产业生态学介绍

一、提出

产业生态学是一门新兴学科，作为一个学科的提出，来自于Robert Frosch 和 Nicholas Gallopoulos 在1989年在Scientific American发表的一篇文章Strategies for Manufacturing。该文认为需要建立一个产业生态系统（industrial ecosystem），在其中使能量和物质利用的达到最优化，废物和污染最小化。该文模拟生物的新陈代谢过程最先提出了“工业代谢”的概念，指出工业生产过程与生物的新陈代谢过程一样，都是一个吸收原料、能源并将其转化为产品的过程，因而就可以利用生物学中的相关理论来指导产业的发展，最终使得产业走上可持续发展的道路。后来，Gallopoulos（1990） 等又进一步发展了这个概念，从生态系统的角度提出了“产业生态系统”和“产业生态学”的概念。后来，美国国家科学院和贝尔实验室于1991年共同组织了全球首次“产业生态学论坛”，对产业生态学的概念、内容和方法及其应用前景进行了全面、系统的总结，基本上形成了产业生态学的概念框架。

二、概念

    产业生态学是研究各种产业活动及其产品与环境之间相互关系的科学。产业生态学是一门技术科学，是人类在经济、文化和技术不断发展的前提下，有目的、合理地去探索和维护可持续发展的方法。产业生态学是一门交叉学科，是生态、环境、能源、经济、信息技术、系统工程等多学科的交叉融合，它注重人类文化、个人选择和社会组织对技术社会与环境的相互关系的重要影响，产业生态学在某种程度是一门社会科学；但产业生态学在本质上属于应用生态学的范畴，是生态学原理在产业领域内实践的总结。相对于传统的工业管理科学，产业生态学是一门关注未来的科学，一门研究可持续发展能力的科学，众多的学者认为，正是有了产业生态学，可持续发展才不仅仅停留在宣传口号上，才有了变为现实的可能。所以，产业生态学被认为是21世纪最为发展前景的生态学分支学科之一。

三、研究领域

   产业生态学包括了三个层次上的研究。

1） 微观层次：研究可减轻产业对环境影响的具体技术措施，包括绿色工艺、原子节约工艺、废物零排放系统、物质替代、物质渐量化和功能经济等。

2） 在中观层次，研究对整个产业生态过程进行分析、检测和评价方法、包括物流平衡分析、工业代谢、产品或过程的生命周期分析与评价、工业生态指标体系的建立等。

3） 宏观层次，在一定的区域范围内，通过代谢分析、资源分析工具的运用，掌握区域内部的物质、能量的流动状况，研究产业系统集成方法，包括物质集成，能量集成、水集成、信息集成和数学优化模型等；通过运用分析和预测工具所获得的信息，对整个国家或区域内能源结构、经济结构和产业结构生态化研究。

  除此之外，产业生态学还包括对可促进生态产业实现的制度上的措施，包括如何在市场规则、财务制度、法律法规方面做出的相应的调整以使生态产业的思想可以贯穿整个产业和生活过程。

四、研究方法

产业生态学的多学科交叉特性, 决定了产业生态学研究方法具有多样性的特点。包括以下几种研究方法：

1）早期研究方法包括：过程设计和综合、过程整合、过程运作、产品设计和评价。上述方法大部分用于设备和过程层面, 在以环境和安全法规或废弃物处理作为限制因子的前提下寻求经济效益的最大化。

2）生命周期评价(Life Cycle Assessment , LCA)。它实现了研究步骤的标准化,即确定范围和目标、清单分析、影响评价和优化评价四步, 是当前产业生态学研究的主要工具。

3）系统分析与模拟。以用数学模型去确定和模拟复杂系统的重要特征, 强调从全局的角度出发解决问题, 目的是寻找其数学模型的最优解, 以实现最佳的系统目标功能, 是一种有助于决策者将所有因素集中于单目标功能的设计工具。

4）总成本评估。

5）Exergy 分析。已被广泛用于产业系统内能量利用效率和提高可能的评价

6）能值分析通过能值转换率( Energy transformity) , 即形成每单位某种能量或物质、信息所需的另一种能量(实际应用中常用太阳能) 之量, 对各种生态流价值进行统一的单位转换评价,从而突破了能量分析在数量研究上长期难以攻破的“能质壁垒”, 通过能值(通常是太阳能值) 这一统一的客观标准, 实现了不同能量等级上不同质能量的统一度量。