绿色化学工艺学绪论部分.docx

1、绿色化学工艺学绪论部分绿色化学工艺学 Green chemistry technology第一章 绪论第一节 环境污染状况一、 地球环境的恶化环境是指影响人类生存和发展的各种天然和经过人工改造的自然因素的总和，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草场等。地球环境的恶化是多方面的。大气污染主要表现在工业废气、燃煤排放的二氧化硫和飘尘，汽车尾气排放的氮氧化物等毒素物质所造成的烟尘，大气污染所造成的酸雨，臭氧层破坏及温室效应导致的地球变暖。全球受污染最严重的十大城市中有九个是在中国。水污染江河、湖、海水等污染，污染物含量超过了水体的自净能力。固体废弃物污染包括工业固体废弃物、矿业固体废弃物、城市垃

2、圾、农业固体废弃物及放射性固体废弃物。噪声污染工业和交通工具所发出的不同频率和强度的杂乱振动造成的超常声音是使人产生厌烦的声音。上述四种污染已被人们称为四大公害。我国每年由环境污染造成的损失达到1000亿元以上。二、水资源的匮乏与污染地球表面大部分由水覆盖，总量13.8亿立方公里，其中97%是海水，淡水仅占3%，约3500万立方公里，在这些淡水中只有0.29%的淡水（约10万立方公里）可供利用。1、 水资源匮乏中国是一个缺水的国家，平均年降雨量为267mm，是世界平均值的81%，而且大约以12.7mm的速度减少。人均占有水量仅2632m3/人，是世界平均数的1/4。土地沙漠化，盐碱化，河流干涸

3、，地下水位下沉，海水倒灌，皆起因于淡水资源的过度开采，我国617个城市中，有300多个城市缺水。2、水的污染我国废水总量约500亿吨，其中工业废水和生活废水，约各占一半，其中大部分未作处理即直接排放，全国七大水系均遭到严重污染。有相当一部分不适合人畜饮用。因而需要下大力气治理污染。三、环境污染对人体危害废水所含的有机污染物，如苯、酚等，无机污染物，如氰化物、金属离子（砷、汞、铬、镉、铅）均对人体产生严重危害。其主要表现在：a、癌症病人日渐增多；b、职业病人多；c、人的生育能力下降50%，不育病人增多。化学工业在为人类创造了巨大财富，促进了社会的文明和进步。农药、化肥使人们免除了饥饿的困扰；合成

4、材料使人们衣着华丽、生活变的丰富多彩；化学合成药物为人们防病祛病，延年益寿；各种精细化学品为人们提供了多种多样、方便实用的生活用品；可以说化学化工与我们的生活息息相关，而且逐渐发展成为国家经济发展的支柱。令人遗憾的是，全球生态环境问题的严峻挑战都直接或间接与化学物质污染有关，同时也消耗了大量的不可再生资源。这些现象目前已危及人类自身的健康和生存，给工业文明蒙上了阴影。曾经被喻为“人类救星”的某些化学技术，已被证明是侵害人类的罪犯。某些杀虫剂也是杀人剂。以至于人们认为化工是引起环境污染的源泉，化学是罪魁祸首，化学家要负主要责任。由此可见，整个社会向化学和化学工作者提出了严峻的挑战。如何使现代化学

5、科技摒弃负面影响，继续为人类创造巨大的财富，促进社会的文明和进步，正是人类社会生存发展对绿色化学的迫切要求。第二节绿色化学化工的定义、特点一、绿色化学化工的定义绿色化学早期称为环境无害化学，环境友好化学、洁净化学。从环境友好的角度出发，绿色化学化工的定义为：利用现代科学技术的原理和方法，减少或消灭对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、助剂、产物、副产物等的使用和产生，突出从源头上根除污染，研究环境友好的新原料、新反应、新过程、新产品，实现化学工业与生态的协调发展。目前绿色化学又称为可持续发展化学或绿色可持续发展化学，以强调绿色化学化工与可持续发展的关系，从可持续发展科学的观点

6、出发，绿色化学化工不仅要考虑是否产生对人类健康和生态环境有害的污染物，还要考虑到原料资源是否有效利用，是否可以再生，是否可以促进经济、社会的可持续发展等，简单地讲是否符合可持续科学发展的原理和规律。目前这一观点已为大多数人所接受，是绿色化学化工的真正内涵。笼统地说，绿色化学化工是利用近代科学和技术的巨大进展和最新成就，在生产人类社会所需的大量新物质、新产品的同时，又能最大限度地利用资源、保护环境和维持生态平衡。因此，绿色化学化工是发展生态经济和工业的关键，是实现可持续发展战略的重要组成部分。绿色化学化工是20世纪90年代出现的一门具有明确的社会需要和科学目标的新兴交叉学科，已成为当今国际化学化

7、工研究的前沿领域，是21世纪的中心科学。二、发展绿色化学化工的需要人类的可持续发展对绿色化学化工的需要主要体现在以下几个方面。1、维持生态平衡的需要生态系统的能量和物质是人类赖以生存的物质基础。人类社会的生存与发展必须源源不断地从生态系统获取物质和能量。在自然界中一个运转正常的生态系统中的能量和物质的输入和输出，在一定时间内是自动趋于平衡的，以保持生态系统的结构和功能处于一个良好的稳定状态。当受到外来影响干扰时，生态系统也能通过自身调节和净化，来恢复和保持原来的平衡。也就是说，在一个平衡的生态系统中，物质之间及多种条件因素之间能彼此适应、相互依存、相互制约，保持一定的种群数量和状态。但这种自由

8、恢复的能力是有限的。当外来影响超过一定限度时，生态系统这种自动恢复的能力就会受到严重干扰或完全丧失，导致生态系统的失调，生态系统内的物质和能量流动发生变化，而引起连锁反应，使整个生态系统遭到破坏，给人类社会带来灾难。比如，杀虫剂和重金属盐通过生物链传递给人类。人类社会只能依托在一个良好的生态系统上，才有可能持续稳定地发展，因而要求绿色化学在为人类提供丰富的生活物质的同时必须保持生态系统的良性循环。2、充分合理地利用资源的需要自然资源是指人类从自然环境中摄取并用于人类生产和生活所必需的自然组成部分，通常指土地、水、森林、动物、植物、太阳能、电能、矿物等。他们是国民经济赖以发展的物质基础，是社会财

9、富的主要来源，为人类提供物质和能量。资源的状况有时决定了一个国家的产业结构、经济和外贸特征，其现状和未来的变化趋势也是一个国家和地区在可持续发展方面潜在能力的标志。自然资源是非常丰富和多样的，但是从储量来说，它是有限的，不是取之不尽和用之不竭的。煤、石油和天然气均是目前全球发展的基础能源，但他们属于不可再生的矿物资源。目前全球年能源需求量的75%来自化石燃料，化工原料95%以上也来源于这些不可再生的矿物资源。以往人类的高消费和过度开发对自然资源造成了重创。落后的生产技术、粗放型的经营与管理不善又造成资源的极大浪费，导致目前全球的资源枯竭和危机，使人们必然产生一种忧虑，原料有朝一日耗尽时，人类生

10、活和物质生产系统必遭破坏，其供求关系造成的价格增长势必导致全球的经济压力和动荡。人类社会是一个代代相传，生生不息的延续发展过程。自然资源为各代人所有。自然资源既能给祖宗吃饭，也要给子孙造福。自然资源的这种平等性和传承性是保障人类社会可持续发展的重要物质基础和环境条件。因此，当代人在面对自然资源时就不能只考虑自己的利益而不顾后人的利益。可持续发展要求人类改变那种长期沿用的利用大量消耗性资源和能源来推动经济增长的传统模式，通过优化资源的使用方式，提高资源的利用率，实现自然资源的消耗与增长相平衡。3、维护人类自身健康的需要人类自身的健康生存是人类社会追求的目标之一。只有人类自身健康，才有人类社会的生

11、存与发展。许多事实证明，某些化学技术产生的废弃物，以及使用剧毒原料或中间体的生产装置的泄漏，给人类带来了极大的伤害。比如，酸雨使全球大面积的森林死亡，印度光气泄漏致使2500人死亡，50000人失明，20余万人受到严重伤害。我国近年来也多次发生化工厂排污、泄漏等严重污染事故。满足人类的可持续发展对化学化工的需要是绿色化学化工的科学目标。三、绿色化学化工的特点从科学观点看，绿色化学化工是对传统化学思维方式的更新和发展，是更高层次的化学，是化学化工发展的新阶段。绿色化学与传统化学的不同之处在于前者更多地考虑社会的可持续发展，促进人和自然的协调。绿色化学化工是人类用环境危机的巨大代价换来的新认识、新

12、思维和新科学。在这种意义上说，绿色化学化工是对化学工业乃至整个现代工业的革命，是化学工作者面临的机遇和挑战。绿色化学与环境化学的不同之处在于前者研究环境友好的化学反应和技术，而环境化学则是研究影响环境的化学问题。绿色化学与环境治理（又叫环境工程）的不同之处在于前者是从源头上防止污染的生成，而环境治理则是对已被污染的环境进行治理，即末端治理的经营模式，往往治标不治本，既浪费资源和能源，又耗费了大量的治理费用，综合效益差，甚至造成二次污染。第三节绿色化工的基本原则1、坚持可持续发展的原则为了解化工产品的生产过程是否符合可持续发展的要求，必须建立一整套的绿色化工可持续发展的评估方法，对生产过程进行可

13、持续发展评估。包括对环境、安全、和人类健康影响评价，资源的有效利用评价。生命周期是指一个产品从摇篮到坟墓的全过程，包括从最初的原材料开采、提炼加工、产品制造、包装、运输、为消费者服务、回收和循环利用、最终的废弃物处理。资源的耗损和环境的污染在每个阶段都有可能发生，那么污染的预防和资源的控制应体现在产品生命周期的每一个阶段。因此，以上评价应是对产品整个生命周期的影响评价，即对最初原料的获得开始，到最终所用的残留物质返回地球结束的过程中，任何一种产品或人类活动所带来的污染物排放及其对环境影响的评估。2、提倡在污染源头防止污染产生防止污染优于污染的后治理，50年来环境污染治理的经验和教训告诉人们，一

14、旦污染物对生态环境造成严重破坏，要想彻底根治是比较困难的，不仅投资大，花钱多、治理时间长，而且治标不治本，还可能造成二次污染。环氧丙烷的传统工艺原料为氯气、水、丙烯、石灰，反应式：CI2 + H2O = HOCI + HCIC3H6 + HOCI = CH3CHCICH2OH2 CH3CHCICH2OH + Ca(HO)2 = 2 C3H6O + H2O + CaCI2该反应需要消耗大量的石灰和氯气，设备腐蚀和环境污染严重，废水排放量大，吨产品产生60吨左右的低浓度氯化钙废水。目前正在开发的绿色工艺为以丙烯、双氧水为原料，以钛硅分子筛为催化剂。C3H6 + H2O2 = C3H6O + H2O

15、3、化学反应的设计应遵循“原子经济性”原则“原子经济性”原则，即使所有的反应物都转化为产物，以最大限度地利用资源，尽可能将所有原料转化为产品，避免产生废物。目前化工原料90%以上来源于不可再生资源，以往低效率的化学工业造成了这些资源的巨大浪费，同时也产生了大量的废物。现在提倡“原子经济性”，最好原子利用率达到100%。化学反应的原料尽可能采用无毒或低毒物质，并且，这些原料本身的生产也是环境友好的。甲基丙烯酸甲酯传统工艺原料：丙酮、氰化氢、烧碱、硫酸、甲醇，目标产物选择性77%，原子利用率46%。新工艺原料：甲基乙炔、甲醇，原子利用率近100%4、尽量不用和不产生对健康和环境有害且有安全隐患的物

16、质和能源许多化学物质具有易燃易爆有毒有害等特性，如果处理不当，就可能产生爆炸、火灾或泄漏，造成化学事故，从而影响人类的健康和生命，恶化当地的生态环境，造成巨大的经济损失。因此，在化工产品的生产过程中，应尽可能不使用和不产生对人类健康和环境有害或存在安全隐患的物质。合成某种目的产物一般有多种路线可供选择，在设计和选择合成路线时，应根据这一原则选择原料和反应路线。聚碳酸酯的传统合成方法是采用光气和苯酚反应生成碳酸二苯酯，进而和双酚A进行酯交换，再缩聚成聚碳酸酯。然而光气属于剧毒物质，对人体健康和环境有害（工厂周围20公里内不允许有居民）。为此，国外开发了碳酸二甲酯代替光气的新技术。5、设计的产品不

17、仅具有良好的功效和耐久性，还应低毒无害和废弃后易于降解为无害物质MTBE的毒性，用其他含氧化合物代替。6、尽可能不使用助剂和溶剂，必要时应采用无毒无害的溶剂和助剂传统涂料使用苯、甲苯等溶剂，逐渐改为水分散或水溶、醇溶系列。7、合理使用和节省能源能量是保证化学反应和化工过程顺利进行的必要条件。但是化学化工过程所需要的能量应考虑其对环境和经济效益的影响，尽可能使化工过程在环境温度和压力下进行，达到合理使用和节省能源。化学反应常常需要加热来加速反应，通常能量被用来克服活化能。应用催化剂可降低活化能，使反应完全的热能需求降至最低。化工产品的分离、提纯、如蒸馏、重结晶等，是相当耗能的步骤。因此，在设计反

18、应过程时，应充分利用物质的物理化学性质的差异或研究新的分离技术实现产品和副产品的分离，应将分离步骤所需的能量降至最低。8、在技术和经济可行的条件下，利用可再生的资源和能源合成化学品对于可再生资源的利用，从科学、工业和环境方面看均有重大意义。如石油系增粘树脂改为松香系增粘树脂；利用光电转换，由太阳能转化为电能，进而实现电化学氧化、还原。9、尽量避免不必要的衍生化步骤10、采用高选择性的催化剂11、实施在线监测分析，以有效控制有害物质的形成或准确掌握其排放量化学反应过程是动态的，受多种因素的影响。如果反应条件发生变化，就可能改变方向，产生一些废物或者生成一些有毒有害的危险品，或者反应不完全，使一些

19、原料变成了废物，降低了生产效率，增加了生产成本。通过实时分析，在线监控可以及时调节反应条件和准确判断反应的完成程度，提高目的产物的收率，使废弃物的产生量降到最低。12、充分了解和研究生产过程中可能涉及的各种化学反应的热力学规律，尽可能避开剧烈的放热反应，以保证生产安全剧烈的放热反应也是造成化学事故的主要原因之一，在生产过程中由于不能及时地移出反应过程中产生的热量，可能会造成反应温度等参数的失控，而影响产品的质量和数量，严重时可能发生冲料、爆炸等事故。13、应综合考虑可用原料与能源的相互耦合在化工生产过程中，可充分利用放热反应产生的热或其它余热（如排出的加热蒸气，造气-变换一体化技术）来驱动吸热

20、反应，或其它需要加热的过程，也应该尽量利用副产物生产其它产品。14、应考虑产品的服务功能结束后的性能和去向，最好能再利用在很多情况下，产品的寿命终结都是因为技术或款式上的老化而导致的，而不是因为其基本性能或质量的衰竭。为了减少废物，那些还有功效或价值的成分应再利用或重新构建。因而，在设计产品时就应充分考虑产品服务功能结束后产品的再利用问题。比如，聚苯乙烯包装材料，可由水溶性溶剂溶解，再回用。15、强调“输出”的牵引，而不是靠输入物质和能量的推动许多化学反应是平衡反应，当反应体系的温度、压力、浓度发生变化时会破坏这种平衡。通常，通过提高反应温度、压力或反应物的量使化学平衡向生成产物的方向移动，但

21、这会造成能量和原料的浪费。通过不断将产品从反应体系中移出也可达到相同的目的，并可减少能量和原料的消耗。反应精馏技术即是一个很好的应用。16、集约化生产17、反应之间的耦合技术第四节绿色化工的研究内容根据绿色化工的上述原则，绿色化工的主要研究内容包括以下三个方面。1、化工原料的绿色化化工原料的绿色化就是尽可能选用无毒、无害的化工原料和可再生资源进行化学品的合成和制备。比如，以碳酸二甲酯代替硫酸二甲酯进行甲基化合成；以二氧化碳代替光气合成异氰酸酯等。2、化工生产技术的绿色化利用全新的化工技术，如新催化技术、生物技术、电化学技术、光化学技术、微波化学技术、膜技术、超临界流体技术等，开发高效、高选择性

22、的原子经济性反应，从源头上减少或消除有害废物的产生，降低或避免对环境有害的原料的使用，合理使用和节省资源和能源，减少或消除产品的制备和使用过程中的事故和隐患。3、化工产品的绿色化化工产品的绿色化就是根据绿色化工的新观念、新技术和新方法，设计、研究和制备更为安全的绿色化工产品。要求产品无毒或低毒，与生物圈相容性好，使用后在环境中能分解成对环境和生态无害的产物。第五节绿色化工过程的评估绿色化工的定义比较抽象，如何判断某一化工过程是绿色化工就需要建立绿色化工过程的评估准则。完整的绿色化学化工评估方法和理论的建立，是开展绿色化工研究的基础，是设计绿色化工工艺的必要条件，能减少绿色化工研究的盲目性，保证

23、绿色化工的健康发展。一、绿色化工过程的评估方法按照可持续发展理论，绿色化学的评估就是如何评估化学化工过程的可持续性。为了评估一个化工工艺过程，需要有一套衡量可持续性的指标或规则。在衡量可持续性时，必须注意如下几个方面。（1） 可持续发展是建立在经济、生态、社会三个方面的。 如果只着眼于生态的可持续性是远远不够的，还必须考虑到生态发展对经济和社会的影响。经过生态可持续性评价后还必须进行经济和社会可持续发展方面的评价。例如，在化学合成中，有毒有害的溶剂被无毒无害的溶剂取代，那么生态可持续性得以改善。但是，新溶剂比被取代的溶剂贵，那么经济可持续性就变差。再进一步考虑，如果有毒有害的溶剂的量大大减少，

24、那么它的生产商必然减小生产规模，这将导致就业率降低，社会可持续性发展就变差。（2）可持续性发展是强调整体，不仅仅是对生产的某个过程和步骤，而是在整个生命周期内的可持续发展。忽视对上游、下游产品和过程的重视，而只局限于一个小的过程，可以认为是数据的不足和认知的缺乏，所得结论不全面。因而，在阐述可持续性时，说明所得到的结论是否通过一个全过程研究得到的是非常重要的。例如，如果所采用的低毒低害溶剂的生产步骤多，价格高，而且在生产过程中产生了更多的有害废物，消耗了更多的能量。那么仅以生产过程对环境的影响来看，可以说是持续的，但从整体来说就是不持续的。（3）可持续发展具有地方性、区域性和全球性的特点可持续

25、发展是为了满足人类的可持续需求，但这些需求是有其地域差异的。化学化工过程可持续性的评估方法包括定性和定量两种。可持续发展理论、绿色化学化工的各条原则是界定什么是绿色化学的重要理论基础，根据这些理论和原则，人们可以依据化学反应过程制订那些潜在的可持续性的定性衡量标准和评估新技术绿色程度的原则指标。绿色化学定量评估中最具代表性的方法是生命周期评价方法（LCA）。它是对最初从地球上获得原料开始，到最终所有的残留物返归地球结束过程中，任何一种产品和人类活动所带来的污染物排放及其对环境影响进行评测的方法。这种方法实际上是对能量和物质的利用及由此造成的环境影响进行识别和评估。按照可持续发展的原则，要确定一

26、个化合物是否是绿色的，不但要看化合物本身是否有毒有害。这个过程需要几年、十几年甚至几十年的时间。生命周期评价方法需要大量的数据和信息。该方法还把除了产品和原料外的全部材料定义为废物，但副产品可能有另外的用途，所以这种定义是不正确的。另一种定量评估的方法是框架结构模型。该方法将生态环境、社会和经济性能综合在一起，并依据生态环境，社会和经济绩效有效地做出战略决策。该框架方法提出了五个基本的衡算标准：原料强度、能量强度、水消耗、有毒物排放和污染物排放。这个框架方法将标准限定于有问题的化学工艺，仅使用五个标准来评估工艺，所以非常实用。通常情况下对一个化学化工过程进行绿色化程度的评估至少有以下四个步骤：

27、（1）化合物的鉴定这一步骤主要是提供工艺过程中所涉及的所有化合物的理化性质、药物学、药理毒性等性质。（2）制备过程的分析在进行制备过程的分析时应尽可能多的提供反应的途径，具体需做以下几方面的工作。1 化学反应分析。确定反应的机理，给出反应过程中物质结构的变化，可分离出的产物的信息，尽可能详细地描述反应过程，为选择反应路线提供依据。2 产品的纯化说明。主要说明如何得到纯净的合格产品。3 工艺过程的描述。按照操作顺序，对制备过程的各个操作步骤进行排序，并对每个步骤中的原料和产品所处状态及能量利用状况进行描述，以便分析复杂的工艺过程。4 总产量的分析。计算生产过程中产品的总产率，包括转化率和选择性，

28、废物的种类及数量。（3）对环境和社会影响的评估提供关键物质和能量利用信息，包括溶剂和废物的数量，正常情况下所需的能量，还要考虑反应物的性质以及废物对环境和社会的潜在影响。（4）综合评价对以上提出的问题进行综合分析、比较，并兼顾对生态环境、经济效益、社会效益及人类健康的影响，从而判断出某一化工工艺过程的绿色化程度。二、绿色化学化工过程的评估指标1、原子经济性原子经济性，又叫原子利用率，可表示为：原子利用率=目标产物的相对分子质量/反应物的相对分子质量总和原子经济性是衡量所有反应物转变为最终产物的量度，如果全部转化，则原子经济性为100%，原子经济性是绿色化学的重要指标之一。通过对化学工艺过程的计

29、量分析，合理设计反应过程，以提高原子经济性，从而达到节省资源和能源，提高化工生产过程的效率的目的。但是仅用原子经济性来考察化学反应的绿色化程度过于简单、片面，还必须结合产率和选择性这样的指标来进行考核，只有原子经济性、选择性和转化率三个指标都达到100%时，才可能是绿色化程度最高的绿色工艺过程。2、环境因子和环境指数环境因子是指每产出1千克目标产物所产生的废弃物的千克数，E因子=废弃物总量（kg）/目标产物量（kg）环境因子仅考虑废弃物的量，而不是质，将环境因子乘以一个对环境不友好因子（Q）得到的参数即为环境指数P。废弃物毒性越大，不友好因子越大。因而，环境指数对判断化工过程的绿色化程度才更有

30、效。P=E因子Q3、质量强度在实际生产中，为了促进反应的进行，常需要加入一定量的介质、催化剂、助剂等，它们的流失和消耗必将增加产品成本和废物的排放量。而原子经济性、选择性、转化率等指标无法表达它们的绿色化程度，为全面评价化工过程的绿色化程度，引入质量强度（MI）概念，即获得单位质量目标产物消耗的所有原料、助剂、溶剂等物质的质量与目标产物质量的比值。MI=反应中所消耗的各物质的总质量/目标产物质量 E因子=MI-14、能量效率参数不同化学品在化学反应过程中的能量消耗可用能量效率参数（）来表示：=产出物质总量（kg）/输入能量总量(kJ)能量效率参数表示输入单位能量所产出目的产物的量的多少。能量是

31、生产活动的决定因素，只有当生产过程中的能量被有效使用时，生产过程才是可持续的。能量效率参数越大，化学反应过程的绿色化程度才越高。注：目前化工项目在投产前要做三个评价，分别是：安全评价、环境影响评价、能量消耗评价，简称为：安评、环评、能评。第六节工业生态学原理生态学是属于生物学与地学之间的边缘学科，即生态学是研究生物与环境之间的能量与物质收支平衡规律、信息交流以及相互作用机理的科学。有机体与其生存的环境是一个相互联系、相互依赖和相互制约的不可分割的整体，其中每个因素不仅本身对整体起作用，而且因素彼此之间相互影响，只要一个因素发生变化，立即会引起其它因素产生一系列连锁反应，这种错综复杂的生物和非生

32、物因素密切相关，通过能量流动、物质循环和信息传递，在自然界构成一个相对稳定的自然体系，这个自然体系又被称为生态系统，因此生态系统又可被看成是一定空间范围内生物与非生物通过能量流动、物质循环与信息传递过程，共同结合成的一个生态学单位，是近代生态学研究的一个基本单元。生态系统主要包括陆地生态系统、水域生态系统和人工生态系统。陆地生态系统主要由森林生态系统和草原生态系统组成；水域生态系统主要由湖泊生态系统和海洋生态系统组成：人工生态系统主要由农田生态系统和城市生态系统组成。生态系统的组成可以分为两大部分，即生命成分和无生命成分。生命成分可分为生产者、消费者和分解者；无生命成分又可分为能源、代谢物质和环境物质。生态系统的组成在自然界中以纯粹一个独立的生态系统形式存在的区域是很少的，往往是以几个生态系统的相互依存，相互交叉和相互融合的形式存在。特别在城市生态系统中，