清华大学清洁生产概述

清洁生产概述张天柱教授清华大学第一节清洁生产的产生背景伴随人类生存环境的不断恶化，自从20世纪60年代以来，环境保护在全世界范围内开始兴起。保护人类共同的家园，成为全人类的共识，并逐渐汇成了当今世界的可持续发展的潮流。正是在可持续发展思想，理念及其实践的逐步形成与不断发展的历史大背景下，基于对传统“末端治理”的环境污染控制实践的反思，清洁生产伴随而生，并成为支持可持续发展的有力战略措施。一人类社会的环境问题1.人与环境的关系人是自然界的产物。在漫长的人类发展历程中，人类长期依赖于自然界，依存于自己所处的环境，从周围的自然环境中索取维系生存的各种要素，并且努力使自己适应所处的客观环境。由于生产发展的规模及其强度较小，社会生产力水平低下，向环境的索取极为有限，对环境的排放冲击与影响也远低于环境的承载和净化调控能力。相当长的一段人类发展过程中，人类社会就是这样在同自然界相互联系、相互作用中，同自然界一起作为一个统一的整体存在，并在同自然环境不断进物质、能量、信息的交换过程中向前发展。对环境的影响作用自古一直伴随着人类的发展进程，但其严重化始于近代。随着科学技术的进步和生产力水平的提高，特别是工业化以来，人类干预影响自然的能力大为增强，并在改造自然的活动中取得了一个又一个胜利：运河开通了、铁路修成了、大量矿产资源从地底下挖掘出来了，一座座都市的出现，工厂林立，市场上各类商品应有尽有，社会财富迅速增长，人们的生活面貌发生了极大改观。人类走出了野蛮和蒙昧时代，进入了一个大量生产、大量消费,大量浪费的“文明”时代。与此同时，人们原有的那种朴素的自然观在动摇，特别是由于市场经济的发展所造成的利益驱动，促使人们不顾一切地向大自然展开掠夺，并且任意地向大自然排放各种废物。人类自认为在自然界面前，可以为所欲为，按照自己的愿望去“征服自然”、“改造自然”，而不必理会大自然会做出什么反映。在短短的近几百年中，地球上的人口呈指数增长、资源濒临耗尽、几乎每一种人类的排放物都达到了地球无法承受的程度，世界上许多国家因经济高速增长而造成了严重的环境污染和生态破坏，并导致了一系列举世震惊的环境公害事件。我们赖以生存和发展的地球正面临着前所未有的环境危机。正如恩格斯在《自然辩证法》中所说：“人们要学会认识我们对自然界的惯常行程的干涉所引起的比较近的和比较远的影响，不要陶醉于我们对自然的胜利。对于我们的每一次胜利，自然界都报复了我们。”他一再告诫人们“必须时时记住：我们统治自然界，决不像征服者统治异民族一样，决不像站在自然界以外的人一样，相反地，我们同我们的肉、血和头脑一起属于自然界、存在于自然界中……。真正的人的自由是同已被认识的自然规律协调的生活。”今天，全人类面临的环境危机的每一项内容，可以说都是由于人们不能善待大自然而遭到的报复，种种报复的严重性，可以说每一项内容都意味着其后果可能会使人类从地球上消亡。2.严重的环境危机自工业化以来，在传统的资源-生产/消费-污染排放的线性单向发展模式下，“高增长、高消耗、高污染”的生产方式实现了国民生产总值的迅速提高，为人类提供了大量的物质消费品。但同时，大量投入于生产中的资源（包括能源）并未得以有效地利用，而是转化为废弃物排入自然环境中继而成为污染物。这种对地球自然资源的耗竭和生态环境的污染与破坏，它们互相关联，交互作用，其影响范围已从局地，发展为区域性，乃至形成全球性的环境问题。（1）自然资源的耗竭地球上人类为了自身的生存，正在对自然资源采取掠夺性开发利用。世界观察研究所的分析表明，1970-1991年全球工业原料消耗量增加勒38%，农业原料消耗增加40%，林木消耗增加44%，金属消耗增加26%，非金属原料消耗增加39%，而一些不可更新的有机物原料消耗则增加了69%。矿产资源是人类生存与发展的重要物质基础。在当今世界上，95%的能源以及80%的工业原材料来自于矿产资源。现代工业生产对矿物资源的消耗不断增加，呈现着急剧上升的趋势。20世纪以来(1900-1989)，美国的人口约增加了3倍，然而整个矿产资源的消耗却增加了10倍。我国对13个省区700余个大型坑采矿山调查，矿山开采和工业生产过程的资源耗费率高，损失浪费严重。有56%的矿山回采率低于要求，全国矿产开发的综合回收率只有30%～50%，而众多的集体、个体采矿的消耗、浪费则更为严重。虽然二次资源回收(废旧物资资源化)已为世界各国所重视，如日本是世界上二次资源回收利用率最高的国家，但整体比例仍然较低，1980-1982年欧洲共同体各国的各种金属的回收利用量占消耗量的比重为：铝39.3%，铅28.1%，铜17.75%，锌10.9%，锡30.6%。而发展中国家，包括我国的资源回收率则远远低于国外发展国家。土地是人类生存的基本条件。据联合国统计，地球上现有耕地1.4×109hm2,另有可开垦为农业使用的土地约1.8×109hm2(包括一部分森林)，共占地球表面的25%。在这些土地中，只有11%的土地对于农业没有严重的限制因素，大部分缺乏再利用的条件。同时，由于不合理的耕作，放牧和采伐，水土流失愈来愈严重，盐碱化和沙漠化在不断扩大，估计今后20年内全世界1/3的耕地将会消失。森林，尤其是热带雨林的破坏速度十分惊人，当前全球每年有1700万hm2的热带森林被砍伐。据估计，按照上述速度，在未来30年里，约有5%～10%的热带森林物种将面临灭绝的威胁。作为地球上生物多样性最集中的地区，约占地球上生物体1/2的热带森林生态系统的热带森林及其所含的丰富物种会在80年内全部消失。生物物种是地球上的宝贵资源。地球生态环境的日益恶化，正在造成生物物种加速灭绝，生物资源急剧减少。一个物种的形成要经过2000到1万代才能巩固下来，因而物种的损失是难以可弥补的。根据专家估计，由于环境等原因，到2050年将有25%的物种陷入绝境，6万种植物濒临灭绝。保护生物多样性是保护自然界最重要的资源之一。此外，海洋和淡水生态系统也在遭受着“过度捕捞”和工业污染的双重压力，其所含的生物资源正急剧减少，海洋生态系统和淡水生态系统的多样性也面临着严重的丧失和退化。生物多样性的丧失必然减少生物圈中的生态关联，使生命支持系统的重要组成部分——生态系统的功能(承载力、恢复力和抗干扰能力)失衡，物质循环过程受阻，进而恶化人类生存环境，限制人类生存与发展的选择机会，甚至直接严重威胁人类生存的基本条件。（2）生态环境的污染与破坏随着现代科学技术的发展，愈来愈多的化学品被合成出来，以满足人类的生产与生活消费。世界上每年有1000～2000种化学品进入市场，目前已知的化学品＞700万种。这些化学品，一方面造福于人类；另一方面也为人类带来直接的和潜在的灾难。化学品数量和种类的不断增加，导致新的污染源不断出现，对人类健康和生态系统安全的威胁也不断加大。来自工业，交通等二氧化硫，总悬浮微粒，氮氧化物及各种芳烃类化合物大量产生，排放，严重污染环境，直接影响着人体健康。例如欧洲各国森林、湖泊和农作物受酸雨的危害估计每年损失超过13亿美元。我国84个城市1996年的统计，降水pH年均值为3.84～7.54，低于5.6的城市占51.2%。酸雨出现频率在70%以上的城市有13个，其中宜宾、长沙、赣州和衡阳的酸雨的出现频率＞90%。我国遭受酸雨等污染物危害的农田面积已达530万hm2。目前，全世界城市人口中的半数(约9.9)亿生活在S02超标的环境中；另有10亿生活在颗粒物超标的环境里。以致于每年有几十万人过早死亡，数以万计的人患有急性或慢性疾病。加之城市的急剧扩展，机动车辆迅速大量增加，各种有害气体的排放及其相互间的化学反应，导致更严重的环境事故，如1946年发生在美国洛杉矶市的光化学烟雾造成当地市民眼睛刺痛、流鼻涕、咳嗽、头痛、胸疼、恶心和气喘。全世界每年向大海排放的废物中，悬浮物和溶解盐类有200亿吨，垃圾和污水中的有机物在330万吨。仅每年倾倒入大海中的船舶垃圾就在640万吨，塑料集装箱500万个，包装材料2万多吨，塑料网、绳、救生衣13万吨以上。所有些向海洋倾倒的固体、液体废物、有毒或放射性废物都给浮游生物、海鸟和鱼类带来致命威胁。海洋是人类未来的资源宝库，然而还未等到对其进行开发便遭到了难以弥补的毁坏。工业生产直接产生大量有毒有害化学物质。它们的随意排放，不仅造成大气、水和土壤全方位的污染，影响粮食、蔬菜和水果，直接危害人体健康。尽管许多国家颁布了法律严加限制，但仍未得到彻底解决，甚至有的将这类千万污染的废物向国家转移(到其他国有处理或向其他国家领土或水域倾倒)。城市垃圾问题已成为全球大城市(尤其是发展中国家)面临的严峻问题。随着城市的发展，居民生活水平的提高，城市垃圾的产量的总的发展趋势在不断上升，平均年增长率在2%～5%，有些国有的年增长率在到10%左右。在我国，进入90年代，1991-1995年增长速度为7%左右。大量垃圾的堆积，一方面占用了大量的土地，另一方面造成了卫生条件的恶化，导致各种传染病发病率上升。采用垃圾焚烧技术也还在面临着二次污染的风险。大量化石燃料使用，使得全球每年因燃烧而排入大气中的CO2多达50亿t,导致大气中CO2浓度比工业化前增加了73ppmV,导致全球气温上升。有专家估计，如果大气中co2的浓度仍然按目前的速度增长，到2030年全球气温将比现在升高2～5℃(比过去1万年升高的速度还高)，由此使海平面上升20～140cm。直接威胁人类的生存。挪威首相曾声称，气候变暖对于人类来说“将是一场仅次于核战争的灾难。”人为活动导致消耗臭氧的氯氟烃类物质的大量和长期积累，正在使臭氧量明显减少。1985年科学家发现南极出现的臭氧空洞已达2720万平方公里，比整个北美洲面积还大。当前，欧洲、北极、西伯利亚也陆续发现臭氧洞。专家认为，臭氧总量每减少10%，紫外线辐射强度使可增大20%。而大气圈中臭氧层含量每减少1%，皮肤癌病例增加10万人，患白内障和吸吸道疾病的人也将增多。此外，紫外线增强也将破坏生态系统中复杂的食物链网，导致一些主要生物物种灭绝，农作物减产和歉收，导致粮食危机。此外，作为地球上的生命支持系统，不同空间尺度的生态系统由于人类长期对资源的不合理开发和环境污染使得已经受到损害，形成的生态环境问题与生态系统的变化。例如水土流失，植被破坏、土地沙化，土壤沙漠化，盐碱化以及富营养化、水资源短缺等等，导致区域经济发展与生态环境维护的失调，有的地区甚至陷入经济发展困境与生态环境条件不断恶化的恶性循环中。二可持续发展人类生存环境的不断恶化，引起了人们的关注。自从20世纪60年代以来，环境保护在全世界范围内开始兴起。1972年6月5日，联合国在斯德哥尔摩召开第一次环境大会，通过了《人类环境宣言》和《人类环境行动计划》，成立了联合国环境规划置(UNEP)，并把每年6月5日定为“世界环境日”，斯德哥尔摩人类环境会议，揭示了人类与生态环境相互作用的主题，不仅标志着全世界对环境问题的关注达成共识，而且意味着各国保护环境实际行动的开始。会议揭开了现代环境保护的序幕，推动世界各国走上了环境立法和依法治理环境的道路。欧洲、北美洲、日本等环境污染严重的国家纷纷制定了大量的环境法规，实施严格的环境管理，并通过各种治理措施向环境污染开战。伴随着环境保护的实践，面对环境问题的严重性和国际社会对环境与人类发展相继产生的各种反思，在世界各国及许多有识之士对人类发展模式及环境保护不断探索的基础上，1983年联合国大会和联合国环境规划署授命布伦特兰夫人组建“世界环境与发展委员会”。全面就人类的未来发展与环境问题进行研究。1987年该委员会在东京召开第8次会议，通过了《我们共同的未来》的报告，提出了可持续发展的概念。报告呼吁人类珍惜尚存的、为时不多的改变未来的机会，不要把生态问题留给下一代。主张“在不危及后代人满足其环境资源要求的前提下，寻找满足我们当代人需要的、确保人类社会平等持续发展的途径。”为支持并推动可持续发展在全球的实施，促进社会经济发展与资源环境保护的统一协调，1992年6月3日至14日联合国在巴西里约热内卢召开了环境与发展大会。