1、绿色化学与化工导论绿色化学与化工导论 20世纪化学工业为衣、食、住、行、保健世纪化学工业为衣、食、住、行、保健和娱乐以及国防安全提供了丰富的化学物和娱乐以及国防安全提供了丰富的化学物质，也带来了不同程度的环境污染质，也带来了不同程度的环境污染 21世纪绿色化学的进展将证明化学有能力世纪绿色化学的进展将证明化学有能力推动经济和社会的可持续发展，保障子孙推动经济和社会的可持续发展，保障子孙后代的美满幸福生活后代的美满幸福生活开设本课程的目的开设本课程的目的 环境污染、能源枯竭等问题是当前人们最为关心的热门话题之一,传统化学、化工面临着人类可持续发展要求的严重体挑战，而绿色化学化工的兴起和发展,既可
2、以从根本上保护环境,又可以进一步促进化学工业生产发展,因此化学工业的出路在于大力开发和应用基于绿色化学原理产生和发展起来的绿色化学化工技术。通过本课程的学习，掌握绿色化学与化工的基本概念、基本原理，了解化学、化工生产中的资源与能源合理利用及生态环境可持续性发展间的关系。达到开阔视野，拓宽知识面，便于从整体上认识化学学科，树立既保护环境又推动工业生产发展的新观念。同时及时了解最新最热门的科学技术成果的研究进展以及国内外发展状况，为成为知识渊博、研究方向明确的高素质人才打下基础。本课程为考查课，总学时数为34学时。自学课程：主要以自学为主，辅导两次。目的培养自学能力。自学内容：按大纲要求，结合教材
3、及有关参考资料自学，做好自学笔记。考核形式：自学笔记40%，小论文或读书报告30%，期终考查30%。课程性质及要求课程性质及要求教材及参考书教材及参考书 1 1、李德华绿色化学化工导论北京：科学技术、李德华绿色化学化工导论北京：科学技术出版社，出版社，20052005 2、闵恩渍.吴巍 编著.绿色化学与化工.北京：化学工业出版社,20004 3、仲崇立.绿色化学导论.北京：化学工业出版社,2000 4、贡长生、张克立.绿色化学化工实用技术.北京：化学工业出版社,2002 5、沈玉龙、魏利滨、曹文华.绿色化学.北京：中国环境科学出版社,2004 6、顾国维、何澄.绿色技术及其应用.上海：同济大学
4、出版社,1999 7、P.T.阿纳斯塔斯，J.C.沃纳.李朝军,王东.绿色化学理论与应用.北京：科学出版社,2002教学内容及要求教学内容及要求 第一章第一章 绪论绪论：从环境问题的产生与发展，了解绿色化学的产生、发展、重要性；掌握绿色化学的定义和特点。第二章第二章 绿色化学原理：绿色化学原理：掌握绿色化学的12条基本原则；掌握原子经济性反应及绿色化学手段；第三章第三章 化学工业的可持续发展：化学工业的可持续发展：了解可持续发展与化工清洁生产的关系；掌握化工可持续发展的有效途径是必须采用绿色技术。第四章第四章 工业生态学原理：工业生态学原理：了解工业生态学发展史及几个基本概念；熟悉工业生态学的
5、三大研究方法（工业代谢、生命周期评价、区域产业生态系统建设）；掌握循环经济和生态工业的重要性。第五章第五章 绿色化学化工技术：绿色化学化工技术：了解能源、分类及各种能源技术；了解材料的分类并掌握各类新型材料的特点；掌握催化技术；熟悉生物技术及分离技术（微波技术、膜技术、超声技术）。第六章第六章 绿色无机化学工艺：绿色无机化学工艺：熟悉几种无机化学工业生产（磷铵生产、铬盐生产、氯碱生产等）的绿色化。第七章第七章 绿色有机化学工艺：绿色有机化学工艺：以乙苯脱氢制苯乙烯、环氧丙烷绿色生产工艺、醋酸生产的绿色化为例熟悉几种有机化学工业生产的绿色化。第八章第八章 制药工业绿色化：制药工业绿色化：熟悉各种
6、制药工业（化学制药、中草药制药、生物制药）的绿色化。绿色化学又称环境无害化学，由此发展的技术称环境友好技术或洁净技术：即利用化学原理在化学品的设计、生产和应用中即消除或减少那些对人类健康、社区安全、生态环境有毒有害物质的使用和产生，设计研究没有或只有尽可能少的环境负作用、在技术上和经济上可行的产品和化学过程。第一章第一章 绪论绪论一、什么是绿色化学一、什么是绿色化学 迄今为止。化学工业的绝大多数工艺都是20多年前开发的。近年来，由于化学工业向大气、水和土壤等排放了大量有毒、有害的物质。1992年，美国化学工业用于环保的费用为1150亿美元，清理已污染地区花去7000亿美元。1996年美国Dup
7、ont公司的化学品销售总额为180亿美元。环保费用为10亿美元。所以从环保、经济和社会的要求看化学工业不能再承担使用和产生有毒。有害物质的费用.需要大力研究与开发从源头上减少和消除污染的绿色化学。二、绿色化学的重要性二、绿色化学的重要性从科学观点看从科学观点看化学科学基础的创新化学科学基础的创新从环境观点看从环境观点看从源头上消除污染从源头上消除污染从经济观点看从经济观点看合理利用资源和能源，降低生合理利用资源和能源，降低生产成本产成本 符合经济和社会可持续发展的要求符合经济和社会可持续发展的要求三、各国政府推动绿色化学的措施三、各国政府推动绿色化学的措施 美国美国1990年年美国颁布了美国颁
8、布了污染防治条例污染防治条例，将将 污染的污染的防治定为国策防治定为国策1995年美国年美国副总统副总统Gore宣布了宣布了国家环境技术战略国家环境技术战略。其。其目标为目标为:至至2020年地球日时。将废弃物减少年地球日时。将废弃物减少40-50%,每每套装置消耗原材料减少套装置消耗原材料减少20一一25%；宣布设立宣布设立“总统绿总统绿色化学挑战奖色化学挑战奖”；2000年年，美国化学会出版了第一本，美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。绿色化学教科书。在美国在美国2003年公布的年公布的21世纪化学化工发展战略世纪化学化工发展战略中，再中，再次强调了绿色化学化工的重要性。次强调了绿色化学
9、化工的重要性。日本日本制订制订“21世纪重建绿色地球世纪重建绿色地球”的的新阳光计新阳光计划划，设立设立“为地球创新技术的研究院为地球创新技术的研究院”绿色化学化工作为应对绿色化学化工作为应对2121世纪挑战的关键技术世纪挑战的关键技术与基础与基础,已成为已成为2121世纪世界科技研究前沿热点：世纪世界科技研究前沿热点：欧盟欧盟各国各国英国皇家化学会英国皇家化学会主办的国际性杂志主办的国际性杂志绿色化绿色化学学1999年年1月创刊；月创刊；2000年设立年设立“Jerwood Salters环境奖环境奖”德国德国 1991年制订年制订“为环境而研究的计划为环境而研究的计划”荷兰荷兰 制订制订“
10、清洁生产手册清洁生产手册”澳大利亚澳大利亚也创建了也创建了绿色化学期刊绿色化学期刊；中国中国 制订了制订了“科教兴国科教兴国”和可持续发展策略，并于和可持续发展策略，并于1993年世界环境和发展大会之后，编制了中国年世界环境和发展大会之后，编制了中国21世纪议程郑重声明走可持续发展道路的决心。世纪议程郑重声明走可持续发展道路的决心。1995年中国科学院化学部组织了绿色化学与技术年中国科学院化学部组织了绿色化学与技术推进化工生产可持续发展的途径院士咨询活动推进化工生产可持续发展的途径院士咨询活动 1997年国家自然科学基金委年国家自然科学基金委“九五九五”重大项目：环境友好重大项目：环境友好石油
11、化工催化化学与反应工程石油化工催化化学与反应工程 1997年年5月，香山科学会议第月，香山科学会议第72次学术研讨会：可持续发次学术研讨会：可持续发展问题对科学的挑战展问题对科学的挑战绿色化学绿色化学 1998年合肥第一届国际绿色化学高级研讨会年合肥第一届国际绿色化学高级研讨会 1999年北京第年北京第16次九华山科学论坛次九华山科学论坛“绿色化学的基本科学绿色化学的基本科学问题问题”2000年科技部国家重点基础研究发展规划项目立项年科技部国家重点基础研究发展规划项目立项石油炼制和基本有机化学品合成的绿色化学石油炼制和基本有机化学品合成的绿色化学(1)对我国的环境至关更要的一些工业，如煤炭，石
12、油，化工，造纸，制革，酿造和制药中的绿色化学开展基础研究；(2)在原子经济性和可持续发展的基础上研究合成化学和催化化学的基础问题，即绿色合成和绿色催化等；(3)综合利用现代生物技术和化学化工技术的绿色生化工程，如生物煤炭脱硫，微生物造纸，新生物煤炭脱硫和新生物质能源等；(4)研究如何用类似于生物分子的自复制和自组装过程生产一般分子(特别是无机小分于)和特殊功能的纳米粒子。我国把绿色化学列入重点支持的更大我国把绿色化学列入重点支持的更大基础领域，确定如下具体目标：基础领域，确定如下具体目标：绿色化学的目标能实现吗?回答是肯定的。因为这是人类社会的共同愿望。但最终杜绝化学污染源，无疑在技术上、经济
13、上都极为困难，它需要我们更新观念、改革化工设备和工艺。过去，化学科学只强调化合物的功能、化学反应的效率较少研究不利的有毒作用。新任美国化学会会长在2000年1月发表的就职报告中指出，更安全的化学是化学家在21世纪化学学习的首要领域，科学技术是靠人才来推动的当新代化学家的绿色化学意识提高时，绿色化工的理论和成果将充分地发展。近几年，绿色化学这一预防化学污染的新观点逐步被人们认识、接受。美国科学基金会和许多化工企业已提供专门基金资助绿色化学的研究。美国白宫继提出信息高速公路计划后，1995年，美国专设了总统绿色化学挑战奖，奖励有更大突破的绿色化学成果。四、绿色化学的可行性四、绿色化学的可行性一、绿
14、色化学的主要特点一、绿色化学的主要特点 1、化学反应的原子经济性。2、化学反应的清洁性 3、化学工艺的循环性和闭路性。4、化学反应技术的可持续性 5、化工生产的可持续性第二章绿色化学原理第二章绿色化学原理二、绿色化学的主要内容无毒无害原料无毒无害原料可再生资源可再生资源环境友好产品环境友好产品 回归自然回归自然废物回收利用废物回收利用无毒无害无毒无害催化剂催化剂 无毒无害无毒无害溶剂溶剂原子经济反应原子经济反应 1.预防（预防（prevention)：防止废物产生优于废物产生后再处理或清理 2.原子经济性（原子经济性（atom economy）：）：应设计合成方法使其能把反应过程中利用的所有材
15、料尽可能多地转化到最终产物中 3.低毒化学合成（低毒化学合成（iess hazardous chemical synthesis）：）：只要可行，应设计合成方法使其利用和产生的物质对人类健康和环境无毒性或很低毒性。4.设计安全化学品设计安全化学品(designing safer chemicals):应设计化工产品使其保留功效，但降低毒性三、化工生产应遵循三、化工生产应遵循“绿色化学绿色化学12条原则条原则”5.安全的溶剂和助剂（安全的溶剂和助剂（ater solvents and auxiliaries）：）：应尽可能避免使用辅助物质（如溶剂、分离剂），如用时应是无毒的6.能量效率设计能量效
16、率设计(design for energy efficiency):应考虑到能源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能源。如有可能合成应在常温和常压下进行7.使用可再生原料使用可再生原料(use renewable feedstocks):只要技术和经济上可行，原料应是可再生的，而不是将耗竭的8.减少衍生物减少衍生物(reduce derivatives):应尽可能避免不必要的衍生化（阻断基团，保护脱保护，物理和化学过程的暂时修饰）因为这些步骤需要添加试剂并可能产生废物 9.催化催化(catalysis):催化试剂（有尽可能好的选择性）优于化学计量试剂 10.降解设计降解设计(design
17、 for degradation):应设计化工产品使其在完成使命后不在环境中久留，并降解为无毒的物质 11.防止污染的快速分析防止污染的快速分析(real-time analysis for pollution prevention):分析方法须进一步发展，以能够进行即时的和在线的跟踪及控制有害物质的生成 12.本身安全、能防止意外事故的化学本身安全、能防止意外事故的化学(inherently safer chemistry for accident prevention):在化学转换过程中，所用的物质和物质的形态应尽可能地降低发生化学事故的可能性，包括：泄漏、爆炸、和火灾第三章、化学工业的第
18、三章、化学工业的可持续发展可持续发展-1987-1987年年我们共同的未来我们共同的未来一书发表，提出了一书发表，提出了“可可持续发展持续发展”最经典的定义：最经典的定义：“满足当前的需要但不满足当前的需要但不损及后代满足他们自己的需要损及后代满足他们自己的需要”。(“代间不平等代间不平等”问题问题)-美国环保总署的国家风险管理研究室美国环保总署的国家风险管理研究室NRMRLNRMRL将将“可持可持续性续性”表述为：表述为：“当我们为了人类健康和环境去持当我们为了人类健康和环境去持久地保持或改进物质和社会条件，在不超出支持它久地保持或改进物质和社会条件，在不超出支持它们的生态承载能力的条件下所
19、追求的目标。们的生态承载能力的条件下所追求的目标。”一、什么叫一、什么叫“可持续发展可持续发展”？联合国关于联合国关于可持续发展的三次会议可持续发展的三次会议：1 1、联合国人类环境会议（、联合国人类环境会议（19721972，瑞典，瑞典，113113国家参国家参加，发表加，发表“关于人类环境的斯德哥尔摩宣言关于人类环境的斯德哥尔摩宣言”及及“人类环境计划人类环境计划”）2 2、联合国环境及发展会议（、联合国环境及发展会议（19921992，巴西，巴西，178178国参国参加，发表加，发表“关于环境与发展的里约热内炉宣言关于环境与发展的里约热内炉宣言”等等5 5项公约等）项公约等）3 3、可持
20、续发展的世界首脑会议（、可持续发展的世界首脑会议（20022002，南非，南非，191191国家参加，发表国家参加，发表“关于可持续发展的约翰内斯堡关于可持续发展的约翰内斯堡宣言宣言”及及“可持续发展世界首脑会议实施兴计可持续发展世界首脑会议实施兴计划划”）二、可持续发展的定义与历史沿革二、可持续发展的定义与历史沿革（1）面临世界资源的挑战地球资源年耗尽）面临世界资源的挑战地球资源年耗尽 世界自然基金会和联合国环境规划署联合发表的世界自然基金会和联合国环境规划署联合发表的年地球生态报告年地球生态报告显示，若按目前的显示，若按目前的速度继续消耗地球的资源，那么我们地球的资源速度继续消耗地球的资源
21、，那么我们地球的资源会在年耗尽。会在年耗尽。（2 2）地球正在失去自我清洁的能力）地球正在失去自我清洁的能力 年来，一种能够清洁空气的关键自由基分子在世界范围年来，一种能够清洁空气的关键自由基分子在世界范围内逐渐减少，它的浓度平均下降，至今尚不清楚它下内逐渐减少，它的浓度平均下降，至今尚不清楚它下降的原因和周期，它将对地球的健康构成巨大的威胁。它是降的原因和周期，它将对地球的健康构成巨大的威胁。它是地球的防污染剂，它的减少将使烟尘越来越浓，导致破坏保地球的防污染剂，它的减少将使烟尘越来越浓，导致破坏保护地球的臭氧层。护地球的臭氧层。三、可持续发展的战略需求（世界形势）三、可持续发展的战略需求（
22、世界形势）能源供应无疑是可持续发展的头等大事。据能源供应无疑是可持续发展的头等大事。据EIA2001公布公布:预计今后预计今后50年安定人口增长年安定人口增长50%，而随着人均收入提高，相应人均能源会不断增加。而随着人均收入提高，相应人均能源会不断增加。所以估计今后所以估计今后20年总能耗会增加年总能耗会增加50%。如何经济地满足这种能耗需求增长，又不显著增如何经济地满足这种能耗需求增长，又不显著增加环境成本就是一个挑战。多数专家认为：加环境成本就是一个挑战。多数专家认为：2050年内，主要还是靠化石燃料（石油，天燃气年内，主要还是靠化石燃料（石油，天燃气及煤炭）。及煤炭）。能源种类能源种类石
23、油石油天然气天然气煤炭煤炭核能核能可 再 生 能可 再 生 能源源*世界世界占 百 分 比占 百 分 比（%）39232297中国中国占 百 分 比占 百 分 比（%）293650.62.4 可再生能：太阳能、风能、水利发电、生物能可再生能：太阳能、风能、水利发电、生物能2000年世界能耗构成年世界能耗构成能源问题能源问题.如温室气体排放，臭氧层破坏等如温室气体排放，臭氧层破坏等,过去过去1010年里全年里全球水文气象灾害数量增加了一倍。球水文气象灾害数量增加了一倍。若化石燃料不加限制地消耗下去，若化石燃料不加限制地消耗下去，20302030年年COCO2 2浓浓度可达到度可达到550 ppm
24、,550 ppm,到到20502050年气温会上升年气温会上升1.51.54.54.5。那时生态灾难又会比现在上升几倍？那时生态灾难又会比现在上升几倍？（3）全球环境处于危险的十字路口）全球环境处于危险的十字路口 全球的生态系统正在向危险的临界值接近，全球的生态系统正在向危险的临界值接近，环境的恶化导致自然灾害，近十年中导致世界环境的恶化导致自然灾害，近十年中导致世界亿亿美元的损失，过分对矿物燃料的使用，美元的损失，过分对矿物燃料的使用，使气温变暖，北极冰盖已减少使气温变暖，北极冰盖已减少4，继续变暖，继续变暖会导致水资源的极度缺乏，食品的减少，和诸如会导致水资源的极度缺乏，食品的减少，和诸如
25、疟疾、登革热之类致命的疾病广为扩散。疟疾、登革热之类致命的疾病广为扩散。经济形势之一：中国经济高速发展经济形势之一：中国经济高速发展中国钢产量1949-2003522110124151632223405000100001500020000250001949 1955 1961 1967 1973 1979 1985 1991 1997 2003万吨1949198637年年1986199610年年199620015年年200120032年年城镇房屋新建面积1950-20021 11 10 02 21 17 702500050000750001000001250001950 1955 1960 1
26、965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000万万平平方方米米1953198434年年199920023年年199319996年年198419939年年中国汽车产量1953-2003444.370501001502002503003504004501953 1958 1963 1968 1973 1978 1983 1988 1993 1998 2003万辆1953199239年年200220031年年200020022年年199220008年年四、可持续发展的战略需求（中国形势）四、可持续发展的战略需求（中国形势）国家国家位次工业生产率中国相当（）挪威挪威110
27、2.7343.59美国美国289.7114.12日本日本764.0815.76法国法国1651.4797.17英国英国1750.9547.25德国德国2242.7238.64韩国韩国2529.75512.40中国中国473.963-资料来源：瑞士洛桑国际管理开发研究院，资料来源：瑞士洛桑国际管理开发研究院，世界竞争力年鉴（世界竞争力年鉴（2003）一些工业国家的工业生产率比较一些工业国家的工业生产率比较各国工业化程度各国工业化程度经济形势之二：经济形势之二：重工业是中国经济发展的主要支柱重工业是中国经济发展的主要支柱 材料工业是国内经济发展的物质基础，如钢产量伴随材料工业是国内经济发展的物质基
28、础，如钢产量伴随着着GDPGDP同步增长；同步增长；20062006年我国钢产量达到年我国钢产量达到4.184.18亿吨，占世界钢产量的亿吨，占世界钢产量的33.7%33.7%；水泥产量达到；水泥产量达到12.412.4亿吨，占世界产量的亿吨，占世界产量的50%50%；重工业一般是资金密集、劳动力密集的高能耗、高污重工业一般是资金密集、劳动力密集的高能耗、高污染产业。染产业。国内生产总值国内生产总值(GDP)与粗钢产量的发展趋势与粗钢产量的发展趋势2005年：世界钢产量年：世界钢产量11.3亿吨亿吨2006年：世界钢产量年：世界钢产量12.4亿吨亿吨我国钢产量在世界上的地位我国钢产量在世界上的
29、地位万吨万吨国内水泥产量的发展国内水泥产量的发展国家和地区单位美元GDP消费的能源数量（千焦耳）19982002能源数位次能源数位次中国香港中国香港2646131001日本日本3642349064德国德国5596662957法国法国58937681910韩国韩国11945301730235美国美国1248731997226印度印度31108413162544俄罗斯俄罗斯32302458611049中国内地中国内地49176443528247一些国家能源使用率比较资料来源：瑞士洛桑国际管理开发研究院，资料来源：瑞士洛桑国际管理开发研究院，世界竞争力年鉴（世界竞争力年鉴（1998），世界竞争力年鉴
30、（世界竞争力年鉴（2002）经济形势之三：经济形势之三：中国经济发展进入转型期中国经济发展进入转型期02 04 06 08 01 0 01 2 01 4 01 6 01 8 02 0 01 98 01 98 11 98 21 98 31 98 41 98 51 98 61 98 71 98 81 98 91 99 01 99 11 99 21 99 31 99 41 99 51 99 61 99 71 99 81 99 92 00 02 00 12 00 22 00 32 00 42 00 502 0 0 04 0 0 06 0 0 08 0 0 01 0 0 0 01 2 0 0 01 4
31、0 0 01 6 0 0 0G D P人 均 G D P千千 亿亿人人 民民 币币/元元 世界各国人均世界各国人均GDP达到达到1000-3000美元是重要的经济转型期，也是战略机遇期；美元是重要的经济转型期，也是战略机遇期；经济转型期的重要标志是发展中国家转为发达国家，工业化社会转为信息化社会；经济转型期的重要标志是发展中国家转为发达国家，工业化社会转为信息化社会；转型期的主要社会矛盾是经济高速发展与资源环境的制约；转型期的主要社会矛盾是经济高速发展与资源环境的制约；欧、美经历这一发展阶段的时间长达欧、美经历这一发展阶段的时间长达1219年；日、韩国用年；日、韩国用78年实现转型；而墨年实现
32、转型；而墨西哥、巴西、菲律宾、泰国、马来西亚等国长期未能实现转型，经济陷入停滞不前。西哥、巴西、菲律宾、泰国、马来西亚等国长期未能实现转型，经济陷入停滞不前。我国经济发展与我国经济发展与GDP增长趋势增长趋势中国的环境污染非常严重中国的环境污染非常严重大气污染：一级标准城市只占大气污染：一级标准城市只占多个城市中的不到多个城市中的不到工业污染工业污染：中国流行病的：中国流行病的是由于水污染传播是由于水污染传播。固体废弃物严重：以速度增长，存储量已达固体废弃物严重：以速度增长，存储量已达.亿吨，占地亿吨，占地5.175.17万顷。万顷。.我国化学工业经济增长我国化学工业经济增长 很大程度建立在大
33、量消耗能源及原材料的基础上，有时以很大程度建立在大量消耗能源及原材料的基础上，有时以牺牲环境为代价。牺牲环境为代价。我国化学工业总产值居世界第三位，但人均化工产值我国化学工业总产值居世界第三位，但人均化工产值仅为世界平均的仅为世界平均的1/4；我国化学工业总能耗为美、加、墨三国之和的我国化学工业总能耗为美、加、墨三国之和的4.1倍，。倍，。但产值相当三国之和的但产值相当三国之和的23.8%.化工废水排放量占全国工业部门的化工废水排放量占全国工业部门的17.5%，名列，名列第第1位位；化工废气排放量占第化工废气排放量占第4位，固体废物排放占第位，固体废物排放占第5位，但位，但危险危险废物占废物占
34、60%，为第，为第1位位。万元产值水耗为美国的万元产值水耗为美国的3.5倍。而万元产值的污染物排倍。而万元产值的污染物排放强度是美国的近百倍。放强度是美国的近百倍。可持续发展面临的问题之一可持续发展面临的问题之一资源缺乏资源缺乏 社会转型期是重要战略机遇期，也是各种矛盾凸显期，随着经济快速社会转型期是重要战略机遇期，也是各种矛盾凸显期，随着经济快速增长和人口不断增加，资源约束矛盾日益突出，环境形势更加严峻。增长和人口不断增加，资源约束矛盾日益突出，环境形势更加严峻。050100150200250独联体 澳大利亚巴西加拿大印度南非美国中国瑞典钢产量/t金 属铁 储量/亿 吨钢 产量/百 万吨主要
35、国家的铁矿石储量与钢产量主要国家的铁矿石储量与钢产量 从资源禀赋看，我国是总量上的从资源禀赋看，我国是总量上的大国，人均上的贫国。人均淡水资源大国，人均上的贫国。人均淡水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，占有量仅为世界平均水平的四分之一，人均耕地占有量不到世界平均水平的人均耕地占有量不到世界平均水平的40%，45种矿产资源人均占有量不到种矿产资源人均占有量不到世界平均水平的一半，石油、天然气世界平均水平的一半，石油、天然气人均占有储量为世界平均水平的人均占有储量为世界平均水平的7%和和4.5%，铁矿石、铜和铝土矿储量分，铁矿石、铜和铝土矿储量分别为世界平均水平的别为世界平均水平的1/6、1
36、/6和和1/9。随着经济发展，随着经济发展，GDP增长与资源消耗呈线性正比关系。这意味着今后国内增长与资源消耗呈线性正比关系。这意味着今后国内经济的发展需要大量的资源。因此，国内资源缺乏将是束缚我国经济高速经济的发展需要大量的资源。因此，国内资源缺乏将是束缚我国经济高速发展的重要制约因素。发展的重要制约因素。资源类型中国储量占世界储量%中国人均占有量/世界人均占有量%能源煤11.051石油2.411天然气1.25水资源淡水5.425我国的能源及水资源现状我国的能源及水资源现状我国是一个公认的能源短缺而又贫水的国家我国是一个公认的能源短缺而又贫水的国家!可持续发展面临的问题之二可持续发展面临的问
37、题之二大气环境污染严重大气环境污染严重 全国全国527个市（县）中，个市（县）中，出现酸雨的城市有出现酸雨的城市有298个，个，占统计城市的占统计城市的56.5%，有，有些地区的酸雨频率达到些地区的酸雨频率达到100%。据测算，大气污。据测算，大气污染造成的经济损失已经染造成的经济损失已经占到占到GDP的的23%，中国，中国的大气污染的形势不容的大气污染的形势不容乐观。乐观。0 05 50 00 01 10 00 00 01 15 50 00 02 20 00 00 02 25 50 00 0M Mt t1 19 99 90 01 19 99 99 92 20 01 10 02 20 02 2
38、0 0中中国国印印度度韩韩国国其其它它亚亚洲洲国国家家0 05 50 00 01 10 00 00 01 15 50 00 02 20 00 00 02 25 50 00 0M Mt t1 19 99 90 01 19 99 99 92 20 01 10 02 20 02 20 0中中国国印印度度韩韩国国其其它它亚亚洲洲国国家家0 05 51 10 01 15 52 20 02 25 53 30 03 35 54 40 04 45 5M Mt t2 20 00 00 02 20 01 10 02 20 02 20 02 20 05 50 0N No o C Co on nt tr ro ol
39、lW Wi it th h C CC CT T20032003年七大水系各种水质类别所占比例年七大水系各种水质类别所占比例 我国人均水资源不足世界平均值的我国人均水资源不足世界平均值的1/41/4，而且水质，而且水质受到较严重的污染。目前，全国受到较严重的污染。目前，全国60%60%的城市存在不同的城市存在不同程度的缺水，程度的缺水，108108各城市严重缺水，饮用水源地水质各城市严重缺水，饮用水源地水质较差，约有较差，约有30%30%人口得不到安全饮用水。人口得不到安全饮用水。可持续发展面临的问题之三可持续发展面临的问题之三水质污染、固体废弃物泛滥水质污染、固体废弃物泛滥 可持续发展面临的问
40、题之四可持续发展面临的问题之四人居环境受到严重威胁人居环境受到严重威胁全国主要城市空气污染综合指数全国主要城市空气污染综合指数 电厂对大气污染电厂对大气污染 全球全球COCO2 2排放量从排放量从20012001年的年的249249亿吨增加到亿吨增加到20052005的的292292亿吨，亿吨，同期美国从同期美国从6363亿吨升到亿吨升到6565亿吨，中国从亿吨，中国从2828亿吨猛增至亿吨猛增至5353亿吨。亿吨。20062006年，全世界的年，全世界的COCO2 2排放量突破排放量突破300300亿吨；亿吨；据联合国能源署估测，据联合国能源署估测，20022002年中国排放年中国排放COC
41、O2 2总量已经达到总量已经达到40.840.8亿吨，是十年前的亿吨，是十年前的1.531.53倍，折合人均倍，折合人均3.23.2吨，美国人均吨，美国人均19.419.4吨，吨，德国德国10.210.2吨；吨；节能减排的压力与困难节能减排的压力与困难来自国外的压力来自国外的压力 炭燃烧生成炭燃烧生成COCO2 2(约占总量的约占总量的80%)80%)是产生温室效应的主要因素，是产生温室效应的主要因素，COCO2 2阻挡太阳光辐射造成全球气温上升、环境恶化和自然灾害频阻挡太阳光辐射造成全球气温上升、环境恶化和自然灾害频繁发生。全球必须共同抑制繁发生。全球必须共同抑制COCO2 2的排放量。的排
42、放量。中国已签署京都议定书，作为发展中国家暂不承诺中国已签署京都议定书，作为发展中国家暂不承诺CO2减排减排指标，但发达国家普遍认为中国不承担控制温室气体排放的指标，但发达国家普遍认为中国不承担控制温室气体排放的义务，仍不能减少空气污染和温室气体的危害。义务，仍不能减少空气污染和温室气体的危害。中国环境污染与温室气体排放已引进全世界的高度关注，中国环境污染与温室气体排放已引进全世界的高度关注，必须尽快采取节能减排措施减少环境污染和温室气体排放量。必须尽快采取节能减排措施减少环境污染和温室气体排放量。五、可持续发展五、可持续发展研讨内容研讨内容1.1.“可持续发展可持续发展”及其现存问题及其现存
43、问题2.2.国际绿色工程发展动态国际绿色工程发展动态3.3.可持续发展的工程技术和可持续发展的工程技术和评价体系评价体系4.4.中国面临资源、能源和环境更严峻的挑战中国面临资源、能源和环境更严峻的挑战5.5.树立和落实科学发展观树立和落实科学发展观,全面建设小康社会的奋斗全面建设小康社会的奋斗目标目标,加快推进社会主义现代化加快推进社会主义现代化国策：国策：“可持续发展可持续发展”。廿一世纪人类的进步廿一世纪人类的进步,已进入了可持续发展的阶段，其已进入了可持续发展的阶段，其产业系统是工业生态系统，发展的经济模式就是循环经产业系统是工业生态系统，发展的经济模式就是循环经济。济。“可持续发展与生
44、态工业可持续发展与生态工业”其科学与技术基础是绿色其科学与技术基础是绿色化学科学与工程化学科学与工程 I 20世纪世纪70年代年代-II 80年代年代-III90年代年代-IV 21世纪世纪响应性质响应性质资源环境挑资源环境挑战被动响应战被动响应接受现实接受现实主动予防主动予防业务策略业务策略建设性规划建设性规划生态化规划生态化规划预见性预见性注意焦点注意焦点末端治理末端治理注意源头注意源头治理治理源头治理源头治理:产产品品,产业结构产业结构生态化系统生态化系统功能功能主要行动者主要行动者专业人员专业人员管理人员管理人员行业和地区行业和地区全社会全社会优化目标优化目标最小污染最小污染最小排放最
45、小排放优化结构优化结构多目标大系多目标大系统优化统优化生态对策生态对策污染防治污染防治清洁生产清洁生产生态产业生态产业生态园区、生态园区、城市城市-社会对环境响应的四个发展阶段社会对环境响应的四个发展阶段国际社会可持续发展思想的历史沿革国际社会可持续发展思想的历史沿革 2121世纪可持续发展世纪可持续发展的系统与园区的模的系统与园区的模式是生态工业系统与生态工业园区。式是生态工业系统与生态工业园区。应应用系统工程的方法，去分析、研究、设用系统工程的方法，去分析、研究、设计与规划化工园区大系统中的基本流：计与规划化工园区大系统中的基本流：物流、能量流、资金流与信息流，物流、能量流、资金流与信息流
46、，以达以达到环境友好、资源、能源与资金最优化到环境友好、资源、能源与资金最优化利用目标。利用目标。-生态工业园区生态工业园区第第4 4章章 工业生态学原理工业生态学原理循环经济循环经济是仿照自然生态系统，在生产、流是仿照自然生态系统，在生产、流通和消费等全社会范围内通和消费等全社会范围内,通过物质循环、通过物质循环、废物最小化、工艺替代和产品共生等方式，废物最小化、工艺替代和产品共生等方式，组织成一个组织成一个“资源资源产品产品再生资源再生资源”的物的物质反复循环流动的过程，达到资源、能源的质反复循环流动的过程，达到资源、能源的高效利用，对环境影响最小的的经济模式，高效利用，对环境影响最小的的
47、经济模式，本质上是一种生态经济。本质上是一种生态经济。3R3R原则，原则，即减量化（即减量化（reducingreducing）、再利用（）、再利用（reusingreusing）再循环（再循环（recyclingrecycling），是实现循环经济的重要行为，是实现循环经济的重要行为原则。原则。一、循环经济一、循环经济,绿色绿色GDPGDP与与可持续发展可持续发展二、生态工业园区及其大系统过程集成 生态工业园是依据循环经济理念和工业生态学原生态工业园是依据循环经济理念和工业生态学原理而设计建立的一种区域型新型工业组织形式，通过理而设计建立的一种区域型新型工业组织形式，通过模拟自然系统建立产业
48、系统中模拟自然系统建立产业系统中“生产者生产者消费者消费者分解者分解者”的循环途经，尽可能实现物质闭路循环和的循环途经，尽可能实现物质闭路循环和能量多级利用。能量多级利用。即生态园内企业模拟自然界生态系统，相互之间存即生态园内企业模拟自然界生态系统，相互之间存在协同和共生关系，将最大限度地充分利用资源和减在协同和共生关系，将最大限度地充分利用资源和减少负面环境影响，最后达到工业可持续发展的目标。少负面环境影响，最后达到工业可持续发展的目标。1、丹麦的卡伦堡(Kalunborg)生态工业园区 迄今为止，在世界上发展较为成熟的生态工迄今为止，在世界上发展较为成熟的生态工业园区是丹麦的卡伦堡业园区是
49、丹麦的卡伦堡(Kalunborg)生态工业园生态工业园区，该园区以一个炼油厂、一个硫酸厂、一个制区，该园区以一个炼油厂、一个硫酸厂、一个制药厂、一个火力发电厂、一个渔场和一个石膏板药厂、一个火力发电厂、一个渔场和一个石膏板厂组成了一个厂组成了一个工业网为核心工业网为核心，其它成员包括农场、，其它成员包括农场、大棚养殖、养鱼场，大棚养殖、养鱼场，通过贸易方式把其它企业的通过贸易方式把其它企业的废弃物或副产品作为本企业的生产原料，建立工废弃物或副产品作为本企业的生产原料，建立工业园区代谢生态链关系业园区代谢生态链关系，它们彼此交换能量和物，它们彼此交换能量和物质流。如图所示质流。如图所示:丹麦丹麦
50、KalundborgKalundborg的工业网络图的工业网络图鱼鱼 塘塘壁板厂壁板厂街区供热街区供热水泥和铺路水泥和铺路农药厂农药厂硫硫淤泥肥料淤泥肥料粉煤灰粉煤灰废热废热淡水湖泊淡水湖泊制药厂制药厂硫酸厂硫酸厂2.炼油厂炼油厂温室温室1.燃煤电厂燃煤电厂废热废热石膏石膏废热废热烟气烟气冷却水冷却水蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽 1.燃煤电厂位于这个工业生态系统的中心，燃煤电厂位于这个工业生态系统的中心，对热能对热能进行了多级使用，对副产品和废物进行了综合利用进行了多级使用，对副产品和废物进行了综合利用。电厂向炼油厂和制药厂供应发电过程中产生的蒸汽，电厂向炼油厂和制药厂供应发电过程中产生的蒸汽，使炼油厂和
