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1、第一章第一章 环境可持续发展环境可持续发展模式模式1 1、微观、微观-绿色化学绿色化学2 2、中观、中观-清洁生产清洁生产 3 3、宏观、宏观-产业生态学产业生态学目标:社会、经济、环境可持续发展目标:社会、经济、环境可持续发展 人与自然环境关系的认识过程阶段 农牧社会 工业社会 后工业社会环境问题 局部 区域-全球 全球认识论 听天由命 人定胜天 天人合一方法论 稀释扩散 先污染后治理 预防原理控制论 迁徙 点源末端治理 清洁生产 产业生态 循环经济 低碳经济保护目标 群落环境 城市与区域 地球环境 发展目标 生存 财富 可持续发展 表现在环境保护工作方面表现在环境保护工作方面:由对点源污染
2、的关注到关注面源、流域乃至全球环境污染问题;由对单一污染物的关注到关注二次污染和复合污染的问题;由对城市、工业污染的关注到关注农村、农业的污染问题;由对生产环节污染的关注到关注商品流通环节的污染问题;由对环境污染问题的关注到关注生态系统破坏的环境问题。关注环境问题的趋势关注环境问题的趋势 环境保护面临的任务环境保护面临的任务一一.控源减排控源减排1.1.结构减排结构减排-产业结构调整产业结构调整,转变经济增长方式转变经济增长方式2.2.工程减排工程减排-SO-SO2 2、NONOX X、POPPOPs s;COD COD、NHNH3 3-N-N3.3.管理减排管理减排-标准、法律法规、监控预警
3、标准、法律法规、监控预警二二.减负修复减负修复1.1.点源点源-工业控源工业控源2.2.面源面源-农业面源农业面源3.3.综合调控综合调控(清洁生产清洁生产-循环经济循环经济-点源治理点源治理-产业生态园产业生态园)三三.综合调控综合调控-生态健康生态健康1.1.总量控制总量控制2.2.环境监测环境监测-环境质量公示制度环境质量公示制度-污染源自动监测污染源自动监测-饮用饮用水安全水安全-食品安全食品安全3.3.关小上大、提标进园关小上大、提标进园4.4.环境政策环境政策-绿色贷款绿色贷款.排污权交易排污权交易.绿色保险绿色保险自然稀释扩散自然稀释扩散末端治理末端治理清洁生产清洁生产生态生态工
4、业工业/循环经济循环经济可持续发展可持续发展通向可持续发展的不同阶段通向可持续发展的不同阶段低碳经济低碳经济 (Green Chemistry)绿色化学:绿色化学:环境无害化学环境无害化学 环境友好化学环境友好化学 清洁化学清洁化学 从源头消除污染的途径从源头消除污染的途径 新设计化学合成方法和化工产品来根除污新设计化学合成方法和化工产品来根除污 染源染源二、绿色化学二、绿色化学绿色化学的内容绿色化学的内容o原料绿色化原料绿色化o反应绿色化反应绿色化o产品绿色化产品绿色化o溶剂绿色化溶剂绿色化o催化剂绿色化催化剂绿色化绿色化学的绿色化学的12条原则条原则(1 1)防止污染的产生优于治理产生的污
5、染;)防止污染的产生优于治理产生的污染;(2 2)原子经济性;)原子经济性;(3 3)只要可行,应尽量采用毒性小的化学合成路线;)只要可行,应尽量采用毒性小的化学合成路线;(4 4)更安全的化学品的设计应能保留其功效,但降低毒性;)更安全的化学品的设计应能保留其功效,但降低毒性;(5 5)应尽可能避免使用辅助物质(如溶剂、分离剂等),如)应尽可能避免使用辅助物质(如溶剂、分离剂等),如用时应是无毒的;用时应是无毒的;(6 6)应考虑到能源消耗对环境和经济的影响,并应尽量少地)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;使用能源;(7 7)原料应是可再生的,而非将耗竭的;)原料应是
6、可再生的,而非将耗竭的;(8 8)尽量避免不必要的衍生化步骤;)尽量避免不必要的衍生化步骤;(9 9)催化性能试剂(有尽可能好的选择性)优于当量试剂;)催化性能试剂(有尽可能好的选择性)优于当量试剂;(1010)化工产品在完成其使命后,不应残留在环境中,而能)化工产品在完成其使命后,不应残留在环境中,而能降解为无害的物质;降解为无害的物质;(1111)分析方法必须进一步发展,以使在有害物质生成前进)分析方法必须进一步发展,以使在有害物质生成前进行即时的和在线跟踪及控制;行即时的和在线跟踪及控制;(1212)在化学转换过程中,所选用的物质和物质形态应尽可)在化学转换过程中,所选用的物质和物质形态
7、应尽可能地降低发生化学事故的可能性能地降低发生化学事故的可能性绿色化学绿色化学12条原则条原则绿色化学的主要内容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研究研究“废物零排放废物零排放”的的“原子经济原子经济”反应反应 是绿色化学的重点是绿色化学的重点 Barry Trost教授:原子经济性教授:原子经济性(Atom Economy)概念概念 A B C D A B C 原子经济性原子经济性 100 产物产物废物废物废物废物为零为零被
8、利用原子的原子量之和被利用原子的原子量之和反应中所有反应物的分子式量反应中所有反应物的分子式量工业部门工业部门每吨产品排放的废物(每吨产品排放的废物(Kg/吨)吨)炼油炼油0.1大宗化学品大宗化学品15精细化工精细化工520制药制药25100 不同工业部门生产中的废物排放量不同工业部门生产中的废物排放量制药、精细化工制药、精细化工更需开发原子经济反应更需开发原子经济反应三、为环三、为环境境而设计而设计 (Design for Environment;DfE)系系统统化地考量在化地考量在产产品及品及制作过程的整制作过程的整个个生命生命周周期中期中环环境、健康境、健康与与安全目安全目标标的的设设计
9、绩效计绩效。又称又称:生态设计、绿色设计,面向环境的设生态设计、绿色设计,面向环境的设计或生命周期设计,被认为是实施清洁生计或生命周期设计,被认为是实施清洁生产新的台阶。产新的台阶。为环境设计的基本思想为环境设计的基本思想 产品设计的基本思想在于从产品的孕育阶段产品设计的基本思想在于从产品的孕育阶段开始即遵循污染预防的原则,把改善产品的环境开始即遵循污染预防的原则,把改善产品的环境影响的努力凝固在产品设计之中。经过生态设计影响的努力凝固在产品设计之中。经过生态设计的产品对生态环境没有过度的影响,在延续使用的产品对生态环境没有过度的影响,在延续使用中是安全的,对能源和自然资源的利用是有效的,中是
10、安全的,对能源和自然资源的利用是有效的,并且是可以再循环、再生或易于安全处置的。并且是可以再循环、再生或易于安全处置的。产品为环境设计产品为环境设计以电视机(索尼德意志公司)为例以电视机(索尼德意志公司)为例材料选择材料选择 避免使用复合材料避免使用复合材料 最大限度减少涂漆材料最大限度减少涂漆材料 减少所用材料的种类减少所用材料的种类 所有塑料零件标上材料代号所有塑料零件标上材料代号 壳体前脸使用水基漆壳体前脸使用水基漆 制造工艺制造工艺 扬声器格子窗成为音箱整体的一部分,用同一种塑料制成扬声器格子窗成为音箱整体的一部分,用同一种塑料制成 采用吹塑工艺,提高机诫质量,减少塑料用量,降低成本采
11、用吹塑工艺,提高机诫质量,减少塑料用量,降低成本便于拆卸便于拆卸 直接用手或常用工具即可拆卸直接用手或常用工具即可拆卸 音箱可直接拉出音箱可直接拉出 显象管只用显象管只用4 4个螺钉固定在塑料机壳上,机壳上不用任何个螺钉固定在塑料机壳上,机壳上不用任何金属固定元件金属固定元件 产品生态设计产品生态设计以电视机(索尼德意志公司)为例以电视机(索尼德意志公司)为例地毯业界的改革先锋地毯业界的改革先锋 InterfaceInterface公司公司改革经营模式改革经营模式:以租代卖:以租代卖 每月为客户检查一次每月为客户检查一次 利用一个晚上的时间,调换利用一个晚上的时间,调换1020%磨损面积达磨损
12、面积达8090%的地毯的地毯 改用块状形式铺放,少用胶或不用胶改用块状形式铺放,少用胶或不用胶改进地毯设计改进地毯设计:分为可分离的面层和衬底:分为可分离的面层和衬底开发新材料开发新材料SoleniumSolenium 减轻重量减轻重量35%提高耐磨性提高耐磨性4倍倍 耐脏、易清洗耐脏、易清洗 、不发霉、不发霉 易于再循环易于再循环地毯业界的改革先锋地毯业界的改革先锋 InterfaceInterface公司公司惊人的效果惊人的效果 单位服务成本降为原先的单位服务成本降为原先的1/71/7 非物质化达到非物质化达到3030倍的效率倍的效率 制造成本降低,利润大幅度增加制造成本降低,利润大幅度增
13、加 增加了就业增加了就业 公司的最终目标:不再使用一滴石油公司的最终目标:不再使用一滴石油环环境化境化设计的设计的目的目的以最有效益方式,以最有效益方式,通过设计达通过设计达成成:o减减少及降低不可再生少及降低不可再生资资源源的的使用使用o善用善用资资源及能源以源及能源以确确定可持定可持续续性性o减减少(最少(最终终目目标为除去标为除去)有毒及有害物)有毒及有害物质的质的使使用及排放用及排放零排放(零排放(Zero Emission)Zero Emission)的历程的历程Zero Emission环保化设计清洁生产清洁生产末端治理末端治理减少排放减少排放LCALCA评评估估运运用(含用(含消
14、费消费)加强社会生产力加强社会生产力完全满意完全满意零库存零库存Just in Time零缺点零缺点(全面品管;(全面品管;TQMTQM)增加效率增加效率 近近年年来来,一一些些发发达达国国家家围围绕绕非非物物质质化化,进进一一步步提提出出了了物物耗耗能能耗耗零零增增长长、污污染染物物零零排排放放、废弃物、废弃物零填埋(零填埋(3Zero3Zero)的奋斗目标。的奋斗目标。“3 Zero3 Zero”政策政策 所所谓谓零零填填埋埋是是指指所所有有的的废废弃弃物物都都能能再再循循环环,而而没没有有东东西西扔扔到到垃垃圾圾填填埋埋场场。法法国国雷雷诺诺汽汽车车公公司司组组织织了了日日回回收收处处理
15、理30003000辆辆废废旧旧汽汽车车的的再再循循环环系系统统,争争取取100%100%的的物物料料再再循循环环。实实现现零零填填埋埋的的前前提提是是产产品的品的生态设计生态设计。零填埋政策零填埋政策环境化设计的关键环境化设计的关键性角色性角色全面全面品质管理品质管理整合性整合性产品发展产品发展污染污染预预防防(清洁生产清洁生产)环境责任环境责任(管理系管理系统统)环境化环境化设计设计企业整合企业整合可持续发展可持续发展环环境化境化设计的设计的基本基本条条件件环环境化设计设计社社会会效益及目效益及目标标污染污染预预防防回收再利用回收再利用基本准则基本准则基线指标基线指标(LCA)改善方改善方针
16、针及技及技术术工具工具环环境化境化设计的设计的工具工具1.1.生命生命周周期期评评估估(或或减减化化为为质质能平衡或能平衡或简约简约式式LCA)LCA)2.2.风险评风险评估估(特(特别别用用于整体于整体性性评评估估阶段阶段)3.3.全成本全成本会计会计方法方法(特(特别别考量考量潜潜在成本及社在成本及社会会成本)成本)4.绿绿色色设计设计指指标标(Green IndicesGreen Indices;例如例如VolvoVolvo之之EPS EPS Environmental Priority Strategies SystemEnvironmental Priority Strategies
17、 System)5.5.可拆可拆解性设计解性设计(Design for DisassemblyDesign for Disassembly)及回收及回收准则(经济准则(经济性性条条件是件是决决定因素)定因素)6.6.原材料原材料优先优先选用清单选用清单(简单简单易用,但可能易用,但可能误导误导)环环境化境化设计的资讯与决策构架设计的资讯与决策构架制成制成产产品品资资料料库库选择选择条条件件市市场动态场动态模模组组活活动动/产产品品参数参数生命生命周周期期评评估模估模组组决决策策模模组组财务条财务条件件评评估估环环境境负负荷及荷及资资源消耗源消耗“人人”介面介面策略及策略及决决定定环环境化境化设
18、计的准则设计的准则设设定性定性准则准则功能功能条条件件基本基本运运作要求作要求环环保保/安全安全规规定定新新设计设计建建议议性性准则准则“较较佳佳条条件件”的资讯的资讯 经验累积经验累积 逐逐渐发渐发展展的的工具工具optional环境环境化化设计的设计的定性定性准则准则1.1.为为回收再利用回收再利用设计设计2.2.为为易拆解性易拆解性设计设计3.3.为减废设计为减废设计4.4.为节为节能能设计设计5.5.为为省省资资源源设计设计6.6.为为降低降低长长期期风险设计风险设计7.7.为为避免意外避免意外设计设计DfEDfE定性定性准则准则为为回收再利用回收再利用设计设计(1)(1)为为材料回收
19、材料回收设计设计o避免使用避免使用复复合材料合材料o标标示可回收材料示可回收材料o使用可回收之包使用可回收之包装装(2)(2)为为元件回收元件回收设计设计o使用可再利用容器使用可再利用容器o为为易整修易整修设计设计o为为可再可再制造设计制造设计DfEDfE定性定性准则准则为为易拆解性易拆解性设计设计(1)(1)增增进进元件元件运运作作的的方便性方便性o拆解程序拆解程序的的最佳化最佳化o增加拆解及元件取出增加拆解及元件取出的的方便性方便性o避免嵌入式元件避免嵌入式元件(2)(2)简简化元件化元件的的界面界面o避免使用避免使用弹弹簧、滑簧、滑轮轮、硬化、硬化处处理理o避免黏合及焊接避免黏合及焊接o
20、避免螺避免螺丝丝固定固定(3)(3)简简化性化性设计设计o减减少少产产品品复杂复杂性性o减减少零件少零件数数o设计设计多功能零件多功能零件o使用共通性零件使用共通性零件DfEDfE定性定性准则准则为减废设计为减废设计(1)(1)源源头减废头减废o降低降低产产品尺寸品尺寸 规范轻质规范轻质材料材料o设计薄层设计薄层包覆包覆 增加液增加液体浓体浓度度o降低元件重量降低元件重量 减减少包少包装装重量重量o使用使用电电子文件子文件(2)(2)为为分分离而设计离而设计o加加强强材料材料滥编编号滥编编号o尽尽量使用少量使用少种类种类材料材料o使用相同或相容材料使用相同或相容材料(3)(3)避免材料污染避免
21、材料污染(4)(4)考量回收、再利用及考量回收、再利用及处处理理的的方便性及方便性及设计设计DfE定性定性准则准则为节能设计为节能设计(1)(1)减减省生省生产过产过程程的的能源使用能源使用(2)(2)降低降低设备的设备的能源需求能源需求(3)(3)降降低配售低配售过过程中程中的的能源能源b 短短运运送距送距离离及避免及避免紧急紧急送送货货b 降低降低运运送送体积体积/重量重量(4)(4)使用再生使用再生资资源源DfEDfE定性定性准则准则为节为节省省资资源源设计设计(1)(1)设计设计多功能多功能产产品品(2)(2)使用回收及可再生材料使用回收及可再生材料(3)(3)使用再使用再制制元件元件
22、(4)(4)设计长设计长效效/使用使用产品产品o增增长长功能有效期功能有效期o设计设计可可提升提升功能元件功能元件o设计设计可重可重复复使用基座使用基座o设计设计可修可修护的护的方便性方便性o设计设计耐用耐用产品产品(5)(5)设计设计可可闭环闭环式回收式回收(6)(6)设计设计可回收包可回收包装装(7)(7)设计设计可重可重复复使用容器使用容器(8)(8)发发展租借方案展租借方案DfEDfE定性定性准则准则为为降低降低长长期期风险设计风险设计(1)(1)减减少少制制程排放物程排放物(2)(2)避免有毒及具危害性物避免有毒及具危害性物质质(3)(3)避免避免长长期期累积于环境的累积于环境的化化
23、学学物物质质(4)(4)使用水性(非溶使用水性(非溶剂剂型)技型)技术术(5)(5)增加增加产产品生物可分解性品生物可分解性(6)(6)增加增加产产品易品易处处理理/处处置性置性DfEDfE定性定性准则准则为为避免意外避免意外设计设计(1)(1)避免使用避免使用腐蚀腐蚀性及易燃性材料性及易燃性材料(2)(2)提供提供释压释压功能功能(3)(3)减减少少渗透渗透可能可能(4)(4)使用避免孩童打使用避免孩童打开的盖开的盖子子(5)(5)避免避免顾顾客客错误错误使用使用的设计的设计三、清洁生产1、传统环境工程关注的是解决在环境中的迁移转化、命运和归宿以及污染物发生源的末端治理。2、为环境而设计侧重
24、于在产品设计过程阶段运用环境伦理和各种技术方法解决产品生命周期过程的环境问题。例如为拆解和再循环而设计。3、清洁生产-污染预防侧重于产品和过程的污染消除。4、清洁生产侧重于企业产品生产过程中解决环境污染问题,例如采用清洁的能源、清洁的原材料、清洁的生产过程、清洁的产品和服务。5、可持续发展-最终目标 经济增长与生态环境协调 资源永续利用 既满足当代人需求,又不损害后代人的发展。联合国环境规划署对联合国环境规划署对清洁生产清洁生产的定义是的定义是:“清洁生产是将综合性、预防性的环境战略持续地清洁生产是将综合性、预防性的环境战略持续地应用于生产过程、产品和服务中,以提高效率和降低对应用于生产过程、
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