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第七章清洁生产与可持续发展

面对环境污染日趋严重、资源日趋短缺的局面，工业发达国家在对其经济发展过程进行反思的基础上，认识到不改变长期沿用的大量消耗资源和能源来推动经济增长的传统模式，单靠一些补救的环境保护措施，是不能从根本上解决环境问题的，解决的办法只有从源头到全过程考虑。

为此，清洁生产应运而生。

第一节 清洁生产概述

世界上最先明确提出清洁生产概念的是美国。

美国国会1990年10月就通过了“污染预防法”，把污染预防作为美国的国家政策，取代了长期采用的末端处理的污染控制政策，要求工业企业通过源削减，包括：

设备与技术改造、工艺流程改进、产品重新设计、原材料替代，以及促进生产各环节的内部管理、减少污染物的排放，并在组织、技术、宏观政策和资金方面做了具体的安排。

一、清洁生产概念

自1989年联合国环境署首次规范提出清洁生产的概念以后，这个概念作为鼓励各国政府和工业界采取预防战略控制污染的新定义，写入了1992年联合国环发大会通过的重要文件——《21世纪议程》。

目前，世界上越来越多的国家逐步接受了这个概念。

联合国环境署对清洁生产的定义是：

清洁生产是指将综合预防的环境策略持续应用于生产过程和产品之中，以期减少对人类和环境的风险。

对生产过程，清洁生产包括节约原材料和能源，淘汰有毒原材料并在全部排放物和废物离开生产过程以前，减少它们的数量和毒性。

对产品而言，清洁生产策略旨在减少产品的整个生命周期，从原料的提炼到产品的最终处置对人类和环境的影响。

1996年联合国环境署在1989年定义的基础上对清洁生产的概念进行了重新定义如下：

清洁生产是指将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中，以期增加生态效率并减少对人类和环境的风险。

对生产，清洁生产包括节约原材料，淘汰有毒原材料，减降所有废物的数量和毒性。

对于产品，清洁生产战略旨在减少从原材料的提炼到产品的最终处置的全生命周期的不利影响。

对服务，要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。

《中国21世纪议程》对清洁生产的定义是：

清洁生产是指既可满足人们的需要，又可合理使用自然资源和能源并保护环境的实用生产方法和措施，其实质是一种物料和能耗最少的人类生产活动的规划和管理，将废物减量化、资源化和无害化，或消灭于生产过程之中。

清洁生产的定义涉及两个全过程控制，即生产过程和产品整个生命周期循环过程。

二、清洁生产的意义

工业是经济的主导力量，从一定意义上说，国家的现代化进程就是工业化进程。

工业的结构、规模和水平，在相当大程度上决定着这个国家的经济面貌。

因此，经济的持续发展首先是工业的持续发展，而资源和环境的永续利用是工业持续发展的保障。

   实践证明，沿用以大量消耗资源和粗放经营为特征的传统模式，经济发展正愈来愈深地陷入资源短缺和环境污染的两大困境：

一是传统的发展模式不仅造成了环境的极大破坏，而且浪费了大量的资源，加速了自然资源的耗竭，使发展难以持久；二是以末端治理为主的工业污染控制政策忽视了全过程污染控制，不能从根本上消除污染。

而清洁生产恰能较好地解决这两方面的问题，具有以下显著优点。

（一）清洁生产一方面用节能、降耗、减污和降低生产成本，改善产品质量，提高企业的经济效益，增强企业的市场竞争力。

另一方面，可大大减少末端治理的污染负荷，节省大量环保投入（一次性投资和设施运行费），提高企业防治污染的积极性和自觉性。

（二）清洁生产可以最大限度地利用资源和能源，通过循环或重复利用，使原材料最大限度地转化为产品，把污染消灭在生产过程之中。

通过改进设备或改变燃烧方式，进一步提高能源的利用率，既可减少污染物的产生量与排放量，又可节约资源与能源，用较少的投入获得较大的收益，具有显著的经济效益。

   （三）清洁生产可以避免和减少末端治理的不彻底而造成的二次污染。

因为清洁生产采用了大量的源头削减措施，既可减少含有毒成分原料的使用量，又可提高原材料的转化率，减少物料流失和污染物的产生量及排放量，因此而减少二次污染的机会。

   （四）清洁生产可最大限度地替代有毒的产品、有毒的原材料和能源，替代排污量大的工艺和设备，改进操作技术和管理方式，从而改善工人的劳动条件和工作环境，提高工人的劳动积极性和工作效率。

   （五）清洁生产可改善工业企业与环境管理部门间的关系，解决环境与经济相割裂的矛盾。

我们将清洁生产与末端治理进行比较，详见下表7-1。

表7-1清洁生产与末端治理的比较

比较项目

清洁生产系统

末端治理（不含综合利用）

思考方法

污染物消除在生产过程中

污染物产生后再处理

产生时代

80年代末期

70～80年代

控制过程

生产全过程控制，产品生命周期全过程控制

污染物达标排放控制

控制效果

比较稳定，产污量明显减少

间接可推动减少

排污量

减少

减少

资源利用率

增加

无显著变化

资源耗用

减少

增加（治理污染消耗）

产品产量

增加

无显著变化

产品成本

降低

增加（治理污染费用）

经济效益

增加

减少（用于治理污染）

治理污染费用

减少

随排放标准严格，费用增加

污染转移

无

有可能

目标对象

全社会

企业及周围环境

    三、清洁生产的目标

   清洁生产是关于产品生产过程的一种新的创造性的思维及其实施措施，意味着对生产过程和产品持续运用整体预防的环境战略，以期减降对人类和环境的风险。

   对于产品，清洁生产意味着减降产品从原材料使用到最终处置的全生命周期有不利影响的能源，取消使用有毒原材料，在生产过程排放废物之前减降废物的数量和毒性。

因此，企业实施清洁生产，就是使用清洁的原、辅材料，通过清洁的工艺过程，生产出清洁的产品，清洁生产谋求达到两个目标。

（1）通过资源的综合利用、短缺资源的代用、二次能源的利用，以及各种节能、降耗、节水措施，合理利用自然资源，减缓资源的耗竭。

（2）减少废料与污染物的生成和排放，促进工业产品的生成、消费过程与环境相容，降低整个工业活动对人类和环境的风险。

   清洁生产是国内外20多年环境保护的经验总结，着眼于在工业生产全过程中减少污染物的产生量，并要求污染物最大限度资源化；清洁生产不仅考虑工业产品的生产工艺，而且对产品结构、原料和能源替代、生产运营、现场管理技术操作、产品消费，直至产品报废后的资源循环等诸多环节进行统筹考虑，其目的在于使人类社会和自然和谐发展。

清洁生产同时具有经济和环境双重目标，通

过实施清洁生产，企业在经济上要能赢利，环境也能得到改善，从而达到环境保护和经济发展协调的目的。

清洁生产是手段，目标是实现经济与环境协调发展。

四、清洁生产的内容

   根据清洁生产的概念，清洁生产主要应包括以下三方面的内容：

（一）清洁的能源

   1、常规能源的清洁利用，如采用洁净煤技术，逐步提高液体燃料、天然气的使用比例；

   2、可再生能源的利用，如水力资源的充分开发和利用；

   3、新能源的开发，如太阳能、生物质能、风能、潮汐能、地热能的开发和利用；

   4、各种节能技术和措施等，如在能耗大的化工行业采用热电联产技术，提高能源利用率。

（二）清洁的生产过程

   1、尽量少用、不用有毒有害的原料，这就需要在工艺设计中充分考虑；

   2、无毒、无害的中间产品；

   3、减少或消除生产过程的各种危险性因素，如高温、高压、低温、低压、易燃、易爆、强躁声、强震动等。

4、少废、无废的工艺；

5、高效的设备；

   6、物料的再循环（厂内、厂外）；

   7、简便、可靠的操作和控制；

8、完善的管理等等。

（三）清洁的产品

1、节约原料和能源，少用昂贵和稀缺原料，利用二次资源作原料；

2、产品在使用过程中以及使用后不含有危害人体健康和生态环境的因素；

3、易于回收、复用和再生；

    4、合理包装；

    5、合理的使用功能（以及具有节能、节水、降低躁声的功能）和合理的使用寿命；

6、产品报废后易处理、易降解等。

环境专栏清洁生产的五个方面

   一是尽量使用低污染、无污染的原料，代替有毒有害原料；二是清洁高效的生产工艺，使物料能源高效率的转化成产品，减少有害环境废物的排出。

对生产过程中排放的废物和能源，实行再利用，做到变废为宝，化害为利；三是向社会提供清洁产品，这种产品在使用过程中对人体和环境不产生污染危害或将有害影响减少到最低限度；四是在商品使用寿命终结后，能够便于回收利用，不对环境造成污染或潜在危胁；五是完善的企业管理，有保障清洁生产的规章制度和操作规程，并监督其实施。

同时建设一个整洁、优美的厂容厂貌。

   推行清洁生产在于实现两个全过程控制：

   1、在宏观层次上组织工业生产的全过程控制，包括资源和地域的评价、规划、组织、实施、运营管理和效益评价等环节；

   2、在微观层次上的物料转化生产全过程一的控制，包括原料的采集、贮运、预处理、加工、成型、包装、产品和贮存等环节。

在清洁生产的概念中不但含有技术上的可行性，还包括经济上的可赢利性，体现经济效益、环境效益和社会效益的统一。

五、清洁生产的理论

国内外清洁生产的理论研究和实践证明，可持续发展是清洁生产的理论基础，清洁生产是可持续发展理论的实践。

其理论具体可表现为以下三个方面的内容：

（一）废物与资源转化理论（物质平衡理论）

   在生产过程中，产生的废物越多，则原料（资源）消耗越大，废料是由原料转化而来。

清洁生产使废物最小化，其实质在于原料（资源）得到了最有效利用。

生产中的废物具有多功能特性，一种生产过程中产生的废物可作为另一种生产过程中的原料（资源），资源与废物是一个相对的概念。

清洁生产最好地体现了资源利用最大化，废物产生最小化，环境污染无害化。

（二）最优化理论

   清洁生产实际上是求解满足生产特定条件下使其物料消耗最少，而使产品产出率最高的问题。

此问题的理论基础是数学的最优化理论。

很多情况下，废物最小量化可表示为目标函数，而清洁生产则是求它在约束条件下的最优解。

   （三）社会化大生产理论

马克思主义认为，用最少的劳动消耗，生产出最多的满足社会需要的产品，是社会主义建设的最高准则。

马克思曾预言：

机器的改良，使那些在原有形式上本来不能利用的物质获得一种在新的生产中可以利用的形式，科学的进步，特别是化学的进步，发现了那些废物的有用性。

当今社会化大生产和科学进步，为清洁生产提供了必要的条件。

第二节 清洁生产与可持续发展

   一、清洁生产与可持续发展

   持续发展的理论使工业发达国家逐渐认识到人类应该适应增长和发展的需要，改变对资源和环境进行掠夺式的传统发展模式，向不超出资源和环境承载能力的可持续发展模式转变。

目前，人口、工业化和消费的趋势是：

废物与污染物的释放速度超过地球的吸收能力，自然资源的消耗不能得以恢复。

因此，生产工艺、产品、服务以及消费需求的取向是可持续发展议程的关键。

   工业产品在生产消费过程中生成的废品和废料是造成工业环境污染的主要来源，也是引起资源耗竭的主要原因。

原料在生产过程中，一部分变成产品，另一部分变成了废料，这一部分废料是由于生产过程中各种原因而未加以利用或未尽利用的原料。

改变这种生产发展模式的基本出发点如下：

   1、减缓资源消耗和减轻环境污染的核心问题是减少乃至消除废料，使原料得到充分合理的利用。

   2、强调工业生产和环境保护一体化，将工业生产的环境保护纳入可持续发展的战略之中。

   在上述背景下，清洁生产应运而生。

清洁生产给人们以全新的概念，即把工业生产污染预防纳入可持续发展战略的高度；可持续发展理论成为清洁生产的理论基础，清洁生产是可持续发展理论的实践，以保证环境和经济协调发展。

   人们的基本需要必须得到满足，这意味着人们必须找到从资源开发，经过制造与分配到使用和最终处置，全面改进产品和生产工艺的途径。

清洁生产谋求在工业生产过程中和产品设计过程中，防止污染空气、水和土壤，减少废弃物，以减少对人类的危害。

清洁生产也是一种认识世界的哲学思想，一般认为，伴随经济增长必然产生污染，但必须将污染控制在一种相对能接受的水平。

经济发展要考虑到自然生态环境的长期承载能力，使环境和资源既能满足经济发展目标的需要，又能满足人民生活的需要，既满足当代人的需要，又足以支持后代人的潜在需求。

与此同时，对环境保护要充分考虑到一定经济发展水平下的经济支持能力，采取积极可行的环境政策，配合和推进经济发展。

因此，清洁生产是可持续发展的必然方案。

   二、实施清洁生产的途径、方法与步骤

   清洁生产包括清洁的能源、清洁的生产过程和清洁的产品，是可持续发展的重大战略行动，是一项复杂的系统工程。

（一）可持续的生产

   实施清洁生产不仅是工业领域的责任，也是国民经济的整体战略部署与规划管理，需要各行各业共同努力；需要各部门（包括工业管理部门、环保管理部门、科技计划部门、金融财税部门等）通力合作，同时，也需要全国人民的积极参与，转变传统的发展观念，改变传统的生产与消费方式，实施可持续的生产与消费，进行一次新的工业革命。

   1、可持续生产的概念

   环境问题受到广泛重视之前，存在着两种生产理论，即物质资料的生产理论与人口生产理论。

环境资源被视为取之不尽用之不竭的生产条件。

北京大学陆文虎提出了包含环境生产的三种生产理论，从而明确了可持续生产的概念。

   三种生产理论是物质资料的生产、人类自身的生产和环境的生产相互适应的理论。

   物质资料的生产、人类自身的生产和环境的生产相互适应的理论对于指导我国这样一个人口众多、生态环境破坏严重的国家实施可持续发展战略具有重要的理论意义。

   物质资料的生产是指人类从环境中索取自然资源并接受人类自身再生产过程产生的各种消费再生物，通过人类的劳动将其转化为生活资料的总过程。

在这个过程中生产出来的生活资料用于满足人类的物质需求，同时生产过程中的废弃物返回环境。

物质生产环节的基本参量是社会生产力和资源利用率。

   人类自身的生产是指人类生存和繁衍的总过程。

在这个过程中，人类消费物质生产提供的生活资料和环境生产提供的生活资源，产生人力资源以支持物质生产和环境生产，同时产生消费废弃物返回环境，产生消费再生物返回物质生产环节。

人的生产环节，其基本参量是人口数量、人口素质和消费方式。

   2、可持续生产与可持续发展的关系

   三种生产的协调是实现区域可持续发展的一个重要前提。

协调需要具体的操作，协调操作就需要有能正确指导操作的理论、准则、方法和技术。

要使三种生产的运行关系从不和谐转变为和谐，关键在于协调三种生产之间的联系方式和内容，以确保整个系统的和谐运行，要协调各个生产环节内部运行的目标和机制，以保证三种生产的发展和三种生产之间的正确联系。

（1）加强环境管理

   深化环境影响评价制度是加强环境管理的重要方面。

环境影响评价是对人类社会行为通过三种生产可能对环境造成的影响进行预测，然后在此基础上去评价它们对三种生产和谐运行的贡献（正负、大小），并据此对人类的社会行为进行调整。

（2）开展环境建设

   在工业文明时代，区域复合系统运行的一个最基本的矛盾，就是环境生产的输入输出不平衡。

这一本质性矛盾，可以靠人类努力推行清洁生产和资源回收等办法而有所缓解，但在传统发展模式内是不可能从根本上得到解决的。

根据三种生产理论，解决的途径显然应该是开展环境建设。

具体来说就是调配人力资源和资金的投向，保证环境建设的投入。

环境建设不同于传统的第一、第二、第三产业，它的根本任务不是为人的生产这个环节提供生活资料，而是协调三种生产之间的关系，保证环境能源源不断地提供生活资料和生产资料，进而从根本上去解决人类社会发展不可持续性的一个重大的基本措施。

   （3）协同社会行为

人类的社会行为由政府行为、市场行为和公众行为组成，其中政府行为处于主导地位。

政府可以把属于自己的各种手段结合成一个系统的整体行为，去提高公众的可持续发展意识，从而去调控人口的增长，改变单纯追求物质享受的消费观念和消费方式，并在注意向物质生产投放人力资源的同时，注意向环境生产投放人力资源，等等。

当然，政府也可能因为认识滞后或者短期利益的驱使，不顾环境生产的承受能力，去迎合物质资料生产单纯追求经济利益最大化的倾向，去刺激公众追求高消费的倾向。

这就需要具有自觉可持续发展意识的公众去约束政府的行为。

（二）资源的合理开发与利用

   资源的合理开发、持续利用是可持续发展的前提。

为了实现资源的综合利用，首先要正确鉴别原材料，列出目前和将来能用的组成部分，制订将其转变为产品的方案。

   1、实行跨行业协作

   清洁生产思路强调，为了实现原料综合利用，必须统筹考虑，制定统一的开发利用规划，最大限度地实现原料的综合利用。

为此，必须组织跨行业的协作，组织企业间的横向联合，使一企业生产过程中的废料成为另一企业的生产原料，使工业废物资源化，充分合理利用资源，从而降低产品的生产成本，防止环境污染。

   2、减少环境污染

   回收利用二次资源不仅节省原材料和能源，对减少环境污染也至关重要。

   3、二次资源综合利用

资源的综合利用率在一定程度上反映了资源合理利用的程度，反映了资源流失损耗的状况。

有效地提高二次资源综合利用率是实现可持续生产的重要手段。

   （三）清洁生产的意识形成与技术推广

   目前，清洁生产的思想和重要性已逐步为公众认识，为进一步有效推动清洁生产，加强清洁生产的宣传教育，特别是意识培育和技术扩散尤显重要。

   1、清洁生产意识培育

   要深入有效地推行清洁生产，使不同层次的管理者，特别是企业的高层管理者了解清洁生产，认识到清洁生产对于企业节约成本、提高企业在市场上的竞争力，树立良好环境保护形象的重要作用至关重要。

2、清洁生产技术推广

   清洁生产是一种思想，是高层次的、覆盖面非常广的，体现在工业布局、国民经济计划、经济发展方针和产业政策等诸多方面。

为了对清洁生产提供强有力的技术支持，加强清洁生产技术的研发，促进清洁生产技术的扩散非常重要。

企业是清洁生产的主体，像环境保护一样，要真正把清洁生产从一种战略变为企业的实践，必须要各方面的通力合作，广大企业的积极参与，甚至是全民的自觉行动。

   （四）实施清洁生产的政策体系

   纵观国内外推行清洁生产的实践，无论工业发达国家，还是发展中国家，为有效推行清洁生产，相关法律、法规、政策和制度建设都必须跟上。

将推行清洁生产纳入法制轨道，建立完善的政策体系是推行清洁生产的有力保障。

   1、明确机构组织和实施主体

   清洁生产是一种战略，是高层次的、全方位的。

要真正有效推行清洁生产，必须明确组织机构和实施主体。

   2、建立完善的政策体系

   建立完善的政策体系对推行清洁生产非常重要。

政策体系涉及的内容主要有以下几点：

（1）支持企业推行清洁生产，财政给予必要的资金保障和倾斜。

（2）对于推行清洁生产的企业，在税收减免方面给予优惠。

   （3）对推行清洁生产的企业，实行加速折旧制度，刺激企业的技术改造和运用新技术、新设备向清洁生产发展，促进企业推行清洁生产。

   （4）创建清洁生产的市场机制，培育清洁生产的需求市场。

   3、将推行清洁生产纳入法制轨道

   要长期持续有效地推行清洁生产，必须把推行清洁生产纳入法制轨道。

   （五）工业生产过程的清洁生产

   清洁生产是工业发展的一种新模式，贯穿产品生产和消费的全过程中。

它不单纯是一个清洁生产技术问题，而是一个复杂的系统工程。

因此，要实现清洁生产，必须首先转变观念，从揭示传统生产技术的主要问题人手，从生产——环境保护一体化的原则出发，具体问题具体分析，逐个解决产品生产、贮运、使用和消费全过程中存在的问题。

   1、源削减

   源削减是指通过预先制定的措施预防污染，使污染物产生之前就被削减或消灭于生产过程中。

其实质是避免污染的产生，它在经济上和环境上要比净化和控制污染更为可取。

具体包括以下几个方面：

（1）改进产品设计、调整产品结构。

（2）用无害或少害的物料，不产生或少产生污染物。

   （3）改革工艺和设备，开发全新流程。

   （4）加强管理。

   2、废物循环利用，建立生产闭合圈

   工业生产中物料的转化不可能达100％。

生产过程中工件的传递、物料的输送，加热反应中物料的挥发、沉淀，加之操作的不当，设备的泄漏等原因，总会造成物料的流失。

工业中产生的“三废”实质上是生产过程中流失的原料、中间体和副产品及废品废料。

实现清洁生产要求流失的物料必须加以回收，返回流程中或经适当处理后作为原料或副产品回用。

建立从原料投入到废物循环回收利用的生产闭合圈，使工业生产不对环境构成任何危害。

（1）将流失的物料回收后作为原料返回流程中；

（2）将生产过程中产生的废料经适当处理后作为原料或替代物返回生产流程中；

   （3）将生产过程中生成的废料经适当处理后作为其他生产过程的原料回用或作为副产品回收。

   3、发展环保技术，搞好末端治理

   为了实现清洁生产，在全过程控制中还需包括必要的末端治理，使之成为一种在采取其他措施之后的防治污染最终手段。

这种厂内末端处理，往往是作为集中处理前的预处理措施。

在这种情况下，它的目标不再是达标排放，而只需处理到集中处理设施可接纳的程度。

因此，对生产过程也需提出一些新的要求。

（1）必须清浊分流，减少处理量，有利于组织再循环；

（2）必须开展综合利用，从排放物中回收有用物质；

   （3）必须进行适当的预处理和减量化处理，如脱水、浓缩，包装、焚烧等。

第三节 工业生态系统与工业生态学

一、工业生态系统

工业生产是当前社会物质生产的主要方式，对综合国力有着决定性的影响，又是环境污染的主要来源。

工业生产作为一个正常运行系统具有增值和物质转化两种属性和两种功能。

增值是以投资的方式，通过经营获取利润，属于社会经济范畴，反映国家与人民的利益关系，这是它的社会经济属性；物质转化是利用原料制取产品，使其具有一定的使用价值，这一过程与生态环境相联系，这是它的生态环境属性。

工业生态系统是人造系统，它是所有企业、行业和部门的总和，是通过对自然资源加工生产物质资料的事业。

工业除制造业之外，还包括采掘业、建筑业、运输业以及供电、供热、供水等公用事业。

工业系统本身是经济系统的一个组成部分，是一个组分众多、纵横交错的复杂系统。

与工业系统相关联的还有自然系统（土地、农田、森林、水体、矿藏、植被、动物等）、社会系统（政治、法律、组织、安全保障等）以及技术系统（厂房、动力、机器、工艺、科技开发等）。

工业系统的中心是人，人的劳动组织、人的劳动和智力的投入以及人的消费需求的推动。

实现物质转化、能量流动的工业活动，在某种程度上是与生物活动类似的。

两者都是按取自环境→生物体（企业）→返回环境的方式运作，其本质都是一种代谢的过程。

因此，工业生态系统的设计在某种程度上是在模拟自然生态系统。

在这样的工业生态系统里，能源和材料的消费被最优化了，一个过程的排放物可以作为另一个过程的原材料。

一个良好的工业生态系统应该是如下的情况：

（一）生态系统惟一的能量来源是太阳能；

（二）浓缩的有毒物质只在当地生成和使用；

（三）效率、生产率与弹性之间必须处于动态平衡，如果过多强调前两点而忽视了弹性就会造成系统的脆弱，并可能导致系统崩溃；

（四）通过物种的高度