产业生态理论研究综述_生态工业园区

1、产业生态理论研究综述_生态工业园区        论文导读:产业生态学理论作为人们在探寻过程中最重要的成果。生命周期评价（LCA）法。生态工业园区。论文关键词：产业生态学，生命周期评价，生态工业园区引言现代社会，保护环境与经济发展二者之间的关系越来越体现为矛盾的对立。因此越来越多的人试图寻找一种合适的发展模式来兼顾二者的均衡。产业生态学理论作为人们在探寻过程中最重要的成果，便应运而生。一、产业生态学理论的发展（一)产业生态理论的起源和定义产业生态学(Industrial Ecology)一词最早出现在20世纪50年

2、代的科技文献中，人们从生态学角度，产生了模拟自然生态系统并按照其物质循环和能量流动的规律重构产业系统的想法。20世纪60年代末，日本通产省的产业机构咨询委员会开展了前瞻性的研究，提出了应以生态学的观点重新审视现有的产业体系和应在“生态环境”中发展经济的观念。1972年5月，该小组发表了题为“产业生态学:生态学引入产业政策的引论”的报告。1983年，比利时的政治研究与信息中心出版了比利时生态系统：产业生态学研究专著生态工业园区，书中反映了6位学者对工业系统存在的问题的思考。他们认为工业社会是一个由生产力、流通与消费、和所用的原料与能源以及所产生的废物等构成的生态系统，可运用生态学的原理与方法研究

3、现代工业社会运行机制。但产业生态的概念当时并未引起学术界的重视。直到20世纪80年代末，通用汽车公司研究部副总裁罗伯特·福罗什(Robert.Froseh)和尼古拉·加劳布劳斯(Nieolas.Gallopoul.S)于1989年9月在科学美国人发表的一篇题为可持续工业发展战略的文章，模拟生物的新陈代谢过程最先提出了“工业代谢”的概念，指出工业生产过程与生物的新陈代谢过程一样都是一个吸收原料、能源并将其转化为产品与废物的过程，因而就可以利用生物学中的相关理论来指导产业的发展，最终使得产业走上可持续发展的道路。1后来，Gallopoulos（1990）等又进一步发展了这个概念

4、，从生态系统的角度提出了“产业生态系统”和“产业生态学”的概念，标志着产业生态学的成熟。有关产业生态理论的定义多达20几种，但迄今为止尚无普遍接受的定义论文开题报告范文。这些定义多从以下几方面表述：模仿生态学的定义，从其学科产生和发展的角度提出产业生态学是一门集多学科的理论和方法来研究经济系统和环境系统协调发展的综合性交叉学科2；从系统思想在产业生态学研究中的重要性出发提出系统思想是产业生态学的核心3；从产业生态学存在的意义及其与可持续发展的关系角度提出产业生态学是实现可持续发展的重要手段4；从产业生态学的研究对象和研究目标出发，提出产业生态学是研究实现产业生态化技术和方法的一门学科5。对产业

5、生态学最广泛的定义为：产业系统视为生态系统的一个特殊子系统，并运用生态学的观点，研究产业生态系统内部成员之间的协作和共生关系及其进化；借鉴自然生态系统物质与能量流动的规律与方式，研究如何在工业生态系统内实现物质的封闭循环，提高物质和能源利用效率，实现废物最少化，实现产业系统与环境和谐发展6。目前产业生态概念已渗透到工业设计中( Audra J. Potts Carr, 1998) 。根据生态系统原理，按照降低消耗、低排放( Reducing) 、重复使用( Reusing) 、资源再生( Resourcing) 的设计原则，以物质、能量梯次和闭路循环使用为目标把各种分散的企业和产业协调优化为产

6、业生态链，形成产业集群化和生态化，建立从自然资源产品再生资源的新经济发展模式，可以将污染外部性转化为内部循环生态工业园区，解决市场失灵和制度失灵问题，达到资源的合理配置和社会总收益的最大化7。（二）产业生态系统与自然生态系统关系的研究作为研究的起点，产业生态理论首先研究产业系统与自然生态系统的关系。产业生态系统理论把产业系统视为一类有赖于生物圈提供的资源和服务、具有物质、能量和信息流动的特定分布的生态系统，并运用生态学的观点，通过对产业系统与自然生态系统对比，分析工业生态系统的组成及其进化。Kothonen指出产业生态系统与自然生态系统一样，具有四个基本生态系统原则8：物质和能量的循环传输；行

7、为者多样性；地域性；系统的渐变性。工业生态学理论的主要探索者之一Braden R.Allenby提出了一套工业体系三级生态系统的理论。该理论认为三级生态系统(Type III ecology)的物质来源于系统本身，又消化于系统本身，被充分利用而没有废物产生，是真正可持续的生态系统。Allenby提出一个理想的工业系统包括四类主要行为者：资源开采者、处理者(制造商)、消费者和废料处理者3。邓南圣、吴峰9认为该模式只是一个二级生态系统模式，若将产业系统与其周围的自然生态系统视为整体或一个更大的生态系统，如果产业系统自身的“废物”能够被这个更大生态系统的其他成员利用作为资源，并生产出产业系统的原料，

8、就可维持产业系统与环境的相容性。因此，理想的产业系统应尽可能接近三级生态系统并与自然生态系统这个更大的系统相容。二、产业生态理论主要研究内容产业生态理论的主要研究内容包括：产业系统与自然生态系统的关系、产业系统的结构分析与功能模拟、产业系统的低物质化、产业系统的代谢分析及生命周期评价等。对环境与产业的交界面的研究，监测和分析自然生态系统的资源状况、环境容量及其同化能力，并根据分析后的信息调整产业系统输入、输出流，实现产业与环境的平衡协调。模拟自然界的生产者、消费者和分解者的营养结构，就是要建立产业物流供给网，进行物流的闭路再循环，从而建立可持续的产业系统。模拟自然生态系统的代谢，将生物代谢引入

9、产业系统也是产业生态学的一项主要研究摘要目的在于寻求改善产品环境影响的机会与方法，从而为产品生态设计提供技术支持，一系列新的设计理念和方法如生命周期设计(LCD)、生命周期工程(LCE)、为环境而设计(DFE)、为拆解而设计(DFD)、为再循环而设计(DFR)等成为产业界研究与应用的热点。三、产业生态学理论的研究方法国际产业生态学会将其研究内容和研究方法分为生命周期评价、物质与能源流动分析、物质减量化等12 项生态工业园区，其中应用最广泛的就是以上三项。Graedel .T. E. 和Allenby B. R. 在产业生态学（第2版）中对产业生态学的研究内容、研究方法做了系统论述。除此之外，还

10、有一些具体方法的研究，如Suren Erkman 在其专著产业生态学一书中对产业代谢进行了专门研究；美国国家环保局产业生态工作组用物质流分析方法系统研究了提高产业生态效率的途径和方法。（一）生命周期评价（LCA）法对生命周期评价（Life Cycle Assessment,即LCA）起源于1969年美国中西部研究所受可口可乐委托对饮料容器从原材料采掘到废弃物最终处理的全过程进行的跟踪与定量分析。LCA也称为“生命周期分析”、“摇篮到坟墓”、“生态衡算”等。根据国际标准化组织ISO14040标准，LCA被定义为“是一种评价某种产品相关环境负荷和潜在影响的技术”。它研究某种产品从原材料采集到生产、

11、使用和处理整个过程的潜在环境影响，需要考虑的环境影响一般包括资源使用、人类健康和生态后果。是产业生态学的核心内容分之一，也是产业生态研究很有用的工具。它通过检查、识别和评估一种材料、产品、生产过程或系统在其整个生命运行周期过程中的环境影响，来寻求改善产业发展和环境的机会10论文开题报告范文。20世纪90年代以来，生命周期评价（LCA）作为一种产品环境特征分析和决策支持工具技术上已经日趋成熟，并得到较为广泛的应用。          同时，它也是一种有效的清洁生产工具，在清洁生产审计、产品生态设计、废物管理、生态工业

12、等方面也发挥着重要作用。但是，LCA还很不完善，其应用也有一定的局限性：一是LCA的评估方法具有一定的主观性；二是LCA只考虑了生态环境、人体健康、资源消耗等方面的问题，不涉及技术、经济或社会效果（如质量、性能、成本、盈利等）因素。在决策过程中必须结合没有涉及到的其他方面的信息，才能使此方法更加完善11。（二）物质与能源流动分析法随着可持续发展研究的不断深入，在经济系统特别是工业系统与自然环境相互作用的研究中，逐步形成了原料与能源流动分析的研究领域。其主要观点是：人类的经济系统仅仅是自然生态系统的一个子系统，它的物质和能量的流动与生态系统中原料与能量流动相类似，是一个将原料、能源转化为产品和废

13、物的流动过程。该理论通过对工业系统中原料与能源流动：包括从原料的采集、生产、消费和最终处置等运行过程的分析，研究这些流动对经济、社会与环境影响，及如何减少其影响的问题。该方法分析目的在于了解原料提取、使用和其最后不管是作为废物还是作为再度使用的资源的系统方法，并试图超越描述性的分析而进行较为严格的量化，以便找出在经济系统原料与能量流动以及环境之间的量化关系，从而为解决这些问题提供依据。Ayres（1997）等人通过对经济运行中原料与能量流动对环境的影响进行了开拓性的研究生态工业园区，并提出了工业代谢的理论14。该理论分析了原材料和能源以及劳动在一种稳定条件下转化为最终产品和废物的所有物理过程。

14、在工业系统中，企业之间通过提供产品或某种服务建立了相互关系，并通过各种工艺过程，把原料或半成品加工成产品，同时产生各种废弃物。一个从事加工制造的企业就是把原材料转变成产品和废物的单位。因此，整个经济系统的运行，就必然涉及到自然生态系统内物质和能量的大流动。（三）物质减量化法物质减量化是为解决资源萎缩与环境污染日益严重的矛盾而提出的另一种研究思路：如果人类在世界人口增长迅速的情况下，既想享有高水平的生活，又想把对环境的影响降低到最小程度，那么只有在同样多的甚至更少的物质基础上获得更多的产品与服务。不同学者对物质减量化做出了不同定义9。Wernick等人（1996）指出，物质减量化是指服务于经济功

15、能所需要的物质量绝对或相对减少；Herman等（1989）认为物质减量化是在最终工业产品中所用物质的重量随着时间的递减；Bemardini和Galli等（1993）指出，物质减量化是在经济活动中，原材料利用强度的减少，其衡量指标是以物理单位表示的物质消耗量同国民生产总值的比值。尽管各学者的定义不一，但其核心都在于提高物质的利用效率。目前提出的实现产品物质减量化的途径有：能量再利用，提高能源的利用效率；产品的耐久性设计和再设计，提高产品的使用价值和物质的可循环性；产品的修理、再利用和再制造，提高产品的易替换能力和可长期利用性；智能材料的研发，如纳米技术的利用；能源脱碳，减少能源对环境的影响等。（

16、四）生态工业园区生态工业园区是生态工业的实践，它包含若干工业企业，也包含农业、居民区等的一个区域系统。在生态工业园区内的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、能量和信息的交换生态工业园区，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，所以称之为生态工业园区。丹麦卡伦堡工业共生体的出现与其所取得的进展，为工业生态理论的实践提供了现实的模型。20世纪90年代初，以美国康奈尔大学为首的一些学者基于产业生态学提出了生态工业园区(Eco-Industry，EIP)的概念。EIP方法提出向自然生态系统学习，把人造的工业体

17、系融入整个生态圈中，从而减少工业生产过程对自然生态环境的影响，并能通过密切产业联系、加强废物利用，达到降低生产成本的目的。Cote及 Moran等分别从EIP的动作目标角度及EIP内的合作机制给出了EIP的定义。Lowe和Warren(1997)指出生态工业园最本质的特征在于企业间的合作以及企业与自然环境间的互动论文开题报告范文。合作和互动是自愿甚至是自发的，成员有着较高的积极性以保证EIP的效率，其动力在于利益的驱动。他们认为，由于EIP的基础在于资源的高效利用与回收，因此每一个EIP都应有一体化的资源再生体系作为园区运转的支撑，这是EIP区别于其他工业园区的重要特征，可称之为生态基础设施1

18、3。四、产业生态理论发展的趋势（一）生态产业系统的可持续发展可持续发展问题既是人类社会面临的问题，也是生态产业系统这个经济子系统所亟需解决的问题。生态产业系统的低物质化，从源头上对各个产业进行非物质和脱碳的研究，是实现生态产业系统的重要方向。这也就成为了当今热点研究领域。（二）在生态产业系统早期的研究中，技术是其研究的重点虽然现在对其研究领域进行了较大的扩展，但如何通过生态技术实现产业化技术开发实现末端废物的再利用的生态化，特别是对链接技术的研究，仍将是研究焦点之一。（三）生态产业系统的生态文明生态文明不同于农业文明和工业文明生态工业园区，它是在新经济发展过程中以和谐共生为核心的新文化。这种文

19、化的建立，将在哲学的高度形成对生态产业系统发展的综合影响，包括决策管理、生产运行以及公众消费等各个方面。（四）生态产业系统发展的制度建设制度对于生态产业系统的发展非常重要。在短短的二十年的时间里，各国在法律、政策、市场以及公众参与等多方面进行了有效的尝试，试图建立一个有利于生态产业发展的制度环境。五、产业生态理论对我国发展的启示产业生态理论的出现被认为将带来一场新的产业革命，已引起官、产、学、研的广泛关注。产业生态理论在我国和谐社会建设中的应用主要涉及以下三个层面：（一）宏观层面产业生态理论可以作为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入国家法律、经济和社会发展

20、的规划中，促进国家以及全球生态产业的发展；（二）中观层面产业生态理论应该是企业生态能力建设的主要途径和方法，其中涉及企业的竞争力、管理水平、规划方案等。如企业的“绿色核算体系”，“生态产品规范与标准”等；（三）微观层面产业生态理论则是具体产品和工艺的生态评价与生态涉及方法。总之，产业生态理论既是一种分析产业系统与自然系统、社会系统以及经济系统相互关系的系统分析工具，又是一种发展战略与决策支持手段。所以，我国在制定发展规划、政策甚至法律的时候，应该立足长远、积极研究和运用产业生态理论的知识和贡献把握各个层次的全面、和谐、环保的发展。参考文献：1Frosch R A.Gallopoulos N.

21、Strategies formanufacturingJ. Scientific American , 1989 , 261 (3) : 144152.2Jelinske L W. Industrial ecology: conceptsand approachesJ. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1992, 89: 800803.3Allenby. Implementing industrial ecology:the AT & T matrix systemJ. Interfaces , 2000 , 30 (3) : 4254.4Frosch.R A

22、. Industrial ecology: adaptingtechnology for a sustainable worldJ. Environment , 1995 , 37 (10) : 1637.5Ehrenfeld J R. Industrial ecology: paradigmshift or normal scienceJ The American Behavioral Scientist , 2000 , 44 (2) :229244.6Kumar C. Industrial Ecology.Proceedings of National Academy Science o

23、f USA , 1992 , 89 : 798799.7Audra J. Choctaw eco-industrial park: anecological approach to industrial land2use planning and designM. Landscapeand Urban Planning ,1998 , 42 (224) : 239257. 8Kothonen J. Some Suggestions for RegionalIndustrial Ecosystems extended industrial ecology J . Eco-Mangementand

24、 Auditing ,8(1) :5769.9邓南圣、吴峰.工业生态学理论与应用M.北京:化学工业出版社，2002.310邓南圣等.生命周期评价M.北京：化学工业出版社，2003.611蔡伟民、郭玉坤.国外产业生态学研究最新进展J .西南民族大学学报，2007（4）：17417812Lowe. Ernest , JohnWarren，and Stephen Moran. Discovering Industrial Ecology: anexecutive briefing and sourcebook. Cleveland, OH: Battelle Press.1997，304一311.1

25、3周文宗等.生态产业与产业生态学J.北京：化学工业出版社，2005.55一56 14杨建新等.产业生态学进步理论探讨J.城市环境与城市生态，1998，(2):56-6014刘力.产业生态研究与生态下业园开发模式初探J .经济地理，2001，21(5):620一623           同时，它也是一种有效的清洁生产工具，在清洁生产审计、产品生态设计、废物管理、生态工业等方面也发挥着重要作用。但是，LCA还很不完善，其应用也有一定的局限性：一是LCA的评估方法具有一定的主观性；二是LCA只考虑了生态环境、

26、人体健康、资源消耗等方面的问题，不涉及技术、经济或社会效果（如质量、性能、成本、盈利等）因素。在决策过程中必须结合没有涉及到的其他方面的信息，才能使此方法更加完善11。（二）物质与能源流动分析法随着可持续发展研究的不断深入，在经济系统特别是工业系统与自然环境相互作用的研究中，逐步形成了原料与能源流动分析的研究领域。其主要观点是：人类的经济系统仅仅是自然生态系统的一个子系统，它的物质和能量的流动与生态系统中原料与能量流动相类似，是一个将原料、能源转化为产品和废物的流动过程。该理论通过对工业系统中原料与能源流动：包括从原料的采集、生产、消费和最终处置等运行过程的分析，研究这些流动对经济、社会与环境

27、影响，及如何减少其影响的问题。该方法分析目的在于了解原料提取、使用和其最后不管是作为废物还是作为再度使用的资源的系统方法，并试图超越描述性的分析而进行较为严格的量化，以便找出在经济系统原料与能量流动以及环境之间的量化关系，从而为解决这些问题提供依据。Ayres（1997）等人通过对经济运行中原料与能量流动对环境的影响进行了开拓性的研究生态工业园区，并提出了工业代谢的理论14。该理论分析了原材料和能源以及劳动在一种稳定条件下转化为最终产品和废物的所有物理过程。在工业系统中，企业之间通过提供产品或某种服务建立了相互关系，并通过各种工艺过程，把原料或半成品加工成产品，同时产生各种废弃物。一个从事加工

28、制造的企业就是把原材料转变成产品和废物的单位。因此，整个经济系统的运行，就必然涉及到自然生态系统内物质和能量的大流动。（三）物质减量化法物质减量化是为解决资源萎缩与环境污染日益严重的矛盾而提出的另一种研究思路：如果人类在世界人口增长迅速的情况下，既想享有高水平的生活，又想把对环境的影响降低到最小程度，那么只有在同样多的甚至更少的物质基础上获得更多的产品与服务。不同学者对物质减量化做出了不同定义9。Wernick等人（1996）指出，物质减量化是指服务于经济功能所需要的物质量绝对或相对减少；Herman等（1989）认为物质减量化是在最终工业产品中所用物质的重量随着时间的递减；Bemardini

29、和Galli等（1993）指出，物质减量化是在经济活动中，原材料利用强度的减少，其衡量指标是以物理单位表示的物质消耗量同国民生产总值的比值。尽管各学者的定义不一，但其核心都在于提高物质的利用效率。目前提出的实现产品物质减量化的途径有：能量再利用，提高能源的利用效率；产品的耐久性设计和再设计，提高产品的使用价值和物质的可循环性；产品的修理、再利用和再制造，提高产品的易替换能力和可长期利用性；智能材料的研发，如纳米技术的利用；能源脱碳，减少能源对环境的影响等。（四）生态工业园区生态工业园区是生态工业的实践，它包含若干工业企业，也包含农业、居民区等的一个区域系统。在生态工业园区内的各企业内部实现清洁

30、生产，做到废物源减少，而在各企业之间实现废物、能量和信息的交换生态工业园区，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，所以称之为生态工业园区。丹麦卡伦堡工业共生体的出现与其所取得的进展，为工业生态理论的实践提供了现实的模型。20世纪90年代初，以美国康奈尔大学为首的一些学者基于产业生态学提出了生态工业园区(Eco-Industry，EIP)的概念。EIP方法提出向自然生态系统学习，把人造的工业体系融入整个生态圈中，从而减少工业生产过程对自然生态环境的影响，并能通过密切产业联系、加强废物利用，达到降低生产成本的目的。Cote及 Mo

31、ran等分别从EIP的动作目标角度及EIP内的合作机制给出了EIP的定义。Lowe和Warren(1997)指出生态工业园最本质的特征在于企业间的合作以及企业与自然环境间的互动论文开题报告范文。合作和互动是自愿甚至是自发的，成员有着较高的积极性以保证EIP的效率，其动力在于利益的驱动。他们认为，由于EIP的基础在于资源的高效利用与回收，因此每一个EIP都应有一体化的资源再生体系作为园区运转的支撑，这是EIP区别于其他工业园区的重要特征，可称之为生态基础设施13。四、产业生态理论发展的趋势（一）生态产业系统的可持续发展可持续发展问题既是人类社会面临的问题，也是生态产业系统这个经济子系统所亟需解决

32、的问题。生态产业系统的低物质化，从源头上对各个产业进行非物质和脱碳的研究，是实现生态产业系统的重要方向。这也就成为了当今热点研究领域。（二）在生态产业系统早期的研究中，技术是其研究的重点虽然现在对其研究领域进行了较大的扩展，但如何通过生态技术实现产业化技术开发实现末端废物的再利用的生态化，特别是对链接技术的研究，仍将是研究焦点之一。（三）生态产业系统的生态文明生态文明不同于农业文明和工业文明生态工业园区，它是在新经济发展过程中以和谐共生为核心的新文化。这种文化的建立，将在哲学的高度形成对生态产业系统发展的综合影响，包括决策管理、生产运行以及公众消费等各个方面。（四）生态产业系统发展的制度建设制

33、度对于生态产业系统的发展非常重要。在短短的二十年的时间里，各国在法律、政策、市场以及公众参与等多方面进行了有效的尝试，试图建立一个有利于生态产业发展的制度环境。五、产业生态理论对我国发展的启示产业生态理论的出现被认为将带来一场新的产业革命，已引起官、产、学、研的广泛关注。产业生态理论在我国和谐社会建设中的应用主要涉及以下三个层面：（一）宏观层面产业生态理论可以作为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入国家法律、经济和社会发展的规划中，促进国家以及全球生态产业的发展；（二）中观层面产业生态理论应该是企业生态能力建设的主要途径和方法，其中涉及企业的竞争力、管理水平

34、、规划方案等。如企业的“绿色核算体系”，“生态产品规范与标准”等；（三）微观层面产业生态理论则是具体产品和工艺的生态评价与生态涉及方法。总之，产业生态理论既是一种分析产业系统与自然系统、社会系统以及经济系统相互关系的系统分析工具，又是一种发展战略与决策支持手段。所以，我国在制定发展规划、政策甚至法律的时候，应该立足长远、积极研究和运用产业生态理论的知识和贡献把握各个层次的全面、和谐、环保的发展。参考文献：1Frosch R A.Gallopoulos N. Strategies formanufacturingJ. Scientific American , 1989 , 261 (3) : 144152.2Jelinske L W. Industrial ecology: conceptsand approachesJ. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1992, 89: 800803.3Allenby. I