《工業(yè)生態(tài)學(xué)》第二章 工業(yè)生態(tài)學(xué)基本理論-工業(yè)共生01

1、第二章 工業(yè)生態(tài)學(xué)基本理論01產(chǎn)業(yè)共生理論2整體性全過程；長遠(yuǎn)發(fā)展；全球化；科技進(jìn)步；多學(xué)科綜合。工業(yè)技術(shù)工程學(xué)材料學(xué)管理學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)社會學(xué)法學(xué)等生物科學(xué) 地學(xué) 化學(xué) 物理等圖 2-1 工業(yè)生態(tài)學(xué)的多科性自然科學(xué)社會科學(xué)工業(yè)生態(tài)學(xué)可持續(xù)發(fā)展 工業(yè)生態(tài)學(xué)的特點(diǎn)工業(yè)生態(tài)學(xué)的與自然生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系自然生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)非生物成分（非生物環(huán)境）能源：太陽能、其他能源氣候：光照、溫度、降水、風(fēng)等基質(zhì)和介質(zhì)：巖石、土壤、水、空氣等物質(zhì)的代謝原料CO2、H2O、O2、N2等無機(jī)鹽（礦物質(zhì)原料）碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪、腐殖質(zhì)（連接生物和非生物部分的有機(jī)物）生物成分1、生產(chǎn)者：綠色植物、光合細(xì)菌、華能細(xì)菌等2、消費(fèi)者

2、食草動物：一級消費(fèi)者食肉動物：二級、三級、四級消費(fèi)者雜食動物：碎屑消費(fèi)者、腐食消費(fèi)者3、分解者：微生物（細(xì)菌、真菌等）、原生動物、小型無脊椎動物生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者之間的關(guān)系：（相互依存） 自然生態(tài)系統(tǒng)中的各成分之間關(guān)系生產(chǎn)者分解者消費(fèi)者非生物的物質(zhì)和能量食物關(guān)系分解作用分解作用呼吸作用呼吸作用呼吸作用光合作用 這是一個(gè)透明封閉的玻璃球體，內(nèi)裝有小蝦、藻類、經(jīng)過濾的海水、小石、小蝸牛和一些無生命的樹枝狀物質(zhì)。若使小魚能長時(shí)間生存的話，此玻璃球應(yīng)放在什么地方？猜想一：(3)此球內(nèi)加入細(xì)菌的作用是充當(dāng)_不放細(xì)菌結(jié)果會怎樣？_。陽光非生物的物質(zhì)和能量分解者(1)這個(gè)透明的玻璃球體可看作一個(gè)_ ，此

3、生態(tài)球應(yīng)放在有_的地方，目的是 。思考？(2)此生態(tài)系統(tǒng)中除小魚（或小蝦）和水藻外，還應(yīng)包括 和_ 。生態(tài)系統(tǒng)有利于進(jìn)行光合作用，制造有機(jī)物分解者生態(tài)球內(nèi)生物死亡企業(yè)和生物體的相似性二集合內(nèi)部各個(gè)體都不是孤立的,而是通過復(fù)雜的關(guān)系組成的有機(jī)統(tǒng)一體生物體(1)具有獨(dú)立的行為。盡管不同的生物體在獨(dú)立性方面有巨大差異，但所有生物體均有自己的行為，都能夠獨(dú)立活動。(1)企業(yè)也能開展許多獨(dú)立的活動，如資源采掘、資源轉(zhuǎn)化等。企業(yè)企業(yè)和生物體的相似性二集合內(nèi)部各個(gè)體都不是孤立的,而是通過復(fù)雜的關(guān)系組成的有機(jī)統(tǒng)一體生物體(2)能利用能源和物質(zhì)資源。利用能源將物質(zhì)轉(zhuǎn)化為新的可供利用的形式，同時(shí)也釋放廢熱和物質(zhì)殘

4、渣到環(huán)境中。(2)企業(yè)能生產(chǎn)產(chǎn)品，能進(jìn)行產(chǎn)品交換，并且產(chǎn)生廢棄物釋放到環(huán)境中。企業(yè)企業(yè)和生物體的相似性二集合內(nèi)部各個(gè)體都不是孤立的,而是通過復(fù)雜的關(guān)系組成的有機(jī)統(tǒng)一體生物體(3)能繁殖后代。盡管后代的壽命和數(shù)量變化非常大，但所有的物種都能繁殖后代。(3)企業(yè)不同。設(shè)計(jì)和建設(shè)一個(gè)企業(yè)不是為了自我復(fù)制，而是生產(chǎn)無生命的產(chǎn)品。企業(yè)企業(yè)和生物體的相似性二集合內(nèi)部各個(gè)體都不是孤立的,而是通過復(fù)雜的關(guān)系組成的有機(jī)統(tǒng)一體生物體(4) 具有應(yīng)激性。生物體對溫度、濕度、光照、食物以及潛在的繁殖伙伴等外界變化都有反應(yīng)。(4)企業(yè)對外部環(huán)境同樣有反應(yīng)。企業(yè)對外部環(huán)境，如：資源的可獲得性、顧客、價(jià)格等外部因素的變化產(chǎn)

5、生反應(yīng)。企業(yè)企業(yè)和生物體的相似性二集合內(nèi)部各個(gè)體都不是孤立的,而是通過復(fù)雜的關(guān)系組成的有機(jī)統(tǒng)一體生物體(5) 生命是有限的。多有多細(xì)胞生物均起源于單細(xì)胞幷經(jīng)歷生長的各個(gè)階段，但不可能永遠(yuǎn)生存下去，壽命通常是有限的。(5)企業(yè)的生命也是有限。盡管很少企業(yè)在其一生中一成不變，但他們并不像生物體那樣有序、可預(yù)測地經(jīng)歷不同的生命階段。企業(yè)工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)工業(yè)生態(tài)特點(diǎn)初級產(chǎn)品的企業(yè)：采礦廠、冶煉廠等初級產(chǎn)品的深度加工和高級產(chǎn)品的生成者把企業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品和廢物進(jìn)行處置、轉(zhuǎn)化和再利用的企業(yè)生產(chǎn)者消費(fèi)者分解者整體性、生態(tài)性、層次性、開放性、動態(tài)性15自然生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化 生態(tài)系統(tǒng)資源廢料圖3-1 一級生態(tài)系統(tǒng)示意圖

6、(系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)單向流動)圖3-2 二級生態(tài)系統(tǒng)示意圖(系統(tǒng)內(nèi)有物質(zhì)的循環(huán)流動)資源廢料生態(tài)系統(tǒng)組 成 部 分組 成 部 分圖3-3 三級生態(tài)系統(tǒng)示意圖(系統(tǒng)內(nèi)形成物質(zhì)的閉路循環(huán))能源生態(tài)系統(tǒng)組 成 部 分組 成 部 分工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)育初級工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)資源采掘者與種植者原材料加工與產(chǎn)品制造商消費(fèi)者或服務(wù)提供者無限的天然資源原料產(chǎn)品無限的廢棄物無限的廢棄物無限的廢棄物工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)育中級工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能源采掘者或種植者原材料加工或制造商資源回收者消費(fèi)者或服務(wù)提供商WR1RMWR2PWVR3不可持續(xù)的天然資源不可承載的廢棄物量P-產(chǎn)品；R1-回收的資源；R2-回收的材料或零部件；R3-可再用的產(chǎn)品或

7、部件；V-能源物質(zhì)；W-廢棄物；RM-原料工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)育頂級工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)能源采掘者或種植者原材料加工或制造商資源回收者消費(fèi)者或服務(wù)提供商WR1RMWR2PWVR3不可持續(xù)的天然資源可承載或有限的廢棄物量P-產(chǎn)品；R1-回收的資源；R2-回收的材料或零部件；R3-可再用的產(chǎn)品或部件；V-能源物質(zhì)；W-廢棄物；RM-原料工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)初級生產(chǎn)者冶煉廠初級消費(fèi)者電線制造廠次級消費(fèi)者電纜制造廠三級消費(fèi)者計(jì)算機(jī)制造商分解者資源回收商頂級消費(fèi)者顧客能量銅礦銅錠銅線電纜廢銅廢銅線過程廢棄物過程廢棄物可再使用的模塊和元件舊電腦可再用的部件耗散的物質(zhì)耗散的物質(zhì)工業(yè)食物鏈（以個(gè)人電腦中銅的使用為例）自然生態(tài)系統(tǒng)

8、中的能量流動I1P1I2NU1NU2P2R2R1生物食物鏈的能量流動模型I 攝入量；P 生產(chǎn)量; NU-未利用量；R- 消耗量生態(tài)系統(tǒng)工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動損失量總資源量廢物量工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和自然生態(tài)系統(tǒng)比較 相同點(diǎn)不同點(diǎn)(1)兩個(gè)系統(tǒng)中都存在物質(zhì)循環(huán)和能量流動；(2)兩系統(tǒng)內(nèi)的各要素都存在共生關(guān)系；(3)兩種生態(tài)系統(tǒng)的形成、發(fā)展和崩潰都是一個(gè)動態(tài)的進(jìn)化過程。參與的主體不同；自然生態(tài)系統(tǒng)具有產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)無法比擬的復(fù)雜性；物流、能流方式不同；分解者作用不同；自然生態(tài)系統(tǒng)只受生態(tài)學(xué)規(guī)律的約束，而產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)還要受市場規(guī)律的制約。產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的理論1產(chǎn)業(yè)生態(tài)共生理論23拮抗和協(xié)調(diào)作用理論產(chǎn)業(yè)生態(tài)平衡

9、理論26“個(gè)體”“企業(yè)”（舉例）“種群”“同類型企業(yè)”“生物群落”“某區(qū)域范圍的工業(yè)體系”“工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)”“工業(yè)體系與外部環(huán)境構(gòu)成”幾個(gè)重要的概念幾個(gè)重要的概念種群生態(tài)學(xué) 是研究某一特定物種或幾個(gè)密切相關(guān)物種的空間分布、統(tǒng)計(jì)學(xué)特征、時(shí)間動態(tài)及其演化的科學(xué)。生態(tài)位生態(tài)位是生態(tài)學(xué)的一個(gè)重要理論，是指在生物群落或生態(tài)系統(tǒng)中，每個(gè)物種都擁有自己的角色和地位即占據(jù)一定的空間，發(fā)揮一定的功能。工業(yè)生態(tài)學(xué)的研究主題研究的主題是產(chǎn)品開發(fā)與演化中與潛在的資源消耗和環(huán)境影響有關(guān)的內(nèi)容。也就是說，是產(chǎn)品帶來的后果而不僅僅是產(chǎn)品本身。工業(yè)共生是一個(gè)完整的系統(tǒng)，是指產(chǎn)業(yè)內(nèi)作為獨(dú)立經(jīng)濟(jì)組織的企業(yè)之間，因同類資源共享或異類

10、資源互補(bǔ)所形成的共生體。該共生體促進(jìn)了內(nèi)部或外部、直接或間接的資源配置效率的改進(jìn)，既帶來了企業(yè)效益的增加，又推動了該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 工業(yè)共生理論形成共生的群落性 系統(tǒng)內(nèi)部的復(fù)雜性 資源使用的循環(huán)性 上下游產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)性 生產(chǎn)成果的增值性 工業(yè)共生的特征工業(yè)共生的要素共生單元基礎(chǔ)企業(yè)共生環(huán)境外部條件市場、社會共生模式關(guān)鍵合作關(guān)系最重要的特點(diǎn)是形成了相對穩(wěn)定的股權(quán)、正式或非正式的契約（合同）等共生內(nèi)生媒介。 工業(yè)共生的發(fā)展與演變?nèi)N基本形式生態(tài)工業(yè)園 工業(yè)共生網(wǎng)絡(luò) 復(fù)合實(shí)體共生工業(yè)共生的應(yīng)用-生態(tài)工業(yè)園生態(tài)工業(yè)園是依據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念、工業(yè)生態(tài)學(xué)原理和清潔生產(chǎn)要求而設(shè)計(jì)建立的一種新型工業(yè)園區(qū)。它通過歷年更

11、新、體制革新、機(jī)制創(chuàng)新，把不同工廠、企業(yè)、產(chǎn)業(yè)聯(lián)系起來，提供可持續(xù)的服務(wù)體系，形成共享資源和互換副產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)共生組合，建立“生產(chǎn)者-消費(fèi)者-分解者”的物質(zhì)循環(huán)方式，尋求物質(zhì)閉環(huán)循環(huán)、能量多級利用、信息反饋，實(shí)現(xiàn)園區(qū)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)健康發(fā)展。（引自綜合類生態(tài)工業(yè)園區(qū)標(biāo)準(zhǔn)HJ274-2009，國家環(huán)境保護(hù)部，2009.6）.生態(tài)工業(yè)園的主要特征 不同企業(yè)間形成互相利用副產(chǎn)品、廢品及能量和廢水的梯級利用的生態(tài)工業(yè)鏈（網(wǎng)），進(jìn)行形成生態(tài)工業(yè)體系； 生態(tài)工業(yè)園內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施、資源和信息共享； 生態(tài)工業(yè)園不受地域的限制； 實(shí)現(xiàn)園區(qū)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)的雙重優(yōu)化和協(xié)調(diào)發(fā)展。生態(tài)工業(yè)園的類型（1）按產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分類 生態(tài)工業(yè)園

12、可分為聯(lián)合型（中國貴港生態(tài)工業(yè)（制糖）示范園區(qū)）和綜合型（丹麥卡倫堡工業(yè)園）兩類。（2）按原始基礎(chǔ)分類生態(tài)工業(yè)園可劃分為改造型（美國，Chattanooga）與全新規(guī)劃型（美國，Choctaw）。（3）按區(qū)域位置分類 生態(tài)工業(yè)園可分為實(shí)體型（天津泰達(dá)生態(tài)工業(yè)園）和虛擬型（美國北卡羅萊納州，Research Triangle Park）.卡倫堡是一個(gè)僅有2萬居民的工業(yè)小城市，位于北海之濱，距哥本哈根向西120公里左右。20世紀(jì)70年代卡倫堡的幾個(gè)重要企業(yè)試圖在減少費(fèi)用，廢品管理和更有效的使用淡水方面尋求合作，建立了企業(yè)間的相互協(xié)調(diào)合作，但很初步。20世界80年代以來，當(dāng)?shù)卣凸芾聿块T突然意識到

13、這些企業(yè)已經(jīng)自發(fā)地創(chuàng)造了一種新的工業(yè)體系，將其稱之為生態(tài)工業(yè)園。目前已經(jīng)形成了蒸汽、熱水、石膏、硫酸和生物技術(shù)等相互依存、共同發(fā)展的格局?？▊惐ど鷳B(tài)工業(yè)園是世界上最具有典型意義的生態(tài)工業(yè)園?？▊惐すI(yè)共生圖煉油廠硫酸廠火電廠建材廠印刷廠養(yǎng)殖場農(nóng)場施肥墻體材料廠梯索胡主要有六個(gè)核心部分組成：1、阿斯瓦爾斯蓋電站是丹麥最大的火力發(fā)電站，容量為150WKw；2、斯塔托爾精煉廠，丹麥最大的煉油廠，生產(chǎn)能力320萬噸/年；3、吉普洛克石膏板廠每年生產(chǎn)1400萬平方米的石膏板；4、生物技術(shù)公司，年銷售超過20億美元，最大的工廠設(shè)在卡倫堡，主要銷售藥物和工業(yè)酶。5、土壤修復(fù)公司6、卡倫堡城主要為2萬居民供熱

14、，為家庭和企業(yè)供水。20年間，卡倫堡投資16個(gè)廢物交換工程，投資額估計(jì)為6000萬美元，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益估計(jì)為1000萬美元，投資平均折舊時(shí)間短于5年。1 批準(zhǔn)于2001年8月，是以蔗田系統(tǒng)、制糖系統(tǒng)、酒精系統(tǒng)、造紙系統(tǒng)、熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、環(huán)境綜合處理系統(tǒng)為框架規(guī)劃和建設(shè)的生態(tài)工業(yè)園。2 該園區(qū)各個(gè)系統(tǒng)之間通過副產(chǎn)品和廢品的相互交換、相互銜接，從而形成比較完整的生態(tài)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。3 通過園區(qū)全面的整合以及園區(qū)與外界的交換，做到了最大限度的轉(zhuǎn)變廢品為資源，是資源有效利用最大化，通過污泥清污分流和和清水回用，做到水資源利用的最大化。4 通過熱電廠的運(yùn)行做到能源運(yùn)行和生產(chǎn)效率的最大化，通過廢品利用和環(huán)保工程建設(shè)做到園區(qū)環(huán)保污染最小化。5 通過建設(shè)高產(chǎn)高糖甘蔗園，保障園區(qū)建設(shè)工作的安全性，使得園區(qū)的資源得到最佳配置，廢品得到有效利用。6 貴港生態(tài)工業(yè)園目前已經(jīng)形成了以甘蔗制糖為核心，包括甘蔗、制糖、