（安全技术及工程专业论文）生态工业园建设与区域生态环境系统安全性问题研究.pdf

a b s t r a c t t o d a y , h o wt oa c h i e v es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti s ah o ti s s u e w er e c o g n i z e dt h a t r e l y i n gs o l e l yo nc o n t r o l l i n gp o l l u t i o ni n t h ee n dt od e a lw i t ht h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n d e v e l o p m e n to fi n d u s t r ya n dt h ee n v i r o n m e n t c a nn ol o n g e rm e e tt h ed e m a n d so ft h e d e v e l o p m e n to fh u m a ns o c i e t y e c o i n d u s t r i a lp a r ki st h ep r o d u c to ft e r r i t o r yw h i c hp e o p l e r e s e a r c hi nf o rm a n yy e a r s i ti sa ni m p o r t a n tr e s e a r c hf i e l do fi n d u s t r i a le c o l o g y t h eb u i l d i n go fe c o i n d u s t r i a lp a r kc a no p t i m i z et h ei n p u ta n do u t p u to fm a t e r i a la n d e n e r g yb e t w e e nd i f f e r e n te n t e r p r i s e s a n dt h en a t u r a le c o s y s t e m sw i t h i nt h er e g i o n ，m i n i m i z i n g t h ew a s t eg e n e r a t i o n ，i m p r o v i n gt h eq u a l i t yo fp e o p l e sl i v e sc o n s t a n t l y w i t ht h ed e e p e n i n g r e s e a r c ho nt h et h e o r ya n dt h em e t h o do fe c o i n d u s t r i a lp a r kc o n t i n u o u s l y , i tw i l lb e c o m ea n i m p o r t a n tm o d e lo fc o o r d i n a t i n gr o u n d l yb e t w e e ni n d u s t r i a l a c t i v i t i e so fh u m a na n dt h e n a t u r a le c o l o g i c a le n v i r o n m e n t a n di tw i l lh a v eap r o f o u n d l yi m p a c to nt h e o r ya n dp r a c t i c e o ft h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t 1 i nt h i sp a p e r , t h r o u g hc o m p a r a t i v ea n a l y s i s i n go ft h e o r ym o d e la n dp r a c t i c em o d e lo f d o m e s t i ce c o i n d u s t r i a lp a r ka n di n t e r n a t i o n a l ，p u t t i n gf o r w a r dt h ep r a c t i c em o d eo fb u i l d i n g e c o i n d u s t r i a lp a r ki nc h i n aa n dd i s c u s s i n gt h ec h o i c eo fc o o p e r a t i o ns t r a t e g i cp a r t n e r s h i pi n t h et i m eo fc o n s t r u c t i n ge c o l o g i c a lp a r k t h ec h o i c em o d eo fq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sw e r e 。 u p b u i l d e d w h i c hb yu s i n ga h p t os e l e c te n t e r p r i s e sa n dd e p a r t m e n t s t h e n ，w ew i l lc h o o s et h e b e t t e ro n e + 2 f o rd e a l i n gw i t ht h ee x i s t i n gp r o b l e mo fe c o l o g i c a lr e c o n s t r u c t i o nt h ee c o l o g i c a lp a r k ，。 p u t t i n gf o r w a r d e c o i n d u s t r i a ll i n kt o f i g u r e o u tt h ep r o b l e m t h ec o n t e n t ，f e a t u r e s ， a r c h i t e c t u r ea n dc o n s t r u c t i o no fe c o l o g i c a li n d u s t r i a lc h a i nw e r er e s e a r c h e d i ta l s oe x p l a i n e d t h ep r i n c i p l eo fe c o i n d u s t r i ac h a i nm e t h o dw h i c hi su s e dt or e b u i l dt h e i n t e g r a t e de c o l o g i c a l p a r k 3 t h r o u g hr e s e a r c h i n ga n da n a l y z i n go ft h el i t e r a t u r e s ，t h i sp a p e rc r e a t i n gac o n c e p t u a l f r a m e w o r ko fs a f e t ye v a l u a t i o nf o fr e g i o n a le c o - e n v i r o n m e n t a ls y s t e m ，b a s i n go nt h em o d e o fp s r ( p r e s s u r e - - - - s t a t e - - r e s p o n s e ) ，a n dc r e a t i n gas a f e t ye v a l u a t i o nm o d ef o rm e a s u r i n g t h e d e g r e eo fs a f e t yo fe c o i n d u s t r i a lp a r kr e g i o n a le c o e n v i r o n m e n t a ls y s t e m 4 b a s i n go na n a l y s i st h ec o n d i t i o n a lo ft i a n j i ne c o n o m i c t e c h n o l o g i c a ld e v e l o p m e n t e a ( t e d a ) ，a n du s i n gp r a c t i c em o d eo fe c o i n d u s t r i a lp a r kc o n s t r u c ta n d t h ee c o - i n d u s t r i a c h a i nm e t h o d ，t h i sp a p e rd e m o n s t r a t i o n a la n a l y s i so n t e d aa n db r i n g sf o r w a r df e a s i b i l i t y a d v i c e sf o rb u i l d i n gt e d a a tt h es a m et i m e ，t h i sp a p e rp u t su ps a f e t ye v a l u a t i o no ns a f e t y d e g r e eo ft e d s r e g i o n a le c o e n v i r o n m e n ts y s t e mf r o m2 0 0 4t o2 0 0 6 ，b a s i n go nm a k i n g u s e o fe i p s ，r e g i o n a le c o e n v i r o n m e n t a ls y s t e ms a f e t ye v a l u a t i o nm o d e l i tc a nb es e e nt h a tt h e s a f e t yd e g r e eo ft e d a sr e g i o n a le c o e n v i r o n m e n t a ls y s t e mi si m p r o v e dy e a rb yy e a l k e y w o r d s ：e c o i n d u s t r i a lp a r k ，p r a c t i c em o d e ，e c o - i n d u s t r i a lc h a i n ，r e g i o n a le c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t a ls y s t e ms e c u r i t y ，p - s - rm o d e l ，s a f e t ya s s e s s m e n tm o d e l 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取 得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津理工大学或 其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 张论文储弛躯、坯锵啪：啊溯幽 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 墨盗墨墨盘鲎有关保留、使用学位论文 的规定。特授权墨盗墨墨盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编， 以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子 文件。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 张舣惟掩瓢膨t 琵 签字日期：j 叼年舢心日 名 月 五 肜f “ 安 7 一狰砷 名 期 签 日 师 孕 导 签 第一章绪论 第一章绪论 进入2 0 世纪9 0 年代，随着生态工业园( e i p ) 概念的提出和清洁生产、绿色工业 和生态工业等意识的风行，世界上已有许多包含物质交换和废物循环的共生体的项目和 计划，并先后宣布自己为生态工业园。人们开始意识到，生态工业园不仅在降低工业园 整体成本、提高企业效益方面也大有优势，而且能大大减少工业体系对环境的干扰。 生态工业园概念提出后，成为当前可持续发展理念走向实践的重要方向之一。它针 对工业现代化过程中日益显现的环境、生态等困扰社会发展可持续性的核心问题，提出 向自然生态系统学习，把人造的工业体系融入整个生态圈中，从而减少工业生产过程对 自然生态环境的影响。e i p 是实现生态工业和工业生态学的重要途径，它通过对工业园 区内企业内部和企业间物流和能源的正确设计来模拟自然生态系统，建立产业系统中 “生产者一消费者一分解者 的循环途径，形成企业间共生网络，从而成为生态工业的 聚集场所，实现物质的闭环循环和能量多级利用，并通过密切产业联系、加强废物循环 利用，达到降低生产成本的目的。 1 1 研究背景 1 1 1 生态工业园的产生 “生态这一概念是德国生物学家海克尔在1 8 6 6 年提出的，是指有机体与环境之 间的关系。2 0 世纪7 0 年代，丹麦的卡伦堡( k a l u n d b u r g ) 工业园区，以降低成本和达到环 保法规的要求为目标，开辟了一条革新性的废弃物管理利用途径一“工业共生 ( i n d u s t r i a ls y m b i o s i s ) ，即将甲厂产生的废料和副产物作为乙厂的生产原料，使资源有 效利用，可谓生态工业的雏形。 1 9 9 1 年1 0 月，联合国工业发展组织提出的“生态可持续性工业发展( e c o l o g i c a l s u s t a i n a b l ei n d u s t r i a ld e v e l o p m e n t ) 概念，兼顾了工业的经济发展、环境保护和资源的 可持续利用问题，成为替换以“高投入、高消耗、高污染”为特征的传统工业模式的最 佳模式，标志着可持续发展工业理念的诞生。随后，1 9 9 3 年，在卡伦堡工业园的启发下， 美国商人保罗霍克恩在商业生态学一书中提出了关于生态系统和生态工业园区的 问题f l i 。 图1 1 显示了工业生产发展的五个层次，分别为达标排放、零排放或微排放、源头 治理、生态化工业、生态工业园。由图可见，生态工业园是一个较为成熟的理想工业系 统，已逐步成为工业发展的方向。 第一章绪论 生态工业园 对地区所有企业统一规划，使一个厂的废物成为另一个厂 的原料，整个地区的物流、能流甚至知识流全部闭合运行 图1 1 工业发展的五个层次 我国经济长期以来沿用的粗放型线性增长方式，投入多、产出少，消耗高、浪费大， 环境污染严重，经济增长的质量和效益不高。1 9 9 4 年，我国政府颁布中国2 1 世纪议 程中国2 1 世纪人口、环境与发展白皮书，从中国国情和人口、环境与发展的总体 联系出发，提出促进经济、社会、资源和环境相互协调和可持续发展的总体战略、对策 和行动方案。针对工业建设，白皮书将“建立资源节约型工业体系，推行清洁生产( c l e a n p r o d u c t i o n ) ，大力推广清洁生产工艺技术，努力实现废物产出最小量化和再生资源化” 作为新世纪工业企业发展的目标。1 9 9 6 年，可持续发展成为我国的一项基本国策，但环 境因素制约国民经济发展的形势仍然很严峻，实施可持续发展战略的工作仍处于起步阶 段。为了减轻污染对环境和公众健康的危害，我国政府和企业各界采取了各种污染处理 措施，对产生的污染物进行处理，以实现主要污染物的达标排放。这种“末端治理模 式虽然取得了一定的效果，但也存在明显的不足，一是治理成本越来越高，致使企业缺 乏治理污染的积极性和主动性：二是治理难度大，同时存在污染转移的风险；三是无助 于生产过程中资源浪费的减少；四是造成政府行政监督管理和执法的成本过高；五是易 导致客观上促使污染增量发展；六是形成企业在满足排放标准时的惰性。 我国“十五”计划纲要明确提出了社会主义条件下的第一个绿色经济计划，突出了 经济结构调整和可持续发展两条主线，这两条主线就是一个“绿色的生态发展观”。其 内涵一是可持续发展，二是发展必须保持自然、社会、生态、经济等各个系统之间的平 衡，尤其是不能以牺牲环境为代价。因此，保护生态环境，转变经济增长方式和社会发 展模式，建立以“人为中心 ，依靠人的素质提高和科技进步的经济增长方式，促进经 济与环境协调发展，走可持续发展道路，对我国进入二十一世纪的经济腾飞具有重大的 现实意义和深远的战略意义。2 0 0 3 年，党的十六届三中全会明确提出了“坚持以人为本， 树立全面、协调、可持续的发展观，促进经济社会和人的全面发展”的科学发展观，对 今后的经济和社会发展以及发展的衡量指标提出了新的要求，就是要以人为本，以可持 2 第一章绪论 续发展为导向，来衡量经济与社会的进步和发展程度。 我国目前正在经历新一轮市场经济条件下的工业化浪潮，以民营企业、乡镇企业、 三资企业为主体的新工业区不断扩大，大量工业园区如雨后春笋不断涌现。同时，原有 的国营大中型企业也纷纷面临改造重组，迫切需要尽可能地减少工业化过程中付出的巨 大资源和环境成本。生态工业园的建设有助于实现经济生活的生态化和绿色化转向，提 供经济效益的同时也提高环境资源的配置效率。 1 1 2 生态工业园的内涵及特征 在以类似卡伦堡工业共生体模式实施产业生态学时，人们使用了多个词汇来称谓这 些运作实体或模式，使用较多的有“生态工业园区( e c o i n d u s t r i a lp a r k ，e i p ) 、“生态 工业发展( e c o i n d u s t r i a ld e v e l o p m e n t s ，e i d ) ”、“生态工业网络( e c o i n d u s t r i a ln e t w o r k s ， e t n ) 、“工业共生体( 1 n d u s t r i a l s ym b i o s i s ) ”、“副产品协作( b y p r o d u c ts y n e r g y ) ”和“统 一链管理( i n t e g r a t i v ec h a i nm a n a g e m e n t ) 等，其中以“生态工业园区”使用最为广泛。 美国r p p 公司首席科学家、i n d i g o 发展研究中心e r n e s tl o w e 教授将生态工业园的 定义为：生态工业园是一个由制造业企业和服务业企业组成的社区，它通过在管理包括 能源、水和材料这些基本要素在内的环境与资源方面的合作来实现生态环境与经济的双 重优化和协调发展，最终使该企业群落寻求一种比每个公司优化个体表现实现的个体效 益的总和还要大得多的群体效益。简而言之，生态工业园区的目标就是要改善园区内公 司的经济绩效，同时最大限度地减少其环境影响。在生态工业园内，企业是模仿自然界 生态系统，相互之间存在协同和共生关系，将最大限度地充分利用资源和减少负面环境 影响，最终达到工业可持续发展的目标i z j 。 ， 2 0 0 3 年，我国国家环保总局给出的定义是，生态工业园区是依据清洁生产要求、循 环经济理念和产业生态学原理而设计建立的一种新型工业园区。它通过物流或能流传递 等方式，把不同工厂或企业连接起来，形成共享资源和互换副产品的产业共生组合，使 一家工厂的废弃物或副产品成为另一家工厂的原料或能源，模拟自然系统，在产业系统 中建立“生产者一消费者一分解者 的循环途径，寻求物质闭环循环、能量多级利用和 废物产生最小化。 ， 生态工业园区的建设能实现区域内工业体系与生态环境协同发展，有利于合理利用 资源，提高资源利用效率，充分保护环境，改善区域环境质量，促进清洁生产技术和环 保产业的发展，增强企业竞争力。其具体标志为1 3 】： ( 1 ) 高效益的转换系统 即生态工业园的各项活动在其自然物质一经济物质一废弃物的转换过程中，应是自 然物质投入少、经济物质产出多，废弃物排泄少。通过发展高新技术使工业生产尽可能 少地消耗能源和资源，通过高新技术提高物质的转换与再生和能量的多层次分级利用， 从而在满足经济发展的前提下，使生态环境得到保护。因此，高新技术产业用地应占工 业园的比重在3 0 以上，这是使工业园具有高效益的转换系统必需的基础条件之一。 ( 2 ) 高效率的支持系统 生态工业园应有现代化的基础设施作为支持系统，为生态工业园的物质流、能量流、 3 第一章绪论 信息流、价值流和人流的运动创造必需的条件，从而使工业园在运行过程中，减少经济 损耗和对生态环境的污染。工业园支持系统应包括：道路交通系统；信息传输系统； 物资和能源( 主副食品、原材料、水、电、天然气及其它燃料等) 的供给系统；商业、 金融、生活等服务系统；各类废弃物处理系统；各类防灾系统等。 ( 3 ) 高水平的环境质量 对生态工业园生产和生活中产生的各种污染和废弃物，都能按照各自的特点予以充 分的处理和处置，使各项环境要素质量指标达到较高的水平。 ( 4 ) 多功能的绿地系统 、 生态工业园的绿地普及应根据联合国有关组织的决定，绿地覆盖率达到5 0 ，居民 人均绿地面积达9 0 m 2 、居住区内人均绿地面积为2 8 m 2 ，这样才可能维持工业园区生态 系统的平衡。绿地系统还应具备多种功能，包括防护功能( 保护水体等) ；调节功能( 空气、 水体、温度、湿度等) ；美化功能；休闲功能( 提供娱乐，休闲场所) ；生产功能( 绿色食 品生产区和花卉草树苗圃生产基地等l 。 ( 5 ) 高质量的人文环境系统 生态工业园应具有高质量的人文环境系统，包括较高的教育水平和人口素质水平， 良好的社会风气和社会秩序，丰富多彩的精神文化生活，发达的医疗条件和祥和的社区 环境，以及自觉的生态环境意识，只有这样，才能吸引人才、留住人才。 ( 6 ) 高效益的管理系统 生态工业园应具备高效的园区管理系统，对园区内的各个方面，如人口、资源、社 会服务、就业、治安、防灾、城镇建设，环境整治等实施高效率的管理，促进工业园区 的健康运行。 目前对生态工业园尚没有公认的定义，但根据已有的研究成果总的看来，生态工业 园具有以下几个主要特征【4 鼬，7 】： 生态工业园是使工业系统模仿自然体系进行系统设计的，是一个包括自然、工业 和社会的复合体； 它是由企业组成的社区，但不是单个企业的简单总和，而是通过协作产生新的生 产力，通过园区内各单元间的副产物和废物交换、能量和废水的梯级利用以及基础设施 的共享，实现园区资源利用的最大化、企业经济绩效的最大化和废物排放的最小化； 通过现代化的管理手段、政策手段以及新技术( 如信息共享、水和能源循环利用、 清洁生产技术、环境检测、和可持续交通技术等) 的采用，保证园区的稳定和持续发展； 生态工业园的建设不是传统工业园建设中的单个地、分段地应用清洁生产、防治 污染等手段，而是在整个系统中综合地应用各种环境保护技术和经济原理，从而能实现 传统工业开发所无法达到的经济和环境效益。 4 第一章绪论 1 ：2 研究的现状 1 2 1 国内外生态工业园建设与研究现状 丹麦的卡伦堡工业园是世界发展最早的生态工业园区，其最早的工业共生关系从 1 9 7 5 年起就开始发展。美国从1 9 9 3 年开始有2 0 个城市市政当局与大型工矿企业公司合 作规划建立生态工业园区，国家环保局为生态工业园的发展提供了大量的财政支持，许 多大学开始为生态工业园的建设提供信息、技术与规划服务。1 9 9 5 年，p c s d 指定了四 个示范区( 马里兰州的f a i r f i e l d 、弗吉尼亚的c a p ec h a r l e s ，德克萨斯卅i 墨西哥交界处 的b r o w n s v i l l e 和田纳西州的c h a t t a n o o g a ) 进行实际应用研究。在美国环境保护局( e p a ) 和p c s d 的支持下，美国的加拿大也积极开展生态工业园的建设，研究规划了生态工业 园t h eb r u c ee n e r g yc e n t e r ，t i v e r t o no n t a r i o 和b u r n s i d ei n d u s t r i a lp a r k ，h a l i f a xn o v a s c o t i a 。法国的o r 6 e 作为欧洲环境合作伙伴组织( e u r o p e a np a r t n e r sf o r t h ee n v i r o n m e n t ) 的发起机构之一，正致力于其p a l m e 计划，该计划旨在为生态工业园区的建立提供技 术支持和规范。到1 9 9 5 年，已有s o p h i ae s t e r e l 等5 个工业区在p a l m e 指导下开展建 设，以取得p a l m e 的生态认证标志。荷兰鹿特丹建设了以石油工业、石油化工及其支 持行业为主的生态工业园，意大利北部的e m i l i a r o m a g n a 地区，企业间的合作初具规 模，建立了生态工业发展的良好基础。日本的e b a r a 公司雄心勃勃地进行零排放生态工 业园区的建设，许多城市也已经把实现循环型城市作为其发展方向，而开展生态工业园 建设是实现这一目标的有效手段。日本是亚洲国家中生态工业园建设开展最早，发展最 完善的国家，已从立法、实践上开展了很多工作。 纵观国外在生态工业学方面的基础研究，其方向主要集中在以下几方面： ( 1 ) 研究可减轻工业对环境影响的具体技术措施，包括绿色工艺、原子节约工艺、 废物零排放系统、物质替代、非物质化和功能经济。 ( 2 ) 研究对整个生态工业过程进行分析、监测和评价的方法，包括物流平衡分析、 工业代谢、产品或过程的生命周期分析与评价、生态工业指标体系的建立等； ( 3 ) 研究工业系统集成方法，包括物质集成、能量集成、水集成、信系集成和优化 模型等； ( 4 ) 研究可促进生态工业实现的制度上的措施，包括如何在市场规划、财务制度、 法律法规方面做出相应的调整以使生态工业的思想可以贯穿整个生产和生活过程。 在我国，生态工业园被认为是继经济开发区、高新技术开发区之后的第三代产业园 区。 我国1 9 9 9 年开始规划生态工业园的建设，2 0 0 1 年建成了第一个生态园区一贵港生 态园，几年的时间里，全国开展了生态省的建设，循环经济的建设；国家环境模范城市 ( 城区) 以及国家级生态示范区的建设，并出现了基于物质与能源循环交换和清洁生产理 念的生态工业园区的建设规划。目前，我国已建和在建的各级、各类工业园区接近6 9 0 0 个，已批准建设的国家生态工业示范园区达到2 4 个，其中行业类园区8 个，综合类园 区1 5 个，静脉产业类园区1 个降j 。 我国生态工业园区建设起步较晚，由于体制与规则、技术、组织等方面因素，加之 5 第一章绪论 对生态工业园区生态系统结构：功能及其优化调控机制认识的不足，导致目前生态工业 园区建设走入了单纯构建闭环链以实现废物循环利用的误区，而忽略了对环保、管理制 度、经济可行性等多方面因素进行综合考虑。 1 9 9 9 年清华大学化工系在国家自然科学基金重点项目“以经济和环境为优化目标的 过程集成智能方法”的资助下，在研究中开展了生态工业系统集成方法的研究与若干生 态工业园区的规划和建设工作。2 0 0 1 年1 2 月中国生态经济学会成立了生态工业经济与 技术委员会。2 0 0 2 年1 2 月，在大连理工大学成立了由加拿大滑铁卢大学环境研究所、 大连理工大学、南京大学和海南省国土资源厅四方合作的中国生态规划项目。 基于中国循环经济建设的客观需要，北京化工大学环境工程技术研究中心一直从事 该领域的课题研究与实践工作，在循环经济与生态工业园区规划建设中运用可持续发展 理论和生态学、生态经济学原理，对区域、行业、企业的全方位总体集成规划，即包括 宏观系统规划，也包括企业间、独立企业的管理信息系统规划，在项目规划实施过程中 实行点面结合，突出实用性及可操作性。为更好推进循环经济与生态工业园区建设，北 京化工大学环境工程技术研究中心与清华大学国家c i m s 工程技术研究中心联合进行循 环经济与生态工业园区项目规划工作，主要开展生态工业链构建，工业结构生态化设计， 园区空间结构与总体设计，工业系统生态集成平台，生态工业园微观控制系统研制，生 态工业园宏观控制系统设计，园区资源一体化规划与生态化管理及生态工业园效益分析 与绿色保障制度体系等工作。 1 2 2 生态园区域生态环境系统安全性问题研的究现状 近几十年来，由于生态环境等剧变引起全球变化的强度和速度是人类历史上少见 的。全球变化给人类的生存和发展带来了很大压力。人类如何适应全球变化、调控行为 以维护自身的安全成为人们关注的焦点。生态、环境安全研究也因此成为国内外近年来 研究的热点。国内生态安全研究较少，虽然近年来有增长趋势，但还停留在探索阶段， 理论尚不够成熟。部分学者对生态安全的概念、特点和内涵等进行了论述，一些研究者 也对生态安全评价做了探讨。 生态环境系统安全研究的最终目的就是对生态环境系统的安全程度，即生态环境系 统的服务功能的状态及其变化态势对人类社会经济可持续发展的安全性保障程度实现 定量的评价，它是作为一种新的环境管理目标而提出来的。但由于这是一个全新的研究 领域，许多的最基本概念、理论都还不成形，也因为研究者的群体来自于不同的学科背 景，对于哪怕是同一个概念也存在各自不同的理解。 生态环境系统安全的概念最初是作为一个比喻提出来的，是因为局部地区生态环境 状态及其变化趋势的恶化导致其对人类社会的生态服务功能丧失，制约了区域社会经济 系统的可持续发展使得该区域生态环境系统所支持的人类社会经济系统的恶化甚至崩 溃，引起了区域人类社会经济发展的安全危机。于是，一些环境管理人士、政治家、社 会人士适时地提出了生态安全问题。在国外，生态安全问题的提出及其研究，也是与经 济安全、军事安全、社会安全等相并列的人类安全问题系列。 生态工业园在构建、改造过程中区域生态坏境系统同样也存在着安全性问题。目前， 6 第一章绪论 对于该安全性问题的研究较少，其研究方法及评价模型也尚无可借鉴的成熟案例。 1 3 研究的内容、目标及意义 1 3 1 研究的内容 本课题研究的基本内容包括生态工业园建设和改造的研究、生态工业园区的区域坏 境安全性问题研究部分，具体如下： 一、生态工业园建设研究 通过分析生态工业及生态工业园，提炼出了生态工业园的特征，并阐明生态工业园 建设的基础理论，包括工业生态学理论、工业生态系统理论、循环经济理论和可持续发 展理论、系统工程学、景观生态学等。 比较研究了国内外生态工业园建设的理论与实践，总结出现有理论模式和实践模式 以及我国生态工业园建设的现状，并针对我国目前已有的工业园或工业区域提出以下进 行生态工业园建设或发展生态工业的一些主要工作内容和方向： ( 1 ) 对于已具有较好生态工业雏形的工业区域或园区，需要对已有初步雏形工业 链进行改造、补充和完善，改造产业链中不合理的部分，开发新技术，并加强系统的稳 定性； ( 2 ) 对于不同工业区域或工业网络之间的企业群，利用层次分析方法建立虚拟生 态工业园，并在设计和规划上加强企业间的联系以保证企业间合作的进行。 二、现有实体综合性工业园改造研究 对于门类较多但彼此之间缺乏联系的现有工业区域或园区，通过对生态工业链方法 原理的研究，利用生态工业链方法对现有企业间进行生态工业链设计并鼓励企业开展企 业间合作。同时建立企业孵化机制，帮助企业建立企业间相互合作的机会和渠道； 三、生态工业园区的区域环境安全性问题研究 为了全面解决环境问题，确保区域整体环境质量在可接受范围内的前提下，充分利 用环境的承载能力，促进经济和社会的快速协调发展，提出并分析了生态工业园建设或 改造过程中存在区域环境安全性问题，并将整体环境作为研究对象，对生态工业园建设 的环境体系安全性进行研究，建立评价指标体系和实施方法以及评价方法的应用。 1 3 2 研究的目标 本论文的目标是就目前国内外生态工业园建设的理论与实践情况进行研究，通过对 国内外情况的比较，探索适合我国基础和情况的生态工业园建设模式和改造方法，并针 对生态工业园建设或改造过程中会出现区域环境安全问题建立区域环境安全评价模式， 并在此基础上结合天津经济技术开发区国家生态工业示范园区建设的案例予以论证，为 其他类型的生态园区建设提供实践性的指导性，为我国构建和谐社会贡献绵薄之力。 7 第一章绪论 1 3 2 研究的意义 我国的生态工业园建设处于起步阶段，仍有许多不足之处，在实践中还存在着一些 问题。对于建成生态产业链的企业间的物质和能量交换方式以及所达到的效率，仍无法 清楚地量化。另一方面，对于规划成功的生态工业园，在实际建设和发展中，尤其是对 于已有工业园的生态工业改造中，使企业能够主动配合，积极建立企业间生态链，既涉 及到各企业的间的物质关系，又关系到各自的文化背景、经济利益等诸多方面，仍需要 加以研究。 工业园区的兴起和发展，有力地促进了当地经济的发展。但是也有一些工业园区盲 目追求经济增长，忽视环境保护，实行扎口式封闭管理，工业园区环境问题不断出现。 2 0 0 6 年，国家环保总局在执法检查中，共检查工业园区1 9 0 0 多个、园区企业近3 万 家，查处违法企业4 0 0 0 多家【剐。生态工业园建设或改造过程中引发区域环境安全问题 是必然的，区域内生态环境的安全状态是决定生态工业园内能否健康、持续发展的基本 保证。通过对区域生态安全的分析，确定区域环境安全性的评价指标体系，可为生态工 业园实现生态化建设规划提供方向。有利于生态工业园区域间协调发展，实有利于现区 域内外的优化整合，有利于实现生态建设和生态安全同步发展。 1 4 研究的思路 在查阅国内外生态工业园的发展与研究，以及区域环境安全问题的研究状况基础 上，本文采用理论分析与文献调研相结合的方法，形成符合我国国情的生态工业园的建 设模式、实体改造理论框架以及对区域环境安全问题的初步探索，并建立区域环境安全 评价模式。 针对建设生态工业园的必要性，就生态工业园实践模式的建设进行了一定的探讨， 通过在园区内各个成员间相互合作，通过副产品，能量，信息等交换与交流，同时通过 与园区外企业建立必要的生态合作链或生态合作网，以实现园区系统的“零排放”目标。 工业园的实体改造是依据生态工业园区的类型，分析生态工业链的内涵、特征及其 体系结构，并阐述实体改造型综合生态工业园生态再造生态工业链方法的内容和原理。 生态工业园的区域环境安全问题的研究，对生态工业园区域环境安全问题进行探 讨，并以p s r 模型框架为基础，确定区域环境安全性评价模式，以确保区域整体环境安 全在可接受范围内的前提下，充分利用环境的承载能力，促进经济和社会的快速协调发 展，从而实现可持续发展战略。 通过对天津市生态工业园现有资源、土地、环境和经济发展情况以及生态工业园建 设的基础条件、优势、政策条件等各方面情况所进行的研究和考察，将研究成果应用于 天津市生态工业园的建设，提出可行的实施方案，对天津市生态工业园建设的具体方法、 模式与规划提出可行性建议，在此基础上，进行一定的实证研究，从而对生态工业园的 建设起到一定的指导作用。 8 第二章生态工业园建设的理论与实践模式研究 第二章生态工业园建设的理论与实践模式研究 近年来，随着可持续发展问题日益受到人们的重视，继清洁生产的研究和发展之后， 工业生态学和生态工业园正在国外作为一个独立的前沿学科引起政府、大学和大公司的 高度重视，有关的理论和工业实践呈迅速发展的势头。 2 i 生态工业园建设的理论基础 生态工业园建设的理论来源于工业生态学、工业生态系统、循环经济理论和可持续 发展等理论，并成为这些理论在实践中的有效应用途径之一。 2 1 1 工业生态学理论 生态工业的理论基础是工业生态学( 正) 理论。工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，属于应用生态学的 一个分支。它是清洁生产、生态工业和循环经济的学科基础，已被列为美国2 1 世纪环 境科学研究的优先领域。 ( 1 ) 工业生态学的基本要素 虽然工业生态思想产生得较早，但将它作为l 门科学进行研究还是近十年的事情。 苏伦埃尔克曼在其工业生态学一书中回顾了2 0 多年来生态工业的理论发展，指 出可持续工业必须实现从末端治理的被动环保主义向物质能量循环一体化的工业体系 转变。这种工业体系“完全可以像一个生物生态系统那样循环运行：植物吸取养分，合 成枝叶，供食草动物食用，食草动物本身又为食肉动物所捕食，而他们的排泄物和尸体 又成为其他生物的食物。”他总结了工业生态学的三个基本要素： 工业生态学是一种关于工业体系的所有组成部分及其同生物圈关系问题的全面 的、一体化的分析视角； 工业体系的生物物理基础，亦即与人类活动相关的物质和能量流动与储存的总 体，是工业生态学研究的范围，与目前常见的学说不同，工业生态学的观点主要运用非 物质化的价值单位来考察经济； 科技的动力，亦即关键技术种类的长期发展进化，是工业的一个决定性( 但不是 唯一) 因素，有利于从生物系统中获得知识，把现有体系转换为可持续发展的体系。 ( 2 ) 工业生态学的概念 目前对工业生态学的定义主要从以下几方面论述： 强调它是实现可持续发展的重要手段。工业生态学是一个目标，是关于可持续性 的科学和工程，是一种可持续战略，为可持续经济提供科学和技术，是环境管理领域的 9 第二章生态工业园建设的理论与实践模式研究 新概念，是实现经济、文化、技术与环境持续演化的途径； 强调它是一门综合性学科。工业生态学综合研究经济和环境系统科学，是对工业 和经济系统及其与自然系统联系的多学科研究，是一种关于工业生态体系所有组成部分 及其同生物圈的关系问题的全面的、一体化的分析视角1 9 ，l u l ； 强调系统思想的重要性。工业生态学采用系统的观点看待工业社会的物质和能量 的使用及其对环境的影响，从宏观上进行通盘的考虑和研究，是一门利用系统方法研究 工业有机体与其环境关系的跨学科研究，应被理解为一个系统概念和执行过程【l l j ； 强调工业生产的生态化。工业生态学是以保护生态环境为宗旨的描述现代化工业 完整模式的新学科，是一门通过减少原料消耗和改进生产程序以保护生态环境和全部处 理生产废料的新学科，是指运用一系列从生态学中吸收的工具、原则和观点，分析工业 系统及其能流、物流和信息流对社会和环境的影响。 ( 3 ) 工业生态学的研究内容 工业生态学研究工业行为和环境之间的相互关系，为人类的历史发展提供一种全新 的环境管理理念。它是在对工业活动超过环境承载力的感性和理性认识的基础上产生 的，其根本着眼点是物质封闭循环程度、能源有效使用效率和工业生态系统结构及其运 行效率等。最终归结到生态优化和工业物质封闭循环。 工业生态学以工业体系整体和长期的发展为研究对象，环境问题只是工业生态学研 究领域内的一个重要方面。它在工业代谢研究的基础上，借助于对生态系统和生物圈的 认识，通过在局部、地区和全球三个层次上系统地研究产品、工艺以及产业部门和经济 部门中的能流和物流，找到能使工业体系与生物生态系统正常运行相互匹配的可能的革 新途径。工业生态学的具体研究内容主要包括零排放、替代材料、非物质化 ( d e m a t e r i a l i z a t i o n ) 和功能经济( f u n c t i o n a l i t ye c o n o m y ) 等方面l l 引。 2 1 2 工业生态系统理论 1 9 9 3 年f r o s c h 和g a l l o p o u l o s 通过对自然生态系统的类比，提出了工业生态系统的 理论：“传统的工业活动模式吸收原材料、生产与销售产品，同时处理废弃物的制 造业过程应转向更为一体化的模式：工业生态系统( i n d u s t r i a le c o s y s t e m ) 。工业生态系统 将具有自然生态系统的功能( 绿色植物合成养分供给草食动物，草食动物成为肉食动物 的食物来源，草食动物与肉食动物的排泄物与躯体又成为植物的养份供给) ，以最大限 度地减少工业活动对环境产生的不良影响1 1 引。” ( 1 ) 工业生态系统的概念 工业生态系统同传统工业体系相比，是把传统的工业活动模式消耗原料、生产 和销售产品、废料堆积和处理的制造业过程转变成更加一体化的模式，从而使工业生产 活动形成与自然生态系统一样可以循环的系统。因此它通过“废物”与“资源 的交换 循环实现“无废产生”的闭合物质循环体系，即达到污染和废弃物的“零排放 。工业 生态系统不是为改善工业活动对环境的影响，而是要实现一种可持续发展的工业化模 式。“除非生产过程和产业系统的物质循环是封闭的，否则作为整体的工业系统发展将 是不可持续的1 1 4 j 。” 1 0 第二章生态工业园建设的理论与实践模式研究 工业生态系统是工业生态学理论在工业系统中的应用。它从系统的角度对工业生态 学进行研究，对工业系统内部而言，其经济模式的核心就是物质的循环。这种循环包括 企业内部的物质循环( 生产过程中产生的废物、残余物循环回去进行重新处理) 和企业 外部的物质循环( 报废的产品循环使用，代替天然原料) ，其它方面则包括了物质的减 量化、碳的减量化( 主要是减少c 0 2 排放量) 、从只出售产品到出售“服务 等内容。 ( 2 ) 工业生态系统的运行机制 工业生态系统的运行机制将深刻揭示工业的发展与社会、经济、环境三者之间相互 作用的内在运动规律，以及在协调三者相互作用中发生的多种变化过程的性质和相互关 系。根据其结构特征，结合现行工业系统的基础和条件，将生态工业系统的运行机制用 图2 1 i ”j 表示出来。 ( 3 ) 工业生态系统的结构特点 由图2 1 可以看出，工业生态系统的目标是要达到社会、经济、环境三个系统的协 调与可持续发展。 各子系统的组成要素通过社会子系统的积累与消费链( 网) 、经济子系统的投入 与产出链( 网) 和环境子系统的消耗与再生链( 网