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1、产产 业业 生生 态态 学学第三章第四节1第四节产业生态学基础简介p产业生态学发展的历程p产业生态学的研究领域与特点p产业生态学实践的意义产业生态学的理论框架p基本理念与核心原则p产业生态系统的基本概念p产业生态系统的进化2现代生态学发展从本世纪60年代至今，是生态学蓬勃发展的年代。现代生态学发展的主要趋势如下：1生态系统生态学研究是生态学发展的主流；2系统生态学的发展是系统分析和生态学的结合；3现代生态学向宏观和微观两极发展；4应用生态学的迅速发展。3生态学分支生态学生物组织水平划分个体生态学种群生态学群落生态学生态系统生态学全球生态学生物分类类群划分动物生态学昆虫生态学植物生态学微生物生态
2、学人类生态学栖息环境划分淡水生态学海洋生态学河口生态学陆地生态学交叉学科划分数学生态学化学生态学物理生态学地理生态学生理生态学进化生态学行为生态学经济生态学应用领域划分景观生态学城市生态学环境生态学社会生态学产业生态学41.产业生态学发展的历程萌发阶段：20世纪50、60年代，生态学蓬勃发展，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产业系统的想法。5v产业生态学的诞生：1989年9月，Frosch和Gallopoulos发表题为制造业的战略一文，提出了产业生态学的概念。6制造业的战略的建议 需要建立需要建立“产业生态系统产业生态系统industrial ecosyst
3、em”能量和原料使用最优化；能量和原料使用最优化；废物和污染最小化；废物和污染最小化；产品有用，经济可行。产品有用，经济可行。7蓬勃发展的阶段：制造业的战略 催生了美国科学院在上催生了美国科学院在上世纪世纪90年代早期举办的专题研讨会，开启年代早期举办的专题研讨会，开启现代产业生态学研究之门。现代产业生态学研究之门。v20世纪九十年代以来，产业生态学的理论研究与实践进入蓬勃发展的崭新阶段89蓬勃发展的阶段：美国科学院研讨会以后的美国科学院研讨会以后的10年，在美国和年，在美国和北欧各国产业生态学研究发展很快，逐渐北欧各国产业生态学研究发展很快，逐渐为其他领域的学者和政府官员所了解。为其他领域的
4、学者和政府官员所了解。其间由不同组织和机构召开了许多学术会其间由不同组织和机构召开了许多学术会议，代表性的会议是两届议，代表性的会议是两届 Gordon Research Conferences。1011蓬勃发展的阶段：1990s后期，创办后期，创办产业生态学杂志产业生态学杂志，得，得到国际社会更加广泛的认同。到国际社会更加广泛的认同。12131415进入2000年成立国际产业生态学会16 Professor of Industrial Ecology,Professor of Chemical Engineering,Professor of Geology and Geophysics,a
5、nd Director of the Center for Industrial Ecology.Professor Graedel was elected to the U.S.National Academy of Engineering for“outstanding contributions to the theory and practice of industrial ecology,2002.”1718第一个博士BRAllenbyDr.Braden AllenbyLincolnProfessorofEngineeringandEthics;ProfessorofCiviland
6、EnvironmentalEngineering;ProfessorofLaw.ProfessorAllenbyisthecurrentpresidentofInternationalSocietyforIndustrialEcology(ISIE)andthecurrentchairoftheAmericanAssociationfortheAdvancementofScience(AAAS)CommitteeonScience.From1997to2004,Prof.AllenbyservedasaVice-PresidentofAT&T.Heistheauthorofseveralboo
7、ksaroundindustrialecologyincludingthestandardtext,Industrial EcologywithThomasE.Graedel.19第一个学士学位第一个学士学位Norwegian University of Science and Technology(NTNU).20Suren Erkman另一位先驱2122Suren Erkman提出的产业生态学概念提出的产业生态学概念http:/industrial-ecology.epfl.ch/page18910.html封闭物质循环去物质化生态产业园合作“零”排放系统与全球研究的方法能源脱碳资源利用优
8、化新的规划平台231.环境管理的发展进程2.生态产业园区的简介3.生态产业园基础4.生态产业园和所在社区5.生态产业园的规划和发展6.生态产业园的融资7日益崛起的可持续经济和生态产业园8.生态产业发展政策9.产业生态园的设计战略10.生态产业园的建设11.生态产业园的管理12.改造现有的产业园13.实现企业间的副产品交换14.案例综述15.日本生态产业的发展附录LoweE.24陆钟武陆钟武院士，产业生态学专家。东北大学教授。长期从事冶金炉热工及冶金能源方面的研究和教学工作。率先参照势流理论研究了竖炉气体力学，用高炉炉身静压成功地判断了炉内的主要变迁；查明了普通平炉改为内倾式后指标下降的原因；建
9、立火焰炉热工基本方程式，改造后的加热炉热效率达国际先进水平；提出了载能体概念，创立了系统节能理论和技术；探明了钢铁产业年节能率下降的原因，提出了节能方向和途径；预测了我国钢铁产业2000及2010年的能耗值。国内的先驱25国内的先驱钱易钱易院士，清华大学环境科学与工程系教授，在我国环境工程界首先提出产业废水可生化性及其鉴定标准的理论和方法，为产业废水处理方案的确定提供科学依据，后多次主持和参加城市污水处理与回用、高浓度有机废水的厌氧生物处理、氧化塘技术等国家科技攻关项目；研制和开发出适合我国国情的高效低耗水处理设备，并使其系列化、产业化。26272.产业生态学研究的特点（1）以系统论的观点观察
10、和解决问题（2）多学科交叉与融合（3）以产品和服务为核心开展研究（4）采用定量分析的方法（5）可操作性强（6）富有挑战性283、产业生态学实践的意义可从根本上解决产业系统与自然生态系统冲突的问题为提高企业竞争力提供了强有力的解决方案对其它学科将产生重大影响29二、产业生态学的理论框架p基本理念与核心原则p产业生态系统的基本概念p产业生态系统的进化301.产业生态学的基本理念 天然系统产业系统传统观念产业系统天然系统产业生态学的观念312.产业生态学的核心原则全生命周期考虑Life-cyclethinking32组件加工原料生产原料提取报废翻新运输包装产品生命周期的各个阶段使用组件安装原料加工产
11、品组装33制造过程中考虑环境影响机械加工；铸造、锻造、冲压；橡胶塑料加工；焊接；涂装；玻璃制造；34使用过程中考虑环境影响汽车尾气；噪声；清洗；漏油；废弃物；35茶壶玻璃杯（再利用）加热元件金属部件（易于再循环）橡胶/塑料（焚烧并回收能量）外壳上部（易于再循环）外壳下部（不易再循环）考虑失效后的环境影响考虑失效后的环境影响:茶壶的例子茶壶的例子废弃物（焚烧并回收能量）36为产品生命周期而设计为产品生命周期而设计:一个螺丝组装一把茶壶一个螺丝组装一把茶壶通用电气公司和FitchRichardsonSmith合资成立的polymerSolutions公司制造。美国生产的铸塑部件与英国生产的加热元件
12、及开关。37产业生态学的核心原则污染预防PollutionPrevention38污染预防处理与处置循环再用减少消除污染预防废物管理控制与处置39产业生态学的核心原则系统思想Systemsthinking40汽车的例子41汽车年平均行驶公里数持续增长42烃排放量减少43汽车制造与使用系统基础设施技术：道路，燃料供给，停放，维修等社会结构汽车组件汽车生产、使用和再循环4445463.产业生态系统的基本概念生态系统与产业生态系统产业生态群落产业生态系统组成部分产业生态系统中的物质与能量流动产业生态系统的平衡产业生态系统47生态系统与产业生态系统传统的生态学-对生态系统不同层次组成的认识个体：物种（
13、Species）种群：种群（Population）即一个生物物种在一定范围内所有个体的总和。群落：群落（Community）即在一定自然区域中许多不同种生物的总和。生态系统：生态系统（Ecosystem）即任何一个生物群落与其周围非生物环境的综合体。48生态系统与产业生态系统现代生态学生态系统就是生命系统和环境系统在特定空间的组合。在生态系统中，各种生物之间以及生物与非生物的环境因素之间互相作用，关系密切。整个生物圈(Biosphere)就是一个最大的生态系统生态圈(Ecosphere)。集中体现在物质、能量和信息的流动上。49产业生态系统同自然生态系统一样，产业系统是物质、能量和信息流动的特
14、定分布；完整的产业系统有赖于由生物圈提供的资源和服务。50产业生态系统的四个基本生态原则生态系统产业生态系统循环传输(Roundput)物质循环；能量层叠循环传输 物质循环；能量层叠多样性(Diversity)生物多样性 物种、生物相互依赖性和协作 信息多样性 行为者多样性（行业、部门、企业等）相互依赖性和协作 产业输入-输出地域性(Locality)利用本土资源 注重本土特性 限制性因素 本土依赖性；共生地域性 利用地方资源（包括废物）注重地方特性 限制性因素 地方成员间协作渐变(Gradual Change)利用太阳能进化 通过繁殖进化 轮回的时间周期性和季节性 系统多样性发展缓慢渐变 利
15、用废物、能源和再生资源 系统多样性缓慢发展5152产业生态群落产业企业联合体或共生体产业企业联合体或共生体(symbiosis)至少包括相互关联的一些产业企业，为了各自的经济利益(减少固定投资和降低生产成本)而在某些方面(如能源共享、原材料或副产品的再利用等)实现合作。对于在产业系统中流动的物质和能量来说，不同行业部门对这些物质和能量是存在“捕食”关系的。在产业生态群落中也存在同自然生态系统中性质和地位一样的“主要种群”。53产业共生体(symbiosis)丹麦卡伦堡产业共生体(symbiosis)54产业生态系统组成部分55产业生态系统与自然生态系统的对比自然生态系统56产业生态系统与自然生
16、态系统的对比产业生态系统-电脑中铜的流动分解者分解者57产业生态系统中的物质与能量流动产业系统有其特定的物质、能量流动和信息交换.将铁矿及其它原料加工成钢产品与自然生态系统不同，传统产业系统各企业和部门之间物质供应的是一线性开放系统，它们的“食物”关系呈线性状态，各企业或产业部门之间的相互联系很小。58产业生态系统的平衡生态平衡在任何一个正常的生态系统中，在一定时期内，能量流动和物质循环在生产者、消费者和分解者之间都保持一种相对的、动态的平衡。生态平衡来自：每一种成员的作用、群落组成的多样性、群落的自我平衡机制。The ecological balance 59产业生态系统的平衡平衡的内在机制
17、是市场价值规律；平衡的实现要靠系统内部具有自动调节的机制和能力；有必要辅助于人为调控手段，这种调控来源于产业生态系统的协调管理机构。60产业系统与自然系统的平衡614.产业生态系统的进化一级生态系统二级生态系统三级生态系统系统的物质和能量流动模式的差异：62一级生态系统图2.1 一级生态系统中线性的物料流动产业文明的初期，产业体系并不复杂，行业门类、产业企业数量、生产规模、产品种类和数量等都是非常简单的，在很大程度上生产与消费只是一些相互不发生联系的线性的物质与能量流动的叠加。一级生态系统的运行方式是建立在资源极大富足条件下的，而不考虑资源利用的效率和持续性。这样就造成地球资源极大的浪费，引发
18、资源危机，而且没有进行资源化利用的废物的积累也产生了严重的环境问题。生态系统生态系统组成部分组成部分无限的资源无限的废物63二级生态系统图2.2二级生态系统中准循环性的物料流动系统中存在专门的部门对于一些附加值高、易于循环的部件和废料进行循环利用。组成部分组成部分组成部分生态系统生态系统能量与有限的资源有限的废物64三级生态系统三级生态系统是真正可持续的生态系统，自然生态系统的进化最终将以完全循环的方式运行。在这种形态下，资源与废物没有实质差别。一种生物的代谢废物对另一种生物来说就是资源。整个生态系统与外部的联系就只有吸取外部的太阳能。图2.3三级生态系统中循环性物料流动组成部分组成部分组成部
19、分生态系统生态系统能量65当前产业系统发展模式很大的程度上属于一级生态系统向二级生态系统过渡的模式：(一)产业系统利用物质与能量的有限性；(二)物质与能量流动的简单网络化；(三)产业系统的废物部分回收利用。66理想的产业生态系统模式并没有被表达为三级生态系统模式。对于产业系统而言，发展成为三级生态系统模式并不是实现可持续发展的唯一途径和必须条件。人类难以持续发展是因为人类活动已经严重地破坏了作为地球一个特殊成员与地球之间的相容性。因此，要扭转这种局面，根本上就是恢复人类活动与地球的相容性。产业生态学的观点认为，理想的产业系统应尽可能接近三级生态系统并与地球自然生态系统这个更大的三级生态系统相容。理想的产业系统图2.4理想产业生态系统的模式资源开采者消费者废物处理者加工者有限的资源有限的废物地球吸收67如何实现产业生态系统的进化？68