， 即极有可能是可供选择的方法， 而不是可供选 择的系统，因为所能做的只能是在对当前操作造成的最低干扰和增加最小额外成本的前提 下，略微地改变其环保特性而已。4. 清单分析是对一种产品、工艺和活动在其整个生命周期过程中的能量与原材料需要量以 及对环境的排放进行以数据为基础的客观量化过程。 其步骤包括： 制作生命周期全图， 数据 收集，数据核实，进一步完善系统边界，数据处理和汇总。5. 生命周期解释是对生命周期清单分析和/

20、 或影响评价结果进行辨识、量化、核实和评价。提出产品设计或改进建议等。6手机含有大量有毒物质，包括一系列持久性和生物积累性化学品（PBTs）,当焚烧或在填埋场处置后，对人体健康和环境造成危害。 PBTs 在动物脂肪组织中长期存在，即使释放量 很小， 在食物链中也能积累到有毒水平。有 6 种手机废物与癌症和一系列繁殖、 神经和发育紊乱相联系， 并对儿童造成特殊伤害， 其发育器官和免疫系统对毒素攻击特别敏感。 手机中 PBTs 包括锑，砷，铍，镉，铜，铅，镍和锌。当在填埋场处置，在焚烧炉焚烧，或一些情 况下，在回收设备中处理这些元素时，其会释放到土壤、地下水、空气和地表径流中。7. LCA的局限性

21、。应用范围的局限性：作为一种环境管理工具，LCA并不总是适合于所有的情况，所以在决策过程中不可能依赖LCA方法解决所有的问题。评估范围的局限性：LCA的评估范围没有包括所有与环境相关的问题。评估方法的局限：LCA的评估方法既包括了客观，也包括了主观的成分，因此它并不完全是一个科学问题。时间和地域的局限性：无论LCA中的原始数据还是评估结果，都存在时间和地域上的限制。8. 产品生命周期评价的应用：1）在工业企业部门中的应用：产品开发与设计；环境市场；企业决策战略计划。 2）在政府管理中的应用：制定环境政策与建立环境产品标准；实施生 态标志计划； 优化政府的能源、 运输和废物管理方案； 公众提供有

22、关产品和原材料的资源信 息；国家环境管理体系的建立；绿色采购。CH6 产品生态设计1. 产品生态设计的重要性 : 从环境角度看生态设计的重要性从经济角度看生态设计的2. 产品生态设计与传统设计的区别：设计依据：环境效益和产品性能、质量、成本要求; 后者性能、质量、成本要求。设计人员。传统设计人员、生态学家和环境学家；传统设计人员。 设计思想。 在产品构思和设计阶段， 要考虑降低能耗、资源再生利用和保护生态环 境；后者很少考虑或根本不考虑资源再生利用和保护生态环境。设计工艺。 在产品制造和使用过程中， 尽量不产生毒副作用。 利用产品的可拆卸性和可回收性， 保证产生最少的废弃 物；后者在产品制造和

23、使用过程中不考虑回收，用完就扔掉；设计目的。为环境而设计； 后者为制造而设计。所得产品。绿色产品或绿色标志产品；后者传统产品。3. 实施产品生态设计的驱动力：企业外部的驱动力（ 1）来自政府的驱动力； （ 2）市场的需 求（ 3）社会环境（ 4）竞争对手（ 5）贸易组织（ 6）供应商。企业内部的驱动力（ 1）经营 管理人员的责任感（ 2）提升产品品质的需要（ 3）改善产品和公司形象的需要（ 4）降低成 本的需要（ 5）企业创新的需要（ 6）增强员工工作积极性的需要 .4. 产品生态设计的步骤与方法 :（1）生态设计项目的组织 （2）建立生态设计策略 : 目前产 品环境形象分析分析内部和外部的生

24、态设计动因产生改进方案研究改进方案的可行 性最终确定生态设计。5. 产品生态设计策略及具体实施方法： （1）新的产品理念（ 2）选择环境影响更低的材料：物质丰富度物质的毒性材料的选（3）降低材料用量：减少原材料的使用量采用再循环原料采用低能值原料（4）优化生产技术和工艺过程（5）优化运输和销售系（6） 降低使用过程的环境影响 （7）优化产品寿命（8）优化产品生命终点系统产品再用再制 造/ 翻新物质的循环利用可拆卸而设计安全焚烧。CH7 循环经济 &工业生态园（书 P149）1. 循环经济：是以资源的高效利用和循环利用为核心，以“减量化、再利用、资源化”为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征

25、的可持续的经济增长模式。2. 循环经济的起源： 1962 年美国生态学家卡尔逊发表了寂静的春天 。“循环经济”一词，首先由美国经济学家K 波尔丁提出。1969年，美国成立了世界上第一个“国家环境保护署”。 1972 年 58 个国家 152 位科学家发出只有一个地球的呼吁，从人类生存战略高度 指出认识生物圈与技术圈相互依存的重要性。 1992 年召开联合国环境与发展大会， 183 个国 家, 102 位国家元首 ,70 个国际组织参加 , 指出人类要继续生存下去，必须将发展与环境联 系起来，走可持续发展之路。3. 循环经济与传统经济的区别：传统经济模式 ：“资源产品污染物排放”的单向 线性开放

26、式经济过程 ，“生产过程末端治理”模式 ：“先污染、 后治理”。 循环经济模式 ：“资源产品再生资源”的闭环反馈式循环过程。4. 工业经济的主要特征：社会财富增长与自然资源消耗同步（高开采、低利用、高排放，通过把资源持续不断地变成为废物来实现经济的数量型增长。自然资源的过分开发,污染环境,生态系统受到严重破坏）：沿袭传统工业的发展模式，资源将难以为继，环境将不堪重 负, 经济社会将难以持续发展。结论：挑战 : 发展模式转型：全人类正共同面临着一场新的 人口资源环境危机，面临着一场新的文明转型。战略: 可持续发展，落实科学发展观，大力发展循环经济。5. 全面建设小康社会的目标： 国内生产总值到 2020 年力争比 2000年翻两番， 综合国力和国 际竞争力明显增强；社会主义民主更加完善，社会主义法制更加完备，基层民主更加健全， 社会秩序良好， 人民安居乐业； 全民族的思想道德素质、 科学文化素质和健康素质明显提高； 可持续发展能力不断增强， 生态环境得到改善， 资源利用效率显著提高， 促进人与自然的和 谐，推动社会走上生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。6十项措施推进循环经济发展：转变观念，搞好规划，调整结构，健全法制，完善政策， 依靠科技，示范推广，强化管理，宣传教育，加强领导。7. 北九州生态工业园特点：政府引导与公众参与收集处理全国各处的废弃