工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)綜述

1、工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)綜述摘 要：本文分析了工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基本特征及核心內(nèi)容， 闡述了工業(yè)生態(tài)系統(tǒng) 建設(shè)的基礎(chǔ)、原則及其對策。關(guān)鍵詞 ：工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)；生態(tài)效率；對策一、工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的特征傳統(tǒng)的工業(yè)經(jīng)濟(jì)活動是一種從環(huán)境中調(diào)入原材料 而將大量多余的副產(chǎn)品以廢 物的形式排放到環(huán)境中去 的開放體系，無法實現(xiàn)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。針對 這 種開放的經(jīng)濟(jì)活動及其對自然環(huán)境的影響， 工業(yè)生態(tài)學(xué) 家通過比擬生物新陳 代謝過程和生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功 能 * 特別是物質(zhì)流與能量流運動規(guī)律 +，提出了 工業(yè)生態(tài) 系統(tǒng)。工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是指在一定的區(qū)域或范圍內(nèi)， 由制 造業(yè)企業(yè)和服 務(wù)業(yè)企業(yè)組成，通過企業(yè)間物質(zhì)循環(huán)和能 量流動的功能

2、流 * 物質(zhì)流、能量流、 信息流和價值流 + 相 互作用、相互聯(lián)系而形成的生態(tài)工業(yè)體系。 即把工業(yè)經(jīng) 濟(jì) 活動視為一種類似于自然生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)體系，其中 一個企業(yè)產(chǎn)生的廢物 * 或 副產(chǎn)品 + 作為下一個企業(yè)的“營 養(yǎng)物” * 原料+，形成企業(yè)“群落”工業(yè)鏈。因 此可以說， 工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一個循環(huán)體系， 其物質(zhì)流與能量流可多 層次循環(huán)利 用，而使工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的熵值不斷減少，遵 循耗散結(jié)構(gòu)原理，達(dá)到系統(tǒng)良性循 環(huán)。 生態(tài)工業(yè)是一種根據(jù)工業(yè)生態(tài)學(xué)基本原理建立的、 符合生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境承載 力、物質(zhì)和能量高效組合利用， 以及工業(yè)生態(tài)功能穩(wěn)定協(xié)調(diào)的新型工業(yè)組合。 工業(yè)生態(tài) 系統(tǒng)具有以下特性： 1. 物質(zhì)循

3、環(huán)和能量流動 工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)把經(jīng)濟(jì)活動組織成 “資源產(chǎn)品再 生資源”物質(zhì)反復(fù)循環(huán)流動 過程，實現(xiàn)物質(zhì)閉路循環(huán)和 能量多級利用。一個企業(yè)產(chǎn)生的廢物經(jīng)過處理總可 以找 到合適的去處，即工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)通過建立 “生產(chǎn)者消 費者分解者” 的“工業(yè)鏈”，形成互利共生網(wǎng)絡(luò)，使物質(zhì)循環(huán)和能量流動暢通，物質(zhì)和能量充 分利用。整個工業(yè) 生態(tài)系統(tǒng)基本上不產(chǎn)生廢物或只產(chǎn)生很少的廢物， 實現(xiàn) 工業(yè) 廢物“低排放”甚至“零排放” 。但工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)要維 持穩(wěn)定和有序，需要外部 生態(tài)系統(tǒng)輸入物質(zhì)和能量。2. 企業(yè)動態(tài)演化 工業(yè)生態(tài)系統(tǒng) “ 工業(yè)群落”中的企業(yè)都有一個 “ 生存 期” ，每個企業(yè)都遵 循或服從“ 適者生存”和“

4、優(yōu)勝劣汰”的 進(jìn)化法則。企業(yè)在工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中 生存時間的長短取決于 社會的各種限制因素、企業(yè)的生存能力以及同社會環(huán)境 的 適應(yīng)性等方面因素的疊加作用。 在市場經(jīng)濟(jì)體制下， 企業(yè) 可通過購買或出讓 排污權(quán)而自由進(jìn)入或退出工業(yè)“ 生態(tài)系 統(tǒng)” ：當(dāng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實力、生產(chǎn)技術(shù) 水平、治污工藝水平等 處于落后狀態(tài)時，在總量控制目標(biāo)下，即將按 “ 逆行 演替” 退出該工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)；反之，當(dāng)一個企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實力、生產(chǎn) 技術(shù)水平、 治污工藝水平等處于先進(jìn)狀態(tài)時，它可通過購 買排污權(quán)， 按“ 順行演替” 進(jìn) 入該工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。3. 工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性在工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中， 任何一個企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營狀況都會 干擾與其相互

5、聯(lián)系的企 業(yè)。如果一家企業(yè)的原料來源主要 是另一家企業(yè)產(chǎn)生的廢料，那么當(dāng)提供廢料 的企業(yè)因無法 預(yù)料的偶發(fā)因素而影響到生產(chǎn)并因此無法提供足夠的或 質(zhì)量無 法保證的廢料時， 這家企業(yè)就會陷于癱瘓。 這種 企業(yè)間聯(lián)系渠道的單一性， 導(dǎo) 致工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性。 所以，工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)要維持穩(wěn)定，企業(yè)就要隨時尋 找自己 的原料被利用的可能性以及用其他廠家廢料作為原料的 可能性， 并保 證這種可能性變成現(xiàn)實且能持續(xù)運行。4. 工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的雙重性 工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的雙重性是指工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)不僅受 到生態(tài)學(xué)規(guī)律的約束，同時還 要受到市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律的制 約。一個生態(tài)學(xué)上合理而經(jīng)濟(jì)學(xué)上不合理的工業(yè)生態(tài) 系 統(tǒng)是無法生存

6、的， 市場調(diào)節(jié)對工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的企業(yè)的 榮衰與成敗以及整個 系統(tǒng)的穩(wěn)定性起著決定性的作 用。所以，一個穩(wěn)定運行的工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)必然具 有經(jīng)濟(jì) 學(xué)原理和生態(tài)學(xué)原理相結(jié)合的完美性。 為此，人的主動 性在提高工業(yè)生 態(tài)系統(tǒng)運行效率方面應(yīng)發(fā)揮積極作 用。運用當(dāng)代環(huán)境倫理道德觀使企業(yè)在保證 整個工業(yè)生 態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)效率的前提下追求經(jīng)濟(jì)效益， 決不能僅僅 只為追求本 企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益而損害系統(tǒng)的整體利益。二、工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)核心內(nèi)容1. 生態(tài)效率 工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)研究的核心問題之一是，如何應(yīng)用系統(tǒng) 核心理論和方法提高工業(yè) 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)效率。生態(tài)效率是 指在提供有價格競爭優(yōu)勢的、滿足人類需求和 保證生活質(zhì) 量的產(chǎn)品和服

7、務(wù)的同時， 逐步降低產(chǎn)品和服務(wù)生命周期的 生態(tài)影響 和資源強(qiáng)度。生態(tài)效率是一個技術(shù)與管理概念， 關(guān)注最大限度提高能源和物料 投入，以降低單位產(chǎn)品的資 源消耗和污染物排放，實現(xiàn)物質(zhì)和能源利用效率的 最大化 和廢物產(chǎn)量的最小化， 并提高效率、 降低費用和增強(qiáng)競爭 力。其主要研 究內(nèi)容是物質(zhì)集成和能量集成。(1) 物質(zhì)集成：工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)集成既要研究單 個企業(yè)從原料到產(chǎn)品的一 個或多個生產(chǎn)過程的物質(zhì)集成， 實現(xiàn)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)綜合優(yōu)化目標(biāo)；又要研究多個 企業(yè)間的物 質(zhì)集成，即研究一個企業(yè)產(chǎn)生的廢物如何作為另一個企業(yè) 的原料， 在各企業(yè)間實現(xiàn)物質(zhì)最大程度利用，達(dá)到工業(yè)生 態(tài)系統(tǒng)對外的“ 零排放” 。 為

8、此，需要對各企業(yè)內(nèi)部的各個 生產(chǎn)過程進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化集成研究，采用環(huán)境友 好的反應(yīng)路 徑、集成方法和反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)綜合方法， 實現(xiàn)廢物在各生產(chǎn) 環(huán)節(jié)最大 程度的循環(huán)利用。(2) 能量集成： 工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量集成是研究工 業(yè)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)能量的有效利 用，不僅包括企業(yè)內(nèi)部各個 生產(chǎn)過程的能量有效利用以及各個生產(chǎn)過程的能量 傳 遞，還包括各企業(yè)間能量的高效交換， 即一個企業(yè)多余 的能量如何作為另一 個企業(yè)的熱源加以利用。2. 支撐技術(shù)體系工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的健康有序發(fā)展，除了要培育好成 熟、完善的市場機(jī)制外， 還需要一系列的綠色技術(shù)體系 來支撐。綠色技術(shù)主要包括預(yù)防污染的減廢或無 廢工藝 技術(shù)和綠色產(chǎn)品技術(shù)，同時

9、包括必要的治理污染的末端 技術(shù)，主要有： (1)清潔生產(chǎn)和生命周期分析技術(shù)。這是綠色技術(shù)體系的核心，清潔生產(chǎn)技術(shù) 包括清潔生產(chǎn)和清潔的產(chǎn)品，不 僅要實現(xiàn)生產(chǎn)過程的無污染或少污染，而且生 產(chǎn)出來的產(chǎn) 品在使用和最終報廢處理過程中不會對環(huán)境造成損害。 對 工業(yè)生態(tài) 系統(tǒng)內(nèi)各企業(yè)的產(chǎn)品及其生產(chǎn)過程進(jìn)行生命周 期分析，包括從原料、工藝、產(chǎn) 品到消費回收等工業(yè)生態(tài)全 過程的環(huán)境影響分析。研究如何應(yīng)用有限的、不確 定的數(shù) 據(jù)，方便地做出客觀的生命周期評價， 以及工業(yè)生態(tài)過程 的物質(zhì)和能量 平衡、 工業(yè)生態(tài)指標(biāo)體系的建立等。( 2)廢物資源化技術(shù)。 研究和開發(fā)廢物資源化工藝， 進(jìn)行環(huán)境友好的工藝替代， 如原

10、料、催化劑的無害化技 術(shù)、產(chǎn)品可降解技術(shù)、材料生產(chǎn)中的“非物質(zhì)化”技術(shù)等。（ 3）污染治理技術(shù)。 即傳統(tǒng)意義上的環(huán)境工程技術(shù)， 其特點是不改變生產(chǎn)系統(tǒng) 或工藝程序，只在生產(chǎn)過程的 末端通過凈化廢物實現(xiàn)污染控制。（ 4）再循環(huán)和重復(fù)利用技術(shù)。 這是工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)重 要的技術(shù)載體， 包括資源重 復(fù)利用技術(shù)、能源綜合利用 技術(shù)、廢物回收綜合利用技術(shù)、產(chǎn)品替代技術(shù)等。 如進(jìn)行 水的重復(fù)利用技術(shù)研究， 盡量減少對水的需求和最大限 度減少進(jìn)入水處 理系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)的廢水量。同時研究 能源替代和物質(zhì)回收技術(shù)，圍繞企業(yè)廢 物和副產(chǎn)品開發(fā) 重復(fù)利用的新工藝使工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)提高交換廢物與材 料的能 力，主要是研究如何

11、把廢物變成可用于其它企業(yè) +或用途 , 的轉(zhuǎn)化和分離技術(shù)。（ 5）信息管理和決策支持技術(shù)。 工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的建 立和完善需要大量的信息支 持，如企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營狀 況、市場信息、新的可利用的清潔生產(chǎn)工藝等。為 此，應(yīng) 利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)， 將這些信息有序地組織和建立一個信 息管理系統(tǒng)， 并 在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步建立工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)仿 真和決策支持，對系統(tǒng)內(nèi)不同成員間的 物流和能流組合 進(jìn)行研究， 對整個系統(tǒng)的生態(tài)技術(shù)做出估計， 并進(jìn)行環(huán) 境經(jīng)濟(jì) 多目標(biāo)規(guī)劃。（6）制度創(chuàng)新技術(shù)。 研究可促進(jìn)生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)的創(chuàng) 新制度，即如何在市場規(guī)則、 財務(wù)制度、法律法規(guī)方面做 出相應(yīng)的調(diào)整，可以使生態(tài)工業(yè)思想貫穿于整個生 產(chǎn)

12、和生活 , 過程。三、工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的原則、基礎(chǔ)和對策1. 原則企業(yè)共生原則：仿照自然生態(tài)系統(tǒng)食物鏈和食 物網(wǎng)，使一家企業(yè)的廢物 （輸 出） 變成另一家企業(yè)的原材料（輸入） , 形成 “共生工業(yè)鏈”，實現(xiàn)系統(tǒng)物質(zhì)流 和能量 流綜合協(xié)同的封閉循環(huán)。環(huán)境優(yōu)化原則：通過對工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物流和 能源分析，運用生命周期理 論進(jìn)行評估，達(dá)到降低生產(chǎn)成本和降低消費過程資源和能源的消耗及減少污染物 的產(chǎn)生和排放。積極采用清潔生產(chǎn)技術(shù)、無害或低害的 新工藝、新技術(shù)，大力 降低原材料和能源消耗，盡可能把 環(huán)境污染排放消除在生產(chǎn)過程中，從而實現(xiàn) 少投入、高 產(chǎn)出、低污染。協(xié)調(diào)發(fā)展原則：工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)充分體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和

13、環(huán) 境協(xié)調(diào)發(fā)展以及環(huán)境促 進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的思想，把結(jié)構(gòu)性污染 治理和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整結(jié)合起來；把削減粗放 型生產(chǎn)模式產(chǎn) 生的大量污染和促進(jìn)企業(yè)采用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)行業(yè)結(jié)合 起來； 把控制小規(guī)模企業(yè)生產(chǎn)的大量污染和推動企業(yè)資產(chǎn) 重組結(jié)合起來； 把生態(tài)建設(shè) 和推動經(jīng)濟(jì)活動結(jié)合起來。 , 基礎(chǔ) *!+ 健全的環(huán)保產(chǎn)業(yè)體系： 要有一種以上 的環(huán)保出 口產(chǎn)品，且該產(chǎn)品生產(chǎn)達(dá)到相當(dāng)大的規(guī)模， 至少有一家 其它企業(yè)利用 該出口產(chǎn)品的主要廢物。需要一家或多家 專門的衛(wèi)星企業(yè)，以使第一層次出口 產(chǎn)品的廢物轉(zhuǎn)化成 有用原材料，并轉(zhuǎn)化成可上市商品或其它二次投入或供 處置 的最終廢物。先進(jìn)的綠色技術(shù)體系：清潔生產(chǎn)和生命周期分

14、 析技術(shù)；廢物資源化技術(shù)； 污染治理技術(shù)；再循環(huán)和重復(fù) 利用技術(shù)；信息管理和決策支持技術(shù)；制度創(chuàng)新 技術(shù)。 建立一種可靠的組織機(jī)構(gòu)和運行機(jī)制， 以確保 各參與企業(yè)之間技術(shù)經(jīng)濟(jì) 層面上的長期密切合作。2. 對策（1）建立工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)技術(shù)支撐體系 許多工業(yè)生態(tài)鏈和閉路循環(huán)系統(tǒng)的建立都需要經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)支撐。 企業(yè)權(quán) 衡回收和利用副產(chǎn)品和廢物 發(fā)生的費用與購買新原料和簡單處置廢物發(fā)生的費 用， 一旦后者的費用低于前者的費用， 企業(yè)就會選擇購買新 原材料和簡單處置 廢物。因此，首先要借助現(xiàn)代高新技 術(shù)，對一些關(guān)鍵的資源回收利用技術(shù)、生 態(tài)無害化技術(shù)、 循環(huán)物質(zhì)性能穩(wěn)定技術(shù)以及閉路循環(huán)技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)， 提

15、 高這些 生態(tài)技術(shù)的可得性和經(jīng)濟(jì)合理性。 ! 建立物質(zhì)閉路循環(huán)，促進(jìn)污染零排放 在產(chǎn) 品的 設(shè)計過程建立體現(xiàn)工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)自然循環(huán)的理念物質(zhì)的閉路循環(huán)。這種 閉路循環(huán)從技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的角度是 有限度的，因為工業(yè)閉路循環(huán)的物質(zhì)性能具 有螺旋型遞 減的規(guī)律，所以會降低產(chǎn)品的質(zhì)量。 且過高的閉路循環(huán)會 顯著增加 企業(yè)的生產(chǎn)成本，降低企業(yè)產(chǎn)品的市場競爭 力。這就要求尋找材料高新技術(shù)， 使物質(zhì)成分和性能在多 次循環(huán)利用過程中保持穩(wěn)定狀態(tài)。 工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的最高 目標(biāo)是使所有物質(zhì)都能循環(huán)利 用，而向環(huán)境中排放的污染物極小，甚至為零排 放。從環(huán)境友好的角度，要求企業(yè)的能源和物質(zhì)全部做到物盡其 用，要建立一 個企業(yè)

16、內(nèi)部的資源回收環(huán)節(jié)，以滿足資源回 收，對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的所有的產(chǎn) 出物進(jìn)行循環(huán)利用。 重新利用廢物資源 有步驟地回收利用生產(chǎn)和消 費過程中 產(chǎn)生的廢棄物或副產(chǎn)品，是工業(yè)生態(tài)學(xué)得以產(chǎn)生 和發(fā)展的最直接的動因，這是 一種工業(yè)生態(tài)鏈的行為。相 對污染零排放和閉路循環(huán)利用而言，資源重新利用 在技術(shù) 上比較容易解決， 這也是工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的核心措施。( 2)積極開展生態(tài)工業(yè)園區(qū)示范點建設(shè)，加強(qiáng)生態(tài) 工業(yè)園區(qū)的生態(tài)管理 通過 開展生態(tài)工業(yè)園區(qū)試點取得經(jīng)驗，是建立我國 生態(tài)工業(yè)體系的重要步驟。一是 選擇典型企業(yè)和大型企 業(yè)進(jìn)行單個企業(yè)的生態(tài)工業(yè)試點，主要通過產(chǎn)品生態(tài)設(shè) 計、污染零排放、清潔生產(chǎn)等措施進(jìn)行；

17、二是選擇一批現(xiàn) 有的工業(yè)園區(qū)，根據(jù) 工業(yè)生態(tài)學(xué)原理進(jìn)行生態(tài)結(jié)構(gòu)改造， 建立廢物交換系統(tǒng)、企業(yè)間的閉路循環(huán)和 生態(tài)鏈，以及虛 擬生態(tài)工業(yè)園， 基本實現(xiàn)園區(qū)的污染零排放； 三是選擇一 批準(zhǔn) 備或正在建設(shè)的工業(yè)園區(qū)， 按照工業(yè)生態(tài)學(xué)的原理 進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計， 起到生態(tài) 工業(yè)示范園區(qū)的作用。 在試點 工作的基礎(chǔ)上，全面發(fā)展我國的生態(tài)工業(yè)體系。 生 態(tài)工業(yè)園區(qū)是生態(tài)工業(yè)發(fā)展的最佳組合模式，而 管理模式的選擇將直接影響園 區(qū)的生態(tài)工業(yè)特性。為此 需建立三個層次的生態(tài)工業(yè)園區(qū)的生態(tài)管理體系：第 一 個層次是產(chǎn)品層次， 要求園區(qū)企業(yè)盡可能根據(jù)產(chǎn)品生命 周期分析、生態(tài)設(shè)計 和環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品要求，開發(fā)和生產(chǎn) 低能耗、低消耗、低或無污染、經(jīng)