产业生态

产业生态学
第一讲绪论
思考问题
1人类经济社会面临哪些矛盾与挑战？
2人类环境保护经历哪几个演变？
3产业生态学、循环经济和清洁生产之间的关系？
4本门产业生态学课程主要包括哪些内容？
5你认为学习本门课程对自身有什么帮助或意义？
一、产业生态学的产生背景及意义
思考：人类面临哪些资源耗竭和环境污染问题？可举例说明。

人类经济社会发展矛盾与挑战
挑战
1转变人类现有的发展模式2开发新资源利用途径3最大限度减少资源开发及环境影响人类环境保护历程演变
20世纪30-60年代传统工业发展模式：资源—产品—废物
20世纪60-70年代污染末端控制模式
20世纪90年代生产全过程控制模式：清洁生产
21世纪循环经济模式：资源—产品—再生资源
二、几个重要概念梳理
循环经济是一种国家层面的宏观发展战略，强调污染预防和全过程污染控制，主要载体是产业生态系统和社会生态系统；
产业生态学则是一门研究产业生态系统结构、功能、运作机制及优化调控的科学；
社会生态学则是一门研究社会生态系统结构、功能、运行规律和优化调控的科学。

产业生态学、社会生态学和工程学构成了发展循环经济的基本理论基石和方法工具体系。

清洁生产是将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程产品中，主要关注于具体生产工艺过程的控制。

产业生态学是清洁生产和循环经济的理论基础；
清洁生产和循环经济是产业生态学的组成部分。

第二讲
思考问题
1种群与生物群落的概念是什么？
2生物群落中优势种与关键种的区别是什么？
3生物群落中种内与种间主要有哪些关系？
4产业生态群落的定义以及其与生物群落之间的相似性？
5产业生态系统的定义及结构组成是什么？
6产业生态系统的发育分哪几级？试简要表述。

二、产业生态学的研究进展
孕育阶段（20世纪50年代～70年代初期）
萌芽阶段（20世纪70年中期～80年代中期）
诞生阶段（20世纪80年代末～90年代初）
蓬勃发展的阶段（20世纪90年代～）
三、产业生态学的内涵
Industrial ecology is an approach based upon systems engineering and ecological principles that integrates the production and consumption aspects of the design, production, use, and termination of products and services in a manner that minimizes environmental impact while optimizing utilization of resources, energy and capital. (Definition by Manahan, 2001)
产业生态学是这样一种手段，它基于工程学和生态学原则，把产业系统看成是生产和消费相统一的系统，其中人们力求从产品和服务的设计、生产、消费到处置过程将其环境影响减少至最小，并同时优化资源、能源和资本的使用。

研究视角：产业生态学是站在资源瓶颈和环境约束的角度审视人类生产活动与其依存的资源和环境之间关系的一门新兴交叉学科；
研究对象：产业生态学主要是研究企业行为、企业之间关联、产业与其依存环境的关系。

研究目的：认识和优化这种关系，从而实现人类生产活动的高效性（主要体现在资源生产力和生态效率方面）、稳定性和持续性；
研究方法：自然科学（物理、化学、生物学）、社会科学（社会学等）
产业生态学的核心原则: 全生命周期考虑
原材料能源三废
四、企业与生物体相似性
传统生态学研究的基本单位——生物体(具有一定内部结构并能够维持生命活动的组织。

) 特征（6方面）
1具有独立的行为2能利用能源和物质资源3能繁殖后代4具有应激性5多细胞生物起源于单细胞6生命是有限的
企业（产业系统的组成个体）与生物体的相似性与相异性
相似性
1能开展许多独立活动2使用能源和物质资源并释放废热和物质残渣3对外部刺激同样有反应4生命同样有限
相异性
1企业不是自我复制，而是生产无生命产品2并非像生物体一样有序地、可预测地经历不同生命阶段
五、生态系统
种群（population）：是指生活在同一地区内同种生物的所有个体的总和。

生物群落（biocoenosis）：是指在一定时间内，居住于一定区域或生境内的各种生物种群的集合。

(可分为植物群落、动物群落、微生物群落三大类。

)
优势种（dominant species）：在生物群落中，对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的植物种。

（若把群落中的优势种去除，必然导致群落性质和环境的变化。

）
关键种（keystone-species）：对其所在的群落或生态系统产生巨大影响，而这种影响相对于多数而言是非常不成比例的物种。

（它们在维护生物多样性和生态系统稳定方面起重要作用。

关键种的丢失和消除可以导致一些物种的丧失，或者一些物种被另一些物种所替代。

）
同群落中的其他物种相比很重要，但又是相对的，这也是它与优势种的区别。

主要种内关系：1竞争、2自相残杀、3领域性、4社会等级
主要种间关系：1竞争、2捕食、3寄生、4互利共生、5偏利共生、6协作共生
生态系统：是在一定空间中共同栖息着的所有生物（即生物群落）与其环境之间由于不断地进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体，是一个生态学功能单位。

生态系统的成分
1非生物成分：物质：水分、空气、 无机盐等 能量：阳光、热能等 2生产者：光能自养型、化能自养型、 3消费者 4分解者 营养结构：食物链 食物网
六、产业生态群落
产业生态群落：由一定区域内所有相关企业组成的企业联合体或共生体。

关键种企业：一些企业在群落中所使用和传输的物质最多、能量流动规模最庞大，对产业生态系统稳定起关键作用。

七、产业生态系统
定义：在一定空间中存在的所有产业组织与其环境之间不断进行物质、能量和信息交换而形成的统一整体。

产业生态系统结构组成
1产业组织系统：生产者、消费者、分解者 2环境系统：自然环境、社会环境 产业生态系统的发育：
第三讲：产业共生理论基础 思考问题
1产业共生的定义是什么？
2产业共生与产业生态体系的关系？ 3产业共生与产业集群的区别？
4产业共生网络与产业共生体系区别与关系？ 5试举一产业共生的案例，并简要描述。

无限的天然资源 开采者或物质制造者（矿物、植物） 物质处理者“制造商” 消费者
二、产业共生起源
生态学中的“共生”指的是由于生存的需要，两种或多种生物之间必然按照某种模式互相依存和相互作用生活在一起，形成共同生存、协调进化的共生关系。

产业共生模式
1．共栖、互利型产业共生
2．寄生型产业共生
3．偏利型产业共生
4．附生型（异生型）产业共生
5．混合型产业共生
三、产业共生内涵
产业共生是一个完整的系统，是指产业内作为独立经济组织的企业之间，因同类资源共享或异类资源互补所形成的共生体，该共生体促进了内部或外部、直接或间接的资源配置效率的改进，既带来了企业效益的增加，又推动了该产业的发展。

产业共生的特征
1形成共生的群落性2系统内部的复杂性3资源使用的循环性4上下游产业的关联性
5生产成果的增值性
产业共生是产业生态体系中企业的一种优化组织形式，
产业共生要比产业集群（industrial cluster）富有更丰富的内涵，因为产业共生不但要求企业通过集聚形成产业集聚，而且还要求集聚中的企业之间必须通过环境方面的合作来实现整合效益的优化
产业共生网络：由各种类型的企业在一定的价值取向指引下，按照市场经济规律，为追求整体上综合效益（包括经济效益、社会效益和环境效益）的最大化而彼此合作形成的企业及企业间关系的集合，是构成产业共生体的必要条件和核心内容。

产业共生体系：由产业共生网络及其依存环境（资源禀赋、制度安排、技术进步等）所构成的整体。

一定程度上可以说，企业及企业间共生关系构成了产业共生网络，而产业共生网络及其依存环境构成了产业共生体系
第四讲：产业共生形成机理
思考问题
1按照生产企业物料流程企业分哪几种环境责任？
2企业环境过程市场化分哪几种模式？
3产业共生网络的基本单元和基本要素是什么？
4如何分析产业共生网络？
5简述产业共生体系优化调控的基本思路。

二、企业环境责任
（1）环境安全与健康知识培训
（2）环境设计
（3）绿色消费策略
（4）延伸生产者责任（也称逆向物流）
（5）生产过程中的污染治理及废物资源化
延伸生产者责任
即企业既是产品的生产者，也是垃圾的原始制造者，即企业应该是这些废旧产品的最终责任处理者，然而，消费者消费了产品的使用价值，理应为其承担一定的成本，这就是所谓的“生产者负责，消费者付费”原则。

三、企业环境责任市场化机制
1业务外包型：委托代理环境责任机制
2内部协调整合型：绿色供应链管理模式
3信息共享型：废物资源交换利用模式
四、产业共生网络类型
1、基于基础设施和服务共享的多产业共生
2、基于核心企业的产品配套型共生
3、基于企业（集团）的共生
思考问题：基于企业环境责任市场化，你认为企业之间的环境合作可能产生什么样的合作结构（类型）？
五、产业共生网络解析框架
产业共生网络的基本单元是什么？
物料输入产品输出
产业共生网络的基本要素是什么？
至少要有两个有共生关系的独立单元
产业共生网络解析经验框架
六、产业共生体系优化调控
调控机制——1环境责任委托/代理：构成产业共生网络的最根本的原理是企业环境责任的委托代理关系2环境责任委托-代理协议
①构成产业共生网络的最根本的原理是企业环境责任的委托代理关系，而环境责任委托企业对环境责任代理企业的信任是该机制正常运行的前提和基础。

②这种信任包括两个方面的含义：相信环境责任代理企业有能力完成其环境业务；相信环境
责任代理企业会遵守诺言，按照委托-代理合同中的条款去履行其环境责任。

委托-代理合同是环境责任委托-代理机制中的关键环节，是确保该机制顺利实施的法律保障。

调控位置——系统关键节点
第五讲：基于通量的物质流分析
思考问题
物质流分析方法的局限性或缺陷？
二、物质流分析（MFA）的内涵
“物质流分析是指在一定时空范围内关于特定系统的物质流动和贮存的系统性分析或评价”。

它将物质流动的来源(源)、路径、中间过程及最终去向（汇）联系在一起。

（根据质量守恒定律，）
三、物质流分析（MFA）方法分类
Substance Flow Analysis (SFA)，主要研究某种特定的物质（元素）流
bulk-MFA，主要研究国家经济系统的物质（基本材料、产品、制成品、废弃物等）输入与输出。

四、基于通量的物质流分析框架
几个重要的概念
库：存放水等物质的容器；
源：存放输入物质的容器；
汇：存放输出物质的容器；
环路：从起点又回到起点的通道；
存量：容器的大小；
通量：物质输入或输出容器的速率；
五、物质流和物质分类
直接物质输入(Direct Material Input, DMI)：是指进入经济系统以供生产和消费过程的所有固体、液体和气体物质(包括水和空气，但不包括物质中所含的水分)，包括区域内原材料开采和进口两部分。

未使用的区域内开采(Unused Domestic Extraction, UDE)：是指区域内开采过程中或区域内有目的的物质移动过程中由于没有用途或不合适的未进入经济系统的物质，
向周围环境的输出(Outputs to The Environment, OTE)：进入国家或区域内自然环境的所有物质流动，包括生产或消费过程中或之后的物质输出。

非直接流(Indirect Flow)：在欧盟导则里，非直接流只限定于经济系统的进口和出口过程中的非直接流。

隐藏流(Hidden Flow)：被定义为物质开采过程中包括区域内外的所有未使用的物质移动。

MIPS一种可用于测量任何产品的环境压力强度的尺度，即“每单位服务的物质消耗（material input per service unit，简称MIPS）”。

生态包袱(Eco-Rucksack)是指人类为了获得有用物质和生产产品而运用的没有直接进入经济系统而流入环境的物质流过程，在物质流清单中又被称为隐流(Hidden Flow)。

第六讲:基于元素的物质流分析
思考与讨论
浅谈一下巢湖流域外源污染防治战略有哪些？请举例说明。

一、SFA定义
物质流分析SFA(Substance Flow Analysis)是一种理解和刻画特定物质（通常为元素、化合物或一类物质等）在某一特定系统内的流动状况的分析工具。

SFA遵循物质守恒定律，
SFA与bulk-MFA SFA主要研究某种特定的物质流（元素），通量的物质流分析bulk-MFA，主要研究国家经济系统的物质输入与输出
代谢”（Metabolism）：生命是一种代谢现象，是能量、物质与环境的交换过程。

三、SFA基本方法体系
（一）基本组成要素
物质（substance）：般指特定化学元素或者化合物，也可以是特定物质或者材料。

过程（Process）：指物质在系统中的转化、输送或储存，
SFA基本程序
SFA是对进出某一经济实体或者地理范围内的某种物质的迁移路径绘制流程图浅谈一下巢湖流域外源污染防治战略有哪些？请举例说明
农业种植规模养殖居民生活废物处置化工生产突出农业面源治理，减少化肥的施用量，建设生态农业；控制水土流失。

强化规模养殖管理，控制养殖业发展速度，实施生态养殖倡导城乡居民绿色生活与消费，树立绿色消费与环保意识继续加快城乡环境基础设施建设。

大力推进清洁生产，继续严格控制工业点源污染；
合理调整产业结构与布局。

引导发展本地磷化工相关产业
重点污染源污染防治战略
第七讲：生 命 周 期 评 价（Life Cycle Assessment ） 问题
1以一次性纸质和塑料杯为例，开展一项LCA 实证研究。

2除本节课介绍的方法外，你认为还可以有什么影响评价方法，试简要论述。

工业污染控制的四种模式演变
生命周期评价定义：1国际环境毒理学和化学学会（SETAC ）定义:是一种客观评价产品、过程或者活动的环境负荷的方法，该方法通过识别与量化所有物质和能量的使用以及环境排放，来评价由此造成的环境影响，评估和实施相应的改善环境表现的机会。

2国际标准化组织（ISO ）定义
:是对产品或服务系统整个生命周期中与产品或服务系统功能直接相关的环境影响、物质和能源的投入产出进行汇集和测定的一套系统方法。

LCA 本质是检查、识别和评估一种材料、过程、产品或系统在其整个生命周期中的环境影响。

原材料 能源 三废
生命周期评价技术框架
图1 SETAC 生命周期评价技术框架 图2 ISO 生命周期评价技术框架
LCA 评价框架
生命周期评价框架目的和范围定义
解释
清单分析影响评价
指导运用：
·产品开发与改进·战略规则
·公共政策制定·开拓市场·
其它
其它：
·技术的·经济的·市场的·
社会的等
LCA 的目的通常是对特定产品或过程的环境因素进行评价，以获得如何改进其环境表现的信息。

如果产品已经投入生产，其目的往往是评价产品或流程的系统， 一般确定研究范围，要回答如下问题： 1为什么要开展这项研究 2研究结果将如何运用 3谁将使用这些研究结果 4需要研究具体环境问题吗 5研究需要具体到什么程度
影响评价
定义目标确定范围
清单分析
改善评价
目标与范围界定
清单分析
影响评价
结 果 解 释
生命周期清单分析（life cycle inventory, LCI)是对产品、工艺过程或活动等研究系统整个生命周期阶段涉及的输入（原料、能量）和输出（产品、副产品、废物和排放）数据按种类和大小进行登记列表，建立详细的数据清单。

工作量最大和最耗时的部分。

清单分析的基本步骤
材料获取合成、加工和制造产品销售
产品使用
再循环：产品、部件、材料
废物管理
输入
原材料
能量
水
空气
输出
主要产品
副产品废水
固体废物其他环境影响
大气排放
影响评价:把资源消耗、能耗、废物、排放和产品等有关数据与环境相关联，转换成环境影响数据。

影响分类：
思考：生命周期评价与传统的工业环境影响评价有什么不同？
第八讲：产业代谢分析Industrial Ecology
一思考问题
1产业代谢的内涵是什么？
2分别简要介绍企业与生物体，产业代谢与元素代谢的相似性与相异性。

3产业代谢的原理是什么？请简要表述。

4产业代谢的三要素及其概念？
5产业代谢有哪几个分析步骤？
二、产业代谢内涵
产业代谢分析是描述产业系统中物质能量从资源采掘，经产业和消费系统到最终作为废弃物处置的整个过程的方法
生物体:是传统生态学研究的基本单位，是“能够维持生命活动的具有内部结构的实体”。

生物体具有以下特征：
1具有独立的行为2能利用能源和物资资源3能繁殖后代4具有应激性5所有多细胞生物均起源于单细胞并经历生长的各个阶段6生命是有限的
企业：产业系统的组成个体
企业与生物体的相似性
1能开展许多独立活动
2使用能源和物质资源并释放废热和物质残渣
3对外部刺激同样有反应
4生命同样有限
企业与生物体的相异性
1企业不是自我复制，而是生产无生命产品
2并非像生物体一样有序地、可预测地经历不同生命阶段
产业代谢（产业生态系统中）与元素代谢（自然生态系统中）的相似性
1关注人类活动对自然环境的压力
2压力最直接反映是对元素地球化学循环过程的干扰
产业代谢（产业生态系统中）与元素代谢（自然生态系统中）的相异性 1产业过程是线性的、不可逆转的物质转换过程
2人类的产业系统必须模拟自然生态系统，实现代谢过程由“线性”向“环形”发展 三、产业代谢原理
物质守恒原理
产业代谢基本要素
1物质(material)：即研究对象，即包括原材料又包括经过化学合成的物质，也可指某种物品 2过程(process)：即物质在系统中转化、运行或储存的过程。

转化过程：指物质以一种形式进入系统，而以另外一种形式输出，如人体吸入氧气、排放二氧化碳的过程。

运行过程：指物质在系统中位置的移动过程。

储存过程：指单位时间内，物质停留在系统中，没有发生转化及运行的过程。

3流量和流速(flow and flux)：表征物质流的强度和速度的单位. 流量：单位时间内流经系统的物质的数量或质量(单位如kg/a)。

流速：单位时间、单位面积内物质的流量(单位如kg/(s ·m2))。

产业代谢分析步骤
1明确研究问题和预期目标 2定义系统边界
3确定与系统相关的流、存量及过程 4计算过程 5研究报告
第九讲：生态效率 一、生态效率的概念
通过提供具有价格优势的服务和商品,在满足人类高质量生活需求的同时,将整个生命周期中对环境的影响降到至少与地球的估计承载力一致的水平上,简单说来,就是影响最小化,价值最大化”。

输入
生态足迹是通过计算支持特定区域人类社会所有消费活动所需要的土地(生态足迹) 与该区域可提供的生物生产性土地(生态承载力) 相比较来判断区域发展的可持续性,经济价值的计算与评估也不是生态足迹方法的核心。

生态效率和清洁生产都关注企业的生产过程中的经济与环境效益。

清洁生产更关心污染的源头消减和过程控制方法,优先考虑环境效益,同时评价经济成本;而生态效率则强调经济效益,同时兼顾环境效益。

生态效率与循环经济的联系
1生态效率在循环经济中的应用：
(1)确立了“3R”即减量化、再利用、再循环为循环经济的操作原则;
(2)把循环经济视为环境与发展关系的第三阶段,它不同于以前的传统的线性经济发展模式和末端治理模式;
(3) 从可持续生产的角度出发,对企业内部、生产之间和社会整体三个层面的循环进行整合;
(4) 从新型工业化的角度审视循环经济的发展意义,认为循环经济是经济、环境和社会三赢的发展模式。

2生态效率: 对循环经济的再认识
3生态效率指标是当前循环经济的合适测度
第十讲：生态工业园
思考问题
1生态工业园的定义是什么？
2生态工业园有哪几个主要特征？
3生态工业园有哪些主要类型？请分别简要表述各类型特征。

4按我国相关标准，将生态工业园分哪三类，每类工业园的特点是什么？
二、生态工业园的内涵
生态工业园（eco-industry park）是一个以工业生产为主要职能的地域综合体，其主要目标是通过区域内企业之间的密切合作尤其是环境方面的合作来提升区域竞争优势。

经济技术开发区：经济技术开发区是中国最早在在沿海开放城市设立的以发展知识密集型和技术密集型工业为主的特定区域，产业以制造加工业为主
高新技术开发区：微电子科学和电子信息技术，空间科学和航空航天技术，材料科学和新材料技术等
生态工业园是继经济技术开发区、高新技术开发区之后中国的第三代产业园区。

三、生态工业园的特征
一个生态园最基本的属性是各个企业之间的关联性和与自然环境间的相互作用关系。

1具有明确主题。

2通过共生和耦合实现能量效率的最大化。

3通过回用、再生和循环对材料进行可持续利用。

4往往围绕少数的“关键种”企业构建。

5拥有调控体系，允许一定灵活性而鼓励成员适应整体运行目标。

6使用经济手段来抑制废弃物和污染。

四、生态工业园的类型
（一）按形成形态划分
1改造型：对已存在的工业企业通过适当的技术改造，
2全新型：在区域良好规划和设计基础上，从无到有进行开发建设，首先考虑产业共生体各要素的空间布局问题
3虚拟型：并不严格要求其成员在同一地区，它是利用现代信息技术，
（二）按决策权及依赖关系划分
1企业集团主导园区：由一个大型集团企业自主形成的生态工业园区。

2核心企业主导园区：在这类生态工业园区中，存在一个或几个核心企业，
3虚拟主导型园区：园区内企业组成了动态联盟，决策权完全分布，
七、生态工业园面临的建设
1实践方面还停留在规划层面2思意识问3题路问题4技术问题5经济方面6政策问题7市场不健全
意识问题
由于目前我国公众环境意识普遍薄弱，企业的经济目的第一，而企业的社会、环境责任和义务没有提到日程上来。

其实，作为社会生产者，企业除了实现经济利益之外，也应该承担其社会责任和义务，尽可能在满足经济目的的同时考虑自己的社会角色，主动承担社会、环境责任。

国家相关标准
中华人民共和国环境保护行业标准(HJ/T274-2006)——综合类生态工业园区标准（试行），国家环境保护总局，2006年9月1日实施。

中华人民共和国环境保护行业标准(HJ/T273-2006)——行业类生态工业园区标准（试行），国家环境保护总局，2006年9月1日实施。

中华人民共和国环境保护行业标准(HJ/T275-2006)——静脉产业类生态工业园区标准（试行），国家环境保护总局，2006年9月1日实施。

综合类生态工业园区是由不同工业行业的企业组成的工业园区，主要指在高新技术产业开发区、经济技术开发区等工业园区基础上改造而成的生态工业园区。

行业类生态工业园是以某一类工业行业的一个或几个企业为核心，通过物质和能量的集成，在更多同类企业或相关企业间建立共生关系而形成的生态工业园区。

静脉产业（资源再生利用产业）是以保障环境安全为前提，以节约资源、保护环境为目的、运用先进的技术，将生产和消费过程中产生的废物转化为可重新利用的资源和产品，实现各类废物的再利用和资源化的产业，包括废物转化为再生资源及将再生资源加工为产品两个过程。

静脉产业类生态工业园区是以从事静脉产业生产的企业为主体建设的生态工业园区。