一、生态工业好文明
人类要重新融入自然,工业不能再继续以冷冰冰的面孔一味地攫取自然资源,而是要尊重自然生态系统,合理高效地利用自然资源,实现工业的生态化。生态工业的文明就是要我们转变观念,不再以追求物质财富为唯一目标,努力创建工业企业个体之间的和谐共生关系,就像生物界的食物链一般,企业之间互相利用产品和废弃物,实现物质有效转化和流动,减少工业生产活动对自然环境的影响。
1.工业也须生态化
合理地、充分地、节约地利用资源,在生产和消费工业产品过程中最小化对生态环境和人体健康的损害,以及多层次综合再生利用废弃物,是生态工业的基本要求。生态工业的根本目的是在不破坏基本生态进程的前提下,促进工业在长期内为社会和经济利益作出贡献。可以说生态工业的核心思想和可持续发展思想是完全一致的,都是强调人类在发展经济的同时必须重视与自然环境的协调。
生态工业的实现有两个层次的要求:在宏观层面上使工业经济系统和牛态系统耦合,协调工业的生态、经济和技术关系,促进工业生态经济系统的人流、物质流、能量流、信息流和价值流的合理运转和系统的稳定、有序、协调发展,建立宏观的工业生态系统的动态平衡;在微观层面上做到工业生态资源的多层次物质循环和综合利用,提高工业生态经济子系统的能量转换和物质循环效率,建立微观的工业生态经济平衡。从而实现工业的经济效益、社会效益和生态效益的同步提高,走可持续发展的工业发展道路。
目前美国、日本等大公司都极力推崇生态工业模式,并成为“工业生态学”的颂扬者。同时,发达国家工业所生产的各种各样的“绿色产品”越来越多。从“绿色食品”到“绿色用品”,从“绿色产品”到“绿色市场”等,都在迅速崛起,这必将改变现代工业发展的产品结构、产业结构和技术结构,使现代工业发展进入一个新的阶段。
2.生态工业小世界
生态工业系统俨然是一个由工业企业构成的小世界,在这个小世界中,一个企业的产品或废物是另一个企业的原材料或能源,这之间存在着一种共生、伴生或寄生的关系,构成了生态系统中生物链一样的关系。当许多条“工业生态链”交织起来,则构成了高级的生态工业网络系统,它是生态工业系统的基本形态。因此生态工业系统中各企业之间存在着一种有序但纵横交错的联系,通过这种联系,物质能量、信息等进行流通,使其流到外环境中的量减少到最小,以保护外界生态环境。
生态工业园区就是生态工业系统的一种实践,是依据循环经济理念、工业生态学原理和清洁生产要求而设计建立的一种新型工业园区。它通过物流或能流传递等方式把不同工厂或企业连接起来,形成共享资源和互换副产品的产业共生组合,建立“生产者-消费者-分解者”的物质循环方式,使一家工厂的废物或副产品成为另一家工厂的原料或能源,寻求物质闭环循环、能量多级利用和废物产生最小化,达到相互间资源的最优化配置。
3.典型的生态工业园
国际上第一个建成的生态工业系统是位于丹麦哥本哈根以西120千米处的卡伦堡生态工业园,它是生态工业园的典范之一,是在20世纪70年代,几个主要工业企业为寻求解决工业垃圾、有效利用淡水、降低生产成本而建立的一个工业小区。整个项目从1972年启动,到1995年,该园区的年物资和能源交换量就达到了300万吨,估算每年可以节省1000万美元,平均投资回收期为6年。
(1)园区内核心主体
卡伦堡生态工业园内有大大小小几百个工厂、农场和其他组织个体,其中主要有六个核心主体:丹麦最大的燃煤发电站阿斯尼斯,装机容量为150万千瓦;斯塔托伊尔公司旗下的丹麦最大炼油厂;诺和诺德公司最大的制药厂;斯堪的纳维亚半岛最大的石膏板制造厂吉普洛克;土壤修复公司Bioteknisk Jordrens;约有两万居民的需要供热、水和蒸汽的凯伦堡居民区。
卡伦堡工业共生系统内企业之间的合作是以能源、水和物质的流动为纽带联系在一起的,它们的共生关系体现在能源利用、水循环和物流等方面。
(2)能源和水的流动
阿斯尼斯火力发电厂工作的热效率约为40%,产生的大部分能量都进入了烟囱。同时另一家耗能大户斯塔托伊尔精炼厂的大部分气体也都燃烧掉了。于是从20世纪70年代早期开始,他们开始采取一系列举措。
通过多方谈判,斯塔托伊尔炼油厂将多余的气体供应给吉普洛克石膏板厂;阿斯尼斯发电厂则利用其新型供热系统为卡伦堡市供应蒸汽,其后又供应给诺和诺德制药厂和斯塔托伊尔炼油厂,同时也向市里的某些地区供热,这一举措取代了约3500个燃油炉,大大减少了空气污染源。此外阿斯尼斯电厂使用附近海湾内的盐水满足其冷却需要,这样做减少了对梯索湖淡水的需求,其副产品为热的盐水,其中一小部分又可供给养鱼场的57个池塘。
(3)物质流动
诺和诺德制药厂的工艺废料和养鱼场水处理装置中的淤泥被用做附近农场的化肥,每年达到了100万吨;阿斯尼斯电厂将其烟道通气中的二氧化硫与碳酸钙反应制得硫酸钙,再卖给吉普洛克石、膏板厂,能达到其需求量的2/3。斯塔托伊尔炼油厂的脱硫装置生产纯液态硫,再用卡车运到硫酸制造商处;诺和诺德制药厂的胰岛素生产中的剩余酵母则被送到农场做猪饲料。
1999年加入合作的A/SBiotekniskJordrens公司使用民用下水道淤泥生物修复营养剂来分解受污土壤的污染物,这是城市废水的另一条有效再利用途径。
据统计,卡伦堡生态工业园内企业组成的这个封闭的生态工业系统,经济效益十分显著,每年节约石油19万吨、煤3万吨、水60万立方米,减少二氧化碳排放13万吨、减少二氧化硫排放3700吨,利用煤灰135吨、硫2800吨、泥浆状氮肥80万吨。
美国对卡伦堡工业园进行评估后认为,生态工业系统的建立是可能的,并仿效丹麦的卡伦堡工业园实施生态工业计划。目前在美国,企业间交换原材料用的工业副产品能源的做法发展很快,但建立真正的生态工业系统还不多。生态工业园对世界许多地区来说还是个新名词,但这种变废为宝、充分利用资源,既有利可图又保护环境的可持续发展的生产模式正得到逐步推广。
二、时尚E农
信息技术赋予了事物去思考的能力,植物也是一样。每天,她需要甘露,需要阳光,需要肥沃大地的滋养。一天天,她在长大,当微风拂过,她开始欢畅,她想表达自己的喜悦……
1.聪明的农业
千百年来的作物生产,都是以地区或田块为基础,在区域或田块的尺度上,把耕地看做具有作物均匀生长条件的对象进行管理,如利用统一的耕作、播种、灌溉、施肥、喷药等农艺措施,满足于获得区域、农场或田块的平均产量的认识水平,很少顾及对农田的盲目投入及过量施肥施药造成的生产成本增加和环境污染后果。传统的农业技术推广模式,也是在区域尺度上进行品种选择、土肥监测,通过地区试验积累的适于当地的栽培管理措施向农户推荐使用。实际上,即使在同一农田内,地表上、下影响作物生长条件和产量的明显时空分布差异性,包括农田内作物病、虫、草害总是先以斑块形式在小区发生,再逐步按时空变化蔓延的特性,早已为人们所认识,但是当时力不从心,即使实施精细化农作管理,效率也比较低下。
但是,现代随着生物技术、信息技术、食品加工技术等现代高科技广泛应用于农业,这一粗放的传统耕作模式正在改变。农业迎来了低碳、高效、健康发展的难得机遇。
农业信息化的一个主要用途就是精准农业。它是指将遥感技术、全球定位系统、地理信息系统、计算机技术、通讯及网络技术、自动化技术等高科技与地理学、农学、生态学、植物生理学、土壤学等基础学科有机结合,实现在农业生产全过程中对农业作物、土地、土壤从宏观到微观的实时检测,以实现对农作物生长、发育状况、病虫害、水肥状况以及相应的环境状况进行定期信息获取和生态分析。在此基础上,通过GIS、GPS、RS和自动化控制技术的应用,按照田间每一操作单元上的具体情况调整各项农业投入,达到减少浪费、增加收入和保护农业资源以及控制环境质量的目的。精准农业是促进农业持续稳定发展的信息化、智能化的农业高新技术。
2.神奇3S
精准农业主要由十个系统组成,即全球定位系统、农田信息采集系统、农田遥感监测系统、农田地理信息系统、农业专家系统、智能化农机具系统、环境监测系统、系统集成、网络化管理系统和培训系统。其中最重要的是3S系统。
(1)全球卫星定位系统
全球卫星定位系统不断发展与完善,为实践农田作物生产的定位精细管理提供了基本的条件。GPS由包括24颗地球卫星组成的空间部分,由地面控制站和一组地面监测站组成的地面监控部分以及用户接收机三个主要部分组成。GPS卫星是一组能发射精确的卫星轨道参数和时钟信号,在两万多千米高空环绕地球运转的轨道卫星系统。这些信号穿越太空、电离层和大气层到达地面,被接收机接收,经过数字信号处理进行定位计算。空间卫星的布局,可以保证在地球表面任何地方、任何时间和任何气象条件下,接收机均可至少获得其中四颗以上卫星发出的定位定时信号。理论上只要用户能接收到四颗卫星信号,即可解算出用户所在的三维位置信息。
(2)地理信息系统
地理信息系统是一个用于输入、存储、检索、分析、处理和表达地理空间数据的计算机软件平台。当然,GIS软件需要装载在适当性能的计算机上,并为计算机配置必要的输入输出外部设备,如用于输入数据的扫描仪、数字化仪、读卡机和用于输出和显示结果的计算机显示器、彩色打印机或绘图仪,并以不同格式将处理结果保存在存储介质中备用。在“精准农作”技术体系中,GIS主要用于建立农田土地管理,土壤数据、自然条件、作物苗情、病虫草害发生发展趋势、作物产量等的空间信息数据库和进行空间信息的地理统计处理、图形转换与表达等,为分析差异性和实施调控提供处方决策方案。
(3)遥感技术
遥感技术即RS技术,是未来精准农作技术体系中支持大面积快速获得田间数据的重要工具,它可以提供大量的田间时空变化信息。近年来,RS技术在大面积农业资源监测、作物产量预测、农情预报等方面作出了重要贡献。遥感是指用飞行器或人造卫星上装载的传感器来收集地球表面地物的空间分布信息,它具有广域、快速、可重复对同一地区获取时间序列信息的特点。RS用来测量地物对太阳辐射能的反射光谱信息或地物自身的辐射电磁波波谱信息。每一地物反射和辐射的电磁波波长及能量都与其本身的固有特性及状态参数密切相关。RS在精准农业管理中虽不是直接测量土壤水分、植物冠层营养水平、籽粒与生物质产量等信息,但可通过多光谱测量推断出结果。
3.E乐无穷
由于智能技术的应用,种庄稼可以用更加聪明的办法,也更有乐趣。
(1)精准播种
将精准种子工程与精准播种技术有机结合,要求精准播种机播种均匀、精量播种、播深一致。精准播种技术既可节约大量优质种子,又可使作物在田间获得最佳分布,为作物的生长和发育创造最佳环境,从而大大提高作物对营养和太阳能的利用率。
(2)变量施肥
一台正在田间作业的变量旋耕施肥机,竞能“智能化”地读取每个不同地理位置的数据信息,从而根据土壤中氮、磷、钾等营养成分的高低,对其“因需施肥”。众所周知,农民施肥通常都是把化肥均匀地撤播在地表,而这种做法有可能使土壤养分高的地方施肥过量、养分低的地方施肥不足,影响化肥的利用率。
(3)实时收割
在麦浪起伏的田野里,谷物联合收割机一边进行收割,一边就能测出地块的产量。原来,从全球卫星定位系统中能获得联合收割机的实时位置信息,而通过麦子的流量能计算出每块地的实时产量,全过程仅在1秒左右。随后,计算机又把每个地块的产量反馈到地理信息系统中,形成整个农场的产量图。并且利用精准收获机械做到颗粒归仓,同时可根据一定标准准确分级。
(4)手机种田
用手机扫描食品上的二维码,即可快速查询食品相关的生产、质检等信息;发个短信,就能遥控开关田间的滴灌阀门控制器,同时采集到气象、病虫害等信息;将手机与监控中心绑定,就能通过安装在农业大棚中的传感器实时采集农作物生长过程中的温度、湿度、二氧化碳等信息,得到阀值报警信息,实现无人值守的大棚精准作业……真像看科幻片。
一个E农时代正在向我们走来。通过精准农业和人工智能,未来农业将更精准、更低碳、更健康。
三、绿色建筑,开辟居住新时代
随着可持续发展这一理念在世界范围内达成共识,以及人类环境意识的觉醒,绿色建筑越来越受人们青睐,世界各国都在积极推广和发展绿色建筑。
绿色建筑,也有人称之为生态建筑、可持续建筑。它是指为人类提供一个健康、舒适的工作、居住、活动的空间,同时实现最高效率地利用能源、最低限度地影响环境的建筑物。