工业生态与循环经济PPT讲稿.ppt

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1、工业生态与循环经济第1页，共113页，编辑于2022年，星期日布兰特（布兰特（G.H.Brundtland）定义：）定义：可可持持续续发发展展是是这这样样的的发发展展，它它满满足足当当代代的的需需求求，而而不损害后代满足他们需求的能力。不损害后代满足他们需求的能力。可可持持续续发发展展是是人人类类在在漫漫长长的的社社会会发发展展中中,不不断断探探索索得得出出的的正正确确结结论论，是是当当今今国国际际社社会会的的共共识识，是是人人类类社会发展的必由之路。社会发展的必由之路。可可 持持 续续 发发 展展（Sustainable Development)第2页，共113页，编辑于2022年，星期日

2、20世世纪纪80年年代代末末以以来来，在在可可持持续续发发展展思思想想形形成成的的同同时时，人人们们一一直直在在研研究究和和寻寻求求如如何何实实现现可可持持续续发发展展。人人们们认认识识到到，深深入入认认识识工工业业系系统统与与环环境境的的相相互互关关系系，解解决决它它们们之之间间存存在在的冲突，是实现可持续发展必须解决的关键问题。的冲突，是实现可持续发展必须解决的关键问题。相关链接相关链接:循环经济循环经济循环经济循环经济工业生态学工业生态学工业生态学工业生态学第3页，共113页，编辑于2022年，星期日工业生态学工业生态学发展历程发展历程理论框架理论框架工业生态系统的进化工业生态系统的进化

3、工业系统的生态重组工业系统的生态重组工业生态学的分析方法工业生态学的分析方法生态工业园生态工业园第4页，共113页，编辑于2022年，星期日工业生态学一门新兴、蓬勃发展的综合、交叉学科一门新兴、蓬勃发展的综合、交叉学科第5页，共113页，编辑于2022年，星期日 一一方方面面，工工业业系系统统是是现现代代社社会会经经济济系系统统的的核核心心，是是社社会会发发展展不不可可缺缺少少的的动动力力，它它提提供供的的产产品品和和服服务务构构成了现代文明的物质基础。成了现代文明的物质基础。另另一一方方面面，工工业业体体系系是是人人类类社社会会与与自自然然生生态态系系统统相相互互作作用用最最为为强强烈烈的的

4、一一个个子子系系统统，在在人人类类各各种种活活动动中中，工工业业活活动动对对自自然然环环境境冲冲击击最最大大，由由此此造造成成对对自自然然环环境境的损害也最为严重。的损害也最为严重。第6页，共113页，编辑于2022年，星期日人类活动对自然环境的扰动全球生态扰动现状 1994年Hannah等人使全球自然环境的扰动程度得以量化。第7页，共113页，编辑于2022年，星期日第8页，共113页，编辑于2022年，星期日中国生态扰动现状中国生态扰动现状 1998年，文英对我国人类活动强度作出年，文英对我国人类活动强度作出定量评价。定量评价。第9页，共113页，编辑于2022年，星期日第10页，共113

5、页，编辑于2022年，星期日 工业体系与自然环境之间的协调发展对工业体系与自然环境之间的协调发展对人类社会的可持续发展起着举足轻重的影响。人类社会的可持续发展起着举足轻重的影响。第11页，共113页，编辑于2022年，星期日 近近2 20年来，发达工业化国家在研究、解决年来，发达工业化国家在研究、解决工业发展与环境这一矛盾的过程中，逐步建立工业发展与环境这一矛盾的过程中，逐步建立了系统、整体化解决这一问题的了系统、整体化解决这一问题的理论框架理论框架和和方方法法，形成了一门崭新的学科，形成了一门崭新的学科工业生态学工业生态学(Industrial Ecology)第12页，共113页，编辑于2

6、022年，星期日工业生态学工业生态学发展历程发展历程理论框架理论框架工业生态系统的进化工业生态系统的进化工业系统的生态重组工业系统的生态重组工业生态学的分析方法工业生态学的分析方法生态工业园生态工业园第13页，共113页，编辑于2022年，星期日工业生态学的发展历程工业生态学的发展历程第14页，共113页，编辑于2022年，星期日1.萌发阶段萌发阶段 上世纪五六十年代，随着生态学的蓬勃发展，上世纪五六十年代，随着生态学的蓬勃发展，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。环和能量流动的规律重构工业系统的想法。第

7、15页，共113页，编辑于2022年，星期日 20世世纪纪60年年代代末末，日日本本通通产产省省的的工工业业机机构构咨咨询询委委员员会会开开展展了了前前瞻瞻性性研研究究，其其下下属属的的工工业业生生态态工工作作组组提提出出了了应应以以生生态态学学的的观观点点重重新新审审视视现现有有的的工工业业体体系系和和应应在在“生生态态环环境境”中中发发展展经经济济的的观观念念。1972年年5月月，该该工工作作组组发发表表了了题题为为“工工业业生生态态学学：生生态态学引入工业政策的引论学引入工业政策的引论”的报告。的报告。第16页，共113页，编辑于2022年，星期日2.工业生态学的诞生工业生态学的诞生 1

8、989年年9月月，Frosch和和Gallopoulos发发表表了了题题为为制制造造业业的的战战略略一一文文，提提出出了了工工业业生生态态学学的的概概念念，认认为为工工业业系系统统应应向向自自然然生生态态系系统统学学习习，并并可可以以建建立立类类似似于于自自然然生生态态系系统统的的工工业业生生态态系系统统。在在这这样样系系统统中中，毎毎个个工工业业企企业业必必须须与与其其他他工工业业企企业业相相互互依依存存、相相互互联联系系，从从而而构构成成一一个个复复合合的的大大系系统统，以以便便运运用用一一体体化化的的生生产产方方式式来来代代替替过过去去简简单单化化的的传传统统生生产产方方式式，减减少少工

9、工业业对对环环境的影响。境的影响。第17页，共113页，编辑于2022年，星期日3.蓬勃发展阶段蓬勃发展阶段 20世纪世纪90年代以来，工业生态学的理论研究与实践进年代以来，工业生态学的理论研究与实践进入蓬勃发展的崭新阶段。入蓬勃发展的崭新阶段。第18页，共113页，编辑于2022年，星期日 工工业业生生态态学学是是一一门门新新兴兴、蓬蓬勃勃发发展展的的综综合合、交交叉叉学学科科，是是一一门门研研究究人人类类工工业业系系统统和和自自然然环环境境之之间间相相互互作作用用、相相互互关关系系的的学学科科。工工业业生生态态学学为为研研究究人人类类工工业业系系统统与与自自然然生生态态系系统统的的协协调调

10、发发展展提提供供了了一一种种全全新新的的理理论论框框架架，为为协协调调各各学学科科与与社社会会各各部部门门共共同同解解决决工工业业系系统统与与自自然然生生态态系系统统之之间间的的冲冲突突提提供供了了具具体体、可可操操作作的的方方法法，为为可可持持续续发展的理论奠定了厚实的基础。发展的理论奠定了厚实的基础。第19页，共113页，编辑于2022年，星期日 工业生态学追求的是人类社会和自然生工业生态学追求的是人类社会和自然生态系统的和谐发展，寻求经济效益、生态效态系统的和谐发展，寻求经济效益、生态效益和社会效益的统一，最终实现人类社会的益和社会效益的统一，最终实现人类社会的可持续发展。可持续发展。第

11、20页，共113页，编辑于2022年，星期日工业生态学工业生态学发展历程发展历程理论框架理论框架工业生态系统的进化工业生态系统的进化工业系统的生态重组工业系统的生态重组工业生态学的分析方法工业生态学的分析方法生态工业园生态工业园第21页，共113页，编辑于2022年，星期日工业生态学的理论框架工业生态学的理论框架第22页，共113页，编辑于2022年，星期日工业生态系统的基本概念工业生态系统的基本概念（自然）生态系统一个生物物种在一定范围内所有个体的总和在生态学中称为种群(Population)第23页，共113页，编辑于2022年，星期日在一定的自然区域中许多不同种生物的总和称为在一定的自然

12、区域中许多不同种生物的总和称为群落群落(Community)第24页，共113页，编辑于2022年，星期日任何一个生物群落与其周围非生物环境的综合任何一个生物群落与其周围非生物环境的综合体就是生态系统体就是生态系统(Ecosystem)第25页，共113页，编辑于2022年，星期日生态系统是生命系统与环境系统在特定空间的组合。生态系统是生命系统与环境系统在特定空间的组合。在在生生态态系系统统中中，各各种种生生物物之之间间以以及及生生物物与与非非生生物物的的环环境境因因素素之之间间互互相相作作用用，关关系系密密切切，而而且且不不断断地地进进行行着着物物质质交交换换和和能能量量流动。流动。第26页

13、，共113页，编辑于2022年，星期日许多各种各样的生态系统组成的统一整体，就是人类许多各种各样的生态系统组成的统一整体，就是人类目前所生存的自然环境。目前所生存的自然环境。整个生物圈（整个生物圈（Biosphere）就是一个最大的生态系统，）就是一个最大的生态系统，也可以称为生态圈（也可以称为生态圈（Ecosphere）第27页，共113页，编辑于2022年，星期日工业生态系统工业生态系统 工工业业生生态态学学理理论论的的主主要要思思想想是是把把工工业业系系统统视视为为一一类类特特定定的的生生态态系系统统。与与自自然然生生态态系系统统一一样样，工工业业系系统统是是物物质质、能能量量和和信信息

14、息流流动动的的特特定定分分布布，而而且且完完整整的的工工业业系系统统有有赖赖于于由由生生物物圈圈提提供的资源和服务。供的资源和服务。第28页，共113页，编辑于2022年，星期日类类 比比工业系统各种成员工业子系统工业生态系统自然生态系统生物种群生物群落自然生态系统第29页，共113页，编辑于2022年，星期日工业生态系统的四个基本生态系统原则工业生态系统的四个基本生态系统原则生态系统生态系统工业生态系统工业生态系统循环传输（循环传输（Roundput）物质循环物质循环 能量层叠能量层叠多样性（多样性（Diversity）生物多样性生物多样性 物种、生物物种、生物 相互依赖性和协作相互依赖性和

15、协作 信息信息循环传输循环传输 物质循环物质循环 能量层叠能量层叠多样性多样性 行为者多样性（行业、行为者多样性（行业、部门、企业等）部门、企业等）相互依赖性和协作相互依赖性和协作 工业输入工业输入输出输出第30页，共113页，编辑于2022年，星期日生态系统生态系统工业生态系统工业生态系统地域性（地域性（Locality）利用地方资源利用地方资源 注重地方特性注重地方特性 限制性因素限制性因素 地方依赖性地方依赖性 协作协作渐变（渐变（Gradual Change）利用太阳能进化利用太阳能进化 通过繁殖进化通过繁殖进化 轮回时间周期性和季节性轮回时间周期性和季节性 系统多样性发展缓慢系统多样

16、性发展缓慢地域性地域性 利用地方资源（包括废物）利用地方资源（包括废物）注重地方特性注重地方特性 限制性因素限制性因素 地方成员间协作地方成员间协作 渐变渐变 利用废物、能源和再生资利用废物、能源和再生资源源 系统多样性缓慢发展系统多样性缓慢发展第31页，共113页，编辑于2022年，星期日 工业生态学的核心：使工业体系模仿工业生态学的核心：使工业体系模仿自然生态系统的运行规则，实现人类的可自然生态系统的运行规则，实现人类的可持续发展。持续发展。第32页，共113页，编辑于2022年，星期日 在自然生态系统中，物质得以充分利用，形成相在自然生态系统中，物质得以充分利用，形成相对封闭的循环。对封

17、闭的循环。一种生物产生的废物或一个种群的部分产生的一种生物产生的废物或一个种群的部分产生的废物，都是有用的物质和能量的来源，而不会被整废物，都是有用的物质和能量的来源，而不会被整个系统当作废物来处置。个系统当作废物来处置。如微生物自身常常成为其他生物的食物，因此如微生物自身常常成为其他生物的食物，因此储存在它们身上的物质和能量势必围绕在由相关生储存在它们身上的物质和能量势必围绕在由相关生物组成的大的网络周围。物组成的大的网络周围。第33页，共113页，编辑于2022年，星期日沼沼 气气粮粮 食食农作物农作物精饲料精饲料秸秆秸秆粗饲料粗饲料家禽粪家禽粪人粪尿人粪尿牲畜栏肥牲畜栏肥高蛋白饲料高蛋白

18、饲料蚯蚓蚯蚓蚯蚓粪蚯蚓粪沼气肥料沼气肥料沼气发酵池沼气发酵池落叶、杂草、野粪、垃圾、生活废水落叶、杂草、野粪、垃圾、生活废水家庭小型生态农业工程模型家庭小型生态农业工程模型第34页，共113页，编辑于2022年，星期日 工业生态学从工业子系统或全球工业系工业生态学从工业子系统或全球工业系统的视角而不是单一生产单元或设施考察问统的视角而不是单一生产单元或设施考察问题，则可借鉴自然生态系统的物质与能量流题，则可借鉴自然生态系统的物质与能量流动模型，使工业系统象自然生态系统那样以动模型，使工业系统象自然生态系统那样以废物最小化的模式运作。废物最小化的模式运作。第35页，共113页，编辑于2022年，

19、星期日工业生态群落工业生态群落 在在自然生态系统自然生态系统中，生态群落由不同的中，生态群落由不同的生物种群依据一定特性的组成关系和结生物种群依据一定特性的组成关系和结构而组成。构而组成。主要特征有多样性、垂直结构、优势种主要特征有多样性、垂直结构、优势种、群落生境和稳定性。、群落生境和稳定性。第36页，共113页，编辑于2022年，星期日 对对工业生态学工业生态学而言，特定的工业企业联合体或共生体而言，特定的工业企业联合体或共生体可称为工业生态群落。可称为工业生态群落。工业生态群落至少包括相互关联的一些工业企业，工业生态群落至少包括相互关联的一些工业企业，为了各自的经济利益而在某些方面实现合

20、作。如能源共为了各自的经济利益而在某些方面实现合作。如能源共享、材料或副产品的再利用等。在工业生态群落中，存享、材料或副产品的再利用等。在工业生态群落中，存在不同的在不同的“种群种群”，即行业部门，它们在群落中的地位，即行业部门，它们在群落中的地位和作用是不同的。和作用是不同的。第37页，共113页，编辑于2022年，星期日自然生态系统中不同种群之间的联系是通过食物链网自然生态系统中不同种群之间的联系是通过食物链网络起来的。络起来的。第38页，共113页，编辑于2022年，星期日工业系统中没有以实体形式进行的相互工业系统中没有以实体形式进行的相互“捕食捕食”的关的关系，然而对于在工业系统中流动

21、的物质和能量来说，系，然而对于在工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不同行业部门对这些物质和能量是存在“捕食捕食”关系关系的。如一个企业的副产品或废料被另一企业作为原料的。如一个企业的副产品或废料被另一企业作为原料生产新的产品。生产新的产品。第39页，共113页，编辑于2022年，星期日工业生态系统的组成部分工业生态系统的组成部分组成组成自然生态系统自然生态系统工业生态系统工业生态系统生产生产者者利用太阳能或化学能将无机物利用太阳能或化学能将无机物转化成有机物，或把太阳能转转化成有机物，或把太阳能转化为化学能，供自身生长发育化为化学能，供自身生长发育需要的同时，为

22、其他生物种群需要的同时，为其他生物种群(包括人类包括人类)提供提供食物和能源。如食物和能源。如绿色植物、单细胞藻类、化能绿色植物、单细胞藻类、化能自养微生物等自养微生物等初级：利用基本环境要素初级：利用基本环境要素（空气、水、土壤岩石、（空气、水、土壤岩石、矿物质等自然资源）生产矿物质等自然资源）生产出初级产品，如采矿厂、出初级产品，如采矿厂、冶炼厂、热电厂等冶炼厂、热电厂等高级：初级产品的深度加高级：初级产品的深度加工和高级产品生产。如化工和高级产品生产。如化工、肥料、服装和食品加工、肥料、服装和食品加工、机械、电子产业等工、机械、电子产业等工业生态系统与自然生态系统的组成部分对比工业生态系

23、统与自然生态系统的组成部分对比第40页，共113页，编辑于2022年，星期日组组成成自然生态系统自然生态系统工业生态系统工业生态系统消消费费者者利用生产者提供的有机物和能源，利用生产者提供的有机物和能源，供自身生长发育，同时也进行有机供自身生长发育，同时也进行有机物的次级生产，并产生代谢物，供物的次级生产，并产生代谢物，供分解者使用。如动物（草食、肉食分解者使用。如动物（草食、肉食等）、人类。等）、人类。不直接不直接生产生产“物质化物质化”产品产品，但利用生产者，但利用生产者提供的产品，供自身提供的产品，供自身运行发展，同时产生运行发展，同时产生生产力和服务功能等，生产力和服务功能等，如行政、

24、商业、金融如行政、商业、金融业、娱乐及服务业等。业、娱乐及服务业等。分分解解者者把动、植物排泄物、残体分解成简把动、植物排泄物、残体分解成简单化合物，再生以供生产者利用。单化合物，再生以供生产者利用。如分解性微生物、细菌、真菌及微如分解性微生物、细菌、真菌及微型动物等。型动物等。把工业企业界产生的把工业企业界产生的副产品和副产品和“废物废物”处置、处置、转化、再利用等，如转化、再利用等，如废物回收公司、资源废物回收公司、资源再生公司等。再生公司等。第41页，共113页，编辑于2022年，星期日 按生态学或进化论的观点，生态系统内部组成之按生态学或进化论的观点，生态系统内部组成之间是优胜劣汰、适

25、者生存的竞争关系，但同时又有协间是优胜劣汰、适者生存的竞争关系，但同时又有协作和共生关系。对于工业系统而言，工业生态学家普作和共生关系。对于工业系统而言，工业生态学家普遍强调了协作和共生关系，尤其在原料和能量流动的遍强调了协作和共生关系，尤其在原料和能量流动的网络共享和废物利用方面。网络共享和废物利用方面。这样就打破了传统上企业轻视废物资源化的思想这样就打破了传统上企业轻视废物资源化的思想和将废物管理、处置和环境问题交由次要部门处理的和将废物管理、处置和环境问题交由次要部门处理的低级陈旧动作方式。在工业生态系统的组成部分中常低级陈旧动作方式。在工业生态系统的组成部分中常常有资源回收再生公司或环

26、境技术公司。常有资源回收再生公司或环境技术公司。第42页，共113页，编辑于2022年，星期日工业生态系统中的物质与能量流动工业生态系统中的物质与能量流动 自自然然生生态态系系统统各各组组成成部部分分之之间间建建立立的的营营养养关关系系是是一一网网状状关关系系，由由此此构构成成了了生生态态系系统统的的营营养养结结构构。在在自自然然生生态态系系统统内内，物物质质得得以以最最充充分分的的利利用用，并并形形成成封封闭闭循环。循环。工工业业系系统统有有其其特特定定的的物物质质、能能量量流流动动和和信信息息交交换换，但但与与自自然然生生态态系系统统不不同同，工工业业系系统统各各企企业业和和部部门门之之间

27、间物物质质供供应应的的是是一一个个线线性性开开放放系系统统，它它们们的的“食食物物”关关系系呈呈线性状态，各企业或工业部门之间的相互联系很小。线性状态，各企业或工业部门之间的相互联系很小。第43页，共113页，编辑于2022年，星期日 如何借鉴自然生态系统物质与能量流动的规律与如何借鉴自然生态系统物质与能量流动的规律与方式，了解工业系统中物质与能量流动的规律，从而方式，了解工业系统中物质与能量流动的规律，从而在工业系统内实现物质的封闭循环，这正是工业生态在工业系统内实现物质的封闭循环，这正是工业生态学的一个重要领域要研究和解决的问题。学的一个重要领域要研究和解决的问题。第44页，共113页，编

28、辑于2022年，星期日工业生态系统的平衡工业生态系统的平衡自然生态系统自然生态系统：在任何一个正常的生态系统中，在一定时期内，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，这种平衡就是所谓都保持一种相对的、动态的平衡，这种平衡就是所谓的生态平衡。在自然生态系统中，生态平衡还表现为的生态平衡。在自然生态系统中，生态平衡还表现为生物的种类和数量的相对稳定。生物的种类和数量的相对稳定。第45页，共113页，编辑于2022年，星期日 群落成员的结合主要是每一种成员的作用所至，群落成员的

29、结合主要是每一种成员的作用所至，这种作用甚至当环境条件发生变化时，仍然能够保持。这种作用甚至当环境条件发生变化时，仍然能够保持。同时，群落组成的多样性使群落能很快适应周围环境同时，群落组成的多样性使群落能很快适应周围环境的变迁。当环境中发生某些对群落不利的影响时，有的变迁。当环境中发生某些对群落不利的影响时，有些种可能反应敏感，而另一些种则能够忍受这种影响，些种可能反应敏感，而另一些种则能够忍受这种影响，因而，整个群落仍然维持。并且，在变化的环境条件因而，整个群落仍然维持。并且，在变化的环境条件下，能借以群落成员之间的相互作用为基础的自我平下，能借以群落成员之间的相互作用为基础的自我平衡机制，

30、自我调节，维持稳定。衡机制，自我调节，维持稳定。第46页，共113页，编辑于2022年，星期日工业生态系统：工业生态系统：工业生态系统的长期稳定发展有赖于整个系统的平工业生态系统的长期稳定发展有赖于整个系统的平衡。这种平衡的内在机制是市场价值规律，而平衡的实衡。这种平衡的内在机制是市场价值规律，而平衡的实现要靠系统内部具有自动调节的机制和能力。当系统的现要靠系统内部具有自动调节的机制和能力。当系统的某一组成部分出现机能异常时，就可能被不同组成部分某一组成部分出现机能异常时，就可能被不同组成部分的调节所抵消。而当某一组成失效（如破产、搬迁等），的调节所抵消。而当某一组成失效（如破产、搬迁等），造

31、成系统生态链中断或部分脱节，必须有其他组成成员造成系统生态链中断或部分脱节，必须有其他组成成员填补空位或使用新途径的生态链。填补空位或使用新途径的生态链。第47页，共113页，编辑于2022年，星期日 系统的组成部分越复杂，系统的组成部分越复杂，能量流动和物质循环的途径能量流动和物质循环的途径越复杂越复杂，其调节能力就，其调节能力就越越强强。但这种内在调节能力也。但这种内在调节能力也有一定限度，因此，有必要有一定限度，因此，有必要辅助于辅助于人为调控手段人为调控手段，这种，这种调控来源于工业生态系统调控来源于工业生态系统的协调管理机构。的协调管理机构。第48页，共113页，编辑于2022年，星

32、期日工业生态学工业生态学发展历程发展历程理论框架理论框架工业生态系统的进化工业生态系统的进化工业系统的生态重组工业系统的生态重组工业生态学的分析方法工业生态学的分析方法生态工业园生态工业园第49页，共113页，编辑于2022年，星期日工业生态系统的进化 自自然然生生态态系系统统有有趋趋于于成成熟熟的的倾倾向向，即即我我们们常常说说的的“进进化化”，在在进进化化的的过过程程中中，生生态态系系统统由由简简单单的的状状态态变变为为较较复复杂杂的的状状态态，这这种种定定向向性性的的变变化化称称为为演演替替（Succession）。演演替替早早期期的的特特点点是是生生态态系系统统具具过过剩剩的的潜潜能能

33、，并并且且每每单单位位生生物物量量使使用用相相当当高高的的物物质质和和能能量量流流动动；在在成成熟熟期期，生生态态系系统统中中物物质质与与能能量量经经多多种种通通道道形形成成网网络络流流动动并并部部分分或或全全部部循循环环，因此既没有浪费也没有积累。因此既没有浪费也没有积累。第50页，共113页，编辑于2022年，星期日 与自然生态系统一样，工业体系经历着一个漫长的进化与自然生态系统一样，工业体系经历着一个漫长的进化史。史。关于自然生态系统进化的模式为我们提供了认识现代关于自然生态系统进化的模式为我们提供了认识现代工业体系和思考其未来发展的理论基础和视角。工业体系和思考其未来发展的理论基础和视

34、角。工业生态学理论的主要探索者之一工业生态学理论的主要探索者之一Braden R.Allenby 提出了一了套工业体系三级生态系统的进化理论。提出了一了套工业体系三级生态系统的进化理论。第51页，共113页，编辑于2022年，星期日一级生态系统一级生态系统 随随着着地地球球生生命命的的产产生生，也也诞诞生生了了原原始始的的生生态态系系统统。在在生生态态系系统统形形成成的的最最初初阶阶段段，生生态态系系统统组组成成与与结结构构是是简简单单的的，甚甚至至是是单单一一的的，以以生生命命形形式式使使用用物物质质与与能能量量资资源源的的组组成成部部分分在在数数量量和和种种类类上上都都是是较较少少的的。而

35、而相相对对这这些些生生命命体体，地地球球环环境境中中潜潜在在的的资资源源确确是是无无穷穷无无尽尽的的，以以至至于于生生命命形形式式的的存存在在与与发发展展对对可可利利用用的的资资源源总总量量基基本本上上没没有有影影响响。在在资资源源无无限限的的前前提提下下，生生命命形形式式生生长长代代谢谢而而产产生生的的废废物物也也是是无无限限的的。这这种种资资源源在在单单一一的的生生态态系系统统组组成成部部分分中中的的流流动动是是线线性性的的，即即物物质质与与能量流动独立地进行。能量流动独立地进行。第52页，共113页，编辑于2022年，星期日无限的资源无限的资源无限的废物无限的废物生态系统组成部分生态系统

36、组成部分Allenby的一级生态系统中线性的物料流动的一级生态系统中线性的物料流动 在在这这样样条条件件下下，生生命命的的繁繁衍衍在在相相当当长长的的时时期期内内得得以以保保障障。Allenby将将这这种种运运行行方方式式命命名名为为一一级级生生态态系系统统中中线线性性的的物物料料流流动动。相相应应的的这这种种生生态态学学类类型型或或模模式式被被称称为为一一级级生生态学类型态学类型(type I ecology)第53页，共113页，编辑于2022年，星期日 人类进入工业文明的初期，工业体系运行方式人类进入工业文明的初期，工业体系运行方式与地球生命的最初阶段十分类似，当时的工业体系与地球生命的

37、最初阶段十分类似，当时的工业体系并不复杂，行业门类、工业企业数量、生产规模、并不复杂，行业门类、工业企业数量、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。与能量流动的叠加。这种早期的工业体系产生的废物是不加处理和利这种早期的工业体系产生的废物是不加处理和利用的。尤其是随着工业体系集约式运行的迅速发展，用的。尤其是随着工业体系集约式运行的迅速发展，消耗的地球资源越来越庞大，并将各种能降解的或难消耗的地球资源越来越庞大，并将各种能降解的或难

38、以降解的以降解的“废物废物”丢弃给地球，这些废物已然呈现出丢弃给地球，这些废物已然呈现出无限化趋势。无限化趋势。第54页，共113页，编辑于2022年，星期日 一级生态系统的运行方式是建立在资源极大富足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，引发资源危机，而且没就造成地球资源极大的浪费，引发资源危机，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。问题。第55页，共113页，编辑于2022年，星期日二级生态系统二级生态系

39、统 随着生态系统的进化，生态系统的组成和结构趋随着生态系统的进化，生态系统的组成和结构趋向复杂和庞大，系统所能利用的向复杂和庞大，系统所能利用的资源变得越来越有限资源变得越来越有限了，这使得生命体相互之间的联系变得了，这使得生命体相互之间的联系变得更为紧密更为紧密，由，由此形成更为复杂的物质与能量流动网络。在此系统中，此形成更为复杂的物质与能量流动网络。在此系统中，物质和能量流动限制在系统附近区域，物质与能量的物质和能量流动限制在系统附近区域，物质与能量的流动量可以很大流动量可以很大，但流入和流出该区域的，但流入和流出该区域的资源和废物非资源和废物非常少常少。这就是所谓的二级生态系统或二级生态

40、学类型。这就是所谓的二级生态系统或二级生态学类型（Type II ecology）中准循环性的物料流动。）中准循环性的物料流动。第56页，共113页，编辑于2022年，星期日二级生态系统中准循环性的物料流动二级生态系统中准循环性的物料流动组成部分组成部分组成部分组成部分生态系统生态系统生态系统生态系统组成部分组成部分组成部分组成部分组成部分组成部分组成部分组成部分能量与有能量与有限的资源限的资源有限的有限的废物废物第57页，共113页，编辑于2022年，星期日 二二级级生生态态系系统统较较一一级级而而言言更更有有效效率率，但但从从长长远远来来看看，显显然然也也不不具具有有可可持持续续性性，因因

41、为为物物质质与与能能量量的的流流动动方方向向是是单单一一的的，其其结结果果必必然然是是资资源源不不断断减减少少和和废废物物不不断断增增加加。二二级级生生态态系系统统仍仍未未实实现现物物质质与与能能量量的的循循环环利利用用。因因此此，在在二二级级生生态态系系统统内内部部资资源源和和废废物的进出量则受到资源数量与环境容量的共同制约。物的进出量则受到资源数量与环境容量的共同制约。第58页，共113页，编辑于2022年，星期日 与与自自然然生生态态系系统统相相比比，现现代代工工业业系系统统在在很很大大程程度度上上属属于于一一级级生生态态系系统统向向二二级级生生态态系系统统过过渡渡的的模式，主要表现在以

42、下几个方面：模式，主要表现在以下几个方面：1.工业系统利用物质与能量的有限性工业系统利用物质与能量的有限性2.物质与能量流动的简单网络化物质与能量流动的简单网络化3.工业系统的废物很少回收利用工业系统的废物很少回收利用第59页，共113页，编辑于2022年，星期日三级生态系统三级生态系统 自自然然生生态态系系统统的的进进化化最最终终将将以以完完全全循循环环的的方方式式运运行行。在在这这种种形形态态下下，资资源源与与废废物物没没有有本本质质差差别别。一一种种生生物物的的代代谢谢废废物物对对另另一一种种生生物物来来说说就就是是资资源源。整整个个生生态态系系统统与与外外部部的的联联系系就就只只有有吸

43、吸取取外外部部太太阳阳能能。这这种种真真正正可可持持续续的的生生态态系系统统称称作作为为三三级级生生态态系系统统或或三级生态学类型（三级生态学类型（Type III ecology）。）。第60页，共113页，编辑于2022年，星期日组成部分组成部分组成部分组成部分生态系统生态系统生态系统生态系统组成部分组成部分组成部分组成部分组成部分组成部分组成部分组成部分能量能量三级生态系统中循环性物料流动三级生态系统中循环性物料流动第61页，共113页，编辑于2022年，星期日有限的有限的资源资源有限的有限的废物废物加加工工者者消消费费者者废物废物处理处理者者资源资源开采开采者者理想的工业生态系统模式理

44、想的工业生态系统模式 Allenby提出理想工业系统应包括四类基本组提出理想工业系统应包括四类基本组成：资源开采者，处理者（制造商），消费者和成：资源开采者，处理者（制造商），消费者和废料处理者。废料处理者。第62页，共113页，编辑于2022年，星期日 上述模式就是二级生态系统的模式。上述模式就是二级生态系统的模式。工业生态学的观点认为，理想的工业系统应尽可工业生态学的观点认为，理想的工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。的三级生态系统相容。第63页，共113页，编辑于2022年，星期日工业生态学工业生态

45、学发展历程发展历程理论框架理论框架工业生态系统的进化工业生态系统的进化工业系统的生态重组工业系统的生态重组工业生态学的分析方法工业生态学的分析方法生态工业园生态工业园第64页，共113页，编辑于2022年，星期日工业系统的生态重组工业系统的生态重组 推推动动工工业业系系统统的的演演进进，使使之之由由低低级级生生态态系系统统向向三三级级生生态系统的转化，这是工业生态学的主旨态系统的转化，这是工业生态学的主旨。工工业业系系统统的的演演进进可可体体现现在在不不同同层层次次，小小到到工工业业共共生生体体系系，大大到到整整个个社社会会经经济济体体系系。要要实实现现工工业业生生态态学学主主旨旨，向向生生态

46、态可可持持续续性性经经济济模模式式的的转转化化。这这种种旨旨在在推推动动工工业业体体系系演演进进的的战战略略，被被称称为为“生生态态重重组组(Eco-restructuring)”，即即按按生生态态学学方方式式对对工工业业系系统统进进行行重重组组，有有的的更更泛泛指指经经济济重重组组，这是一个复杂、漫长的过程。这是一个复杂、漫长的过程。第65页，共113页，编辑于2022年，星期日工业生态学工业生态学发展历程发展历程理论框架理论框架工业生态系统的进化工业生态系统的进化工业系统的生态重组工业系统的生态重组工业生态学的分析方法工业生态学的分析方法生态工业园生态工业园第66页，共113页，编辑于20

47、22年，星期日工业生态学系统分析方法工业生态学系统分析方法工业代谢（Industrial Metabolism）生命周期评价（Life Cycle Assessment）能值分析（Emergy Analysis）第67页，共113页，编辑于2022年，星期日工业代谢（工业代谢（IM）工业代谢是把工业代谢是把原材料原材料、能源能源以及以及劳动劳动在稳态条在稳态条件下转化为最终产品和废物的所有物理过程完整件下转化为最终产品和废物的所有物理过程完整的集合。的集合。第68页，共113页，编辑于2022年，星期日 根据质量守恒原理，对物质根据质量守恒原理，对物质从最初的开采到在工业从最初的开采到在工业生

48、产、产品消费系统的使用，直至变成最终的废弃生产、产品消费系统的使用，直至变成最终的废弃物这一全过程物这一全过程进行跟踪。通过建立物质衡算表，进行跟踪。通过建立物质衡算表，测量或估算物质流动与储存的数量及它们的物理测量或估算物质流动与储存的数量及它们的物理和化学的状态，描绘其行进路线和动力学机制。和化学的状态，描绘其行进路线和动力学机制。第69页，共113页，编辑于2022年，星期日与其他系统分析方法不同的是，工业代谢与其他系统分析方法不同的是，工业代谢以环境以环境为最终考察目标为最终考察目标，对环境资源，追踪其从提炼、工，对环境资源，追踪其从提炼、工业加工和生产、直至消费后变成废物的整个过程中

49、物业加工和生产、直至消费后变成废物的整个过程中物质和能量的流向，给出工业系统造成污染的总体评价，质和能量的流向，给出工业系统造成污染的总体评价，并力求找出造成污染的主要原因。并力求找出造成污染的主要原因。第70页，共113页，编辑于2022年，星期日工业代谢研究可以有多种形式，如：1.在有限的区域（如江河流域）内追踪某些污染在有限的区域（如江河流域）内追踪某些污染物；物；2.分析研究一类物质，如重金属或高毒性物质；分析研究一类物质，如重金属或高毒性物质；3.分析研究某种物质，以确定其不同形态的特性及其分析研究某种物质，以确定其不同形态的特性及其与自然生物地球化学循环的相互影响，如镉、铅、与自然

50、生物地球化学循环的相互影响，如镉、铅、硫、碳等；硫、碳等；4.研究与不同的产品相联系的物质与能量流，研究与不同的产品相联系的物质与能量流，如如橙汁、电子芯片、城市家庭等。橙汁、电子芯片、城市家庭等。第71页，共113页，编辑于2022年，星期日 工业代谢分析既可以是全球性、国家性或是地工业代谢分析既可以是全球性、国家性或是地区性的工业生产分析，也可以是对某一个具体行区性的工业生产分析，也可以是对某一个具体行业、公司或是特定场所的调查分析。业、公司或是特定场所的调查分析。第72页，共113页，编辑于2022年，星期日工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用 煤的工业代谢途径分析煤的工业代谢途径分析清