工业生态学的由来
工业生态学并非全新的概念，20世纪60年代的科技文献中已经时而出现这一个词了，但是没有更为深入的研究。1989年Frosch和Gallopoulos在《科学美国人》上一篇题为“制造的策略”的文章中重新提出工业生态学这一概念。从此以后，工业生态学走上了充满活力的发展之路。工业生态学是针对工业化及其对自然系统的影响，通过运用生物系统原理和生态系统的结构、功能的基本模式形成了现代工业的管理思想和综合管理工具。可以毫不夸张地说，目前，工业生态学正在成长为一个由工程学、生态学和生物经济学交叉构成的科学与技术的崭新领域。
自18世纪以来，工业革命开创了机器大生产的新时代，因现代工业机器的出现，使世界面貌发生了根本的变化，为人类创造和发展了以巨大物质财富为主要特征的现代文明。然而，伴随着此过程，也出现了资源短缺、能源危机、环境污染和生态破坏等一系列全球性的严重危机。危机告诉人们，传统工业发展模式已难以为继，迫使人们对工业发展历程中传统的高投入、高能耗、高污染的工业发展模式进行深刻的反思。然而，在现实的选择中，人们并不希望限制或放弃工业化成果来谋求危机的解除。事实上，全球日增的人口及其对物质资源需求的刚性增长说明，这种想法也是行不通的。因此人们所希望的是，在创造和享受工业文明的同时，最大限度地减轻它的负面影响，从而达到持久实现福利增长和人与自然和谐相处。在这种思想指导下，经济学家和工业界对工业的发展模式进行了大量的探索。当时称为工业共生现象，这就是生态工业的雏形。
1989年，Frosch和Gallopoulos在《科学美国人》发表的一篇文章中，正式提出“工业生态学”和“工业生态系统”的概念，这一创造性的提法引起了广泛关注。1993年，受到卡伦堡的启发，美国商人Hawken在《商业生态学》一书中，也提出工业生态系统和生态工业园的问题。1994年，加拿大新斯科舍省达尔湖西大学的一个研究小组明确提出了生态工业园区的设想。在所有提法中最有代表性的是，联合国工业发展组织1991年10月提出的“生态可持续工业发展”（ecological sustainable industrial development）的概念，认为工业生态是一种对环境无害或生态系统可以长期承受的工业发展模式，是一种环境与发展兼顾的模式，并成为全球可持续发展在工业方面的具体体现。这是现代工业发展历史性的重大转折，这一概念的提出，标志着未来工业的主导发展方向，由传统工业发展模式转向生态工业的可持续发展模式，不少专家预言，生态工业将成为21世纪全球工业发展的主旋律。尽管工业生态学还十分稚嫩，但已经表现出了某种成熟的形态，标志之一是1997年春季美国麻省理工学院出版了《工业生态学》杂志，这是世界上第一本专门介绍这一正在发展中的新兴学科的学术刊物。
工业生态学
维基百科，自由的百科全书 跳转到： 导航, 搜索 工业生态学（Industrial ecology，简称IE）又称产业生态学，是对开放系统的运作规律通过人工过程进行干预和改变，在一般的开放系统中资源和资金经过一系列的运作最终结果是变成废物垃圾，而工业生态学所研究的就是如何把开放系统变成循环的封闭系统，使废物转为新的资源并加入新一轮的系统运行过程中。
工业生态学的概念最早是在1989年的《科学美国人》（Scientific American）杂志上由通用汽车研究实验室的罗伯特·弗罗斯彻（Robert Frosch）和尼古拉斯·格罗皮乌斯（Nicholas E. Gallopoulous）提出的。他们的观点是“为什么我们的工业行为不能像生态系统一样，在自然生态系统中一个物种的废物也许就是另一个物种的资源，而为何一种工业的废物就不能成为另一种的资源？如果工业也能像自然生态系统一样就可以大幅减少原材料需要和环境污染并能节约废物垃圾的处理过程。”
其实弗罗斯彻和格罗皮乌斯的思想只是对更早的观点的发展，如巴克敏斯特·富勒（Buckminster Fuller）和他的学生（如J. Baldwin）提出的节约理论，以及其他同时代人提出的相似观点的，如艾莫里·洛温斯（Amory Lovins）和落矶山学院（Rocky Mountain Institute）。
但是工业生态学（Industrial Ecology）这一专有名词最早是由哈利·泽维·伊万（Harry Zvi Evan）在1973年波兰华沙召开的一次欧洲经济理事会的小型研讨会上提出的，随后伊万在《国际劳工回顾》杂志（International Labour Review）1974年 vol. 110 (3)，219-233页发表了相关文章。伊万把工业生态学定义为对工业运行的系统化分析，这一分析引入了许多新的参数：技术、环境、自然资源、生物医学、机构和法律事务以及社会经济学因素。
工业生态学不会孤立的把工业化系统（如一个工厂，某一产业，某个国家甚至是全球经济）从生物圈中分离出来，而是把它们当作整个系统的一个特殊案例，只不过这一案例是基于资本的环境，而不是自然环境。既然自然系统可以没有浪费，我们也可以把我们的系统依照自然系统一样变得可持续发展。
与更为常规的节能或者节约资源的目标相同，工业生态要求严格按照需求经济的原则重定义了消费和生产之间的关系，它也是自然资本主义的四个目标之一。这种理论不鼓励那种源自对未来无知态度的“不涉及道德的消费”行为，它运用政治经济学的观点去评价自然资源，更依赖于指导性教育性资源去设计和维护每个单一的工业系统。 近年来工业生态学领域的科学理论发展相当迅速，1997年的《工业生态学期刊》（Journal of Industrial Ecology）,2001年的《国际工业生态学学会》（International Society for Industrial Ecology）以及2004年的《工业生态学发展》（Progress in Industrial Ecology）杂志共同使工业生态学在国际科学界占有重要的一席之地。
[编辑] 参见
可持续发展 ? 环境保护 ? 永续设计 ? [编辑] 外部链接 ? ? ? ? ? ? ? ? International Society for Industrial Ecology Journal of Industrial Ecology Industrial Ecology: From Theory To Practice by Steven W. Peck The Eco-Efficiency Centre in Burnside Nova Scotia, Canada International MSc programme Industrial Ecology, Netherlands Natural Capitalism - Mother Jones article on book of the same title by Paul Hawken NaturalCapitalism.org - Published by The Rocky Mountain Institute A Roadmap to Natural Capitalism - from The Harvard Business Review
工业生态学
百科名片
工业生态学（Industrial Ecology）是一门研究人类工业系统和自然环境之间的相互作用、相互关系的学科。它是一门新兴交叉学科，自诞生10多年来，其理论研究与实践活动已经取得了长足的进展。 目录[隐藏]
学科介绍 发展历程 特征及趋势 研究领域 研究现状
[编辑本段] 学科介绍
工业生态学（Industrial ecology，简称IE）又称产业生态学，是一门研究社会生产活动中自然资源从源、流到汇的全代谢过程、组织管理体制以及生产、消费、调
控行为的动力学机制、控制论方法及其与生命支持系统相互关系的系统科学。是对开放系统的运作规律通过人工过程进行干预
《工业生态学》封面
和改变，在一般的开放系统中资源和资金经过一系列的运作最终结果是变成废物垃圾，而工业生态学所研究的就是如何把开放系统变成循环的封闭系统，使废物转为新的资源并加入新一轮的系统运行过程中。
[编辑本段] 发展历程
工业生态学的概念最早是在1989年的《科学美国人》（Scientific American）杂志上由通用汽车研究实验室的罗伯特·弗罗斯彻（Robert Frosch）和尼古拉斯·格罗皮乌斯（Nicholas E. Gallopoulous）提出的。他们的观点是“为什么我们的工业行为不能像生态系统一样，在自然生态系统中一个物种的废物也许就是另一个物种的资源，而为何一种工业的废物就不能成为另一种的资源？如果工业也能像自然生态系统一样就可以大幅减少原材料需要和环境污染并能节约废物垃圾的处理过程。”
其实弗罗斯彻和格罗皮乌斯的思想只是对更早的观点的发展，如巴克敏斯特·富勒（Buckminster Fuller）和他的学生（如J. Baldwin）提出的节约理论，以及其他同时代人提出的相似观点的，如艾莫里·洛温斯（Amory Lovins）和落矶山学院（Rocky Mountain Institute）。
但是工业生态学这一专有名词最早是由哈利·泽维·伊万（Harry Zvi Evan）在1973年波兰华沙召开的一次欧洲经济理事会的小型研讨会上提出的，随后伊万在《国际劳工回顾》杂志（International Labour Review）1974年 vol. 110 (3)，219-233页发表了相关文章。伊万把工业生态学定义为对工业运行的系统化分析，这一分析引入了许多新的参数：技术、环境、自然资源、生物医学、机构和法律事务以及社会经济学因素。
[编辑本段] 特征及趋势
(1)工业生态学领域开始社群化，目前已经出现了两大子群，即专注于物质流分析
的Conaccount分会和专注于生态工业发展的Eco—Industrial Development分会。同时，工业生态学学会还设有学生专区。
(2)发达国家占据工业生态学领域的主导地位，且欧、美、日三足鼎立的格局日益明显。其中，美国强于概念体系、理论构建和全球视野，欧洲强于大项目主导和系统实践，日本则精于刻画并着眼于亚洲视角；
(3)工业生态学的理论基础和学科体系仍然比较模糊。社会物质代谢和生态工业发展成为学科的主体构成，但前者偏于还原视角，后者理论建构不足。
(4)应用性在加强。生态工业园区、城市代谢、节能减排与气候变化等都成为了工业生态学应用的热点领域。
[编辑本段] 研究领域
工业生态学是生态工业的理论基础。 1989年9月美国通用公司的研究部副总裁Robert Frosch和负责发动机研究的Nicolas Gallopoulos在《科学美国人》杂志上发表题为《可持续工业发展战略》的文章正式提出了工业生态学的概念。工业生态学把整个工业系统作为一个生态系统来看待，认为工业系统中的物质、能源和信息的流动与储存不是孤立的简单叠加关系，而是可以像在自然生态系统中那样循环运行，它们之间相互依赖、相互作用、相互影响，形成复杂的、相互连接的网络系统。 工业生态学通过“供给链网”分析（类似食物链网）和物料平衡核算等方法分析系统结构变化，进行功能模拟和分析产业流（输入流、产出流）来研究工业生态系统的代谢机理和控制方法。工业生态学的思想包含了“从摇篮到坟墓”的全过程管理系统观，即在产品的整个生命周期内不应对环境和生态系统造成危害，产品生命周期包括原材料采掘、原材料生产、产品制造、产品使用以及产品用后处理。系统分析是产业生态学的核心方法，在此基础上发展起来的工业代谢分析和生命周期评价是目前工业生态学中普遍使用的有效方法。工业生态学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，研究工业活动和生态环境的相互关系，以研究调整、改进当前工业生态链结构的原则和方法，建立新的物质闭路循环，使工业生态系统与生物圈兼容并持久生存下去。
[编辑本段] 研究现状
工业生态学不会孤立的把工业化系统（如一个工厂，某一产业，某个国家甚至是全球经济）从生物圈中分离出来，而是把它们当作整个系统的一个特殊案例，只不过
这一案例是基于资本的环境，而不是自然环境。既然自然系统可以没有浪费，我们也可以把我们的系统依照自然系统一样变得可持续发展。
与更为常规的节能或者节约资源的目标相同，工业生态要求严格按照需求经济的原则重定义了消费和生产之间的关系，它也是自然资本主义的四个目标之一。这种理论不鼓励那种源自对未来无知态度的“不涉及道德的消费”行为，它运用政治经济学的观点去评价自然资源，更依赖于指导性教育性资源去设计和维护每个单一的工业系统。
近年来工业生态学领域的科学理论发展相当迅速，1997年的《工业生态学期刊》（Journal of Industrial Ecology）,2001年的《国际工业生态学学会》（International Society for Industrial Ecology）以及2004年的《工业生态学发展》（Progress in Industrial Ecology）杂志共同使工业生态学在国际科学界占有重要的一席之地。[1]
参考资料
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1.
王兆华,尹建华,武春友.生态工业园中的生态产业链结构模型研究[J]中国软科学,2003(10):149～152
扩展阅读：
1.（王兆华,尹建华,武春友.生态工业园中的生态产业链结构模型研究[J]中国软科学,2003(10):149～152.引用源Raymond P.Co?te,E.Cohen-Rosenthal,Designing eco-industrial parks:a synthesis of some experiences Journal of Cleaner Production 6(1998),pp181-188.）
工业生态学的研究视角
【英文标题】The Perspectives in Studying Industrial Ecology Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China 【作 者】卢志茂/叶平
【作者简介】哈尔滨工业大学 环境与社会研究中心，黑龙江 哈尔滨 150001 卢志茂（1972—），男，黑龙江宾县人，哈尔滨工业大学环境与社会研究中心，讲师，硕士，研究方向工业生态学；叶平（1955—），男，黑龙江龙江人，哈尔滨工业大学环境与社会研究中心，教授，硕士，研究方向环境伦理学。
【内容提要】工业生态学是一门新的边缘学科，其概念和原理来源于生物生态学。该学科为工业的可持续发展提供了全新的环境管理观念。研究工业生态学有以下五个视角：地球的长期可居住性、全球区域、自然系统的控制和脆弱性、质量流动分析和节约能源的新方法。 【英文摘要】The industrial ecology, as a newly- developed science,originated from b iological ecology in terms of concepts and principles and is providing a new environmental management concept for the industrial sustaining de velopment. The following five perspectives will be taken in studying the industrial ecology:the Long-Term Habitability on earth, Global Scope,the Over whelming and Vulnerability of Natural Systems,Mass-Flow Analysis and New Me thods of Energy Saving.
【关 键 词】工业生态学/生物生态学/可持续发展
industrial ecology/biological ecology/sustainabledevelopment
中图分类号：N031 文献标识码：A 1 什么是工业生态学
工业生态学研究工业行为和环境之间的相互关系，为人类工业社会的历史发展提供一种全新的环境管理观念。工业生态学是在对工业活动超过环境承载力的感知和理性认识的基础上产生的。托马斯·格里德尔（Thomas Graedel）认为，工业生态学是对人类行为和环境相互作用进行系统分析、并定向工业与环境系统整体协调的新概念。这门科学把生态学应用于工业，其目的是寻找工业物质材料优化循环的理论和方法〔1〕。 在工业生态学中，考察工业系统的行为是在社会经济系统的背景之下展开的，工业系统也不能脱离其所处的经济和自然环境。工业行为既能调控所处的环境，环境又能对工业行为产生影响。工业生态学指导工业实践需要多维价值尺度，其中一个重要的尺度就是物质封闭循环度。用这种观念指导工业实践使之落实在工业全过程中，即在工业活动中，从原料（通常指矿石）到加工后的材料，从产品组件到成品，从废品（尚可循环利用）到最终的废弃物，这一系列过程实现生态优化和工业物质封闭循环。 工业生态学的原理来源于生物生态学原理，其机制可以从生物生态学的类比中得到启示。传统的生物生态学被定义为：研究决定物种分布和丰富性的各种因素及其相互作用的学科。弗罗斯奇（Frosch）和加洛波罗斯（Gallopoulos），（1990 ）讨论过生物生态学和工业生态学这两个概念的类比关系。他们指出：“在生物生态系统中，一些物种靠阳光、水和矿物质生存，而另一些物种不仅要靠矿物质、空气，还要食用其它物种的躯体（包括活的和死的）来维持生命，同时排除废物。这些废物又成为另一些物种的食物。这些物种中有的是把废物转变为基础生产者可利用的矿物质，有的是在复杂的过程网络中互相消费，实现新陈代谢。类似地，在工业生态系统中，每个工业过程必须被视为与更大的工业过程相互依存、相互联系，并属于其中的组成部分。工业生态系统的概念和生物生态系统的概念，虽然存在很大差异，但是，如果工业系统类比生物系统相似的优化特征并加以模仿，必将获益非浅。”〔2〕 托马斯·格里德尔（1994）把物质循环和地球最早的生命形式联系起来，认为在生命起源的时代，生命的存在基本上不对可利用的资源构成伤害。这种简单生命形式的生态过程，可以描述为线性的，即单组分的物质流动不依靠其他生命形式的物质流动。这种模式称之为“开放型”生态过程，参见图1（A）。结果扩张或衰退，但生物生态系统的整体是长期稳定的。在生物生态系统范围内，系统内相临资源是有限的，其结果是各个生命组分是相互关联的。在这种由生命相关性造成的内部压力下，进化产生了我们所熟知的富有效率的生态运行系统。根据这个系统，相临近的范围非常大，但在生态系统的边界流入和流出的物质量（输入资源和排除废物）却十分的小。此种称之为“半开放型”生态过程，参见图1（B）。“半开放型”系统比“开放型”更富有效率，但长期发展，单向物质流动显然是不稳定的。为了改变这种状态，达到系统内最终稳定，自然界进行了长期的进化、选择、优化，从而使生物生态系统进化到几乎完全的物质循环。这里“资源”和“废物”是相对的，一个物种的废物可以是另一个物种的资源。此种称之为“封闭型”生态过程，参见图1（C），其特征是：在这个生物生态系统内部，物质是封闭循环的，只有太阳能作为永恒的输入能源。 附图
图1 （A）“开放型”生态过程中线性的物质流动。（B ）“半开放型”生态过程中准循环的物质流动。（C ）“封闭型”生态过程中物质循环流动。
人类对适合工业过程（广义上包括农业、城市基础建设）的材料和资源的利用，如果按理想模式，这种利用与上述的半开放或封闭型的整体生态模式相似。但实际上，人类对材料的使
用，存在着浪费现象。例如，通常情况下人们只使用了某材料或某产品的特定功能，然后就当作废品抛弃，使之退出经济系统，而不进行回收再利用（Ayres，1989 ），就像上述的“开放型”线性生物生态模式〔3〕。 这种模式类似于18世纪工业革命的成熟期工业经济发展的生态模式——只重视人口和农产品的指数增长，不考虑资源的循环利用模式，这曾一度引起全球的繁荣。时至今日，还有许多工业过程和产品仍然保持着工业初始阶段原始模式的浪费方式。
当前，世界工业化过程在不断加速，工业规模日益扩大，经济效率空前提高，但却使大气臭氧层迅速被破坏，空气中的二氧化碳含量迅速提高，废品处理站垃圾迅速增多??诸多事实表明整个工业生态系统的废物量极大，严重地阻碍工业生态的良性循环，所以必需加以限制。而要改变这种不良的工业系统，必须改变生态观念，构建新的工业生态模式，即工业系统从线性开放型到非线性半开放型准循环或者非线性封闭型循环的运作模式进化和发展。过去的10年或20年，对于环境危机，政府如何管理，工业组织就如何响应，这是一种被动的缺乏计划的运作模式，往往花费了很大气力解决了一个问题，却同时激化了另一个问题。而工业生态学通过研究解释工业过程和物质流量的相互影响，优化工业系统的所有过程，促使制造业沿着“开放型”到“半开放型”或“封闭型”的工业生态运作模式的方向进化。工业生态学的一个中心目标就是联合并协调社会各部门的运作，最终实现人类社会的可持续发展。 工业生态学强调，工业行为要实现封闭循环，必须要部门间合作，联合并协调的部门大致上有四种类型，即无机原料和有机原料的获取部门，材料的处理部门，产品的制造部门，消费品、废品的处理部门。工业生态学要求这些部门根据循环模式，限定各个部门间的联系和运作，或者鼓励物质在整个工业生态系统中循环流动，逐渐发展成富有效率的运作模式，大幅度降低对外部支持系统的伤害，就像“半开放型”或“封闭型”那样的生态模式。(转载请注明网络来源：http://www.csscipaper.com/)
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2 工业生态学研究的角度 （1）研究长期可居住性 工业生态学认为，工业活动对环境的影响不仅仅是短期的干扰，而是损害了地球的长期可居住性，这主要是由于三个因素造成的：①有毒物质的积累。诸如温室效应等。这些气候的变化引起地球环境可居住性降低，基本上是人所共知的，但对于环境的化学物质毒化也损害地球可居住性的事实却缺乏了解。环境毒化和气候变化一样都是对环境可居住性的化学损害。首先，随着化学物质的不断积累，土壤被毒化。土壤中氮的含量失去平衡，金属和化学物质也严重超载，这使得将来的土地生产力会降低到什么程度，现在却知之甚少。其次，许多长效性化学物质不断进入并积聚在食物链中，有些已经达到了毒化的程度，直接影响了人和其他物种的健康。另外，工业上使用的长效性物质，像含铅的建筑涂料和汽油等，使得下一代成了间接的受害者。如果不用长效性材料，就可避免上述的毒化结果。但这种持久和耐用性正是工业一味追求的目标。我们已经接受了氟里昂（CFCs）的再教育。从根本上说，要用工业生态学重整化工工业的发展目标及其结构关系。②资源的消耗和物理降级。物质世界的和谐性和丰富性是自然给人类的恩赐，但是随着人类对资源的疯狂开采和使用上的浪费，这种恩赐已快被消耗殆尽。这很大程度上是由于人类的工业活动，造成了能源、水源的短缺，从而降低了地球环境的可居住性。③物种的灭绝。丧失可居住性毕竟是一个生物学范畴，比起物理或化学的降级，人类面临最严峻、无可挽回的后果是物种大量灭绝。不像环境的物理化学降级影响可居住性是缓慢积累的过程，而生物生态的恶化则是一种突发的灾难。物种的
灭绝削弱了生态平衡系统，这也可能影响到人类将来的娱乐和教育，甚至直接的物质利益，也就影响到环境的可居住性。
（2）工业生态学研究的系统涉及到全球范围
工业生态学研究整个工业生态系统的视角，不仅要在时间上，而且还要在空间上扩展。工业行为对外部支持系统的损害，既表现在地方、区域上，又表现在全球范围的变化，譬如从土壤沙化、洪水泛滥到气候的变迁。全球变化的研究已经自然形成两种分析系统：①大到整个地球的系统；②小到普遍存在的系统。虽然研究的是小的普遍存在的系统，比如选择稻田为研究对象也能演绎出第一种系统的变化结果，特别表现在气候变化的研究上。例如工业革新产品在农业上的应用，促使农业技术的变化可能引起全球范围土地生产能力发生变化，可是由这种小的普遍存在的局部系统引起的全球系统变化却常常被忽视。由于人类是无处不在的，那么他们对环境的破坏也是随处可见的，所以一个更宽广的工业生态学全球研究框架需要建立起来，即把所有对环境的损害，无论大还是小都考虑进去。
地球上不同的区域，即便是距离很远的不同地区，他们的工业模式也很相似，所以他们对于环境的影响在细节上也差别不大。就像新的汽车、新的燃料、新的农业技术、新的税收结构一出现就会很快传遍整个世界一样。不同区域的人都在相互模仿，使得这种小且无处不在的系统的变化既有地方性特点，又有全球性特征。因此工业生态学中研究这种无处不在的局部系统的变化对全球的影响变得越来越重要。 （3）研究自然系统的控制和脆弱性
工业生态学把“人”和“非人类环境”同时考虑，并提供了一套描述二者相互作用的复合概念，其中有两个复合概念是特别重要的，即人类活动控制自然系统的概念和自然系统脆弱性的概念。
当今时代，人类的活动已经扩大到全球的范围，我们既控制着区域性的，也控制着全球性的环境系统，如湖泊、空气污染区、大气污染区、渔场、森林等。工业生态学的中心需求是要直接详细地了解哪些自然系统是敏感的，是容易控制的，以及这种特别的工业化的人类活动是如何影响那些自然系统的。工业生态学的第一个任务是认识自然的敏感程度。这方面，环境科学已经作了一些有事实依据的猜测，比如说：臭氧层的破坏，北极冰帽的融化和热带森林土壤层的流失，这些都是自然系统对人类活动很敏感的、易受伤害的部分。今天，这种猜测还是不够的，还应该通过增进对非线性自然系统的理解来加深对自然敏感程度的认识。第二个任务是认识人类活动对环境影响迅速增多的问题。这方面，历史是个导向，人口统计学也是个向导。有关能量集中和燃料使用的长期数据有助于我们考察引起世界工业迅速发展的动力机制和传播工业实践的各种模式（Grübler）〔4〕。 人口统计学家用历史的研究方法去联系人口、迁移、农业和工业活动的城市化，但人口统计最关心的还是人口的总量。解决不断增多的人口的温饱问题，需要扩大化肥和其它农用化学品的使用范围，来提高土地生产力。实际上，描述人类活动对环境影响结果的重要研究方法是首先分析每个人的活动（衣、食、住、行），然后扩展到所有人。由于人口统计学家的参与，分析年龄结构、家庭成员的多少、人口密度、国家间人口的迁移，以及其它人口统计的变量，能够做到更精确的分析人类对自然的影响，从而为工业生态学提供基础材料。
这里所涉及的“脆弱性”是指自然系统的和谐性、稳定性和丰富性特别容易被破坏的本性。过去人们在征服自然和改造自然的过程中，根本没有注意到或者忽视了这一事实。自然灾害的历史记录和为气候系统建立的有限范围的数学模型说明了这种像洪水、飓风、台风等这些急性发作事件和持续干旱、土壤中金属和盐的累积、海平面的上升等这些慢性发作事件的发生频率。脆弱性的分析就是具体分析人类已遭受的和将要遭受的灾难，去理解一个国家或地区防止遭受或者妥善的防范急性灾害和不断增多的环境变化的能力。我们对“脆弱性”理解越深刻，我们就越能有效地调解工业行为和自然环境间的矛盾。
（4）研究质量流动
工业生态学试图对工业系统相互关联的四大部门，即无机原料和有机原料的获取部门，材料的处理部门，产品的制造部门，消费品、废品的处理部门之间的物质流动进行综合分析，为达到这个目的，质量流动分析是一个强有力的工具。质量流动分析以质量守恒定理为基础，注重物质的组成，把不易磨灭的无机化学元素和长时间难以降解的有机物（如非氯化的—甲烷、氯化的—氯化联二苯等等）作为研究样品。
质量流动分析是建立在能量流动分析的成果基础之上的，但物质流动分析要比能量流动分析更复杂一些。一般情况下，能量流动不会超出使用范围，这是因为能量通常被降级为热量。可是工业系统必然涉及社会经济系统的消费环节，进而关注消费掉的工业品的流向，工业物质流动分析不得不超出材料的使用范围。因为工业品在被消费并抛入环境后，特别是难降解的化学工业品，可能在环境中形成积累导致毒化，产生副作用。例如，含汞废物被抛入湖底后，易变成甲基汞，从而被激活导致毒化；环境中的含氯废物会因为化合价的变化而产生毒性。
今后几年，工业生态学的研究人员应该扩大物质流动分析的范围并使分析结果更精确，至少达到目前能量流动分析已经取得的水平。最终，物质流动分析能够通过研究空气、水和土壤的物理化学特征和变化规律，来说明影响生物可用性（bioavailability ）和环境毒化的化学变化因素。不仅如此，物质流动分析应配合宏观分析，既不漏掉恰巧对环境变化起重要作用的“小的”物质流动，也不漏掉全球环境变化对物质流动的影响，以期获得可以信赖的分析结果。
（5）研究节能和开源的新方式
经济学和社会学已经阐明工业化商行和农场是经济参与者和人类的主要的公共基础部门，但这种看法却很少被纳入分析环境问题和制定环境政策应考虑的范围之列。环境被用来判定好与坏，过错全推给“工业”，与经济活动中的公众却没有关系，这是一种传统观念。在工业生态学里，工业不再是政策执行者，而是政策制订者。工业系统已经承认保护环境的目标已不再是与己无关，相反，应把这些目标作为产品制造过程的一部分，就像维护工人的安全和让消费者满意那样引起了重视。工业生态学认为，新型工业的参与者包括两种行业。其一，在资源管理上提供高效节能商品的服务行业，目前这种行业已经出现。过去，世界各地的电力设备公司仅关心电力的供应，而没有注意他们也应该自己安装电表时扮演消费者的角色。今天，电力设备公司与商业建筑、居民建筑的所有者之间的关系经常由一个致力于能量节约的“能量服务公司”来调解。比如，该公司提供节能灯、节能发动机等。其二，促进研制可再生能量（renewable energy）的行业。该行业的出现可以说是对保护环境和人类工业可持续发展作出的积极响应，当前其发展已经进入了一个新的阶段。选择这个新视角我们可以看到许多有关获取和转变太阳能及其它自然能源的聪明途径，都是廉价和高效的，并且充分考虑环境的好方法。例如把太阳能、风能、原子能等转变成我们常用的电能，尽量减少其中间过程，或者探索新的转变方法和途径，有效地提高能量转变效率。这个领域最具有创造性的想法是直接把风能和太阳能转变为生物燃料（biofuels），就象植物的光合作用，能量转变率最高。如果再生型的新能源被纳入世界工业能量系统，它势必会改变和控制全球能量使用的面貌。(
全文阅读链接：http://www.csscipaper.com/zhexue/kejizhexuegailun/91599_2.html 收稿日期：2000—02—29 【参考文献】
〔1〕Thomas Graedel. Industrial Ecology: Definitionand Implementation [A]. Industrial Ecology and Global Change[C]. The Press Syndicate of the University of Cambridge,1994.23. 〔2〕Frosch R A, N Gallopoullos. Strategies forManufacturing[J]. Scientific
American,1989,261(3); Frosch RA,N Gallopoullos.Toward an Industrial Ecology[J] . Paperpresented to the Royal Society,London,1990.
〔3〕Ayres K. Industrial Metabolism[A].In Technology andEnvironment[C].National Academy Press,Washington,D.C.,1989.23-49.
〔4〕Arnulf Grübler. Industrialization as a HistoricalPhenomenon [A]. Industrial Ecology and Global Change[C]. The Press Syndicate the University of Cambridge,1994.43—65.
本文来源于CSSCI学术论文网:http://www.csscipaper.com/ 全文阅读链接：http://www.csscipaper.com/zhexue/kejizhexuegailun/91599_3.html
二氧化碳减排与生态工业--资源网
编稿时间:2009年05月28日 来源: 湖南省国土资源信息网 采编人: 不详 [核心提示] 资源形势
1. 二氧化碳减排与可持续发展
1.1 温室效应与全球气候变暖
2003年末，美国《科学》杂志评选出年度十大科技成就，关于全球变暖的研究进展获得第三[1]。全球气候变暖可能引起冰川融化、干旱蔓延、作物生产率下降、动植物行为发生异变等自然灾害，已成为当今最为显著的环境问题之一，对世界社会政治稳定及生态环境影响深远。据IPCC（政府间气候变化专业委员会）报道，20世纪全球地面平均气温升高了0.6 0.2℃[2]；同时，近几十年来，极端天气事件的灾害次数和造成的经济损失均呈快速上升的趋势[3] （如图1所示）。
全球气候变化是一个长期的过程，与大自然自身变化规律有关，但人为因素亦不可忽视。人类活动的影响主要是指由于人类活动造成大气中的一些气体（包括CO2、CH4等）浓度升高，这些气体起着类似于温室玻璃的作用，只放进阳光，吸收热能而不反射产生热能的红外辐射，从而引起气候变暖。近1000年大气中CO2气体浓度变化情况如图2所示[2]。
由图2可见，在工业革命前大气中CO2浓度相对稳定，而工业革命后CO2浓度迅速增加了31%（其他温室气体的浓度变化也存在相似的规律）。一般认为，这反映了人类活动对地球环境的影响。
图1 近几十年气象灾害损失情况
图2 近1000年大气中CO2气体浓度变化
1.2《京都议定书》
1997年，第三次联合国气候转变框架公约（UNFCC）缔约方会议上签署的《京都议定书》[4]对发达国家和经济转型国家6种温室气体（CO2、CH4、N2O、HFCs、PFCs和SF6）排放量的削减做出了明确规定，同时要求包括我国在内的发展中国家制定自愿削减温室气体排放的目标。
2005年2月，《京都议定书》正式生效，削减和控制温室气体排放有了法律依据，成为大势所趋。在所有温室气体中，CO2在大气中含量高、寿命长，对温室效应的贡献最大[5]，而且主要是由人为因素产生，CO2应当作为温室气体削减与控制的重点，CO2减排是可持续发展的必然要求。根据美国能源部的预测，在全球范围内必须减少60%的CO2排放才能真正防止全球气候变化[5]。
2. 二氧化碳减排方案及评价
2.1 调整能源消费构成，提高能源转化和使用效率
目前，化石燃料是世界上绝大多数国家能源消费的主体，其燃烧过程释放大量的CO2。以核能和可再生能源（如太阳能、风能和生物燃料）代替化石燃料或以石油、天然气等低碳化石燃料替代煤等高碳燃料都可以减少CO2排放。但是，一个国家或区域的能源消费构成是根据国家或地区的资源状况、技术条件在一个很长的历史时期内形成的，改变能源消费构成需要资源、资金和技术。以我国为例，我国的煤炭资源相对于石油和天然气资源丰富得多，待开发的水力资源大都位于交通不发达、人口相对稀少或开发难度大的区域，加之水电开发需要大资金和长的建设周期，核电的发展也面临资金匮乏、技术落后等因素的制约，难以在短时间内有较大规模的发展。在21世纪，化石燃料将继续主导世界的热力和电力生产，能源消费构成的改变只能作为中长期目标逐步实现。
对于能源转化和使用效率较低的发展中国家，改进发电技术，大力推广节能降耗生产工艺都是CO2减排的可行方案，但从世界范围看，减排空间较小。
2.2生物系统摄取二氧化碳[6]
生物系统的光合作用可以吸收环境中的CO2，固定在生物体中成为碳的贮存库，而生物质能可以直接替代化石燃料。据估计光合作用以生物质能的形式年均贮存的能量是世界各种能源使用量的8倍，生物质能的生产和利用对全球碳循环有着重要的影响。目前生物质能提供的能源仅占全世界能源使用的14%，生物系统作为碳的贮存库和化石燃料的替代物，对减排CO2的作用值得注意。可供选择的生物质能的生产和利用策略有以下一些方面：恢复和扩大陆地植被、半干旱地区种植耐盐植物、藻类生物的化石化和固定CO2、海洋养殖场生产能源和食品、笼形化合物固定CO2等等。
2.3 采用化工分离方法捕集回收CO2，加以存贮和利用
CO2不仅是一种温室气体，同时还是非常重要的工业原料：CO2气体在工农业生产中被广泛用作气体肥料、杀菌气、果蔬保鲜剂、发泡剂、惰性气体介质等；超临界CO2作为一种清洁溶剂可在食品、医药、环保等行业上用于分离、提纯、监测分析等，还可用于提高采收率法（EOR）助采石油；干冰在人工降雨、混凝土生产、环境保护等方面应用很广。同时，CO2逐渐成为在化工合成中的重要原料，随着“原子经济”的概念逐渐深入人心和相关研究的不断深入，CO2越来越多地被作为有机合成的“碳源”，（例如，由CO2可以直接合成碳酸二甲酯，而碳酸二甲酯是国际公认的“绿色”有机溶剂和重要的有机合成中间体），CO2应用领域的不断拓展成为高附加值化工产品的原料[7-11]。
世界各国的CO2生产和消费情况存在很大差异。美国是世界上CO2最大的生产国和消费国，共有90余套生产装置，其生产能力为7.45 Mt/a，主要来源于合成氨厂、制氢厂、石化厂、乙醇厂、天然气加工厂副产CO2的回收；美国最近几年的CO2消费量约4.50 Mt/a，其中近一半用于食品的冷却、冷藏、研磨和惰化，其次是用于饮料碳酸化，油井、气井操作，碳酸盐、重碳酸盐、青霉素的生产及冷却，灭火剂、气雾剂，焊接、冷收缩装配等方面。
发达国家的CO2广泛应用于各个领域，而发展中国家的CO2大多用在碳酸饮料行业。但即使是CO2的消费量最高的美国，其CO2年消费量与其大于5000Mt的排放量相比，也只占1%左右。
目前，CO2消费市场呈快速增长趋势，而原料相对紧缺，回收由人类活动产生的CO2，并进一步拓展其利用领域，不仅可以达到减排二氧化碳的目的，还能通过副产CO2降低减排成本。我们有理由相信：在不远的将来，削减CO2排放不仅有利于环境保护，还会带来显著的经济效益。
2.4 减排方案评价
与二氧化硫、氮氧化物等大气污染物相比，二氧化碳并非传统意义上的主要污染物。减少二氧化硫、氮氧化物等酸性气体的排放，可以明显降低酸雨的危害，这是一个谁治理、谁受益的地区性环境问题。而温室效应是全球性环境问题，一方治理，全体受益，付出的代价与获得的效益没有一一对应关系。因此，实现CO2减排，防止全球变暖，是一个全球性的战略性课题，它不可能建立在某一项CO2的减排技术上，而应在大系统的规模上统筹抉择。
人类大力减排CO2的初衷是保护地球家园，实现可持续发展，决不能在减排过程中引发新的环境问题。可持续发展战略要求减排方案“绿色化”，具体原则为：以保护和恢复自然生态环境作为长期目标，发挥自然的自身调节作用；以调整能源结构为中期目标，逐步以可再生能源替代化石燃料等不可再生能源；以开发新的回收CO2的“绿色”工艺为近期目标，通过回收工艺的改进降低回收CO2的成本。
3. 从工业生态整体出发，减排二氧化碳
3.1 工业生态学研究
工业生态学起源于20 世纪80 年代末R·Frosch等模拟生物的新陈代谢过程和生态系
统的循环再生过程所开展的“工业代谢”研究[12]。工业生态学把生物生态学的原理应用于工业，其目的是寻找工业物质材料优化循环的理论和方法[13]，正受到越来越多的国家政府和国际组织所重视。
同生物圈一样，工业体系也是一个漫长进化的结果。在生命的开始阶段，物质流动相互独立地进行，资源看起来是无限的，废料也可以无限地产生，这种“开放型”的生态过程称为“一级生态系统”，如图3所示。
图3 一级生态系统示意
在随后的进化过程中，资源变得有限，生物体相互依赖，组成了复杂的、相互作用的网络系统，不同组成部分（种群）之间的物质循环变得极为重要，资源和废料的进出量则受到资源数量与环境接受废料能力的制约，此即二级生态系统，如图4所示。
图4 二级生态系统示意 与一级生态系统相比，二级生态系统对资源的利用已经达到相当高的效率，但因为物质、能量流是单向的：资源减少，而废料不可避免地不断增加，仍然不能长期维持。
生物生态系统只有进化成以完全循环的方式运行，才能真正实现可持续形态。在这种情况下，不能区分资源与废料，对一个有机体来说是废料，对另一个有机体来说是资源，只有太阳能是来自外部的支援，即三级生态系统，如图5所示。
图5 三级生态系统示意
当今世界的工业体系正艰难地从一级生态系统向二级生态系统过渡，只是半循环的。而环境问题的根源恰恰在于目前的工业体系开采资源和抛弃废料。理想的工业社会（包括基础设施和农业），应尽可能接近三级生态系统。 一个理想的工业生态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。由于集约再循环，系统内不同行为者之间的物质流远远大于出入生态系统的物质流，如图6所示。
图6 理想工业生态系统示意
工业生态学是与清洁生产、污染防治有一定的联系，又进一步提升的新概念，在这里没有废物可言，废物只是放错了位置的资源，只要对工业体系内的各种原料和产品、副产品物流进行重新分配、优化，使系统实现最小投入下的资源的再循环和重复利用，就可以在与生态环境和平相处的前提下，以最小的代价得到最大的利益[14][15]。
3.2建立以CO2为中心的工业生态系统，实现CO2减排
前已述及，CO2减排是一个全球性的战略性课题，应遵循工业生态学的思想，从工业
系统的整体角度思考CO2减排策略。
生态工业园是实现生态工业和工业生态学的重要途径，它通过工业园区内物流和能源的正确设计模拟自然生态系统、形成企业间共生网络，一个企业的废物成为另一个企业的原材料，企业间能量及资源梯级利用[16][17][18]。
综观CO2的生产与利用现状和发展趋势可以看出，与CO2相关的工业种类繁多，在一些企业中CO2是副产品、废弃物，在另一些企业里就是宝贵的原料，研究与之相关各类型工业过程，建立一个以CO2为核心，由多个企业组成的，类似于丹麦卡伦堡工业共生体系（Kalundborg EIP）[19]的工业系统， 运用工业生态学的思想设计企业间的物流交换，使回收利用CO2有利可图，系统获得整体效益，就能实现CO2的循环利用。
4. 结语
二氧化碳等温室气体引发的气候变暖是当前最为突出的环境问题之一，减排CO2对人类社会可持续发展具有重要意义。
各种CO2减排方案各有优缺点，而建立生态工业园区，循环利用CO2是较为理想的减排策略。
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