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JuMeiting,.,NanKaiUniversity
1989年美国环境生态学家首次通过模拟生物新陈代谢过程和生态系统的循环再生过程提出“产业代谢”的概念;其后等人提出了“产业生态系统”的概念。 产业代谢分析是模拟生物和自然生态系统代谢功能的一种系统分析方法。与自然生态系统相似,产业生态系统同样包括四个基本组成,即生产者、消费者、再生者和外部环境,通过分析系统结构的变化,进行功能模拟和分析产业流来研究产业生态系统的代谢机能和控制方法。在本质上,产业代谢是把原材料和能源以及劳动在一种(或多或少)稳态条件下转化为最终产品和废物的所有物理过程完整集合。
作为新兴的学科领域,产业生态学的一个核心内容就是对产业代谢的研究,其研究目的是分析我们社会的物质基础、产业系统内部以及与环境之间的物质和能量交换。当前的产业代谢造成了资源耗竭,并对环境产生了巨大压力。那么如何才能使其可持续发展呢?通常认为,最有效的方法是通过物质回收、最优化能源利用、提高物质利用效率等途径最小化其与环境系统的物质交换,从而实现产业系统的可持续发展。
目前产业代谢的研究成果对公共政策的影响非常微弱,应用范围也极其狭窄。原因有很多:一是理论研究与具体政治目标的脱节,二是缺少有效的产业代谢分析工具,再者就是在理论研究和政策制定过程中,没有充分重视经济和自然生态系统中物质流动的作用。
20世纪70年代,开始对特定污染物的末端控制; 20世纪80年代,开始提倡污染物综合防治,与此同时兴起了对绿色化学和清洁生产技术的研究。 随着资源减少和环境污染日趋严重,人们又将研究重点转向对产业代谢的研究。1992年,Schmidt-Bleek提出10倍因数的概念,指出在未来的50年应该提高发达国家的物质生产力,使全球物质需求减少一半。1995年Weizsaecker又提出更为适度的4倍因数概念。
Factor4isanobjectivewherebytheinputofnaturalresources,rawmaterialsandenergyineachunitofproductionistobereducedtoonequarterofitscurrentlevelinthemediumterm,overthenext20to30years.
可以在有限的区域内追踪某些污染物。可以分析研究一组物质,如某些重金属。 产业业代谢研究也可以仅限于某种物质成分,以确定其不同形态的特性及其与自然生物地球化学循环的相互影响。比如硫、碳等的工业代谢分析。
产业代谢也可以研究不同的与这样那样的产品相联系的物质与能量流,例如德国乌珀塔尔研究院曾经就多种日用消费品进行了产业代谢分析,典型的例子是对澄汁的产业代谢分析。
德国是世界上人均橙汁消费量最高的国家,每人年消费橙汁21升。欧洲消费的橙汁中80%以上来自世界上最主要的橙汁生产国巴西。橙汁从巴西到德国要经过12000公里的长途运输。为了运输的经济性,橙汁要浓缩成原来状态8%的总量,并在零下18度的条件下冷藏。 橙汁生产的主要原料是水和石油。石油主要用于生产蒸汽,用于橙汁浓缩加工。。如果包括运输与冷藏在内,每吨橙汁约需100千克石油。水的消耗同样不可小视:每一杯橙汁至少需要22杯水,主要用于浓缩过程中产生蒸汽和运到德国后稀释浓缩橙汁。
分析表明在德国生产1升橙汁需要25千克其他物质消耗,还不包括所谓的生态包袱。即为了取得生产橙汁所需的石油与水而需要消耗的能源与原料。而物质流分析方法将会对此进行研究。比如说,-20升的水。如果我们想做一全面分析,就应把这些水也包括进去;同样地,也应该包括在橙汁运输分销过程中需要大量的小规格包装物料(用于适应航空与铁路运输的独立小包装)以及由此产生大量的废料。 我们可从以下两个角度使橙汁生产与消费更为“生态化”:一是生产者应设法减少这25千克的物质消耗,例如让浓缩过程更为有效;另一角度,看起来难以实现,那就是减少橙汁消费。
就德国而言,每人每年喝掉21升橙汁,如果按照“生态足迹”来计算,生产这21升橙汁相当于需要24平方米的土地。换句话说,德国每年消费的橙汁总量,相当于需要巴西的150000公顷良田,这相当于瑞士国土面积的3倍以上。 由此可见对于社会-环境系统的物质流分析可以重新审视我们的经济活动,引导经济系统中物质和能源流动向更可持续的方向发展。近年的研究成果也表明,对于产业代谢的研究应该基于对经济和环境系统中物质流的分析,因此国内外专家学者纷纷将研究重点转向对物质流的分析,并且已经取得了一定成绩。
人类社会经济系统与自然环境之间是依靠各种物质流(materialflow)联系起来的,产业代谢分析实质上是对这些物质流的研究与分析。20世纪80年代后期,人们逐渐认识经济系统中的物质流动对于物质的全球循环具有重大的影响;另外经济系统还影响自然生态系统的物质和能源消耗。因此许多学者认为,人类的经济系统是自然生态系统的子系统。 经济系统中的物质与能量流动与生态系统中的物质和能量流动相类似,但具有以下特性: ; ; 。