包装印刷印染清洁生产管理课程教案

《印染清洁生产》课程教案前言人生的四要素是“衣、食、住、行”，其中“衣”是放在第一位的，纺织品一直伴随人的一生，一刻也不能缺少，世界上没有一类商品能有纺织品与人的接触如此紧密。即从人出生的第一刻开始（用毛巾包裹起来），到日常的穿衣、洗脸洗澡用的毛巾，睡觉用的床单、枕巾、毛毯或被子等，还有窗帘、桌布、地毯等家用纺织品，直到人死后还要用毛巾擦身，然后穿上“寿衣”、袜子和鞋子，躺在垫被上，盖上被子，睡在枕头上，然后再去安葬。因此，只要有人类存在，纺织工业将是永恒的。印染产业历来是我国出口创汇的支柱产业，同时又是耗能、用水和排污较大的工业部门之一；既是资金、技术密集型行业，也是高耗能、高污染行业，又是体现纺织产品质量、档次、水平、深加工、精加工和提高纺织产品附加值关键行业之一，是纺织产业链中增加花色品种、提高产品档次和附加价值、提高纺织产品的性能和功能、影响纺织产品的安全和健康性能、影响生态环境的关键产业，是纺织工业发展和技术水平的综合体现，是对未来中国纺织行业可持续发展影响最大的产业之一。印染工业的生产过程和废弃物对自然环境造成的污染又将导致资源的日趋枯竭及自然环境的日益恶化，从而威胁人类和自然界其他生命的生存。这种资源消耗猛增、资源利用效率过低、生态环境破坏日益严重所造成的问题，使人和自然的矛盾从来没有像今天这样突出。我国已经没有足够的资源来支撑落后的、高能耗的生产方式；也没有充足的环境容量来承载高污染的生产方式和过度浪费的消费方式。为此，我们的政府和人民正在寻求各种方式，最大限度地控制不可再生资源的消耗，减少生产过程的废弃物排放。清洁生产、绿色加工、节能减排、降低消耗、保护环境将成为今后生产和技术发展的主要目标，也成为经济可持续发展的关键。2007年全国规模以上印染布产量达到了490.18亿米，纺织印染工业的持续发展固然令人欣喜，但庞大的生产能力给资源和环境带来的压力也是沉重的。目前我国纺织印染工业能耗：每万米布耗煤3吨，耗电450度，耗水300~400吨，印染企业水、电、汽的能源耗费大约占印染布总成本的40~60%左右。从多种资料数据显示，我国印染加工过程单位产品耗能为发达国家的3~5倍，耗水为发达国家的2~3倍。仅以2007年印染布产量计算耗水量来看，按百米耗水3.0吨计算，全国纺织印染工业就要耗水14.7亿吨，如果再加上纤维染色、纱线染色、针织布印染、毛纺染色等，耗水量远不止这个数。据2007年全国第一次污染源产排污系数调查结果显示，印染废水年排放量可达23~30亿吨。纺织工业污水排量占总工业废水的35%，其中印染行业废水又占纺织工业废水排放量的80%，且平均回用率不足7%。据国家环保总局2004年统计数据显示，印染废水排放总量位于全国各工业部门排放总量的第5位，而其废水中污染物排放总量（以COD计）则位于各工业部门第6位。作为一个印染企业未必是永恒的，在目前严峻形势下，只有对自己的企业在市场经济中所处的地位有一个清楚的认识；只有从同类产品中开发出新的内容或创出新的功能和用途，提高企业创新能力，增加产品的附加值，企业才能赢利，企业才能生存下去；只有采用节约水、电、汽能源以及其他资源的新技术、新工艺、新材料、新助剂、新设备，将能耗降下来，减少印染废水排放量，保护我们赖以生存的环境，才是印染企业刻不容缓要解决的可持续发展问题。中国纺织工业协会会长杜钰洲多次强调，科学技术创新是促进价值创新、降低成本、节能减排、落实企业社会责任、实现科学发展的直接推动力，反过来科学技术创新又是落实科学发展观，实现可持续发展，实现高效益高质量的必然要求。因此，印染行业的清洁生产、节能、降耗、减排技术有着巨大的市场潜力，是印染行业永恒的课题。由于“三废”的大量排放、矿藏的低水平过度开采、能源和资源的巨大浪费和低水平利用等，造成了洪水、旱灾、雷雨、冰雹、暴雪冰冻、寒潮、地震、海啸、飓风、颱风、龙卷风、沙尘暴、河道断流、水库干涸、山体滑坡、泥石流、河床上升、土地荒漠化和盐碱化、酸雨、浓雾、等恶劣的自然灾害形式集中呈现，因温室气体的大量排放而产生的温室效应，使全球气候急剧变暖，造成大量冰山融化、海平面上升。由于矿藏的过度开采，使得我国的石油资源最多只能开采到2063年（仅可开采50年，保守估计），煤矿最多只能开采150年左右。这些现象对人类的生存环境造成了巨大威胁，这样下去，在不久的将来人类可能会自行毁灭地球。如此种种是大自然对人类破坏生态环境、贪婪和无休止地巧取豪夺、肆无忌惮地倾排废物的警告和惩罚，是大自然向我们敲响的警钟，因此我们必须居安思危、警钟长鸣，要有强烈的危机感、使命感和责任感，尽早采取有效的措施，还我们一个健康的地球。丹麦哥本哈根城里的一个大型图片展“在它们消失之前应记住的100个地方”非常引人注目。图片展向人们展示了由于气候变化及人类对环境的影响，以及地球上100个在未来可能消失的地方，告诫人们气候变化将会如何改变人类的生存环境。所以，全世界投向哥本哈根的目光里，承载着对人类生命与文明的摇篮——地球母亲的健康的深情关切与沉重忧虑：一份由各国科学家共同完成的气候变化报告显示，发达国家工业化以来排放了大量温室气体，由此导致的全球变暖正在造成海平面上升、极端天气事件增加等一系列不良后果；科学家还告诉人们，2000年至2009年为自1850年有准确气象记录以来最热的10年。全球平均气温已经在过去的100年里上升了1华氏度，自20世纪70年代中期以来每10年平均上升0.15摄氏度以上。尽管这看起来只是一个小变化，但也已足够危害到生态系统。而在未来100年里，气温还可能上升2～10华氏度。自2000年以来，大气中二氧化碳浓度由工业革命前的280ppm(百万分比浓度)左右，上升到如今的380ppm后，便像一匹脱缰的野马，再也无法让其回头。而当二氧化碳浓度升至550ppm时，相对应的两摄氏度升温，将给人类带来无法逆转的失去家园、极端天气频繁、缺水、饥荒、疾病等诸多灾难。气候专家警告，地球面临气温继续上升带来的诸多恶果，包括更多动植物灭绝、沿海城市被淹没、更多极端天气以及瘟疫等。联合国国际移民组织8日发布一份报告说，气候变化正在迫使一些国家居民离开家园，迁徙到国内其他地区或邻国。报告说：“因气候变化和环境恶化而导致人类大规模迁徙不仅是不可避免，而且是一件正在发生的事情。”报告估计，气候变化眼下已致使全球大约2400万人背井离乡。这样下去还有一些动植物物种将因此灭绝。今天，在全球变暖的大背景下，特别是20世纪80年代以来，全球极端天气和气候事件不断加剧，形成的灾害给人们的生活造成了严重影响和巨大损失。据估测，1991年到2000年的十年里，全球每年受到气象水文灾害影响的平均人数为2.11亿，是因战争冲突受到影响人数的7倍。而根据最近的统计，全球因气候变化以及相关的极端气候事件所造成的经济损失在过去40年上升了10倍——看，冰雹突袭城市，空前飓风席卷海岛，热带地区罕见飘雪，大陆腹地刮起史无前例的龙卷风……这些征兆，不正与近来在全球上映的灾难题材影片《2012》和《后天》里所描绘的场景如出一辙？听，全世界的环保主义者呼吁：“地球正危在旦夕。”这绝非危言耸听。正因如此，近段时间以来，“节能降耗、减排增效”、“清洁生产”、“绿色加工”、“生态纺织品”、“生态系统”、“生态环境”、“生态平衡”、“环境保护”、“环境友好”、“可持续发展”、“资源综合利用”、“开源节流”、“循环经济”、“低碳经济”等是讲得最多的名词，国内外的政府机构连续出台了许多有关这方面的法律法规和政策。它们之间的关系是：节能减排是清洁生产的核心，清洁生产是可持续发展的必由之路和重大举措，是循环经济的前提和本质，是集约型增长方式的主要模式。所以哥本哈根联合国气候大会被称为“人类拯救地球的最后一次机会”，成为全球遏制气候变化努力的“转折点”，并将为全球“开启一个绿色增长的新时代”。其受重视程度由此可见一斑。图瓦卢，50年后将沉入海底的国家以前印染企业的减排主要是靠印染废水处理，企业普遍认为这是只会增加成本，减低效益的工序，因此积极性不高，许多地方的企业废水排放不达标，甚至经常偷排或根本不配套污水处理设施（如增城的新塘……），而在印染加工的每一道工序采用节能降耗减排技术则可大大地降低生产成本，提高企业的市场竞争能力，因此企业的积极性和主动性很高，变以前的”末端治理”为“源头抓起、全程控制”，变“要我做”为“我要做”，这就为我们环保专业的就业拓宽了渠道。这也是我们决定在环保专业增加这门课程的主要目的。以后还要在染整技术专业开设这门课，成熟后本人再编写相关的教材，按照胡院长的意见，专门开设节能减排专业。从我们2009年10月在企业进行课程改革的调研可以说明我们的决策是完全正确的。我们学院从2008年开始就开展了广东省重大科技专项项目——《广东省纺织服装行业产业技术路线图》的研究工作，本人主要负责纺织印染企业清洁生产、印染产业链和技术壁垒三方面的工作，其中纺织印染企业清洁生产是其中的重要内容，而纺织印染企业清洁生产主要是指印染行业的节能降耗减排。因此我们要更新观念，变末端治理为主为预防和过程控制为主，努力学好这门课程。因上学期大家学过《染整概论》课程，本课程的部分内容在《染整概论》课程中曾经接触过，只是未从“清洁生产”和“节能、节水、降耗、减排”的角度去介绍，因此，讲过的这部分内容，将不再进行详细地讲解，只是从“节能、节水、降耗、减排”的角度去分析和介绍。但是要系统性地另外增加一部分内容，这部分内容的资料将发至你们的公共邮箱，这部分内容同样属于考试内容，请大家引起高度的重视。纺织服装行业节能减排领域技术路线图纺织品染整领域技术路线图从图2中可以看出，其中也含有许多印染清洁生产的技术。

绪论第一节环境一、环境的概念所谓环境总是相对于某项中心事物而言的，对我们来讲，中心事物是人，环境就是以人类为主体的外部世界的总称。是指人类赖以生存与发展的全部条件的总和。《中华人民共和国环境保护法》明确指出：“本法所称环境，是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地，矿藏、森林、草原，野生动物、自然遗迹，自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等”。由此可见，环境保护法所指的环境，是人类生存的环境，是作用于人类并影响人类生存和发展的外界事物。二、环境的类型根据对人类生存与发展的制约大小及关系的远近不同，可将环境分为：宇宙环境、地球环境(自然地理环境)和社会环境（聚落环境）等不同的规模和层次。宇宙环境是人类环境的极限，也是人类能够继续发展的最宏观的制约条件。图1-1宇宙环境图地球环境（自然地理环境）是人类赖以生存的环境要素的总和。包括空气、阳光、水、土壤、矿物、岩石和生物等。这些要素在时空上呈现出圈层结构，即大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈和生物圈。这是与人类生存关系最为密切的环境，也构成了人类社会发展的宏观制约条件。

人类是地球的产物，是地球生态系统的重要组成部分，人类无法离开地球而生存，也无法脱离其生态系统（自然生态环境）。社会环境是人类社会制度等上层建筑条件，包括社会的经济基础、聚落结构以及同各种社会制度相适应的政治、经济、法律、宗教、艺术、哲学的观念和机构等。这些要素组成了另一个圈层，叫人类智慧圈。

三、环境的特性

1、整体性人类是自然的一部分，是地球的产物。因而，人与自然环境是一个有机整体，地球的任一部分或任一系统，都是人类环境的组成部分，各部分之间存在着相互依存和互相制约的关系。所以环境的影响是整体的，无国界的。图1-2人与自然环境的特性图1991年，我国登山队在征服珠峰的过程中，遇到了暴风雪，这对登山队员们来说已习以为常。但在老队员茨仁罗布取下护目镜想休息一下时，一个意外的发现令他忍不住惊叫起来：“看，黑雪！”大家听到叫喊，取下护目镜，看到空中飘下的片片雪花果然是黑色的，而且空气中还有一种刺鼻的臭味。不一会儿，四周是黑呼呼的一片，队长把这一情况报告给大本营，大本营也很吃惊，由于怕黑雪吸热快，而进一步形成雪崩，因而这次登山行动只好取消。经分析化验，黑雪中含有大量微细的碳颗粒、沥青颗粒，同时还有二氧化硫和三氧化硫的溶解物，所以有刺鼻的酸味。那么是什么原因引起黑雪的呢？原来，它与远在中东的一场战争有关。在1990年8月的海湾战争中，科威特的几百口油井起火燃烧而造成极大的污染。2、有限性到目前为止，地球还是人类唯一的家园，其时空是有限的，环境容量也是有限的。所以，人类生存的环境是脆弱而易受到破坏。科学家们将人类休养生息的地球称为“生物圈一号”，为了试验人类离开地球能否生存，美国从1984年起花费了近2亿美元，在亚利桑那州建造了一个几乎完全密闭的“生物圈二号”实验基地。1993年1月，8名科学家进入“生物圈二号”。按照计划，他们将在里面呆上两年，如不发生严重意外，实验结束前是不能出来的。两年中除了提供第一批包括种子在内的物品外，其余的一切都需要他们自己解决。能源，取自太阳能；氧气，由他们种植的植物制造；粮食，靠他们自己在里面种地获得；肉类和蛋白质，取自他们养的鸡、鸭、猪、羊。甚至包括里面的气温和气候，也是由他们来设法控制，并尽可能模拟地球气候。总之，他们必须设法保证这个小小的生态系统的平衡。一年多后，土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳与建筑“生物圈二号”所用的混凝土中的钙发生反应生成碳酸钙，导致“生物圈二号”的氧气含量从21%下降到14%。加之由于没有调节好内部气候，致使粮食歉收，科学家们不得不吃种子勉强度日，结果是，提前撤出实验室。更令人意外的是，“生物圈二号”运行三年后，其中的一氧化碳含量猛增到79%，足以使人体合成微生素B12的能力减弱，从面危害大脑健康。1996年1月1日，哥伦比亚大学接管了“生物圈二号”。同年9月，由数名科学家组成的委员会对实验进行了总结，他们认为，在现有的技术条件下，人类还无法模拟出一个类似地球一样的、可供人类生存的生态环境。3、不可逆性环境系统是一个开放的复杂系统，系统内外之间存在着物质的循环、能量的流动和信息的交流。环境系统是一个不可逆系统。它一旦遭到破坏，根据物质循环规律，可以实现局部的恢复，但不能彻底回到原来的状态。4、潜在性 除了个别情况（如：骤发性自然灾害和人为污染）可直观其后果外，一般情况下环境的变化对人类的影响需要较长时间才能显示出来。 1953-1956年，日本熊本县水俣镇一家氮肥公司排放的废水中含有汞，这些废水排入海湾后经过某些生物的转化，形成甲基汞。这些汞在海水、底泥和鱼类中富集，又经过食物链使人中毒。当时，最先发病的是爱吃鱼的猫。中毒后的猫发疯痉挛，纷纷跳海自杀。没有几年，水俣地区连猫的踪影都不见了。1956年，出现了与猫的症状相似的病人。因为开始病因不清，所以用当地地名命名。1991年，日本环境厅公布的中毒病人仍有2248人，其中1004人死亡。图1-3汞引起的胎儿性水俣病患者图 5、持续反应性环境对人类的影响是可以持续的，不仅对当代人，而且对子孙后代有着深远地影响。如黄土高原的生态状况可以理解为我们祖先欠下的生态债，而这个债则要我们子孙后代偿还。位于陕西省榆林北六县的毛乌素沙地，历史上曾是水草丰美的地区。在榆林靖边县北，紧濒无定河北岸的白城子，有大夏国赫连勃勃建立的统万城。据说：“赫连勃勃北游契吴，叹曰：‘美哉！临广泽而带清流。吾行地多矣，自马领以北，大河以南，未之有也！’”这里所说的契吴，乃是山名，就在今白城子北七十里。马领为坂名，其地在今甘肃庆阳县和环县之间。大河指今内蒙古河套的黄河。在黄河和马领坂之间再没有比契吴山下这块地方更好的了。这里既有广泽，又有清流，景色确实十分秀丽宜人。现在白城子附近一片黄沙，极目远望，不见边际。图1-4林北六县的毛乌素沙地图6、放大性根据系统科学的原理，系统对初始条件有极端敏感性。某一局部环境状况的较小变化，经过系统的协同放大后，可能会对周边环境造成较大的影响。图1-5系统对环境的影响图

第二节环境问题一、环境问题及类型

环境问题是指全球环境或区域环境中出现的不利于人类生存和发展的各种现象。环境问题是目前世界人类面临的几个主要问题之一，其类型多样,但大致可分为两类：原生环境问题和次生环境问题。由自然力引起的为原生环境问题，也称第一环境问题，由于人类的生产和生活活动引起生态系统破坏和环境污染，反过来又危及人类自身生存和发展的现象，为次生环境问题，也叫第二环境问题。

（一）自然灾害问题（原生环境问题）

是由自然界本身运动引起的，人们无法避免的客观事实。但是人为的作用可以加速或延缓灾害的发生，加大或减轻灾害的影响和损失。自然灾害种类繁多，其分类如下。

1、按其成因分有：

（1）地质灾害，包括地震、崩塌、滑坡、泥石流、水土流失、地面塌陷、地裂缝、土地沙漠化、火山爆发等；

（2）灾害性天气，如台风、飓风、飑风、龙卷风、雷击、冰雹、暴雨、旱灾等；

（3）水文灾害，如洪涝灾害等；

（4）生物灾害，如病、虫、草、鼠害等。

2、按其表现方式可分为：

（1）、骤发性自然灾害，如地震、火山暴发、龙卷风、飓风、飑风等。骤发性灾害的特点是：猛烈地突然发生、持续的时间很短、灾害影响和危害巨大，灾区地理位置容易确认。

（2）、长期性自然灾害，其特点是：缓慢发生、持续时间长、潜在危害大。如沙漠化、水土流失等。

各种自然灾害既可能单独发生，也可能与其他灾害连锁反应，形成群发性灾害，其影响和危害更为惨重。在所有的自然灾害中，水灾造成的损失最大，约占40%，发生在1998年7-8月份长江及松花江流域百年不遇的洪涝灾害就是最有说服力的证明；其次是热带风暴和台风，占20%，地震和旱灾各占15%；其他灾害占10%。（二）环境污染和生态破坏问题（次生环境问题）环境污染和生态破坏是伴随着人类经济和社会发展活动而产生的，特别是与城市化、工业化和农业集约化有着十分密切的关系。

环境污染是指人类活动产生并排入环境的污染物或污染因素超过了环境容量和环境自净能力，使环境的组成或状态发生了改变，环境质量恶化影响和破坏了人类正常的生产和生活。如大气、水体和土壤等的污染均属此类。

生态破坏是指人类开发利用自然环境和自然资源的活动超过了环境的自我调节能力，使环境质量恶化或自然资源枯竭，影响和破坏了生物正常的发展和演化以及可更新自然资源的持续利用。如水土流失、土地沙漠化、盐渍化及生物多样性的锐减等。二、环境问题的产生与发展

环境问题的出现，是人与环境关系不相协调的结果。它是人与环境在一定的时空中相互作用的具体体现，也是随着人类社会和经济的发展而发展的。如果按人类环境明显变化的时间为划分依据，我们可将人与环境的关系分为三个阶段。

（一）生态环境的早期破坏阶段

此阶段从人类出现开始直到产业革命，是一个漫长的时期。在该阶段，人类经历了从以采集狩猎为生的游牧生活到以耕种和养殖为生的定居生活的转变。随着人类活动的加剧，虽然也出现了森林骤减，水源得不到涵养，造成水旱灾害频繁，水土流失严重，沟壑纵横，土地日益贫瘠，给后代造成了不可弥补的损失等问题。但总的说来，这一阶段的人类活动对环境的影响还是局部的，没有达到影响整个生物圈的程度。

（二）近代城市环境问题阶段

此阶段从工业革命开始到八十年代发现南极上空的臭氧洞为止。工业革命（从农业占优势的经济向工业占优势的经济的迅速过渡称为工业革命）是世界史的一个新时期的起点，此后的环境问题也开始出现新的特点并日益复杂化和全球化。这一阶段的环境问题跟工业和城市同步发展。先是由于人口和工业密集，燃煤量和燃油量剧增，发达国家的城市饱受空气污染之苦，后来这些国家的城市周围又出现日益严重的水污染和垃圾污染，工业三废、汽车尾气更是加剧了这些污染公害的程度。在后来的二十世纪六、七十年代，发达国家普遍花大力气对这些城市环境问题进行治理，并把污染严重的工业搬到发展中国家，较好地解决了国内的环境污染问题。随着发达国家环境状况的改善，发展中国家却开始步发达国家的后尘，重走工业化和城市化的老路，城市环境问题有过之而无不及，同时伴随着严重的生态破坏。本阶段是以8大公害事件为代表的。表1-18大公害事件表马斯河谷事件1930年12月1日到5日，比利时马斯河谷工业区上空出现了很强的逆温层，致使13个大烟囱排出的烟尘无法扩散，大量有害气体积累在近地大气层，对人体造成严重伤害。一周内有60多人丧生，许多牲畜死亡。洛杉矶光化学烟雾事件1943年夏季，洛杉矶市250万辆汽车燃烧的1100吨汽油所产生的碳氢化合物等气体，在太阳紫外线照射下引起化学反应，形成了浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了眼红、头疼。1955年和1970年洛杉矶又两度发生该类事件，分别有400多人死亡和全市四分之三的人患病。多诺拉烟雾事件1948年10月下旬，美国的宾夕法尼亚州多诺拉城大雾弥漫，受反气旋和逆温控制，工厂排出的有害气体扩散不出去，全城14000人中有6000人眼痛、喉咙痛、头痛胸闷、呕吐、腹泻。17人死亡。伦敦烟雾事件自1952年以来，伦敦发生过12次大的烟雾事件。1952年12月那一次，伦敦大雾，燃煤排放的粉尘和二氧化硫无法散去。迫使所有飞机停飞，汽车白天开灯行驶，行人走路困难。烟雾事件使呼吸道疾病患者猛增，5天内有4000多人死亡，两个月内又有8000多人死去。水俣病事件1953－1956年，日本熊本县水俣镇一家氮肥公司排放的含汞废水，使汞在海水、底泥和鱼类中富集，又经过食物链使人中毒。1991年，日本环境厅公布的中毒病人仍有2248人，其中1004人死亡。骨痛病事件1955－1972年，日本富山县的一些铅锌矿在采矿和冶炼中排放废水，废水在河流中积累了重金属“镉”。人长期饮用这样的河水，食用浇灌含镉河水生产的稻谷，出现了骨骼严重畸形、剧痛，身长缩短，骨脆易折等病症。四日哮喘病事件1961年，日本四日市由于石油冶炼和工业燃油产生的废气，严重污染大气，引起居民呼吸道疾病聚增，尤其是哮喘病的发病率大大提高，形成了一种突出的环境问题。米糠油事件1968年，在日本北九州一带，由于鸡和人吃了含有多氯联苯的米糠油，先是几十万只鸡吃了有毒饲料后死亡。继而有13000多人开始眼皮发肿，手掌出汗，全身起红疙瘩，接着肝功能下降，全身肌肉疼痛，咳嗽不止。

（三）当代环境问题阶段

从1984年英国科学家发现、1985年美国科学家证实南极上空出现的“臭氧洞”开始，人类环境问题发展到当代环境问题阶段。这一阶段在全球范围内出现了不利于人类生存和发展的大气污染、酸雨、臭氧层破坏和全球变暖等全球性大气环境问题上。

与此同时，发展中国家的城市环境问题和生态破坏、一些国家的贫困化愈演愈烈，水资源短缺在全球范围内普遍发生，其他资源（包括能源）也相继出现将要耗竭的信号。这一切表明，生物圈这一生命支持系统对人类社会的支撑已接近它的极限。这还表明环境问题的复杂性和长远性。大气污染

大气污染主要是由于城市化、工业化、交通现代化，尤其是煤炭、石油等矿物能源的大量消耗，空气中一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、甲烷、颗粒物、铅、砷、汞、镉、氟等有害物质大量增加而造成的。因此，控制大气污染的任务也相当繁重。正是全球大气污染的加剧，导致了全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨危害的频繁发生。全球气候变暖（温室效应）

全球气候变暖（温室效应）是指大气中的二氧化碳等气体可透过太阳短波辐射，使地球表面升温；但阻挡地球表面向宇宙空间发射的长波辐射，热量散失受阻而使大气增温。由于二氧化碳等气体的这一作用与“温室”的作用类似，故称之为“温室效应”。造成这一效应的气体叫做温室气体。二氧化碳、一氧化碳、甲烷、臭氧、水蒸气等都是温室气体，但主要的还是二氧化碳和甲烷。其中二氧化碳的作用占70%以上。燃煤、燃气、燃油都会排出大量二氧化碳。臭氧层破坏

臭氧层位于地球表面20到50公里的大气平流层上部，是一层非常稀薄但却集中了地球上90%臭氧的气体层。这种气体是地球生物的保护伞。它能够吸收和阻止紫外线，保护人类和其他生物不受太阳紫外线和宇宙射线的伤害。没有这个屏障，地球上的生物难以生存。但近几十年来，臭氧层却遭到了严重的破坏。酸雨的危害

酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪、霜、雾或其它形式的大气降水，是大气受污染的一种表现。产生酸雨的罪魁祸首就是二氧化硫和氮氧化物，它来自含硫的煤和石油的燃烧及汽车尾气的排放。酸雨被称为“空中死神”，其潜在的危害主要表现在四个方面：对水生系统的危害；对陆地生态系统的危害；对人体的影响；对建筑物、机械和市政设施的腐蚀。其它环境问题生物多样性锐减森林锐减水土流失土地沙漠化垃圾及固体废弃物污染水资源污染噪声污染……

第三节环境科学一、环境科学的概念

环境科学是以“人类-环境”系统为其特定的研究对象。是研究“人类-环境”系统的发生、发展和调控的科学。它是一门内容丰富、领域广泛的新兴学科。是在自然科学、社会科学、经济科学和技术科学的基础上发展起来的交叉学科。二、环境科学的任务

环境科学的任务在于揭示人类与环境相互作用的规律，抓住人类与环境这一对矛盾的实质，研究其间的对立统一关系，充分认识二者之间的作用，以便能动地改造环境并积极调节其间物质和能量的交换过程，促使环境朝着有利于人类的方向演化。

人类与环境相互作用的规律大体可以分为自然规律、社会规律、经济规律、技术规律和环境规律等五个方面。这五个规律相互影响，互相制约，经系统的协同、放大，对整个系统的运动产生不同的影响。人类在这个作用过程中担当着重要的角色，其活动如果得当，可使系统向着好的方向发展，否则会出现系统恶化的情况。三、环境科学的研究内容环境自然科学按学科分：环境地学、化学、物理、生物、毒理学等；按要素分：水、大气、土壤环境学等。环境社会科学包括：环境伦理、环境法学及环境管理学等。环境经济科学环境资源的市场配置、消费与生产、外部性、经济发展与环境生产力等。

环境技术科学包括：工业生态学、环境监测、环境工程等。

第四节环境保护与可持续发展一、环境保护

（一）环境保护的概念和任务环境保护是指人类为解决现实的或潜在的环境问题，协调人类与环境的关系，保障经济社会的持续发展而采取的各种行动的总称。环境保护的任务是调控发展和环境之间的关系。即在促使经济稳步发展的同时，运用各种措施（包括行政的、法律的、经济的、教育的、科学技术的）保护自然环境和自然资源，防治环境污染和生态破坏，提高环境质量，创造生态健全的工作和生活环境。

（二）环境保护的方法和内容环境保护的方法和手段有工程技术的、行政管理的，也有法律的、经济的、宣传教育的等。

（三）我国环境保护的基本思路在1996年7月份召开的第四次环境保护会议上明确了我国环境保护的基本思路。具体如下：

1、实行可持续发展战略

2、遏制环境恶化趋势二、可持续发展朴素的可持续发展观念古来有之，但现代意义上的可持续发展概念则是挪威首相布伦特兰夫人在《我们共同的未来》报告中首次提出的。所谓可持续发展是指：“既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”。这一定义得到广泛的接受，并在1992年联合国环境与发展大会上取得共识。我国学者对这一定义作了如下的补充：可持续发展是“不断提高人群生活质量和环境承载能力的、满足当代人需求又不损害子孙后代满足其需求能力的、满足一个地区或一个国家人群需求又不损害别的地区或国家人群满足其需求能力的发展”。

（一）可持续发展的背景

1、古代朴素的可持续发展思想

2、现代可持续发展思想的形成

（1）《寂静的春天》——对人类行为和观念的早期反思

（2）《增长的极限》——引起全世界反响的“严肃思考”

（3）联合国人类环境会议——人类对环境问题的正式挑战

（4）《我们共同的未来》——环境与发展思想的重要飞跃

（5）联合国环境与发展大会——环境与发展的里程碑

（6）可持续发展世界首脑会议——责任与义务的体现

（二）可持续发展的内涵与特征

1、可持续发展战略的基本思想

鼓励经济增长

提倡资源的永续利用和保持良好的生态环境

谋求社会的全面进步

2、可持续发展的内涵

（1）公平性内涵

（2）持续性内涵

（3）共同性内涵

第五节生态学基础知识一、生态学及其发展（一）生态学的定义

生态学（Ecology）一词最早是由德国生物学家黑格尔于1869年提出的。他把生态学定义为“自然界的经济学”。其英文词首和经济学（Economics）是相同的，均来自于希腊文，表示家庭居处或环境的意思，可见，生态学与经济学、家庭、环境等有着密切的关系。后来有的学者把生态学定义为“研究生物或生物群体与其环境的关系，或生活着的生物与其环境之间相互联系的科学”。我国著名生态学家马世骏把生态学定义为“研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学”。生态学中所说的生物包含植物、动物和微生物。最近，由于人类环境问题和环境科学的发展，生态学也扩展到人类生活和社会形态等方面，把人类这一生物种也列入生态系统中，来研究并阐明整个生物圈内生态系统的相互关系问题。（二）生态学的发展生态学原是一门研究生物与其生活环境相互关系的科学，是生物学的重要分科之一。初期主要研究植物，后来逐渐涉及动物和人类。目前，随着现代科学技术的发展并向生态学的不断渗透，赋予它新的内容和动力，使其成为多学科、较活跃的科学领域之一。二、生态系统（一）生态系统的概念

生物自从在地球上出现以来就与自然环境有着密不可分的关系，长期以来形成了相互依存、相互制约的关系。地球上的生物十分庞杂，其中包括动物2000万种以上，植物30多万种，微生物10多万种。这些生物通过新陈代谢不断与环境进行着物质的交换、能量的传递和信息的交流，从而引起环境与生物自身的变化。生物在长期的进化中对环境具有依附性和适应性，但生物也不是被动的适应环境，生物也具有其本身独特的遗传特性。生物受到环境的影响，反过来又作用于环境。一个生物物种在一定的范围内所有个体的总和称为生物种群（Population）；在一定自然区域的环境条件下，许多不同种的生物相互依存，构成了有着密切关系的群体，称为生物群落（Community）。随着环境条件的千差万别，地球上出现了各种各样的生物群落（森林、草原、荒漠等等）。而特定的生物群落又维持了相应的环境条件。一旦生物群落发生变化，也会影响到环境条件的变化。因此，人们把生物群落与其周围非生物环境的综合体，称为生态系统（Ecosystem），也即生命系统和环境系统在特定空间的组合。在生态系统中，各种生物彼此间以及生物与非生物的环境因素之间互相作用，关系密切，而且不断进行着物质的交换、能量的传递和信息的交流。目前，人类所生活的生物圈内有无数大小不等的生态系统。图1-6简化了的陆地生态系统图（二）生态系统的组成

在生态系统中，各种生物彼此间以及生物与非生物的环境因素之间互相作用，关系密切，而且不断进行着物质的交换、能量的传递和信息的交流。目前，人类所生活的生物圈内有无数大小不等的生态系统。图1-7生态系统图→生产者：主要是绿色植物，凡能进行光合作用制造有机物的植物种类，包括单细胞藻类，均属于生产者。还有一些能利用化学能把无机物转化为有机物的化能自养型微生物，也应列入生产者之列。→消费者：主要是动物，又分为一级消费者（如草食性动物）；二级消费者（如肉食动物）；……等等。图1-8消费者图→分解者：指各种具有分解能力的微生物，也包括一些微型动物，如鞭毛虫，土壤线虫等。图1-9分解者图→无生命物质：指生态系统中的各种无生命的无机物、有机物和各种自然因素（如土壤、空气、水等）。图1-10无生命物质图图1-11生态环境图

P——生产者；

C1——初级消费者；

C2～3——二、三级消费者；

Cn——四级消费者；

D——分解者图1-12简化的陆地生态系统图（三）生态系统的结构1、生态系统的形态结构：生态系统的生物种类、种群数量、种的空间配置（水平分布、垂直分布）、种的时间变化（发育、季相）等构成了生态系统的形态结构。如：在森林生态系统中，有各种乔木、灌木和草本植物，有各种动物和复杂的微生物种群。它们各自的数量、空间的分布和种的时间的变化就构成了森林生态系统特有的形态结构。图1-13生态系统中物种的类型、分布、空间配置图图1-14生态系统中种的时间变化（发育、季相）图2、生态系统的营养结构：生态系统各组成部分之间建立起来的营养关系，构成了生态系统的营养结构。它是生态系统中能量流动和物质循环的基础。

生态系统中，由食物关系把多种生物联接起来，一种生物以另一种生物为食，另一种生物再以第三种生物为食，……彼此形成一个以食物联接起来的链锁关系，称为食物链。比如：老鼠以农作物为食，而鼬鼠又以老鼠为食，这就构成了一个最简单的食物链。再如：碎屑-蘑菇-昆虫-蛙-蛇-鹰就构一个较为复杂的食物链。

按照生物间的相互关系，一般可把食物链分为：

捕食性食物链：即由一些以其他动物为食的动物构成的食物链。例如由狐狸和野兔构成的食物链。

碎食性食物链：是由一些食碎屑生物构成的。诸如秃鹫、蚯蚓、千足虫、白蚁、蚁和甲虫等。

寄生性食物链：是由一些寄生性生物构成的。它们是与其“捕获物”建立起一种紧密地联系，长期地以“捕获物”为生。比如：动物肠内的绦虫、寄生在动物体外的蜱、虱或七鳃鳗以及一些植物如菟丝子、槲寄生等。

腐生性食物链：是由腐生性生物构成的。如水晶兰、真菌等。

在一个生态系统中，食物关系往往复杂，各种食物链相互交错，形成所谓食物网。能量的流动，物质的迁移和转化，就是通过食物链或食物网进行的。见下图图1-15食物网图1——桧树；2——草本植物；3——节肢动物；4——兔；5——啮齿动物；6——肉食动物（四）生态系统的功能

生态系统中能量流动、物质循环和信息联系构成了生态系统的基本功能。

1、生态系统中的能量流动

生态系统中全部生命活动所需要的能量均来自太阳。太阳能在生态系统中的流动是按热力学定律进行的。热力学第一定律告诉我们：“在一个封闭系统中（我们通常把以地球为中心包括太阳在内的宇宙环境看成是一个封闭系统），能量和物质是不能产生或消灭的。即能量和物质不能凭空产生也不能凭空消亡”。热力学第二定律告诉我们：“熵在增加”。根据这一定律，从一种能向另一种能的任何转换都不是完全有效的，能的消费是不可逆的过程。在能量的转换过程中，总有一些能量失掉了。因此，如果没有新的能量从外部投入，一个封闭系统最终会耗尽其能量。因为生命需要能量，能量耗尽了，生命也就停止了。当然，地球并不是封闭系统，地球从太阳得到能量。环境卡片——能量流动的1/10规律

在生态系统中，能量从植物体内转移至草食动物体内时大约为总能量的1/10，而再转移到肉食动物体内时，为草食动物能量的1/10左右。一般说来，能量沿着绿色植物→草食动物→一级肉食动物→二级肉食动物逐级流动，而后者所获得的能量大体等于前者所含能量的1/10，这就是说，在能量流动过程中，约有9/10的损失掉了。

2、生态系统中的物质循环

生态系统中的一切生物（动物、植物、微生物）和非生物的环境，都是由运动着的物质构成的。并在地球长期的演化过程中建立起来了各种循环体系。其中碳、氢、氧、氮、硫、磷等的循环是生态系统基本的物质循环。锰、锌、铜、钼、钴、钙、镁、钾等微量元素，也在生态系统中的构成了各自的循环。而与人类环境关系比较密切的主要有水、碳、氮、三大循环。图1-16水循环图图1-17碳循环图图1-18氮循环图

3、生态系统中的信息联系

在生态系统的各组成部分之间及各组分内部，伴随着能量和物质的传递与流动还同时存在着各种信息的联系，而这些信息把生态系统联成一个统一的整体，起着推动物质流动、能量传递的作用。信息在生态系统中表现为多种形式，主要有营养信息、化学信息、物理信息、遗传信息和行为信息。环境专栏—北极狐和北极兔

据科学家们观察，生活在北极地区的北极狐是以北极兔为食的。北极狐一胎可以怀单胎，也可以怀双胎。而这是取决于北极兔的多少。北极兔的数量多，怀双胎；数量少则怀单胎。这对于维持生态系统的平衡是至关重要的。难道是北极兔告诉北极狐自己的数量吗？显然不可能，这只能是生态系统中某些类似物理、化学等信息在起作用。三、系统的平衡与稳定在任何一个正常的生态系统中，能量流动和物质循环总是不断地进行着，但在一定的时期内，生产者、消费者和分解者之间都保持着一种相对的平衡状态，这种平衡是动态的平衡，不是静止的平衡。系统内部的因素和外界因素的变化，尤其是人为的因素，都可能对系统产生影响，并引起系统的改变，甚至破坏系统的平衡。

第六节生态平衡及系统的动态变化一、生态平衡的概念

如果某生态系统各组成成分在较长时间内保持相对协调，物质和能量的输出接近相等，结构与功能长期处于稳定状态，在外来干扰下，能通过自我调节恢复到最初的稳定状态，则这种状态可称为生态平衡。生态平衡包括三个方面：即结构上的平衡、功能上的平衡以及输入和输出物质数量上的平衡。生态平衡是相对的平衡、动态的平衡。二、生态系统的动态变化

（一）生态系统的演替

一些生态系统，依靠自身的发展和活动的本性，一方面消灭某些物种，另一方面又允许别的物种侵入，以此来改变它们的环境。因而，在占领这个地区的各种生物中，存在着一种渐近的变化。最后，一个生态系统可能被另一个生态系统全部代替。生态系统中的这种变化过程就叫做演替。

1、原生演替

如果这个地域先前没有生物占领，那么，一个生态系统被另一个生态系统所代替的过程就称为原生演替。

裸露的岩石表面被生物逐步侵入，最后变成了森林生态系统就是一个典型的范例。2、次生演替

开始于次生裸地或原生芜原（不存在植被，但在土壤或基质中保留有植物繁殖体的裸露地段）上的演替。比如，当一个地区被开垦，后又被废弃时，这个地区在开垦前的优势生态系统，将经过一系列明显的阶段而得到恢复。由于这是重建原来就已经有的生态系统，所以把这个过程叫做次生演替。

3、顶极生态系统

这是演替到最后阶段的一种生态系统。全部已有的物种继续彼此按比例繁殖，并不再发生变化的平衡状态称为顶极。这个系统也就叫做顶极生态系统。顶极生态系统的类型依这个地区占优势的非生物因素的不同而异。在炎热的干旱地区，顶极是热带荒漠生态系统；在炎热的潮湿地区，顶极是热带雨林。

（二）影响生态系统演替变化的因素

1、自然因素主要是指自然界发生的异常变化或自然界本来就存在的对人类和生物的有害因素。如火山爆发、山崩海啸、水旱灾害、地震、台风、流行病等自然灾害，都会使生态平衡遭到破坏。

2、人为因素主要指人类对自然资源的不合理利用、盲目发展生产带来的环境污染等问题。环境专栏—人类对生态系统的影响达到极限

1、过去一个世纪来，地球上有一半的湿地消失。

2、毁林造田使得地球森林覆盖率下降了20％－50％。

3、地球上有9％的树种濒临灭绝。

4、地球上70％的海洋鱼类面临滥捕滥捞的威胁，有些已处于生存极限状态。

5、近半个世纪来，全球有2／3的农业用地发生水土流失现象。

6、由于拦河造坝或修建其它水利设施，使全球60％的大型河流系统遭到破坏、水流速度减缓，河流源头与其入海口之间的落差增加了2倍。三、生态学的一般规律

（一）相互依存与相互制约规律

1、普遍的依存与制约，亦称“物物相关”规律。

2、通过“食物”而相互联系与制约的协调关系，亦称为“相生相克”规律。

（二）物质循环与再生规律

（三）物质输入输出的动态平衡规律

（四）相互适应与补偿的协同进化规律（五）环境资源的有效极限规律

第七节清洁生产的产生与发展一、工业活动引发的环境问题(一)气候变暖温室效应：是由于大气层中温室气体（GHGS)（如水蒸汽、二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、臭氧以及氯氟烃类物质等）浓度上升引起的地球气候变暖的一种现象。这些气体起着类似温室玻璃的作用，即只吸收而不反射产生热能的红外辐射，因此使地球不断变暖。各种气体对全球变暖的贡献百分率：CO2为49％，CH4为18％，N2O为6％，CFCs为14％，其他气体为13％。不同产业对全球变暖的贡献百分率：能源57％（工业能源22％，运输能源20％，商住能源15％），林业9％，农业14％，氯氟烃工业17％，其他工业3％。气候变暖的全球性影响：

1、导致南、北极冰雪部分融化，海平面上升，威胁沿海国家和地区。（预计到本世纪中叶，全球气温将升高1.5~4.5℃，海平面将上升25～140cm。）2、导致全球气候混乱，改变降水格局，影响世界水资源分布。3、改变世界粮食体系。4、严重破坏生态环境。国际应对：1992年6月，154个国家在巴西里约热内卢召开的环境与发展大会上签署了联合国《气候变化框架公约》。这是一项原则公约，它为国际社会在对付气候变化问题上加强合作提供了法律框架，并对发达国家和发展中国家规定了有区别的义务。该公约于1994年3月生效，公约现有176个缔约方。中国是1992年首批签署《气候变化框架公约》的国家之一。1997年12月170多个国家共同签署《京都议定书》，要求发达国家对温室气体的排放进行限期控制，全部排放量在2008－2012年承诺期间，以1990年温室气体排放量为基数，实现平均减排5.2%。（二）臭氧层破坏大气层中距地面20～50km的臭氧层能吸收太阳辐射中99％以上的有害的紫外线辐射，从而保护地球上的万物生灵。1984年，科学家首次发现南极上空出现臭氧空洞。大气中臭氧每减少1％，辐射到地面的紫外线就会增加2％，皮肤癌的发病率就增加4％左右。此外，臭氧层的变化会损害人的免疫系统，使患白内障和呼吸道疾病的人增多。还会损害海洋生物，阻止植物生长。氯氟烃类物质（常作制冷剂、发泡剂、洗洁剂）是破坏臭氧层的主要元凶。1987年，大气臭氧层保护的重要历史性文件——《蒙特利尔议定书》出台，该议定书的目的是控制氟氯烃以及臭氧损耗有关物质的消费，从而控制它们的排放量。该议定书于1996年1月正式生效。1992年建立了蒙特利尔议定书多边基金，用以支持发展中国家逐步淘汰臭氧层物质。（三）酸雨酸雨：一般是指pH值低于5.6的降水，有“空中恶魔”之称。酸雨主要是由工业生产中产生的硫和氮的氧化物，排入大气后与水蒸气作用生成硫酸和硝酸等，随雨、雪、雹等降水而降落到地面，就形成了酸雨。酸雨的危害：破坏土壤、使湖泊酸化、危害动植物生长、刺激人的皮肤，诱发皮肤病、肺水肿、肺硬化；腐蚀金属制品、油漆、皮革、纺织品和含碳酸盐的建筑。酸雨在我国的分布及危害：我国酸雨主要分布在长江以南、青藏高原以东地区和四川盆地，其中华中、华南、西南及华东地区是酸雨污染最严重的区域。目前我国酸雨区面积约占国土面积的40%，受调查的25个省（市、自治区）中，有22个地区出现酸雨，江苏的无锡、苏州、南京，几乎每两次降水中就有一次是酸雨。降水pH值最低达到了3.54（长沙）。酸雨在国外的分布及危害：在欧洲，酸雨破坏了森林和湖泊，约有6500万hm2的森林遭到酸雨的污染危害，其中中欧有100hm2的森林枯萎死亡。挪威南部的5000个湖泊已有1750个变成无鱼湖；瑞典的35000个大中湖泊中竟有14000个生态遭到破坏。在北美，估计美国和加拿大每年因酸雨造成的农业损失高达160亿美元。（四）资源浪费与废物污染1、能源消费结构不理想，石油、天然气等优质能源的比例很小，煤炭为主要燃料；农村地区主要使用非商业能源（薪柴、秸秆、动物粪便等）；人均储量少；能源的分布和经济布局不匹配；2、矿产资源人均占有量少，只有世界平均水平的58%。单位产值能耗高，是世界平均水平的4.8倍。钢材消耗是世界平均水平的3.6倍，铜、铝、铅、锌是世界平均水平的2.2～2.7倍。3、水资源人均拥有量是世界平均水平的25%。工业生产万元产值用水量是103m3，为发达国家的10～20倍。水污染严重。七大水系中近一半受到污染，淮、海、辽河污染严重。湖泊、水库富营养化程度加重，以太湖、巢湖和滇池最严重。饮用水源中，水质符合或基本符合饮用水标准的只有30%左右。海洋水质进一步恶化，赤潮频频发生。4、生态环境在恶化荒漠化土地面积262.2万km2，占国土面积的27.3%。草原退化严重；耕地面积急剧减少，近年来每年减少36万km2。黄河连年断流，北方沙尘暴肆虐。工业生产中过低的资源利用率导致资源短缺，三废过度排放污染环境。二、解决工业污染方法的演进是随着人类赖以生存和发展的自然环境的日益恶化和人们对工业污染原因及本质问题认识的加深而不断向前发展的。因此，可按历史发展轨迹和其发展特点，把人们解决工业污染的方法的演进划分为三个阶段：（一）“先污染，后治理”阶段（18世纪末到20世纪60年代）此时，人们只注重追求工业发展的速度和数量，而把工业污染仅看成一个生产技术问题，因此，工业生产并不考虑资源耗费和环境影响，资源的使用以产品为中心决定取舍，只要是当时无利用价值的物质即被视为废料而弃之于环境，且除有毒废料外，一般均不加处理而直接排入环境。只有当工业污染形成较大危害，才着手进行治理。这就是“先污染，后治理”的方法模式。但事实上，在很多情况下，“先污染，后治理”往往变成了“先污染，不治理”。（二）“末端治理”阶段（20世纪70年代初－80年代初）所谓“末端治理”是指对工业污染物产生后集中在尾部实施的物理/化学/生物方法治理。其任务通常包括去除废弃物的毒性和废弃物处理（如废弃物的焚烧、填埋等）。其着眼点是在企业层次上对生成污染物的治理。我国从20世纪70年代以来，执行的工业污染防治方针就主要是末端治理，其主要措施有：1、通过颁布污染物排放浓度标准、征收超标排污费，促使企业进行治理；2、采取限期治理和关、停、并、转、迁等强制手段，解决严重的污染问题；3、对新、扩、改建项目实行“三同时”和环境影响评价制度，控制新污染源的发展；4、通过技术改造，提倡并鼓励原材料综合利用，提高资源利用率，采用先进工艺，减少污染物的排放量；5、推行污染物排放总量控制和试行排污许可证制度。由于“末端治理”没有从工业污染问题产生的根源入手，一方面既花费了大量的人力、物力和财力去治理已产生的污染问题，使之成为国家财政的巨大负担，另一方面新污染源又不断地出现，因而并不能从根本上解决工业污染问题。（三）“污染预防，全程控制”阶段（20世纪80年代以来）随着经济的迅速发展，环境问题日益严峻，过去几十年排污积累的潜在危害开始显现，气候变化等全球性环境问题引起了全世界的高度重视。实践中人们认识到以往的解决工业污染的方法都是治标不治本的方法，彻底的解决方法必须是“将综合预防的环境策略持续地应用于生产过程和产品中，以便减少人类和环境的风险性。”（联合国环境规划署关于“清洁生产”的定义，1989年），这就是清洁生产的思想。清洁生产主张从产品设计、原料替代、设备与技术改造、工艺改革、生产管理改进等全过程着手，从生产源头开始考虑节约资源、能源和废物最小化，以尽可能减轻或消除环境污染和过程及产品对人体健康的有害影响，同时降低生产成本、提高经济效益。这种解决方法彻底转变了以大量消耗资源、粗放经营为特点的传统生产模式，变被动治理污染为积极预防污染，也把企业的经济效益与社会效益、环境效益有机地结合在一起。它是使工业生产逐渐走上可持续发展道路的有效措施。三、末端治理与清洁生产的比较清洁生产是关于产品和产品生产过程的一种新的、持续的、创造性的思维，它是指对产品和生产过程持续运用整体预防的环境保护战略。从清洁生产的含义我们可以看到：清洁生产是要引起研究开发者、生产者和消费者即全社会对工业产品生产及使用全过程对环境影响的关注，使污染物产生量、流失量和治理量达到最小，资源充分利用，是一种积极、主动的态度。而末端治理把环境责任只放在环保研究、管理等人员身上，仅仅把注意力集中在对生产过程中已经产生的污染物的处理上。具体对企业来说只有环保部门来处理这一问题，所以总是处于一种被动的、消极的地位。因而从末端治理到清洁生产是人类环保思想从“治”到“防”的一次飞跃。清洁生产优于末端治理主要体现在以下四方面：1、在资源、能源的充分利用和削减污染物产生量方面，清洁生产优于末端治理。清洁生产强调源头治理，选用清洁的原料、清洁的生产工艺，生产有利于资源的有效利用并在生产、使用和处置的全过程中不产生有害影响的清洁产品。这样就有效地利用资源和能源，极大地降低了污染物的产生量和排放量。而末端治理与产生过程控制没有密切结合起来，资源和能源不能在生产过程中得到充分利用，也无法削减在生产过程中产生的大量污染物。末端治理只注意末端净化，不考虑全过程控制；只重视污染物排放量，不考虑资源、能源的最大限度利用和减少污染物的产生量，因而必然造成资源、能源严重浪费。如我国农药、染料生产回收率都比较低，这不仅对环境产生极大的威胁，同时也严重浪费了资源。国外农药生产的回收率一般为70％，而我国只有50～60％，也就是1t产品比国外多排放100～200kg的物料。因此改进生产工艺及控制、提高产品的回收率，可以大大削减污染物的产生，不但增加了经济效益，还减轻了末端治理的负担。2、在废弃物处理效果方面，清洁生产优于末端治理。一方面，末端治理从资源、能源的选择到生产工艺都未对污染物的产生进行有效地控制，因而所需处理的污染物量十分巨大，污染物的危害性也十分严重，这就必然导致处理的效果难以达到环境保护的要求。另一方面，末端治理现有的污染治理技术还有局限性，使得排放的“三废”在处理、处置过程中对环境还有一定的风险性。如废水处理产生含重金属污泥及活性污泥，净化废气会产生废水，废物焚烧会产生有害气体，填埋有害废物可能造成土壤和地下水污染等等，都会对环境带来二次污染。而清洁生产强调全过程控制，废物排放量明显减少，废物危害性大大降低，治理效果好。3、在实施方案所产生的经济效益方面，清洁生产优于末端治理。末端治理是在污染物产生后再进行处理，处理设施基建投资大，运行费用高。末端治理把污染物集中在尾部进行处理，造成需要处理的污染物数量多、负荷大、一次性投资和运行费用高，尤其是对于分散的污染源，末端治理很难发挥投资的规模效益和综合效益。因而“三废”处理与处置往往只有有限的环境效益而无经济效益，给企业带来沉重的经济负担。目前各企业投入的环保资金除部分用于预处理的物料回收、资源综合利用等项目外，大量的投资用来进行污水处理厂等项目的建设。由于没有抓住生产全过程控制和源削减，生产过程中污染物产生量很大，所以需要污染治理的投资很大，而维持处理设施的运行费用也非常可观。据统计：处理1t化工废水需要1～4元，而去除1kgCOD则往往需要2～6元。目前许多企业由于种种原因，物料流失严重，提高了物耗和产品成本，已经造成经济损失，而流失到环境中的物料还需要很高的费用去处理、处置，使企业承受双重的经济负担。而清洁生产把污染尽可能地消除在生产过程中，大大减轻了末端治理费用，降低了治理技术开发的难度，这方面的实例很多。如北京化工三厂。4、在保护企业员工的健康方面，清洁生产优于末端治理。末端治理只是在污染物产生后才集中处理，对原有的生产工艺和生产技术并不进行改进。这就必然造成员工在生产过程中总是受到污染物的危害。而清洁生产最大限度的替代了有毒的产品、有毒的原材料，替代了排污量大的工艺和设备，改进了操作技术和管理方式，因而改善了职工的劳动条件和工作环境，保护了员工的身体健康。清洁生产与末端治理的比较如表1-2所示。表1-2清洁生产与末端治理的比较类别清洁生产系统末端治理（不含综合利用）思考方法污染物消除在生产过程中污染物产生后再处理产生时代20世纪80年代末期20世纪70~80年代控制过程生产全过程控制、产品生命周期全过程控制污染物达标排放控制控制效果比较稳定产污量影响处理效果产污量明显减少间接可推动减少排污量减少减少资源利用率增加无显著变化资源耗用减少增加（治理污染消耗）产品产量增加无显著变化产品成本降低增加（治理污染费用）经济效益减少增加（用于治理污染）治理污染费用减少随排放标准严格，费用增加

四、清洁生产在国内外的发展（一）清洁生产在国外的发展清洁生产的提出，最早可追溯到1976年11月欧共体在巴黎举行的“无废工艺和无废生产的国际研讨会”。“无废工艺和无废生产”是清洁生产早期的一种说法。该会议提出，协调社会和自然的相互关系应主要着眼于消除造成污染的根源，而不仅仅是消除污染引起的后果。1977年4月欧共体制订了关于“清洁工艺”的政策。1984、1987年又制订了欧共体促进开发“清洁生产”的两个法规，明确对清洁工艺生产工业示范工程提供财政支持。1984年美国国会通过了《资源保护与恢复法——固体及有害废物修正案》，明确定义“废物最少化”就是“在可行的部位将有害废物尽可能地削减和消除”。这项法案要求产生有毒有害废弃物的单位应向环保部门申报废物产生量、采取削减废物的措施、明确废物的削减量，并制定本单位废物最少化的规划。源头削减和再循环被认为是废物最小化的两个主要途径。1989年联合国环境规划署工业与环境计划活动中心（UNEPIE/PAC）根据联合国环境规划署理事会会议决议，制订了《清洁生产计划》，从1990年起每两年组织一次世界范围内的清洁生产高级研讨会。1990年9月在英国坎特伯雷举办了“首届促进清洁生产高级研讨会”，会上提出了一系列建议，如支持世界不同地区发起和制订国家级的清洁生产计划，支持创办国家级的清洁生产中心，进一步与有关国际组织以及其他组织联结成网等。之后，在1990年的10月和1991年的6月，美国和丹麦相继颁布了《污染预防法》以法律的形式确认了用预防污染取代末端治理。1992年联合国环境与发展大会通过了“21世纪议程”，明确指出清洁生产是实现可持续发展的先决条件，也是工业界达到改善环境和保持竞争力和利润的核心手段。号召工业界提高能效、开发清洁生产技术，更新、替代对环境有害的产品和原材料，实现环境和资源的保护和有效管理。1998年10月在韩国汉城举行了第五届国际清洁生产高级研讨会，许多国际和大型跨国公司参与和签署了《清洁生产国际宣言》。许多国际组织也开始参与推行清洁生产。联合国工业发展组织和联合国环境规划署首批资助9个国家（包括中国）建立了国际清洁生产中心。目前，世界上已有40多个国家建立了国家清洁生产中心。世界银行（WB）等国际金融组织也积极资助在发展中国家展开清洁生产的培训工作和建立示范工程。国际标准化组织（ISO）已经和正在制定和颁布以污染预防和持续改进为核心内容的ISO14000环境管理体系国际标准。清洁生产已成为一种国际行为。（二）清洁生产在中国的发展我国在20世纪70年代末期就认识到：防治工业污染的根本途径在于通过技术改造最大限度地把“三废”消除在生产过程之中。80年代中期全国举行了两次少废无废工艺研讨会，不少工业部门和企业开发应用了一批少废无废工艺，取得了一定的成绩。1992年，中国积极响应联合国环境与发展大会提出的可持续发展战略和《21世纪议程》的清洁生产倡导，将推行清洁生产列入国务院发布的《环境与发展十大对策》。1994年3月国务院通过的《中国21世纪议程》明确指出：“推行清洁生产是优先实施的重点领域”。我国实施清洁生产的实践，正经历着由清洁生产方法引进、宣传示范的初始阶段，转入以建立政策机制推动清洁生产的深化发展阶段。此外，我国还与世界银行、加拿大、美国、挪威等发达国家开展了清洁生产合作项目。1993年3月至1996年中国国家清洁生产中心承担实施了世界银行中国环境支援项目“推进清洁生产”。该项目是我国第一个清洁生产项目，它的实施取得了一系列的成就。近几年来，我国还在制订和修订颁布的环境保护法律中都纳入了清洁生产的要求，国家明确鼓励、支持开展清洁生产。《中华人民共和国清洁生产促进法》也从2003年1月1日正式实施。

第八节清洁生产的基本要素一、定义清洁生产的概念是在1989年由联合国环境规划署正式提出的，但清洁生产所包含的内容和思想在某些发达国家和地区早已被采用，叫法也各式各样，如无废工艺、污染预防、废物最小化、清洁技术等，因而关于清洁生产的定义在国际上存在有多个版本。与我国关系较为密切的定义主要有三个：联合国环境规划署的定义、我国《清洁生产促进法》中的定义和《中国21世纪议程》的定义。1、联合国环境规划署的定义：清洁生产是对工艺和产品不断运用一种一体化的预防性环境战略，以减少其对人体和环境的风险；对于生产工艺，清洁生产包括节约原材料和能源，消除有毒原材料，并在一切排放物和废弃物离开工艺之前，削减其数量和毒性；对于产品，战略重点是沿产品的整个生命周期，即从原材料获取到产品的最终处置，减少其各种不利影响。联合国环境署将清洁生产上升为一种战略，该战略的作用对象为工艺和产品，其特点为持续性、预防性和一体化性。1996年联合国环境规划署提出了一种新的定义，不仅对生产过程与产品，对服务也提出了要求。要求将环境因素纳入产品的设计和所提供的服务中。这种服务，实际上是对产品最终处理的进一步强调和补充。在产品问世之前的设计应考虑环境因素，采用“绿色设计”，消除产品形成后对环境产生的负面影响，即强调从产品的生产到消费直至最终处置的全过程——产品全生命周期的清洁生产。2、《中国清洁生产促进法》第二条（2002）中关于清洁生产的定义：本法所称清洁生产，是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或消除对人类健康和环境的危害。3、《中国21世纪议程》关于清洁生产的定义：清洁生产是指既可满足人们的需要，又可合理地使用自然资源和能源，并保护环境的实用生产方法和措施，其实质是一种物料和能耗最少的人类生产活动的规划和管理，将废物减量化、资源化和无害化，或消灭于生产过程之中。同时对人体和环境无害的绿色产品的生产亦将随着可持续发展进程的深入而日益成为今后产品生产的主导方向。二、主要内容清洁生产的主要内容，可归纳为“三清一控制”，即清洁的原料与能源、清洁的生产过程、清洁的产品以及贯穿于清洁生产的全过程控制。（一）清洁的原料与能源清洁的原料与能源，是指产品生产中能被充分利用而极少产生废物和污染的原材料和能源。清洁的原料与能源的第一个要求，是能在生产中被充分利用。这就要求选用较纯的原材料（即所含杂质少），较清洁的能源（即转换比率高，废物排放少）。清洁的原料与能源的第二个要求，是不含有毒性物质。要求通过技术分析，淘汰有毒的原材料和能源，采用无毒或低毒的原料与能源。目前，在清洁生产原料方面的措施主要有：清洁利用矿物燃料；加速以节能为重点的技术进步和技术改进，提高能源利用率；加速开发水能资源，优先发展水利发电；积极发展核能发电；开发利用太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能等可再生的新能源；选用高纯、无毒原材料。（二）清洁的生产过程指尽量少用、不用有毒、有害的原料；选择无毒、无害的中间产品；减少生产过程的各种危险性因素；采用少废、无废的工艺和高效的设备；做到物料的再循环；简便、可靠的操作和控制；完善的管理等。清洁的生产过程，要求选用一定的技术工艺，将废物减量化、资源化、无害化，直至将废物消灭在生产过程之中。（三）清洁的产品清洁的产品，就是有利于资源的有效利用，在生产、使用和处置的全过程中不产生有害影响的产品。清洁产品又叫绿色产品、环境友好产品、可持续产品等。清洁产品在进行工艺设计时应使产品功能性强，既满足人们需要又省料耐用（为此应遵循三个原则：精简零件，容易拆卸；稍经整修可重复使用；经过改进能够实现创新）。清洁的产品还要避免危害人和环境。因此在设计清洁的产品时，还应遵循下列三原则：产品生产周期的环境影响最小，争取实现零排放；产品对生产人员和消费者无害；最终废弃物易于分解成无害物。在实际生产中，要尽量用无害、低毒的产品取代有害产品。我国的青岛海尔冰箱能跻身国际市场，获得较好口碑，很大程度上得益于它的节能、噪声低、无害于大气臭氧层等优异的环境性能。（四）贯穿于清洁生产中的全过程控制它包括两方面的内容，即生产原料或物料转化的全过程控制和生产组织的全过程控制。生产原料或物料转化的全过程控制，也常称为产品的生命周期的全过程控制。它是指从原材料的加工、提炼到产出产品、产品的使用直到报废处置的各个环节所采取的必要的污染预防控制措施。生产组织的全过程控制，也就是工业生产的全过程控制。它是指从产品的开发、规划、设计、建设到运营管理，所采取的防止污染发生的必要措施。要指出的是，清洁生产是一个相对的、动态的概念，所谓清洁生产的工艺和产品是和现有的工艺相比较而言的。清洁生产的英文名称CleanerProduction中的清洁（Cleaner）一词为比较级，也表明清洁是一个相对的概念。推行清洁生产，本身是一个不断完善的过程，随着社会经济的发展和科学技术的进步，需要适时地提出更新的目标，不断采取新的方法和手段，争取达到更高的水平。三、实施方法在工业企业中推行清洁生产，要达到比较好的预期效果，通常要经过四个阶段：准备、审计、制定方案和实施方案。

（一）准备阶段准备阶段主要工作如图1-19所示。准备阶段准备阶段管理着决策组建清洁生产工作小组制定工作计划宣传、动员和培训物质准备图1-19清洁生产准备阶段工作图1、管理者决策厂长或经理作出实施清洁生产的决定，并身体力行，积极参与，大力支持，提供人力、物力、财力保证。2、组建清洁生产工作小组应作为企业常设机构，指导企业持续开展清洁生产工作，并承担各种具体工作，如制定计划，开展宣传和培训，协助企业高层领导者组织、协调企业各部门参与实施清洁生产，编写清洁生产报告等。3、制定工作计划计划中应写明：企业清洁生产工作内容，人员分工，物质准备和进度安排等。每一项任务要指定专人负责，明确起始时间和完成期限。4、宣传、动员和培训使企业全体员工了解清洁生产的概念和实施清洁生产的意义和作用，澄清模糊认识，克服可能存在的各种思想障碍，自觉参与清洁生产工作。5、物质准备对生产设备进行必要的清理和检修，准备必要的计量器具和采样分析检测设备等。（二）审计阶段审计阶段是实施清洁生产的核心阶段，其目的是在对企业生产现状全面调查、分析、研究的基础上，确定企业开展清洁生产的对象。明确审计对象的物料和能源消耗及污染物的产生和排放量。分析审计对象的物料和能量损失及污染物的产生和排放原因，为寻求清洁生产机会和制定清洁生产方案奠定基础。一般分两步进行，即确定审计对象和实施审计。审计阶段审计阶段确定审计对象和目标实施审计企业现状分析设置清洁生产目标提出并实施易行方案编制审计对象的工艺流程图测算物料和能量平衡分析物料和能量损失的原因确定审计对象图1-20清洁生产审计阶段工作1、确定审计对象和目标恰当地选择清洁生产审计的对象，合理地确定清洁生产目标，对保证企业取得清洁生产成效将起到决定性作用。特别是第一次开展清洁生产的企业，务必选好起步对象。（1）企业现状分析对企业的生产现状进行全面调查、研究和分析，找出生产过程中资源消耗和对环境影响最大的环节。企业现状可以通过收集企业已有的数据资料（如企业基本情况，生产工艺，环境管理，技术设备资料，原辅材料和产品资料等）和现场调查来完成。（2）确定审计对象首先根据企业现状分析，初步确定3～5个备选审计对象（应注意备选审计对象是否具有清洁生产的潜力）。要特别注意以下几个环节：物耗、能耗、水耗大的生产单元；污染物产生量和排放量较大，超标严重的环节；污染物毒性较大，且难以处理和处置的环节；对身体健康危害大的环节；容易产生废品的环节等。根据生产工艺的繁简，企业可选择使用定量（如权重加和排序法）或定性（投票法）的排序方法选定清洁生产审计对象。（3）设置清洁生产目标企业清洁生产审计对象确定后，企业应制定一个明确的清洁生产目标。清洁生产目标必须切实可行，容易被人理解，易于实现，同时又具有挑战性。（4）提出并实施易行的方案，要认识到，清洁生产的机会和清洁生产的措施产生于整个审计过程，企业应做到边审计边实施。许多方案可能是防止跑、漏、滴、冒，或纠正岗位管理和操作规程方面存在的问题。这些方案大都简单易行，可操作性强，便于立即实施，经济和环境效益明显。表1-3常见的清洁生产方案项目实施清洁生产方案内容原料订购高质量、不易破损、有效期长、易购、易存、易搬运、包装成形的原料产品产品的贮存、运输、搬运、控制、处理应符合企业规定的要求能耗、物耗采用先进的节能、节水措施，杜绝跑、冒、滴、漏，检查废物收集、贮存措施，减少废物混合，实现清、污水分流生产工艺设备维修所有设备