重科大清洁生产导论课件第6章 工业生态学

第6章工业生态学

第一节工业生态学的建立

一、对“过程末端治理”的批判

1．部门分割

2．增量发展

3．成本越来越高

4．产生恶性经济效益

5．科技惰性的鸭绒枕头

6．可能有损于发展中国家

7．它不提供全面的看法转入16页

多年来，企业界、政府部门喜欢反复地劝说应该“从源头开始预防污染”。这种观点很吸引人，但是，从某种角度看，它仍然属于“过程末端治理”的原理范畴，因为这里注意力仍集中在污染和废料（虽然目的已是尽量减少）方面，而没有展开更为广阔的视野。当然，应该看到，在实际生活当中，从过程末端处理污染物的方法还将广泛地运用。不过，日益明显的是，从过程末端治理的方法是不够的，不足以维持对生物圈的干扰处于一个可以接受的水平。“过程末端治理”主要存在以下7个方面的问题：Re

固体废料，危险或有毒废料，液体废料，大气污染等的治理一般而言要涉及从卫生部门到水资源管理等不同的行政部门。这些政府部门更为关心的是维护本部门的特权，它们拥有的管理权力源于不同的立法，这不同的立法又源于不同的，甚至矛盾的法学原理。这种刚性的制度上的分割造成的结果就是在处理环境问题时往往过分地强调部门的主张。在一个部门看来是很好的“解决办法”，很可能只是把问题转移到了隶属于另一个部门的范围之内，于是，“减少污染”仅仅变成了转移污染。例如，废水处理可以产生“干净”的水，但是净化过程同样也产生大量的沉淀物。于是，这些沉淀物的存放或在农田的倾倒处理，就会引起特别是重金属对土地或地下水的污染。同样，固体垃圾的焚烧处理固然可以大大减少其数量，但是焚烧后灰烬的存放同样产生对土地和地下水的污染问题。此外，焚烧还可能污染大气。为了符合空气排放标准，又必须安装过滤装置，来收集那些同样也应该处理的固体废料。

在某种程度上，我们看到，在总体环境问题处理方面，也存在着类似的部门分割状态。在国际上有许多互不相关的国际间协定，有关于气候变化的，有关于生物多样性的，也有关于同温层臭氧的和关于土地荒漠化的，以及还有关于森林保护的等等。这些国际协定由代表不同领域的专家拟就，他们并未真正相互间协调，他们从属于不同的部门和机构，涉及各自的权力范围便百般苛求。但是，真像地球生态科学表明的那样，生物圈是一个整体，所有这些问题都是不可分割地联系在一起的。Re

总的说来，过程末端治理方法是日益增量发展的：它由渐进的小步改善不断向前。这种方式有其优越性，但是它以边际的改善加强了已有的技术体系，而牺牲了真正的革新。于是人们逐步地陷入了一个变得日益难以自拔的技术困境。比如说，人们早就知道应该用其他动力的马达，特别是电动机来取代燃烧冲程马达。但是，那么多的人力、财力投入，迫使人们现在只能，并将继续只能努力改良它，通过催化、稀释混合等技术，使之尽量减少污染。而每一项技术进步都会加强这一古老技术在市场上的地位。因此，向其他类型的马达过渡，在经济上，因而也在政治上，变得日益困难。Re

增量发展的特征是效率逐步下降：为了减少份量越来越少的污染物，成本越来越高。如垃圾处理的成本就随着标准的日益严格而不断提高。过程末端治理的主要困难源于有毒废料处理的乘数效应。我们以将作焚烧处理的危险废料为例，焚烧炉需要空气过滤装置和冲洗用水，而过滤装置和冲洗用水在使用过后也被认为是有毒废料。自然地，因处理初始有毒废料而产生的二次废料的处理有可能产生其他同样属于危险级别的“最终”废料。比如，冲洗用水可以再处理，但残留固体废料始终是危险物品。美国德克萨斯州立大学的大卫·阿伦（DavidAllen）先生指出，在美国每焚烧1吨危险废料平均要产生40吨的其他废料，主要是炉灰和过滤器的冲洗用水。Re

据许多一致的报告，经合组织国家因治理污染和处理垃圾而形成的市场每年达到约3000亿美元，到2000年，达到6000亿美元。根据国际金融公司（世行的一个分支机构）分析，这一市场主要分为三大类：

a）垃圾处理设备、水净化处理设备，污染物控制装置（过滤设备、静电沉淀处理装置等）；

b）设施本身，它们是进行污染治理和危险废料处理的基础设施；

c）经常性的服务与咨询，包括测量、分析、效果测定、环境状况评估，或者还有使用某种指标体系和“绿色标志”等。

从某种角度看，我们应该为看到一个经济领域如此繁荣而感到高兴才是。一个前景极好的市场：一方面，在工业化国家，各项指标日趋严格，另一方面，新兴工业化国家的污染问题日趋严重，保证了过程末端治污设备市场的良好前景。但是，我们应清醒地看到，当污染本身演化成一个巨大的市场的时候，治理污染的压力集团会努力扼杀一切真正实施预防污染战略的试图，这已经十分明显地反映在有关环境保护的立法中。再者，有污染，必须要采取措施治理，治理污染形成了市场；间接地，污染在国民经济帐户中成为国内生产总值的增加值，换句话说，污染等于增加了国民财富。而事实上，这部分国内生产总值的增加值间接地反映的是生态系统的贫瘠化。Re

过程末端治理从本质上说是一种强制战略，会引起这样的对应态度：企业家会满足于遵守立法者规定的标准，他们当中的大多数，不会去投资开发污染少的生产方式，而会购买在市场上能找到的最廉价的治污设备，以最低标准满足法定的标准要求。总的说来，这一治理方式引起私营经济为一方与政府及公众为另一方之间的相互不信任和瓦解性对抗。一些大企业出于荣誉，遵守甚至超标准执行了环保标准，但有可能把环保问题转嫁给它们的供货商或承包商。Re

过程末端治理污染表明对发展中国家是有害的。事实上，经合组织国家是目前污染治理设备最大的市场，它们因此向发展中国家施加贸易压力，以求出售它们这方面的技术。这种对发展中国家的贸易压力会随着经合组织国家过程末端治污技术的日益完善和本身市场饱和而日益增加。

工业化国家的这种策略对发展中国家造成双重的忧虑：首先，由于其增量发展的性质所决定了的，过程末端治理技术的广泛使用会阻碍发展中国家跨越一些阶段和直接进入更为现代化和更少污染的生产方式。其次，过程末端治理污染的基本原理会导致产生一系列的环保标准、生态指标、各种各样的技术规范，这些不仅需要日益复杂的生产方式，而且需要基础设施和专门的社会机构（信息网络、教育、管理专家、立法）。而大部分发展中国家只是部分地具备上述条件，于是有可能加重它们对发达国家，特别是通过发展援助的依赖。Re

人们对过程末端治理方式可能提出的最根本的责难是它不可能提供全面的概念的框架。由于技术方面的原因，这一治污方式甚至会引出越来越多的技术规范，而这些规范会加深不同领域的专家间的隔阂。在紧急情况下，人们只能依据那些基于零碎的毒理学的和生态学的知识所制定的规范来采取应急措施。于是，人们往往以十分合理的方式，但总体上都是混乱的方式，来解决特殊的灾害，而没有从全面考虑与干扰生物圈密切相关的问题。

除了许许多多的法规和技术规范，无论它们多么详细，我们却没有一个参照性的框架，没有一个概念性的纲要，可使我们设想和估价同时适合于环境与发展的抉择。当然，我们不会看不到，过程末端治污方式还将长期主宰环境问题的治理环节，哪怕仅仅是因为政治的和行政机构的惰性。减少污染的技术，立法方面的规定，构成了其发展的框架，不可能一夜之间就全部消失。在某种程度上也还需要它们。因为它们将继续构成国家规范经济活动对环境造成影响（人们传统地称之为保护自然）的立法基础。

简而言之，越来越明显的是，这一治污方式具有巨大的缺陷。许多企业已经试验了预防污染的发展战略。但这只是一些个别的情况，常常为传媒所炒作。这是指一些大企业具备了测试手段，它们可以运用诸如“生命周期分析”（LifeCycleAnalysis，LCA），“环保设计”（DesignforEnvironment，DFE）或“全面质量管理”（TotalQualityManagement，TQM）等生产方式。再者，一些预防污染的生产方式，如清洁生产等，本身仍具有一定的局限性。许多工业生产肯定得产生废料和副产品。比如说，不可能生产奶酪而不造成一部分未利用的牛奶成为“废料”或副产品。

因此，我们需要把过程末端治污方式，以及其他许多预防污染的方式，加以整合，融入一个更为广阔的前景之中，工业生态学愿意为人们奉献的就是这样一个前景。

Re二、工业生态学的建立每年9月，美国科普月刊《科学美国人》（法文版名称为《为了科学》“pourlaScience”）出版一期专刊。1989年9月，专刊的主题是“地球的管理”。人们可以从中读到一篇题为《可持续工业发展战略》的文章。两位作者都在世界上最大的工业企业中就职：罗伯特·福罗什（RobertFrosch）是通用汽车公司研究部副总裁（现在哈佛任教），尼古拉·加劳布劳斯（NicolasGallopoulos），也在通用汽车公司任职，负责发动机研究。在文章中，两位作者提出了这样的观点：即工业可以运用新的生产方式，对环境的影响将大为减少。这个命题引导他们推出了工业生态学这一概念。“在传统的工业体系中，每一道制造工序都独立于其他工序，消耗原料，产出将销售的产品和将堆积起来的废料；我们完全可以运用一种更为一体化的生产方式来代替这种过于简单化的传统生产方式，那就是工业生态系统。……一个工业生态系统，完全可以像一个生物生态系统那样循环运行：植物吸取养分，合成枝叶，供食草动物享用，食草动物本身又为食肉动物所捕食，而它们的排泄物和尸体又成为其他生物的食物。当然，也许人们永远也达不到一个完美的工业生态体系的境界，但是，企业家与消费者完全可以改变他们的习惯，如果他们愿意保持或提高生活水准而又不去破坏环境的话。这些文字起到了催化剂的作用，使很多人都产生了强烈的预感。罗伯特·福罗什和尼古拉·加劳布劳斯的文章发表以后，许多作者都发表了他们各自的看法，因此工业生态学不存在标准的定义。加拿大新苏格兰省哈利法克斯达尔荷西亚大学（DalhousieUniversity）的雷蒙·柯特（RaymondCote）作了一番统计，有关这门年轻的工业生态学不同的定义达20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：转入20页a）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；b）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；c）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。

Re自然，如同罗伯特·福罗什1990年在英国工程师协会的报告会上所指出的那样，工业生态学是一个类似的概念，不应完全按照字面的意义来理解：“工业生态系统的概念与生物生态系统概念之间的类比不一定完美无缺，但如果工业体系模仿生物界的运行规则，人类将受益无穷”。初一接触，工业生态学的概念显得十分简单明了，十分吸引人。那么有没有可能让其跨越美好的抽象概念阶段呢？回答是肯定的，如同历史最长、被广为研究、今天仍在运行的工业生态系统——卡伦堡共生体系——所证明的那样。在探讨关于工业生态学的实践和理论的内涵之前，让我们先去卡伦堡转上一圈，其发现会是十分有益的。三、卡伦堡共生体系

四、卡伦堡的启示

五、卡伦堡共生系统的局限性转入32页卡伦堡是一个仅有2万居民的工业小城市，位于北海之滨，距哥本哈根以西100公里左右。卡伦堡的好时运主要归功于它的峡湾，在北半球这个纬度上是冬季少数不冻港之一。准确地说，常年通航正是卡伦堡50年代以来工业发展的缘由。开始，这里建造了一座火力发电厂和一座炼油厂。随着年代的推移，卡伦堡的主要企业开始相互间交换“废料”：蒸汽，（不同温度和不同纯净度的）水，以及各种副产品。80年代以来，当地发展部门意识到它们逐渐地，也是自发地创造了一种体系，他们将其称之为“工业共生体系”。

卡伦堡共生体系中主要有5家企业，相互间的距离不超过数百米，由专门的管道体系连接在一起：＊阿斯耐斯瓦尔盖（Asnaesvaerket）发电厂，这是丹麦最大的火力发电厂，发电能力为150万千瓦，最初用燃油，（第一次石油危机）后改用煤炭，雇佣600名职工。＊斯塔朵尔（Statoil）炼油厂，同样是丹麦最大的炼油厂，年产量超过300万吨，有职工250人。＊挪伏·挪尔迪斯克（NovoNordisk）公司，丹麦最大的生物工程公司，是世界上最大的工业酶和胰岛素生产厂家之一。设在卡伦堡的工厂是该公司最大的工厂，员工达1200人。＊吉普洛克（Gyproc）石膏材料公司，一家瑞典公司，卡伦堡的工厂年产1400万平方米石膏建筑板材，175名员工。＊最后是卡伦堡市政府，它使用热电厂出售的蒸汽给全市远距供暖。

液态或蒸汽态的水，是可以系统地重复利用的“废料”。水源或者来自相距15公里的梯索湖（Tisso），或者取自卡伦堡市政供水系统。斯塔朵尔炼油厂排出的水冷却阿斯耐斯瓦尔盖发电机组。发电厂产生的蒸汽回头又供给炼油厂，同时也供给挪伏·挪尔迪斯克工厂的（发酵池）。热电厂也把蒸汽出售给吉普洛克工厂和市政府（用于市政的分区供暖系统）。它甚至还给一家养殖大菱鲆鱼的养殖场提供热水。1990年，热电厂在其一个机组上安装了脱硫装置，燃烧气体中的硫与石灰产生反应，生成石膏（硫酸钙）。这样，热电厂每年多生产10万吨石膏。由卡车送往邻近的吉普洛克石膏材料厂。现在，这些石膏就用作石膏材料厂的原材料。吉普洛克公司因此可以不再进口直到那时一直从西班牙矿区开采而来的天然石膏。至于炼油厂生产的多余的燃气，可以作为燃料供给发电厂和吉普洛克工厂。图1给出了卡伦堡共生体系的主要交换流程示意图。

把多年来逐步建立起未的所有废料交换的细节一一列数，可能是枯燥无味的。加之，还没有关于卡伦堡工业共生系统详尽的研究报告，我们只有一些初步的出版物。但在目前已经掌握的部分材料的基础上，我们已经可以初步评估卡伦堡工业共生系统的环境、经济优势：卡伦堡工业共生体系

＊减少资源消耗：每年45000吨石油，15000吨煤炭；特别是600000立方米的水，这些都是该地区相对稀少的资源。＊减少造成温室效应的气体排放和污染：每年175000吨二氧化碳和10200吨二氧化硫。＊废料重新利用：每年130000吨炉灰（用于筑路），4500吨硫（用于生产硫酸），90000吨石膏，1440吨氮和600吨的磷。

事实上，源于这些交换的经济利益同样十分巨大。据可以公开得到的资料，20年期间总的投资（计16个废料交换工程）额估计为6000万美元，而由此产生的效益估计为每年1000万美元。投资平均折旧时间短于5年。返回到21页关于卡伦堡共生系统，我们归纳三点结论：第一，共生系统的形成是一个自发的过程，是在商业基础上逐步形成的，所有企业都从中得到了好处。每一种“废料”供货都是伙伴之间独立、私下达成的交易。交换服从于市场规律，运用了许多种方式：有直接销售，以货易货，甚至友好的协作交换（比如，接受方企业自费建造管线，作为交换，得到的废料价格相当便宜）。第二，共生体系的成功广泛地建筑在不同伙伴之间的已有信任关系基础上。卡伦堡是个小城市，大家都相互认识。这种亲近关系使有关企业间的各个层次的日常接触都非常容易。第三，卡伦堡共生体系的特征是几个既不同又能互补的大企业相邻。要在其他地方复制这样一个共生系统，需要鼓励某些“企业混合”，使之有利于废料和资源的交换。返回到21页第一，共生系统受到刚性的制约，这是因为共生系统内的企业数量有限，保障大部分废料运输的基础设施的性质所限：管道运输只适合于固定伙伴之间固定的废料交换。第二，在改变生产方式的情况下，或者只是一个伙伴很简单地要终止它的业务，那么，就可能造成某种废料不足，而整个交换系统会受到严重干扰。在像卡伦堡这样的工业生态体系中，由于没有多于必需的供货者，使得共生体系面临这样那样的干扰会变得十分脆弱（与生物生态系统不一样，在生物生态系统中，一般而言，多于必需的供货者是常态）。在卡伦堡，某个废料交换的理由主要是生产者与消费者之间十分邻近。在通常情况下，正好相反，原则上完全可能中断从一个供应商那儿的进货，改成从另一个供货商那儿进货，而不论这个供货商在什么地方。事实上，我们知道，这种理想市场的形成具有许多偶然的因素。原料的稳定供应是所有企业要面临的一般问题。归根结底，我们可以设想，像卡伦堡共生体系这样的经济结构不可能在实际供应更为脆弱的情况下存在，比如像许多不实行废料交换的普通工业园区。第三，购买固定废料的企业的工艺流程很难承受向它们提供的原料在性质上或在构成方面的变化。吉普洛克石膏材料厂的情况就是一个典型的例子。1995年，吉普洛克在常规分析过程中发现石膏中含有大量的钒，这种金属可能对一些人造成变态反应。经过仔细调查，最终发现钒污染的原因是：阿斯耐斯瓦尔盖发电厂试用了一种从委内瑞拉来的叫做奥利木松（Orimulsion）的价格十分低廉的燃料。奥利木松是一种从委内瑞拉奥里诺科河流域开采来的石油，调查人员在这种石油里发现了钒，最终在石膏中也发现了钒。阿斯耐斯瓦尔盖发电厂只好改进其设备，以防止累积钒及脱硫装置生产的石膏的其他污染物。

第四，经济上的不合理。比如，为了防止可能对远距供暖造成致命的竞争，卡伦堡没有天然气输气管道。事实上，对于个人消费者来说，由热电厂蒸汽网络所供的热比管道天然气供热要昂贵得多。这是一个荒谬的现象：丹麦的天然气一直供应到瑞典境内的吉普洛克属下的一个工厂，而在丹麦卡伦堡却得使用液化气瓶或由斯塔朵尔炼油厂提供的燃气。第五，人们同样看到，很难将中小企业整合进共生系统，主要是因为它们的生产量和对副产品的吸收量都相当小。不过，卡伦堡共生系统的一些主要伙伴正在积极地寻找新的合作伙伴。比如，阿斯耐斯瓦尔盖发电厂正在设想利用自己多余的蒸汽来制冷。如果有一个食品加工企业设在附近，那么它便可以获得非常合算的冷冻系统。返回到21页第二节工业生态学

一、工业系统（一）工业系统的构成（二）后工业社会

二、工业的两重性

三、工业社会的指数增长规律

四、工业发展的三种模式

五、工业生态学转入57页（一）工业系统的构成工业系统是人造系统，它是所有企业、行业和部门的总和，是通过对自然资源加工生产物质资料的事业。工业除制造业之外，还包括采掘业、建筑业、运输业以及供电、供热、供水等公用事业。工业系统本身是经济系统的一个组成部分，是一个组分众多、纵横交错的复杂系统。与工业系统相关联的还有自然系统（土地、农田、森林、水体、矿藏、植被动物等）、社会系统（政治、法律、组织、安全保障等）以及技术系统（厂房、动力、机器、工艺、科技开发等）。工业系统的中心是人，人的劳动组织、人的劳动和智力的投入以及人的消费需求的推动。工业系统的一般运作可用图6-1表示。实现物质转化、能量流动的工业活动，在某种程度上是与生物活动类似的。两者都是按取自环境→生物体（企业）→返回环境的方式运作，其本质都是一种代谢的过程。返回到32页1973年美国学者丹尼尔·贝尔发表了著名的著作《后工业社会的到来：社会预测的一次尝试》。书中根据美国社会发生的变化，提出了“后工业社会”的概念。作者认为，“后工业社会”出现了以信息为基础的“智力技术”，其首要任务是对科学活动以及从事科学活动的机构进行组织管理。作者还引用了克拉克对经济的分类方法，从此第一、二、三产业的说法被广泛接受。通常认为，第一产业以农业为主，包括林业、畜牧业和渔业等；第二产业以制造业为主，包括采掘业、建筑业、运输业、电力业、燃气业等；第三产业则是指服务性行业，包括商业、金融、通讯、教育、科学、文化、公务、职业性服务等，后来又有人将与信息有关的产业称为第四产业。稍后，法国著名记者和作家让·雅克·塞尔旺·施赖贝尔在1980年出版的《世界面临挑战》一书中首次提出了“信息社会”是世界上不同类型国家共同发展的前景的论断。书中对世界发展前景的预测为：就像农业社会让位于工业社会一样，工业社会必将为信息社会所取代。

美国学者奈斯比特在1982年发表的《大趋势——改变我们的生活的十个新方向》一书中，同样采用了信息社会的说法，认为“我们已经进入了一个以创造和分配信息为基础的经济社会”，而“信息社会始于1956年和1957年，正是美国工业的鼎盛年代”，“1956年和1957年是一个转折点，也是工业时代的结束”，“后工业社会就是信息社会”。但是作者也承认：“从工业社会向信息社会的转变，并不意味着制造业将停止存在或者变得不重要了。过去，随着工业时代的出现，农业并未停止，变化只是在于，在农业时代，90％的美国人生产100％美国所需要的粮食，而目前是3％的美国人生产120％美国所需要的粮食。”虽然人们广泛引用关于信息社会的提法，但也有人提出不少异议。例如，早在20世纪80年代，我国的一些学者就认为，以“信息化”作为新产业革命标志的说法是不确切的。我们知道，物质、能量和信息是自然界提供的为人类的创造性活动所必需的三个因素。信息可以减少物质的消耗和能量的使用，带来生活上的方便，但不能代替物质和能量。信息的传播本身也需要物质的支撑。尽管在社会经济结构中，工业的就业人员比例正在逐渐减少，工业产值所占的比例也相应地在急剧下降，但是在当今每10年差不多增加10亿人口的世界上，由自然资源变成生活资料的物质生产依然是社会生存和发展不可动摇的基础，而由此产生的社会和自然的对抗将愈加成为人类面临的、无法回避的主要矛盾。

这一矛盾如果不能得到解决，人类将失去自己的生存基础，社会将陷于一种慢性死亡的过程之中。因此，不可能发生“非工业化”，我们需要的是在满足人类生活所需的前提下尽量减轻物耗和能耗的“非物质化”。惟此才能减轻对地球的压力，谋求人类与自然的和谐共存。在这一过程中，信息化只是有效的手段，而生态化才是应该追求的目标，从工业社会迈向生态社会是生存和发展的必由之路。返回到32页二、工业的两重性

工业化为什么会引起如此严重的生态后果以致威胁人类的生存呢？有必要从根本上揭示这一原因。根据政治经济学的基本原理，作为商品的工业产品具有两种属性即使用价值和价值，前者提供某种“功能”，是一种自然属性，后者则在市场交换中才体现出来的，是一种社会属性。显然，这两种属性分别是由工业系统的两种功能赋予的。第一种功能是物质转化功能，即通过适当的工艺和设备将选择的原料加工成产品，使其达到一定的性能和质量标准。由于工艺的不完善以及设备和生产管理等方面的问题，在生产产品的同时，往往会伴随着废料的产生和排放，引起环境的污染。

工业的第二种功能是经济增值的功能，即投资者以资本投入谋取利润。这一增值过程是工业经济学研究的对象，目标在于达到工业内部的经济性和利润的最大化。但传统的经济学不考虑因资源耗损和废料的排放所造成的环境损失，这种损失如果进行经济评估的话，被称为“外部不经济性”，在它未被充分揭示之前，这项隐性的经济支出通常是由社会或后代承担的。工业的两种功能如图6-2所示：对于投资者来说，生产什么产品并不重要，重要的是他的资本投入是否能得到所期望的经济回报。可以说工业的物质转化功能是受经济增值的过程驱动的。工业的增值功能体现了一定的社会关系，是社会经济运作中的一部分。由于外部不经济性的存在，也就同时和自然生态系统发生了紧密的联系。因此，工业的两种功能，首先表明应该将工业系统置于生态经济这个大系统中进行考察，而不能把两者分割开来。其次，投资者获取的经济回报，大部分仍是用于扩大投资、扩大再生产，以谋取更多的利润。资本投入和再投入实际上构成了一个闭环系统，工业的增值功能使资金的周转越来越快，工业的规模越来越大。这样一个循环不已的闭环系统的运作推动着基本上是开环系统的物质转化过程，也就是伴随着源源不断地将资源转化成为废料的过程，从而使资源趋于耗竭，污染日趋严重，以至于出现生态危机。同时，外部不经济性的规模也日益扩大，使生态—经济大系统的整体效率不断下降。由此可见，工业的两种功能寄寓着自然与社会的两种对抗，传统的工业发展模式在生态上是不可持续的。返回到32页三、工业社会的指数增长规律闭合的经济增值过程驱动着开放的物质转化过程，这一内在的矛盾导致工业社会的增长方式呈指数规律，这种增长不同于自然界动物和植物的增长，也完全有别于原始社会或农业社会缓慢的线性增长。工业社会极大地促进了科学技术的发展，就科学认识而言，现在的3年，抵得上20世纪初的30年，牛顿时代的300年，石器时代的3000年。就社会物质财富而言，战后50年的物质生产抵得上以往的5000年。尽管目前世界上还有8亿人处于长期的饥饿状态，但人均生活水平的提高，平均寿命的延长，医疗教育条件的改善，环球旅行时间的缩短以及生活方便程度的提高等方面的进步是无庸置疑的。工业社会这些积极方面无不呈加速度增长趋势。与此同时，工业社会的消极方面（如不可再生资源的消耗、人口增长和人均耕地面积的缩减、大气中温室气体的积累、废料排放和环境污染、生物物种的减少）也呈野马脱缰之势。指数增长规律，如果用曲线表示的话，类似于字母J，故常常被称为“J型曲线”。J型曲线原是生态学上种群在无限环境（没有环境条件的制约）中的增长方式。种群在有限环境中则呈S型曲线增长（见图6-3）。

在数学上指数增长可用下式表示：A=A0（1+r）t

式中：

A——某一增长值；

A0——其初始值；

r——增长率；

t——时间。若增长率为10％，则7年翻一番；增长率为7％，则倍增期为10年。指数增长方式超越任何限度以加速度方式一直向无限伸展。《熵——一种新的世界观》一书中指出：如果对世界上10种最有用的矿产的开采按目前3％的速度增长的话，那么在700年内，我们的确会开采掉与地球重量相等的岩石了。由于地球是有限的，它所能提供的资源、容纳的污染、供养的人口都是有限的。在一个有限的环境中趋向无限的指数增长必然导致增长的陡减，甚至系统的崩溃。因此，指数增长被称为“通向毁灭的单程票”。返回到32页四、工业发展的三种模式就工业与自然的关系而言，工业发展可分为三种模式，代表三个发展层次。第一种是工业生产的传统模式，即不顾环境的工业生产，起自工业化初期直到20世纪中叶，甚至现在，我国的一些乡镇企业仍在沿袭这种模式。所谓不顾环境的工业生产，即除了剧毒和能引起急性中毒的废料外，绝大部分工业废料均不加处理地直接排入环境，由环境充当“无偿清洁夫”的角色。对此，著名的生态学家奥德姆指出：人类犹如环境的寄生虫，索取想要的一切，而很少考虑寄主（即它的生命维待系统）的健康。追求经济利益的单纯经济观点是人们从事工业生产的惟一驱动力。在自然资源的利用方面则以产品为中心决定取舍。凡无使用价值或无价值使用的物质即被视为废料，废弃于环境之中，依靠自然的扩散、稀释、分解加以消纳。这种运作方式造就了工业内部的高度经济性。第二种发展模式：随着工业的发展、规模的扩大和密集程度的提高，工业排出的大量废料，超出了自然所能容纳的能力，加上化学工业的兴起，产生大量人工合成的产品，这些产品原先在自然界是不存在的，因而有些不能够被自然界所消化和吸收，造成严重的工业污染。针对这一情况，各国政府纷纷对有害的污染物制订了一系列的排放法规，规定各种污染物在环境中的最高允许浓度以及工业企业废弃物的最高允许排放标准。同时随着外部不经济性被揭示，一门新的科学——环境经济学问世，提出了“污染者付费的原则”，企业必须承担净化污染物的责任。凡排放物不能达到容许排放标准的，即不允许排放或需交付一定的罚款。在环境法规允许的范围内进行生产，即需要为废水建造废水处理站，为废气安装除尘、脱硫装置，为固体废料配置焚化炉或填埋场以满足达标排放的要求。因此，这一模式还被称为“环境工程或末端治理”模式。有时也称为“污染控制模式”如图6-4所示：

这一模式对于遏止工业污染的迅速扩展发挥了历史性的作用，但在实践过程中暴露了不少缺点：①与生产过程相割裂，只对已生成的污染物作被动式处理。②排放标准的制定是依据当时的认识水平，对于污染造成的长期的、积累性的、协同性的、不可逆转的潜在影响可能估计不足。这样，即使满足了排放标准，也未必达到有效保护环境的目的。③末端处理往往不能从根本上消除污染，而只是使污染物在不同介质中转移，还可能造成二次污染。④处理设施一般投资较大，运行费用高，既额外浪费了资源，又难以获得经济回报，常常成为企业的沉重负担。⑤未考虑产品的生态无害性，有些产品的使用过程往往比其生产更加危害环境。例如，氟氯烃，多氯联苯、氯化烃农药，含铅汽油以及被称为“白色污染”的塑料包装材料等。⑥工业污染控制措施大多停留在企业生产过程的层次上，而较少进入宏观决策层次，未能将环境因素作为政策制定、资源配置、产业结构、区域开发和生产力布局的依据和制约性因素。因此，这种模式亦是不可持续的。第三种模式就是目前流行于世的考虑对产品整个生命周期采取污染预防战略的清洁生产。清洁生产的最高目标是实现工业的生态化。亦即按照生态原则组织工业生产，首先从改革工艺、消除废料做起，进一步提高能效、降低物耗（非物质化），使生产过程和产品与环境相容，将资源利用的开环过程变为闭环过程，直至调整工业系统内部的结构关系，以谋求社会和自然的最佳协调状态，并将这种最佳状态加以保持。这是合理利用自然资源、有效保护生态环境的根本途径，遵循这一模式可使工业生产逐渐走上可持续发展的轨道。为实现工业生产生态化的目标，一门新学科——工业生态学应运而生。返回到32页五、工业生态学工业生态学属于应用生态学的一个分支，以生态学的理论观点考察工业代谢过程，亦即从取自环境到返回环境的物质转化全过程，研究工业活动与生态环境的相互关系，以“研究出调整现在的生态链结构、原则和方法，建立新的物质闭路循环，建立自然生态链和人工生态链结合的生态系统”。这一学科的创始人之一，美国学者艾仑比认为：工业生态学应被看作是对所有工业和经济实体以及它们与自然系统的基本联系（物理、化学和生态的联系）进行的多学科客观研究。在他与贝尔实验室的格雷特尔合著的《工业生态学》一书中，对这门新学科作了如下的定义：“工业生态学是人类赖其得以审慎和合理地达到并保持一种企望使经济、文化和技术不断发展的支撑能力的方法。根据工业生态学的概念，工业系统不是与周围环境隔绝的，而是相互联系的。这种系统的观点在于谋求包括从原料到产品，到用过的产品以至整个物质循环的优化，优化的要素包括资源、能量和资本。”工业生态学的基本内容可归纳为：

（一）研究工业活动与生态环境的关系包括对资源和能源的利用；废料和污染物的排放；工业污染物在环境中扩散、迁移和转化；工业毒理学；工业污染物的环境监测和评价。

（二）探索工业生态化的途径包括开发利用可再生能源；开发与环境相容的工业生产技术，如生物技术；资源综合利用；提高能效；减少物料消耗（非物质化）；拒绝废料；物料再循环；为环境的工业设计。

（三）在工业的规划和管理中运用生态原则包括组织符合生态原则的工业供需链；保持不同行业、企业间适当的相互比例：结构调控；与周围环境相容的工业区选点和布局；在区域范围内组织清洁生产；有效的反馈机制：政策调控；组织再循环社会。可以认为，工业生态学是清洁生产的理论基础，清洁生产是工业生态学的核心内容和一个发展阶段。从优化社会与自然的关系来看，清洁生产称得上是一次新的产业革命。返回到32页第三节生态工业园区一、生态工业园的定义二、生态型工业园的衡量标准三、生态工业园的发展模式四、生态工业园的规划原则五、我国的生态工业示范园区六、我国生态工业园区在规划建设中存在的障碍七、我国生态工业园建设思路转入100页一、生态工业园的定义

生态工业园区是依据循环经济理念和工业生态学原理而设计建立的一种新型工业组织形态。生态工业园区的目标是尽量减少废物，它通过贸易方式将园区内一个工厂或企业产生的副产品用作另一个工厂的投入或原材料，模拟自然系统，建立产业系统中“生产者—消费者—分解者”的循环途径，通过废物交换、循环利用、清洁生产等手段，寻求物质闭环循环、能量多级利用和废物产生的最小化，实现区域社会、经济和环境的可持续发展。生态工业园区与传统园区的最大区别是：通过政策引导和技术扶持等手段，提高园区产业关联度，形成产业间的横向耦合、纵向闭合的共生关系。由于园区内企业之间形成物质、能量、信息的共生关联，因而提高了物质、能量、信息的利用程度和生态效率。生态工业园区追求的目标是从原料、中间产物、废物到产品的物质循环，达到资源、能源、投资的最佳利用和园区内整体发展的集合效益，而不仅仅是单个企业的最佳效益。生态工业园区正在成为许多国家工业园区改造的方向。

生态工业园区具有以下几个主要特征：(1)生态工业园区是一个包括自然、工业和社会的复合体；(2)通过园区内各单元间的副产物和废物交换、能量和废水的梯级利用以及基础设施的共享，实现资源利用的最大化和废物排放的最小化；(3)通过现代化管理手段、政策手段以及新技术（如信息共享、节水、能源利用、再循环和再使用、环境监测）的采用，保证园区的稳定和持续发展。返回到57页二、生态型工业园的衡量标准

（1）高效益的转换系统

（2）高效率的支持系统（3）高水平的环境质量

（4）多功能的绿地系统（5）高质量的人文环境系统（6）高效益的管理系统

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（1）高效益的转换系统

即生态工业园的各项活动在其自然物质一经济物质一废弃物的转换过程中，应是自然物质投入少、经济物质产出多，废弃物排泄少。通过发展高新技术使工业生产尽可能少地消耗能源和资源，通过高新技术提高物质的转换与再生和能量的多层次分级利用，从而在满足经济发展的前提下，使生态环境得到保护。因此，高新技术产业用地应占工业园的比重在30%以上，这是使工业园具有高效益的转换系统必需的基础条件之一。返回到61页

(2）高效率的支持系统。

生态工业园应有现代化的基础设施作为支持系统，为生态工业园的物质流、能量流、信息流、价值流和人流的运动创造必需的条件，从而使工业园在运行过程中，减少经济损耗和对生态环境的污染。工业园支持系统应包括：①道路交通系统；②信息传输系统；③物资和能源(主副食品、原材料、水、电、天然气及其它燃料等)的供给系统；④商业、金融、生活等服务系统；⑤各类废弃物处理系统；⑥各类防灾系统等。返回到61页

（3）高水平的环境质量

对生态工业园生产和生活中产生的各种污染和废弃物，都能按照各自的特点予以充分的处理和处置，使各项环境要素质量指标达到较高的水平。

返回到61页

（4）多功能的绿地系统

生态工业园的绿地普及应根据联合国有关组织的决定，绿地覆盖率达到50%，居民人均绿地面积达90m2、居住区内人均绿地面积为28m2，这样才可能维持工业园区生态系统的平衡。绿地系统还应具备多种功能，包括防护功能(保护水体等)；调节功能(空气、水体、温度、湿度等)；美化功能；休闲功能(提供娱乐，休闲场所)；生产功能(绿色食品生产区和花卉草树苗圃生产基地等)。返回到61页

（5）高质量的人文环境系统。生态工业园应具有高质量的人文环境系统，包括较高的教育水平和人口素质水平，良好的社会风气和社会秩序，丰富多彩的精神文化生活，发达的医疗条件和祥和的社区环境，以及自觉的生态环境意识，只有这样，才能吸引人才、留住人才。返回到61页

（6）高效益的管理系统。

生态工业园应具备高效的园区管理系统，对园区内的各个方面，如人口、资源、社会服务、就业、治安、防灾、城镇建设，环境整治等实施高效率的管理，促进工业园区的健康运行。返回到61页三、生态工业园的发展模式

从国内外的实践看，生态工业园的建设还是一个比较新的事物，大致有以下模式：1、企业主导型

(1)以原有某一或几个企业为核心，吸引生态链上相关企业入园建设的生态工业园区，如丹麦的卡伦堡生态工业园。(2)以企业集团为主，集团内部企业根据生态工业学和循环经济原理建成的生态工业园区，如我国鲁北石化企业集团建设的生态工业园。2、产业关联型

即将产业关联度较高的相关产业以生态的观念联合在一起，充分发挥互补效应的园区。如以加强农业与工业之间的产业关联，促进可持续工农业发展为主的农业生态工业园。我国广西贵港的生态工业园就是按这一模式建设的。3、改造重构型

即在原有的工业园区、高新技术园区的基础上进行改造，重新构架，创造生态企业集聚的升级生态工业园。

返回到57页四、生态工业园的规划原则(1)自然生态原则(2)生态效率原则(3)综合统筹原则(4)区域发展原则(5)高科技高效益原则(6)软硬件并重原则返回到57页(1)自然生态原则：生态工业园区应与区域自然生态系统相结合，保持尽可能多的生态功能。对于现有工业园区，按照可持续发展的要求进行产业结构的调整和传统产业的技术改造，大幅度提高资源利用效率，减少污染物产生和对环境的压力。新建园区的选址应充分考虑当地的生态环境容量，应最大限度地降低园区对局地景观和水文背景、区域生态系统以及对全球环境造成的影响。返回到69页(2)生态效率原则：在园区布局、基础设施、建筑物构造和工业过程中，应贯彻清洁生产思想。具体地，通过园区各单元的清洁生产，尽可能降低本单元的资源消耗和废物产生；通过各单元间的副产品交换，降低园区总的物耗、水耗和能耗；通过物料替代、工艺革新，减少有毒有害物质的使用。返回到69页(3)综合统筹原则：把握园区建设的积极有利因素，削减各种不利的影响因素，协调企业、市场、政府和社区等各方面力量，多方参与，增加生态工业园区的生命力、竞争力。返回到69页(4)区域发展原则：尽可能将生态工业园区与社区发展和地方特色经济相结合，将生态工业园区建设与区域生态环境综合整治相结合。要将生态工业园区规划纳入当地的社会经济发展规划，并与区域环境保护规划方案相协调。返回到69页(5)高科技高效益原则：大力采用现代化生态技术、节能技术、节水技术、再循环技术和信息技术，采纳国际上先进的生产过程管理和环境管理标准。返回到69页(6)软硬件并重原则：硬件指具体工程项目（工业设施、基础设施、服务设施）的建设规划。软件包括园区环境管理体系的建立、信息支持系统的建设、优惠政策的制定等，是生态工业园区得到健康、持续发展的保障。返回到69页五、我国的生态工业示范园区1、黄兴国家生态工业示范园区

2、包头国家生态工业（铝业）示范园区

3、石河子国家生态工业（造纸）示范园区返回到57页

1、黄兴国家生态工业示范园区

湖南省长沙县黄兴工业园区将以高新技术产业为主导产业，高标准、高起点地建立国家生态工业示范园区。黄兴生态工业园区既是我国第一个多产业的生态工业园区，也是我国中部地区的第一个生态工业园区。已经过专家论证的园区建设规划表明：（1）黄兴生态工业园区将主导产业定位为高新技术产业，包括电子信息产业、新材料产业、生物制药产业、环保产业等4类，突出电子信息产业的核心地位，重点发展新材料产业和生物制药产业，适度发展环保产业等特色产业，这样可以立足长沙地区，弥补湖南省高新技术产业供给和市场需求之间的巨大缺口，并逐步向华中地区辐射与扩展，最终走向国际市场。

（2）园区的景观生态规划，一是合理开发利用环境资源，适当保留丘陵和湖泊，保护当地的生物多样性，建立起景观生态安全格局，突出中亚热带植被特色，以园区内的自然组分作为生态环境质量的控制组分来建设，维持和恢复生态过程及格局的连续性和完整性；二是以提高生态环境质量为重点，通过绿化设计、水土保持、生态道路建设和生态住宅建设等手段，促进工业园区结构布局、组织功能与自然景观的协调一致，实现园区生态环境的良性循环，创造独特的生态工业园区形象。

（3）园区建设规划将初步发展园区内33家企业和园区外虚拟的10多家企业，构建12条主要的工业生态链，今后还可以逐步丰富园区工业生态链网。整个工业生态系统中的4类不同行业，它们可以各自形成相对独立的工业生态群落，通过物质流、能量流和信息流相互连接在一起，构成了多种物质能量链接的生态链网络，基本形成生态工业雏形。

（4）基于县域循环经济理念，值得发展与推广一些产业生态链，如利用“太阳能蔬菜大棚—沼气—猪舍—厕所”、“无公害蔬菜—净菜加工—超市”、“草—牛—牛粪—茶叶—茶—加工”等现有模式，积极发展生态农业。另外，结合该县的工业、农业和园区内的企业，便可以构成一个大的生态产业集合。

（5）园区建设初期，工业生态系统将以远大空调等几家现有企业为基础，依据市场机制进行绿色招商从而进一步丰富、完善和发展。通过工业生态支持系统、园区绿色管理系统和绿色招商系统，园区的工业生物多样性可以逐渐丰富，园区将按照产业化、绿色化、生态化的发展道路，逐步建设成为一个充分体现循环经济的国家生态工业示范园区。

返回到76页2、包头国家生态工业（铝业）示范园区

内蒙古包头市现有的产业关联度、区位优势、资源优势、地域优势具备了建设生态工业园区的基本要素。目前包头工业园区内有包铝集团、东恒热电公司、长征建材厂和一些加工铸造企业，将来还要进驻一些新的企业。园区将引入循环经济和工业生态学理念，改造现有的高耗能、高污染产业，开发高技术、高附加值产业，盘活传统的冶金、机械、电力、稀土工业，从而带动配套产业的发展，为包头的经济发展注入新的活力。

包头国家生态工业（铝业）示范园区计划以包铝集团作为园区的核心企业，铝业为龙头，电厂为基础，实施“铝电联营”，并通过各系统之间产品或废物的相互交换，形成工业生产链（网），使园区内资源得到最佳配置、废物得到有效利用、环境污染降到最低水平。这是我国以高载能企业为核心的第一个生态工业园区建设规划。

园区主要有发电和制铝两大产业系统，在发电系统中，电厂直供电实现“热电联产”，园区所在地东河区将实现集中供热，可拆除全部“小锅炉”，还市民以蓝天。电厂粉煤灰可生产建材，园区生活污水和工业废水处理后可作为电厂的冷却水，电厂蒸汽用于加气混凝土的高压蒸汽养护等；在铝业系统中，主要有炭素、电解铝、铝深加工、铝合金铸造、精铝等上下游的产业系统，形成铝的产业链。园区建设能加快淘汰现有的自焙电解槽工艺，降低污染物排放。电力和铝业在各自系统中进行物质循环和能量梯级利用，两大系统之间通过电力和废水（中水回用）形成互利共生的横向耦合关系，从而在园区构建起以铝电联营系统为中心的较为稳定的生态工业网状结构。返回到76页3、石河子国家生态工业（造纸）示范园区

新疆石河子国家生态工业（造纸）示范园区将立足于石河子垦区的特色资源，综合考虑第一、第二和第三产业的有机结合及生态化发展，以从沙漠、盐碱地人工种植芨芨草种植为开端，以对芨芨草的综合利用构建生态链，依托天宏造纸厂，以种植、造纸、养殖、畜产品加工、污水处理、生态旅游六大系统，带动种植、造纸、养殖、畜产品加工、生态旅游五大产业，力求达到既改造沙漠和盐碱地，又合理开发和有效利用自然资源，保护生态环境和发展经济相协调的目标。

芨芨草本是沙漠里生长的一种很不起眼的野草，生态适应度广，喜生长在生态环境严酷的地区，耐盐碱、耐旱、耐土壤贫瘠，在含碱量3％以上的盐碱地不仅能够成活，还具有改良土壤降低盐碱的作用。经芨芨草种植后的土地可以种植棉花、甜菜。芨芨草木素含量、纤维含量均优于其他草类原料，容易蒸煮和漂白，是造纸的优良原材料。用芨芨草做造纸原料，吨浆省碱22％，吨浆省氯30％，细浆得率提高12％，从而降低造纸废水处理的碱回收成本。同时，芨芨草开花前粗蛋白、胡萝卜素含量丰富，又是营养丰富的牲畜饲料原料。

芨芨草作为造纸原料，造纸产生的废水浇灌农田，草叶添加精饲料可以作为饲料。园区规划将在石河子辖区内种植100万亩芨芨草。100万亩芨芨草每年将产芨芨草秆50万吨，芨芨草叶50万吨；50万吨芨芨草秆经蒸煮可以得到23万吨芨芨草浆，可造纸30万吨；50万吨芨芨草叶添加部分精饲料可以供3万头奶牛、1万头肉牛、27.4万只羊食用。

在芨芨草生态工业园区中，六大系统的副产品及其废弃物都能资源化、梯级使用。养殖系统中产生的排泄物回用于种植系统，提高土壤的肥力，改良新疆贫瘠的土壤特性；由于芨芨草适合种植在盐碱地和荒漠土壤中，芨芨草的种植又可以改善弃耕的盐碱地，促进荒漠土地的生态功能的恢复。各产业系统通过芨芨草、水肥代谢等连接起来，系统之间存在上下游的物质代谢关系，形成比较稳固的产业链。由于各系统间的特殊关系，每个系统的原料供给相对得到保障以及产品多元化，使得整个园区的安全性和抗外界风险能力得到提高。

芨芨草生态工业园区将采取绿色工艺，尽量不让有毒、有害的物质进入物质循环流动中。园区将采用达到农田灌溉水质标准的水浇灌芨芨草，采用无氯漂白工艺来造纸，以保证后续的饲料加工、畜产品加工等生产的一系列产品和整个园区的生态安全。该园区的建设不仅能够促进石河子的循环经济及生态工业的发展，而且对于调整、优化西部地区的产品及产业结构，推动西部地区的生态环境建设具有较好的示范和先导作用。返回到76页六、我