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1、1,工业生态学 吴忆宁 市政环境工程学院,2,工业生态学,明亮的黑暗,滚烫的冰块,长期以来,关注的是工业活动造成的不良后果,即污染对生态系统造成的破坏;但工业体系的运行机制本身始终在研究范围之外,3,工业生态学从相反的假设开始探索:可以将工业体系预想为生态体系的一种特殊情况。把工业体系描绘成这样一个形态,即有如同生物生态系统一样的物质、能量以及信息的流动及储存。而且,工业体系总起来说是建筑在生物圈所提供的资源与服务的基础上的。,在某种意义上,工业是生物圈的赘生物,4,工业生态学不是技术,但它的理念与方法有时能给予技术工作者神来之笔。 工业生态学还在发展中,导向性和规律性还不那么清晰,它能给与我
2、们的帮助不完全具体,但也正因为如此它也许会引领你进入一个崭新的工作领域。,6070年代的科技文献中已经时而出现这一个词了。,1997年春季美国麻省理工学院出版了工业生态学杂志,这是世界上第一本专门介绍这一正在发展中的学科的学术刊物。,5,在人类活动中,工业活动对自然环境冲击最大,由此造成对自然环境的损害也最为严重。 近几十年来,发达的工业化国家在研究、解决工业发展与环境这一矛盾的过程中,逐步建立了系统、整体化解决这一问题的理论框架和方法,形成了一门崭新的学科工业生态学。 工业生态学是一门新兴的学科,所面对的问题是“如何迎接超工业化社会的可持续发展”。该学科以其独特的理念和广阔的前景吸引了许多学
3、者的认识和兴趣。,6,1.人类的进程与环境污染 2.可持续发展理论与技术支撑 3.自然生态与工业生态 4.工业代谢分析与生命周期评价 5.生态工业与清洁生产、循环经济 这些耳熟能详的概念中体会并延伸出一门新的学科工业生态学,7,观察人类文明进程: 平均生存周期1000-1500年(40-60代人) 例如古巴比伦、玛雅和华夏文明等。 人们希望借助科技实现文明进程路线的飞跃?,1. 人类的文明进程,8,发展是人类历史永恒的主题。,经济发展是第一位,生活质量是第一位,工业化、城市化、福利 化、民主化、世俗化,人均、农业增加值比重、服务业增加值比重、农业劳动力比重、城市人口比例、医疗服务、婴儿存活率、
4、预期寿命、成人识字率、大学普及率化、世俗化,知识化、分散化、网络化、 全球化、创新化、个性化、 生态化、信息化,知识创新经费投入、知识创新人员投入、知识创新专利产出、中学普及率、大学普及率、电视普及率、因特网普及率、城镇人口比例、人均能源消费等,9,中国的发展状况,10,2000年中国第一次现代化和未来第二次现代化进程预评价,中国第二次现代化指数(由16个参评指标,通过评估模型计算): 2000年为发达国家的1/3; 2050年如实现“中目标”则为发达国家的1/2 ; “高目标”则为发达国家的4/5。,11,2.1 不同社会发展阶段的环境问题 黑色的污染被绿色技术拯救? (1)远古时代 人类主
5、要依赖自然而生活;对环境的影响较小; 自然界的自发调节作用抵消了许多不利的环境影响。,2.环境污染问题,人类在诞生以后很长的岁月里,只是 天然食物的采集者和捕食者,人类对 环境的影响不大。那时“生产”对自然 环境的依赖十分突出,人类主要是以 生活活动,以生理代谢过程和环境进 行物质和能量转换,是利用环境, 而很少有意识地改造环境。,环境基本上是按照自然规律运动变化的,人在很大程度上仍然依附于自然环境。,12,(2)农业经济时代 人类学会了培育、驯化植物和动物,开始了农业和畜牧业,人类改造自然的作用越来越明显;引起了相应的环境问题 ;人类被动地接受环境惩罚或逃避环境灾难。 “黄色文明”阶段。,砍
6、伐森林、破坏 草原、盲目开荒,水土流失,水旱 灾害频繁和沙漠化,兴修水利,不合 理灌溉,土壤的盐渍化、 沼泽化,农业文明发展不当带来生态环境恶化,从而使文明衰落的例子屡见不鲜,尼罗河上游地区的森林不断地遭到砍伐,以及过度放牧、垦荒等,使水土流失日益加剧,埃及再也得不到那宝贵的沃土。,巴比伦人在创造灿烂的文化、发展农业的同时,却由于无休止地垦耕、过度放牧、肆意砍伐森林等,破坏了生态环境的良性循环,使这片沃土最终沦为风沙肆虐的贫瘠之地,2000年前漫漫黄沙使巴比伦王国在地球上销声匿迹,黄河流域的森林自秦汉开始,不断遭到大面积砍伐,使水土流失日益加剧,黄河泥沙含量不断增加 ,成为名符其实的害河,主要
7、的环境问题是生态破坏。由于人类的人口还较少,在地球上的活动范围还有限,环境问题的规模和影响还不十分突出,13,(3)工业经济时代 人类生产力得到了突飞猛进的发展; 城市化、产业化进程加快;环境问题日趋严 重,形成两次环境问题高潮 ; “黑色文明”阶段。,第一次高潮(二十世纪50年代至70年代),8大公害,人口迅猛增加,都市化的速度加快,工业不断集中和扩大,能源的消耗大增,大工业的迅速发展逐渐形成大的工业地带,第二次高潮(二十世纪80年代前后) 六大污染事件,全球性的大气污染温室效应”、臭氧层破坏和酸雨,大面积生态破坏大面积森林被毁、草场退化、土壤侵蚀和沙漠化,突发性的严重污染事件,14,(4)
8、知识经济时代 科学技术得到了迅猛的发展; 环境问题依然十分严峻,对人类构成了极大的威胁;21世纪的人类面临的十大环境问题。 “绿色文明”阶段。,从工业社会向生态社会的转变就是生态现代化,15,2.2 频繁的污染事件导致密集的立体污染,2.2.1世界著名六大污染事故 1、意大利塞维索化学污染事故 : 1976年7月意大利塞维索一家化工厂爆炸,剧毒化学品二恶英扩散,使许多人中毒。事隔多年后,当地居民的畸形儿出生率大为增加。,16,2、美国三里岛核电站泄漏事故 : 1979年3月,美国宾夕法尼亚州三里岛核电站反应堆元件受损,放射性裂变物质泄漏,使周围50英里以内约200万人口处在极度不安之中,人们停
9、工停课,纷纷撤离,一片混乱,17,3、墨西哥液化气爆炸事件 1984年11月,墨西哥城郊石油公司液化气站54座气储罐几乎全部爆炸起火,对周围环境造成严重危害,死亡上千人,50万居民逃难。,18,4、印度博帕尔公害事件: 1984年12月午夜,座落在博帕尔市郊的“联合碳化杀虫剂厂”一座存贮45吨异氰酸甲酯贮槽的保安阀出现毒气泄漏事故。1小时后有毒烟雾袭向这个城市,形成了一个方圆25英里的毒雾笼罩区。 近邻两个小镇有数百人在睡梦中死亡。随后扩展到火车站里的一些乞丐死亡。毒雾扩散时,居民们有的以为是“瘟疫降临”,有的以为是“原子弹爆炸”,有的以为是“地震发生”,有的以为是“世界末日的来临”。 一周后
10、,有2500人死于这场污染事故,3000多人病入膏肓。 在这一污染事故中,有15万人因受污染危害 而进入医院就诊,事故发生4天后,受害病人 还以每分钟一人速度增加。 这次事故使20多万人双目失明。 博帕尔的这次公害事件是有史以来最严重 的因事故性污染而造成的惨案。,19,5、切尔诺贝利核漏事件: 1986年4月26凌晨1点,前苏联乌克兰切尔诺贝利核电站一组反应堆突然发生核漏事故,带有放射性物质的云团随风飘到丹麦、挪威、瑞典和芬兰等国。 瑞典东部沿海地区的辐射剂量超过正常情况时的100倍。 核事故使乌克兰地区10的 小麦受到影响, 由于水源污染,使前苏联和 欧洲国家的畜牧业大受其害。 当时预测,
11、这场核灾难, 还可能导致日后十年中10万 居民患肺癌和骨癌而死亡。专家估计, 完全消除这场浩劫的影响最少需要800年,4号反应堆,20,6、莱茵河污染事件: 1986年11月1日深夜,瑞士巴富尔市桑多斯化学公司仓库起火,装有1250吨剧毒农药的钢罐爆炸,硫、磷、汞等毒物随着百余吨灭火剂进入下水道,排入莱茵河,扩散至瑞士、德国、法国、荷兰四国835公里沿岸城市,使莱茵河的生态受到了严重破坏。 剧毒物质构成70公里长的微红色飘带,以每小时4公里速度向下游流去,使靠近事故地段河流生物绝迹,成为死河。100英里处鳗鱼和大多数鱼类死亡,300英里处的井水不能饮用,德国和荷兰居民被迫定量供水,使几十年德国
12、为治理莱茵河投资的210亿美元付诸东流, 接近海口的荷兰,全国与莱茵河相通的河闸全部关闭。 翌(yi)日,化工厂有毒物质继续流入莱茵河,后来用塑料塞堵下水道。8天后,塞子在水的压力下脱落,几十吨 含有汞的物质流入莱茵河,造成又一 次污染。 11月21日,德国巴登市的苯胺和苏打化学 公司冷却系统故障,又使2吨农药流入莱茵 河,使河水含毒量超标准200倍。,21,22,2.2.2 水污染案例之 污染的淮河在哭泣,淮河是中国七大流域之一,流经河南、安徽、江苏、山东四省,流域面积27 万km2。 流域人口达1.6 亿人,占全国18,人口密度是全国平均的5.l 倍,居七大流域之首。 工业经济密度是全国平
13、均的3.6 倍,农业经济密度是全国平均的5.2 倍,其工业及农业在全国具有举足轻重的地位。 淮河流域在60 年代以前水质符合饮用和各方面水资源开发利用的要求。 近几年来水质不断恶化,人畜中毒、农作物枯死、工厂停工、鱼虾致死以及城市水荒等事故频发。 90年代,淮河干流就共发生4次较大污染事故。 淮河流域水污染已成为一个公害问题,沿淮河1.6 亿人口赖以生存的环境日益脆弱,造成严重的经济损失和很大的社会不安定,并制约着该流域的经济发展。,23,第一次: 1990 年1 月中旬至3 月下旬,淮河干流310 km长的河面上,河水呈黑褐色,色度高达96。 1月16 日,污水向下游传播,传播时速平均为0.
14、7 kmh,使沿淮及淮南、蚌埠两大城市饮用水及工业用水告急,损失无法统计。,淮河流域90年代发生的4次污染事件:,24,第二次:1994 年7 月14 日 9 月19 日历时68 天,淮河干流形成约70km 长的污染团,污水向下游传播,污染河段长达350km。 污水在安徽境内流经13 天,平均传播速度0.7kmh; 在江苏境内聚集55 天,由于气温高,最后形成严重富营养化。 这次污染,鱼类大量死亡,饮用水告急,部分工厂停产,直接经济损失共约2 亿元。,25,第三次:1995 年7 月268月12 日,历时18 天 淮河干流形成50 km 长的污水团。污染总河段长达351km,平均传播时速0.8
15、kmh。 共计直接经济损失7380 万元。,26,第四次:2000 年6 月2730 日,历时4 天。形成较明显的污染水体,并有少量死鱼,造成污染河长240km。平均传播时速2.5km/h。,27,被污水熏瞎的婆媳俩,污染造成的肿瘤村: 淮河污染最大的受害者是“槐店大闸”旁的隶属于槐后镇的几个村庄,黄孟营村就是其中一个。村里每年仅死于恶性肿瘤的人就有七、八个。该村村民至今还在饮用着已经重度污染的地下水。水打上来后浑浊不清,人吃的水都是提前打上来几天在水缸里澄过的。尽管这样,还是有强烈的“福尔马林” 的气味。,28,最小的肿瘤患者,王瑞雪的爷爷,奶奶刚刚死于肿瘤病,此后一年,她的爸爸,妈妈也死于
16、肿瘤病, 小瑞雪成了孤儿。年仅1岁的她也不幸罹患癌症,不得不进行肿瘤切除术。,最后心愿,食道癌患者张桂芝临终的最大 愿望就是喝上一口干净水。,29,严重的重金属中毒患者,孔贺芹重金属中毒已有两年,至今无法直立行走。,政府救救我们吧!,河水的臭味令人窒息,沿河许多学校的学生只好戴上口罩坚持上课。这位大眼睛的小姑娘叫乔沛然,她曾于2000年65环境日在中央电视台向亿万观众控诉水污染之害,要求政府加快淮河水污染治理 。,30,匈牙利废水池决口 毒水污染多瑙河,2010.10.21匈牙利铝生产销售公司位于维斯普雷姆州奥伊考的铝厂废物池4日发生泄漏,大约100万立方米有毒泥浆冲出。这些泥浆含有铅等重金属,有强腐蚀性。泥浆流冲击多个村庄, 匈牙利西部3个州已进入紧急状态。死者增加至7人,伤者超过150人,尚有1人失踪。首当其冲遭到毒害的毛尔曹尔河,河中水族全部死亡。而在拉包河和多瑙河的支流、莫雄多瑙河,也有零星的死鱼报告。救灾队伍把化学剂灌进河里,进行稀释。由于毒泥水是强烈碱性,令多瑙河水的酸硷数值一度超过九。 污染程度最重的一条河流生态系统