《工业生态学》第二章 工业生态学基本理论-工业共生01

1、第二章 工业生态学基本理论01产业共生理论2整体性全过程；长远发展；全球化；科技进步；多学科综合。工业技术工程学材料学管理学经济学社会学法学等生物科学 地学 化学 物理等图 2-1 工业生态学的多科性自然科学社会科学工业生态学可持续发展 工业生态学的特点工业生态学的与自然生态系统的关系自然生态系统生态系统非生物成分（非生物环境）能源：太阳能、其他能源气候：光照、温度、降水、风等基质和介质：岩石、土壤、水、空气等物质的代谢原料CO2、H2O、O2、N2等无机盐（矿物质原料）碳水化合物、蛋白质、脂肪、腐殖质（连接生物和非生物部分的有机物）生物成分1、生产者：绿色植物、光合细菌、华能细菌等2、消费者

2、食草动物：一级消费者食肉动物：二级、三级、四级消费者杂食动物：碎屑消费者、腐食消费者3、分解者：微生物（细菌、真菌等）、原生动物、小型无脊椎动物生产者、消费者、分解者之间的关系：（相互依存） 自然生态系统中的各成分之间关系生产者分解者消费者非生物的物质和能量食物关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 这是一个透明封闭的玻璃球体，内装有小虾、藻类、经过滤的海水、小石、小蜗牛和一些无生命的树枝状物质。若使小鱼能长时间生存的话，此玻璃球应放在什么地方？猜想一：(3)此球内加入细菌的作用是充当_不放细菌结果会怎样？_。阳光非生物的物质和能量分解者(1)这个透明的玻璃球体可看作一个_ ，此

3、生态球应放在有_的地方，目的是 。思考？(2)此生态系统中除小鱼（或小虾）和水藻外，还应包括 和_ 。生态系统有利于进行光合作用，制造有机物分解者生态球内生物死亡企业和生物体的相似性二集合内部各个体都不是孤立的,而是通过复杂的关系组成的有机统一体生物体(1)具有独立的行为。尽管不同的生物体在独立性方面有巨大差异，但所有生物体均有自己的行为，都能够独立活动。(1)企业也能开展许多独立的活动，如资源采掘、资源转化等。企业企业和生物体的相似性二集合内部各个体都不是孤立的,而是通过复杂的关系组成的有机统一体生物体(2)能利用能源和物质资源。利用能源将物质转化为新的可供利用的形式，同时也释放废热和物质残

4、渣到环境中。(2)企业能生产产品，能进行产品交换，并且产生废弃物释放到环境中。企业企业和生物体的相似性二集合内部各个体都不是孤立的,而是通过复杂的关系组成的有机统一体生物体(3)能繁殖后代。尽管后代的寿命和数量变化非常大，但所有的物种都能繁殖后代。(3)企业不同。设计和建设一个企业不是为了自我复制，而是生产无生命的产品。企业企业和生物体的相似性二集合内部各个体都不是孤立的,而是通过复杂的关系组成的有机统一体生物体(4) 具有应激性。生物体对温度、湿度、光照、食物以及潜在的繁殖伙伴等外界变化都有反应。(4)企业对外部环境同样有反应。企业对外部环境，如：资源的可获得性、顾客、价格等外部因素的变化产

5、生反应。企业企业和生物体的相似性二集合内部各个体都不是孤立的,而是通过复杂的关系组成的有机统一体生物体(5) 生命是有限的。多有多细胞生物均起源于单细胞幷经历生长的各个阶段，但不可能永远生存下去，寿命通常是有限的。(5)企业的生命也是有限。尽管很少企业在其一生中一成不变，但他们并不像生物体那样有序、可预测地经历不同的生命阶段。企业工业生态系统工业生态特点初级产品的企业：采矿厂、冶炼厂等初级产品的深度加工和高级产品的生成者把企业生产的副产品和废物进行处置、转化和再利用的企业生产者消费者分解者整体性、生态性、层次性、开放性、动态性15自然生态系统的进化 生态系统资源废料图3-1 一级生态系统示意图

6、(系统内物质单向流动)图3-2 二级生态系统示意图(系统内有物质的循环流动)资源废料生态系统组 成 部 分组 成 部 分图3-3 三级生态系统示意图(系统内形成物质的闭路循环)能源生态系统组 成 部 分组 成 部 分工业生态系统的发育初级工业生态系统资源采掘者与种植者原材料加工与产品制造商消费者或服务提供者无限的天然资源原料产品无限的废弃物无限的废弃物无限的废弃物工业生态系统的发育中级工业生态系统能源采掘者或种植者原材料加工或制造商资源回收者消费者或服务提供商WR1RMWR2PWVR3不可持续的天然资源不可承载的废弃物量P-产品；R1-回收的资源；R2-回收的材料或零部件；R3-可再用的产品或

7、部件；V-能源物质；W-废弃物；RM-原料工业生态系统的发育顶级工业生态系统能源采掘者或种植者原材料加工或制造商资源回收者消费者或服务提供商WR1RMWR2PWVR3不可持续的天然资源可承载或有限的废弃物量P-产品；R1-回收的资源；R2-回收的材料或零部件；R3-可再用的产品或部件；V-能源物质；W-废弃物；RM-原料工业生态系统初级生产者冶炼厂初级消费者电线制造厂次级消费者电缆制造厂三级消费者计算机制造商分解者资源回收商顶级消费者顾客能量铜矿铜锭铜线电缆废铜废铜线过程废弃物过程废弃物可再使用的模块和元件旧电脑可再用的部件耗散的物质耗散的物质工业食物链（以个人电脑中铜的使用为例）自然生态系统

8、中的能量流动I1P1I2NU1NU2P2R2R1生物食物链的能量流动模型I 摄入量；P 生产量; NU-未利用量；R- 消耗量生态系统工业生态系统中的能量流动损失量总资源量废物量工业生态系统和自然生态系统比较 相同点不同点(1)两个系统中都存在物质循环和能量流动；(2)两系统内的各要素都存在共生关系；(3)两种生态系统的形成、发展和崩溃都是一个动态的进化过程。参与的主体不同；自然生态系统具有产业生态系统无法比拟的复杂性；物流、能流方式不同；分解者作用不同；自然生态系统只受生态学规律的约束，而产业生态系统还要受市场规律的制约。产业生态系统的理论1产业生态共生理论23拮抗和协调作用理论产业生态平衡

9、理论26“个体”“企业”（举例）“种群”“同类型企业”“生物群落”“某区域范围的工业体系”“工业生态系统”“工业体系与外部环境构成”几个重要的概念几个重要的概念种群生态学 是研究某一特定物种或几个密切相关物种的空间分布、统计学特征、时间动态及其演化的科学。生态位生态位是生态学的一个重要理论，是指在生物群落或生态系统中，每个物种都拥有自己的角色和地位即占据一定的空间，发挥一定的功能。工业生态学的研究主题研究的主题是产品开发与演化中与潜在的资源消耗和环境影响有关的内容。也就是说，是产品带来的后果而不仅仅是产品本身。工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

10、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。 工业共生理论形成共生的群落性 系统内部的复杂性 资源使用的循环性 上下游产业的关联性 生产成果的增值性 工业共生的特征工业共生的要素共生单元基础企业共生环境外部条件市场、社会共生模式关键合作关系最重要的特点是形成了相对稳定的股权、正式或非正式的契约（合同）等共生内生媒介。 工业共生的发展与演变三种基本形式生态工业园 工业共生网络 复合实体共生工业共生的应用-生态工业园生态工业园是依据循环经济理念、工业生态学原理和清洁生产要求而设计建立的一种新型工业园区。它通过历年更

11、新、体制革新、机制创新，把不同工厂、企业、产业联系起来，提供可持续的服务体系，形成共享资源和互换副产品的产业共生组合，建立“生产者-消费者-分解者”的物质循环方式，寻求物质闭环循环、能量多级利用、信息反馈，实现园区经济的协调健康发展。（引自综合类生态工业园区标准HJ274-2009，国家环境保护部，2009.6）.生态工业园的主要特征 不同企业间形成互相利用副产品、废品及能量和废水的梯级利用的生态工业链（网），进行形成生态工业体系； 生态工业园内的基础设施、资源和信息共享； 生态工业园不受地域的限制； 实现园区生态环境与经济的双重优化和协调发展。生态工业园的类型（1）按产业结构分类 生态工业园

12、可分为联合型（中国贵港生态工业（制糖）示范园区）和综合型（丹麦卡伦堡工业园）两类。（2）按原始基础分类生态工业园可划分为改造型（美国，Chattanooga）与全新规划型（美国，Choctaw）。（3）按区域位置分类 生态工业园可分为实体型（天津泰达生态工业园）和虚拟型（美国北卡罗莱纳州，Research Triangle Park）.卡伦堡是一个仅有2万居民的工业小城市，位于北海之滨，距哥本哈根向西120公里左右。20世纪70年代卡伦堡的几个重要企业试图在减少费用，废品管理和更有效的使用淡水方面寻求合作，建立了企业间的相互协调合作，但很初步。20世界80年代以来，当地政府和管理部门突然意识到

13、这些企业已经自发地创造了一种新的工业体系，将其称之为生态工业园。目前已经形成了蒸汽、热水、石膏、硫酸和生物技术等相互依存、共同发展的格局。卡伦堡生态工业园是世界上最具有典型意义的生态工业园。卡伦堡工业共生图炼油厂硫酸厂火电厂建材厂印刷厂养殖场农场施肥墙体材料厂梯索胡主要有六个核心部分组成：1、阿斯瓦尔斯盖电站是丹麦最大的火力发电站，容量为150WKw；2、斯塔托尔精炼厂，丹麦最大的炼油厂，生产能力320万吨/年；3、吉普洛克石膏板厂每年生产1400万平方米的石膏板；4、生物技术公司，年销售超过20亿美元，最大的工厂设在卡伦堡，主要销售药物和工业酶。5、土壤修复公司6、卡伦堡城主要为2万居民供热

14、，为家庭和企业供水。20年间，卡伦堡投资16个废物交换工程，投资额估计为6000万美元，由此产生的经济效益估计为1000万美元，投资平均折旧时间短于5年。1 批准于2001年8月，是以蔗田系统、制糖系统、酒精系统、造纸系统、热电联产系统、环境综合处理系统为框架规划和建设的生态工业园。2 该园区各个系统之间通过副产品和废品的相互交换、相互衔接，从而形成比较完整的生态工业网络。3 通过园区全面的整合以及园区与外界的交换，做到了最大限度的转变废品为资源，是资源有效利用最大化，通过污泥清污分流和和清水回用，做到水资源利用的最大化。4 通过热电厂的运行做到能源运行和生产效率的最大化，通过废品利用和环保工程建设做到园区环保污染最小化。5 通过建设高产高糖甘蔗园，保障园区建设工作的安全性，使得园区的资源得到最佳配置，废品得到有效利用。6 贵港生态工业园目前已经形成了以甘蔗制糖为核心，包括甘蔗、制糖、