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第12章 城市是我们的,而垃圾是谁的(4)

循环经济是封闭物质循环经济的简称,是可持续发展战略运用于城市废弃物管理的经济学概念。循环经济不同于传统的线性经济。封闭物质循环顺利实施的先决条件要求建立一个面向全社会的方便完善的垃圾收集系统和具有足够处理能力的再循环机制。

循环经济首先强调以避免废弃物的产生为主,特别是减少其数量和毒性;其次垃圾处理必须从属于物质的回收利用。在物质闭合循环中,污染物的含量不会富集,不能再利用的物质用于回收热量,灰渣和那些不能回收热量的残余物再以与环境相容的方式填埋,土地可以再复垦利用。

循环型社会的最终目标是实现全面的“节约资源”和“保护环境”,它的基本内容包括资源的再利用、用过的产品和零部件的再利用和减少垃圾的产生三个方面。当前,技术的进步都将使房屋、家电、汽车等设计逐步依照这样的原则,总的结果将减少人们对物质的依赖。通过不断提高自然资源的生产力来实现经济增长是一种渐进而大规模的技术替代,表现为更多的工作,更少的垃圾。企业不再将产品卖给最终的消费者,而是出售这些产品的服务,企业拥有产品的所有权而保持对产品长期的责任。

七、什么是清洁生产

工业生产在为人类提供产品的同时,生产过程产生的有毒有害的废气、废水和固体废弃物等直接排放到环境中,造成了一系列生态环境问题。另外,由于地球上人口的急剧增加,对自然资源的需求日益增大,人类为了自身的生存,有时对自然资源采取了掠夺式的开发利用,森林资源遭到破坏、土壤荒漠化、水土流失严重,地球生态系统承受着前所未有的压力。

20世纪70年代,工业化国家陆续采用了“命令与控制”的法规,通过法律形式规定工业界必须达到的环境标准与目标,这在一定程度上能迫使技术向有利于环境改善的方向发展,但不利于技术的持续进步。80年代,环境政策转向通过市场、经济的手段进行调节,如税收、排污收费、可交易许可证制度等,它能激励工业界对技术进行不断的革新。但是,运用经济手段去刺激工业界不断革新技术的潜力是有限的,因为政府不可能把税收或收费提高到足以引起技术显着变革的水平,这需要承担一定的风险。90年代的环境政策开始采用一种混合的方法,即综合运用政府法规、市场、经济手段和针对特定环境问题的自愿协议,主要包括对环境标准的立法,采取足以对工业界改变其生产工艺提供刺激的经济手段,更多地使用与渐近性环境目标相联系的自愿协议以及扩大信息的可获得性,让公众对此有一个充分的了解。

30多年来,对环境污染控制的研究和行动以及通过采取一系列污染控制措施(如法律、法规的制定及相应的新技术开发等),大幅降低了传统污染物的排放量,预防或减少了新污染物的产生,它对控制工业点源污染起到了积极的作用。然而实践表明,运用环境工程的手段对污染物进行的“末端”治理方法存在着严重的弊端,这主要是由于尽管在全球范围内点源污染排放得到控制,但环境污染的性质却发生了变化。从环境影响的空间尺度看,局地性的、易察觉的环境问题在减少,而地区性、全球性的、潜在的环境问题却变得日益复杂和严重,如温室气体排放导致的气候变暖,二氧化碳等对臭氧层的破坏,酸性气体导致的酸雨和土壤酸化等问题已引起了全世界的普遍关注。针对新的环境问题和生态压力,传统的“末端”治理方法遇到了严峻的挑战,迫切需要新的环境战略和污染物治理技术的出现。

清洁生产是对工艺和产品不断运用一种一体化的预防性环境战略,以减少其对人体和环境的风险的一种先进生产方式。对生产工艺而言,清洁生产包括节约原材料和能源、消除有毒原材料的使用,并在一切排放物和废物离开工艺之前削减其数量和毒性;对于产品而言,战略重点是沿产品的整个生命周期,即从原材料提取到产品的最终处置,减少其对各种环境的影响。联合国环境规划署工业与环境中心于1990年10月在英国的坎特伯雷推出的“环境署清洁生产计划”,目的是使各个国家摆脱“末端”污染控制技术的束缚,超越废物最小化,走向清洁生产技术,是一种更加综合的、减少工业界对环境影响的预防性技术。

清洁生产技术侧重于研究产品的生产过程,特别是产品制造阶段对环境的影响,极少跟踪产品原材料的采掘和原材料生产过程对环境的影响。事实上,当前的许多环境问题不只是来源于产品制造过程,人类对自然资源的开采所造成的环境污染和生态破坏的压力可能比前者更大。况且,清洁生产技术仅局限于对单一产品及其工艺过程的设计和革新,缺乏考虑不同生产系统间的相互连接。另外,清洁生产多数属于非法规管理,强调鼓励和自愿原则,缺乏具体的计划任务要求,包括未提供适当资助,未规定公众和企业在其中的地位和作用,未建立具体目标,特别是缺乏可实行清洁生产的良好工艺技术,使得清洁生产无法达到产业化的最终目标。因此,清洁生产也只能解决局部的环境问题。

清洁生产不是一个从根本上解决环境问题的技术手段,而仅是一种改善现有生产工艺和产品设计的战略。清洁工艺指既能提高经济效益,又能减少环境问题的工艺技术,它要求在提高生产效率的同时,必须兼顾削减或消除危险物及其他有毒化学品用量。清洁产品是从产品的可回收利用性、可处置性和可重新加工性等方面考虑,要求产品设计者本着促进污染预防的宗旨设计产品。清洁生产提出的建立城市生活垃圾多级的低熵分选处理体系是有效处理垃圾的唯一途径。目前,经合组织国家的环境管理正进入一个以产品而不是以工艺、技术革新为特色的清洁生产研究的新阶段。清洁产品在设计过程中,引进了生命周期分析方法,以确定在产品生命周期各阶段中,包括原材料采掘、原材料生产、产品制造、使用和最终处置,哪一个阶段更有可能削减或采用低污染的替代原材料投入以及最有效并以最低费用消除生产过程中产生的污染物和废物。

八、什么是生态工程

从经典物理学发展起来的自然科学及其工程技术在推动产业革命、促进现代化进程方面立下了不朽的功勋。但正是其还原论的学科分类将学科之间、部门之间、企业之间以及人与自然之间的联系割裂开来,使现代产业形成链状而非网状结构、开环而非闭环代谢,造成了当代严峻的环境污染和生态破坏。

传统环境工程脱离生态系统的整体代谢过程,通过高投入、高能耗方式对废弃物进行末端治理。清洁生产技术,从改革内部工艺着手,使废物减量化和对环境影响最小化,但对于部门外及部门间的共生关系却涉及甚少。为了解决日益紧迫的全球性、地区性重大环境问题、生态学家、环境学家和产业界不断扩展和深化清洁生产的概念和内涵,于20世纪90年代提出了产业生态学的思想。产业生态学认为现代工业生产过程就是一个将原料、能源和劳动力转化为产品和废物的代谢过程,通过模拟生物新陈代谢过程和生态系统的结构和功能来研究产业系统。

在自然生态系统中,自然系统倾向于使废物的产生量最小化,营养物从一种生物传递给另一种生物,进行循环利用。因此,我们可以模拟自然生态系统,将若干个相互联系的公司和产业联合看做一个产业生态系统,在这个系统内,能量、废料或副产品在不同工商企业之间进行交换,形成一种工业共生关系。产业生态系统的产生是人们在对自然界学习的基础上,对自然生态系统直接类推而获得的。产业生态学的研究涉及诸多学科领域,包括能源供应与利用、新材料、新技术、基础科学、经济学、法律学、管理科学以及社会科学等,可以认为是一种研究可持续能力的科学。它强调了一个产业系统与周围环境的不可分割性,应将其视为一个整体,系统地加以考虑。通过它,人们可以寻求实现从原材料、产品原料、产品组分、产品以及最终处置的废弃物的最优化循环。

从系统论的观点出发,自然生态系统与产业生态系统均为远离平衡的自组织“耗散”系统。自然界的营养物质循环却是闭合式循环,是一个相对稳定而且非常高效的系统。生产者、消费者、分解者三者通过“食物链网”紧密相连,彼此间的物质传输仅需少量能量。分解者在自然生态系统中发挥着非常重要的作用。产业生态系统则基本上是开放性的,即产业物质流一般是单向的,产品和生产工艺过程中的大部分物质不再进行循环利用而直接或间接进入自然环境。作为一个开放系统,产业生态系统是不稳定的,也是不可持续的。生产者、消费者、再生者三者基本上是分离的,在物质传输与转换中需要消耗大量能量。最大的物流、能流是通过生产者到消费者的单向传输。循环再生者的作用微乎其微,消费者在产业生态系统中起着核心作用。产业生态系统就是要建立产业物流“供给网”,实现物流的“闭路循环”。具体措施可以采取革新生产工艺,最大限度地利用再循环材料,高效利用原料所蕴涵的能量,最大限度地减少“废物”产生以及重新确定“废物价值”,使其可作为其他生产过程的原材料。总之,要在产业生态系统内的个体(企业)间形成一种高效的“食物网”供给关系。产业生态学使原材料、产品生产和废物处理的模式更加一体化,在这样一种产业生态系统中,能量和物质的消耗是优化的,而且一种过程的排出物,无论是石油炼制过程的废催化剂、发电过程的飞灰和底灰,还是消费产品的废塑料容器,都用作另一个过程的原材料。产业生态学通过生态工程来实现。

生态工程是注重生态系统持续发展能力的整合性工程技术,它根据整体、循环、协调、自生的生态控制论原理去设计、规划和调控人工生态系统的结构要素、工艺流程、信息反馈关系及控制机构,在系统范围内获取高的经济和生态效益。它不同于传统末端治理的环境工程和单一部门内污染物最小化的清洁生产技术,生态工程强调资源的综合利用、技术的系统组装、学科的边缘交叉和产业的横向结合。

生态工程建立在多学科渗透和结合的基础上,着重于系统组分间关系的综合,探索系统的功能、趋势,而不仅仅是对系统组分及其数量增减的分析。生态工程体现社会—经济—自然复合生态系统的整体、协调、自生、再生循环等原则。在生态工艺方面实行加环(生产环、增益环、减耗环和加工环)原则;连接一些本为相对独立与平行的生态系统,使之形成共生网络调整系统内部结构,充分利用系统的空间、时间和营养生态位,多层分级利用物质、能量,充分发挥物质生产潜力,减少废物排放等。

生态工程与高新技术相比是常规、实用技术的系统组装,其投资少、周期短、技术要求不必高、精、尖。其实质是用经济手段解决环境问题,从系统整合中获取资源效益,从自然角度依靠自然调控作用来解决人类面临的问题,在遵循自然规律的前提下,充分发挥人的主观能动性、创造性去改造自然,追求经济、生态和环境效益三者的统一。目前,我国最活跃的十类可持续发展生态工程如下。

(一)生物质循环利用生态工程

通过对生活垃圾、作物秸秆、人畜粪便及各类食品工业的废弃物的深层利用和循环再生,从而为社会提供系统生态和经济合理的饲料、燃料、肥料和工业原料等。

(二)废水分散治理、系统回用生态工程

对雨水、污水、地表水、地下水和海水进行合理地开发利用,从源头和不同层次进行废水的资源化分散处理和系统回用,使之形成一个系统工程。

(三)清洁能源系统开发的综合利用生态工程

将可利用的太阳能、生物质能、风能及矿物能等在不同用户尺度上综合利用和系统化,为社会提供高效、低环境影响且可持续利用的能源服务,如热、电、气、冷四联供工程等。

(四)生态复合肥料工程

发展一类可替代传统化肥的,以有机肥为主体、复合适当菌剂以及适量无机化肥的,速效与长效相结合而又不污染土壤和水体的通用肥,实现土壤肥力的持续增长。

(五)绿色化学工程

研制和生产各种可自然降解,于环境无害且可循环利用的塑料包装品、洗涤剂、化妆品等人工合成材料。

(六)绿色食品工程

为城乡居民生产、加工各种无污染,低环境影响的粮食、肉类、瓜果蔬菜、副食、饮料及其加工品等健康食品,并提供相应的软硬件服务。

(七)生态交通工程

研制、开发、建设适合我国国情的低能耗、低污染、高效率、安全便捷的交通工具、交通网络及相应的软硬件服务,如天然气或电或太阳能与汽油组合驱动汽车等。

(八)生态住宅及生态城镇建设工程

充分利用本地生态资源,建造能耗低、绿量高、废弃物就地资源化的、方便、舒适、和谐、经济的生态住宅、生态小区和生态城镇。

(九)废弃地的生态恢复工程

在荒山、荒坡、滩涂、湿地及矿山废弃地等未被利用的退化生态系统,根据当地的生态条件,利用生态技术恢复植被,发展草业、牧业和林业,恢复其生态服务功能。

(十)生物多样性保护和持续利用生态工程

自然保护区大都是贫困地区,通过当地居民和企业与保护区外的企业和民众组织的合作,合理开发、系统规划和生态管理自然保护区以有效保护丰富的生物多样性资源,促进自然保护区生态、经济和社会效益的同步增长。

产业生态学研究社会生产活动中自然资源从源、流到汇的全代谢过程,研究组织管理体制,生产、消费和调控行为的动力学机制,研究控制论方法及其与生命支持系统的相互关系。尽管产业生态学发展历史不长,但却被认为是一门解决人类面临的生态环境危机的、振奋人心的、有前途的科学,是“产业界的环境议程”和解决全球环境问题的有力手段。

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