第七章物质平衡理论和循环经济
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Natural Resources Goods and Services
Reduce Use of Natural Resources
Recover Technical Nutrients
循环经济与传统经济的比较
循环经济 资源 -> 产品 -> 再生资源 低开采、高利用、 低开采、高利用、 少排放
Natural Resources
Goods and Services
Pollution, Waste and Environmental Disturbances
Tomorrow’s Material Cycle
Tomorrow’s profit will come from design, not matter
物质平衡理论的应用—循环经济 第二节 物质平衡理论的应用 循环经济
循环经济要求把经济活动组织成一个“ 循环经济要求把经济活动组织成一个“资 产品—再生资源 源—产品 再生资源”的反馈流程，所有的 产品 再生资源”的反馈流程， 物质和能源要能在这个不断进行的经济循环 中得到合理和持久地利用， 中得到合理和持久地利用，从而把经济活动 对自然环境的影响降低到最低限度。循环经 对自然环境的影响降低到最低限度。 济本质上是一种生态经济， 济本质上是一种生态经济，它要求运用生态 规律而不是机械规律来指导人类社会的经济 活动。 活动。 循环经济的3R原则 减量化（reduce)、 原则： 循环经济的 原则：减量化（reduce)、再 使用（reuse）、再循环（recycle)。 ）、再循环 使用（reuse）、再循环（recycle)。
第七章 物质平衡理 论与 循环经济
第一节 物质平衡的概念模型 第二节 物质平衡理论的应用 ——循环经济 循环经济 第三节 清洁生产理念
第一节 物质平衡的概念模型
从质量守恒定律的角度看待经济的生产 和消费过程 在经济系统中， 在经济系统中，生产活动和消费活动是 在进行一系列的物理反应和化学反应， 在进行一系列的物理反应和化学反应， 遵从质量守恒定律。严格说来， 遵从质量守恒定律。严格说来，标准的 经济学分配理论是关于服务的， 经济学分配理论是关于服务的，而不是 关于物质实体的。 关于物质实体的。物质实体只是携带某 种服务的载体。 种服务的载体。 无论商品是被“生产”还是被“消费” 无论商品是被“生产”还是被“消费”， 实际上只是提供了某些效用、 实际上只是提供了某些效用、功能和服 其物质实体仍然存在， 务。其物质实体仍然存在，最终或者被 重新利用，或者被排入自然环境中。 重新利用，或者被排入自然环境中。
过程中
提高产品和服务 的利用效率,要求 的利用效率 要求 产品或包装以初 始形式多次使用, 始形式多次使用 减少一次污染。 减少一次污染。
再循环 Recycle
输出端
要求物品完成 使用的功能后 重新变成再生 资源。 资源。
全过程都必须做到无毒化、 全过程都必须做到无毒化、无害化
Today’s Material Flow
Consequences: four planets earth needed in 2100
1900
2003
2050
2100
生态足迹: 生态足迹:综合计量人类的环境影响
我们的目标
实现可持续发展。 改造传统的生产方式。 营造没有破坏的发展模式。
人类呼唤循环经济
循环经济的概念
定义：在可持续发展思想指导下， 定义：在可持续发展思想指导下，按照清 洁生产的方式， 洁生产的方式，对资源及其废弃物实行 综合利用的生产活动过程。 综合利用的生产活动过程。 特点: 特点:依靠生态型资源循环的循环发展 模式:资源→产品→再生资源→ 模式:资源→产品→再生资源→再生产品 3R原则:减量（Reduce）、再用( 3R原则:减量（Reduce）、再用(Reuse) 、 原则 ）、再用 循环( 循环(Recycle)
几个重要结论（ 几个重要结论（2）
4、经济系统保护环境最根本、最有效的途 经济系统保护环境最根本、 径就是提高系统内部资源的利用率， 径就是提高系统内部资源的利用率，从 而减少外部资源的利用量和污染物排放 这就是环境效率型经济， 量。这就是环境效率型经济，也就是循 环经济。 环经济。 提高内部资源的利用率有两条途径： 5、提高内部资源的利用率有两条途径： a.技术进步 有两类技术进步： 技术进步。 a.技术进步。有两类技术进步：一是提高 能源效率和资源利用率的技术进步； 能源效率和资源利用率的技术进步；二 是替代资本，利用新资源、新能源。 是替代资本，利用新资源、新能源。 b.废弃物的资源化 循环经济） 废弃物的资源化（ b.废弃物的资源化（循环经济）
如果生产和消费过程中不存在积累， 如果生产和消费过程中不存在积累， 即K=0时，E* = E^， 时 ， 投入的环境物质最终必然以污染物的形势 返回环境，如下图。 返回环境，如下图。在这个物质流动过程 中，环境物质投入的唯一功用就是为人类 提供了服务，即图中虚线箭头所示。 提供了服务，即图中虚线箭头所示。
传统经济
特点: 特点:依赖资源消耗的线形增长 模式:资源→产品→ 模式:资源→产品→废物 后果:人口膨胀、资源短缺、 后果 : 人口膨胀 、 资源短缺 、 环境污染和 生态恶化 向地球攫取资源——植被破坏 资源转化为产品——产生污染 产品报废之后——变成废弃物
经济发展与生态的关系
近百年来，传统经济发展的列车， 近百年来，传统经济发展的列车， 在快速轨道上的运行速度达到了 前所未有的程度。但同时， 前所未有的程度。但同时，生态 环境也输出了极大的代价。 环境也输出了极大的代价。
考虑循环利用的物流关系
S1=生产部门资源投入量 生产部门资源投入量 蓝线表示循环利用或回收利用 虚线表示能流 S2=能源部门资源投入量 能源部门资源投入量 C=消费品量 消费品量
资源
开采
Ep=被处理的生产部门的废物量 被处理的生产部门的废物量 En=被处理的能源部门的废物量 被处理的能源部门的废物量
传统经济的弊端
•传统经济的高速发展，伴随着自然生 传统经济的高速发展， 态的严重破坏和环境的严重污染。 态的严重破坏和环境的严重污染。 •按照传统的生产发展模式，只要人类 按照传统的生产发展模式， 存在，生产活动就不会停止， 存在，生产活动就不会停止，消耗资 源的现象也不会终结， 源的现象也不会终结，地球上的不可 再生资源总有一天会被耗之殆尽。 再生资源总有一天会被耗之殆尽。
考察环境与经济系统的物质流动关系
令E为环境的物质储量，E*为环境对经 为环境的物质储量， 为环境对经 为环境的物质储量 济系统的物质投入， 为经济系统向 济系统的物质投入，E^为经济系统向 环境排放的污染物， 环境排放的污染物，用K表示经济系统 表示经济系统 的物质沉淀（积累）， ），则物质平衡模型 的物质沉淀（积累），则物质平衡模型 可表示为： 可表示为： E* = E^+K
几个重要结论（ 几个重要结论（1）
1、现代经济系统由物质加工、能量转换、废弃 、现代经济系统由物质加工、能量转换、 物处理和消费四个部门组成， 物处理和消费四个部门组成，这四个部门之 间，以及由这四个部门组成的经济系统与自 然环境之间存在着物质流动的关系。 然环境之间存在着物质流动的关系。 2、如果这个经济系统是封闭的（没有进口或出 、如果这个经济系统是封闭的（ 没有物质净积累，那么在一个时间段内， 口）没有物质净积累，那么在一个时间段内， 从经济系统排入自然环境的残余物的物质量 必然大致等于从自然环境进入经济系统的物 质量。 质量。 3、如果经济系统的排放量增大，则必然是对自 、如果经济系统的排放量增大， 然资源的开采增大，反之亦然。 然资源的开采增大，反之亦然。自然开发 生态破坏）和环境污染是紧密相关的。 （生态破坏）和环境污染是紧密相关的。
通过减物质化提高生态效率
实现减物质化的经济增长 – 产业减物质化与新型工业化 实现减物质化的社会发展 – 区域减物质化与新型城市化 减物质化的发展道路与新型现代化
推行循环经济的手段
传统经济 资源 -> 产品 -> 污染排放 高开采、低利用、 高开采、低利用、 多排放
按照自然生态系统的规律组织经济活动 合理和持久地利用物质和能量， 合理和持久地利用物质和能量，基本 上不产生或者只产生很少的废物。 上不产生或者只产生很少的废物。
循环经济兼顾发展效益与生态效率
传统经济增长关注经济效益
– 不能只讲经济而没有循环 环境效益) 不能只讲经济而没有循环(环境效益 环境效益
传统环境保护关注环境效益
– 不能只讲循环而没有经济 发展效益) 不能只讲循环而没有经济(发展效益 发展效益
循环经济关注经济发展的生态效率
生态与经济的相关指标
单位服务的物质强度和污染强度指标： 单位服务的物质强度和污染强度指标： – 单位 单位GDP的能耗、单位 的能耗、 的物耗、 的能耗 单位GDP的物耗、单位 的物耗 GDP的水耗、单位 的水耗、 的排放、 的水耗 单位GDP的排放、 的排放 – 单位服务的物耗、单位服务的土地利用、单 单位服务的物耗、单位服务的土地利用、 位服务的毒性 资源生产率（生态经济效率）指标： 资源生产率（生态经济效率）指标： – 单位能耗的 单位能耗的GDP、单位土地的 、单位土地的GDP、单位 、 水耗的GDP 水耗的 – 单位物耗的产品性能 物质强度与资源生产率是倒数关系
物质流动反映的一般环境物质流动反映的一般环境-经济关系
环 境
经济系统 生态破坏、 生态破坏、 资源匮乏 生产 资源开采 消费 废弃物 排放 环境污染
如果现实经济中，生产和消费过程都存在积累， 如果现实经济中，生产和消费过程都存在积累， 即K>0时，E* = E^+K 时 如图5-2，循环利用， 如图 ，循环利用，污染物就有可能返回生产过 成为原材料的一部分，再次被利用。 程，成为原材料的一部分，再次被利用。在这一条 件下， 可以变为图5-2。 件下，图5-1可以变为图 。 可以变为图
废弃物处理 Ze 废弃物 E c
消费
Ze=废弃物处理部门排放的 废弃物处理部门排放的
Zc 排放
废弃物量 Zn=能源部门排放的废弃物量 能源部门排放的废弃物量 Np=生产用能 生产用能 Nc=消费用能 消费用能 Ne=废弃物处理用能 废弃物处理用能
物质平衡理论
在物质平衡的基础上， 在物质平衡的基础上，现代经济系统与 自然环境之间存在着错综复杂的关系。 自然环境之间存在着错综复杂的关系。 经济系统内部对自然资源的循环利用， 经济系统内部对自然资源的循环利用， 是确保经济和自然环境良性发展的必要 前提。 前提。
Approximately 25% of what goes ‘in the pipe’ comes out as goods and services. Waste from your production process, including goods that are no longer useable, is returned back to the planet creating additional pollution and environmental disturbance.
循环经济的物流过程
消费过程 生产过程 自然资源 物品反复利用 作为再生资源 技术性再生 自然资源再生 自然性再生 向自然排放 废弃物
循环经济的三个原则
减量化 Reduce 输入端
减少进入生产和 消费过程的物质 量,从源头节约 从源头节约 资源使用和减少 污染物的排放。 污染物的排放。
再利用 Reuse
S1 Zp 生 产 R n Np
ห้องสมุดไป่ตู้
S2 Zn 能源转换
Ec=被处理的消费部门的废物量 被处理的消费部门的废物量 Rp=生产部门自循环利用量 生产部门自循环利用量 Re=废弃物处理回用量 废弃物处理回用量 Rc=消费废弃物回用量 消费废弃物回用量
循环利用 R p Ep
Re Rc
C Ne En
Nc
Rn=能源废弃物回用量 能源废弃物回用量 Zp=生产部门排放的废弃物量 生产部门排放的废弃物量 Zc=消费部门排放的废弃物量 消费部门排放的废弃物量
Reduce Use of Natural Resources
Recover Technical Nutrients
循环经济与传统经济的比较
循环经济 资源 -> 产品 -> 再生资源 低开采、高利用、 低开采、高利用、 少排放
Natural Resources
Goods and Services
Pollution, Waste and Environmental Disturbances
Tomorrow’s Material Cycle
Tomorrow’s profit will come from design, not matter
物质平衡理论的应用—循环经济 第二节 物质平衡理论的应用 循环经济
循环经济要求把经济活动组织成一个“ 循环经济要求把经济活动组织成一个“资 产品—再生资源 源—产品 再生资源”的反馈流程，所有的 产品 再生资源”的反馈流程， 物质和能源要能在这个不断进行的经济循环 中得到合理和持久地利用， 中得到合理和持久地利用，从而把经济活动 对自然环境的影响降低到最低限度。循环经 对自然环境的影响降低到最低限度。 济本质上是一种生态经济， 济本质上是一种生态经济，它要求运用生态 规律而不是机械规律来指导人类社会的经济 活动。 活动。 循环经济的3R原则 减量化（reduce)、 原则： 循环经济的 原则：减量化（reduce)、再 使用（reuse）、再循环（recycle)。 ）、再循环 使用（reuse）、再循环（recycle)。
第七章 物质平衡理 论与 循环经济
第一节 物质平衡的概念模型 第二节 物质平衡理论的应用 ——循环经济 循环经济 第三节 清洁生产理念
第一节 物质平衡的概念模型
从质量守恒定律的角度看待经济的生产 和消费过程 在经济系统中， 在经济系统中，生产活动和消费活动是 在进行一系列的物理反应和化学反应， 在进行一系列的物理反应和化学反应， 遵从质量守恒定律。严格说来， 遵从质量守恒定律。严格说来，标准的 经济学分配理论是关于服务的， 经济学分配理论是关于服务的，而不是 关于物质实体的。 关于物质实体的。物质实体只是携带某 种服务的载体。 种服务的载体。 无论商品是被“生产”还是被“消费” 无论商品是被“生产”还是被“消费”， 实际上只是提供了某些效用、 实际上只是提供了某些效用、功能和服 其物质实体仍然存在， 务。其物质实体仍然存在，最终或者被 重新利用，或者被排入自然环境中。 重新利用，或者被排入自然环境中。
过程中
提高产品和服务 的利用效率,要求 的利用效率 要求 产品或包装以初 始形式多次使用, 始形式多次使用 减少一次污染。 减少一次污染。
再循环 Recycle
输出端
要求物品完成 使用的功能后 重新变成再生 资源。 资源。
全过程都必须做到无毒化、 全过程都必须做到无毒化、无害化
Today’s Material Flow
Consequences: four planets earth needed in 2100
1900
2003
2050
2100
生态足迹: 生态足迹:综合计量人类的环境影响
我们的目标
实现可持续发展。 改造传统的生产方式。 营造没有破坏的发展模式。
人类呼唤循环经济
循环经济的概念
定义：在可持续发展思想指导下， 定义：在可持续发展思想指导下，按照清 洁生产的方式， 洁生产的方式，对资源及其废弃物实行 综合利用的生产活动过程。 综合利用的生产活动过程。 特点: 特点:依靠生态型资源循环的循环发展 模式:资源→产品→再生资源→ 模式:资源→产品→再生资源→再生产品 3R原则:减量（Reduce）、再用( 3R原则:减量（Reduce）、再用(Reuse) 、 原则 ）、再用 循环( 循环(Recycle)
几个重要结论（ 几个重要结论（2）
4、经济系统保护环境最根本、最有效的途 经济系统保护环境最根本、 径就是提高系统内部资源的利用率， 径就是提高系统内部资源的利用率，从 而减少外部资源的利用量和污染物排放 这就是环境效率型经济， 量。这就是环境效率型经济，也就是循 环经济。 环经济。 提高内部资源的利用率有两条途径： 5、提高内部资源的利用率有两条途径： a.技术进步 有两类技术进步： 技术进步。 a.技术进步。有两类技术进步：一是提高 能源效率和资源利用率的技术进步； 能源效率和资源利用率的技术进步；二 是替代资本，利用新资源、新能源。 是替代资本，利用新资源、新能源。 b.废弃物的资源化 循环经济） 废弃物的资源化（ b.废弃物的资源化（循环经济）
如果生产和消费过程中不存在积累， 如果生产和消费过程中不存在积累， 即K=0时，E* = E^， 时 ， 投入的环境物质最终必然以污染物的形势 返回环境，如下图。 返回环境，如下图。在这个物质流动过程 中，环境物质投入的唯一功用就是为人类 提供了服务，即图中虚线箭头所示。 提供了服务，即图中虚线箭头所示。
传统经济
特点: 特点:依赖资源消耗的线形增长 模式:资源→产品→ 模式:资源→产品→废物 后果:人口膨胀、资源短缺、 后果 : 人口膨胀 、 资源短缺 、 环境污染和 生态恶化 向地球攫取资源——植被破坏 资源转化为产品——产生污染 产品报废之后——变成废弃物
经济发展与生态的关系
近百年来，传统经济发展的列车， 近百年来，传统经济发展的列车， 在快速轨道上的运行速度达到了 前所未有的程度。但同时， 前所未有的程度。但同时，生态 环境也输出了极大的代价。 环境也输出了极大的代价。
考虑循环利用的物流关系
S1=生产部门资源投入量 生产部门资源投入量 蓝线表示循环利用或回收利用 虚线表示能流 S2=能源部门资源投入量 能源部门资源投入量 C=消费品量 消费品量
资源
开采
Ep=被处理的生产部门的废物量 被处理的生产部门的废物量 En=被处理的能源部门的废物量 被处理的能源部门的废物量
传统经济的弊端
•传统经济的高速发展，伴随着自然生 传统经济的高速发展， 态的严重破坏和环境的严重污染。 态的严重破坏和环境的严重污染。 •按照传统的生产发展模式，只要人类 按照传统的生产发展模式， 存在，生产活动就不会停止， 存在，生产活动就不会停止，消耗资 源的现象也不会终结， 源的现象也不会终结，地球上的不可 再生资源总有一天会被耗之殆尽。 再生资源总有一天会被耗之殆尽。
考察环境与经济系统的物质流动关系
令E为环境的物质储量，E*为环境对经 为环境的物质储量， 为环境对经 为环境的物质储量 济系统的物质投入， 为经济系统向 济系统的物质投入，E^为经济系统向 环境排放的污染物， 环境排放的污染物，用K表示经济系统 表示经济系统 的物质沉淀（积累）， ），则物质平衡模型 的物质沉淀（积累），则物质平衡模型 可表示为： 可表示为： E* = E^+K
几个重要结论（ 几个重要结论（1）
1、现代经济系统由物质加工、能量转换、废弃 、现代经济系统由物质加工、能量转换、 物处理和消费四个部门组成， 物处理和消费四个部门组成，这四个部门之 间，以及由这四个部门组成的经济系统与自 然环境之间存在着物质流动的关系。 然环境之间存在着物质流动的关系。 2、如果这个经济系统是封闭的（没有进口或出 、如果这个经济系统是封闭的（ 没有物质净积累，那么在一个时间段内， 口）没有物质净积累，那么在一个时间段内， 从经济系统排入自然环境的残余物的物质量 必然大致等于从自然环境进入经济系统的物 质量。 质量。 3、如果经济系统的排放量增大，则必然是对自 、如果经济系统的排放量增大， 然资源的开采增大，反之亦然。 然资源的开采增大，反之亦然。自然开发 生态破坏）和环境污染是紧密相关的。 （生态破坏）和环境污染是紧密相关的。
通过减物质化提高生态效率
实现减物质化的经济增长 – 产业减物质化与新型工业化 实现减物质化的社会发展 – 区域减物质化与新型城市化 减物质化的发展道路与新型现代化
推行循环经济的手段
传统经济 资源 -> 产品 -> 污染排放 高开采、低利用、 高开采、低利用、 多排放
按照自然生态系统的规律组织经济活动 合理和持久地利用物质和能量， 合理和持久地利用物质和能量，基本 上不产生或者只产生很少的废物。 上不产生或者只产生很少的废物。
循环经济兼顾发展效益与生态效率
传统经济增长关注经济效益
– 不能只讲经济而没有循环 环境效益) 不能只讲经济而没有循环(环境效益 环境效益
传统环境保护关注环境效益
– 不能只讲循环而没有经济 发展效益) 不能只讲循环而没有经济(发展效益 发展效益
循环经济关注经济发展的生态效率
生态与经济的相关指标
单位服务的物质强度和污染强度指标： 单位服务的物质强度和污染强度指标： – 单位 单位GDP的能耗、单位 的能耗、 的物耗、 的能耗 单位GDP的物耗、单位 的物耗 GDP的水耗、单位 的水耗、 的排放、 的水耗 单位GDP的排放、 的排放 – 单位服务的物耗、单位服务的土地利用、单 单位服务的物耗、单位服务的土地利用、 位服务的毒性 资源生产率（生态经济效率）指标： 资源生产率（生态经济效率）指标： – 单位能耗的 单位能耗的GDP、单位土地的 、单位土地的GDP、单位 、 水耗的GDP 水耗的 – 单位物耗的产品性能 物质强度与资源生产率是倒数关系
物质流动反映的一般环境物质流动反映的一般环境-经济关系
环 境
经济系统 生态破坏、 生态破坏、 资源匮乏 生产 资源开采 消费 废弃物 排放 环境污染
如果现实经济中，生产和消费过程都存在积累， 如果现实经济中，生产和消费过程都存在积累， 即K>0时，E* = E^+K 时 如图5-2，循环利用， 如图 ，循环利用，污染物就有可能返回生产过 成为原材料的一部分，再次被利用。 程，成为原材料的一部分，再次被利用。在这一条 件下， 可以变为图5-2。 件下，图5-1可以变为图 。 可以变为图
废弃物处理 Ze 废弃物 E c
消费
Ze=废弃物处理部门排放的 废弃物处理部门排放的
Zc 排放
废弃物量 Zn=能源部门排放的废弃物量 能源部门排放的废弃物量 Np=生产用能 生产用能 Nc=消费用能 消费用能 Ne=废弃物处理用能 废弃物处理用能
物质平衡理论
在物质平衡的基础上， 在物质平衡的基础上，现代经济系统与 自然环境之间存在着错综复杂的关系。 自然环境之间存在着错综复杂的关系。 经济系统内部对自然资源的循环利用， 经济系统内部对自然资源的循环利用， 是确保经济和自然环境良性发展的必要 前提。 前提。
Approximately 25% of what goes ‘in the pipe’ comes out as goods and services. Waste from your production process, including goods that are no longer useable, is returned back to the planet creating additional pollution and environmental disturbance.
循环经济的物流过程
消费过程 生产过程 自然资源 物品反复利用 作为再生资源 技术性再生 自然资源再生 自然性再生 向自然排放 废弃物
循环经济的三个原则
减量化 Reduce 输入端
减少进入生产和 消费过程的物质 量,从源头节约 从源头节约 资源使用和减少 污染物的排放。 污染物的排放。
再利用 Reuse
S1 Zp 生 产 R n Np
ห้องสมุดไป่ตู้
S2 Zn 能源转换
Ec=被处理的消费部门的废物量 被处理的消费部门的废物量 Rp=生产部门自循环利用量 生产部门自循环利用量 Re=废弃物处理回用量 废弃物处理回用量 Rc=消费废弃物回用量 消费废弃物回用量
循环利用 R p Ep
Re Rc
C Ne En
Nc
Rn=能源废弃物回用量 能源废弃物回用量 Zp=生产部门排放的废弃物量 生产部门排放的废弃物量 Zc=消费部门排放的废弃物量 消费部门排放的废弃物量