工业设计生态学课件物质与能量的流动工业代谢分析.ppt

n n物质与能量的流动物质与能量的流动n n工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法第三章 物质与能量的流动— —工业代谢分析内容要点：内容要点： (1)生态系统中物质与能量的流动分析方法；生态系统中物质与能量的流动分析方法； (2)工业代谢分析的概念、模型及其应用；工业代谢分析的概念、模型及其应用；第三章 物质与能量的流动— —工业代谢分析讨讨 论：论： 如何用工业代谢分析的方法来提高工业系统如何用工业代谢分析的方法来提高工业系统中物质与能量的利用率．减少物质与能量流动过中物质与能量的利用率．减少物质与能量流动过程中叶环境的影响程中叶环境的影响?第三章 物质与能量的流动— —工业代谢分析一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动 工业系统中的原料与能量流动对物质的全球循环有很工业系统中的原料与能量流动对物质的全球循环有很大的影响，对自然生系统产生一定的扰动，工业生态学大的影响，对自然生系统产生一定的扰动，工业生态学研究的目的是在保持经济高速增长的同时让物质与能量研究的目的是在保持经济高速增长的同时让物质与能量的流动纳入自然生态系统全球大循环中，不会导致生态的流动纳入自然生态系统全球大循环中，不会导致生态破坏。

因此，有必要首先对自然生态系统中物质与能量破坏因此，有必要首先对自然生态系统中物质与能量的流动进行分析与研究的流动进行分析与研究第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 自然生态系统中的物质流动有以下几种形式自然生态系统中的物质流动有以下几种形式 (1) (1)生物地球化学循环：生物地球化学循环：在自然生态系统中物质在自然生态系统中物质的流动，采用生物学模型的流动，采用生物学模型————生物地球化学循环各种生物地球化学循环各种化学元素在不同层次、不同大小的生态系统内乃至生物化学元素在不同层次、不同大小的生态系统内乃至生物圈里．沿着特定的途径从环境到生物体，又从生物体再圈里．沿着特定的途径从环境到生物体，又从生物体再回归到环境．不断地进行着流动和循环的过程回归到环境．不断地进行着流动和循环的过程1 1 自然生态系统中的物质流动自然生态系统中的物质流动自然生态系统中的物质流动自然生态系统中的物质流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 自然生态系统中的物质流动有以下几种形式。

自然生态系统中的物质流动有以下几种形式 (2) (2)地质大循环：地质大循环：物质或元素经生物体的吸收作物质或元素经生物体的吸收作用，从环境进入生物有机体内，然后生物体以死体、残用，从环境进入生物有机体内，然后生物体以死体、残体或排泄物形式将物质或元素返回环境，进入五大自然体或排泄物形式将物质或元素返回环境，进入五大自然图图( (气圈、水田、岩石圈、土壤气圈、水田、岩石圈、土壤 圈、生物因圈、生物因) )的循环的过的循环的过程，这是一种闭合式循环程，这是一种闭合式循环1 1 自然生态系统中的物质流动自然生态系统中的物质流动自然生态系统中的物质流动自然生态系统中的物质流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 自然生态系统中的物质流动有以下几种形式自然生态系统中的物质流动有以下几种形式 (3) (3)生物小循环：生物小循环：环境中元素经生物吸收，在生环境中元素经生物吸收，在生态系统中被相继利用，然后经过分解者的作用再为生产态系统中被相继利用，然后经过分解者的作用再为生产者吸收、利用，这是者吸收、利用，这是 种开放式循环。

种开放式循环1 1 自然生态系统中的物质流动自然生态系统中的物质流动自然生态系统中的物质流动自然生态系统中的物质流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 自然生态系统中的物质流动涉及以下两个基本概念自然生态系统中的物质流动涉及以下两个基本概念 物质循环的流：物质循环的流：物质在库与库之间的转移运动状物质在库与库之间的转移运动状态称为流态称为流 循环效率：循环效率：生态系统中某一组分的贮存物质，一生态系统中某一组分的贮存物质，一部分或全部流出该组分，但未离开系统，并最终返回该部分或全部流出该组分，但未离开系统，并最终返回该组分时，系统内发生了物质循环循环物质组分时，系统内发生了物质循环循环物质( )( )占总输占总输入物质入物质( )( )的比例，称为物质的循环效率的比例，称为物质的循环效率( )( )，用公，用公式式 表示1 1 自然生态系统中的物质流动自然生态系统中的物质流动自然生态系统中的物质流动自然生态系统中的物质流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 碳是生命骨架元素。

环境中的二氧化碳碳是生命骨架元素环境中的二氧化碳( )( )通过光合作用被固定在有机物质中，然后通过食物链的通过光合作用被固定在有机物质中，然后通过食物链的传递．在生态系统小进行循环，见图传递．在生态系统小进行循环，见图3—13—12 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动A A 碳循环碳循环 碳循环途径有以下三种：碳循环途径有以下三种： (1) (1)在光合作用和呼吸作用间的细胞水平上的循在光合作用和呼吸作用间的细胞水平上的循环；环； (2) (2)大气大气 和植物体之间的个体水平上的循和植物体之间的个体水平上的循环；环； (3) (3)大气大气 一植物一动物一微生物之间的食一植物一动物一微生物之间的食物链水平上的循环物链水平上的循环( (均属于生物小循环均属于生物小循环) )。

2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动A A 碳循环碳循环2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动A A 碳循环碳循环2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 在温室效应当中，二氧化碳起到了举足轻重的作用在温室效应当中，二氧化碳起到了举足轻重的作用化石燃料在燃烧过程中释放出大量的二氧化碳，增加了大化石燃料在燃烧过程中释放出大量的二氧化碳，增加了大气中二氧化碳的浓度，使温室效应加剧二氧化碳浓度的气中二氧化碳的浓度，使温室效应加剧二氧化碳浓度的升高还是由于人类缺乏生态环境知识，为追求短期利益，升高还是由于人类缺乏生态环境知识，为追求短期利益，人量地砍伐森抓，毁林造田造成的。

人量地砍伐森抓，毁林造田造成的A A 碳循环碳循环2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动森林是人类的好朋友，有森林是人类的好朋友，有““空气净化器空气净化器””、、““大自然的总大自然的总调度室调度室””之称，它通过呼吸作用把二氧化碳以有机碳的形之称，它通过呼吸作用把二氧化碳以有机碳的形式储藏起来当森林被破坏以后，原来以有机形式储藏起式储藏起来当森林被破坏以后，原来以有机形式储藏起来的二氧化碳便被氧化，从而释放到大气当中，使大气中来的二氧化碳便被氧化，从而释放到大气当中，使大气中二氧化碳的浓度大大增加二氧化碳的浓度大大增加A A 碳循环碳循环 氮是生命代谢元素大气中氮的含量为氮是生命代谢元素大气中氮的含量为7979％．总％．总且约且约 但它是一种很不活泼的气体、但它是一种很不活泼的气体、不能为大多数生物直接利用只有通过固氮菌的生物固不能为大多数生物直接利用。

只有通过固氮菌的生物固氮、闪电等的大气固氮，火山爆发时的岩浆固氮以及工氮、闪电等的大气固氮，火山爆发时的岩浆固氮以及工业固氮等途径，转为硝酸盐或氨的形态，才能为生物吸业固氮等途径，转为硝酸盐或氨的形态，才能为生物吸收利用2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动B B 氮循环氮循环 在生态系统中，植物从土壤中吸收硝酸盐，氨基酸在生态系统中，植物从土壤中吸收硝酸盐，氨基酸彼此联结构成蛋白质分子，再与其他化合物一起建造了彼此联结构成蛋白质分子，再与其他化合物一起建造了植物有机体．于是氮元素进人生态系统的生产者有机体，植物有机体．于是氮元素进人生态系统的生产者有机体，进一步为动物取食．转变为含氮的动物蛋白质，动植物进一步为动物取食．转变为含氮的动物蛋白质，动植物排泄物或残体等含氮的有机物经微生物分解为排泄物或残体等含氮的有机物经微生物分解为 、、 和和 返回环境．返回环境． 可破植物再次利用，进入新的可破植物再次利用，进入新的循环。

见困循环见困3—23—22 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动B B 氮循环氮循环2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动B B 氮循环氮循环 氮氮在生态系统的循环过程中，常因有机物的燃烧而在生态系统的循环过程中，常因有机物的燃烧而挥发损失；或因土壤遇气个良，硝态氦经反硝化作用变挥发损失；或因土壤遇气个良，硝态氦经反硝化作用变为游离氮而挥发损失；或因灌溉、水蚀．风蚀、雨水淋为游离氮而挥发损失；或因灌溉、水蚀．风蚀、雨水淋洗而流失等，损失的氮或进人大气，或进入水体．变为洗而流失等，损失的氮或进人大气，或进入水体．变为多数值物不能直接利用的氮素、因此必须通过亡述各多数值物不能直接利用的氮素、因此必须通过亡述各种因短途径来补充，从而保持生态系统中氮案的循环平种因短途径来补充，从而保持生态系统中氮案的循环平衡。

衡2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动B B 氮循环氮循环 水是生命基础元素水既是一切生命有机体的重要水是生命基础元素水既是一切生命有机体的重要组成成分．又是生物体内各种生命过程的介质．还是生组成成分．又是生物体内各种生命过程的介质．还是生物体内许多生物化学反应的一底物水是生物圈中最丰物体内许多生物化学反应的一底物水是生物圈中最丰富的物质，水可以以固、液、气三态存在环一境水分富的物质，水可以以固、液、气三态存在环一境水分对生物的生命活动也有着重要的生态作用．见表对生物的生命活动也有着重要的生态作用．见表3—13—1和和图图3—33—32 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动C C 水循环水循环2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动C C 水循环水循环 地球的海洋、冰川、湖泊、河流、土壤和大气中含地球的海洋、冰川、湖泊、河流、土壤和大气中含有大量的水。

海洋咸水约占总水量的有大量的水海洋咸水约占总水量的9797％，陆地、大气％，陆地、大气和海洋中的水，形成了一个水循环系统水在生物圈的和海洋中的水，形成了一个水循环系统水在生物圈的循环、可以看作是从水域开始，再回到水域而终止循环、可以看作是从水域开始，再回到水域而终止2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动C C 水循环水循环 生物圈中水的循环平衡是靠世界范围的蒸发与降水生物圈中水的循环平衡是靠世界范围的蒸发与降水来调节的由于地球表面的差异和距太阳远近的不同，来调节的由于地球表面的差异和距太阳远近的不同，水的分布不仅存在着地域上的差异．还存在着季节上的水的分布不仅存在着地域上的差异．还存在着季节上的差异一个区域的水分平衡受降水量、径流量、蒸发量差异一个区域的水分平衡受降水量、径流量、蒸发量和植被截留量以及自然蓄水量的影响降水量、蒸发量和植被截留量以及自然蓄水量的影响降水量、蒸发量的大小又受地形、太阳辐射和大气环流的影响。

地而的的大小又受地形、太阳辐射和大气环流的影响地而的蒸发和植物的蒸腾与农作制度有关蒸发和植物的蒸腾与农作制度有关2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动C C 水循环水循环 磷是生命信息元素，属典型的沉积循环磷是生命信息元素，属典型的沉积循环( (如图如图3—43—4所示所示) )磷以不活跃的地壳作为主要贮存库岩石经土磷以不活跃的地壳作为主要贮存库岩石经土壤风化释放的磷酸盐和农田中施用的磷肥，被植物吸收壤风化释放的磷酸盐和农田中施用的磷肥，被植物吸收进入植物体内，含磷有机构沿两条循环文路循环：一是进入植物体内，含磷有机构沿两条循环文路循环：一是沿食物链传递，并以粪便、残体归还土壤；另一是以枯沿食物链传递，并以粪便、残体归还土壤；另一是以枯枝落叶、秸秆归还土壤枝落叶、秸秆归还土壤2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动D D 磷循环磷循环特种含磷有机化舍物经土壤微生物的分解，转变为可溶特种含磷有机化舍物经土壤微生物的分解，转变为可溶性的磷酸盐，可再次供给植物吸收利用，这是磷的生物性的磷酸盐，可再次供给植物吸收利用，这是磷的生物小循环。

在这一循环过程中，一部分磷脱离生物小循环小循环在这一循环过程中，一部分磷脱离生物小循环进入地质大循环其支路也有两条：一是动植物遗体在进入地质大循环其支路也有两条：一是动植物遗体在陆地表面的磷矿化；另一条是磷受水的冲蚀进入江河，陆地表面的磷矿化；另一条是磷受水的冲蚀进入江河，流人海洋流人海洋2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动D D 磷循环磷循环2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动D D 磷循环磷循环 农业生产上大量施用磷肥不仅使有限的磷资源面临农业生产上大量施用磷肥不仅使有限的磷资源面临枯竭的威胁，而且磷矿石、磷肥中含有重金属和放射性枯竭的威胁，而且磷矿石、磷肥中含有重金属和放射性物质，长期大量施用，会污染土壤；磷元素随水土流失物质，长期大量施用，会污染土壤；磷元素随水土流失进人水域或水体的富营养化，殃及鱼类等水生生物。

磷进人水域或水体的富营养化，殃及鱼类等水生生物磷含量的增加会导致红色浮游生物爆发性繁殖而引发的近含量的增加会导致红色浮游生物爆发性繁殖而引发的近海海水出现的海海水出现的““赤潮赤潮““及城市水系中出现的水生植物及城市水系中出现的水生植物““疯长疯长””的的““浮华浮华””现象2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动D D 磷循环磷循环生活中生活中使用的含磷洗衣粉以磷酸盐作为主要助剂，这种使用的含磷洗衣粉以磷酸盐作为主要助剂，这种助剂同时也是藻类的助长剂，水中磷含量升高，水质趋助剂同时也是藻类的助长剂，水中磷含量升高，水质趋向富营养化，会导致各种藻类、水草大量滋生，导致水向富营养化，会导致各种藻类、水草大量滋生，导致水体缺氧使鱼类死亡因含磷过多，使我国湖泊及城市水体缺氧使鱼类死亡因含磷过多，使我国湖泊及城市水系几乎都处于富营养化状态，水质恶化严重，许多地方系几乎都处于富营养化状态，水质恶化严重，许多地方的水根本不能饮用。

的水根本不能饮用2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动D D 磷循环磷循环 硫是原生质休的重要绍分，它的主要蓄库是岩石圈硫是原生质休的重要绍分，它的主要蓄库是岩石圈硫循环包括长期的沉积阶段硫循环包括长期的沉积阶段( (有机或无机沉积物中有机或无机沉积物中) )和短和短期的气体阶段，如图期的气体阶段，如图3—53—5所示2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动E E 硫循环硫循环2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动E E 硫循环硫循环2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动E E 硫循环硫循环 岩石库中的硫酸放主要通过生物的分解和自然分化岩石库中的硫酸放主要通过生物的分解和自然分化作用进人生态系统：作用进人生态系统：(1)(1)生物的分解：硫化物在化能合成细茵的作用下变为生物的分解：硫化物在化能合成细茵的作用下变为硫酸盆。

硫酸盆2)(2)自然分化作用：无机硫在细菌作用下成为硫化物，自然分化作用：无机硫在细菌作用下成为硫化物，然后又转为硫酸盐然后又转为硫酸盐2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动E E 硫循环硫循环(3)(3)火山爆发；硫转化为硫化氢，硫化氢释放到大气中火山爆发；硫转化为硫化氢，硫化氢释放到大气中4)(4)化石燃料燃烧：硫氧化为二氧化硫．二氧化硫释放化石燃料燃烧：硫氧化为二氧化硫．二氧化硫释放到大气中到大气中2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动E E 硫循环硫循环 人类对硫循环的影响很大．通过燃烧化石燃料．人人类对硫循环的影响很大．通过燃烧化石燃料．人类每年向大气中输入的二氧化硫类每年向大气中输入的二氧化硫( )( )已达已达 ，，其中其中7070％来源于燃烧煤，二氧化硫在大气中遇到水蒸气％来源于燃烧煤，二氧化硫在大气中遇到水蒸气反应形成硫酸，硫酸对于环境有许多负面影响，对人类反应形成硫酸，硫酸对于环境有许多负面影响，对人类及动物的呼吸道产生刺激作用，及动物的呼吸道产生刺激作用，2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动E E 硫循环硫循环如果是细雾状的微小颗粒．还能进入肺，刺激敏感组织。

如果是细雾状的微小颗粒．还能进入肺，刺激敏感组织若二氧化硫浓度过高，就会成为灾害性的空气污染．例若二氧化硫浓度过高，就会成为灾害性的空气污染．例如伦敦如伦敦19521952年，纽约和东京年，纽约和东京19601960年的二氧化硫灾害，造年的二氧化硫灾害，造成支气管性哮喘大增．死亡率上升空气中的污染物的成支气管性哮喘大增．死亡率上升空气中的污染物的种类很多．现在往往将硫的浓度作为空气污染严重程度种类很多．现在往往将硫的浓度作为空气污染严重程度指标．空气中硫含量与人的健康关系最为密切指标．空气中硫含量与人的健康关系最为密切2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动F F 有毒物质的循环有毒物质的循环 某种物质进入生态系统后在一定时间内直接或间接某种物质进入生态系统后在一定时间内直接或间接地有害于人或生物时，就称为有毒物质或污染物有毒地有害于人或生物时，就称为有毒物质或污染物有毒物质种类繁多，包括有机的，如酚类和有机氯农药等；物质种类繁多，包括有机的，如酚类和有机氯农药等；无机的，如重金同、氟化物和氰化物等。

无机的，如重金同、氟化物和氰化物等2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动F F 有毒物质的循环有毒物质的循环它们进人生态系统的途径也是多种多样的，有些被人们它们进人生态系统的途径也是多种多样的，有些被人们直接抛弃到环境中，有的通过冶炼、加工制造、化学品直接抛弃到环境中，有的通过冶炼、加工制造、化学品的贮存与运输以及日常生活、农事操作等过程而进人生的贮存与运输以及日常生活、农事操作等过程而进人生态系统、如图态系统、如图3-63-6所示2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动F F 有毒物质的循环有毒物质的循环2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动G G 放射性元素的循环放射性元素的循环 天然放射性元素在自然界是很普遍的。

由于地层中天然放射性元素在自然界是很普遍的由于地层中放射性物质含量不同，不同地区地层辐射的放射性物质含量不同，不同地区地层辐射的r r外照射剂外照射剂量率可能有较大的变化放射性元索可在多种介质中循量率可能有较大的变化放射性元索可在多种介质中循环，并能被生物富集不论裂变还是不裂变，通过核试环，并能被生物富集不论裂变还是不裂变，通过核试验或核作用物放射性元素都进入大气层验或核作用物放射性元素都进入大气层2 2 几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动几种重要物质的循环流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动G G 放射性元素的循环放射性元素的循环然后，通过溶水、尘埃和其他物质以原于状态回到地球然后，通过溶水、尘埃和其他物质以原于状态回到地球上人和生物既可直接受到环境放射源危害，也可因食上人和生物既可直接受到环境放射源危害，也可因食物链带来的放射性污染而间接受害放射性物质由食物物链带来的放射性污染而间接受害放射性物质由食物链进人人体，随血液遍布全身，有的放射性物质在体内链进人人体，随血液遍布全身，有的放射性物质在体内可存留可存留1414年之久。

年之久3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 生态系统中生物与环境之间、生物与生物之间的能生态系统中生物与环境之间、生物与生物之间的能量传递和转化过程即生态系统的量传递和转化过程即生态系统的能量流动能量流动过程过程，，简称简称能能量量流流它发源于太阳，从生产者把太阳能固定在体内后它发源于太阳，从生产者把太阳能固定在体内后开始，一个生态系统的全部生产者所固定下来的太阳能，开始，一个生态系统的全部生产者所固定下来的太阳能，就是流经这个生态系统的总能量就是流经这个生态系统的总能量3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动进入生态系统中的能量．通过生物成分之间的食物关系，进入生态系统中的能量．通过生物成分之间的食物关系，从一个营养级到下一个营养级不断地逐级向前流动。

最从一个营养级到下一个营养级不断地逐级向前流动最后．由分解者把复杂的动植物残体分解为简单的化合物后．由分解者把复杂的动植物残体分解为简单的化合物．并在分解过程中释放能量、最终将能量归还于环境之．并在分解过程中释放能量、最终将能量归还于环境之中3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 生态系统中能量的流动是沿着生产者和消费者的生态系统中能量的流动是沿着生产者和消费者的顺序，即按营养级逐级减少的顺序，即按营养级逐级减少的生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动是一个能量不断消耗的过程，这是生态系统中能流酌特是一个能量不断消耗的过程，这是生态系统中能流酌特点之一在能流过程中，大部分能量用于维持生命活动在能流过程中，大部分能量用于维持生命活动而被消耗，只有一小部分用于合成新的组织或作为势能而被消耗，只有一小部分用于合成新的组织或作为势能贮藏起来贮藏起来生态系统中能量流动的另一个显著特点是能生态系统中能量流动的另一个显著特点是能量流动的单方向性。

量流动的单方向性3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动当太阳的光能进人生态系统后，一部分以热能的形式逸当太阳的光能进人生态系统后，一部分以热能的形式逸散到环境中，它不会再返回太阳，而被绿色植物固定的散到环境中，它不会再返回太阳，而被绿色植物固定的太阳光也因转变为化学能也不会再返回太阳动物从植太阳光也因转变为化学能也不会再返回太阳动物从植物获得能量同样不再回到植物，动植物呼吸时放出的能物获得能量同样不再回到植物，动植物呼吸时放出的能量散发到外界环境中也不能重新利用因此，生态系统量散发到外界环境中也不能重新利用因此，生态系统的能量流动是单方向的，是不可逆的的能量流动是单方向的，是不可逆的3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 生态系统技能源采分类根据能量的来源、水午和生态系统技能源采分类。

根据能量的来源、水午和数量，生态系统可被分为四种主要类型见表数量，生态系统可被分为四种主要类型见表3—23—2A A 生态系统的分类生态系统的分类3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动A A 生态系统的分类生态系统的分类3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动B B 生态系统的能量结构生态系统的能量结构 a a 食物链食物链 食物链是能量转换的途径，或能量流动的渠道生食物链是能量转换的途径，或能量流动的渠道生产者所固定的能量和物质，通过一系列取食和被食的关产者所固定的能量和物质，通过一系列取食和被食的关系在生态系统中传递食物链类型包括以下几种：系在生态系统中传递食物链类型包括以下几种：3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动B B 生态系统的能量结构生态系统的能量结构 a a 食物链食物链 (1)(1)捕食食物链，捕食食物链，指一种活的生物取食另一种活的生指一种活的生物取食另一种活的生物所构成的食物链。

捕食食物链都以生产者为食物链的物所构成的食物链捕食食物链都以生产者为食物链的起点，如植物一植食性动物一肉食性动物这种食物链起点，如植物一植食性动物一肉食性动物这种食物链既存在于水域，也存在于陆地环境如在草原上，青草既存在于水域，也存在于陆地环境如在草原上，青草一野兔一狐狸一狼；在湖泊中，藻类一甲完类一小鱼一一野兔一狐狸一狼；在湖泊中，藻类一甲完类一小鱼一大鱼3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动B B 生态系统的能量结构生态系统的能量结构 a a 食物链食物链 (2) (2)碎食食物链，碎食食物链，指以碎食指以碎食( (植物的枯枝落叶等植物的枯枝落叶等) )为为食物链的起点的食物链碎食被别的生物所利用，分解食物链的起点的食物链碎食被别的生物所利用，分解成碎屑，然后再为多种动物所食构成其构成方式：碎成碎屑，然后再为多种动物所食构成其构成方式：碎食物一碎食物消费者一小型肉食性动物一大型肉食性动食物一碎食物消费者一小型肉食性动物一大型肉食性动物。

在森林中，有物在森林中，有9090％的净生产是以食物碎食方式被消％的净生产是以食物碎食方式被消耗的3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动B B 生态系统的能量结构生态系统的能量结构 a a 食物链食物链 (3) (3)寄生性食物链，寄生性食物链，由宿主和寄生物构成它以大由宿主和寄生物构成它以大型动物为食物链的起点．继之以小型动物、微型动物、型动物为食物链的起点．继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒后者与前者是寄生性关系，如哺乳动物或细菌和病毒后者与前者是寄生性关系，如哺乳动物或鸟类一跳蚤一原生动物一细菌一病毒鸟类一跳蚤一原生动物一细菌一病毒3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动B B 生态系统的能量结构生态系统的能量结构 a a 食物链食物链 (4)(4)腐生食物链，腐生食物链，以动、植物的遗体为食物链的起以动、植物的遗体为食物链的起点，腐烂的动、植物遗体被土壤或水体中的微生物分解点，腐烂的动、植物遗体被土壤或水体中的微生物分解利用．后者与前者是腐生性关系。

利用．后者与前者是腐生性关系3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动B B 生态系统的能量结构生态系统的能量结构 a a 食物链食物链 生态系统中的食物链不是固定不变的，它不仅在进化生态系统中的食物链不是固定不变的，它不仅在进化历史上有改变．在短时间内也有改变动物在个体发育历史上有改变．在短时间内也有改变动物在个体发育的不同阶段里，食物的改变的不同阶段里，食物的改变( (如蛙如蛙) )就会引起食物链的改就会引起食物链的改变3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动B B 生态系统的能量结构生态系统的能量结构 a a 食物链食物链动物食性的季节特点，杂食性动物，或在不同年份中，动物食性的季节特点，杂食性动物，或在不同年份中，由于自然界食物条件改变而引起主要食物组成交化等，由于自然界食物条件改变而引起主要食物组成交化等，都能使食物网的结构有所变化。

因此，食物链往往具有都能使食物网的结构有所变化因此，食物链往往具有暂时的性质，只有在生物群落组成中成为核心的、数量暂时的性质，只有在生物群落组成中成为核心的、数量上占优势的种类，食物联系才是比较稳定的上占优势的种类，食物联系才是比较稳定的3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动B B 生态系统的能量结构生态系统的能量结构 b b 食物网食物网 生物之间的捕食和被食的关系不是简单的一条链，生物之间的捕食和被食的关系不是简单的一条链，而是错综复杂的相互依赖的网状结构，即而是错综复杂的相互依赖的网状结构，即合物网合物网食物问不仅维持着生态系统的相对平衡，并推动着生物的进问不仅维持着生态系统的相对平衡，并推动着生物的进化，成为自然界发展演变的动力这种以营养为纽带，化，成为自然界发展演变的动力这种以营养为纽带，把生物与环境、生物与生物紧密联系起来的结构，称为把生物与环境、生物与生物紧密联系起来的结构，称为生态系统的营养结构。

生态系统的营养结构3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动B B 生态系统的能量结构生态系统的能量结构 b b 食物网食物网 一般地说，具有复杂食物网的生态系统．一种生一般地说，具有复杂食物网的生态系统．一种生物的消失不致引起整个生态系统的失调，但食物网简单物的消失不致引起整个生态系统的失调，但食物网简单的系统，尤其是在生态系统功能上起关键作用的种，一的系统，尤其是在生态系统功能上起关键作用的种，一旦消失或受严重破坏，就可能引起这个系统的剧烈波动旦消失或受严重破坏，就可能引起这个系统的剧烈波动3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动B B 生态系统的能量结构生态系统的能量结构 c c 生态金字塔生态金字塔 生态金字塔是指由于能量每经过个营养级时被净生态金字塔是指由于能量每经过个营养级时被净同化的部分要大大少于一营养级，当营养级由低到高，同化的部分要大大少于一营养级，当营养级由低到高，其生物个体数目、生物量和所含能量就呈塔形分布：生其生物个体数目、生物量和所含能量就呈塔形分布：生态金字塔可分未数量金字塔、生物量金字塔和能量金字态金字塔可分未数量金字塔、生物量金字塔和能量金字塔。

生物量金字塔和数量金字塔有时会出现倒置的培形生物量金字塔和数量金字塔有时会出现倒置的培形3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动B B 生态系统的能量结构生态系统的能量结构 c c 生态金字塔生态金字塔由于个体大小悬殊，一棵桑树可供上万只蚕取食，数量由于个体大小悬殊，一棵桑树可供上万只蚕取食，数量金字塔就会倒置在海洋生态系统中．由于生产者金字塔就会倒置在海洋生态系统中．由于生产者( (浮游浮游植物植物) )的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，的个体小，寿命短，又会不断地被浮游动物吃掉，所以某一时刻调查到的浮游动物和生物量可能高于浮游所以某一时刻调查到的浮游动物和生物量可能高于浮游植物的生物量但如用能量表示，还是呈正金字塔植物的生物量但如用能量表示，还是呈正金字塔3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动C C 生态系统的能量流生态系统的能量流 推动生物圈和各级生态系统物质循环的动力，是能推动生物圈和各级生态系统物质循环的动力，是能量在食物链中的传递，即量在食物链中的传递，即能量流能量流。

与物质的循环运动不与物质的循环运动不同的是，能量流是单向的，它从植物吸收太阳能开始，同的是，能量流是单向的，它从植物吸收太阳能开始，通过食物链逐级传递，直至食物链的最后一环在每一通过食物链逐级传递，直至食物链的最后一环在每一环的能量转移过程中都有一部分能量被有机体用来推动环的能量转移过程中都有一部分能量被有机体用来推动自身的生命活动自身的生命活动( (新陈代谢新陈代谢) )，随后变为热能耗散在物理，随后变为热能耗散在物理环境中3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动C C 生态系统的能量流生态系统的能量流 为了反映一个生态系统利用太阳能的情况，我们使为了反映一个生态系统利用太阳能的情况，我们使用生态系统总产量这一概念用生态系统总产量这一概念一个生态系统的总产量是一个生态系统的总产量是指该系统内食物链各个环节在一年时间里合成的有机物指该系统内食物链各个环节在一年时间里合成的有机物质的总量质的总量它可以用能量、生物量表示。

生态系统中的它可以用能量、生物量表示生态系统中的生产者在一年里合成的有机物质的星称为该生态系统的生产者在一年里合成的有机物质的星称为该生态系统的初级总产量初级总产量3 3 生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动生态系统中的能量流动一一 自然生态系统中物质与能量的流动自然生态系统中物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动C C 生态系统的能量流生态系统的能量流 从能量流动过程看，流经生态系统的总能量，就是从能量流动过程看，流经生态系统的总能量，就是绿色植物所固定的全部太阳能可见，生产者是消费者绿色植物所固定的全部太阳能可见，生产者是消费者和分解者获得能量的源泉，是生态系统存在和发展的基和分解者获得能量的源泉，是生态系统存在和发展的基础；能量沿着食物链利食物网的各个营养级传递，在传础；能量沿着食物链利食物网的各个营养级传递，在传递过程中，因生产者和各级消费者都因呼吸消耗了相当递过程中，因生产者和各级消费者都因呼吸消耗了相当大的一部分能且，并且各营养级总有一部分生物未被下大的一部分能且，并且各营养级总有一部分生物未被下一个营养级所利用，所以．能量在传递中必然是逐级递一个营养级所利用，所以．能量在传递中必然是逐级递减的。

减的二二 工业生态系统内物质与能量的流动工业生态系统内物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 在工业生态系统内，大量的原料与能源被使用，通在工业生态系统内，大量的原料与能源被使用，通过不同的企业，生产五花八门的产品，物质在不同的工过不同的企业，生产五花八门的产品，物质在不同的工业部门快进快出，经济子系统内原料与能量的流动相当业部门快进快出，经济子系统内原料与能量的流动相当快速二二 工业生态系统内物质与能量的流动工业生态系统内物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 传统工业系统各企业和部门之间物质供应多为线性传统工业系统各企业和部门之间物质供应多为线性开放系统，开放系统，““食物链食物链””多呈线性状态，各企业或工业部多呈线性状态，各企业或工业部门之间的相互作用和联系很小，由原材料制成的产品，门之间的相互作用和联系很小，由原材料制成的产品，一般不参与再循环，物质循环再利用效率低下这些特一般不参与再循环，物质循环再利用效率低下这些特点必然对自然生态系统的生物地球化学循环产生重要的点必然对自然生态系统的生物地球化学循环产生重要的影响，从而产生对全球生态系统的扰动。

影响，从而产生对全球生态系统的扰动二二 工业生态系统内物质与能量的流动工业生态系统内物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 原料与能源流动分析的主要观点是：人类的经济系原料与能源流动分析的主要观点是：人类的经济系统仅仅是自然生态系统的一个子系统统仅仅是自然生态系统的一个子系统( (见图见图3—7)3—7)它的物质和能量的流动与生态系统的原料与能量流动相类似，物质和能量的流动与生态系统的原料与能量流动相类似，是一个将原料能源转化为产品和废物的流动过程，有研是一个将原料能源转化为产品和废物的流动过程，有研究者称之为工业代谢究者称之为工业代谢(industrial metabolism )(industrial metabolism )，这一，这一过程对自然环境必然产生影响，影响的强度取决于原料、过程对自然环境必然产生影响，影响的强度取决于原料、能量使用的强度能量使用的强度二二 工业生态系统内物质与能量的流动工业生态系统内物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 原料与能源流动分析就是研究在全球和区域范围内原料与能源流动分析就是研究在全球和区域范围内工业系统中产品在生产过程中原料与能量流动量化的理工业系统中产品在生产过程中原料与能量流动量化的理论与方法以及流动对经济和自然少态系统的影响，研究论与方法以及流动对经济和自然少态系统的影响，研究减少这些影响的理论、方法与技术。

减少这些影响的理论、方法与技术二二 工业生态系统内物质与能量的流动工业生态系统内物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动二二 工业生态系统内物质与能量的流动工业生态系统内物质与能量的流动第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 人类只是全球生态系统中的一员，人类构筑的工业人类只是全球生态系统中的一员，人类构筑的工业系统只是全球生态系统内的一个子系系统只是全球生态系统内的一个子系 统在分析工业系统在分析工业系统内物质与能量流动这一问题时，应该把在这一系统内统内物质与能量流动这一问题时，应该把在这一系统内原料与能量的流动纳入全球生态系统的原料与能量流动原料与能量的流动纳入全球生态系统的原料与能量流动来考虑三三 原料与能量流动分析的基本方法原料与能量流动分析的基本方法第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 许多环境问题与经济系统的物质、原料和产品的许多环境问题与经济系统的物质、原料和产品的流动有着直接的关系，原料与能量流动分析是了解原料流动有着直接的关系，原料与能量流动分析是了解原料提取、使用和其最终不管作为废物还是作为再度使用的提取、使用和其最终不管作为废物还是作为再度使用的资源的系统方法．这些方法试图超越描述性的分析而进资源的系统方法．这些方法试图超越描述性的分析而进行较为严格的量化，以便找出在经济系统原料与能量流行较为严格的量化，以便找出在经济系统原料与能量流动和环境问题之间的量化关系，从而为解决这些问题提动和环境问题之间的量化关系，从而为解决这些问题提供依据：因此，这些方法已经成为环境管理的重要工具。

供依据：因此，这些方法已经成为环境管理的重要工具三三 原料与能量流动分析的基本方法原料与能量流动分析的基本方法第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 目前，研究所采用的方法也比较多，这些不同的方目前，研究所采用的方法也比较多，这些不同的方法可以帮助我们了解原料在整个生命周期中经济和环境法可以帮助我们了解原料在整个生命周期中经济和环境的关系1 1 质量平衡法（质量平衡法（质量平衡法（质量平衡法（Mass balanceMass balance））））三三 原料与能量流动分析的基本方法原料与能量流动分析的基本方法第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 质量平衡法质量平衡法是原料流动研究的方法之一，这种方法是原料流动研究的方法之一，这种方法叙述某种特殊要素在不同时间与地点的流动，包括向环叙述某种特殊要素在不同时间与地点的流动，包括向环境的散失境的散失( (如图如图3—83—8所示所示) )，通过估计在原料流动系统的，通过估计在原料流动系统的每一阶段的输入和输出质量平衡研究能够提出与原料每一阶段的输入和输出质量平衡研究能够提出与原料相连的全部途径的分析观点。

相连的全部途径的分析观点1 1 质量平衡法（质量平衡法（质量平衡法（质量平衡法（Mass balanceMass balance））））三三 原料与能量流动分析的基本方法原料与能量流动分析的基本方法第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动2020世纪世纪9090年代，美国矿产局采用质量平衡方法完成了包年代，美国矿产局采用质量平衡方法完成了包括砷、镐、铅、汞、钨、锌等金属或矿物研究，这些研括砷、镐、铅、汞、钨、锌等金属或矿物研究，这些研究预先寻找每一种产品原料流动的途径，鉴别减小废物究预先寻找每一种产品原料流动的途径，鉴别减小废物的机会，以便更有效地利用资源，并且评价和量化在产的机会，以便更有效地利用资源，并且评价和量化在产品的使用、再循环和散失方面的数据品的使用、再循环和散失方面的数据1 1 质量平衡法（质量平衡法（质量平衡法（质量平衡法（Mass balanceMass balance））））三三 原料与能量流动分析的基本方法原料与能量流动分析的基本方法第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动2 2 输入输入输入输入——输出分析法（输出分析法（输出分析法（输出分析法（Input—output AnalysisInput—output Analysis））））三三 原料与能量流动分析的基本方法原料与能量流动分析的基本方法第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 输入输入——输出分析的思想由法国经济学院输出分析的思想由法国经济学院QuesnayQuesnay在在1818世纪首先提出。

世纪首先提出2020世纪世纪3030年代，为研究美国的经济，年代，为研究美国的经济，LeontiefLeontief应用该方法首先发展了经验性的应用该方法首先发展了经验性的I I／／o o表此后，表此后，输入输入——输出分析为标准的经济工具，它描述了部门间按输出分析为标准的经济工具，它描述了部门间按照货币或商品量的相互交付，它通常被用于分析国家水照货币或商品量的相互交付，它通常被用于分析国家水平的结构图和经济部门之间的相互交付关系，并鉴别经平的结构图和经济部门之间的相互交付关系，并鉴别经济和商品在经济系统内的主要流动从济和商品在经济系统内的主要流动从2020世纪世纪6060年代未年代未以来，输入以来，输入——输出分析方法经许多研究者发展，已用于输出分析方法经许多研究者发展，已用于分析经济与环境问题分析经济与环境问题2 2 输入输入输入输入——输出分析法（输出分析法（输出分析法（输出分析法（Input—output AnalysisInput—output Analysis））））三三 原料与能量流动分析的基本方法原料与能量流动分析的基本方法第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 19981998年，年，LenzenLenzen采用输入采用输入——输出分析方法分析了在输出分析方法分析了在澳大利亚最终消费中的初级能源和温室气体。

在澳大利亚最终消费中的初级能源和温室气体在7070年代年代和最近，和最近，I I／／O O方法和数据已经被用于评估产品和使用的方法和数据已经被用于评估产品和使用的环境影响环境影响3 3 生命周期分析与评价法生命周期分析与评价法生命周期分析与评价法生命周期分析与评价法三三 原料与能量流动分析的基本方法原料与能量流动分析的基本方法第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 生命周期分析与评价是一种对产品、工艺成活动所生命周期分析与评价是一种对产品、工艺成活动所产生的环境问题的评他，从原料采集，到产品生产、运产生的环境问题的评他，从原料采集，到产品生产、运输、销售、使用、回用、维护和最终处置整个生命周期输、销售、使用、回用、维护和最终处置整个生命周期阶段有关环境负荷的过程它首先辨识和量化产品整个阶段有关环境负荷的过程它首先辨识和量化产品整个生命周期中原料与能量的消耗以及环境释放然后评价生命周期中原料与能量的消耗以及环境释放然后评价这些消耗和释放对环境的影响，最后辨识和评价减少这这些消耗和释放对环境的影响，最后辨识和评价减少这些影响的机会些影响的机会4 4 工业代谢分析法（工业代谢分析法（工业代谢分析法（工业代谢分析法（Industrial Metabolism AnalysisIndustrial Metabolism Analysis））））三三 原料与能量流动分析的基本方法原料与能量流动分析的基本方法第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动 工工业代谢是把原料和能源以及劳动在种业代谢是把原料和能源以及劳动在种( (或多或少或多或少) )稳稳态条件下转化为最终产品和废物的所食物理过程完整的态条件下转化为最终产品和废物的所食物理过程完整的集合。

工业代谢认为经济系统是一些公司集合工业代谢认为经济系统是一些公司( (企业企业) )的集合，的集合，它们通过管理制度、工人、消费者以及货币和普通的政它们通过管理制度、工人、消费者以及货币和普通的政策控制而结合在一起策控制而结合在一起4 4 工业代谢分析法（工业代谢分析法（工业代谢分析法（工业代谢分析法（Industrial Metabolism AnalysisIndustrial Metabolism Analysis））））三三 原料与能量流动分析的基本方法原料与能量流动分析的基本方法第一节 物质与能量的流动物质与能量的流动一个企业一个企业( (不是个体不是个体) )通常被认为是经济分析的一个标准通常被认为是经济分析的一个标准单元，一个从事加工制造的企业就是把原材料单元，一个从事加工制造的企业就是把原材料( (包括燃料包括燃料或电能或电能) )转变成产品和废物的单位因此，整个经济系统转变成产品和废物的单位因此，整个经济系统的运行，就涉及在自然生态系统内物质和能量的大流动的运行，就涉及在自然生态系统内物质和能量的大流动工业代谢的研究旨在揭示经济活动纯物质的数量与质量工业代谢的研究旨在揭示经济活动纯物质的数量与质量规模，展示构成工业活动全部物质的与能量的流动与储规模，展示构成工业活动全部物质的与能量的流动与储存及其对环境的影响。

存及其对环境的影响 本章主要介绍工业代谢分析方法、生命周期影响评本章主要介绍工业代谢分析方法、生命周期影响评价方法将在第价方法将在第5 5章绍一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 工业代谢是工业代谢是2020世纪世纪8080年代中期由年代中期由AyresAyres和和SimonisSimonis等等提出的它通过研究物质、元素和能量代谢关系，分析提出的它通过研究物质、元素和能量代谢关系，分析经济运行中物流、能流和环境影响，有助于把握工业系经济运行中物流、能流和环境影响，有助于把握工业系统的整体运行机制，识别其中存在的主要问题和优先解统的整体运行机制，识别其中存在的主要问题和优先解决的目标；有助于人们采取有效措施控制和预防环境污决的目标；有助于人们采取有效措施控制和预防环境污染一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 要针对不同的研究范围要针对不同的研究范围( (工业系统、区域、流域或整工业系统、区域、流域或整个国家个国家) )以及不同的研究对象以及不同的研究对象( (如污染物、污染元素、资如污染物、污染元素、资源、产品等源、产品等) )研究工业代谢的基本原理、分析力法，以及研究工业代谢的基本原理、分析力法，以及研究如通过有效的技术途径和政策途径来减少环境影响。

研究如通过有效的技术途径和政策途径来减少环境影响一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 工业代谢是把原料和能源以及劳动在一种工业代谢是把原料和能源以及劳动在一种( (或多或少或多或少) )稳态条件下转化为最终产品和废物的所有物理过程完整稳态条件下转化为最终产品和废物的所有物理过程完整的集合，如图的集合，如图3—93—9所示工业代谢分析旨在揭示经济活所示工业代谢分析旨在揭示经济活动纯物质的数量与质量规模，展示构成工业活动全部物动纯物质的数量与质量规模，展示构成工业活动全部物质与能量的流动与储存及其对环境的影响质与能量的流动与储存及其对环境的影响一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 工工业代谢分析方法业代谢分析方法(industrial metabolism(industrial metabolism，，IM)IM)是建立生态工业的一种行之有效的分析方法，它是基于是建立生态工业的一种行之有效的分析方法，它是基于模拟生物和自然界新陈代谢功能的一种系统分析方法。

模拟生物和自然界新陈代谢功能的一种系统分析方法与自然生态系统相似，生态工业系统同样应包括与自然生态系统相似，生态工业系统同样应包括4 4个基本个基本组分，即生产者、消费者、分解者和外部环境组分，即生产者、消费者、分解者和外部环境1 1 工业代谢分析（工业代谢分析（工业代谢分析（工业代谢分析（Analysis of Industrial Metabolism Analysis of Industrial Metabolism ））））一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法工业代谢分析通过分桥系统结构，进行功能模拟和输入工业代谢分析通过分桥系统结构，进行功能模拟和输入输出信息流分析来研究生态工业系统的代谢机理工业输出信息流分析来研究生态工业系统的代谢机理工业代谢分析法与以往系统分析方法的不同之处在于它以环代谢分析法与以往系统分析方法的不同之处在于它以环境为最终的考察目标，追踪资源在从提炼到经过工业生境为最终的考察目标，追踪资源在从提炼到经过工业生产和消费体系后变成废物的整个过程中物质和能量的流产和消费体系后变成废物的整个过程中物质和能量的流向，给出系统造成污染的总体评价，并力求找出造成污向，给出系统造成污染的总体评价，并力求找出造成污染的重要原因。

染的重要原因1 1 工业代谢分析（工业代谢分析（工业代谢分析（工业代谢分析（Analysis of Industrial Metabolism Analysis of Industrial Metabolism ））））一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法工业代谢方法可以适用于不同层次的分析要求，既可以工业代谢方法可以适用于不同层次的分析要求，既可以是全球性、国家性或是地区性的工业生产分析．也可以是全球性、国家性或是地区性的工业生产分析．也可以是对呆一个具体行业、公司或是特定场所的调查分析是对呆一个具体行业、公司或是特定场所的调查分析通过这种分析．可以为公众或是企业的决策者提供一幅通过这种分析．可以为公众或是企业的决策者提供一幅详细的物流图，并从中可以看出某一地区或企业所有的详细的物流图，并从中可以看出某一地区或企业所有的可持续发展的潜力可持续发展的潜力1 1 工业代谢分析（工业代谢分析（工业代谢分析（工业代谢分析（Analysis of Industrial Metabolism Analysis of Industrial Metabolism ））））一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 工业代谢分析研究方法的根据是质量守恒定理。

一工业代谢分析研究方法的根据是质量守恒定理一定数量的物质因人类活动而消失在生物圈之中，但其质定数量的物质因人类活动而消失在生物圈之中，但其质量却是守恒的确实，与正统的经济学家的观念相反，量却是守恒的确实，与正统的经济学家的观念相反，物质没有或者不再有价格，但并不从地球上消失！物质没有或者不再有价格，但并不从地球上消失！1 1 工业代谢分析（工业代谢分析（工业代谢分析（工业代谢分析（Analysis of Industrial Metabolism Analysis of Industrial Metabolism ））））一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法相反，工业代谢研究方法旨在揭示经济活动纯物质的数相反，工业代谢研究方法旨在揭示经济活动纯物质的数量与质量规模，展示构成工业活动全部物质量与质量规模，展示构成工业活动全部物质( (不仅仅是能不仅仅是能量的量的) )流动与储存因此，工业代谢研究的方法论就在于流动与储存因此，工业代谢研究的方法论就在于建立物质结算表，估算物质流动与储存的数量，描绘其建立物质结算表，估算物质流动与储存的数量，描绘其行进的路线和复杂的动力学机制，同时也指出它们的物行进的路线和复杂的动力学机制，同时也指出它们的物理的和化学的状态。

理的和化学的状态1 1 工业代谢分析（工业代谢分析（工业代谢分析（工业代谢分析（Analysis of Industrial Metabolism Analysis of Industrial Metabolism ））））一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 工业工业代谢研究可以有以下多种研究形式：代谢研究可以有以下多种研究形式： (1) (1)可以在有限的区域内追踪某些污染物基于方法可以在有限的区域内追踪某些污染物基于方法沦的原因，但也出于紧迫性的原因，江河流域特别适合沦的原因，但也出于紧迫性的原因，江河流域特别适合于这类研究江河流域地区往往工业集中，人口密度也于这类研究江河流域地区往往工业集中，人口密度也高在莱苗河、多瑙河之后，恒河、湄公河和其他特别高在莱苗河、多瑙河之后，恒河、湄公河和其他特别是中国南方地区的大江大河，应尽快进行工业代谢分析是中国南方地区的大江大河，应尽快进行工业代谢分析研究2 2工业代谢研究形式（工业代谢研究形式（工业代谢研究形式（工业代谢研究形式（Form of Industrial MetabolismForm of Industrial Metabolism））））一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 (2) (2)可以分析研究一组物质，特别是某些重金属。

由可以分析研究一组物质，特别是某些重金属由于其潜在的毒性，重金属应列入首选研究对象不过，于其潜在的毒性，重金属应列入首选研究对象不过，分析环境中的重金属也相对比较容易有些合成的有机分析环境中的重金属也相对比较容易有些合成的有机物，如多氯联苯物，如多氯联苯(PCB)(PCB)或二噁英，其毒性与重金属相当，或二噁英，其毒性与重金属相当，甚至有过之但在实践中，极难事先在上业体系的加工甚至有过之但在实践中，极难事先在上业体系的加工过程中而后在环境巾进行不间断的跟踪研究过程中而后在环境巾进行不间断的跟踪研究2 2工业代谢研究形式（工业代谢研究形式（工业代谢研究形式（工业代谢研究形式（Form of Industrial MetabolismForm of Industrial Metabolism））））一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 (3) (3)工业代谢研究也可以仅限于某种物质成分，以确工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。

互影响，比如硫、碳等的工业代谢分析 (4) (4)工业代谢也可以研究不同的与这样那样的产品相工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．比如橙汁或电子芯片联系的物质与能量流．比如橙汁或电子芯片 2 2工业代谢研究形式（工业代谢研究形式（工业代谢研究形式（工业代谢研究形式（Form of Industrial MetabolismForm of Industrial Metabolism））））一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法如何表征工业系统的原料与能量流动，是工业代谢研究如何表征工业系统的原料与能量流动，是工业代谢研究的一个重要问题，工业代谢的理论人为，一个体系能否的一个重要问题，工业代谢的理论人为，一个体系能否维持持续稳定状态，可采用维持持续稳定状态，可采用——些指标来表征和度量，厂些指标来表征和度量，厂面介绍两个指标面介绍两个指标3 3工业代谢的度量（工业代谢的度量（工业代谢的度量（工业代谢的度量（Measure of Industrial MetabolismMeasure of Industrial Metabolism））））一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法A A 再据环或再利用率再据环或再利用率(Reuse and Recycle Ratio)(Reuse and Recycle Ratio) 在工业系统中，物质处于运行状态，在运行过程和在工业系统中，物质处于运行状态，在运行过程和最终阶段物质以废弃物的形态返回自然环境。

废弃物最最终阶段物质以废弃物的形态返回自然环境废弃物最终有两个归宿：终有两个归宿：(1)(1)再循环或再利用；再循环或再利用；(2)(2)耗散损失耗散损失3 3工业代谢的度量（工业代谢的度量（工业代谢的度量（工业代谢的度量（Measure of Industrial MetabolismMeasure of Industrial Metabolism））））一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法3 3工业代谢的度量（工业代谢的度量（工业代谢的度量（工业代谢的度量（Measure of Industrial MetabolismMeasure of Industrial Metabolism））））再循环的物质越多．耗散到环境中的就越少工业代谢理再循环的物质越多．耗散到环境中的就越少工业代谢理论认为，可持续性的一个好的度量是有无消耗性的使用资论认为，可持续性的一个好的度量是有无消耗性的使用资源，有别于资源的有用性物质的再循环或再利用率是判源，有别于资源的有用性物质的再循环或再利用率是判别工业体系是否是一个持续稳定体系的度量，可用式别工业体系是否是一个持续稳定体系的度量，可用式(3—(3—1)1)表示：表示：一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法3 3工业代谢的度量（工业代谢的度量（工业代谢的度量（工业代谢的度量（Measure of Industrial MetabolismMeasure of Industrial Metabolism））））以前大部分经济学家着重强调原料的可用性。

但是，现在以前大部分经济学家着重强调原料的可用性但是，现在大家都已认识到这样的数据掩盖了矿藏的真正价值对于大家都已认识到这样的数据掩盖了矿藏的真正价值对于个能持续稳定的状态来说，正如上面所讨论的，重要的是个能持续稳定的状态来说，正如上面所讨论的，重要的是在循环和再利用牢而不是资源的有用性在循环和再利用牢而不是资源的有用性一一 工业代谢（工业代谢（Industrial Metabolism））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法B B 原来生产力原来生产力(materials productivity)(materials productivity) 原料生产力是用来量度工业代谢效率的，即每单位原料生产力是用来量度工业代谢效率的，即每单位原料输入的经济输出它可量度原料输入的经济输出它可量度————个经济整体，也可个经济整体，也可以量度一个部门，同样也可对营养元素进行星度，如碳、以量度一个部门，同样也可对营养元素进行星度，如碳、氟、硫、氨、磷等氟、硫、氨、磷等3 3工业代谢的度量（工业代谢的度量（工业代谢的度量（工业代谢的度量（Measure of Industrial MetabolismMeasure of Industrial Metabolism））））二二 物质与能力流动（物质与能力流动（Material and Energy FlowsMaterial and Energy Flows））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 工业代谢首先关注工业系统中的原料流动与全球物工业代谢首先关注工业系统中的原料流动与全球物质循环的关系，尤其关注与生命关系密切的碳、氮、磷、质循环的关系，尤其关注与生命关系密切的碳、氮、磷、硫等生命营养元素的生物地球化学循环。

硫等生命营养元素的生物地球化学循环 在自然生态系统中，物质的流动采用生物学模型在自然生态系统中，物质的流动采用生物学模型————生物地球化学循环，如图生物地球化学循环，如图3—103—10所示1 1 物质与能力流动模型物质与能力流动模型物质与能力流动模型物质与能力流动模型二二 物质与能力流动（物质与能力流动（Material and Energy FlowsMaterial and Energy Flows））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 在全球生物地化循环中，陆地植物利用空气中二氧在全球生物地化循环中，陆地植物利用空气中二氧化碳作为光合作用的碳源，而水生植物使用溶解的碳酸化碳作为光合作用的碳源，而水生植物使用溶解的碳酸化合物化合物( (水圈的碳水圈的碳) )呼吸作用把固定在光合产物中的碳，呼吸作用把固定在光合产物中的碳，再释放到气困和水圈的碳因层中在全球氮循环中，气再释放到气困和水圈的碳因层中在全球氮循环中，气相是占优势的，其中，氮的固定和微生物的脱氮作用特相是占优势的，其中，氮的固定和微生物的脱氮作用特别重要磷主要储存在土壤水、河流、湖泊、岩石和海别重要。

磷主要储存在土壤水、河流、湖泊、岩石和海洋沉淀物中，而硫储存在大气和岩石的组分中洋沉淀物中，而硫储存在大气和岩石的组分中 对在工业系统中物质的流动，采用物质流动的工业对在工业系统中物质的流动，采用物质流动的工业模型模型————工业原料的循环，如图工业原料的循环，如图3—113—111 1 物质与能力流动模型物质与能力流动模型物质与能力流动模型物质与能力流动模型二二 物质与能力流动（物质与能力流动（Material and Energy FlowsMaterial and Energy Flows））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法1 1 物质与能力流动模型物质与能力流动模型物质与能力流动模型物质与能力流动模型二二 物质与能力流动（物质与能力流动（Material and Energy FlowsMaterial and Energy Flows））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法1 1 物质与能力流动模型物质与能力流动模型物质与能力流动模型物质与能力流动模型 通过比较分析可知，在自然生态系统中，碳、氮屈、通过比较分析可知，在自然生态系统中，碳、氮屈、硫等生命营养元素的自然循环是封闭的。

在这样的循环硫等生命营养元素的自然循环是封闭的在这样的循环中，生物学过程起着主要的作用而在工业系统中．一中，生物学过程起着主要的作用而在工业系统中．一般的营养物质不能参与再循环，是一开放循环系统般的营养物质不能参与再循环，是一开放循环系统二二 物质与能力流动（物质与能力流动（Material and Energy FlowsMaterial and Energy Flows））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法1 1 物质与能力流动模型物质与能力流动模型物质与能力流动模型物质与能力流动模型二二 物质与能力流动（物质与能力流动（Material and Energy FlowsMaterial and Energy Flows））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法2 2 物流分析理论物流分析理论物流分析理论物流分析理论 A A 四倍因子理论四倍因子理论 四倍因子理论是德国四倍因子理论是德国Von WeizsaeckerVon Weizsaecker教授在教授在2020世纪世纪9090年代初提出来的其计算的依据是：按年代初提出来的。

其计算的依据是：按19951995年的数据，年的数据，占全世界总人数占全世界总人数2020％的富人％的富人( (指发达国家的入门指发达国家的入门) )，每年，每年消耗全世界％的能源和资源，而其他消耗全世界％的能源和资源，而其他8080％的人每年消耗％的人每年消耗的能源和资源占全世界总消耗的％的能源和资源占全世界总消耗的％二二 物质与能力流动（物质与能力流动（Material and Energy FlowsMaterial and Energy Flows））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法2 2 物流分析理论物流分析理论物流分析理论物流分析理论为了能够保持发达国家的已有的高质量生活方式，同时为了能够保持发达国家的已有的高质量生活方式，同时又消除贫富差异，必须采取技术措施，将现有的资源和又消除贫富差异，必须采取技术措施，将现有的资源和能源效率提高四倍能源效率提高四倍WeizsaeckerWeizsaecker教授提出四倍因子理论教授提出四倍因子理论的初衷是消除社会的贫富悬殊现象，实现各国间健康、的初衷是消除社会的贫富悬殊现象，实现各国间健康、和平的发展和平的发展二二 物质与能力流动（物质与能力流动（Material and Energy FlowsMaterial and Energy Flows））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法2 2 物流分析理论物流分析理论物流分析理论物流分析理论在《四倍因子：半份消耗在《四倍因子：半份消耗 倍数产出》一书中，他进一倍数产出》一书中，他进一步阐明四倍因子理论的科学含义：在经济活动和生产过步阐明四倍因子理论的科学含义：在经济活动和生产过程中，通过采取各种技术措施，将能源消耗、资源消耗程中，通过采取各种技术措施，将能源消耗、资源消耗降低一半，同时将生产效率提高降低一半，同时将生产效率提高1 1倍。

这样，在同样能源倍这样，在同样能源消耗和资源消耗的水平上，得到了四倍的产出，用公式消耗和资源消耗的水平上，得到了四倍的产出，用公式可以表示为：可以表示为：二二 物质与能力流动（物质与能力流动（Material and Energy FlowsMaterial and Energy Flows））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法2 2 物流分析理论物流分析理论物流分析理论物流分析理论在《四倍因子：半份消耗在《四倍因子：半份消耗 倍数产出》一书中，他进一倍数产出》一书中，他进一步阐明四倍因子理论的科学含义：在经济活动和生产过步阐明四倍因子理论的科学含义：在经济活动和生产过程中，通过采取各种技术措施，将能源消耗、资源消耗程中，通过采取各种技术措施，将能源消耗、资源消耗降低一半，同时将生产效率提高降低一半，同时将生产效率提高1 1倍这样，在同样能源倍这样，在同样能源消耗和资源消耗的水平上，得到了四倍的产出，用公式消耗和资源消耗的水平上，得到了四倍的产出，用公式可以表示为：可以表示为：式中，式中，R R表尔资源效率；表尔资源效率；P P表示产品产出量；表示产品产出量；I I表示原材料、表示原材料、能源投入量；能源投入量；二二 物质与能力流动（物质与能力流动（Material and Energy FlowsMaterial and Energy Flows））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法2 2 物流分析理论物流分析理论物流分析理论物流分析理论B B 十倍因子理论十倍因子理论 十倍因子理论最早是由德国的十倍因子理论最早是由德国的Schmidt-BleekSchmidt-Bleek教授在教授在19941994年提出的。

其核心是：必须继续减小全球的材料流年提出的其核心是：必须继续减小全球的材料流量，在一代人之内将资源效率提高十倍，才能使发达国量，在一代人之内将资源效率提高十倍，才能使发达国家保持现有的生活质量，逐步缩小国与国之间的贫困差家保持现有的生活质量，逐步缩小国与国之间的贫困差距，而且可以让子孙后代能够在这个星球继续生存距，而且可以让子孙后代能够在这个星球继续生存二二 物质与能力流动（物质与能力流动（Material and Energy FlowsMaterial and Energy Flows））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法2 2 物流分析理论物流分析理论物流分析理论物流分析理论十倍因子理论与环境保护直接相关，其表示式为；十倍因子理论与环境保护直接相关，其表示式为；式中，式中，I I表示环境影响；表示环境影响；P P表示人口；表示人口；GDPGDP表示国内生产总表示国内生产总值 二二 物质与能力流动（物质与能力流动（Material and Energy FlowsMaterial and Energy Flows））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法2 2 物流分析理论物流分析理论物流分析理论物流分析理论 式式(3—3)(3—3)将环境影响、人口和一个国家的国内生产将环境影响、人口和一个国家的国内生产总值关联起来，计算依据是：据估计，到总值关联起来，计算依据是：据估计，到20502050年，地球年，地球上的人口将在现在的基础上增加上的人口将在现在的基础上增加1010倍，即倍，即P P＝＝2 2；同时，；同时，世界各国的国内生产总值将增长世界各国的国内生产总值将增长3—63—6倍，即平均值为倍，即平均值为5 5，，则二者乘积等于则二者乘积等于1010，这种增长将导致人类活动对环境的，这种增长将导致人类活动对环境的影响增长影响增长1010倍。

为了保持现有的生态环境水平，必须通倍为了保持现有的生态环境水平，必须通过提高资源效率来平衡和补偿对环境的破坏，根据上面过提高资源效率来平衡和补偿对环境的破坏，根据上面的计算结果，只有将资源效率和能源效率提高的计算结果，只有将资源效率和能源效率提高1010倍．才倍．才可能真正实现社会、经济的可持续发展可能真正实现社会、经济的可持续发展二二 物质与能力流动（物质与能力流动（Material and Energy FlowsMaterial and Energy Flows））第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法2 2 物流分析理论物流分析理论物流分析理论物流分析理论C C 极值理论极值理论 极值理论是针对投入和产出的效率问题而提出的，极值理论是针对投入和产出的效率问题而提出的，目的是对一定量的材料投入，求得最大的有效产品产出目的是对一定量的材料投入，求得最大的有效产品产出率和最小的废物排放率计算方法如下；率和最小的废物排放率计算方法如下；三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 工业生态学在应用与实践中，主要有工业生态学在应用与实践中，主要有3 3个层次；单个个层次；单个企业的清洁生产企业的清洁生产( (绿色制造绿色制造) )；企业间共生形成的工业生；企业间共生形成的工业生态园区；消费后的资源再生回收，由此形成态园区；消费后的资源再生回收，由此形成““自然资源自然资源一产品一再生资源一产品一再生资源””的整个社会循环，完成物质闭环流的整个社会循环，完成物质闭环流动。

动三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 A A我国钢铁工业代谢现状分析我国钢铁工业代谢现状分析 工业化进程的加快，国民经济的稳步快速增长，为工业化进程的加快，国民经济的稳步快速增长，为钢铁工业提供了良好的机遇及外部条件，但同时不容忽钢铁工业提供了良好的机遇及外部条件，但同时不容忽视，伴随而来的原燃料、电力、运输及生态环境等问题视，伴随而来的原燃料、电力、运输及生态环境等问题越来越突出越来越突出1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法与发达国家相比，小国发动工业化时间晚、起点低，又与发达国家相比，小国发动工业化时间晚、起点低，又面临赶超发达国家的繁重任务，往住以资本高投入支持面临赶超发达国家的繁重任务，往住以资本高投入支持经济高速增长，以资源高消费、环境高代价换取经济繁经济高速增长，以资源高消费、环境高代价换取经济繁荣，重视近利，失之远谋；重视经济，忽视生态，短期荣，重视近利，失之远谋；重视经济，忽视生态，短期性经济行为为中国生态环境带来长期性、积累性后果。

性经济行为为中国生态环境带来长期性、积累性后果1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法我国钢铁工业发展存在的主要问题有以下几点我国钢铁工业发展存在的主要问题有以下几点 (1) (1)焦炭特别是主焦煤和肥煤资源不足焦煤储量焦炭特别是主焦煤和肥煤资源不足焦煤储量400400亿亿t t，其中主焦煤，其中主焦煤8484亿亿t t，肥煤，肥煤5151亿亿t t，资源有限全，资源有限全世界年焦炭产量亿世界年焦炭产量亿t t，我国，我国1/31/3，在世界上占举足轻重的，在世界上占举足轻重的位置，出口机遇和与国外企业争夺焦炭的挑战并存：位置，出口机遇和与国外企业争夺焦炭的挑战并存：1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 (2) (2)废钢资源不足国内废钢供应量废钢资源不足国内废钢供应量23002300万万t t，主要，主要来源自产、加工废钢和城市废钢，不能满足来源自产、加工废钢和城市废钢，不能满足3 3亿多亿多t t钢的钢的需求，进口量增加。

需求，进口量增加 (3) (3)水资源短缺形势严峻总用水量约占全国工业用水资源短缺形势严峻总用水量约占全国工业用水的％，吨钢平均排水量总排水量约占全国工业废水水的％，吨钢平均排水量总排水量约占全国工业废水量％总体废水重复利用率，吨钢耗水指标与发达国家量％总体废水重复利用率，吨钢耗水指标与发达国家相比仍有较大差距：相比仍有较大差距： (4) (4)主要辅料中锰矿、铬矿主要辅料中锰矿、铬矿 (5) (5)电力供应紧张电力供应紧张 (6) (6)严格的环境要求等严格的环境要求等1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法B B 钢铁工业生产综合代谢模式向生态化的转变钢铁工业生产综合代谢模式向生态化的转变 钢铁工业要发展，必须走可持续发展的道路，逐步钢铁工业要发展，必须走可持续发展的道路，逐步实现钢铁工业的生态化转向钢铁工业的生态化就是根实现钢铁工业的生态化转向钢铁工业的生态化就是根据钢铁工业物质能量流的输入确出特点，运用生态学原据钢铁工业物质能量流的输入确出特点，运用生态学原理，通过生产体系或环节之间的系统耦合，仿照自然界理，通过生产体系或环节之间的系统耦合，仿照自然界生态过程中的物质循环方式来规划生产过程系统，生态过程中的物质循环方式来规划生产过程系统，1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法通过资源和能源的总体优化配置，使物质和能量得到多通过资源和能源的总体优化配置，使物质和能量得到多级利用和高效产出、从而使钢铁工业向可持续发展的工级利用和高效产出、从而使钢铁工业向可持续发展的工业模式转变，建设以钢铁工业为主要环节的，具有高效业模式转变，建设以钢铁工业为主要环节的，具有高效经济过程及和谐生态功能的网络型工业，达到整体社会经济过程及和谐生态功能的网络型工业，达到整体社会资源、能源使用效率最大化，污染物徘放量最小化，同资源、能源使用效率最大化，污染物徘放量最小化，同时获得最好的投资效益、经济效益、社会效益和环境效时获得最好的投资效益、经济效益、社会效益和环境效益。

益1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法从工业生态学的观点来看，可把钢铁工业系统看做是一从工业生态学的观点来看，可把钢铁工业系统看做是一个由社会、经济、环境三个子系统复合而成的复合生态个由社会、经济、环境三个子系统复合而成的复合生态系统其特点如下：人工的开放式的复合生态系统；有系统其特点如下：人工的开放式的复合生态系统；有经济的投入；能源资源耗量大、物质循环、转化快；兼经济的投入；能源资源耗量大、物质循环、转化快；兼社会、自然属性两方面的特征；需要制度的保障社会、自然属性两方面的特征；需要制度的保障1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法同其他复合生态系统一样，钢铁工业生态系统的发展经同其他复合生态系统一样，钢铁工业生态系统的发展经历了一级生态系统历了一级生态系统( (末端治理的思想：以谋求最大利润为末端治理的思想：以谋求最大利润为目的，忽视资源消耗、对污染物先徘后治目的，忽视资源消耗、对污染物先徘后治) )，二级生态系，二级生态系统统( (过程控制思想：土要关注产品生产过程的污染物处理，过程控制思想：土要关注产品生产过程的污染物处理，而没考虑产品使用品后回收处理等其他环节而没考虑产品使用品后回收处理等其他环节) )，并逐渐向，并逐渐向三级生态系统三级生态系统( (产品系统管理：包括原材料开采、产品制产品系统管理：包括原材料开采、产品制造、产品使用和产品用后处理等全过程管理造、产品使用和产品用后处理等全过程管理) )发展。

实现发展实现钢铁上业生态化转向的措施有以下几点：钢铁上业生态化转向的措施有以下几点：1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 第一，采用第一，采用““加环加环””技术，重新利用技术，重新利用““废物废物””资资源．形成物质闭路循环有步骤地回收利用生产和消费源．形成物质闭路循环有步骤地回收利用生产和消费过程中产生的废弃物或副产品是工业生态学得以产生和过程中产生的废弃物或副产品是工业生态学得以产生和发展的最直接的动因，是钢铁工业实现生态化转向的核发展的最直接的动因，是钢铁工业实现生态化转向的核心措施1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 生态工业要求把一些企业产生的副产品作为另一些生态工业要求把一些企业产生的副产品作为另一些企业的生产原料或资源加以重新利用，而不是把它作为企业的生产原料或资源加以重新利用，而不是把它作为““废物这种回收利用过程是循环经济工业生废物。

废弃掉这种回收利用过程是循环经济工业生憨链接技术的体现具体措施如下：憨链接技术的体现具体措施如下：1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 (1) (1)执行执行ISO14000ISO14000标准，推行清洁生产工艺严格遵标准，推行清洁生产工艺严格遵循循““源头削减，过程控制．末端消灭，实现污染资源化源头削减，过程控制．末端消灭，实现污染资源化治理治理””的清洁生产方针，在生产的全过程和各个环节开的清洁生产方针，在生产的全过程和各个环节开发应用一批关键的清洁生产工艺技术，比如：开发应用发应用一批关键的清洁生产工艺技术，比如：开发应用新一代炉料结构、高品位矿首应用、微波烘干和焙烧、新一代炉料结构、高品位矿首应用、微波烘干和焙烧、高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘、生产少用水或高炉煤气干法除尘、转炉煤气干法除尘、生产少用水或不用水新工艺等一系列新丁艺，进一步实现节能降耗减不用水新工艺等一系列新丁艺，进一步实现节能降耗减轻环境污染，进而提高全工序的清洁生产水平，全面提轻环境污染，进而提高全工序的清洁生产水平，全面提升钢铁生产的清洁皮。

升钢铁生产的清洁皮1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 (2) (2)煤气回收利用产业链焦炉、高炉、转炉再生产煤气回收利用产业链焦炉、高炉、转炉再生产过程中都产生大量的废气，其中包括可利用物质，如一过程中都产生大量的废气，其中包括可利用物质，如一氧化碳、甲烷等可燃性物质可通过二次燃烧、并网发氧化碳、甲烷等可燃性物质可通过二次燃烧、并网发电等技术充分回收利用电等技术充分回收利用1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 1) 1)转炉煤气回收量和热值技术开发；通过炼钢强化转炉煤气回收量和热值技术开发；通过炼钢强化操作和吸附浓缩等措施，提高煤气中二氧化碳含量，改操作和吸附浓缩等措施，提高煤气中二氧化碳含量，改善煤气回收质量，提高煤气回收能力，实现多炉、同时、善煤气回收质量，提高煤气回收能力，实现多炉、同时、连续回收利用可内部位用，也可用于并网发电连续回收利用可内部位用，也可用于并网发电。

1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 2) 2)高炉煤气回收利用高炉煤气采用于法除尘可显高炉煤气回收利用高炉煤气采用于法除尘可显著提局煤气质量，扩大高炉煤气应用范围、提高发电量，著提局煤气质量，扩大高炉煤气应用范围、提高发电量，具有节能、节水、环保和降低生产成本等显著的多重效具有节能、节水、环保和降低生产成本等显著的多重效益可直接用于燃烧益可直接用于燃烧——热补偿，还可用于发电配合热补偿，还可用于发电配合TRTTRT发电，吨铁发电量可达发电，吨铁发电量可达50 kw·h50 kw·h，降低工序能耗，降低工序能耗18kgee18kgee／／t t 3) 3)焦炉煤气的回收利用焦炉煤气热值很高，可直焦炉煤气的回收利用焦炉煤气热值很高，可直接用于加热炉等回收利用，也可用于并网发电接用于加热炉等回收利用，也可用于并网发电1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 (3) (3)废渣回收利用产业链。

充分开发高炉渣、转炉渣废渣回收利用产业链充分开发高炉渣、转炉渣的潜在使用性能和价值，由目前的低附加值简单利用转的潜在使用性能和价值，由目前的低附加值简单利用转变为高附加值升值利用通过开发、应用现代粉体加工变为高附加值升值利用通过开发、应用现代粉体加工技术和新型建材生产技术，生产微晶玻璃、矿渣微粉、技术和新型建材生产技术，生产微晶玻璃、矿渣微粉、矿棉及矿棉制品等高价值清洁产品，实现矿渲的零排放矿棉及矿棉制品等高价值清洁产品，实现矿渲的零排放和高水平的资源综合利用和高水平的资源综合利用1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 (4) (4)钢铁厂用耐火材料闭路循环利用高温窑炉产生钢铁厂用耐火材料闭路循环利用高温窑炉产生的大量度弃耐火材料，如镁碳砖、刚玉砖扁铝砖、熟十的大量度弃耐火材料，如镁碳砖、刚玉砖扁铝砖、熟十砖及滑板、座砖、塞棒、水口、钢包浇注料等，回收破砖及滑板、座砖、塞棒、水口、钢包浇注料等，回收破砷后可重新循环利用，以降低生产成本砷后可重新循环利用，以降低生产成本1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 (5) (5)工业用水的闭路循环。

按照工业用水的闭路循环按照““减量化、资源化、减量化、资源化、生态化生态化””的节水新理念，实现工业用水的减量化排放的节水新理念，实现工业用水的减量化排放开发和实施高炉及转炉煤气干法除尘、干熄焦、转鼓渣开发和实施高炉及转炉煤气干法除尘、干熄焦、转鼓渣粒化法、低水分烧结等技术实现源头治理生产过程中粒化法、低水分烧结等技术实现源头治理生产过程中采用节约用水和水资源循环再利用技术，采用节约用水和水资源循环再利用技术，““源头削减、源头削减、过程控制、末端治理过程控制、末端治理””相结合的方法．实现工业用水减相结合的方法．实现工业用水减量化排放量化排放1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 (6) (6)余热回用包括对冲渣热水进行闪蒸产生低压蒸余热回用包括对冲渣热水进行闪蒸产生低压蒸汽进行发电；电厂蒸汽回收利用汽进行发电；电厂蒸汽回收利用( (服装厂或发电服装厂或发电) )；炉渣；炉渣余热回收利用等余热回收利用等1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 第二，发展企业间的横向共生关系，形成共生、共第二，发展企业间的横向共生关系，形成共生、共荣的工业园区。

以钢铁企业为龙头企业，以生态链接的荣的工业园区以钢铁企业为龙头企业，以生态链接的形式使各相关企业形成共生共荣的工业园区原燃料供形式使各相关企业形成共生共荣的工业园区原燃料供应以煤炭加工供给、焦化、保温及耐材厂、建材、铁合应以煤炭加工供给、焦化、保温及耐材厂、建材、铁合金、矿业、电厂等为主线；金、矿业、电厂等为主线；1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法副产品的再加工利用可包括以钢演、铁渣、粉煤灰加工副产品的再加工利用可包括以钢演、铁渣、粉煤灰加工为主的水泥厂，高附加值玻璃厂，优质矿棉生产厂，利为主的水泥厂，高附加值玻璃厂，优质矿棉生产厂，利用废气及余热余压的发电厂，回收炼焦副产品用废气及余热余压的发电厂，回收炼焦副产品( (苯、酚、苯、酚、焦油、沥青焦油、沥青) )的化工厂，水处理厂、垃圾处理厂等；相应的化工厂，水处理厂、垃圾处理厂等；相应的社会服务性企业，如信息、餐饮、社会保障等企事业的社会服务性企业，如信息、餐饮、社会保障等企事业单位建立钢铁绿色产业链和局效产业体系，实现经济、单位建立钢铁绿色产业链和局效产业体系，实现经济、社会与生态环境的协调发展。

社会与生态环境的协调发展1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 第三，建立与社会的协调发展关系：第三，建立与社会的协调发展关系： (1) (1)向社会提供多品种、高质量产品物排放最小向社会提供多品种、高质量产品物排放最小 (2) (2)消纳社会废弃物．主要是废钢展塑料和橡胶通消纳社会废弃物．主要是废钢展塑料和橡胶通过问收利用，可消纳社会废弃物．实现节能、增效，减过问收利用，可消纳社会废弃物．实现节能、增效，减少环境污染少环境污染1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 一般废钢回收后经过简单的切割、打包加工处理后一般废钢回收后经过简单的切割、打包加工处理后即可用于炼钢再生利用；对于残余有害元素即可用于炼钢再生利用；对于残余有害元素( (铅、锡、砷、铅、锡、砷、锑、钮等锑、钮等) )富集的废钢要经过冷冻、硫化床法、自动破碎富集的废钢要经过冷冻、硫化床法、自动破碎识别及稀释法、钢液脱除等方法处理后方可利用。

废塑识别及稀释法、钢液脱除等方法处理后方可利用废塑料破碎加工后可直接替代煤向高炉内喷吹进行热补偿；料破碎加工后可直接替代煤向高炉内喷吹进行热补偿；经过须处理破碎、去除杂质和压缩成型后与煤混合人焦经过须处理破碎、去除杂质和压缩成型后与煤混合人焦炉．可产生炉．可产生2020％的焦炭、％的焦炭、4040％的焦油和轻油、％的焦油和轻油、4040％的富％的富氢煤气1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 第四．污染物的第四．污染物的““零排放零排放””生态工业的最高目标生态工业的最高目标就是使所有物质都能循环利用，而向环境中排放的污染就是使所有物质都能循环利用，而向环境中排放的污染物极小，甚至为物极小，甚至为““零排放零排放””从环境友好的角度，这是从环境友好的角度，这是生态工业推祟的、理想化的模式但是，从生态工程学生态工业推祟的、理想化的模式但是，从生态工程学的观点来分析，的观点来分析，““零排放零排放””并不总是最佳选择，有时尽并不总是最佳选择，有时尽仅不能达到经济效益的最大化，也不能达到生态效益的仅不能达到经济效益的最大化，也不能达到生态效益的最大化。

要经过生命周期影响评价或生态工程的能值分最大化要经过生命周期影响评价或生态工程的能值分析方可定论析方可定论1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 第五，数字化信息管理技术发达国家钢铁生产基第五，数字化信息管理技术发达国家钢铁生产基本上实现了数字化管理，根据原料及炉况的变化可自动本上实现了数字化管理，根据原料及炉况的变化可自动跟踪调整，而在我国凭经验炼钢还占有一定的比例自跟踪调整，而在我国凭经验炼钢还占有一定的比例自动监测和控制系统不完善，有的企业水气等动力甚至没动监测和控制系统不完善，有的企业水气等动力甚至没有准确的计量，这样不利于准确控制，也就不利于牛态有准确的计量，这样不利于准确控制，也就不利于牛态效益最大化的视线，必须引起重视，逐步分批地加以完效益最大化的视线，必须引起重视，逐步分批地加以完善1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 第六，完善管理制度建立企业生产环保法规，并第六，完善管理制度。

建立企业生产环保法规，并逐步建立发放环保证书，绿色产品证书等管理制度，通逐步建立发放环保证书，绿色产品证书等管理制度，通过制度的约束来保证实施钢铁工业生态化过制度的约束来保证实施钢铁工业生态化1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 目前，国内建立了以清洁生产为核心的韩城龙门钢目前，国内建立了以清洁生产为核心的韩城龙门钢厂省级工业园区，园区包含了韩城市百分之九十以上的厂省级工业园区，园区包含了韩城市百分之九十以上的重点工业企业，形成了以龙钢集团为龙头企业，以煤炭、重点工业企业，形成了以龙钢集团为龙头企业，以煤炭、焦化、建材、矿业、冶金等生产为主的工业园区其中焦化、建材、矿业、冶金等生产为主的工业园区其中包括钢铁企业包括钢铁企业2 2家，焦化企业家，焦化企业2020家，焦化副产品深加工企家，焦化副产品深加工企业业4 4家，水泥企业家，水泥企业6 6家，工业总产值达亿元家，工业总产值达亿元1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 以钢铁和稀土产业为主的中国第一个钢铁工业生态以钢铁和稀土产业为主的中国第一个钢铁工业生态园区即将在包头诞生。

园区以循环经济为理念，以生态园区即将在包头诞生园区以循环经济为理念，以生态链连接的包钢上游产品链连接的包钢上游产品( (电、焦、铁等电、焦、铁等) )和以包钢下游产和以包钢下游产品品( (钢渣、铁渣、粉煤灰等钢渣、铁渣、粉煤灰等) )形成的配套工业园区通过形成的配套工业园区通过包钢的核心作用和包钢对周边地区的辐射作用，建立钢包钢的核心作用和包钢对周边地区的辐射作用，建立钢铁绿色产业链和高效产业体系，配套相关产业，旨在促铁绿色产业链和高效产业体系，配套相关产业，旨在促进包钢工业做大做强，从而拉动整个包钢周边地区的经进包钢工业做大做强，从而拉动整个包钢周边地区的经济发展和环境治理，实现钢铁工业、人与自然的和谐共济发展和环境治理，实现钢铁工业、人与自然的和谐共生1 1 钢铁工业代谢分析钢铁工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 我国的煤炭主要用于能源生产和化工生产，其中能我国的煤炭主要用于能源生产和化工生产，其中能源生产主要是利用煤炭的直接燃烧产生能量来进行发电，源生产主要是利用煤炭的直接燃烧产生能量来进行发电，供热，提供动力等。

在化工生中，煤主要是作为基础原供热，提供动力等在化工生中，煤主要是作为基础原料使用由于煤炭使用非常广泛，而且形式多样，这里料使用由于煤炭使用非常广泛，而且形式多样，这里只是从整体对煤炭工业的代谢过程做出说明只是从整体对煤炭工业的代谢过程做出说明2 2 煤的工业代谢分析煤的工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法 A A 煤的传统工业代谢模式煤的传统工业代谢模式 煤炭资源基本上是一种单向流动，即人们从自然界煤炭资源基本上是一种单向流动，即人们从自然界中索取大量煤炭资源，在满足人们生产生活需求后，又中索取大量煤炭资源，在满足人们生产生活需求后，又将大量的废弃物和污染物排放到环境中虽然在化工生将大量的废弃物和污染物排放到环境中虽然在化工生产中存在部分物质的循环利用，但毕竟比例相对很小产中存在部分物质的循环利用，但毕竟比例相对很小煤的这两条代谢途径造成的污染是非常严重的主要是煤的这两条代谢途径造成的污染是非常严重的主要是大量直接燃煤产生的烟尘和造成的大气污染大量直接燃煤产生的烟尘和造成的大气污染(SO2)(SO2)及及CO2CO2产生的温室效应气体排放．如图产生的温室效应气体排放．如图3—163—16所示。

所示2 2 煤的工业代谢分析煤的工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法2 2 煤的工业代谢分析煤的工业代谢分析三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法2 2 煤的工业代谢分析煤的工业代谢分析 B B 煤炭资源的能源化工生产综合代谢模型煤炭资源的能源化工生产综合代谢模型 能源生产与化工产品的生产在工艺上有众多相似之能源生产与化工产品的生产在工艺上有众多相似之处，而且新兴的洁净煤技术提出了许多新的煤炭利用技处，而且新兴的洁净煤技术提出了许多新的煤炭利用技术和方法，为两者的结合创造了一些煤能源化工联合生术和方法，为两者的结合创造了一些煤能源化工联合生产的实例和规划，如图产的实例和规划，如图3—173—17所示三三 工业代谢研究的应用工业代谢研究的应用第二节 工业代谢及其分析方法工业代谢及其分析方法2 2 煤的工业代谢分析煤的工业代谢分析本章小结： 工业系统中的原料与能量流动对物质的全球循环有工业系统中的原料与能量流动对物质的全球循环有很大的影响。

从污染的角度来看，这种流动所产生的是很大的影响从污染的角度来看，这种流动所产生的是分散、复杂的非点源污染问题工业活动对自然生态系分散、复杂的非点源污染问题工业活动对自然生态系统的影响不仅是污染问题，还涉及其原料与能量的消耗统的影响不仅是污染问题，还涉及其原料与能量的消耗所产生的吴他问题所产生的吴他问题本章小结：随着可持续发展研究的不断深入，在经济系统特别是工随着可持续发展研究的不断深入，在经济系统特别是工业系统与自然环境相互作用的研究中，逐步形成了原料业系统与自然环境相互作用的研究中，逐步形成了原料与能量流动分析这一研究方向它分析在工业系统中原与能量流动分析这一研究方向它分析在工业系统中原料与能源的流动，包括从原料的提取一直到生产、消耗料与能源的流动，包括从原料的提取一直到生产、消耗和最终处置等运行过程如何影响社会、经济和环境以及和最终处置等运行过程如何影响社会、经济和环境以及如何减少这些影响等问题原料与能量流动分析是工业如何减少这些影响等问题原料与能量流动分析是工业生态学研究的一个重要领域生态学研究的一个重要领域本章小结： 原料与能量流动分析方法较多，借助这些分析方法原料与能量流动分析方法较多，借助这些分析方法可以帮助我们了解原燃料在整个生命周期流动过程中经可以帮助我们了解原燃料在整个生命周期流动过程中经济和环境的关系。

工业代谢分析通过分析系统结构，进济和环境的关系工业代谢分析通过分析系统结构，进行功能模拟和输入输出信息流分析来研究生态工业系统行功能模拟和输入输出信息流分析来研究生态工业系统的代谢机理的代谢机理本章小结：与以往系统分析方法的不同之处在于它以环境为最终的与以往系统分析方法的不同之处在于它以环境为最终的考察目标，追踪资源在从提炼到经过工业生产和消费体考察目标，追踪资源在从提炼到经过工业生产和消费体系后变成废物的整个过程中物质和能量的流向，结出系系后变成废物的整个过程中物质和能量的流向，结出系统造成污染的总体评价，并力求战出造成污染的主要原统造成污染的总体评价，并力求战出造成污染的主要原因本章小结：工业代谢分析方法可以适用于不同层次的分析要求，既工业代谢分析方法可以适用于不同层次的分析要求，既可以是全球性、国家性或是地区性的工业生产分析，也可以是全球性、国家性或是地区性的工业生产分析，也可以是对某一个具体行业、公司或是特定场所的调查分可以是对某一个具体行业、公司或是特定场所的调查分析，旨在揭示经济活动纯物质的数量与质量规模，展示析，旨在揭示经济活动纯物质的数量与质量规模，展示构成工业活动全部物质与能力的流动与储存及其对环境构成工业活动全部物质与能力的流动与储存及其对环境的影响。

通过这种分析，可以为公众或是企业的决策者的影响通过这种分析，可以为公众或是企业的决策者提供一幅详细的物流因．并从中可以看出某一地区或企提供一幅详细的物流因．并从中可以看出某一地区或企业所有的可持续发展的潜力业所有的可持续发展的潜力本章小结：工业代谢分析方法可以适用于不同层次的分析要求，既工业代谢分析方法可以适用于不同层次的分析要求，既可以是全球性、国家性或是地区性的工业生产分析，也可以是全球性、国家性或是地区性的工业生产分析，也可以是对某一个具体行业、公司或是特定场所的调查分可以是对某一个具体行业、公司或是特定场所的调查分析，旨在揭示经济活动纯物质的数量与质量规模，展示析，旨在揭示经济活动纯物质的数量与质量规模，展示构成工业活动全部物质与能力的流动与储存及其对环境构成工业活动全部物质与能力的流动与储存及其对环境的影响通过这种分析，可以为公众或是企业的决策者的影响通过这种分析，可以为公众或是企业的决策者提供一幅详细的物流因．并从中可以看出某一地区或企提供一幅详细的物流因．并从中可以看出某一地区或企业所有的可持续发展的潜力业所有的可持续发展的潜力思考复习题： 1 1 工业生态系统内物质与能量流动特点是什么？工业生态系统内物质与能量流动特点是什么？ 2 2．原料与能量流动分析的基本方法有哪些．原料与能量流动分析的基本方法有哪些? ? 3 3．什么是工业代谢，工业代谢分析方法．什么是工业代谢，工业代谢分析方法? ? 4 4．工业代谢的度量有哪些．工业代谢的度量有哪些? ? 5 5．简述物质与能量流动的模型。

．简述物质与能量流动的模型。