清洁生产 作者 曲向荣_ 清洁生产的理论基础第4章.ppt

4.2 生态学理论 4.2.1生态学及其基本规律 4.2.2 生态系统及其组成和类型 4.2.3生态系统的功能 4.2.1生态学及其基本规律 生态学一词最早是由德国生物学家海克尔(H.Haeckel)于1866年提出的。他把生态学定义为研究有机体及其环境之间相互关系的科学。后来有的学者把生态学定义为研究生物或生物群体与其环境的关系，或生活着的生物与其环境之间相互联系的科学。 生态学的定义很多，比较普遍认同的定义是：生态学是研究生物与生物、生物与其环境之间相互关系及其作用机理的科学。这定义中的生物包括动物、植物、微生物及人类等的生物系统；环境是指某一特定生物体或生物群体以外的空间以及直接或间接影响生物或生物群体生存的一切事物（如土壤、水分、温度、光照、大气等）的总和。生态学主要有四条基本规律： （1）相互依存与相互制约规律 （2）物质循环与再生规律 （3）物质输入输出平衡规律 （4）环境资源有效极限规律 4.2.2 生态系统及其组成和类型 一个生物物种在一定的范围内所有个体的总和称为生物种群；在一定自然区域的环境条件下，许多不同种的生物相互依存，构成了有着密切关系的群体，称为生物群落。生态系统是指在自然界一定空间内，生物群落与周围环境的统一整体，也即生命系统与环境系统在特定时空的组合。 生态系统具有一定的组成、结构和功能，是自然界的基本结构单元。在这个单元中，生物与环境之间相互作用、相互制约、不断演变，并在一定时期内处于相对稳定的动态平衡。 生产者在生态系统中不仅可以生产有机物，而且在将无机物合成有机物的同时，还能把太阳能转化为化学能，储存在生成的有机物中。 （3） 硫循环 硫在有机体内含量较少，但却十分重要。许多蛋白质和氨基酸都含有硫元素。 硫循环既属沉积型，也属气体型。硫的主要储存库是岩石，以硫化亚铁（FeS2）的形式存在。硫循环有一个长期沉积阶段和一个较短的气体阶段。 在沉积阶段中硫被束缚在有机和无机的沉积物中，只有通过风化和分解作用才能被释放出来，并以盐溶液的形式被携带到陆地和水生生态系统。在气体阶段（ SO2 ），可在全球范围内进行流动。 硫进入大气有多条途径：化石燃料的燃烧、含硫矿物的冶炼以及动植物废物燃烧产生的SO2及其动植物残体厌氧分解产生H2S等。进入大气中的H2S 可以很快转化为SO2。 大气中的SO2经雨水的淋洗，进入土壤，形成硫酸盐，动植物残体经耗氧微生物分解，也形成硫酸盐。土壤中的硫酸盐一部分供植物直接吸收利用，转化为氨基酸和蛋白质的成分。然后以有机形式通过食物链移动。最后随着动物排泄物和动植物残体的氧化分解，硫酸盐又被释放出来，回到土壤或水体底部，一部分被植物再利用，另一部分则以沉淀的形式储存在岩石中。 产品的生命周期主要包括原材料的获取、产品生产阶段、产品的包装、产品的使用或消耗以及产品回收处理这几个阶段。早期的生命周期评价仅限于对产品生产阶段的分析，随着人们对环境问题的日益关注，产品生命周期的其他阶段也被逐渐纳入到生命周期的评价范围。 对生命周期评价详细程度的确定，可以采用“5%规则”：如果原材料或零部件的质量低于产品总质量的5%，那么生命周期评价就可以忽略这种原材料或零部件，但是如果原材料或零部件可能产生严重环境影响，则不能忽略。 在很多产业活动中，自然过程与生产过程是相互作用的。例如生物降解是生命周期评价范围中的一个生态问题。我们可以把研究范围扩展到将生物质形成的自然过程和材料在填埋场的分解也包括在内。 环境问题的一个重要特点是其影响能够发生在不同的地域范围和时间跨度上，因此LCA范围的确定应该考虑时空边界。 如20世纪80年代，美国某个州曾围绕是否允许使用一次性婴儿尿布的问题展开了一场辩论。当时公众舆论认为，这种尿布浪费资源，同时加重了该州垃圾填埋场的压力，结果州议会在公众舆论的压力下，颁布禁止使用一次性婴儿尿布的法令。 后来的事态发展有些耐人寻味，法案通过以后，当地居民开始大量使用可重复使用的尿布，但是却导致清洗尿布用水量的大幅度增加，而LCA表明，这个州恰恰是美国最干旱的州之一，水资源非常紧张，但是人口稀少，荒地幅员辽阔，所以垃圾填埋场不存在压力。于是该州重新审议了该法案，恢复使用一次性婴儿