工业生态学讲课2011年总课件.ppt

1,工业生态学,高成康 2011/9/1,2,第一篇 绪 论（1次课；8. 30）第二篇 经济增长与环境负荷 第四章 环境保护的基本思路和工作内容（0.5次课；9.8） 第五章 经济增长过程中资源消耗量和废物排放量（1次课；9.8） 第六章 穿越“环境高山”（0.5次课；9.13）第三篇 资源环境综合分析 第七章 总物流分析（1.5次课；9.15，9.22） 第八章 生态足迹分析（1次课，9.1 岳） 第九章 系统动力学分析（1.5次课，9.27，9.29） 第四篇 生态设计和环境评价 第十章 生态设计（1次课，10.6） 第十一章 生命周期评价（1次课，10.6） 第十二章 环境影响评价（1次课，10.11） 第五篇 循环经济和物质循环 第十三章 循环经济概述（1次课；10.11） 第十四章 社会层面上的物质循环（2次课，10.13，10.20） 第十五章 生态工业园企业之间的物质循环（2次课，10.25，10.25） 第十六章 生产流程中物流对能耗物耗的影响（2次课，10.27，11.3） 第六篇 企业的绿色化（一次课加考试内容重点，11.8） 考试：11.8,3,工业生态学概述,TEGraedel和B.R.Allenby在他们合著的Industrial Ecology中的表述：Industrial Ecology is the means by which humanity can deliberately and rationally approach and maintain a desirable carrying capacity, given continued economic, cultural, and technological evolution. The concept requires that an industrial system be viewed not in isolation from its surrounding systems, but in concept with them. It is a systems view in which one seeks to optimize the total materials cycle from virgin material, to finished material, to component, to product, to obsolete product, and to ultimate disposal. Factors to be optimized include resources, energy, and capital.,人们利用这种工具，通过精心策划，合理安排，可以在经济文化和技术不断进步和发展的情况下，使环境负荷保持在所希望的水平上。为此要把工业系统同它周围的环境协调起来，而不是把它看成孤立于环境之外的独立系统。这是一个系统的观点，它要求人们尽可能优化物质的整个循环系统，从原料到制成的材料、零部件、产品直到最后的废弃物，各个环节都要尽可能优化，优化的因素包括资源、能源、资金。,4,2001年10月，在陆钟武院士倡导下，东北大学主持召开了国内首次“工业生态学国际研讨会”；2002年11月，国家环境保护总局（现国家环境保护部）批准东北大学、中国环境科学研究院、清华大学联合建立“国家环境保护生态工业重点实验室”。这是我国工业生态学研究领域的第一个重点实验室。 2004年3月，清华大学出版社出版了美国T. E. Graedel和B. R. Allenby教授的著作产业生态学第2版（中文版）。 2004年11月，清华大学联合耶鲁大学在国内主持召开了第一次“工业生态学教学研讨会”。 2010年，在陆钟武院士主持下，东北大学工业生态学实验室出版了工业生态学基础。,5,工业生态学的基本学术思想（三个系统的定义和内容）,6,工业生态学的基本特点,整体性全过程；长远发展；全球化；科技进步；多学科综合。,7,第一篇 绪 论第二篇 经济增长与环境负荷 第四章 环境保护的基本思路和工作内容 第五章 经济增长过程中资源消耗量和废物排放量 第六章 穿越“环境高山” 第三篇 资源环境综合分析 第七章 总物流分析 第八章 生态足迹分析 第九章 系统动力学分析第四篇 生态设计和环境评价 第十章 生态设计 第十一章 生命周期评价 第十二章 环境影响评价第五篇 循环经济和物质循环 第十三章 循环经济概述 第十四章 社会层面上的物质循环 第十五章 生态工业园企业之间的物质循环 第十六章 生产流程中物流对能耗物耗的影响第六篇 企业的绿色化 考试：10.29,8,第一篇 绪 论,第一节 自然生态系统自然生态系统是在一定的空间和时间范围内，在各种生物之间以及生物群落与其无机环境之间，通过能量流动和物质循环而相互作用的一个统一整体。 1) 生产者生产者是指以简单的无机物制造食物的自养生物，如陆地的各种绿色植物、水生的高等植物和藻类，还包括一些光能细菌和化能细菌。 2) 消费者消费者是针对生产者而言，即它们不能从无机物质制造有机物质，而是靠自养生物或其它生物为食，来获得生存能量的异养生物。主要包括各种动物，如草食动物、肉食动物和寄生动物等，此外，还包括一些寄生菌类。3) 分解者分解者又称还原者，主要指微生物，包括细菌、真菌、放线菌等。,第一章 自然生态系统和工业系统,9,所谓食物链(又称营养链)是指生态系统内不同生物之间在营养关系中形成的一环套一环似链条式的关系，即物质和能量从植物开始，然后一级一级地转移到大型食肉动物。所谓食物网是指生态系统中各种食物链相互交错连接形成的网状结构。,第一篇 绪 论,植物残体蚯蚓线虫节肢动物等,10,自然生态系统的进化,第一篇 绪 论,11,第二节 工业系统,“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”个体之间的关系：寄生、捕食、共生,第一篇 绪 论,12,1) 生产者生产者是利用基本环境要素(空气、水、土壤、岩石、矿物质等自然资源)生产初级产品的生产企业。如采矿厂、冶炼厂、热电厂等。2) 消费者消费者是加工生产企业，将资源生产企业提供的初级产品加工转换成能满足人类生产生活必需工业品。如机械制造、服装、电子、化工和食品加工企业等。3) 分解者分解者是对工业企业产生的副产品、废品以及产品报废后进行处置，转化为可再利用资源等的企业。如废品回收公司、资源再生公司等。,13,所谓工业食物链是指在工业生产的代谢过程中，通过工业生产的产品、副产品、废品和能量，将不同企业连接在一起而形成的一种链状资源(包括能源)利用关系。分类：依据工业食物链的不同属性，工业食物链可分为三类：产品食物链、副产品、废品食物链、能量食物链。 由于工业食物链中某些工业具有“多食性”特征，使不同的工业食物链交错成网，形成工业食物网。,14,2.2 工业系统的进化,第一阶段：简单、粗放、大量地开采资源和抛弃废物，这也正是日后产生各种环境问题的根源。第二阶段：企业改进生产工艺和技术，采用节能环保型生产设备，实现清洁生产，最大限度地减少产品生产过程中的资源消耗和污染物排放。第三阶段：企业与企业，行业与行业之间协调配合、统一规划，形成生态工业链或生态工业网，对一个企业或行业来说是废物，对另一个企业或行业来说却可能就是资源，大幅度减少资源消耗和污染物排放。,15,复习思考题1 你怎样认识工业系统仿照自然生态系统的作用？2 你认为需要通过哪些途径可以实现理想的工业系统？,16,第二章 可持续发展观,“development that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs” “既满足当代人的需求又不危及后代人满足其需求能力的发展。” 我们共同的未来（世界环境与发展委员会，1987）可持续发展不是指某个国家、地区，某个行业、单位或某种产品而言的。 恩格斯早在100多年前就说过：“我们不要过分陶醉于我们对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们”。 （50年前的工业发达电影场面）,17,为了实现可持续发展，有待解决的资源环境问题很多，其中主要的是以下几个方面：（1）全球气候变化；（2）有毒有害物质对人体的伤害；（3）水资源短缺和水质下降；（4）耕地面积缩小；（5）化石燃料耗竭；（6）矿物资源耗竭；（7）平流层臭氧消耗；（8）生物多样性消失；（9）酸性物质沉降；,18,从根本上讲，为了实现可持续发展，无非是要努力争取做到以下几点：可再生资源的消耗速度，不超过其再生速度；不可再生资源及稀缺资源的消耗速度，不超过其可再生替代物的补充速度；地球上的生物多样性，不受到严重影响；污染物的排放速度，不超过自然生态系统的自净能力。,19,第二节 可持续发展观的形成,经过了十几年的经济增长，传统发展模式的弊端终于在20世纪60年代全面暴露了出来。从20世纪60年代到80年代，人们开始认真反思，,专栏 世界著名污染事件比利时马斯河谷烟雾事件。1930年12月，比利时马斯河谷工业区排放的工业废气（主要是二氧化硫）和粉尘对人体健康造成了综合影响，在一周内引起几千人发病，致使近60人死亡，市民中心脏病、肺病患者的死亡率增高。美国洛杉矶烟雾事件。1943年5月，美国洛杉矶市大量汽车废气产生的光化学烟雾造成大多数居民患眼睛红肿、喉炎、呼吸道疾患恶化等病，致使65岁以上老人死亡400多人。美国多诺拉事件。1948年10月，美国宾夕法尼亚州多诺拉镇中二氧化硫因综合作用产生酸雾，4天内致使17人死亡。英国伦敦烟雾事件。1952年12月，由于冬季燃煤和工业排放烟雾，伦敦上空连续四、五天烟雾弥漫，大气污染物在4天内致使4000多人死亡，2个月后，又有8000多人陆续丧生。日本水俣病事件。1953年，人们由于误食了熊本县水俣湾中含汞污水污染的水生动物，造成近万人中枢神经疾患，66名甲基汞患者死亡。日本四日市哮喘病事件。1955年，四日市由于石油冶炼和工业燃油产生大量废气严重污染大气，引发居民呼吸道疾患剧增。日本爱知县米糠油事件。1963年，爱知县多氯联苯污染物混入米糠油内，酿成13000多人中毒，数十万只鸡死亡的严重污染事件。日本富山骨痛病事件。1955年，日本富山平原地区的人们由于饮用了含镉的河水和食用了含镉的食物，引起“骨痛病”，258名患者中死亡207人。摘自绿叶2007.4,20,1972年斯德哥尔摩联合国人类环境会议通过了联合国人类环境宣言。1987年，世界环境与发展委员会（WCED）向联合国提出了一份题为我们共同的未来的报告，对可持续发展的内涵作了界定和详尽的理论阐述。 1992年6月，联合国在巴西里约热内卢召开全球环境与发展大会，这是一次确立可持续发展作为人类社会发展新战略的具有历史意义的大会，是人类有关环境与发展问题思考的第二个里程碑。 2002年9月，在人类社会刚刚迈进21世纪的时刻，世界各国政府首脑齐聚南非约翰内斯堡，举行可持续发展首脑峰会。,21,第三节 中国的科学发展观,1994年，国务院制定并发布了中国21世纪议程。明确表明了中国政府履行里约环境与发展宣言责任和义务 1996年，国务院发布了关于环境保护若干问题的决定。确定了“一控双达标”的目标，即全国实施排污总量控制、2000年排污达到规定的排放标准、重点城市达到规定的环境质量标准；提出了关闭“15小”。2003年10月，胡锦涛总书记在党的十六届三中全会上明确提出了中国的科学发展观。即：以人为本，全面、协调、可持续的发展观,22,复习思考题你怎样认识可持续发展观和科学发展观的内涵？地球资源环境问题产生的根源是什么？人类如何才能做到可持续发展？,23,9.8开始第二次1.自然生态系统和工业生态系统有何异同2.我国钢铁企业在实现可持续发展过程中，现存在何种问题？3.你如何看待我国钢产量现状？,24,第四章 环境保护的基本思路和工作内容,社会经济系统可划分为稳态和非稳态两类。凡是系统内的物质量不随时间变化的，都是稳态系统，否则是非稳态系统。稳态系统（公式）非稳态系统（公式） 问题：我们的社会属于哪种系统？,25,第二节 环境保护的基本思路, 控制资源消耗量：就是要降低资源消耗量。 完善末端治理：末端治理是指在生产过程的末端，针对产生的污染物开发并实施有效的治理技术。 提高环境自净（及自修复）能力：这是借助自然界的力量改善环境的重要措施。,26,专栏4-2 2008年单位国内生产总值能耗下降4.59%经过各方面努力，节能减排已取得积极进展，2008年单位国内生产总值能耗比上年下降4.59，化学需氧量、二氧化硫排放总量分别减少4.42和5.95。20062008三年累计，单位国内生产总值能耗下降10.08%，化学需氧量、二氧化硫排放量分别减少6.61%和8.95%。摘自2009年政府工作报告 经济日报，2009年3月15日第1版,27,第三节 环境保护的工作内容,（1）控制高耗能高污染行业过快增长：电力、钢铁、有色、建材、石油加工、化工等行业，是能源消耗和污染排放的大头。,28,问题分析,1.钢需求量的分析与预测,29,30,问题分析,5.钢需求量的分析与预测,31,钢产量增长过快的原因:,在经济运行方面的下列16种现象，对钢产量增速的影响较为显著：,拆迁房屋豆腐渣工程烂尾工程废置的违规建设项目事故损毁的固定资产天灾损毁的固定资产淘汰落后产能形象工程政绩工程过剩产能空置房超标建筑部分钢制品寿命偏短重化工业出口钢民生工程、生态环境保护工程、科教文卫事业以及军队现代化建设等,32,情景分析,g1=7%; g1=5%;H=1079美元/吨；=25年，纯理论工业化时期，GDP与钢产量（或重工业产品）是无法脱钩的，中国的GDP包括使钢产品变成无效钢过程中的“价值”消耗，比如提前拆迁等,33,（2）调整产业结构：发展第三产业、发展环保产业、发展“静脉”产业、淘汰落后产业。 （3）调整产品结构：发展高附加值产品、开发环境友好材料、开发环境友好产品；（4）发展循环经济、推进清洁生产 （5）调整能源结构：加强核电建设、加大天然气比重、发展可再生能源的利用：如水能、风能、太阳能、生物质能、地热能、潮汐能等；（6）完善末端治理：增设和完善废气、废水、固废的治理装置等；（7）生态环境的保护、修复、改善：治理河道、植树造林、退耕还林、还草、限牧禁渔等；（8）加强宣传教育：媒体宣传、科普教育、大、中、小学教育；,34,复习思考题：1 你认为我国目前的社会经济系统更接近于稳态还是非稳态？对于我国的环境保护工作来说，你从资源环境关系式能得到什么启示？2 正确的环保工作思路应是怎样的？它与传统的环保工作思路有怎样的差别？正确的和传统的环保工作思路分别会产生怎样的环境影响？,35,第五章 经济增长过程中资源消耗量和废物排放量（9.2）,第一节 IPAT方程例5-1. 设2005年我国人口为 人，人均GDP为 元/人，万元GDP能源消耗为 吨标煤/万元GDP；2010年人口为 人，人均GDP为 元/人，万元GDP能源消耗比2005年降低20。求2010年全国的GDP、能源消耗量，并与2005年进行对比。,第二节 IGT方程经济增长过程中的环境负荷 例5-2. 设某地2005年GDP为 元，能源消耗量为 吨标煤；按计划2010年万元GDP能源消耗比2005年降低20。（1）若2010年GDP增至 元，求该年能源消耗量；（2）若2010年GDP增至 元，求该年能源消耗量。,36,例5-3.已知某市2000年GDP为 元，新水耗量为 m3；2010年GDP增至 元。问：如新水耗量只允许增加20，2010年万元GDP新水耗量应为多少，并与2000年作对比。2.2 IGT方程的另一种形式,第五章 经济增长过程中资源消耗量和废物排放量（9.2）,37,2.2 IGT方程的另一种形式,38,2.2 IGT方程的另一种形式,39,例5-4. 以2005年为基准，设某地在20062010年期间GDP年增长率为 ，单位GDP能源消耗量年下降 率为 。问该地2010年能源消耗比2005年增加百分之几？,2.2 IGT方程的另一种形式,40,例5-5. 若将例5-4中的 值提高为0.09，0.11，0.13，0.15，0.17，问在这5种情况下该地2010年的能源消耗比2005年分别增加百分之几？解：计算方法同例5-4。计算结果列于下表中。,2.2 IGT方程的另一种形式,41,9.13问题,推导：IPATIGTt临界值标出各符号的意义。,42,2.3 单位GDP环境负荷年下降率的临界值 09.13,以tk为判据，环境负荷在经济增长过程中的变化，有以下三种可能：若 ，则环境负荷逐年下降。,43,例5-6. 设某地2005年能源消耗量为 吨标煤，按计划GDP年增长率为 。求以下三种情况下该地2010年的能源消耗量。 （1） t t k；（2）t=0.04；（3）t0.07。,2.4 GDP年增长率与单位GDP环境负荷年下降率之间的合理匹配,在我国第十一个五年规划（20062010年）中，提出了两方面的具体目标值，即：（1）实现2010年人均国内生产总值（GDP）比2000年翻一番；（2）单位国内生产总值能源消耗比期末降低20左右；主要污染物排放总量减少10。,44,第三节 IeGTX方程经济增长过程中的废物排放量,3.1 IeGTX方程,45,3.2 IeGTX方程的另一种形式,46,3.3 废物排放率年下降率的临界值(9.10结束),若xxk，则废物排放量逐年下降。,47,48,主要参考文献：陆钟武.经济增长与环境负荷之间的定量关系，环境保护，2007，(7)：13-18RAO, P.K. Sustainable Development: Economics and Policy, New Jersey, Blackwell, 2000: 97-100Graedel, T.E, Allenby, B.R. Industrial Ecology, 2nd edition, New Jersey. Prentice Hall, 2002: 5-7Chertow, M.R. The IPAT equation and its variants: Changing views of technology and environmental impact, Journal of Industrial Ecology, 2001, 4(4): 13-30陆钟武.关于进一步做好循环经济规划的几点看法，环境保护，2005，(1)：14-17，25陆钟武，毛建素.穿越“环境高山”论经济增长过程中环境负荷的上升与下降，中国工程科学，2003，5(12): 36-42,49,复习思考题：,50,第六章 穿越“环境高山”,三阶段：工业化阶段：环境负荷不断上升；大力补救阶段：环境负荷以较慢的速度上升，达到顶点后，逐步下降；远景阶段（尚未完全实现）：环境负荷继续下降，直到很低的程度。,51,第二节 理论分析,工业化可划分为前、中、后三期；GDP的增速前期较慢，中期较快，后期重新放慢；后工业化时期的GDP增速亦较慢。穿越“环境高山”的实质，就是在工业化前期和中期，尽可能提高t值，缩小它与tk的差距；GDP增速放缓后，亟早使t=tk，进而使ttk。这样就可以做到在GDP增长过程中，资源消耗缓慢增长，然后逐步下降。（1）资源消耗量方面,52,例6.1.设某国工业化开始前GDP值为G0，单位GDP能耗量为T0，能耗量为I0= G0T0。工业化各期的延续时间和各期的g、t值如下表所列。表中t值的变化有两个方案，即方案1和方案2。现按这两个方案，求解该国在工业化过程中经济增长与能源消耗量之间的关系曲线。,53,曲线1代表的是穿越“环境高山”，而曲线2代表的是翻越“环境高山”。对比这两种情况，GDP增长完全相同，而能耗量的变化却差别很大。这就是为什么要强调走穿越“环境高山”之路的道理所在。,54,废物排放量方面,55,穿越“环境高山”的实质，从废物排放量方面来说，就是在工业化过程中，尽可能提高t值，并在此基础上，尽可能提高x值。这样就可以做到在GDP增长过程中，废物排放缓慢增长，然后逐步下降。例6-2.设某国工业化开始前GDP值为G0，单位GDP SO2产生量为T0，SO2排放率为X0，SO2排放量为Ie0= G0T0X0。工业化各期的延续时间和各期的g、t和x值如下表所列。表中t和x值的变化各有两个方案，即方案1和方案2。现按这两个方案，求解该国在工业化过程中经济增长与SO2排放量之间的关系曲线。（结合书中的图6-3）,56,曲线1代表的是穿越“环境高山”，而曲线2代表的是翻越“环境高山”。对比这两种情况，GDP增长完全相同，而SO2排放量的变化却差别很大。这就是为什么要强调走穿越“环境高山”之路的道理所在。,57,第三节 实例及其分析,3.1 国家级实例及分析,58,59,省级实例及分析,60,第四节 中国环境负荷的预测,61,62,第五节 环境保护规划编制中的几个问题,要注意以下几个问题。（1）单位GDP环境负荷的年下降率，应成为环境保护规划中的重要指标，也是制定年度计划的重要依据。大量事实说明，资源之所以短缺，环境之所以恶化，其根本原因就在于GDP的年增长率和单位GDP环境负荷的年下降率两个指标之间没有匹配好，失去了平衡。（2）恰当地控制全国的环境负荷总量。区别对待，能源：G值翻一番，T值必须降低29%以上。必须使单位GDP环境负荷的年下降率（t值）大于tk值。匮乏的资源（如土地、水等），有些废物排放量已十分巨大（如SO2，工业废水等）。对于这些资源和废物，要提出严格的要求，甚至提出零增长、负增长的要求。 （3）在全国范围内，编制各级政府和各行各业相互配套的环境保护规划，是件十分复杂的工作。为此，要事先建立一套切实可行的工作程序。,63,复习思考题：1 “环境高山”是一个很形象的比喻，能否穿越“环境高山”的关键点在哪？以我国能源消费为例，你觉得采取哪些措施能够促进我国穿越能源消费这座“高山”？2 以钢铁消费量为例，试分析一下美国、日本、中国历史上钢铁消费量与GDP，以及人均钢铁消费量和人均GDP的变化，从中你发现了哪些规律？,64,第七章 总物流分析,在宏观层面上，总物流分析工作的主要内容，是在统计资料的基础上，全面盘点一个国家（或地区，下同）某一年内各种资源的投入量和它们在各方面的支出量，并与当年和前几年国内外的数据进行对比分析。目的是摸清情况，明确进一步搞好本国节能、降耗、减排工作的方向，提出建议，供决策者参考。在微观层面上，对企事业单位、家庭，甚至商品（或服务）等，也可在若干简化条件下做总物流分析。有关物流分析的文献，可追溯到1968年Ayres等关于社会代谢方面的文章。在那以后，经过20多年摸索，1990年奥地利、日本分别提出国家级总物流分析报告。其他工业化国家也陆续开展相关的研究，并逐步走上正轨，编制年度分析报告。总物流模型；关于隐藏流；关于再生资源；分析指标；国家级案例。,65,66,67,第二节 关于隐藏流,隐藏流（Hidden Flows），是指在资源开采过程中所必须开挖的，但又没有进入市场和产品制造过程的开挖量，又称“非使用开挖量”。 例子隐藏流包含国内隐藏流和国外隐藏流。国内隐藏流会对本国的环境造成影响，国外隐藏流并不对本国环境造成影响，但对进口国的环境会造成影响。隐藏流系数，是指资源开采过程中的总采掘剥量与产品自身重量的比值。如我国生产铁矿石，巷道开挖的隐藏流系数约是铁矿石自身重量的4倍。即：铁矿石巷道开挖隐藏流系数,68,69,魏兹舍克（Weizsecker）提出了一种有趣的与隐藏流类似的概念生态包袱（Eco-Rucksack）。产品的生态包袱为生产这种产品所投入的自然资源量（包括直接的和间接的投入，一般情况下只考虑固体物质投入）与产品自身重量的差值。一般情况下，产品的生态包袱大于其隐藏流。,70,第三节 关于再生资源,再生资源可划分为两类：第I类是在工业制品报废后（或抛弃后，下同），回收回来的再生资源，如废金属、废纸、废塑料、废玻璃等。是报废的各种工业制品经拆解、收集等工序回收回来的。因此，第年这类再生资源的回收数量（也就是投入量），决定于下列诸因素： 这一年国内各种工业制品的报废量； 这些报废制品中再生资源的含量； 再生资源的回收率. 第II类是在工业生产过程中产生的再生资源，如粉煤灰、高炉渣等。因此，第年这类再生资源的回收量（也就是投入量），仅取决于这一年这类再生资源的产生量和回收率，与历史数据无关。,71,第四节 主要指标,（1）再生资源投入比例：再生资源投入比例是指再生资源投入量在资源总投入量中所占的比例，即,一个国家在一个历史时期内，各年度的资源总投入量随时间的变化，总体上有以下三种情况，即：（1）保持不变；（2）持续上升；（3）持续下降或突然下降。现就这三种情况，讨论资源总投入量的变化对第I类再生资源投入比例的影响。假设条件是：投入资源的构成不变；再生资源的综合回收率为；从可循环资源到再生资源的“时间差”年。,72,73,74,一般来说，工业化时期，资源总投入量逐步提高，这个时期的再生资源量较少，所需天然资源量较大，资源生产力不会很高；后工业化时期，资源总投入量有所降低，这个时期的再生资源量有所增加，所需天然资源量会有所降低，资源生产力相对有所提高。除此之外，经济结构、技术水平等对资源生产力有较大影响，一般来说，随着经济结构中三产比重的增大，资源生产力有所提高。在其它条件一定的情况下，再生资源投入比例愈大，资源生产力愈高。其中，淘汰落后生产能力、调整产业结构、提升技术水平、发展循环经济和加快再生能源的开发等措施都能有效地提高资源生产力。,75,（3）最终处置量,最终处置量是指那些无法再利用和再循环，最终成为必须进行最终处置（如填埋）的废弃物的物质量。最终处置量与废物的种类和数量、废物处理的技术水平等密切相关。并不是生产和生活所产生的所有废物都能够资源化利用，能够资源化利用的只是其中的一部分，并且有些废物即使从技术上来说能够资源化利用，但可能并不经济，也并未被资源化利用。,76,第五节 国家级案例,5.1 日本2000年的总物流分析,77,78,5.2 日本2005年的总物流分析,79,80, 再生资源投入比例1980年以来，日本再生资源投入比例变化情况，1980-2000年间，再生资源投入比例由8%升至10.23%，2005年又进一步升至12.17%。按照趋势外推，2010年的预期目标值为14%，2015年约为14-15%。,基于总物流分析的日本循环型社会发展目标（9.14）,81, 资源生产力1980年以来，日本资源生产力变化情况，1980-2000年间，资源生产力由17万日元/吨升至28万日元/吨，2005年又进一步升至35万日元/吨。按照趋势外推，2010年的预期目标值为39万日元/吨，2015年约为42万日元/吨。,82, 最终处置量1980年以来，日本废弃物最终处置量变化情况，从上世纪90年代开始，最终处置量快速下降。2000-2005年间，最终处置量由5600万吨降至3200万吨。按照趋势外推，2010年的预期目标值为2800万吨，2015年约为2300万吨。,83,5.4 我国2000年的总物流分析,84,85,86,我国再生资源投入比例2000年较日本还有较大差距，2005年比日本稍高一点，这与我国近年来非常重视对粉煤灰、高炉渣等工业固废的综合利用密切相关。但在资源生产力方面，我国与日本相比还有一定差距。我国应通过淘汰落后生产能力、调整产业结构、提升技术水平、发展循环经济和加快再生能源的开发等措施来有效地提高资源生产力。,87,复习思考题：1 如果运用总物流分析方法对你所在的城市进行总物流分析，具体需要哪些步骤？数据收集环节中需要收集哪些数据？如果可能的话，尝试一下进行你所在的城市的总物流分析。2 对比分析一下本章图7.6和图7.9，2005年我国与日本的物流图差别主要体现在哪？为什么会有这些差别。3 你觉得总物流分析方法还存在哪些问题？有待于进一步改进。,88,第八章 生态足迹分析,一个经济体、一群人或一个人的生态足迹（Ecological Footprint，EF），就是指支持该经济体、人群或个人的资源消费和废弃物降解吸收，所需要的生态功能用地（含水域）。 生态功能用地是耕地、牧地、林地、化石燃料用地、建筑用地和海洋（水域）等的统称。它们的主要功能分别是： 耕地生产粮食及农作物； 牧地提供牲畜吃的牧草； 林地生产木材，防风固沙、涵养水源、改善气候、保护生物多样性等； 化石燃料用地吸收化石燃料燃烧后产生的CO2以及其他温室气体。虽然林地等也有此功能，但是，由于吸收温室气体所需的生态功能用地面积已远远超过现有林地，因此仍有必要单独列出化石燃料用地； 建筑用地各类建筑物、道路、工矿企业、基础设施等所占用的生态功能用地，首当其冲是占用耕地； 海洋（水域）生产人类和其他动物所需的水产品等。,图8-1 生态足迹的形象示意图,89,生态足迹分析法，通常是通过计算一个国家或区域的生态足迹和生态承载力，并比较其二者大小，进而确定该国家或区域处于“生态赤字”或“生态盈余”状态的一种分析方法。当将生态足迹分析法应用到公司、学校等层面进行分析时，由于很难界定生态承载力的大小，所以此时通常只计算生态足迹，并不考虑生态承载力，通过生态足迹分析，寻求降低生态足迹的措施。20世纪90年代初William Rees和Mathis Wackernagel等提出了生态足迹的概念，并以生态足迹作为定量研究可持续发展的指标之一。生态足迹分析法以其形象、综合、简明和易于计算的特点，受到生态经济学界的广泛关注，得到广泛应用。,90,在全球和国家层面上，世界自然基金会（World Wide Fund for Nature，WWF）测算了全球1961-2003年的生态足迹和生态承载力，估算了2003年世界部分国家的生态足迹；Wackernagel等对52个国家和地区1999年的生态足迹进行了估算。在区域和城市层面上，Best Foot Forward对伦敦和利物浦进行了生态足迹分析；Western Norway Research Institute对奥斯陆的生态足迹进行了分析。生态足迹分析有许多在国家、区域和城市层面上的应用。在微观层面上，美国科罗拉多大学、澳大利亚纽卡斯尔大学对校园的生态足迹进行了分析；德国斯德哥尔摩研究所（SEI）以约克为案例分析了不同家庭类型的生态足迹。1999年生态足迹的概念被引入国内，,91,92,Wackernagel等应用生态足迹模型计算了世界上52个国家或地区1993年的生态足迹（这些国家或地区拥有世界80的人口和95的世界生产总值。结果表明，35个国家或地区存在生态赤字，只有12个国家或地区的人均生态足迹低于全球人均生态承载力。具体到每个国家来说，冰岛、新西兰和美国的人均生态足迹较大，分别为9.9hm2（公顷）、9.8hm2和8.4hm2，孟加拉国的最低，人均仅0.7hm2；冰岛、新加坡和日本的人均生态赤字较大，分别为7.4hm2、4.8hm2和4.6hm2。对地球影响最大的五个国家是美国、中国、俄罗斯、日本、印度。这52个国家或地区的人类消费已超过了其生态承载力总和的35。,93,生态足迹的计算基于两个基本认识：人类可以测算自身消费的绝大多数资源及其所产生的废弃物的数量；这些资源流和废弃物流能够转换成相应的生物生产面积。在生态足迹的计算中，要把各种资源和能源消费分别折算为耕地、牧地、林地、化石燃料土地、建筑用地和海洋（水域）6种类型的生物生产面积。其中耕地是最有生产能力的土地面积类型，它提供了人类食物消费中的大部分生物量。上述6类生物生产面积的生态生产力不同，要将它们转化为具有相同生态生产力的面积，就需要给它们分别乘上一个当量因子（Equivalence factor）。一个国家或地区的生态足迹是这个国家或地区的人们所消费的所有物质和能源所需要的生物生产总面积（包括陆地和水域）。其计算公式如下：,生态足迹理论,94,第二节 生态足迹和生态承载力的计算,生态足迹的计算 （综合法，Compound approach ）,第一步 计算各消费项目的人均生态足迹分量,（1）,式中 n为消费项目类型；An为人均n种消费项目折算的生物生产面积；Cn为n种消费项目的人均消费量；Yn为n种消费项目的世界平均生产能力；Pn为第n种消费项目的年生产量，In为第n种消费项目的年进口量，En为第n种消费项目的年出口量（计算一个地区时，In和En分别为地区外调入量和调出量）；N为人口数。,Northeastern University, SEPA Key Laboratory on Eco-Industry Industrial Ecology,95,第二步，人均生态足迹的计算,第三步，区域总人口的生态足迹为：,bm为当量因子，m=1，2，3，6，分别对应耕地、牧地、林地、化石燃料用地、建筑用地和海洋。,Northeastern University, SEPA Key Laboratory on Eco-Industry Industrial Ecology,96,当量因子,97,Northeastern University, SEPA Key Laboratory on Eco-Industry Industrial Ecology,98, 生态承载力的计算,计算生态承载力时，不同国家和地区同类生态功能用地的平均生产力不相等，需要对生态功能用地的面积进行调整。不同国家或地区的某类生态功能用地所代表的局部产量与世界平均产量的差异可用“产量因子”（Yield factor）表示。某个国家或地区某类生态功能用地的产量因子是其平均生产力与世界同类生态功能用地的平均生产力的比值。如某地区耕地的产量因子取为1.66，表明该地区耕地的生物产出率是世界耕地平均产出率的1.66倍。（例子）,第一步，人均生态承载力为：,第二步，区域生态承载力为：,式中 ec为人均生态承载力（hm2/人），am为人均生物生产面积，ym为产量因子。,99,补充,在生态承载力计算时应从生物生产面积中扣除12的生物多样性保护面积。区域的生态足迹如果超过了区域所能提供的生态承载力，就出现生态赤字；否则为生态盈余。“生态效率”一般定义为使用单位生态资源能够获得的产出。应用生态足迹构建研究对象的生态效率时，生态资源的使用量即为生态足迹的大小，而产出一般为经济产出（如GDP），生态效率即为单位生态足迹的经济产出值。生态效率的倒数称为“生态消耗强度”，即单位经济产出所产生的生态足迹大小。,100,2002年辽宁省的生态足迹计算表格,Northeastern University, SEPA Key Laboratory on Eco-Industry Industrial Ecology,101,生态足迹的计算 （成分法，Component approach）, 能源的生态足迹,式中，Ac、Ao、Ag、Ae分别为计算年内煤炭、石油、天然气、电力消费所需的化石燃料用地面积；Qc、Qo、Qg、Qe分别为计算年内煤炭、石油、天然气、电力的消费量；为燃煤锅炉的平均燃烧率；Cc、Oc、Gc分别为煤、石油、天然气的C排放因子；为C与CO2的转化因子；为天然气的密度；ECO2为普通火电厂单位发电量的CO2排放量；Pa为平均每公顷林地一年内可吸收的CO2的量（即化石燃料用地的平均生产力）。,（6.1）,（6.2）,（6.3）,（6.4）,Northeastern University, SEPA Key Laboratory on Eco-Industry Industrial Ecology,102, 食物的生态足迹,（7）,式中，Af 为计算年内某类食物消费的土地占用面积；Qf 为计算年内该类食物的消费量；Pf 为