化学制药工艺技术范文
时间：2023-11-20 17:53:56
导语：如何才能写好一篇化学制药工艺技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
校企合作育英才
百年职教谱新篇
x化工医药职业技术学院前身是清政府于1909年在保定设立的“直隶补习学堂”。后几经发展变迁，1982年更名为“x化工学校”。2002年5月，经x省政府批准，升格改建为“x化工医药职业技术学院”，学校跨入高等职业教育行列。百余年来，学校一直秉承“学以进德
工以养技”的办学理念，沿袭实业教育、职业教育之路，形成了依托化工、医药行业培养人才的鲜明办学特色，为社会培养了大批高素质技术技能人才。
近年来，学校充分发挥办学优势，全力推进产教融合校企合作，不断深化教育教学改革，实施特色育人，取得了明显成效。
校企人才共育，新思路探索现代学徒制试点。学校与业务覆盖全国的北京好药师大药房连锁有限公司开展“学生+学徒”双身份、“老师+师傅”双导师、“学校+企业”双主体、“医药+电商”双领域育人，突出行业特色，实施现代学徒制试点，开设了“好药师电商班”。与沧州临港（国家级）经济技术开发区合作开设应用化工技术和药物制剂技术两个专业订单班，实现首批招生60余人；设立国家开放大学石油和化工学院，完成首批招生100余人。
校企专业共建，新理念推进育人、服务双赢。学校牵头组建了全国化工医药职业教育产教融合联盟、x化工医药职教集团，成员企业全过程参与专业建设，按照“学生中心、成果导向和持续改进”的教育理念，重构人才培养体系，优化专业结构，将57个专业整合形成了以品牌专业为引领的15个专业群，修订完成了人才培养方案和专业课程标准。与华药、石药、以岭药业等企业合作，实施“双岗互聘”，“双师型”教师占专业教师比例达83.6%。与北京九州通、美和易思、普软科技、东软软件等30余家单位合作开设了订单班，实现订单培养专业大类全覆盖。以资源信息整合为基础，共享优质教育资源、推动成员企业承接各专业学生顶岗实习，共建就业网络系统，定期人才需求信息，搭建集团内部交流平台。
校企技术共融，新功能打造实训基地升级。依托专业群，建设了9大工作场景化与信息技术相结合的实训基地。其中，与华药、石药共建的青霉素仿真综合实训中心，是国内首套以该产品为背景，面向多专业、多岗位的生产性实训基地；与浙江中控、正元化工共建化工过程综合实训中心，学生可以扫描设备上的二维码自主学习，通过真实与虚拟、线上与线下、实操与仿真，打造了全方位立体化技能训练新模式。上述两个实训中心多次获评全国职业教育虚拟仿真应用优秀案例。校内实训基地功能凸显，多种形式开展社会服务，2018年，承办全国和全省技能大赛5项，培训企业员工3300余人，承接本科院校学生实习1500余人，技术服务收入1000余万元。
2019年5月，与中国检验检疫科学研究院合作共建“检测分析学院”和“中检邦迪全球创新研发中心——京津冀分中心”，校企共同打造国内领先、国际有影响力的中国检验检测认证行业应用型人才培养高地。
校企资源共享，新合作开展职业技能鉴定。依托校企共建的优质校内实训基地，学校设有国家级职业技能鉴定所和化工特有工种职业技能鉴定站，广泛开展职业技能鉴定工作。加强队伍建设，组织企业师傅和校内教师参加考评员培训300余人次；强化质量管理，建立了职业技能鉴定ISO9001质量管理体系；改善鉴定条件，2018年校企累计投入3000余万元升级改造了鉴定设备设施。通过技能鉴定推进专业建设，开展“以职业为目标，以能力为本位”的课程改革，实现了专业设置与职业资格认证相对应，课程结构与职业标准相吻合，教学过程与生产过程相对接，实施以证代考，化工医药类专业学生双证书率长期保持在85%以上。学校连续多年荣获“全国化工行业职业技能鉴定先进单位”。
通过深化产教融合、校企合作，人才培养质量明显提升，学校各项事业跃上新台阶。
技能大赛成绩显著。2018年在国家和省级各类赛事中获奖300余项。其中在“一带一路”暨金砖国家技能发展与技术创新大赛，中国国际飞行器设计挑战赛选拔赛，全国大学生智能互联创新应用设计大赛，全国高职院校化学制药大赛、生物制药大赛、化工仪表自动化大赛，“发明杯”创新创业大赛等全国性和全省大赛中获得特等奖和一等奖50余项。
行业优势明显提升。主持或参与制定了国家职业资格标准、专业教学标准、专业实训教学条件建设标准等25项国家标准。学校当选中国化工教育协会副会长单位、全国生化技术与制药类和仪表自动化类两个专业教学指导委员会主任学校、x省医药行业协会副会长单位、x省石油和化学工业协会副会长单位，x省化工医药职教集团理事长单位。
篇2
Abstract： Pharmaceutical engineering teaching should be based on social demand. Combined with industry present situation and development prospect， the college should strengthen the teaching reform of the system， effectively raise student's innovation quality， establish the students' innovation idea and strengthen their innovation ability， so as to cultivate qualified innovative talents.
关键词： 制药工程；教学；自主创新
Key words： pharmaceutical engineering；teaching；independent innovation
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）14-0265-02
0 引言
制药工程为化工与制药类专业，是教育部于1998年才开始在高校首次组建的新兴专业，目的是培养大量既擅长工程与管理、又精通制药技术的综合性人才，以满足国内医药工业快速发展的人才需求。至今，在短短的十几年内，全国已近200多所高校开设该专业。制药工程专业以药学、化学、工程学及生物技术为基础，并且是在上述专业技术的交叉领域形成的新兴学科，具有很好的发展前景。制药工程专业不仅要求学生掌握基础的专业理论知识，而且还要求学生具有很强的自主创新及实践能力，而如何有效培养学生的自主创新能力已成为教育领域共a同面对的一大难题。本文重点就制药工程教学中如何培养学生的自主创新素质进行阐释。
1 制药工程专业特点
由于制药工程专业是各大技术领域的交叉学科，因此该专业的教学内容应主要包括以下课程：①与药物有关的专业基础课：如药理学、药物化学、天然药物化学、微生物学及生物化学等；②化学类基础课：如有机化学、无机化学、物理化学、分析化学等；③化工类基础课：如化工原理、化工设备机械、化工制图、化工热力学、电工电子学、化工仪表以及自动化等，以上所述的仅是专业基础课程，掌握这些基础课程后还要根据制药工艺开设专业方向课程。整个制药过程包括原料、原料的预处理、反应与分离获得原料药、利用各种工艺制成制剂而最终获得药物，因此，根据药物的生产过程，制药工程专业应开设制药工程设计、生物工程、化学反应工程、制药分离工程、制药工艺学、制剂工程等课程，而这些也只是该专业的主要重点课程。由于制药工程涉及的领域较广，需要与多种学科结合并综合运用才能达到专业要求，所以，教学过程中还应开设波谱解析与应用、仪器分析、药物分析、药剂学、GMP、药事管理及法规、三废处理技术等大量课程。教学过程中，在突出专业核心课程教学的同时，还应注重不同课程间的知识渗透与结合。
2 专业方向的体现
制药工程专业可分为生物制药、中药制药及化学制药三个专业方向，总体教学时应有意识淡化专业方向，而对于个体要充分体现专业方向。也就是说，教学时对于核心课程的设置及实践课程的安排，应要求所有学生完成和掌握，不存在专业方向的问题，不同专业方向的核心课程应一致；而对于每位学生而言，他们都会根据自己的学习兴趣和爱好而有秘书的研究方向，教学时应考虑为个体专业研究方向提供良好的学习平台，可向学生开设各种专方向的选修课，例如：对于化学制药专业方向，可开设药用高分子材料、有机反应机理、药物合成反应等课程；对于生物制药专业方向，可开设细胞生物学、免疫学、发酵工程、分子生物学及生物工程等课程；对于中药制药专业方向，可开设中药学、药用植物与生药学等课程。
3 自主创新素质的培养
3.1 自主创新素质培养是高等人才教育的关键 培养具有自主创新能力的高等人才是我国发展具有中国特色社会主义社会的战略核心，是早日实现中国梦的关键。经济发展、社会进步、国家富强的关键是人才的培养，大学是培养高科技综合性人才的关键时期，因此，大学生自主创新素质的培养是高校教育的重要任务。在校大学生已经积累了大量知识，具有较高的认知能力，并且他们思维活跃、热情向上、勤奋肯学、求知欲强、兴趣广泛，拥有良好的心理素质和身体素质，具备发挥自主创新能力的基础和条件，是人生各方面发展的最佳时期，能够快速适应自主创新素质教育。因此，在高等教育阶段培养大学生的自主创新能力正是时候，也最为有效。
3.2 自主创新素质教育现状有待改善 自主创新素质是指由自主创新精神、自主创新意识及自主创新能力最终形成自主创新行为的整个过程。自主创新素质教育要求培养学生全面的专业知识、浓厚的创新意识、丰富的科学实践、科技综合与善于创新的能力、富有的想象力、敏锐的洞察力、坚强的意志、创新的勇气、良好的团队协作精神及强烈的好奇心等。然而如今的大学生在自主创新意识方面与现实的实践行为能力存在很大差距，很多大学生虽然拥有强烈的创新意识，在主动参与科技创新培养方面具有较强的行为动机与行动倾向，大多强烈希望提高自身的创新素质，然而当有机会参与实践活动时却缺少必要的积极性，懒于或不屑于参与实践活动，部分学生虽然开始时热情高涨，但由于毅力较差而不能持之以恒。特别是新一代大学生深受生活环境的影响及自身特有的个性特征，成长经历相对单一，阅历并不丰富，在学习过程中缺乏自我开发能力，创新实践贫瘠，从而阻碍了创新素质的培养。这更进一步造成他们知识面较窄，思维方式比较单一，学科间的交叉点不能融会贯通，不能全面、灵活地思考和看待问题，他们在长时间的被动学习环境中早已习以为惯，创新意识极其淡薄。高校教学具有很强的实践性和专业性，倘若只注重学生专业知识的培养，大学生缺乏深入实践，不但起不到有效培养大学生自主创新素质的效果，就连基础的专业理论知识也不能融会贯通，出现知识“消化不良”的现象。
3.3 制药工程教学中自主创新素质培养是时展的需要 《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》提出的“卓越工程师教育培养计划”旨在培养一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才，为国家走新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国战略服务。而目前医药工业发展迅速，随着新版GMP的实施，大多数制药企业进行了改造或扩建，通过消化、吸收和革新，提高了我国制药工业技术和装备的整体水平，但仍存在很多问题，如生产工艺技术落后、制药设备陈旧、制药工程技术力量十分薄弱等。医药生产企业想在市场中生存，必须增强实力，形成规模经济，重视技术革新和新产品研制开发。因此，缺乏具有较强创新能力的制药工程专业技术人才是制药业面临的严峻现实。
制药工程大学课程包含了学生的各项专业基本技能、理解能力、语言表达与沟通能力的培养，专业知识及基础理论的培养，生产设备、工艺流程及工艺操作技能的培养，操作和使用各种仪表、仪器能力的培养等。但由于湖南科技职业学院是普通中医院校，在校学生的工科理论知识比较薄弱，再加上实训教学资源相对缺乏，实验室不能完全代替工业化生产进行实训教学，教学效果还不理想。因此，中医院校如何克服各种现实困难，培养出拥有自主创新素质综合性人才，是急需深入研究和解决的问题。
4 结语
教育的根本在于为社会输送符合社会现状和发展的综合性人才。制药工程教学应从社会需求出发，结合行业现状及发展前景，加强教学制度改革，有效培养学生的自主创新素质，树立学生的创新观念，增强他们的创新能力，从而培养出合格的创新型社会人才。
参考文献：
[1]申利群，夏璐，许海棠，杨立芳.制药工程专业课程体系和内容建设的探索与实践[J].高教论坛，2011（05）.
[2]胡桂香.制药工程专业课程体系建设与实践[J].科技创新导报，2011（27）.
篇3
【关键词】油井 清防蜡技术 现状研究
油井结蜡是长久以来在国内外油田开采过程中存在的问题，在原油由地下层抽到地上时，由于地下气体体积的膨胀造成原油温度下降，再加上蜡在原油中的分子量是不同的，在开采过程中因为温度的变化油蜡会按照分子量的不同顺序析出，随后由于重力势能沉积在油管上，使原有管道的管筒变得狭小，堵塞管道，原油产量降低，甚至造成油井停产。为了解决由于油井结蜡造成的以上诸多问题，本文将通过对油蜡产生的影响因素进行分析，对现如今解决油井结蜡的技术进行研究。
1 油井结蜡现象与影响因素
不同地区的油田关于油井结蜡现象，原油因地区差异使得自身性质不尽相同，因此油井结蜡方式也会不同。研究多种形式的油井结蜡规律，只有根据不同的油井结蜡规律变化过程才能制定清防蜡对策。在原油开采过程中油井结蜡现象是不可避免的，概括而言有以下现象：
（1）油井中原油的含蜡程度越严重，油管结蜡越严重。在日常的原油开采过程中，根据含水量的不同清蜡次数也会不同：在含水量低的阶段油井的结蜡现象最严重，平均每天清蜡在2至3次；在含水量较高的时段，清蜡频次会减少，约2至3天清蜡一次，甚至在高含水阶段十几天清蜡一次。
（2）在温度条件相同的的情况下，稀稠度是影响结蜡的因素，一般而言稀油比稠油结蜡更严重。
（3）根据开采原油时间不同，开采后期比开采前期结蜡程度低。
（4）油管表面的粗糙程度影响结蜡程度，表面粗糙的管道更易结蜡，因此在清洗油管道时要做到彻底清蜡，降低油管粗糙值。
（5）油田得原油开采量也影响结蜡程度。高产井由于出油数量多，井口温度高，因此结蜡不严重，甚至不结蜡。
2 油井清防蜡技术现状研究
2.1 为了防止油井在开采的整个过程中结蜡现象的发生，通过开采实践经验和对油井结蜡理论知识的了解，可从以下几方面解决
（1）降低油蜡晶体的析出。在原油开采的过程中，充分利用提升油管温度、增加压力等措施，使原油流动的温度高于原油中蜡的温度，从而阻止油蜡的析出，防止油蜡产生。
（2）提高油管表面的光滑度。摩擦力是阻碍物体流动速度的重要因素，由此而言，油管表面越粗糙，原油的流动速度就减缓，越容易造成蜡的沉积。因此要创造不利于蜡在油管表面沉积的条件，提升油管表面的光滑度，及时清理油管表层，抑制油腊的产生。
（3）利用化学方法和物理方法相结合的方式抑制油井结蜡。在油井开采过程中，蜡的沉积和析出问题是不可避免的，但是油蜡形成过程中又有很长的沉积阶段，在此阶段中可以充分利用蜡的沉积条件，加入防止油蜡聚集的抑制剂。或者是利用增加原油稠度、提高管道温度等物理方式抑制蜡的析出与沉积，降低沉积速度。
2.2 微生物清防蜡技术
在近几年，利用微生物清蜡的技术在我国的各大油井开采过程中已经逐步推广。微生物清防蜡技术取代了原有的高温洗井和利用清蜡剂洗井的新技术，此技术的使用对于解决因抽油机负荷过大造成的断卡脱事故和因地面管线压力过高造成的穿孔事故有了更好的效果。微生物防蜡技术的清蜡原理是根据原油中蜡的特点和油蜡形成的条件，选择适合的细菌、放线菌和真菌几大类微生物组合加入油井管道，利用微生物与其代谢物之间的相互作用，减缓油蜡的沉积速率。
微生物清防蜡技术的一方面操作方法简单、施工方便，是直接把调和好的细菌液注入到油井的环形空间，不易发生安全事故；另一方面微生物的来源广泛，较其它的清防蜡方法成本更低、效果更好、维持时间更长，在清蜡过程中，微生物能够在油井表面形成微生物场，起到防蜡作用阻止蜡晶的沉积。
2.3 利用化学药剂清防蜡技术
在目前的油井清防蜡技术中利用化学药剂进行防蜡是应用比较多的技术，原因是由于利用化学制剂清蜡只是在开采原油的过程中把化学药剂加入到油管道的环形空间中，不仅不会影响到正常的原油开采工作，而且在防止油蜡结晶、清理油蜡的同时使用某些化学制药还可以减少油管道其它问题的堵塞。
利用化学药剂清防蜡的技术，要针对不同的原油性质和蜡的结晶特点选择相应的效果最好的抑制剂，防止出现在抑制油蜡形成的同时因为化学制剂的反应作用使得原油质量下降的问题，尽量保持原油原有的稠度。此外，化学药剂的选用量要根据开采现场的油井状况和蜡的聚晶程度决定，采用合适的利用方法，从而保证防蜡剂最好的药效效果。
采用化学药剂的清防蜡技术的目的是利用化学方法达到油井清防蜡。化学药剂根据化学成分不同可以分为清蜡剂和防蜡剂。在当前化学防蜡剂的应用过程中，每一种技术都存在其局限性，不能从根本上解决油井结蜡的问题，同时又因为原油开采阶段是不同的，原油含水量也是不同的，采用的化学防蜡药剂在各个阶段并不是完全有效的。
随着化学防蜡技术的不断进步，为了继续寻找效果好、价格低廉的防蜡剂，通过开展多项科学研究创新理念，利用不同化学药剂的辅助作用，提高蜡溶剂在油管道的沉积面积，从而与不同阶段的沉积蜡发生化学作用，避免因原油稀释程度的不同造成药剂清蜡作用的下降。化学防蜡技术是不断进步的，其发展趋势逐渐转变为开发科技含量高、多效低廉的清蜡剂，同时加强将高分子型与活性型结合使用，提高清蜡技术效果。另外，针对性质不同的防蜡化学剂，坚持“优势互补”的原则，使在油井开采原油的过程中降低开采成本。
3 结束语
现如今，全世界各个国家对于油井的清防蜡技术已经形成了高度重视，清防蜡技术不仅体现着技术创新、科技工艺的进步，而且展示着国家硬实力的提高与否。在清防蜡技术中，众多的防蜡技术都有了不同的发展空间。化学防蜡技术和微生物清防蜡技术是现在最具有市场竞争力的工艺技术；对于传统的化学防蜡技术也正在依靠科技发展的基础上逐步做到了无污染、毒性小；固体防蜡技术作为更方便、更节能、更先进的一种全新的油井清防蜡技术拥有了更强的市场竞争力和科技价值。
参考文献
[1] 李艳丽，王付兰，朱绍华.高磁场多功能防蜡器在文留油田的应用[J].内蒙古石油化工，2005（02）
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[3] 张贵才.表面活性剂作为水基防蜡的研究[J].钻采工艺，2006（01）
篇4
1．高起点、多功能的实训基地硬件建设实践性课程的教学不仅仅是在教室，更多的应该是在实验室、实训基地等“真实”或“仿真”的实践性教学场所中完成，其中“工学结合”的教学内容只有在模拟或真正车间中才能完成，而药品生产GMP的内在要求，使得医药企业无法满足药学类专业人才GMP实训教学的需要。因而，符合GMP标准的、与现代制药工业同步的药学类专业校内实训教学基地的建设，也就成为相关院校改善办学条件、彰显办学特色、提高教育质量的重中之重。本校拥有行业办学和江苏地区医药产业发达等特殊环境优势，为校内实训基地建设奠定了便利条件。本校注重本科教育，坚持特色发展，遵循“不唯药、需围药、应为药”的九字方略，以“学生现在的学习环境，就是今后的工作环境”为目标，加强校内实训基地建设，在教育部的大力支持下，全面总结了镇江校区实训基地的建设经验，依据国家《药品生产质量管理规范》等相关法规，高起点、高标准、高要求、高规格搭建集规模化、系统化、信息化于一体的实训教学平台，作为项目化教学的载体，保持GMP实训与行业生产的一致性，探索课堂教学与实训技能训练的一体化，实现“教中学、学中做”的教学和实训互动，缩短了教学与实践间距离。本校GMP实训中心由安徽省医药工业设计院参照《药品生产质量管理规范》(2010年讨论稿)进行规划设计，规范施工，建筑面积4600平方米，其中净化面积达3800平方米，现有各种设备、仪器价值1368.977万元。实训中心以公用工程为支撑，融药物合成、中药提取、生物制药及药物制剂等车间为一体。其中，冻干车间配备西林瓶粉针联动线、真空冷冻干燥机等设备，车间内洁净度设计为B级背景下的局部A级;注射剂车间净化级别设计为C级背景下的局部A级，主要包括小容量注射剂、塑瓶大输液、软袋大输液三条自动化生产线;固体制剂车间净化级别为D级，主要包括片剂和胶囊剂，生产工序包括原辅材料的前处理、制粒、压片、胶囊填充、包衣和内包装工序;生物制药车间洁净级别设计为D级背景下的局部A级，符合国家GMP要求;中药提取生产线主要包括浸出提取、过滤、浓缩、醇沉、干燥等工序;药物合成车间根据扑热息痛的合成路线设计，包括酰化合成、精制、浓缩回收等岗位;公用工程车间主要包括工艺用水系统、空调净化系统、冷水机组、空压机组等。实训基地硬件设施已达到国内制药行业先进水平，在国内药学类院校校内实训基地建设方面处于领先地位，制剂车间内生产线均采用国内先进设备，自动化程度高，并配备了相应的辅助设施，使实训教学能够在医药企业真实生产情境下顺利开展。本校对GMP实训基地的基本功能定位是:职业技能的训练场、企业培训的推进器、继续教育的加油站、技术革新的试验田、科研成果的孵化器。
2．规范化、数字化的实训基地软件建设在实训基地建设过程中，从车间工艺设计、净化厂房建设到设备的选用、安装、调试、运行的每一个环节均严格按照GMP要求实施，并同步开展GMP软件建设工作，逐步建立包括药品生产、厂房、设施及设备在内的一整套GMP软件体系，如:净化厂房设计、空气净化系统、纯化水注射用水(清洁蒸汽)系统及相关制药设备的GMP档案文件。同时，采用数字化多媒体、计算机虚拟仿真等手段，全程记录整个硬件和软件的建设过程，为实训教学资源库的建设获取第一手实践教学素材。3．校内GMP实训基地建设标准的制订工作本校在充分调研药学高职岗位职业能力培养需求的基础上，总结了校内外实训基地建设的经验成果，确立了药学高职实训基地建设的基本思想，完成了药物制剂工艺技术、药物分析技术、中药制剂技术、化学制药技术四专业校内实训基地建设标准的制订工作，方案获教育部批准，在全国药学高职教育中实施，对加强高等职业教育实训基地建设的指导与管理，促进实训基地建设工作更加科学、合理、规范，起到了积极的推进作用，取得了广泛的社会效益。
二、构建实训教学体系
由于药学类专业本科校内实训起步较晚，目前还没有可以借鉴的教学模式，为此，学院积极探索和实践以“工学结合”为核心的现代药学技术人才培养模式，把实践教学从理论教学的延伸和应用提升到主体地位，使理论真正服务于实践。为此，必须打破传统的学科系统化束缚，将学习过程、工作过程与学生的能力和个性发展联系起来，实现由“学科完整”向“工作过程完整”的转变。以学生为主体，充分激发学生的学习主动性，提高学生综合分析问题和解决问题的能力，将自主学习、研究性学习、团队学习、虚拟学习、专题讨论等多种学习方式引入实训教学过程。以求实、求新、求变，体现工程实训特征为原则，以生产实践应用为目的，设计项目化实训课程，开发实训教材，探索基于工作过程系统化的药学类专业实训教学新体系。建设实训内容项目化、实训组织生产化、实训手段多元化的药学类专业本科实训教学体系。
1．实训内容项目化项目教学是指师生通过共同实施一个“项目”工作而进行的教学活动。项目本身是以生产一件产品或提供一项服务为目的的任务，它与学科知识领域没有一一对应关系，而是从具体的“工作领域”转化而来，常表现为理论与实践一体化的综合性学习任务。通过一个学习领域的学习，学生可完成某职业的一个典型工作任务，处理一种典型的“问题情境”，通过若干系统化的项目化教学模块的学习，学生可以获得某一职业的职业能力。校内实训基地虽然按照工厂化、车间式进行布局，但实训教学主要以基础性、规范性、通用性技能培训为主，需要将岗位能力分解为一个个实训项目，对学生进行岗位基本技能的训练。我们所要做的工作是以工作过程为主线，找到实训内容由实践情景构成的过程逻辑，使学生实训的过程变成基本符合制药企业工作的过程，实现由“学科导向模式”向“项目导向模式”的转变。［2］学院把实训基地按照制药企业的实际生产过程划分为七个车间，即注射剂车间、固体制剂车间、生物制药车间、中药提取车间、药物合成车间、冻干粉针车间和公用工程车间，以各个车间的生产工艺过程为主干线，参照制药生产的实际生产岗位以及实训教学的规范化、项目化的需求，将每个车间划分成若干实训模块，以任务驱动、项目导向为基本出发点，根据制药企业的生产岗位的实际工作过程对每个实训模块的实训内容进行项目化设计，再将每个车间的所有实训模块的实训内容加以整合，成为该车间的实训内容，然后将各个车间的实训内容融合起来，形成整个GMP实训中心的项目化实训内容。在此基础上，根据不同领域、不同专业本科生的实际需求，对实训内容进行模块化组合、筛选设计，建立不同专业的实训计划、实训大纲、实训教材、实训教案等，从而建立了项目化的实训教学内容体系。
2．实训组织生产化本着“车间与教室合一、教师与师傅合一、学生与学徒合一”的原则，以“生产过程即是实训过程”为出发点，开展实训教学的组织工作，实现由“学科体系导向模式”向“生产过程导向模式”的真正转变。在实训过程中，每个实训模块既是实训岗位也是生产岗位，针对每个实训岗位，建立一个实训教学指导小组，实训教师指导小组由主讲教师和辅讲教师组成，根据岗位需求，进行教师专业结构的合理搭配，建立主讲教师负责制度，完成岗位教学任务。主要包括该岗位的实训计划、实训大纲、实训教材、实训教案的编写和修订工作;岗位实训教学的组织和教学研讨工作等。主讲教师既是岗位实训教学的带头人又是实际生产的班组长，实训教师既是教师又是师傅，参训人员既是学生又是学徒。再以各车间实训教师为基本教学单位，设立实训车间负责人，组建实训教学研究室，开展各个车间的实训教学工作，进而完成生产化的实训教学组织体系建设。3．实训手段多元化在实训教学实践中，学院以职业岗位技能培养和职业素养养成为目标，以服务于生产实践为切入点，以校内实训基地为依托，以《GMP仿真平台软件》为平台，将现场教学、虚拟实训和现场实训三种教学方式相结合，根据实训项目和学生的特点，合理设计教学方法，强化学生能力培养。这三种教学手段各有所侧重又相互融合。一方面，现场教学可以帮助学生实现知识从理论到实践的软着陆，虚拟实训着力强化学生对制药生产工艺过程及设备的规范化、程序化的认知能力，现场实训则侧重于实际操作技能、实践经验技术的积累，培养学生的实际动手能力。另一方面，将现场教学中的实践性理论知识实施于GMP车间现场实训和计算机虚拟实训中，在实践中理解、消化与掌握;同时将GMP车间现场实训和计算机虚拟实训中的技术、经验和感性素材应用到现场教学中，进一步提升现场教学的广度和深度，从而实现了知识从理论到实践再从实践到理论的循环认知过程，全面培养学生分析问题、解决问题的综合实践能力。
三、教学实践成果及影响
学院以中国药科大学雄厚药学专家团队为依托，以全国大型知名医药企业工程技术权威为外援，以GMP实训中心“双师型结构”教师团队为中坚，以基于工作过程的项目化实训内容设计为理念，开展实训教学研究，形成“学做合一”教学模式。利用所拥有的校内实训基地，在原有的药学类专业本科教学计划中新增实训课时，合理安排实训内容，充分体现“理论与实训有机统一”，对学生进行理论与实践交叉培养，以及行业岗位技能训练。加强实训教材和实训制度建设，优化实训教师队伍结构，提高职业教育教学能力。改革实训教学方法和手段，改革考试方式和方法，增加岗前培训内容，安全理念贯穿整个培养过程。设计了中国药科大学实训教学方案(模块化)，制定了适合药学专业、药物制剂专业、中药学专业、制药工程专业、生物工程专业、国际经济与贸易专业、临床药学专业等各个专业的实训教学方案。以此为基础，制定了包括注射剂车间、固体制剂车间、冻干粉针车间、生物制药车间、中药提取车间、药物合成车间及公用工程等各个车间的实训方案、实训大纲，编写了细化到每个车间、每个岗位、每个工作项目的单元化、模块化实训讲义、实训教案。药学类不同专业本科实训教学计划、教学大纲、教学方案、讲义等已基本完成，编写药学类实践性理论教材与实训教材，初步构建了药学类专业的实训教学体系。
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邱宁（南京财经大学招生办老师）：金融学专业与金融工程专业的区别较小，这两个专业师出同门，都属于同根生的经济学学科门类，专业基础课大体相同，都要求掌握现代金融理论和方法。但是，金融学专业历史久远，主要是研究资金融通方式、金融市场和金融机构的职能与运作的专业。国内传统的金融学包括货币银行和国际金融两部分，研究理论问题、质的问题较多，知识多属文科范畴。金融工程专业是金融学中的新贵。我国对金融工程的理论研究起步较晚，与西方发达国家存在一定的差距，所以对此类人才的培养和需求显得较为迫切。2002年，西南财经大学和中央财经大学等四所大学在国内高校中首先招收金融工程专业本科生。学生主要学习现代金融理论、现代数理工具和计算机信息技术，较注重数学和计算机在金融产品及衍生品技术开发、资产定价等方面的应用，研究数理技术、量的问题较多。因而，金融工程专业一般只招理科生，对数学的要求比较高。
金融学专业的毕业生主要面向银行、证券、投资、保险及其他经济管理部门，从事相关的业务和管理工作；金融工程专业的毕业生的就业去向主要是商业银行、证券公司、保险公司、基金管理公司等金融机构和其他相关单位，从事资产定价、金融风险管理、金融产品设计等工作。
前者属工商类，后者属经济类
邱宁（南京财经大学招生办老师）：财会专业与财政学专业都是财经类中带“财”字且引人注目、较为看好的专业，但两者的学科门类、培养目标等并不相同。财会专业一般指会计学、财务管理等，学科大类属于工商管理类，而财政学专业属于经济学学科大类。财会专业主要侧重于培养会计、审计、财务、投资、金融等方面管理的专门人才，就业涉及面广，有政府机关、企事业单位，也可具体到某个会计事务所，单位不论性质与大小，都有用武之地，是“吃百家饭的”。而财政学专业主要侧重于培养财政资金分配、政府预算、资产管理、资本运作、税收规划与咨询等方面的专门人才，特别是利用财政税收来合理配置各种资源、调节收入分配，对宏观经济进行调控和监督，就业面向国家及地方政府的层面需求要多一些。从这点上来说，该专业培养的是国家税务部门的“会计”，是“吃公务饭的”。就职业特点来说，财会专业人士的特点以按部就班、忠于职守，以逻辑的头脑、对数字的敏感性而著称，性格内向些、思想保守些也无妨。而财政学专业人士的特点则在于精通税收理论与实务，在强调“核算”能力的同时，擅长灵活把握与策划财力保证、关注横向协调等方面。
前者研究基因，后者学制药
褚惠萍（南京师范大学生命科学学院副书记）：南京师范大学的生物工程专业从生物技术专业延伸出来，其前身是生物技术的生物制药方向，2008年升格为生物工程专业并开始招生。这两个专业的最大区别是，生物技术专业的学生学习与生物相关的技术知识，课程相对来说偏理论，毕业生拿理学学士学位，成为生物技术领域相关的科技人才。近一半优秀学生通过保送或考研进入国内著名大学和研究机构继续研究生学习，也会在高等学校、科研机构及医药、化工、食品、农林、牧渔、环保、园林等行业的企事业单位和管理部门，从事与生物技术相关的应用研究、技术开发和推广、生产管理、行政管理等工作。
生物工程专业偏重于生物医药方向，主要培养与生物制药领域相关的生物工程科技人才。前两年的基础课程和生物技术类似，但后两年的专业课主要与药学相关，比如药事管理、生物制药等课程，所学知识应用性更强，毕业生拿工学学士学位。毕业生能够在生物医药、生物化工等行业的高新技术企业从事相关产品、工艺及装备的研究、开发、设计、管理及市场营销等工作，也可在商检、药检、药事、海关、工商、税务和政府管理部门从事相关的监督管理工作。
前者是传统的中文系，后者高等数学、计算机等课程都要学
骆冬青（南京师范大学文学院副院长）、李葆嘉（南京师范大学语言科技研究所所长）：汉语言文学专业与汉语言专业的区别很大。汉语言文学专业就是传统的中文系，在我国起步较早，目前国内的很多高校都开设有汉语言文学专业。该专业的学生主要学习汉语和中国文学方面的基本知识，受到有关理论、发展历史、研究现状等方面的系统教育和业务能力的基本训练。汉语言文学专业培养具备一定的文艺理论素养和系统的汉语言文学知识，能在新闻文艺出版部门、高校、科研机构和机关企事业单位，从事文学评论、汉语言文学教学与研究工作，以及文化、宣传方面的实际工作的汉语言文学高级专门人才。
汉语言专业则是南京师范大学文学院在2001年6月成立的，国内目前只有南京师范大学开设有该专业。这门专业本应叫“语言科学与技术系”，是在当时的普高本科专业目录框架内设置的，旨在培养语言科技跨学科的复合型人才的汉语言专业（语言信息处理方向），但由于国家规定的专业名称中没有“语言科学与技术专业”，因此就采用了“汉语言”这个名称。该专业招收文、理科学生，一般每年招收20人左右，以理科为主。目的是用科学的手段来研究语言，以语言学为本，沟通计算机科技、应用数学和认知科学等相关学科。学生要修读语言学、计算机、认知科学、数学等专业。目前南京师范大学设有该专业的本科生、硕士生、博士后培养点，毕业生就业范围较广，可以从事软件开发、网站研发方面的工作。
前者强调应用，后者注重研发
周华（南京工业大学药学院党总支书记）：生物医药是我国七大战略性新兴产业之一。制药工程专业与药学类专业的相同点在于同属于生物医药领域，就业前景好。不同点在于所属的学科门类不同，培养方向也有侧重。制药工程专业属于工科专业，学生毕业后被授予工学学士学位；药学类专业属于医学专业，学生毕业后被授予医学学士学位，目前开设药物化学、药理学、药物分析及药物制剂四个专业方向，其中药物制剂方向的毕业生也可被授予工学学士学位。
以南京工业大学为例，制药工程专业以工程应用研究为主，专业学习主要围绕药物制造过程中的工艺技术、生产设备和药品质量控制等方面进行。依托学校教育部首批“卓越工程师”试点高校的平台，注重培养学生的工程实践能力，打造“卓越制药工程师”。大四时，学生将进入大中型医药企业接受工程实践方面的训练。学生就业后大多进入知名药企，从事医药企业的工程技术、生产管理和质量控制等领域的工作。药学类专业偏重学生科研能力的培养，主要以新药开发为主。专业学习围绕新型药物设计制造、药物安全性评价、药物新剂型开发和药品质量控制方法等方面进行。依托江苏省药物研究所、江苏省中美转化医学研究院等学科平台，学生毕业后可胜任新药研发、药品质量检验及药品临床应用等领域的工作。
前者偏化学，后者偏物理
徐蔡余（南京理工大学招生办主任）：在研究领域方面，高分子材料与工程专业顾名思义，是研究材料中种类非常丰富的一个大类――有机高分子材料（橡胶、塑料等）；材料科学与工程专业主要研究金属材料、无机非金属材料（陶瓷、水泥、混凝土材料）以及各种新型材料的研制方法，另外本专业也着眼于一些功能材料和复合材料的研制以及材料改性方面的研究，例如如何提高金属材料的强度、韧性、使用寿命等。
在课程设置上，高分子材料与工程专业主要学习四大化学（无机化学、分析化学、有机化学、物理化学）、高分子化学和物理、高分子材料成型加工原理和设备等基本理论课程，相比较而言更偏向于化学方向，尤其是有机化学和高分子材料合成与制备；材料科学与工程专业则有很多物理理论的课程，如固体物理、量子力学、材料物理等，比较强调对原子物理结构的认知，要求学生有良好的物理基础和求知欲。
在就业方向上，高分子材料与工程专业的学生的就业领域主要包括科研院所等事业单位和在化工、汽车、电子、医药、航空等国有及外向型企业从事研发和管理工作，如陶氏化学、京东方等；材料科学与工程专业的学生的就业领域主要包括与金属材料相关的大型传统机械制造类企业（汽车、航天、船舶、重工业）、电子类制造业、建筑类行业、特种材料制造加工单位、环保检测行业、科研院所、高校和一些特殊的认证类机构等。
前者强调金属的提炼，后者注重金属的使用
马立群（南京工业大学材料科学与工程学院教授）：冶金工程专业关注的是金属产业的前期过程，主要是从矿石中冶炼提取金属与合金，包括黑色冶金的炼铁、炼钢、轧钢和有色冶金的炼铜、炼铝、炼锌等，偏重于化学知识的运用。就业一般面向黑色冶金行业的炼钢厂、炼铁厂、设计院等，有色冶金行业的铝业公司、铜业公司等。目前冶金行业的人才需求量大，就业形势很好。
金属材料工程专业关注的是金属产业的后期过程，主要是将已经提炼出的金属与合金进一步进行铸造、锻造、焊接、热处理、形变处理和腐蚀防护，使其广泛应用于工业生产和人民生活。注重金属材料的结构、性能和应用的结合，物理知识和化学知识均有所涉及。就业一般面向金属、机械、汽车、化工等与金属材料相关的行业。
前者偏应用，后者重理论
张鹏（南京航空航天大学招生办主任）：这两个专业相当于信息家族中绝代双骄的“两兄弟”，名称相近，却大不相同。信息工程专业主要培养具有信息处理系统分析、设计、开发、集成及应用等方面基础知识的人才，具备通信系统、移动通信、卫星通信、广播电视、信息处理以及航空、航天、民航等领域的专业应用技术，能够独立设计、开发专门化信息处理系统。
篇6
一、产业结构调整的指导思想、总体目标和原则
指导思想：牢固树立和坚持科学发展观，以国家产业政策和市场为导向，走新型工业化道路，推动科技进步和技术创新，调整优化产业、产品、技术和组织结构，提高经济增长的质量、效益和企业的综合竞争能力，促进我省中小企业上规模、上数量、上水平。
总体目标：推进产业结构优化升级，促进
一、
二、三产业健康协调发展。培育壮大主导产业，大力发展高新技术产业，整合提升现代服务业，逐步形成优势产业发展强劲、主导产业特色鲜明、重点产业带动力强、产业之间协调发展的格局。通过产业结构调整，实现“七个转变”,即:从传统、粗放的经营模式和管理模式向体制创新、技术创新和管理创新转变;从初加工、粗加工产品为主的传统制造业向深加工、精加工、高科技、高附加值为主的先进制造业转变；从发展传统商贸业向发展现代服务业转变;从主要依靠省内资源和国内市场向充分利用国际国内两种资源、两个市场转变;从高耗能、高污染、资源型产业结构向环保型、节约型、循环式产业结构转变；从注重产品数量增长和低成本竞争向注重信用、质量、品牌、生态效益和社会效益转变；从小规模生产、分散化布局向规模化生产、集群化发展转变。
到2010年，全省中小企业增加值、上缴税金、外贸出口额、固定资产投入年均增长12%、16%、15%、15%，中小企业研发投入占当年销售收入的1.5%，万元生产总值综和能耗降至1.65吨标准煤，万元工业增加值取水量下降到66立方米，工业用水重复利用率提高到77.5%，工业固体废弃物综合利用率提高到60%以上。
产业结构调整的原则：
——坚持市场调节和政策引导相结合。充分发挥市场配置资源的基础性作用，加强产业政策引导，实现资源优化配置。
——坚持自主创新提升产业技术水平。把增强自主创新能力作为调整产业结构的中心环节，建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系，着力提高原始创新能力、集成创新能力和引进消化吸收再创新能力，提升产业层次。
——坚持走新型工业化道路。以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，实现节约发展、清洁发展和安全发展，走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、安全有保障、人力资源优势得到充分发挥的发展道路，努力推进经济增长方式的根本转变。
二、产业结构调整的方向和重点
鼓励对经济社会发展有重要促进作用，有利于节约资源、技术创新、安全生产、扩大就业、开拓国内外市场、产业结构优化升级、保护和改善生态环境和发挥我省比较优势的产业、工艺技术、装备和产品发展。
限制工艺技术落后，不符合行业准入条件和有关规定，不利于产业结构优化升级、安全生产、资源和能源节约、环境保护，低水平重复建设，生产能力明显过剩的产业、工艺技术、装备及产品的发展。
淘汰不符合有关法律法规规定，严重浪费资源、污染环境、不具备安全生产条件、产品质量低于国家规定或行业规定的最低标准的落后工艺技术、装备及产品。
（一）改造提升优势产业，发展一批竞争力较强的制造业。
积极采用高新技术、先进适用技术改造提升纺织服装、皮革皮毛、机械制造、交通运输制造、木材加工及家具制造、建材、冶金等产业，发挥我省传统产业优势、资源优势和区位优势，提高产业竞争力和市场占有率。
纺织服装、皮革皮毛产业：重点鼓励企业采用新材料、新工艺、新技术装备，发展高档面（皮、绒）料、新型纤维、功能纺织品、装饰纺织品、产业用纺织品和名牌服装。
机械制造业：重点提高机电一体化水平，发展精密加工设备，数字化智能化和自动控制设备与系统，工程机械、食品机械、新型农机等专用成套设备。
化学原料及化学制品制造业：重点推广节能降耗及综合利用等先进技术，发展精细化工、合成材料、化工原料、中间体深加工、氯产品系列及配套专用材料。
交通运输设备制造业：重点加强与国内外大企业、大集团的合资合作，扩大规模化生产，提高主导车型及产品的竞争实力，培育、发展关键零部件和专用车。
家具制造业：重点搞好产品结构调整，推进专业化分工协作，加强和改进产品设计，提升产品档次，开发研制舒适、个性、安全、环保产品，打造名品、精品，实现生产、销售、运输、仓储和其他配套服务一体化。
建材业：重点发展新型干法水泥、优质浮法玻璃、精品石材、高中档建筑卫生陶瓷、混凝土制品、粉煤灰烧结砖等新型建材，提高建材产品档次和加工深度。
冶金业：要大力发展高技术含量、高附加值和替代进口的钢材品种，推进钢铁产品升级换代，努力提高板材管材和特种钢的比例。大力推广“三干”（即干熄焦，高炉、转炉煤气干式除尘）、“三利用”（即水的重复利用、副产煤气二次能源利用、高〈转〉炉渣处理及利用）、“三治理”（即氮氧化物治理、烟气二氧化硫治理、焦化酚氢废水治理）等节能、综合利用和环保技术，力争实现“负能”炼钢、废水“零排放和废渣全利用。积极开发在高炉和焦炉喷吹（添加）废旧塑料、轮胎颗粒等再生资源利用技术。加快淘汰落后工艺装备。
（二）加快推进农业产业化，壮大一批具有地方特色的农产品加工业。围绕农业和农村经济结构战略性调整，加大科技成果转化和技术改造力度，提高农产品加工业技术装备水平，提高农产品精深加工能力，扩大产业规模，推进农产品加工原料生产基地化、产加销经营一体化和加工制品优质化。
粮食、油料加工业：以小麦、玉米、薯类深加工为重点，开发绿色食品、方便食品、特色食品、医药保健食品以及多样化的精深加工制品；油料加工以大豆、花生、棉籽为主，发展食用油和蛋白制品；围绕畜牧业，大力发展饲料加工业。
肉、蛋、奶加工业：肉类重点发展牛、羊、猪、鸡屠宰及其深加工；禽蛋类重点开发天然、保健、功能性产品，深度开发蛋黄精粉、软磷脂等广泛应用于医药、保健等领域的高附加值产品；奶业重点发展配方奶粉、液态奶、酸奶等奶制品，加快发展干酪、奶油等深加工产品。
蔬菜、干鲜果品加工业：蔬菜加工重点发展有机蔬菜和绿色蔬菜保鲜、储藏及精深加工，发展冻干脱水蔬菜、冷冻菜、保鲜菜；果品加工要注重发展干鲜果品保鲜、储藏及精深加工。
水产加工业：水产品重点发展优质鱼、虾、贝类、海珍品等水产品精深加工和出口产品。
（三）大力发展高新技术产业，培育一批科技含量高的新兴产业。充分利用高新技术开发区、民营科技园区等载体，推进一批高新技术产业和新兴产业基地的发展。落实一批重点项目，加快发展信息产业、医药产业、环保产业和生物质能源产业，培育发展一批新兴产业。
信息产业：加快信息产业基地建设，扶植壮大一批骨干企业，加速发展软件和集成电路设计产业，按照规模化、产业化要求，延伸产业链条，搞好专业化分工协作，推动信息产业发展。
医药产业：突出比较优势，坚持特色发展，加快利用先进的提取、分离、制剂和生产控制技术及装备，提升化学药加工深度，开发关键中药工程技术和现代生物制药技术，推进中药现代化，培育发展医药产业。
环保产业：重点发挥现有环保产业优势，引进、吸收、消化先进技术，发展废气粉尘治理、水污染治理、固体废气物治理和环境监测仪器技术与设备，扶持环保骨干企业，扶持城市污水治理、多功能组合式工业污水处理等项目，培育环保产业基地，形成环保设备制造产业。
生物质能源产业：重点开发玉米等粮食作物、非粮农作物、木本油料作物、秸秆及农林废弃物等生物资源，处理好确保粮食安全与发展能源作物的关系，处理好稳定传统能源与积极发展生物质能源的关系，处理好立足市场与政府支持的关系，处理好全面推动与因地制宜的关系，处理好自主发展与对外合作的关系。发展龙头企业，培育生物质能源基地，形成新兴产业。
（四）全面振兴服务业，促进服务业快速发展。坚持市场化、产业化、社会化的方向，以扩大总量、优化结构为重点，加强分类指导，进一步创新、完善服务业发展的体制和机制，提高服务业在整个产业结构中的比重。
发展竞争力较强的大型服务企业集团，发挥服务功能，增加服务品种，提高服务水平，增强就业能力，提升产业素质，提高经济效益和社会效益。
大力推进信息技术在现代服务业的应用，加快发展金融、保险、物流、信息和法律服务、会计、知识产权、技术、设计、咨询服务等现代服务业，积极发展文化、旅游、社区服务等需求潜力大的产业。
规范和提升商贸、餐饮、住宿等传统服务业，推进连锁经营、特许经营、制、多式联运、电子商务等组织形式和服务方式。
三、产业结构调整的主要措施
（一）实施“一线两厢”战略，调整优化区域产业布局。
“一线”地区要充分发挥区位条件优越、产业基础雄厚、技术创新能力强等优势，围绕高新技术、装备制造、农产品加工业，培育壮大主导产业。重点发展冶金、建材、石化、医药、箱包、纺织服装等产业集群和新型服务业，集中力量建设在全国具有影响的加工制造基地、现代物流基地和农产品加工基地。
“南厢”地区要充分发挥交通、资源和综合实力较强的优势，围绕冶金、建材、化工、食品、纺织服装、机械制造等传统优势产业，高起点建设特色产业园区，发展产业集群，支持农产品加工龙头企业做强做大，带动农业产业化发展。
“北厢”地区要充分发挥土地和能源、资源优势，大力加强基础设施和生态环境建设，增强区域经济发展的引力和活力。依托能源和资源优势，围绕矿产开采、食品加工、机械加工、纺织服装、精细化工、生态林业，做强做大主导产业规模，大力发展产业集群，带动区域经济发展。
（二）发展产业集群，调整优化产业组织结构。充分发挥比较优势，积极推动生产要素合理流动和配置，引导特色产业集群化发展。集中培育发展一批规划科学、主业突出、特色明显、规模大、链条长、竞争力强的产业集群。到2010年，全省培育年营业收入超100亿元的产业集群15个，年营业收入超50亿元的产业集群50个，年营业收入超10亿元的产业集群200个；全省60%规模以上企业进入全省各类产业集群，产业集群经济总量占全省县域经济总量的55%以上。争取每个县（市、区）培育1个规模较大的产业集群。提高企业规模经济水平和产业集中度，加快特色产业园区建设，引导中小企业到产业园区集中，发展专业化、有特色的工业园区，增强工业园区的集聚效应。加快龙头企业发展，培育壮大百强民营企业、百家成长型民营企业，形成一批拥有自主知识产权、主业突出、核心竞争力强的大公司和企业集团，增强企业市场竞争力和抗风险能力。推动中小企业与大企业专业化协作，延伸产业链条，形成利益共同体，提高产业协作配套水平，促进中小企业技术进步和产业升级。
（三）实施名牌战略，调整优化产品结构。大力实施名牌战略，重点扶持技术含量与附加值高、有市场潜力的名牌产品企业。鼓励名牌产品企业扩大品牌经营规模，促进名牌产品企业多层次、全方位的联合协作，实现资源共享。加大名牌培育和推介力度，促进名牌产品升级晋档，以名牌企业、名牌产品为依托，着力打造区域品牌，提升产业国内外知名度。到2010年，全省民营企业、中小企业培育50个中国名牌产品和驰名商标，1000个省名优产品和著名商标，1000个中小企业名牌产品和质量信得过产品。支持鼓励市场需求旺盛、带动能力强、质量效益好的产品生产，限制生产能力严重过剩、没有市场前景的产品；淘汰技术工艺落后、高能耗物耗、对环境和资源破坏严重、违反国家有关规定的产品。
（四）推进技术创新，调整优化技术结构。以营造创新环境，提高中小企业自主创新、集成创新、引进消化吸收再创新能力为目标，以建立健全技术创新支持体系为重点，实施“中小企业技术创新工程”，调整优化中小企业技术结构。引导中小企业加大技术创新投入，培育创新人才，发展专业技术服务企业，建立企业技术中心，加强技术合作，促进产学研合作，提升信息化水平，走“专、精、特、新”发展道路。鼓励和支持在主导产业、特色产业和产业集群中，建立技术研发中心、产品检测中心、模具中心、产业信息中心、人才培训中心等公共技术服务平台，努力满足企业的共性技术需求和公共服务需要，实现技术、人才、信息等资源共享。到2010年搭建公共技术服务平台100个，产学研合作平台50个，培育300家技术创新示范企业。
（五）发展循环经济，构建节约型产业结构。坚持开发与节约并重、节约优先的方针，按照减量化、再利用、资源化原则，大力推进节能节水节地节材，加强资源综合利用，全面推行清洁生产，完善再生资源回收利用体系，形成低投入、低消耗、低排放和高效率的节约型增长方式。积极开发推广资源节约、替代和循环利用技术和产品，重点推进钢铁、有色、电力、石化、建筑、煤炭、建材、造纸等行业节能降耗技术改造，对消耗高、污染重、危及安全生产、技术落后的工艺和产品实施强制淘汰制度，依法关闭破坏环境和不具备安全生产条件的企业。调整高耗能、高污染产业规模，降低高耗能、高污染产业比重。
篇7
20世纪世界经济虽然经历了多次萧条、景气、危机、复苏的反复，但是世界经济有了很大的发展。发达国家经济继续发展，许多新工业化国家和地区，特别是发展中国家的经济呈持续快速发展势头。21世纪的世界经济，特别是未来的20—25年中世界经济仍将保持高速发展。
在未来经济的发展中，人类将面临有限的资源和保护生态环境的严峻挑战。在今后25年内，世界人口可能达到100亿，需要满足如此大量人口的食物和必要的物资。同时，需要供应相应能源、交通、住房、学校以及各种机器等需求。呈指数增长的需求和有限的资源形成了尖锐的矛盾。
回顾20世纪的发展，特别是20世纪30年代以来，正是烃类经济发展的历史，主要资源来自于化石资源（煤、石油和天燃气），许多国家都认为化石资源是保证能源和原材料供应的基础。从20年代以来的靠其提供经济发展的需要，以至于达到今日的生活水准。据统计，生物基资源所占份额很小，在能源方面低于1%，在原材料方面也不到5%。尽管烃类对经济发展的贡献呈强劲势头，但是有限的资源令人担忧，而各种化工产品带来的生态和环境问题也日益严重，因此可持续发展战略已成为全球共识，并且已被广泛接受和推行。
在可持续发展的施行中，要使经济发展与生态环境保持平衡，经济持续增长、生活健康标准不断提高、国家安全与稳定，保证资源供应具有重要的作用。因此，许多国家政府的产业界都呼吁开发和利用可再生资源来补充和取代目前过于依赖的非再生并日益减少的化石燃料资源。
早在1996年，美国政府就组织有关行业协会、学术团体、产业界和教育科研部门专家讲座可再生资源开发利用问题，并于1998年后提出题为《2020植物/农作物为基础的可再生资源——通过可再生植物/农作物资源利用加强美国经济安全性的设想》（以下简称“设想”）。该设想公开发表后，美国农业部和能源部支持全国玉米种植者协会组织跨产业部门研究讲座设想的实施问题。经过长时间讲座产业界、深信界和政府部门对设想目标的实现、存在问题和实施步骤取得共识，并提出了题为《实施植物/农作物为基础的可再生资源2020年设想的技术指南》（以下简称“技术指南”）。这两份报告内容详实、焦点明确、逻辑性强、实施步骤清晰，许多观点和技术课题及措施具有启迪性。从该两份报告中，不仅可以弄清可再生资源和内涵、开发利用的必要性和可能性，而且对如何开展和促进可再生资源的开发利用提供了实施途径。对目前可再生资源开发利用的经济技术状况、存在的障碍和误区也都作了明确的阐述。虽然两份报告都是针对美国情况提出的，但是其科学性和前瞻性以及许多技术内涵对我们仍不乏借鉴参考价值。
“设想”是有关于发展以植物/农作物为基础的可再生资源产业的战略，是由美国农业、林业和化学工业部门（其中有各类美国公司企业）、非盈利组织、商贸协会和学术部门、各行各业的专家学者共63人经过讲座研究，首先提出对此新兴产业未来发展的设想。
1996年12月美国全国玉米种植者协会组织战略设想研讨会，目的是草拟一个产业设想，使植物/农作物为基础的的可再生物质可以作为当前惯用的原料的补充来源以满足人们对化学品、材料和其他产品不断增长的需要。
本“设想”广泛地规划了此产业如何从目前家庭式的产业走向全国规模的核心制造产业的道路。公开此“设想”的目的是为了吸引更多读者关注，出谋划策，共同开发，使其能成为现实的技术实施方案。
对于世界资源能否足够支持当前已经发生的急剧经济膨胀，社会上历来存在两种不同观点：一种是悲观的认为，世界资源难以满足呈指数的经济增长。如果现有技术不能进一步发展，而非再生资源又有限，这种悲观看法确实是现实的评价；另一方面，当前的技术正在突破，并有无限潜力，因此对未来产生乐观看法。
历史教育人们，只有通过协调提出明确设想，才能引导人们去解决关于未来发展的重大问题。
过去一直谈如何解决未来25年世界超过100亿人口的食品问题。获得食物只是人类生存的一种需要，其他还有呈指数增长的对能源、运输、住宅、学校、机械以及计算机等的需要，而满足这些需求的资源从何而来是应当考虑的问题。
钻探更多、更深的油气井可以供应更多的烃类原料，但是油气储量毕竟有限。对现有烃类的有效利用率将会不断提高，但是效果不大。纳米技术可能会促进小型化从而节省材料，但是有些物件不能缩小。问题是资源正在耗尽，何时耗尽并不重要，重要的是探求一种新的资源模式，使之逐步转化。
“设想”序言称，不论适用性技术应用如何，凡将现有资源转化为可再生资源，都是符合可持续发展的方向，也适应环境和生态要求。因此，应用植物/农作物资源的设想是乐观的。
随着适用性研究和开发的进展，人们可以发现许多经济上可行的方案来满足整个地球的需求。该"设想"确定了方向和相应的规划，采取措施建立利用植物系统中能源和碳源的可再生资源基础。面临的挑战是严重的，但机遇也是难以衡量的。人类可以适应变化，但必须接受所面临的挑战。序言中从两方面进一步阐明“设想”提出的背景：
1、界定植物/农作物基资源
植物/农作物基(有时用生物基bio-based)资源是指来自于一定范围的植物系统，主要是农作物、林产品和食品、饲料和纤维工业加工过程中的副产物。它们可以通过一年生的作物和树种，多年生植物和短期轮作树种等途径在一个较短的时间内再生。石油化学品原本也是以植物为基础，其基本分子为烃类。植物/农作物基可再生资源当前所用的大量基本分子是碳水化合物、木质素和植物油。也有一些量少高值的分子是来自二级植物新陈代谢。另一个主要区别是烃类及其提取系统已经开发并加工处理其所需要的原料型产品，而植物基可再生资源在某些程度上虽然也被认定，但某种植物会含有某种资源，加工后会留下什么，尚未完全搞清。
最近生物技术进展可以改变植物成分和酶提取系统，这就为现在需要的化学产品和新型中间人体及产品制造提供了新的经济机遇。据统计，美国的森林、耕地、牧场等面积约22.46亿英亩(1英亩=0.405公顷，下同)，其中主要农作物的种植面积有4.24亿英亩，可以生产大量植物/农作物基资源。过去50年，这类资源的重点主要是面向食物、饲料和纤维生产。
2、烃类经济
20世纪后期，世界经济发展很快，生产增长率有很大提高，尤其是各发达国家，一些发展中国家也不断增长。成功的增长和发展过程中起主要作用的是烃类经济。自20年代以来，矿物化石燃料的采取和利用提供了人们当前所享受的经济效益和生活水准。许多国家都依靠这种资源来满足能源和原材料的需要。
在过去50年中，大量的研究开发在能源生产和基础产品制造方面创造了许多可以大量增值的工艺过程。市场经济明显地受人们提高生活水准的意愿所驱动，以创造各种产品。生物基资源的(主要是用植物基)用量很小。据统计，在能源方面少于1%，在原材料方面亦低于5%。美国1996年玉米、黄豆和小米等生产用作食品和饲料量约为6900亿磅(1磅=0.4536公斤，下同)。由此从经济角度看还不能赶上工业原料，而以烃类为基础的经济却繁荣昌盛。
烃类虽然将继续起到非常有效的经济发展平台作用，但是在其未来应用中却有若干问题有待解决。首先是对石油化学产品的应用环境问题日益受到关注，随着又产生了许多相关的问题。化石燃料是一类正在减少的原料资源。应用植物/农作物基资源作为一种补充，由于它们是可再生的，所以为经济有序地向可持续发展转变创造了机会。
通过对能源状态的审视就可看到可再生资源作为一种补充的必要性。烃类资源有限，许多专家提出世界可采和探明储量，如按现在消费水平计算只能提供50-100年，此处的一个重要假设是“现在消费水平”是保持不变，但是从全世界人口增长和生活水准变化来考虑，此假设是不合理的。当前世界上按人口平均的能源消费水平差距很大，详见表1，许多发展中国家都将增加能源消费。未来的能源供应问题是多方面的，因为发展中国家人口众多。例如，中国按人口平均能源消费相当于美国水平的1/3，其需要增加的能量数量约相当于美国现在全年能源使用总量。
表1当前按人口平均能源消费水平KWh/人美国法国日本巴西泰国中国
122007500700015001200900
一些有效利用烃类的开发将有助于需要增长问题的解决，但是对烃类找到补充资源是完全必要的，只有如此才能保持可持续发展的工业基础。
新技术开发和应用需要时间。石油化学工业本身的发展就是一个事例。1920年烃类原材料经济并不像今天这样具有吸引力，过了50年，开始适应化石燃料状况的工艺。因此，要使植物/农作物基系统达到同样现代化水平也需要时间。
当前正是开展大量研究开发工作、利用各种可再生资源和各种新工艺、并开始在各种可供选择的途径中提出选择标准的时候。现在进行研究并不意味系统要立即改变，但是，烃类经济的经济学未来将出现问题：要支付高额环境费用，或是由于原料缺少而价格上扬。
投资适用性研究可以在未来能源和原材料间进行相关的比较，提供非常需要的选择。在中期至长期，选择植物/农作物基可再生资源可能是要兼顾环境方面容许和经济方面具有吸引力。而在近期，研究和开发可能只在一些领域内进行，使植物/农作物可再生资源能开始进入基本化学原料市场，从而扩大资源基础，延长有价值的化石燃料储备的应用寿命。
在上述背景环境下，通过研究讨论，提出了2020年开发利用植物/农作物可再生资源的设想的目标；“设想”是要通过植物/农作物基可再生资源的开发来提供经济继续发展、生活的健康标准和强大的国家安全。植物/农作物基可再生资源可以改变当前对日益减少的非再生资源的依赖。
本“设想”的内涵重点是建立新的观念，即植物基资源是越来越重要的工业原料资源。非再生资源可能因经济和环境因素逐步被植物基再生资源所取代，“设想”反对等到危机发生时现开始启动替代。
展望2020年，化石燃料可能仍将占90%，增加植物基可再生资源并不是可有可无的，它对满足未来的需求非常迫切。当然，需要有效地加工和利用这些植物衍生原料。其新途径的研究从现在就要开始，为经济发展有足够的时间，保证解决环境而进行良好的合作。
要取得有成效的进展，应当确定以下的方向性目标：
1、2020年化学基础产品中至少有10%来自植物的可再生资源原料，到2050年提高到50%。
2、建立植物基(农作物，林产，加工业)系统，用有效的转化加工工艺生产可再生原料，为2020年选中的产品提供经济合理、对环境瓜敏感的制造平台。用此生产链来示范一个综合的植物/农作物基原料系统的经济合理性和潜在效益，显示工业应用机遇的新领域，为2020年以后国内和出口的需求做出贡献。
3、在工业投资者、植物商、生产者、学术界和各级政府之间建立合作伙伴关系，开发从小范围到大规模的工业应用，重新激活农村经济，改进增值加工和制造链的集成，消除食品、饲料和纤维加工业与基础材料制造业之间的差别。
“设想”中提出，科研与开发方面要制定有详细目的和要求的相应计划，支持上述方向性目标的实现，从而也可取得投资的优势。
植物/农作物基资源利用现状和前景
一、现状
烃类提供人类能源和衣着。塑料、油料、油漆、染料、药品等基础原料，已经成为现代生活的主要依靠。1970-1990年间石油基的塑料增加了4倍，已经逐步代替了玻璃、金属甚至纸张。植物/农作物基资源目前尚未有效利用，主要是因为可用性差、质量不高、供应不稳或是价格高。要推动和提高植物/农作物可再生资源应用的兴趣，需要从以下几个方面来分析。
1、实用性
尽管消费总量不高，但是植物基原料当前在化学品方面应用面很广，如用于油漆、粘合剂及剂等。黄豆是植物袖的传统原料，随着基因工程进展，可以生产满足特殊剂市场需要的专门油。最近，可用黄豆衍生物制造油墨，在乙醇、山梨醇、纤维素、拧槽酸、天然橡胶、多数氨基酸以及各种蛋白质等化学品生产中，植物基资源是主要原料，详见表2。
表2、美国植物基资源用量万t/a类别用量用途
木材8090纸，纸板，木质素纤维复合材料
工业淀粉300粘合剂，聚合物，树脂
植物油100表面活性剂，油墨，油漆，树脂
天然橡胶100轮胎，家用品
木材提取物90油料，胶
纤维素50纺织纤维，聚合物
木质素20粘合剂，丹宁，vanillin
在多数情况下，应用的植物基材料主要是原始状态分子。如木质素纤维、植物油和橡胶等复杂分子的应用也只有有限的改性。这就与石油化学工业构成明显的反差，石油化工则是用化学方法按需要将烃类裂解成几种简单分子，如甲烷、丙烯等。用这些基础原料进行化学合成，制造所需要的复杂的分子。
在少数情况下，植物/农作物原料进行裂解成为不同的基础分子，例如高果糖的玉米生产糖浆和玉米淀粉发酵生产燃料乙醇。1996年美国用211亿磅(1磅=0.4536公斤，下同)玉米采用新型酶发酵方法生产9亿加仑(1加仑=4.546L,下同)乙醇，从而加工为90亿加仑混合汽油。从许多实例看，植物基原料有一定实用性，虽还未生产像药物那样的高度专业化的分子，但却包括了大量生产的中间体及产品。
2、供应及质量
植物系统地区分布广，由于土壤和气候条件不同，导致供应和质量的差异。森林和农业系统的发展已经缩小了天然野生植物的供应差异。
生物质的总产量虽然很大，但是由于没有经济的转化技术而使其应用受限制。一些新进展如快速裂解提供了从中获得低分子量产品的机会，如果能在分离技术上进一步创新，就可以推动此应用。生物质资源可以来自快速增长木材、田边作物以及其他专门培植的植物物种。另一潜在的生物质资源是当前为食用和饲料种植的农作物，如玉米、黄豆、小麦和高梁等。一般情况下这些作物只应用其产量的一半。此4种作物估计每英亩(1英亩=0.405公顷,下同)约有2600磅(以干物质计,下同)遗留在田地中，总计约有5200亿磅。一部分留在耕地以改良土壤结构，但大部分运出去，作为原料应用。因此要求有适当的、成本低的储运系统和加工技术。
供应方面的主要问题是对原始生产的管理。当前，树木可作木材和纸浆，种植农作物只是为食品、饲料和纤维加工，没有在综合利用上进行优化。对植物/农作物投入的成本评价基础是未经优化的植物生产系统，因此经济性不佳。一些边际土地的利用可以扩大植物基可再生资源原料基地。但是从经济上比较，其很难达到经济可行目标。在估算其经济回报时，要考虑化肥、农药等化学品的使用费用。要增加可再生资源来源，除了要提高边际土地利用率外，主要应是如何对良田建立优化种植生产系统。
当前低投入、低产出的植物生产对农民难以盈利，并不利于农村发展，也不能为加工业提供低价原料。但是在产出方面，数量和质量相差甚大，从此系统得到的产品必然价格较高，严重地限制了经济上的可行性。而且，由于低产出生产就需要更多的土地，其对环境的单位影响常常大于更为强化、密集的系统。因此要优化生产系统，同时改善边际土地的利用。此外利用生产率高的土地作为植物/农作物可再生资源的原料基地，这也有利于解决数量和质量上的波动变化。
农村根据市场需求规划种植计划，如根据乙醇市场还是植物油供需情况，做出种玉米还是种黄豆的选择，其次则要进行第2轮对品种的选择，作乙醇则要种高淀粉含量的玉米品种，如要种饲料，则种含高油量玉米更佳。这些选择都对产出经济效益有很大影响。面对“设想”需要扩大食品或饲料、饲料或原料、油料或淀粉、纤维或糖、药品或聚合物等等选择范围。要根据供应或需求来决策，就需要进一步仔细研究有关课题。
3、植物/农作物基原料成本
利用植物/农作物基可再生资源主要是成本问题，它与烃类相比是不经济的。工业生产要求大量的便宜原料。植物原料价格便宜，如果能开发适当的系统将极具竞争能力。利用植物/农作物基原料生产化学品的成本比较，详见表3。
表3、植物/农作物基化学品生产成本类别生产量万吨通常方法美元/1b植物衍生美元/1b植物衍生占总产量%
糠醛300.750.7897.0
粘合剂5001.651.4040.0
脂肪酸2500.460.3340.0
表面活性剂3500.450.4535.0
醋酸2300.330.3517.5
增塑剂801.502.5015.0
炭黑1500.500.4512.0
洗涤剂12601.101.7511.0
颜料15502.005.806.0
染料45012.0021.006.0
墙涂料7800.501.203.5
油墨3502.002.503.5
专用涂料2400.801.752.0
塑料30000.502.001.8
实际上,在制造业中选用不同的化学加工工艺对其成本影响很大。
植物/农作物基可再生资源不是一种替代性资源,而是为工业原料提供的补充资源。成本问题并非只限于原料,而且与加工过程有关，因此要进一步开发新的化学和生物加工工艺，才能扩大植物基可再生资源应用范围，使之成为经济可行系统。
二、前景
由于植物/农作物基可再生资源的来源不同，每种来源的原料又可以利用不同的加工工艺，构成了一种多维的发展前景。本“设想”运用矩阵分析方法进行探讨。不同投人的植物原料，可以运用不同的加工系统，并取得各种不同的开发效果。
1、废料和副产物利用
从当前看，利用机会多，但需要有新的加工技术才能使其成为更重要的资源。
(1)现代化学
森林工业已经将副产物利用发展成为一个较大的行业，如纸浆副产液转化为磺酸木质素表面活性剂CH3SOCH3以及用树皮制丹宁。农作物的磨榨工业开发了许多应用副产物进行加工的工艺，如从燕麦制糠醒、淀粉粘合剂、专用棉籽油、从湿磨料生产拧蒙酸盐和氨基酸等。但是，许多食品加工业，如蔬菜和水果却没有开发相应的副产利用加工工艺，经常将副产淀粉和糖排放入周围环境。副产物的利用具有许多发展机遇，提取及销售其所含的有效成分是降低主产物成本的手段，而且从战略上看是扩大利用植物基资源。
(2)改进化学
木本植物和有些农作物加工中有较高的木质纤维素含量和一些碳水化合物，如烃类工业一样，可以将复杂分子转变为较小分子技术。便宜的植物衍生发酵制糖的开发已在进行。用金属有机物化学将碳水化合物转变为增值化学品是扩大利用植物基原料的又一技术途径。改进化学方法具有潜力，可以使植物衍生的废料加工利用提高经济回报率。
(3)生物加工
在比较复杂的料浆中用微生物发酵法生产某种分子，再将其分离出来成为需要的产物。生物转化是应用微生物、细胞或不含细胞的酶系统的一步法工艺，它提供了改进废物料和副产物利用机会，随着分离技术的提高，生物加工工艺可以获得更为广泛的应用。
(4)新分子
在此方面似乎不太重要，从废料中生产新分子不是一条最佳途径。
2、现有农作物
从近期看扩大应用具有最佳机会。
(1)现代化学
从化学工业整体看，并没有|认为植物衍生材料具有较高的经济价值，但是具体|问题要具体分析。石油化工利用烃类而不用碳水化合物和其他生物基分子。
(2)改进化学
如果植物衍生原料是结构型的生物质，含有木质素和纤维素等成分，其具有一定优势。一些新技术，如综合燃烧或金属有机化学等都能提供更好地利用此类资源的机会。除林产资源外，约有5200亿磅的生物质资源目前尚未加以利用。改变加工工艺路线可以提高利用现有资源的效益。新的工艺开发可以提供利用糖和淀粉的机会。植物淀粉有不同来源，如水稻、土豆、玉米和小麦，它们的性质、用途都不同，因此需要改进其化学方法，发挥其潜能。新化学工艺与生物加工及先进的分离技术综合起来可产生很大效益。
(3)生物加工工艺
植物作为生物加工原料量大而多样，从结构型生物质到一些专门的植物组分，在生物加工方面潜在优势很大：用酶转换玉米衍生的葡萄糖生产高果糖的玉米糖浆。最近从玉米葡萄糖经过发酵制琥珀酸也取得成功。琥珀酸盐可以用作制一些化学产品如丁二醇、四氢呋喃，这些中间体又可进一步加工制成许多种产品。当前，用10亿磅这种原料可得到价值13亿美元产品，现在正在中试。多种学科进行合作就可取得良好的效果，这是短期内取得成效的一种良好运行模式。
(4)新分子
植物原料的投入固定，利用基因改性所用微生物或是专用酶，可产生新分子。此工作目前只在很小的市场中进行。当市场对具有特殊性能的新产品需求增加，投入产出可能会促使其发展，技术和经济的综合研究要沿着产品开发链进行，从界定所需要的产品——需要的特性——分子结构——中间体——酶技术——蛋白质/基因工程——投入植物的最佳原料——生产优化等。
3、新鲜农作物
此项作为中期发展机遇。
(l)现代化学
因为化学工业一般不认为农作物的利用能获得较高的经济价值，因此新鲜农作物并无吸引力。过去曾认为可以降低成本，但是实际上的技术限制否定了其经济性。
(2)改进化学
从投入产出看，存在类似问题，如果改进的化学工艺需要专门的农作物，-新鲜农作物可能会有优势。另一优势是在物流方面。按照改进工艺实施和运作规模，所需原料只能就近供应新鲜农作物。因此改进工艺应当与供应系统平行进行才能互相支持共同发展。植物作为原料补充资源时，困难在于许多烃类加工装置不位于农作物和森林种植地区，而植物基原料运输费用很高。
(3)生物加工工艺
与改性化学类似,区别在于如何将原料加工成中间体和最终产品。在技术上要考虑农作物品种的适用性，一种生物工艺可以对多种品种进行加工。优化工艺是影响运作经济很重要的因素。
4、改性基因类植物
这是中长期发展机遇，其可提供的成效目前尚难以想像，今后是否出现碳水化合物经济，或是其他经济，这要看建立在生物工程基础上的新工业平台所能发挥的作用。
(1)现代化学
基因改性植物基原料可能成为现有的烃类加工系统原料。但是，改性植物分子在烃类系统中降解所花代价太高。因此投入技术要能跨越加工技术，或者是较复杂的分子能直接得到并进入制造链，再有是新工艺路线能高效地应用此改性原料。当然这些变革都要从经济和环境两方面来评价其效益。
(2)改性化学
对优化植物/农作物基原料投入和加工有好处，应当进行此方面研究。至于何时见效则要根据基因技术进展及其达到工业化时间来确定。
(3)生物加工工艺
微生物或酶进行基因改变达到强化工艺过程目的。生物工程具有长期潜力，在原料投入和生物技术本身之间创优，有时所需要的可作基础原料的分子可以部分在植物原料内进行合成，用生物转化或高度专门化的生物/化学工艺进行分离。为了继续应用化石燃料生产专门产品，需要进行研究开发，使有限资源能取得最大的价值。
(4)新分子
过去20年中，塑料已成为最大的工业部门，在日常生活中代替了玻璃、陶瓷、木材和金属。市场将会根据消费者的意愿和需求发生变化。材料科学将继续发展，市场销售者将继续设计新的消费品，塑料的未来变化难以预料。能作为新工业发展平台基础的新分子将会很多，物理与化学科学与生物工程材料结合将产生新的领域。植物基可再生资源将是未来的主要资源。新陈代谢工程是将丰富资源制造成所需基础原料的渠道，支持社会基础设施。开发和拓宽其可能性，需要先进的技术，这将是未来新领域。
生物技术的潜在影响及实施“设想”的工作途径
生物技术的潜在影响
对一个新的技术领域进行评价，可以从如下几个方面来分析：近来变化的速度和引入的速度、量度及其带来利益的水平及公共公司投资、评价专利活动和有关协会的活动、观察开发进程、审视所取得的成功进展。
90年代初期，许多人对生物技术将对农作物带来很大变化是持怀疑态度的。到1996年，转基因作物在产业化方面取得成功，明确地澄清了这个问题。这些早期的成效是关于新的作物保护途径，对保护植物生产免受病虫害起了重要作用，对进一步了解和掌握如何改进植物组分也很重要。
由于管理方面的需要，转基因大田试验记录由美国动物和植物健康监测服务中心保存。从记录中可以看到一些行之有效的转基因改变植物组分的工作正在进行之中，试验范围也在不断扩大，一些主要的公司如杜邦、孟山都和PioneerHi-Bred等都在进行。
为了改变植物组分以提高营养价值，改善加工性能，或是为了某些工业和制药的应用，一些转基因改性品种已经进行了评价，包括碳水化合物的变革、油和脂肪酸改性、提高氨基酸水平、蛋白质形态操作(typemonipulation)、纤维特性改性、产生抗体、工业酶生产、二级化合物操作(甾醇，earotenoids等)、新型聚合物生产。
转基因技术发展非常迅速，为植物基材料扩大应用开辟了新的途径，使其可以为工业生产提供分子基础原料和更为复杂的分子原料。用植物基原料主产聚合物，制造塑料就是一个成功事例。从A1-coligenenentrophus细菌的3种基因已经能转入植物的1ipid合成中，可以得到polyhydroxybutyrate(聚羟基丁酸酯)，浓度可达14%。这种生物可降解的热塑性塑料正在进一步开发，使之可以从黄豆、棉花和油菜籽制备。
在过去50年内，通常用的植物培植产率已经提高了3倍，根据农作物满足食物、饲料和纤维不同用途，选择不同的方法得到具有不同特性的产物。高级植物种植要用基因图谱和转基因技术，进一步提高食物和饲料生产需要供应的植物基原料。
生物技术对植物基原料已经产生革命性的影响。但是，用生物技术来改变植物，使之适合烃类经济需要，并不是一条最佳途径。这就需要进一步弄清什么是工业链需要的因素，而这些因素又是能在未来转基因植物基可再生资源中具有最大的优势。
实施“设想”的工作途径
要成功实施美国可再生资源开发利用的战略设想(以下简称“设想”)中所提出的大纲，需要将研究、开发、工业过程工程以及对未来的市场了解等项工作有效地集成起来。适应“设想”的多学科计划以及各个项目的协作都要求有一共同的目标，向前沿技术迈进。应用改进的化学工艺加工现有的农作物，包括集成运用生物工艺，可以纳入短期计划之内，从当前到今后10年可以着手实施。这是研究中的一个热点。另一个热点是观念上的飞跃，超越当前的烃类化学，结合基因改性植物，运用新的工艺，这可以纳人中长期计划中，在10到20年甚至更长时期内实施并产生影响。上述两个热点都是当前在研究中进行投资，在不同期限内可以取得回报。
如果在这些领域内取得成功，在工业应用上就可以有了一个可行的坚实科学基础。新鲜作物应用开发将被看作是一个降低这些系统成本的一种机制，或是改善供应状况(数量和质量)，满足工业发展需要。
当审视植物基可再生资源的前景时，可以看到供应链本身包含着许多重大课题。不同物种发展有各自的地理优势，可以形成专门原料的加工中心，包括进入国内和国外两个市场。对转基因作物的鉴别保护机制仍在变化，植物基可再生资源上的这些系统都需要进一步研究。
本“设想”并非要给各种问题以答案，而是指出未来潜在的可能，在各方面采取一定的步骤就可以使其实现。下一阶段就要进行各方的协调工作，使多方面的投资者能有一个投入的基础，针对“设想”提出的目标进行开发工作。该规划要订出各项目计划，通过研究和开发来支持“设想”中提出的方向性指标。各计划项目要符合下列一个或几个方面的要求。
优化生物质和农作物基原料生产，达到计划应用要求状况。
为植物基原料的供应链提出装置、地点、贮运和分销措施，包括加强农村经济的机制。
加速发展基于改性化学和生物工艺的新工艺，同时考虑利用植物/农作物基可再生资源原料。
对多类投资者支持的项目，对上述三个方面中一个或一个以上将产生影响的项目，或是多学科项目等将给以优先和优惠待遇。投资项目选择标准应考虑时间要求和潜在影响的大小来确定。
植物/农作物基可再生资源对工业基础原产的需求增长是一个战略性措施，也是使美国在21世纪继续保持领先地位的战略性选择。开发基础资源具有经济、环境和社会方面的好处。机遇是明确的，考虑未来的设想是需要的，要联合投资者对新途径进行投资，才能创造一个安全的未来。
“设想”文本中不止一处引用达尔文的名言“能够幸存下来的物种，不是最强的，也不是最聪明的，而是能适应变化的”。
2020年可再生资源应用将增加五倍
《植物/农作物基可再生资源2020年设想实施的技术指南》(以下简称“技术指南”)，是《植物/农作物基可再生资源2020年设想》(以下简称“设想”)的补充，提出的目的是：支持“设想”方向，确定发展中的主要障碍和问题，确定优先的研究领域。
要达到上述目的需要进行协调观念开发，收集专家证明，组织多学科研讨会、听证会，优势排队试验和团队行动计划等多项工作。在“技术指南”编制过程中吸收了各方面人士的意见，参加研讨的共有66名有关部门不同行业的专家。专家们就全球性问题提出“设想”，针对“设想”结合现实状况提出存在的主要障碍与问题，再确定研究与开发领域，从而找出优先研究开发的课题。这些课题所属领域都是能为利用可再生资源实现可持续发展起最大杠杆作用的研究领域。通过参加“技术指南”研究和编制的专家的专业情况反映出在化工制造中应用生物基原料需要涉及多门学科。但是有3个产业是中心，即化学、生物和农业，每个产业都涉及几门不同的学科，如农业，林业和石油化学。
1、农业和林业
农业：是一个广泛的概念，包括谷物生产、林地和牧场等。这些土地上生产的农产品和林产品一起构成生物基材料，它们通过太阳能，大气中的CO2和土壤中养分进行原始生产而成为可再生资源。美国拥有大量优良土地，丰富的自然水资源和先进的技术基础，通过资源保护和利用，每年可产生可再生资源的巨大财富。林业：在美国有超过6.5亿英亩（1英亩=4046.24平方米）的森林，从业人口140万，每年生产价值2000亿美元产品。过去10年内，纸张部门的增长比木材业快。木材和纸产品回收循环利用率高，每年有约4000万t纸再生利用。美国的林业已经制定出2020年发展设想以及相应的研究计划。该设想呼吁进行研究，用先进的生物和遥感技术以及树木生理学和土壤科学等理论。
农业和林业通过应用基因学技术和转基因植物等新手段将会出现大的跃进。在不久的将来，可生产出大数量和高质量的作物。除了饲料和食品，还可以为工业部门提供原材料。而且还可以引入某些酶标记基因，可能会在植物体内制造完全新型的聚合物，并可大量生产，成为经济的消费用品。
美国将技术进展应用于植物和农作物的调整，使其在农业、林业和制造业中保持可持续发展的领先地位起着主要作用。国家的未来明显地要依靠近期开发可再生资源基础的研究来支持。
2、石油化工业
化学、工程学、物理学和地理学等几门学科在石油化学工业中的应用，对人们生活产生的影响是50年前难以想像的。石油化学工业成功地创造了众多产品，从高性能的喷气发动机燃料到基础化学品以及许多聚合物，如聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚偏氯乙烯和聚碳酸酯等。
石油化学工业：是资本密集型工业，已经建立了可观的基础设施来处理和加工化石燃料。美国每天要用1390万桶烃类原料，多数是作为燃料型产品，用于化工及其他工业基础原料生产，每天约为260万桶油短类原料。
近年来，工业化学品和塑料生产都有巨大的增长。塑料工业从业人员120万人，有20000套生产加工装置，过去在研究开发上花费以10亿美元数计的投资，才获得了今日成就。如果塑料制品的原料没有可再生资源，迟早有一天会变得十分昂贵。一方面，是否还有上万亿桶的石油开采量，原油价格能否在每桶10美元以内。世界原油生产已经变化迅速，而且有许多不定因素。另一方面，化石燃料资源是有限的，这是无可争议的事实。重要的是考虑当供应呈峰值时未来价格的敏感度，而不是去争论何时是油将用尽的理论时间。最近由于几处新资源的发现及应用，在20年内原油产量可能会有所增加。但是，必须注意美国一直是原油进口国，50%原油靠进口。如果原油进口一旦停止，北美可采用的化石燃料资源储量按目前消费水平只能维持约14年。如果保持目前进口水平而不增加，也只能使用28年。当然，将会有新的改进的抽提技术，例如水平钻探和核磁共振钻孔等，但是要在近年取得成效，希望是不大的。
用可再生资源补充石油化学品，要从现在开始，由少量到大量逐步进行，有关研究工作要立即开始。不考虑化石原料供应衰退时间表的争论，由于人口增长以及一些新兴国家人们生活水平提高，需求将继续增长。在可再生资源取代化石燃料之前，它将作为一种补充资源。因此，无论如何在美国开发可再生资源作为工业原料都是十分重要的。
“设想”中提出的指标是“2020年基础化学品至少有10%来自植物衍生可再生资源，随着发展观念到位，2050年要提高到50%”。要注意无论是美国还是全世界总消费量的增加是很快的，因为即使2020年的10%目标是按当时的生产总量计算，也比当前消费水平要提高4—5倍，绝对的增加更大。如果2020年消费水平本身提高1倍，可再生资源的绝对指标也要翻番。
换言之，不能期望可再生资源在不变的需求环境下能完全取代烃类资源，而只有当消费产品需求增加，可再生资源可以能满足此增加需求中的一部分。在2040年时间框架中，指标可以是：可再生资源应用使化石燃料能稳定地维持现在的消费水平。按此指标可以形成以下的观念：
由于不是一个竞争替代战略，可再生资源并不与非再生资源直接竞争。
需要用可再生资源和非再生资源两种资源来满足未来20年的需要。30年以后，可能要更多依靠可再生资源，因为那时的化石燃料将会很贵而且有限。满足近期指标的支持和研究完全与长期目标保持一致，这些方向性指标，非常清楚地表明面临的挑战是巨大的，需要从现在就采取行动，应当开始建立通向扩大利用可再生资源的道路。除了建立可操作的可再生资源基础指标外，其他一些相关的指标也是很重要的，包括：
建立系统，通过加强经济可靠性的基础设施支持，将供应、制造和分销等活动集成起来。
通过功能基因学来提高对植物新陈代谢的理解，优化对专门的增值加工工艺的设计和应用，除应用现有的组分外，要开拓新型聚合物生产和应用。要保证开发的新工艺过程的效率高于95%，同时应用伴生工艺，应用所有副产物，消除废料，保证新的平台能在特殊的环境条件下坚持目标方向对确定目标与研究指标要反复交叉检验，使其能坚持可再生燃料/能源需要的目标。
在生产和分销中要开发保持稳定供应的途径，在年生产一定范围基础上控制一些因素，如价格、数量、性能、地区分布、质量等。同时要制定提出这些因素的标准。
建立进一步合作伙伴关系，改进综合集成，通过加强农村发展来支持取得成功。
“设想”的目标要实现，主要要使本“技术指南”中所列出的目的大纲都能达到。基因改性植物生产专门的代谢产品和开发补充性的化学改性产品取得成效就可以达到2020年可再生资源应用增加5倍的目标。这些进展也将为2020年以后的进一步发展奠定基础。
可再生资源应用技术和市场的障碍及问题
将可再生资源制成消费产品的整个系统中有许多障碍和问题，其中关键和问题是：
植物科学方面：基因学、酶、新陈代谢和组分。
生产方面：单位成本、收率、持续性、基础设计、植物设计。
加工方面：经济学、分离、转化、生物催化、基础设施。
应用方面(由技术和材料驱动的问题)：经济学、功能性、性能、新用途。
应用方面(由市场和需求驱动的问题)：价格性能比、性能、知觉、市场开发。
现将上述关键和问题择要分别介绍于下。
一、关于应用方面（材料驱动问题）
1、经济学
单位成本是当前植物衍生材料使用的主要障碍，也是经常引起争论的一个问题，问题的核心是竞争性成本状态。在多数情况下，应用植物基原料的成本都比较高，难以与以烃类原料为基础的加工工艺竞争。但是，成本竞争情况有几个非常复杂的因素互相影响，诸如产品价值、材料成本、产量、需要加工程度以及所用基础原料的性能等。因此如果未来的战略只考虑降低本是不会成功的。最重要的经济推动因素不是成本本身，而是制得的产品和制造费用的差价(即增值)。
产品价格是诸多因素的函数，诸如产品利用、性能、消费者喜好和需求等，而制造成本则受原材料价格、供应的持续性、加工、废料处理费用和投资等诸因素影响，要符合当前的具有竞争性的通用化学品工业的低成本需要。但是，从长远考虑，只进行成本比较是有问题的，因为未来的化石燃料的成本是难以预测的。
在当前情况下，用烃类原料生产消费型产品的加工效率是很高的。但这并非是化石原料本身具备的特点。因为石油化工已经研究了100年，有了3代科学家，政府投入了大量资源才使之达到今日的水平。与之相比，植物基材料应用尚处于较低的水平，开拓植物基原料应用来适应已臻成熟的烃类加工需要并不是一条唯一的道路，目前应用数量还是很少的。另一条路线是通过弄清植物衍生材料性能进行技术开发，用基因改性植物，使之能提供含有需要功能的组分。
2、功能性
改变植物中的不同组分含量的目的是提高其功能性。在石油化工中先进行原料裂解降级成为简单的分子，随后用它们再行合成为较复杂的分子和聚合物。植物中已经含有不同形态的聚合物，可以在许多产品中应用。但是，在现在加工系统中尚无大量应用。用量有限的原因有几个方面，其中主要的是由于缺乏对其功能性的理解，而只注意其成本。最近，已经由植物衍生的蛋白质聚合物研制出塑料薄膜的试验产品，显示出其应用的潜力。而且，植物拥有立体化学结构，可以得到一些有价值的手性分子，如糖类、维生素、氨基酸等。从总体看，目前对植物基础原料的反应性和功能性尚不够了解，因此限制了新应用思路的产生。
二、关于应用方面（需求驱动问题）
1、市场开发的费用
植物衍生材料应用的一个关键是市场开发费用高。正如许多新产品市场一样，新产品的研究往往是由小公司开始的，它们投资不足，缺乏继续发展的资源，常常只停留在试验阶段。工业化的成功率低，由于没有一定的供应量而常使产品衰落。因此，需要大力改进产品开发和支持机制，而且要进行与产品相关的市场开发，这是扩大利用可再生资源的主要工作。目前市场上应用的标准都是基于石化产品，没有适应生物基产品的标准，这也是要成功地与石化产品竞争的另一障碍。
2、认识问题
植物衍生材料常给人以较低级的印象，这可能是由于当前处于“石化时代”之故。对某些制造厂商来说，它的性能较差，主要是因为未得优化。虽然公众环境意识增强，但是对植物基产品需求尚不足以创造市场来拉动技术开发。因此，当前可再生资源的进展主要是基于技术推动的结果，只有增加市场拉动才能有力吸引公司更多投资。没有要变革的冲击，就不会有更多的变革。因此，如果没有各种经济倾斜途径，现状是难以改变的。
三、加工问题
1、基础设施中分销问题
多年来石油化学工业已经建立了加工和分销烃类基础产品的有效基础设施。由于依赖进口原油，美国的多数基础设施是建设在海岸线上。因此，许多现有的加工装置并不适合大量植物基材料的收集。植物原料都是在木材加工厂、榨油厂和玉米湿法加工厂进行加工，它们最好接近于供应地。要应用大量植物原料就需要进一步将供应和加工制造集成起来。应当开拓确立农村发展优势和重点的战略和措施，更好地鼓励多用可再生资源。
2、分离技术
应用植物于工业用途的一个关键是缺少植物组分的分离技术。树木具有非常复杂的成分如木质纤维素。此成分强度高，但要将它分离为有用的分子组分则很困难。多数农作物收获品是种子，它们含有碳水化合物、蛋白质、油分和数万种其他组分。通常对许多谷物发芽和生长都能进行良好的安排，而对其作为原料进行分别管理则很困难。一些除去原始粗组分的工艺，如榨油和提取糖分等已经开发，但如何将专门形态的蛋白质和纯的含碳组分分离则仍是困难。在植物基原料加工中常遇到非常稀的水溶液物料，处理费用很高而且技术困难，这是应当要解决的问题。将反应与分离集成起来的加工系统(如催化蒸馏)可能是一个解决问题的方向。但是此类系统目前应用有限。而且还未被开发作为植物基原料方面的应用。通过引入某些基因而使植物增加新的组分，就更需要应用先进的分离技术来回收有意义的新组分。例如生物聚合物开发中目前就因缺少高效纯净的经济上可行的分馏工艺技术而受到限制。植物的组分如不能有效地分离出来，就不可能控制最终产品的特性和质量。
3、转换技术
要利用植物中各种组分的另一问题是将这些非均相的混杂原料转换成较为简单的分子，这才可以进行进一步反应。在植物基原料中，加工工艺需要有高性能的多功能生物催化剂或是非均相催化剂，这些催化剂具有多种功能并可以进行回收。
知识不足是另一关键，目前人们尚缺乏关于植物组分的自然差别和来自不同作物的同样组分的特性等方面知识。这些知识的缺乏和不足就构成难以鉴别植物的差异性，缺少鉴别的手段，因此也就难以考虑作为原料的应用。发酵是用来将某些农作物转化为各种产品的工艺，转化是非均相的。所用的转化方式，副产利用和分离等方面仍有许多有待改进之处。一般地说，植物系统的复杂化学问题使新型或改进植物基加工工艺的设计较为困难。烃类化学制造中有丰富的氧化化学知识，还原化学方面较少，这些都是植物系统加工所需要的。目前特别缺少关于还原生物催化剂共生因子系统方面的实践知识。
植物原料加工工艺开发的另一个大的障碍是当前缺乏有关的教育培训。目前化学工程课程中只有少数涉及生物化学课题，多数毕业生成为化学工程师只拥有非常基础的生物工艺知识和有限的重要生物分离的知识。多年来，工艺化学家和工程师的培训重点都是烃类化学，考虑植物基可再生资源加工需要很少。
四、生产方面
1、收率、持续性和基础设施
因为目前尚未利用大量植物基原料，除木材和造纸外，只是关注未来的供应分销而不是现实存在的问题。但是，这些对实现可再生资源的目标都是十分重要的。在供应的持续性方面，数量和质量都是未知数。如果植物基原料能加工成简单的碳分子，其持续性问题就不成关键。但是如果要设计应用其中某种特殊组分(如聚合物)，或是要直接抽取其中某种专门组分，原料的质量和数量的稳定性就非常重要。
在一些情况下，供应持续性中的不确定因素实际上就是风险管理的内容。未来的石油化工供应问题和可再生资源供应问题都有风险。对石油化工来说，未来的供应不桷定因素可能因世界上一些区域的政治变化而增加。而对植物基原料来说，气候可能成为不确定的地区因素。如果某些专门植物不能大量生产可能导致贸易上的不确定因素，这些问题不需要采取断然措施，但是需要重视通过改变基础设施来保证经济可靠性。另一个冲击供应持续性的不确定因素是未来的农作物用途是作为食物还是作为工业原料。一方面是根据供应短缺理论，认为农业难以供应飞跃增长的人口和消费品增长所需的原料。实际上，从需求角度看，食物和原料都在增长，即使不考虑可再生资源进行工业利用，食物本身也存在问题。解决食物问题的方案也可能就是解决工业原料问题的方案。因此，在供应方面必须应用新技术，如生物技术，这样才能保持产率不断提高，使农业能达到一个新的水平。
2、植物设计、植物科学、基因学
转基因技术已经显示出令人鼓舞的前景，要进一步充分利用尚有大量工作有待进行。存在的一个主要障碍是对植物本身内在新陈代谢过程还不够了解，不能按特殊聚合物和其他材料的需要进行设计。因此，对植物新陈代谢和碳流的知识匮乏是其发展中的限制因素。
近年来功能基因学的进展有望促进对材料合成设计的理解。但是这门科学目前刚开始，与类似的医学领域相比所取得的支持还是很有限的。基因转变中的另一成就是让更多的专用基因嵌入和对质体以及细胞核的常规转变。在植物变化、基因学和生物信息等方面有着广泛的研究项目，但是将这些出现的新技术应用于可再生资源的专门研究则很少。
要使科学知识不断深化，在一定程度上取决于消除这些主要障碍，有些已被称为多学科的研究。但是，需要努力加强和协调才能促进现有的障碍及时地被克服。换言之，基因管理的研究必须紧密地与植物内含聚合物的功能性以及分离工程等研究相结合。
研究和开发的课题
《美国植物/农作物基可再生资源2020年设想的技术指南》(以下简称“技术指南“)列出为解决植物/农作物基可再生资源利用中的主要障碍应当进行研究开发的课题。“技术指南”按4个主要方面的障碍依重要性大小列出研究开发课题，每个研究课题的影响都有其时间范围，其中近期表示0—3年、中期表示2010年、长期表示2020年，近期目标的达到可用以衡量面向2020年可再生资源开发利用设想的前进步伐。
一、植物科学研究方面
1、近期影响课题(按重要性依次减小顺序排列,，下同)
(1)应用功能基因学了解植物新陈代谢和组成，至少要与1种主要农作物基因计划结合；
(2)开发能实时进行植物组分的定量分析工具；
(3)改进转基因方法，特别是对麦杆基因的专门嵌入，要在1998年基础上提高效益10倍；
(4)开发1—2种主要农作物的基因标记系列，使之有助于摆在有用的可再生组件含量；
(5)将80%现有的germplasmbase进行编目，有效利用各类淀粉、蛋白质和油分；
(6)找寻发展中的生物信息学利用途径，推动可再生资源的研究和开发，
(7)弄清nuclear-plastid相互作用。
2、中期影响课题
(1)在新陈代谢过程和碳流中至少弄清50个限制速率的关键步骤；
(2)利用功能基因学弄清分子、细胞和整个植物的控制管理；
(3)为主要植物用于可再生资源的组分制定标准；
(4)在2种植物中，建立碳库并为细胞分割确定控制点；
(5)在plastid转变中高效率(大于90%)方法的建立；
(6)创建示范工厂，使主要组分利用率大于60%(如油料、淀粉)或是专门碳键(如C5)大于3O%；
(7)利用基因开关的方法；
(8)建立为植物可再生资源利用的生物信息学基础。
3、长期影响课题
(1)重新设计新陈代谢过程，提供有用的碳结构骨架；
(2)应用有针对性进化技术建立100个未来原料的品种库；
(3)设计新型分子或改性现有化合物，使之适应于功能需要；
(4)为提供工业用原料，创制2种新植物种类；
(5)利用简单的细胞组织进行成本和能源效率评价；
(6)利用计算机技术设计植物组分。
二、生产研究方面
1、近期影响课题
(1)提高亩产量10%~15%以降低原材料单位成本；
(2)改善农业管理，提高肥料利用效率和虫害防治，
(3)确定至少10种影响原料组分和质量的因素；
(4)对至少10种具有潜力的系统和植物类型的亩产效率进行定标赶超（如主要农作物、林业和多年生种类等）；
(5)调节气候条件对生产的影响；
(6)每年对2种农作物的潜力进行评价或用其他方法评价亩产量；
(7)提高当前农业加工中废料利用率5倍；
(8)在单位投入基础上提高贫瘠土地产量2倍。
2、中期影响课题
(1)提高产量，使单位投入的碳产出为1998年基础上的2倍；
(2)为长期可持续发展，开发尽量减小土地、大气和水利用影响的系统方法；
(3)对收获产物和主要植物成分建立标准；
(4)专门设计收获装备，尽量增大碳的收获；
(5)开发新的利用方法，使现在遗留在土地上的农作物45%能得到利用，
(6)培育适应专门土地和土壤的农作物；
(7)建立农业信息学基础，重点是不同来源的可再生资源植物类型、生产价值、质量和单位成本。
3、长期影响课题
(l)在化石燃料排出废气中CO2的固定；
(2)从现在植物/农作物生产中消除碳的废料；
(3)设计新的农作物/植物生长系统，优化原料回收率(大于95%可利用)；
(4)对主要能源获取和固定，提高化合效率；
(5)对收获前期工作和部分就地加工的装置进行设计；
(6)对连续生产系统进行设计和评价。
三、加工研究方面
1、近期影响课题
(1)改进分离技术，处理大于95%的非均—植物材料；
(2)改进单体基础原料变换的生物催化剂；
(3)开发3种具有高选择性的快速反应强力催化剂；
(4)为将植物聚合物转换为有用的单体，找出新型和性能优良的酶(具有10倍活性)并进行评价；
(5)将微生物进行工程化，改善非均—植物的发酵；
(6)提高废物利用率2倍；
(7)开发高效的除水技术并对改进的非水溶剂反应系统进行评价；
(8)在植物材料中利用天然立体化学方法的评价。
2、中期影响课题
(1)应用5种以上高级分离系统(如自行清净膜、离子交换、精馏等)；
(2)为经济捕集植物单体和聚合物开发改进的分离——纯化技术；
(3)为2种以上植物类型建立经济共生系统；
(4)通过分子进化技术设计并创制50种新型酶；
(5)开发100种以上具有性能成本特性的新型酶库；
(6)研究反应性分级系统；
(7)对微生物、酶和化学品库的性能建立信息学基础，用于特殊的转化。
3、长期影响课题
(1)实现原料加工中无废料的多种产出的连续工艺；
(2)为改性植物和组分设计新设备；
(3)为3种以上新产品(如将工程化酶转入植物并在收获中得到活化)设计新机制；
(4)固态酶转化；
(5)设计14种化学与生物结合型反应器；
(6)评价植物组分在分离前相内的作用。
四、应用和基础设施研究方面
1、近期影响课题
(3)探求3种在现有加工装置(如玉米湿法加工厂、纸浆厂)上扩大应用植物原料的机遇；
(4)分析测量系统，对90%以上的主要植物组分进行定量；
(5)实时评价单位性能成本和增值成本的方法；
(6)评价运输系统及成本；
(7)计算出100%年加工贮存量和投人产出的需求量；
(8)创建基础设施，扩大利用农业废料。
2、中期影响课匾
(1)深入掌握植物中10种以上组分和碳键新陈代谢体的结构与功能关系知识；
(2)开发对高质量原材料的100%鉴别保护系统；
(3)为价值驱动的生产和定货实现营销系统；
(4)对在同一地点的多目的利用区的协同作用进行评价；
(5)对原材料组分和加工过程中的中间产物实现实时定量分析手段(小于3分钟/试样)；
(6)开发生产预测手段，准确性大于95%；
(7)在一组植物原料性能基础上建立信息学基础，如单位成本、性能、功能性、最佳来源、应用范围等。
3、长期影响课题
(1)所需功能进行分子结构设计制备植物化合物至少10种；
(2)在植物生产区内开发至少5个制造利用中心；
(3)开发3种以上有新功能的新材料；
(4)提出扩大利用可再生资源所需的教育培训需求；
(5)在植物组分功能间协同作用的利用；
(6)设计最终产品的贮存和运输，使之到达销售中心和出口；
(7)为供需关系的控制创建减轻超过90%风险的战略。
当前，美国有一些项目已在进行，可视为工业原料中应用可再生资源的先驱，也可视为本“技术指南”中研究项目的示范事例。其一是在转基因植物开发中的聚羟基丁酸酯(PIB)。PHB可在植物中生成，作为制造生物降解塑料的原料，用适当的细菌基因进行转化并弄清植物内在的新陈代谢路径，从而构成制备方法。现在正在进行分离、生产标准等项工作。
其二是用玉米淀粉作原料，通过酶反应制备聚乳酸(PLA)。Cargi11-Dow合资企业已在充分研究的基础上进一步投资数百万美元建立制造装置进行工业开发。PLA是一种生物裂解聚合物，原料是由玉米湿法加工工艺制备的葡萄糖，其中发酵过程和酶的活性是重要因素。最终的PLA树脂可视用户制膜、纤维、碳制品和涂层的需要分别制出不同规格品种。PLA具有聚苯乙烯、聚烯烃和纤维素的功能性。
协同与合作是取得成功的途径
未来利用可再生资源需要采取一条多学科和跨行业途径。在许多领域内的研究成就都提供了发展机遇，如生物聚合物、立体结构型分子、新型酶、新材料和转基因设计等。但是每个方面内的任何进展如果只当作孤立的技术领域是远远不够的，需要更有力的相关研究计划，采取平行的和协调的方式进行工作，才能取得成果。
要取得有效益的进展必须采取多学科的途径，这是非常清楚的。但是，任何一个组织都难以具备有如此深度和广度的技术能力。因此，对研究提供的支持应当是多方面的，而且要在跨行业的系统中进行。
“植物/农作物基可再生资源2020年设想”(以下简称“设想”)中提出的要求需将重点瞄准有限的热点目标同步取得进展。对于研究工作则需要有准确的时间表和系统中各方面的广泛交流，所有这些都要走相互协同的道路。例如，一位科学家可能发现一种新型聚合物，具有可以作为高级生物降解塑料的功能，但是，此研究成果的价值受到以下一些因素的限制：发现适当的基因、新陈代谢过程可靠性、:最佳作物类型是否能有足够的产率和可承受的成本、各种聚合物组分分离可能和利用此材料制造新产品的方法等。所有这些因素都需通过研究和开发才能取得相应的进展。进行这些研究开发要采取最佳途径保证研究成果关键的目标互相协调、平行地进行，此途径要鼓励私营部门的参与。
当前，植物和农作物作为生物质和原料已被应用，诸如淀粉、蛋白质、脂肪酸和异戊二烯化合物。林业主要是为纸浆和造纸提供原料。黄豆则是用于油墨和涂料。玉米通过湿法加工发酵工艺已经进入几个工业部门，但是各种用量都很少。由于基因工程可以通过新陈代谢操作使植物或农作物生成有功能需要的材料，从而显示出新的发展机遇。
“技术指南”已经突出了未来取得进展的途径，而且确定了系统的各个组成部分的目标。成功地达到这些目标就可实现“设想”中确定的到2020年可再生资源利用增加5倍的目的，同时也为2020年以后进一步发展奠定了基础。按“技术指南”目标提出课题是人们用所有的天然资源满足不断增长的消费品和能源的需要。当前进行研究将为今后的产品选择提供机会。可再生资源需要将注意焦点放在以下几个方面：发展方向、最佳科学思维的应用、最先进技术的应用和最高级智能水平的继续研究等。本“技术指南”已经提出了需求和研究开发课题，其目的就是为美国开拓实施一条成功的可再生资源战略。而且也选出了需要优先支持的领域，它们都是从几个已经确定的科学研究和工业开发需求中选择出来的，而且考虑了在高级可再生资源的关键部门有最大的投资回报。
未来世界许多方面都会延续但将发生变化。幸运的是我们已看见其需求并具有科学智慧适应变化的发展。美国要保持领先地位就要继续采取迅速的行动来满足扩大利用可持续发展的可再生资源的需求。不断的科学突破和技术进步(正如“技术指南”文件中所列出的项目和课题)才能满足资源利用的挑战。这些挑战正在我们面前，我们面临的挑战是为满足人们对产品不断增长的需求。
“技术指南”中从两个方面表明多学科和跨部门的研究开发对实现“设想”的重要性：
一是植物的投人，同时要考虑废料和副产物利用、改性基因学的应用。
篇8
第一节 农耕文明时期的生态演变
华夏大地生态演变的历史，可以追溯到遥远的农业革命以前。当时，人与自然的关系曾经历了一次历史性的大转折。这次大转折的标志是能够利用“制造工具用的工具”，其中，最重要的是火的发明与使用。据科学家考证，我国在元谋人遗址中发现了大量炭屑、烧骨等遗迹。这是人类最早使用火的证明。也就是说，大约在170万年前，人类就开始使用火。由于火的使用人类结束了自然奴隶的历史，由被动适应环境转向主动改造环境，开始了征服自然、驾驭自然的艰难而漫长的历程。
一、人类古文明的兴衰与生态演变
伴随着火的使用和工具的制造，征服自然能力的提高，人类对环境的利用与依存关系更加密切。在农业革命以前，地球上人口一直很少，人类活动的范围也只占地球表面的极小部分。从总体上讲，那时人类对自然的影响力还很小，只能依赖自然环境，以采集和猎取天然动、植物为生。此时，虽已出现了环境问题，但并不明显，地球生态系统有足够的能力自行恢复和保持平衡。
农业革命以后，情况有了很大变化。一是人口出现了历史上第一次迅速增长，由距今10 000年前的旧石器时代末期全球约530多万人增加到距今2 000年前后的1.33亿人。人口的大量增加，对地球环境的影响范围和程度也随之增大。二是人们学会了驯化野生动、植物，有目的地耕种和驯养成为人们获取食物的主要手段，使人类的食物来源有了保障。随着农耕作业的发展，人类利用和改造自然环境的力量与作用越来越大，而相应的生态问题日渐突出。从那时起，由于农业文明发展不当带来生态与环境恶化，致使文明衰落的变故屡见不鲜。
1.古埃及文明的兴衰
古埃及文明可以说是“尼罗河的赐予”。在历史上，每到夏季，来自尼罗河上游地区富含无机物矿物质和有机质的淤泥随着河水的漫溢，总要给下游留下一层肥沃的有机沉积物，其数量既不堵塞河流与灌渠、影响灌溉和泄洪，又可补充从田地中收获的作物所吸收的矿物质养分，近乎完美地满足了农作物的需要，从而使这片土地能够生产大量的粮食来养育众多的人口。历史学家认为，正是这无比优越的自然条件造就了埃及漫长而富于生命力的文明，并由此兴盛了将近100代人。后来虽然古埃及的统治者几经变动，但那块古老的土地作为丰裕的粮仓，依然帮助那些征服者们渡过了2 000多年的富足生活。尼罗河流域的土地所以能使文明繁荣达数千年之久，主要取决于尼罗河河谷地区独特的自然生态特性。然而，长期以来由于尼罗河上游地区的森林不断遭到砍伐，以及过度垦荒、放牧等，导致水土流失日益加剧，尼罗河中的泥沙急剧增加，大片的土地荒漠化、沙漠化，昔日的“地中海粮仓”从此失去了辉煌的光芒，最终成为地球上生态与环境严重恶化、经济贫困的地区之一。
2.古巴比伦文明的兴衰
在美索不达米亚平原上，曾经诞生过灿烂的古巴比伦文明。这块广袤肥美的平原，由发源于小亚细亚山地的两大河流——幼发拉底河和底格里斯河冲积而成。公元前4000年，苏美尔人和阿卡德人在肥沃的美索不达米亚两河流域发展灌溉农业。幼发拉底河高于底格里斯河，人们很容易用幼发拉底河的水灌溉农田，然后灌溉水排入底格里斯河，再流人大海。良好的生态系统带来了发达的农业，农业的发展又带来了繁荣昌盛，在两河流域建立了宏伟的城邦。从公元前500多年开始，巴比伦文明逐渐走向毁灭并被埋藏在沙漠下将近2 000年，变成了历史遗迹。古巴比伦文明的败落曾经是一个秘密，而地理学和生态学专家对此作出了令人信服的破解：古巴比伦文明衰落的根本原因是不合理的灌溉。由于古巴比伦人对森林的破坏，加之地中海的气候因素，致使河道和灌溉沟渠严重淤塞。为此，人们不得不重新开挖新的灌溉渠道，而这些灌溉渠道又重新淤积。如此的恶性循环，使得水越来越难以流人农田。一方面，森林和水系的破坏，导致土地荒漠化、沙化；另一方面，古巴比伦人只知道引水灌溉，不懂得如何排水洗田。由于缺少排水系统，致使美索不达米亚平原地下水位不断上升，给这片沃土罩上了一层又厚又白的“盐”外套，使淤泥和土地盐渍化。生态的恶化，终于使古巴比伦葱绿的原野渐渐褪色，高大的神庙和美丽的花园也随着马其顿征服者的重新建都和人们被迫离开家园而坍塌。如今在伊拉克境内的古巴比伦遗址已是满目荒凉。
3.古地中海文明的演变
地中海地区是西方文明的发源地。历史上的一段时期，沿地中海的一些国家曾呈现出一种进步而又生气勃勃的文明。如今，除了很少几个国家还比较发达外，其他都沦为20世纪世界上相对贫困落后的地区，其中有些国家现在的人口也仅有先前人口的1／2或者1／3。地中海地区多数国家的文明兴衰过程非常相似：起初，文明在大自然的漫长年代造就的肥沃土地上兴起，持续进步达几个世纪，随着开垦规模的扩大，越来越多的森林和草原植被遭到毁坏，富于生产力的表土也随之遭到侵蚀、剥离和流失，损耗了作物生长所需的大量有机质营养，于是农业生产日趋下降。随着土地生产力的衰竭，它所支持的古文明也逐渐衰落。
4.玛雅文明的灭亡与古印度文明的演变
在中美洲热带低地森林中发展起来的玛雅文明，也同样是由于生态恶化导致地力衰竭而走向衰亡的。19世纪中叶，探险家们在中美洲热带森林里，发现了用巨大石块建造的雄伟壮观的神殿庙宇，至此才知道这里曾经诞生过一种伟大的文明。那么，玛雅文明为什么在不到1000年的时间里就由兴盛走向衰落呢?最新的科学研究揭示：在公元750—950年，玛雅文明经历了一次漫长的旱季，中间发生过三次持续时间3～9年的大旱灾，这些灾害使那里的生态遭到严重破坏，玛雅人的主食玉米产量大幅度下降，饮用淡水枯竭，食物、水资源的持续短缺使得辉煌一时的玛雅文明走向了毁灭。
印度文明被称为世界四大古文明之一，其文明的发端与所依赖的自然环境有密切的关系。印度半岛大部分地区是一个坡度徐缓的高原，境内江河纵横，土地肥沃，农业发达。在北面，喜马拉雅山脉如屏障耸立，南面则以低矮的温德亚山与德干高原相隔。印度平原地区面积远远超过了法国、德国和意大利面积的总和。在这广阔的平畴沃野上，流淌着印度河和恒河。印度史上已知的最古老的文明——哈拉巴文明，就是在北印度平原的印度河—恒河平原上产生的。北印度平原被其普拿沙漠和阿拉瓦利山脉分为两个部分。沙漠以西的平原为印度河所灌溉，以东的平原为恒河及其支流所灌溉。河流将高原上的土壤带到平原上堆积起来，使土地肥沃，河流则使交通十分便利。印度河—恒河流域丰饶的生态与环境，是大自然的慷慨赐予，它哺育滋养了悠远的印度文明。可是，近代以来，森林的急剧破坏导致这个处于热带地区的文明古国的生态系统变得极其脆弱。不仅许多昔日的沃野良田变成了沙漠，而且水旱灾害连年不断，水土流失十分严重。不合理的灌溉又加剧了土地的盐碱化。直到20世纪60年代，在联合国专家的指导下，通过抽取地下水治理土壤盐碱化，并在印度河上游建立曼格拉大坝调节灌溉渠道中的水量，才遏制住土地荒漠化的势头，保障了农业的发展。
上述古文明国家和民族的兴衰变幻说明，在漫长的农业社会，生态破坏已经达到了令人惊讶的程度，并产生了极其严重的社会后果。问题的关键并不在于农业的发展，而在于农业发展必须按照自然生态规律进行。如果违背了自然生态规律，不仅是农业，其他产业的发展也都会对生态与环境造成巨大的破坏，最终导致整个经济社会发展难以为继，以至衰败消亡。
恩格斯在考察古代文明的衰落之后，针对人类破坏生态与环境的恶果，曾经指出：“美索不达米亚、希腊、小亚细亚以及其他各地的居民，为了得到耕地，把森林都砍完了，但是他们梦想不到，这些地方今天竟因此成为荒芜不毛之地，因为他们使这些地方失去了森林，也失去了积聚和贮存水分的中心。阿尔卑斯山的意大利人，在山南坡砍光了在北坡被十分细心地保护的松林，他们没有预料到，这样一来，他们把他们区域里的高山畜牧业的基础给摧毁了；他们更没有预料到，他们这样做，竟使山泉在一年中的大部分时间内枯竭了，而在雨季又使更加凶猛的洪水倾泻到平原上。”恩格斯又如此告诫人类：“但是我们不要过分陶醉于我们对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们。每一次胜利，在第一步都确实取得了我们预期的结果，但是在第二步和第三步却有了完全不同的、出乎预料的影响，常常把第一个结果又取消了。因此我们必须时时记住：我们统治自然界，决不像征服者统治异民族一样，决不能像站在自然界以外的人一样，——相反地，我们连同我们的肉、血和头脑都属于自然界，存在于自然界的；我们对自然界的整个统治，是在于我们比其他一切动物强，能够认识和正确运用自然规律。”
二、中国先秦时期以来的生态演变
在生态系统的演化和变迁中，自然和人为的两大因素有时是相互叠加、制约和影响，起主导作用的因素时而发生变化，但是共生共存的交替作用是始终存在的。
自然生态的演变进程，总体来说是缓慢的。追溯历史，越是上古时期，自然生态与环境的变迁也越复杂多样。亘古至今，可谓沧海桑田。几千年来，夏商朝代的自然生态与今天的自然生态相比，有很大的不同。论及这种变化，我们不能以今天的生态状态做简单的推测，应当注重探讨发生这种变化和变迁的背景及其规律性。揭示某一区域的生态变迁，需要具体分析不同历史时期的环境、资源、经济和社会发展状况，运用现代科学技术手段，判断其间的生态演变特征和根源。
1.气象生态与气候资源的演变
大量历史文献证明，我国古人已经注意到气候和天气的变化。儒家经典著作《礼记》有不少物候记载。记载表明，天气或短期的气候变化是频繁的，正是这种天气或短期气候变化所表现出来的经常性、突发性、交替性与周期性，在一定程度上决定或影响了我国东、南、西、北不同地区生态系统的丰富多彩性，以及与气候变化基本相适应的特点。《吕氏春秋》记录了不少当时的物候资料，如“冬至后五旬菖始生。菖者，百草之先生也。”而现在的菖蒲生长时间，季节要晚，说明秦时的气温较现在要高。《汉书》记载，约4月末或5月上旬，河湟地区的牧草就已返青，可以在上面大量放牧了。如今的河湟地区，牧草返青期显然比西汉时迟得多。牧草返青时节的早晚，与气候的冷暖有着密切的因果关系。《史记》记载：“渭川千亩竹。”竹子为亚热带植物，适宜温润气候，竹子生长地域的分布变化折射出一定历史时期内的气候变动状况。通过这一记载可知，秦汉时期黄河流域有些地区的气候适合竹子生长。竹子的生长不仅对温度有要求，对湿度也有要求，要求多年平均降水量必须达到1200～1400毫米。
以竺可桢为代表的气象学家，对我国气候学研究做出了十分重要的贡献。根据对历史时期的气候状况的系统研究，证明我国近5 000年来，历史时期的气候经历了四个温暖期和四个寒冷期的交替变化，而且在每一个温暖期或寒冷期内，又有若干个长短或大小不一的冷暖阶段或年代的交替波动。其中，气候变迁过程不论是大的周期，还是小的循环，所反映出的冷暖交替现象都是相当明显的。
根据竺可桢先生对我国近5 000年来气候变迁的研究，我国气候变化可以分为四个温暖时期和四个寒冷时期(图2-1)。
(1)第一温暖期。这个温暖期约从公元前3000年到公元前1000年，大体上相当于欧洲气候适宜期(公元前5000年至前3000年)和气候副适宜期(公元前2000年左右)。可以证明这一时期气候温暖的考古发现有：山东龙山文化遗址的炭化竹节和河南安阳殷墟的竹鼠、水牛和野猪的甲骨和动物化石。这些动、植物现在只见于热带和亚热带，说明当时黄河流域的气候是相当温暖的。
(2)第一寒冷期。这个寒冷期从公元前1000年左右到公元前850年。它相当于欧洲的气候副寒期(公元前1000年到公元100年)。证明这个寒冷期的史料是《竹书纪年》记载周孝王期间，长江一大支流——汉水，于公元前903年和前897年分别发生两次结冰，而且结冰之后紧接着是大旱。这表明，公元前10世纪是寒冷的。
(3)第二温暖期。这个温暖期约开始于公元前770年持续到公元初。在欧洲这个时期仍然是气候副寒期。周朝早期的寒冷情况大约维持了1～2个世纪，到了春秋时期(公元前770年至前481年)气候又暖和了。《左传》记载，鲁国(今山东)过冬，“冰房”得不到冰，在公元前698、前590和前545年尤其如此。此外，像竹子和梅树这样的亚热带植物在《左传》和《诗经》多有记载。到了战国时代(公元前480年至前222年)温暖气候依然继续。秦朝和前汉(公元前221年至公元23年)气候继续暖和。《史记》记载：“蜀汉江陵千树橘，……陈夏千田漆，齐鲁千亩麻，渭川千亩竹。”当时这些亚热带植物繁殖的地方现在成了它们分布的北界或超出北界的地方。这证明当时的黄河、长江流域的气候是温暖的。
(4)第二寒冷期。这个寒冷期约从公元初期持续到公元600年，包括我国东汉、三国到南北朝时期。东汉时代，即公元初，我国气候又趋寒冷，有几次严冬，甚至到晚春洛阳还下雪。三国时代曹操(公元155—220年)在孔雀台种橘，只开花不结果，说明气候开始变冷。曹丕在公元225年到淮河广陵视察军事演习，由于严寒，淮河突然封冻，演习不得不停止。这种寒冷气候持续到公元3世纪后半叶，特别是公元280—290年的10年间达到极点，那时年平均温度大约比现在低1～2°C。北朝的贾思勰(约533—644年)撰写的《齐民要术》是一部我国6世纪的农业百科全书，记载了许多当时物候情况。如关于石榴的栽培，“十月中以蒲藁而缠之，不裹则冻死也，二月初乃解放”。现在河南、山东一带，石榴树可在室外生长，冬天无需盖缠。这表明6世纪上半叶，河南、山东一带的气候比现在冷。
(5)第三温暖期。这个温暖期为公元600—1000年，包括隋唐时代(公元589—907年)，比欧洲世纪早期的温暖时期要早400年左右。我国气候在7世纪中期变得暖和，公元650、669和678年冬季的长安无冰雪。8世纪初期梅树生长于皇宫。9世纪初期西安还种有梅花、柑橘。现在西安梅树长不好，柑橘更不用说了。这说明隋唐时代气候比现在温暖。
(6)第三寒冷期。这个寒冷期在公元1000—1200年，相当于宋代，对应于欧洲中世纪早期的温暖时期。11世纪初华北已没有野生梅树，其情况与现在相似。12世纪初，中国气候加剧转寒。公元1111年第一次记载江苏、浙江之间的太湖不但全部冻结，而且冰坚实得可以走车马。太湖洞庭山的柑橘全部冻死。12世纪寒冷气候也流行于华南和西南。福州是我国东海岸生长荔枝的北限，12世纪中那里大规模种植的荔枝曾两次全部冻死，一次在公元1110年，另一次在公元1178年。荔枝在四川种植地区的变迁是：唐代在成都；北宋南移到眉山；南宋时眉山也不能生长荔枝，要到其南的乐山、宜宾、泸州才能种植。目前，眉山还能生长荔枝，说明北宋气候比较接近现在，而南宋气候则比现在寒冷。
(7)第四温暖期。这个温暖期在公元1200一1300年。12世纪刚结束时，杭州冬天的气温开始回升。在公元1200年、1213年、1216年和1220年杭州没有冰雪。到元代(1268—1292年)初期，西安和博爱(今河南)又重新设立竹监司管理竹子生产。这显然表明13世纪中叶气候明显转暖。
(8)第四寒冷期。这个寒冷期约从公元14世纪到工9世纪结束，相当于欧洲的小冰期。我国13世纪初期和中期的回暖是比较短暂的，不久冬季又严寒了。根据江苏丹阳人郭天锡的日记，公元1309年正月初乘船回家，途中运河结冰，只好离船上岸。公元1329年和1353年太湖结冰，厚数尺，橘尽冻死。可见14世纪比13世纪和现时都冷。
到了明代(1368—1644年)，各省、县编修的地方志为各地区的气候情况提供了许多可靠的历史资料。从14世纪到19世纪这500年中，亦即相当于欧洲小冰期中，我国气候经历了三次变冷和两次变暖。
随着气候的冷暖变化和波动，我国历史上不仅自然环境、生态状况发生了很大的变化，而且社会环境包括政治、经济、文化状况也发生了相应的变化。我国历史时期的气候变迁，并不是一个孤立的自然现象，气候变迁所表现出来的气温和降水的变化，直接决定着森林、灌木、花草、农作物等生长与分布，而且影响着水系、地貌、土壤、矿物等多种自然要素，也影响着我国社会环境的各个方面，如气候变迁影响着人口的分布与迁徙，影响和决定着农业经济的发展和布局。
2.水域生态及水资源的演变
我国地域辽阔，水系纵横。据考古证明，最早的古代人都依水而居，离水域以远15千米以外的旱地不适宜人的居住和生存。考古发现，在洛水、颍水、汝水、浍水、涑水沿岸都有夏代人居的踪迹。传说夏代人先后以阳翟、阳城为都，阳翟在河南嵩山以南，有颍水东南流，今属于禹县境。在登封告成镇以北发现阳城，东北有古阳城山，有洧水河。黄河、长江、珠江、辽河以及它们的分支水系汉水、汾水、渭水等，都是我国文明发祥地，多元的文化构建了中华文明大文化。
丰富的文化遗产是生态知识和生态状况的档案。例如，从地名文化可以考证历史上水资源的变迁情况。根据有关资料对山西省地名的研究，统计表明山西省古今县名88个是以河川为名，21个是以水泉为名，4个是以山水为名。山西省的县名，可以反映出古代山西曾经有过湿润多水、植被厚密的历史，这与近代以来山西水资源紧缺、林木稀疏形成鲜明对照。
根据文献资料和学者史念海先生考证，在远古时期，“由太行山东到淮河以北，到处都有湖泊，大小相杂，数以百计”。其中较大的有山东西部的巨野泽，南北15O千米，东西5O千米，但“那时巨野泽并不是黄河流域的惟一的大湖，太行山东有大陆泽(今河北境内)应与巨野不相上下”。可见，当时黄河中下游气候总体上是湿润多雨，水系发达，湖泽众多，土地植被覆盖良好。阮籍的咏怀诗写道：“徘徊蓬池上，还顾望大梁。绿水扬洪波，旷野莽茫茫。走横驰，飞鸟相随翔。”表明当时的蓬池是一个水波浩淼、野兽出没、飞鸟聚集的地方。
历史上我国湖泊面积在世界上首屈一指。由于经济社会的发展和人口的不断增长，人们为了生存和发展，开始在湖泊的浅滩上围田开垦，与水争地，致使湖泊资源衰减和湮废。究其原因，除了人们围垦外，气候变化、降水量减少和流域上游带来的大量泥沙淤垫湖泊区域，为围湖造田创造了条件，由此造成了湖泊数量减少，湖面缩小，湖水深度变浅。
西北干旱区的土地开发，对生态系统、特别是湖泊湿地退化的影响尤为突出。20世纪50年代初，新疆大于1千米2的湖泊150多个，湖泊总面积约9 000千米2。长期以来，人类活动使大量河水消耗在支流和上中游地区，造成下游水量剧减或断流，致使终端湖泊发生了很大变化。罗布泊的干涸是最典型的一例。从罗布泊的湖相沉积和湖岸线来看，推测历史上湖水面积最大时曾达到5 350千米2，入湖水量约有84冬3亿米3。汉代塔里木盆地人口约23万，虽有一定的农业生产，但从河流中引水灌溉有限(约占1.5％)，维持84.3亿米3的入湖水量完全可能。《汉书》记载，罗布泊“广袤三百里，其水停居，冬夏不增减”。唐代，塔里木盆地灌溉面积扩大，入湖水量相应减少。塔里木湖下游水量大幅度减少，是清代中期以后发生的。《河源纪略》(清乾隆47年)记述罗布泊“淖尔东西二百里，南北百余里，冬夏不盈缩”。但到清末，罗布泊仅“水涨时东西长八九十里，南北宽二三里或一二里不等”，可见湖泊面积缩小明显加剧。20世纪初塔里木盆地人口增至15O万，耕地面积60万千米2。当时的毛灌定额若按目前的水平，引用量可达132亿米3，占塔里木盆地水资源总量(392.6亿米3)的33.6％。由于进入的水资源处于临界利用状态，罗布泊的面积急剧缩小。1930—1931年实测罗布泊的面积为1900千米2，较史前最大面积缩小64％。1962年，罗布泊面积又缩小为660千米2，只相当于最大面积的12.3％。至1972年，罗布泊最终全部干涸。
中国湖区围垦可追溯到春秋战国时期，不过那时只限于在荒洲上播种。《越绝书》记载：“无锡湖者，春申君治以为陂。”战国和秦汉时期，围田进一步发展。三国时期吴、东晋和南朝的宋、齐、梁、陈都以太湖流域为农业中心，围垦发展到了一定的规模。唐代则由分散围垦的初级阶段发展到较高阶段，典型的工程方式是圩田。宋代圩田进一步发展，堤长几十公里的有多处。《明史》记载，明代万历年间，朝廷一次清出围湖造田数目达8O万顷。由此明代出现最著名的和州铜城堰。清代以后，垦殖活动更为盛行。乾隆年间湖北巡抚彭树葵指出，“人与水争地为利，以致水与人争地为殃。”盲目围垦，与水争地，虽然开辟了大量肥沃的农田，促进了经济社会发展，但对生态平衡带来了有害的影响。据记载，江汉平原在清代道光以前水灾频率不高，而道光以后灾害突增。严重水灾出现频率与时俱增，平均每20年增加2～3次大水灾。
3.森林生态与森林资源的演变 在我国森林生态与森林资源的变化过程中，人口的持续增长与森林覆盖率之间存在着互动关系。樊宝敏、董源在对我国历代人口与森林资源的演变过程进行了研究，其研究结果见表2-1。
据历史文献证实，夏商开始后的较长历史时期，由于社会发展速度有限，人口自然增长相对缓慢，人类的农耕与战争以及自然灾害等所造成的森林植被减少在千余年的历程中并不十分明显。当时我国疆域范围内除冰川、荒漠、草原外，绝大部分地区为原始森林覆盖。据考古发现，约在3 000年前，我国大部分地区天然植被覆盖茂密，发育良好，森林和草原面积十分广阔，从东南向西北，大致是森林、草原与荒漠三个地带。其中，森林、草原占国土面积比例很大，最高区域达70％以上。自大兴安岭北部起，沿嫩江向东南，从今黑龙江、吉林、内蒙古一直到的东南部基本上都是森林分布的地区，森林覆盖率很高，在我国古代天然植被中占了最大的面积。
《后汉书》等历史文献记载，我国当时除黄河流域中下游地区以外，仍有面积相当广阔的森林覆盖。即使是地处黄河中游的中原地区，森林覆盖率虽然有所下降，但仍维持在32％～42％。
唐宋以后，我国经济社会发展加速，特别是随着人口的快速增加，对森林的砍伐、破坏加重，除黄河中下游流域地区以外，长江、珠江中下游流域等地区的森林面积也迅速减少。尽管如此，清代康乾时期，我国东北、西南地区以及许多山区仍保留有大片的原始森林。当时，从大、小兴安岭至长白山、鸭绿江一线的广阔的东北原野，仍以森林分布为主体。19世纪后期至20世纪初，东北地区大面积的森林由于内外等多种因素，尤其是日、俄帝国主义的肆意破坏而大量减少。这一时期，以川西、滇中部以北、以西至青藏高原东南部为中心的西南地区，其森林面积仍然十分广阔。历史文献记载，当时整个西南地区的森林覆盖率在50％以上，云南地区更高一些。华北、西北、中南、东南的许多山区，尤其是长江中游、闽江流域与台湾、海南岛的山区，仍有大量的呈片状或块状、带状的森林分布。
历史上的黄土高原并不是现在这样的荒山秃岭，稀见绿意。1920年我国科学家杨仲健，赴陕西考察的结果和大量的考古资料，?证明黄土高原的原始植被是森林和稀树草原。《汉书》记载，安定、北地、上郡、西河民“以射猎为先”。畜牧业发达是以草原为基础，射猎野兽则必是林草繁茂之地。陕北靠近毛乌素沙漠黄土高原边缘地带，生态系统曾经非常良好。向北是辽阔的草原，南部为郁郁森林。陕南、甘南、陇南的汉江、嘉陵江及黄河上游地区，也都是林木遍地。据推算，隋唐时期陇南森林约占总面积的70％。20世纪50年代前后陇南的森林覆盖率仍然达50％左右。据甘南藏区1943年记载，凡山岭溪谷，皆系苍茫林海，沿洮河、白龙江、大夏河曾有“十林区”，是青藏高原森林资源最富集的地区之一。
《史记》记载，祁连山有松柏五木，秀美水草，冬温夏凉，宜畜牧。地方志记载，祁连山西段部“南山松百里”，“参天拔地如虬龙，合抱岂止数十围”。祁连山中段森林更加茂密，“在高山纵深地带，松林葱郁”，“微风飘拂，水声与松声，天籁自然，引人人胜”。祁连山东段，有关原始森林的记载不绝于史，“西大河流域，森林郁郁葱葱，万树苍劲挺拔，层林滴翠”。另外，在河西三大内陆河下游有成片的胡杨林、红柳林和梭梭林，是天然绿洲、抗击风沙的屏障。
在历史上，新疆境内也曾生长着茂盛的森林。《史记》记载，2 000年前的塔里木河下游“多葭苇、柽树、梧桐、白草”。现在的楼兰古城遗址周围原来生长着大面积的胡杨林，至今仍能发现直径达50厘米以上的枯木，有的树干甚至要有多人才能合围。据测算，当年这里的森林覆盖率至少在40％以上。塔里木盆地南缘塔克拉玛干大沙漠的边缘地带，也有大片枯死的胡杨林，许多胡杨树也要多人方能合抱。叶城周围有四山，山上多松柏，“山下多桑、榆、杨、柳、桃、苹果、石榴等”，树木果实丰盈。瑞典一探险家曾记录艰辛穿越叶尔羌流域的茂密森林的经历，并称它们是真正的古森林。直到20世纪5O年代，塔里木河两岸仍然有大片胡杨林。北疆地区，森林植被更盛于南疆，延绵1000余千米，冈峦断续，森林以松柏为主，郁郁葱葱，广阔而壮观。
青海境内的古代森林资源曾十分丰富。根据史料记载，“以柏、杨为大宗”，“绵亘数十里”，“青海王可可贝勒之地，松柏亦蕃”。如今一些红色的山冈上寸草不生，但是从人们挖掘出掩埋很久的粗大松木，可以推知这里曾经拥有山川秀美、树木成荫的自然风光。
据有关的考古发现，距今500年以前，甘肃、陕西、山西的森林覆盖率仍然很高，有的地区高达80％。黄河下游许多地区也是如此。史载，今河南中牟、荥阳一带在原始社会至文明社会初期，生长着大片的原始森林。自夏商至周初，这里是“草木畅茂”。近、现代殷墟出土的包括大象在内的各种野生动物骨骼，和郑州商代遗址出土的木炭等，都证明了当时中原地区森林资源状况良好。历史文献也有印证，位于河南灵宝与陕西潼关之间的函谷关一带，深林密障，行人难于通过，为兵家必争之地。这里“柏林荫谷，殆不见日，荀卿谓之松柏之寨”。战国以后，黄河中下游地区逐渐成为森林破坏较早和较彻底的地区。自秦汉至隋唐时期，这里平原地区的大片森林基本上砍伐殆尽，剩下的多是零星散布在村落、地头的树木或次生林，很少有成片的原始森林。相对而言，这里山区的森林还存在了较长的时期，历经不同的历史阶段才被砍伐、毁灭。
据学者们研究，黄河中游地区的森林变迁大致经历了四个阶段，即西周至战国、秦汉至北朝、唐至宋元和明清以来的时期。在第一个时期之初，这里原始森林基本上得以保存。到了后期，伊洛河下游、泌阳盆地、汾涑流域的平原地区，“都已基本上没有森林了”，只是泾渭流域平原边缘的“森林尚有部分遗存”。第二个时期，关中平原四周山地的森林仍然比较完好，但平原地区很难看到成片的林木存在。第三个时期，这里城乡附近的山地林木受到严重破坏，远离人群的山区的一些地方虽然还树茂林密，但边缘的森林也开始受到破坏性砍伐。第四个时期，尤其是在明代中叶以后，这一地区包括边远山区的森林也受到了严重破坏，至清末这里的森林破坏更加严重，绝大部分地区都是荒山秃岭。虽然黄河下游地区的森林变化与黄河中游地区稍有差异，但特点大体一致，只是这里山地相对较少，森林被砍伐破坏的时间更早。
我国长江流域及其以南地区森林资源，自我更新能力较强，隋唐五代之前植被的破坏不明显。隋唐时，森林资源虽有减少，但山区的森林仍然相当茂盛。《全唐文》记载，江西鄱阳“有千樟之材”，浙江吴兴(三国时期的郡名)“出巨木”。丰富的森林资源为各种动物栖息提供了良好的环境。当时南方地区大象和老虎等动物数量不少。一些地方虎患事件时有发生，如何捕杀老虎的历史记载也较多。唐玄宗时，曾专门派钦差去江南传授捕虎法。明代以后，森林资源数量递减，许多动物“多出东、西粤”，并且“养之不甚驯，亦不能久存”。这一记载表明，一些物种栖息地已遭到破坏，生态状况日趋恶化。当然，我国长江流域及其以南地区森林破坏的时间，较黄河流域中下游地区要晚，其破坏程度也相对较轻。
4.地理生态与土地资源的演变
中国是一个历史悠久的农业文明古国。上下几千年，正是我们的祖先世世代代在广袤的土地上辛勤耕种，哺育了伟大的中华民族。土地是农业生产最基本的生产资料。我国人民自古以来就珍视土地，把土地的重要性与国富民强紧密联系在一起。
我国土地资源演变的主要特征是：一方面，农业文明和农牧业的发展开垦了大量耕地，耕地资源日益扩大；另一方面，自然和人为的因素又造成水土流失，在一些生态脆弱的地区出现了日益严重的沙化、荒漠化，但同时也给下游地区冲积形成了土壤肥沃的三角洲。
在人与自然的关系中，最重要的是人与土地的关系。历史上我国人口不断增加，至1949年猛增至5亿多，到20世纪末接近13亿。这么多人口要靠农业和畜牧业养活，而农业和畜牧业的发展都要占用土地，因此就发生了农作物与天然植被相互争占土地的矛盾。农业和畜牧业的发展需要利用大量的自然资源，过度扩张必然造成天然植被的严重破坏，导致土地生态与环境的恶化。
林地、草地转化为耕地，并长期种植同一种农作物；采伐量长期大于林木的自然生长量，是导致土地生态恶化的两种主要形式。这两种不合理的生产方式，在我国延续了几千年，结果把许多林地草地变成了濯濯童山，甚至荒山秃岭，导致林地草地失去或降低了保持水土、涵养水源、优化环境等方面的功能，以致影响到了经济社会发展以及文化传统。原始植被的大量减少、土地重用轻养轻维护，是我国土地生态从总体平衡到渐趋失衡，出现并加剧生态恶化趋势的根本原因。
战国中期之后，我国黄河流域中下游地区，因农业的发展破坏了天然森林和草原，出现了“宋无长木”的情况。当时，这里“地小人众”，甚至少数地方开始出现缺乏薪柴的现象。《管子》记载：“五沃之土，若在丘、在山、在陵、在岗，若在陬、陵之阳，其左其右，宜彼群木；桐、柞、扶、檀及彼白梓、其梅、其杏、其桃、其李，秀生茎起；其棘、其棠、其槐、其杨、其榆、其桑、其杞、其柿，群木数大，条直以长……是谓沃土。其阴则生之楂、藜，其阳则树之五麻。”这是说，在春秋战国时中原一带的“沃土”上，有多种人工再生林及次生植被。《史记》也记载：当时这里已“膏壤千里，宜桑麻”。这一时期，除黄河流域的中原地区外，其他地区仍以原生植被覆盖为主。
秦汉以后，中原及其周边地区的栽培植被分布越来越多。当时的栽培植物品种在北方主要有粟、麦、枣、槐、桑、榆、柳等。在南方主要有稻、麻、桃、李、茶、桑、杨、柳等。其中，农作物栽培的品种如粟、麦、稻等所占面积较多，范围较广，然而，相比较而言，这些栽培的农作物有时远不如原生植被所具有的生态保护功能。而且土地在耕作或抛荒之际，都会给生态平衡带来不同程度的不良影响。
唐宋之际，黄河流域中下游地区除山区外，其原生植被分布越来越少；长江中下游流域地区与成都平原及岭南部分地区的栽培植被分布越来越多。尤其是在宋代，随着大量北方人口南迁，把北方旱地农作物品种——小麦及其生产技术带到了南方，使南方各地人口迅速增加，并导致开垦面积种植的扩大。当平原水田面积的承载力不能满足需要时，人们自然把目光转向了丘陵、山地。小麦的种植恰好对水源条件要求较低，当小麦在南方大面积种植逐渐满足了人们对粮食的需求时，许多一直被原生植被覆盖的丘陵、岗阜、山岭等却变成了光山秃岭，这在一定程度上破坏了南方良好的生态系统。
明清时期，随着人口增加、耕地面积的扩大，自然生态受到严重破坏。当时，土地扩展的主要途径是砍伐森林、开垦山地。尤其是旱地高产作物番薯与玉米传人中国，为满足人口对食物的需求，大量山丘地被开垦，使不少区域的生态系统遭到了灭顶之灾。我国一些学者指出：明代时玉米由西北、番薯自东南分别传人中国后，其大规模的种植，引起了生态系统的破坏。当时，南方西部山地玉米集中产区主要分布于秦岭山区、大巴山、巫山山区、武陵山区、雪峰山区及贵州高原。番薯集中产区主要分布于东南沿海浙、闽、粤以及湘、鄂等丘陵地带。历史记载，清朝道光二十九年(公元1849年)，陕西汉中许多县均以苞谷杂粮为种植作物，一些县则是“遍山漫谷皆苞谷矣”；贵州等地也是“苞谷宜山，故种之者较稻谷为多”。广西地区的苞谷“有早晚二种，山峒尤多”，“向惟天保县山野遍种”。湘西山地草木繁茂，“凡土司新辟者，省民率挈人居，垦山为陇，列植相望”；种植玉米，“辰州旧邑新厅，居民相率垦山为陇，争种之以代米。”在东南地区闽、浙、粤、赣等地，“所种山薯……深山之中，几于旷土，谓之山薯厂”；湖南“永州山民皆以甘薯为粮”；湖北东南山区“民仰食者十之五六”。这一时期，南方山地、丘陵大面积伐林开垦种植玉米、番薯等旱地作物，对生态系统的破坏是显而易见的。由于山丘地坡度大，被开垦后，水土流失加剧，导致生态系统呈现出错综复杂的演变态势。
5.动物生态与动物资源的演变
我国动物生态与动物资源演变的主要特征是，遵循物竞天择、适者生存的自然规律；人类的活动加速了野生动物生存环境和活动地区的变化，许多野生动物数量递减，有些珍稀动物明显减少，有的种群已濒临灭绝，生物多样性明显降低。
我国生态系统类型多样，决定了我国野生动物资源的丰富性。据调查，全国鸟类超过1 000种，兽类超过400多种。中国国土面积占世界陆地总面积的7％，鸟类种数和兽类种数占世界的1O％以上。由于我国的生态系统分布是一个持续变化的动态系统，伴随着自然环境的恶化，野生动物的分布也随之发生相应的变化或迁徙。如历史时期野生象群的分布，就有一个从黄河流域中下游地区至长江流域地区、珠江流域地区、滇西南地区不断南迁的过程。从地质时代的第四纪以来，与中国处于同纬度的欧洲和北美都有大陆冰川覆盖，以致寒冷的气候使许多野生动物相继灭绝。然而，中国的高山冰川很少，受寒冷的影响较小，所以一些具有“活化石”之称的野生动物如大熊猫、扬子鳄等能残存到现在，从而增加了中国野生动物资源的丰富性与多样性。
在野生动物的分布与变迁中，比较典型地反映我国历史时期生态演变的野生动物主要是：野马、大象、犀牛、竹鼠、长臂猿等兽类和孔雀、鹦鹉等鸟类。
马是人类最早驯化的物种。在人类发展的进程中，马为人类所驯服和利用，为人类做出了巨大贡献。野马被驯化了，野马本身却日益稀少，目前野马种群已罕见踪影。这一种群的变化，充分说明人类活动对自然界某些物种的影响之大、之烈。
藏羚羊在自然界是一种优势物种，它们成群结队地在寂静苍茫的高原地平线上奔跳，快速而优美的跑姿，展示了它们旺盛的生命力和在雪域高原条件下的成功进化。它们能够在这片原本属于它们的土地上生活数千万年，从物种自身的角度看，难以存在濒临灭绝的危险。但是在盗猎分子大批量残杀下，藏羚羊遭受到灭顶之灾，种群数量已急剧减少。
根据调查，从自然界每捕捉一只鸟，就有1O只鸟作为陪衬，在捕捉、贩运和饲养中死亡。因此，那种吃鸟、捕鸟、赏笼中鸟的所谓“鸟文化”，是建立在成千上万只鸟的尸骨之上，堪称对自然界的暴行和对生命的蹂躏。
中国古代大象的分布地区较为广泛，南方、北方皆有。距今3 00O多年前，黄河中下游流域地区还有野象分布。甲骨文中有较多猎获大象的记载。殷商时期，中原一带不仅野象较多，而且还进行人工驯养，成为作战的工具。在殷墟遗址中，考古发现有象、獐、水牛、竹鼠等亚热带动物骨骼遗骸。《孟子·滕文公》记载：“周公相武王……灭国者五十，驱虎、豹、犀、象而远之。”上述史实表明，夏商时期，我国野象曾经分布在华北平原北部燕山山脉至吕梁山、陕北一线。春秋时代以后，中国野象分布渐由华北地区南移到秦岭、淮河一线。这时，黄河流域地区的象群虽然少见，但仍有野象活动的记载。北周时，在兖州(今属山东)发现大象。南北朝至宋代，大象在黄河一线以南、以长江流域一线为中心的广大地区活动，屡见于史书。南北朝时，淮南“有野象数百”，“坏人室庐”。北宋初(公元962年)，“有象至黄陂县(今属武汉市境内)匿林中，食民苗稼，又至安(今湖北境内)、复(今湖北境内)、襄(今湖北境内)、唐州(今河南境内)践民田”；乾德年间(公元967年)，“有象自至京师(今河南境内)”；开宝年间(公元976年)，“己酉，吴越王献驯象”。史实表明：宋时，长江流域一线还有不少的象群活动。至于长江流域以南地区，当时象群活动的记载很多，《宋史》记载可数的就达几十处。宋元以后，长江流域大象活动的记载至今未有发现，可见，元、明、清时大象的主要活动地区已转移到岭南、广西等地。史载：洪武年间，“广东雷州卫进象一百三十二”，“驯象卫进象。先是诏思明、太平、田州、龙州诸土官领兵会驯象卫官军往钦、廉、藤、蓠、澳等山捕象，豢养驯押，至是以进。”当时，岭南象群时常出没破坏庄稼，为此，“率兵二万驱捕”。万历年间(公元1587年)，横州仍“有象出北乡，害稼”；钦州亦多象群“践踏田禾，触害百姓”。直至清乾隆年间，广西灵山一带之象，“每秋熟，辄成群出食，民甚苦之”。道光年间(公元1833年)，史载“大廉山群象践民稼，逐之不去”，至当时已变为“象间有”。这一地区的大象至19世纪20年代以后已渐趋稀少，不久即难觅其踪迹。现今仅云南西南部才有残存象群分布。
大象的分布及变迁，大体上也反映了我国同类别的热带或亚热带动物如犀牛、长臂猿等以及适宜温暖环境的动物如竹鼠、野生水牛等分布及变迁情况。尽管它们的分布及变迁在时间与空间上存在着一定的差异，但其南迁的方向、地域生态分布与时间变化趋势等，却是基本一致或大同小异的。
历史时期野生动物的分布及其与人类活动的关系，是构成我国古代生态系统的基本要素之一。唐代著名诗人李白所描绘的“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”、“但见悲鸟号古木，雄飞雌从绕林间”的生态自然景观或人文生态现象，可谓丰富多彩。漫长的自然界演化历程表明，物种的多样性有利于生态系统稳定性的延续，相反，物种的减少则会直接影响地域性乃至整个地球生态平衡的。
第二节 传统工业化进程中的生态演变
工业革命揭开了人类大规模开发利用化石能源和矿产资源的序幕。随着全球工业化进程加快，工业化的范围、内涵日益扩大，不同国家经济结构的变迁呈现出阶段性的演化特征。但是万变不离其宗，传统的工业革命所需要的能源主要是煤、石油等化石燃料，其直接后果是生态破坏、环境污染。工业革命对于人类财富的积累无疑是一次巨大的进步，但对于人类的生存环境却是一场灾难。也正是全球性的生态灾难警示人类社会必须实施可持续发展战略。
一、生态资源的加剧消耗
英国于19世纪60年代、美国和法国于20世纪初期完成了传统工业化过程，德国于2O世纪30年代、前苏联和日本等国也于2O世纪70年代，先后完成传统工业化过程。尽管不同国家完成传统工业化的时间不同，但都有一个共同特征，即都经历了能源和矿产资源高消耗、环境高污染的过程。
1.能源与矿产资源消耗加剧
矿产资源为人类提供了95％以上的能源，80％以上的工业原料和70％以上的农业生产资料。工业革命发生以来，人类社会已经消耗了巨大的矿产资源，同时积累了巨大数量的社会物质财富。1800—1900年，全球GDP增长了7倍，相应的粗钢消费增长了10倍，金属铜消费增长了1.15倍，金属铝消费增长了2.27倍，主要能源煤炭消费增长了57倍，石油消费增长了26倍，天然气消费增长近1倍。1900—2000年，人类社会的财富积累明显加快，100年间全球GDP增长了18倍，与此相应，粗钢消费增长了30倍，金属铜消费增长了28倍，金属铝消费增长了3 600倍，主要能源煤炭消费增长了5倍，石油消费增长了178倍，天然气消费增长了362倍。迄今为止，人类已经铺设了120万千米的铁路，138万千米的石油、天然气等各类运输管道，修筑了2 860万千米的公路，建设了46 500座飞机场，生产了无数的汽车、飞机、轮船和各类消费品，消耗了数量惊人的矿产资源。
近百年来，化石能源产量呈指数式快速增长。以石油和天然气为例，1900年产量分别为4 000万吨和560万吨油当量，1950年分别增长到5.3亿吨和1.7亿吨油当量，2000年分别迅猛增至35.7亿吨和21.8亿吨油当量。石油和天然气产量增长主要发生在20世纪五六十年代全球经济高速增长时期。
100年间，化石能源结构经历了两次标志性转变。第一次发生在1965年，石油消费量首次超过煤炭消费量，人类能源消费由“煤炭时代”进入“石油时代”；第二次发生在2000年，天然气产量与煤炭产量持平，天然气生产呈快速增长之势，人类社会进入天然气与石油并重的时代。到2000年，全球一次性能源生产结构中，石油占39％，煤炭占25％，天然气占25％。
全球石油生产历史大致分4个阶段：第一阶段为1857—1900年，石油生产和消费处于起步阶段，生产规模极其有限，但平均增长速率很高；第二阶段为1901—1945年，汽车、坦克等大量耗油装置的发明以及两次世界大战，刺激了石油生产和消费规模的扩大，但总体仍处于较低水平；第三阶段为第二次世界大战结束至1974年，其时全球主要发达国家完成工业化，石油工业呈蓬勃发展之势，石油生产和消费达到了顶峰；第四阶段为1975年以后，世界经历了两次石油危机，石油生产和消费进入波动增长期。由此可见，1945年以来，是全球石油生产和消费的快速增长时期，这一时期累计采掘的石油近l 200亿吨，占人类历史全部采掘量的95％。
人类开采煤炭的历史久远。主要由于英国工业革命对煤炭需求的快速增长，在1760年前后全球开始了大规模的煤炭采掘。到目前为止，已采掘煤炭约2 400亿吨煤炭，其中20世纪的100年间采掘煤炭2 282亿吨，占人类历史采掘量的99.2％。20世纪全球煤炭产量变化也大致分4个阶段：第一阶段为19OO—1913年，是煤炭产量稳步上升阶段，年均增长率4.32％，这一阶段是煤炭生产和消费的黄金期；第二阶段为1914—1945年，全球煤炭生产波动大，期间经历了两次世界大战和两次经济危机，导致煤炭产量大幅度下滑；第三阶段为1946—1989年，煤炭产量稳步上升，年均增长率为2.93％，这一阶段是全球煤炭生产稳定持续增长最长的时期，同全球经济的稳定增长密切相关；第四阶段为1990—2000年，全球煤炭产量震荡下降，年均增长率为一O.73％。
人类大规模开发利用天然气不足60年。此前生产规模非常小，直到第二次世界大战结束后天然气生产规模才逐渐扩大。特别是近些年来，全球天然气生产与消费呈快速增长之势，逐渐取代煤炭成为第二大一次性能源。天然气产量的迅速增长得益于4个方面的因素：一是两次石油危机导致国际油价飚升，促使石油消费大国开始调整石油在能源结构中的份额，为天然气生产和消费快速增长提供了广阔空间；二是天然气开采技术进步极大地促进了产量的增长，特别是海上采气量不断增加和开采成本的降低，为人类大规模利用天然气奠定了基础；三是天然气管道建设加快，为其加速利用创造了条件。截至2000年全球累计铺设各类天然气管道80万千米，可以绕地球20圈，为天然气的消费提供了必要的基础设施；四是天然气探测储量不断增加推动了天然气消费的信心。
2.土地荒漠化日益加剧
荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半湿润、湿润地区，由于气候变化和人类活动等各种因素所造成的土地退化，使土地生物和经济生产潜力减少，甚至基本丧失。荒漠化大致有4类：一是在风力作用下出现风蚀地、粗化地表和流动沙丘为标志性形态。二是在流水作用下出现劣质地和石质坡地为标志性形态。三是在物理和化学作用下出现土壤板结、细颗粒减少、土壤水分蓄积能力下降，从而导致土壤干化脱水和土壤有机质的显著下降，出现土壤养分锐减和土壤盐渍化。四是工业矿山开发造成的，主要表现为土地资源损毁和土壤严重污染，致使土地生产力严重下降，甚至绝产。
荒漠化是当今世界最严重的环境与社会经济问题。联合国环境规划署曾3次系统评估了全球荒漠化状况。1991年底为联合国环发大会所准备报告的评估结果说明，全球荒漠化面积由1984年的34.75亿公顷增加到1991年的35.92亿公顷，约占全球陆地面积的1／4，已影响到了全世界1／6的人口(约9亿人)，100多个国家和地区。据测算，在全球35.92亿公顷受到荒漠化影响的土地中，旱地1.73亿公顷，牧场3O.7l亿公顷，水浇地2 700万公顷。全球平均每年有600万公顷的土地变为荒漠，其中320万公顷是牧场，250万公顷是旱地，12.5万公顷是水浇地。另外，已有2 100万公顷土地因退化而不能生长谷物。
非洲大陆有世界上最大的旱地，约为20亿公顷，占非洲陆地总面积的65％。整个非洲干旱地区经常出现严重旱灾。目前非洲36个国家受到不同程度的干旱和荒漠化影响，有近5 000万公顷土地半退化或严重退化，占全大陆农业耕地和永久草原的1／3。根据联合国环境规划署的调查，在撒哈拉南侧每年有150万公顷的土地变成荒漠。在1958—1975年，仅苏丹撒哈拉沙漠就向南蔓延了9O～100千米。亚太地区也是荒漠化非常突出的区域，共有8 600万公顷的干旱地、半干旱地和半湿润地，7 000万公顷的雨水灌溉作物地和l 600万公顷灌溉作物地受到荒漠化影响。这意味着亚洲有35％的生产用地受到荒漠化影响。遭受荒漠化影响最严重的国家依次是中国、阿富汗、蒙古、巴基斯坦和印度。亚洲是世界上受荒漠化影响人口分布最集中的地区。
土地荒漠化是自然因素和人为活动综合作用的结果。自然因素主要是指异常的气候条件，特别是严重的干旱条件，由此造成植被退化，风蚀加快，引起荒漠化。人为因素主要指过度放牧、乱砍滥伐、开垦林草地并进行连续耕作等，由此造成植被破坏，地表，加快风蚀或雨蚀。就全球而言，过度放牧和不适当的旱作农业是干旱和半干旱地区发生荒漠化的主要原因(表2-2、2-3)。
同样，干旱和半干旱地区用水管理不善，引起大面积土地盐碱化，也是一个十分严重的问题。从亚太地区人类活动对土地退化的影响构成来看，植被破坏占37％，过度放牧占33％，不可持续农业耕种占25％，基础设施建设过度开发占5％。非洲的情况与亚洲类似，过度放牧、过度耕作和大量砍伐薪材是土地荒漠化的主要原因。
荒漠化的主要危害是土地生产力下降和随之而来的农牧业减产，相应带来巨大的经济损失和一系列社会恶果。在1984—1985年的非洲中，至少有3 000万人处于极度饥饿状态，l 000万人成了难民。据1977年联合国沙漠化会议估算，荒漠化在生产能力方面造成的损失每年近26O亿美元。1980年，联合国环境规划署进一步估算了防止干旱土地退化工作失败所造成的经济损失，在当时估计到2000年总共将损失5 200亿美元。1992年，联合国环境规划署估计，由于全球土地退化每年所造成的经济损]失约423亿美元[按1990年价格计算]，如果在下一个2O年里在防止土地退化方面继续无所作为，损失总共将高达8 500亿美元。从各大洲的损失看，亚洲损失最大，其次是非洲、北美洲、大洋洲、南美洲、欧洲。从土地类型看，放牧土地退化面积最大，损失也最大；灌溉土地和雨浇地受损失情况大致相同。从1980年和1990年所作估算的比较看，由于世界各国防治土地荒漠化的进展甚微，在1978—1991年，全世界的直接损失约为3 000亿～6 000亿美元。这尚不包括荒漠化地区以外的影响损失和间接经济损失。
3.森林资源退化
从全球来看，森林减少仍然是许多发展中国家所面临的严重问题，由此造成的一系列环境恶果。
1990年，全球森林及稀疏的丛林和灌木林覆盖面积为51亿公顷，约占陆地面积的40％，其中34亿公顷属于联合国粮农组织定义的“森林”(在发达国家树冠覆盖率至少为2O％，在发展中国家为10％)。从联合国粮农组织90年代初所进行的评估看，全球森林面积的减少主要发生在2O世纪50年代以后，其中1980—1990年，全球乎均每年损失森林995万公顷，约等于韩国的国土面积(表2-4)。
从世界各地区的情况看，在非洲、亚洲和拉美等地，约有热带森林18亿公顷，包括雨林和湿润落叶林等。20世纪80年代期间，这些地区森林砍伐总面积和木材总砍伐量持续增长，平均每年砍伐590万公顷，其中490万公顷是原始森林。森林的大面积砍伐，导致森林生态系统严重退化。北美、欧洲、亚洲等地的温带森林共有16亿公顷，主要集中在工业化国家。尽管过去半个世纪里温带森林面积基本保持不变，甚至还有增加，但森林质量总体上退化了，大量原始森林已被人工林所取代，通常只是同龄的、单一品种的林木，远不像天然林有比较高的生物多样性和生态功能作用，抵御病虫害和自然灾害干扰的能力也比较差。
热带森林有着丰富的物种和巨大的调节气候功能。热带森林减少一直是世界的热点问题。据联合国粮农组织的数据，1960一1990年期间，全球丧失了4.5亿公顷的热带森林。亚洲同期损失了大约 l／3的热带森林，非洲和拉丁美洲各损失了大约18％的热带森林。
森林资源减少的主要原因：第一，乱砍滥伐林木。温带森林的砍伐历史比较长，在工业化过程中，欧洲、北美等地的温带森林有l／3被砍伐掉了。而热带森林的大规模开发只有30多年的历史。欧洲国家进入非洲，美国进入中南美，日本进入东南亚，寻求热带林木资源。这一期间，发达国家进口的热带木材增长了十几倍，占世界木材和纸浆总供给量的10％左右。近年来，为了保护热带森林，越来越多的国家已禁止出口原木。
第二，开垦林地为农田。为了满足人口增长对粮食的需求，发展中国家开垦了大量的林地，特别是农民烧荒耕作，刀耕火种，对森林造成了严重破坏。据估算，热带地区半数以上的森林采伐是烧荒开垦造成的。在人口稀少的地方，农民在耕作一段时间后就转移到其他地方开垦，原来耕作过的林地肥力和森林都能比较快地恢复，刀耕火种尚不对森林构成很大的危害。但是，随着人口增长，开垦林地的耕作强度和持续时间都增加了，从而加剧了林地土壤侵蚀，严重损害了森林植被再生和恢复能力。
第三，采集薪炭。全世界约有50％的人口用薪柴作为主要燃料，每年约有l亿多米3的林木被消耗掉。随着人口的增长，对薪材的需求量也相应增长，采伐的林木也越来越多。
第四，大规模毁林放牧。为了满足美国等国对牛肉的需求，中南美地区、特别是南美亚马逊地区，砍伐和烧毁了大片森林，林地变为牧场。这使得具有地球“肺”功能的热带雨林面积急剧减少，温室效应加大。
第五，空气污染。欧美等工业化国家，空气污染对森林退化也产生了明显的影响。据1994年欧洲委员会对32个国家的调查，由于空气污染等原因，欧洲大陆26.4％的森林有中等或严重的落叶现象。
4.水资源危机日益加剧
水是世界上最重要的资源之一，总体积约为15亿千米3。这些水如果均匀分布在地球表面，地球海洋的水深平均约3 000米。但其中只有约3％是淡水，淡水的90％又被封冻在两极及高山的冰层和冰川中，难以利用。这些资源的时空分布又不均，加上人类的不合理利用，使世界上许多地区面临日益严重的水资源危机。
淡水资源短缺 由于人口增长和经济发展，用水量不断增加。在过去3个世纪里，人类提取的淡水资源量增加了35倍，1970年达到了3 500千米；。2O世纪后半叶，淡水提取量每年增加4％～8％，其中农业灌溉和工业用水占了增长的主要部分(表2—5)，特别是20世纪7。年代“绿色革命”期间，灌溉用水翻了一番。
根据国际经验，每人每年1000米3可重复使用的淡水资源是一个基本指标，低于这个指标的国家可能会经受阻碍发展和损害健康的长期性水荒。目前，世界上有20个左右的国家已低于这一指标，大部分位于西亚和非洲。据有关国际组织预测，生活在缺水国家的人口将从1990年的1.32亿增加到2025年的6.53亿(按照低人口增长预测)和9.O4亿(按照高人口增长预测)之间。到2050年，预测生活在缺水国家中的人口将增加到1O.6亿和24.3亿之间，占全球预测人口的13％～20％。这尚不包括中国西北部、印度西部和南部、巴基斯坦和墨西哥的大部分地区、美国和南美西海岸的干旱缺水地区。全世界实际受水资源短缺影响的人口要比上述预测数字多得多。
与淡水资源短缺相对应的是水资源的浪费。农业消耗了全球用水量的70％左右。农业灌溉用水效率普遍比较低，许多灌溉系统60％以上的水在浇灌庄稼前就渗漏和蒸发掉了，并带来土壤盐渍化。
淡水污染 水污染有三个主要来源，即生活废水、工业废水和含有农业污染物的地表径流。另外，固体废物渗漏和大气污染物沉降也造成对水体的交叉污染。水体污染大大减少了淡水的可供量，加剧了淡水资源的短缺。
据世界银行的报告估计，由于水污染和缺少供水设施，全世界有10亿多人口无法得到安全的饮用水。
随着对淡水需求量的不断增长，在许多干旱和半干旱地区，淡水成为决定经济发展的重要制约因素，部门之间、地区之间和国家之间争夺淡水资源的矛盾越来越突出。即使在水资源比较丰富的地区，不同功能用途之间的争水矛盾也日益显现出来。
过去，农业是用水增长最快的部门，灌溉用水往往优先保证。随着工业和城市生活用水的不断增长，在干旱半干旱地区，也在同农业争夺有限的水源。美国西部及一些发展中国家工业和城市较集中的地区，这种矛盾已非常明显。
世界上许多重要河流由两个或多个国家所有。全世界约有200多条国际河流或湖泊，其流域面积约占全球陆地面积的一半以上。因此，全球跨国的水资源管理是国际环境与资源保护的重要领域。在西亚和北非等一些干旱和半干旱地区，水贵如油，各国在跨国河流和地下蓄水层开发利用上的争执十分尖锐，有时甚至引发军事上的对峙，成为国际冲突的导火索。
5.海洋资源受到污染
海洋生态系统在维持全球气候稳定和生态平衡方面起着决定性作用。海洋生物资源及海洋鱼类是人类食物的重要组成部分。全世界约有9.5亿人把鱼作为蛋白质的主要来源。近几十年来，海洋生物资源过度利用和海洋污染加剧，正在导致全球范围海洋环境质量和海洋生产力的退化。
海洋生物资源过度利用 世界渔业生产由海洋捕捞、内陆捕捞和水产养殖(包括淡水和海水养殖)所组成。1993年，在全世界捕获的1.O1亿吨鱼类中，海洋捕捞占77.7％，内陆捕捞占6.8％，水产养殖占工5.5％。在1950—1990年，海洋捕捞量差不多翻了5番，达到8 600万吨，而到1993年下降到了8 400万吨。联合国粮农组织1993年估计，2／3以上的海洋鱼类被最大限度或过度捕捞，特别是有数据资料的25％的鱼类，由于过度捕捞，已经灭绝或濒临灭绝，另有44％的鱼类的捕捞已达到生物极限。从世界各主要捕捞区的情况看，大西洋和太平洋11个重要捕捞区中的6个捕捞区(占所有商业渔业资源的60％强)，不是已经枯竭，就是捕捞超过了极限。
海洋鱼类过度捕捞不仅使海洋捕捞量陷于停滞，也使捕捞结构发生变化，高价值鱼类减少，处于食物链低层的低价值鱼类增多。20世纪7。年代以来，正是这些低价值鱼类维持着渔业生产的增长。
海洋污染 人类活动产生的大部分废弃物和污染物最终都进入了海洋，海洋污染越来越严重。目前，每年都有数十亿吨的淤泥、污水、工业垃圾和化工废物等直接流人海洋；河流每年有将近百亿吨的淤泥和废物带人沿海水域。海洋污染的主要来源有：城市污水和农业径流、空气污染、船舶、倾倒垃圾等。从总体上看，海洋污染主要表现在以下几个方面：
·世界沿海水域大部分已遭受污染，公海则相对清洁。
·分布最广、影响最大的污染源是排放的污水和土地开垦及侵蚀的沉积物。
·污染和沿海开发对湿地、红树林、珊瑚礁和沙丘的破坏，危及沿海生态系统，使许多动物的栖息和繁殖地遭到毁坏，威胁到鱼类和其他野生生物的生存。
·船舶、钻井平台原油泄漏和农药等有机合成物的注入，造成海洋区域性污染。
·海洋垃圾中的塑料、废弃渔网和石油泄漏形成的焦油团等对海鸟和海洋哺乳动物造成很大危害。
世界各国，主要是一些发达国家处理了部分排人海洋的污水。但从全球看，大量的污水经河流、港口直接排人了海洋，造成世界许多沿海水域、特别是一些封闭和半封闭的海湾和港湾出现富营养化，过量的氮、磷等营养物造成藻类和其他水生植物的迅速生长，极易发生由有毒藻类构成的赤潮。赤潮往往急剧蔓延，造成鱼类死亡、贝类中毒，给沿海养殖业带来毁灭性灾害。
二、重度环境污染事件频频发生
西方国家首先步人工业化进程，最早享受到工业化带来的繁荣，也最早品尝到工业化带来的苦果。在工业发达国家，从20世纪50一60年代开始，“公害事件”层出不穷，导致成千上万人患公害病，不少的人在“公害事件”中丧生。其中，有八起事件引人注目，被称为“世界公害事件”，从中可以看到伴随工业革命而来的环境污染的严重性。
马斯河谷事件 1930年12月1—5日，比利时马斯河谷的气温发生逆转，工厂排出的有害气体和煤烟粉尘，在近地大气层中积聚。3天后，开始有人发病，一周内，6O多人死亡，还有许多家畜死亡。造成这次事件的原因是几种有害气体和煤烟粉尘综合作用导致的严重大气污染。当时，大气中二氧化硫浓度高达25～100毫克／米3。
多诺拉事件 1948年10月26—31日，美国宾夕法尼亚州的多诺拉小镇，弥漫的大雾致使全镇5 911人相继发病，发病率占全镇人口的43％，其中17人死亡。大雾的成分主要由二氧化硫气体组成，二氧化硫又与金属元素、金属化合物相互作用，导致这次事故的发生。当时大气中二氧化硫浓度高达O.5～2.O毫克／米3，并发现有尘粒。
伦敦烟雾事件 1952年12月5—8日，素有“雾都”之称的英国伦敦，突然有许多人患起呼吸系统病，并有4 000多人相继死亡。此后2个月内，又有8 000多人死亡。导致这次大气严重污染事故的直接原因是：大气中尘粒浓度高达4.46毫克／米3，是平时的1O倍；二氧化硫浓度高达1.34毫克／米3，是平时的6倍。
洛杉矶光化学烟雾事件 1936年在洛杉矶开采出石油后，刺激了当地汽车业的发展。至40年代初期，洛杉矶市已有250万辆汽车，每天消耗约1600万升汽油，由于汽车气化率低，每天有大量含有碳氢化合物的尾气排人大气中。在阳光的照射下，这些汽车尾气转化为浅蓝色的光化学烟雾，使这座本来风景优美、气候温和的滨海城市，成为“美国的雾城”。在光化学烟雾刺激下，当地居民的眼、喉、鼻患病率和死亡率增高。同时，又使远在百里之外的柑橘减产、松树枯萎。
水俣事件 从1908年起，日本一家生产氮肥的工厂，在水俣市建厂。该厂生产流程中产生的甲基汞化合物直接排入水俣湾。从1950年开始，先是发现“自杀猫”，后又发现有人生怪病，此病无法医治，直至死亡。医生无法确诊病因，故称之为“水俣病”。经多年调查发现，水俣湾被大量甲基汞化合物污染，并在鱼的体内形成高浓度的富集，人食用了这种被污染的鱼，中毒生病。其富集链为：甲基汞化合物一海水微生物一鱼一猫，或鱼一人，最终导致“水俣病”的发生。
富山事件 20世纪50年代日本三井金属矿业公司在富山平原的神通川上游开设炼锌厂，该厂排入神通川的废水中含有金属镉，这种含镉的水又被用来灌溉农田，使稻米含镉。人们因食用含镉的大米和饮用含镉的水而中毒，全身疼痛，故称“骨痛症”。据统计，1963—1968年5月，共确诊患者258人，死亡128人。
四日事件 20世纪50～60年代，日本东部沿海的四日市设立了多家石油化工厂，这些工厂排出的含二氧化硫、金属粉尘的废气，使许多居民患上哮喘等呼吸系统疾病而死亡。工967年，有些患者不堪忍受痛苦而自杀，到1970年，患者达500多人。
米糠油事件 工968年，日本九州爱知县一带在生产米糠油过程中，由于生产失误，米糠油中混入了多氯酸苯，致使1400多人食用后中毒，4个月后，中毒者猛增到5 000余人，并有16人死亡。与此同时，用生产米糠油的副产品——黑油作为家禽饲料，又使数十万只鸡死亡。
近些年来，在不少发展中国家，也出现了与发达国家类似的污染病的情况，使发展中国家面临着发展与环境的双重压力。
造成重度环境污染的主要原因，首先是工业社会燃烧大量化石能源，成为大气、水等环境污染与土地生态破坏的源头。在工业革命初期，能源主要是煤，直到19世纪70年代以后，石油作为能源才开始进入工业生产体系中，使工业能源结构发生了变化。最近几十年，尽管水能等新的能源得到开发利用，但工业社会的能源依然以不可再生的煤和石油等能源为主，且其消耗量急剧增加。这种趋势带来了一系列始料不及的问题。例如，英国在19世纪30年代完成了产业革命，建立了包括钢铁、化工、冶金、纺织等在内的工业体系，促使煤的生产量、消耗量猛增，由此带来的污染问题也随之突出。早在19世纪末，英国伦敦就曾发生过多次以煤作燃料造成的毒雾事件。
其次是工业制成品原料、主要是矿产资源，伴随着采矿量的直线上升，造成环境严重污染。例如，日本足尾铜矿采掘量在1877年只有不足39吨，10年后猛增到2 515吨，翻了60多倍。19世纪末，将欧美的冶炼法引入日本足尾铜矿场，以黄铜矿为原料提取“纯铜”。由于黄铜矿含硫、剧毒的砷化物和有色金属粉尘，致使矿区附近的整片山林和庄稼被毁坏，矿山周围24千米2的地区成为不毛之地，受害中心的一个村庄被迫全部转移。同时，由于冶炼铜矿的有毒废水、废屑被排人了渡良濑川的河系，1890年洪水泛滥，污染的河水漫溢，使附近4县数万公顷土地受害，造成田园荒芜，鱼虾死亡，沿岸数10万人流离失所。
三是环境污染的加剧还与人类对自然的认识水平和技术能力直接相关。在工业化初期，人们对环境问题缺乏知识，往往严重忽视环境问题，造成意想不到的不良后果。当环境污染发展到相当严重并引起人们重视时，又常常由于技术能力不足和资金短缺而难以治理。
三、工业化初期的全球生态演变
在过去几十年的时间内，传统的工业化经济模式带来的环境变化，从地区性问题发展成为波及世界各国的全球性问题。如全球气候变暖、臭氧层破坏、生物多样性减少、酸雨污染以及核污染、沙尘暴等。围绕这些问题，国际社会在经济、政治、技术、贸易等方面形成了复杂的抗御或合作关系，并建立了一个庞大的国际环境条约体系，正在越来越影响着全球经济、政治和技术的未来走向。
1.全球气候变化
(1)气候变化是一个最典型的全球尺度的环境问题。2O世纪70年代，科学家把气候变暖作为一个全球环境问题提了出来。80年代，随着对人类活动和全球气候关系认识的深化，随着近百年来“最热”天气的出现，这一问题开始成为国际政治和外交议题。1992年联合国里约环发大会上，通过并签署《气候变化框架公约》。气候变化问题直接涉及经济发展方式及能源利用的结构与数量，正在成为深刻影响21世纪全球发展的一个重大国际性问题。
近50多年来，大气中产生温室效应的气体已经发现近30种，其中二氧化碳起重要的作用，甲烷、氟利昂和氧化亚氮也起相当重要的作用(表2-6)。
从长期气候数据比较来看，在气温和二氧化碳之间存在显著的相关关系(图2-2)。
目前国际社会所讨论的气候变化问题，主要是指温室气体增加产生的气候变暖问题。20世纪以来所进行的科学观测表明，大气中各种温室气体的浓度都在增加。1750年之前，大气中二氧化碳含量基本维持在280毫升／升。工业革命后，随着人类活动，特别是消耗的化石燃料不断增长和森林植被的大量破坏，人为排放的二氧化碳等温室气体不断增加，大气中二氧化碳含量逐渐上升，每年大约上升工.8毫升／升(约O.4％)，到目前已上升到近360毫升／升。从测量的结果看，大气中二氧化碳的增加部分约等于人为排放量的一半。政府间气候变化小组1996年发表了新的评估报告，再次肯定了温室气体增加将导致全球气候的变化。根据各种计算机模型的预狈0，如果二氧化碳浓度从工业革命前的280毫升／升增加到560毫升／升，全球平均温度可能上升1.5—4°C。
(2)影响气候变化的因素。自然界本身排放着各种温室气体，同时在吸收或分解它们。在地球的长期演化过程中，大气中温室气体的变化是十分缓慢的，处于一种循环过程。迄今为止，发达国家消耗了全世界所生产的大部分化石燃料，其二氧化碳累积排放量达到了很高的水平。截至1992年，15个国家的二氧化碳排放量，列在表2—7中。从表中可以看出，发达国家仍然是二氧化碳等温室气体的主要排放国，美国是世界上头号排放大国，包括中国在内的一些发展中国家的排放总量也在迅速增长。前苏联解体后，中国的排放量位居世界第二，受到国际社会的关
注。但以人均排放量和累积排放量而言，发展中国家还远远低于发达国家(表2—7)。
人为的温室气体排放趋势，主要取决于人口增长、经济增长、技术进步、能效提高、各种能源相对价格等诸多因素的变化。国际著名能源机构——国际能源局、美国能源部和世界能源理事会，根据经济增长和能源需求的不同景况，预测、提出了人为二氧化碳排放的各种可能趋势。认为在经济增长平缓，对化石燃料使用没有采取强有力的限制措施的情况下，到2O10年化石燃料仍将占世界商品能源的3／4左右，其消费量可能超过目前水平的35％，同能源使用相关的二氧化碳排放量可能增长30％～40％。到21世纪中叶，发达国家仍将是大气中累积排放的二氧化碳的主要责任者。当然，如果世界各国采取适合环境要求的经济和能源发展战略，二氧化碳排放可能出现不同的前景(表2-8)。
(3)气候变化的影响和危害。按照目前的发展趋势，科学家预测有可能出现的影响和危害有：
海平面上升 全世界大约有1／3的人口生活在沿海岸线60千米的范围内，经济发达，城市密集。全球气候变暖导致的海洋水体膨胀和两极冰雪融化，可能在21OO年使海平面上升50厘米，危及全球沿海地区，特别是那些人口稠密、经济发达的河口和沿海低地。这些地区可能会遭受淹没或海水入侵，海滩和海岸遭受侵蚀，土地退化，海水倒灌和洪水加剧，港口受损，并影响沿海养殖业和供水排水系统。
影响农业和自然生态系统 随着二氧化碳浓度增加和气候变暖，可能会增加植物的光合作用，延长生长季节，使世界一些温度较低的地区更加适合农业耕作。但全球气温和降雨形态的迅速变化，也可能使一些地区的农业和自然生态系统难以很快适应这种变化，从而遭受灾害性影响，造成较大范围的森林植被破坏和农业灾害。
加剧洪涝、干旱及其他气象灾害 全球平均气温略有上升，就可能带来频繁的气候灾害。过多的降雨、大范围的干旱和持续的高温，造成大范围的灾害损失。有的科学家根据气候变化的历史数据，推测气候变暖可能破坏海洋环流，引发新的冰河期，给高纬度地区造成可怕的气候灾难。
影响人类健康 气候变暖有可能增加疾病危险，特别是传染病的流行。高温会给人类的循环系统增加负担，热浪会引起死亡率的上升。随着温度升高，可能使许多国家疟疾、淋巴腺丝虫病、血吸虫病、黑热病、登革热、传染性脑炎增加或再次发生。
(4)气候变化对中国的影响。从中外专家的研究结果看，总体上我国的变暖趋势冬季将强于夏季；在北方和西部的温暖地区以及沿海地区降雨量将会增加，长江、黄河等流域的洪水暴发频率会提高；东南沿海地区台风和暴雨也将更为频繁；春季和初夏许多地区干旱加剧，干热风频繁，土壤蒸发量上升。农业是受影响最大的部门。温度升高将延长作物生长期，减少霜冻，二氧化碳的“肥料效应”会增强光合作用，对农业产生有利的影响；但土壤蒸发量上升，洪涝灾害增多和海水侵蚀等也将对农业带来不利的影响。海平面上升最严重的影响是增加风暴潮和台风发生的频率和强度，海水入侵和沿海侵蚀也将造成经济和社会的重大损失。
2.臭氧层破坏和损耗
(1)臭氧层破坏及其成因。大气中的臭氧含量仅一亿分之一，但在离地面2O～30千米的平流层中，存在着一个臭氧层，其中臭氧的含量占这一高度空气总量的十万分之一。臭氧层的臭氧含量虽然极其微少，却具有很强的吸收紫外线的功能，可以吸收太阳光紫外线中对生物有害的部分(UV—B)。由于臭氧层有效地阻挡了来自太阳紫外线的侵袭，才使得人类和地球上各种生命能够存在、繁衍和发展。
1985年，英国科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞，并证实其同氟利昂(CFCs)分解产生的氯原子有直接关系。到工994年，南极上空的臭氧层破坏面积已达2 400万千米2；北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄，欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10％～15％，西伯利亚上空甚至减少了35％。
20世纪80年代后期，氟利昂的产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2 000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分氟利昂仍留在大气层中，其中大部分停留在对流层，当其上升进入平流层后，在一定的气象条件下，受到强烈紫外线的作用而被分解，分解释放出的氯原子同臭氧发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。
(2)臭氧层破坏的危害。臭氧层破坏的后果是严重的。如果平流层的臭氧总量减少1％，预计到达地面的有害紫外线将增加2％。有害紫外线的增加，会产生以下一些危害：
使皮肤癌和白内障患者增加 损坏人的免疫力，使传染病的发病率上升。据估计，臭氧减少1％，皮肤癌的发病率将提高2％一4％，白内障的患者将增加0.3％一O.6％。一些初步的证据表明，人体暴露于紫外线辐射强度增加的环境中，会使各种肤色的人的免疫系统受到抑制。
破坏水体生态系统 对农作物的研究表明，过量的紫外线辐射会使植物的生长和光合作用受到抑制，导致农作物减产。紫外线辐射也使处于食物链底层的浮游生物的生产力下降，从而损害整个水体生态系统。有报告指出，由于臭氧层空洞的出现，南极海域的藻类生长已受到很大影响。紫外线辐射还可能导致某些生物物种的突变。
引起新的环境问题 过量的紫外线照射能使塑料等高分子材料更加容易老化和分解，带来光化学大气污染。
3.生物多样性减少
生物多样性及其价值。生物多样性是一个地区内生物个体、种群和生态系统多样性的总和。基因或遗传多样性是指种内基因的变化，包括同种的显著不同的种群(如水稻的不同品种)和同一种群内的个体遗传变异。物种多样性是指一个地区内物种的变化。生态系统多样性是指群落和生态系统的变化。目前，国际上讨论最多的是物种的多样性。科学家估计地球上约有l 400万种物种，其中已有170万种经过科学描述。对研究较多的生物类群来说，从极地到赤道，物种的丰富程度呈增加趋势。其中热带雨林几乎包含了世界一半以上的物种。
表2-9列出了生物多样性的多种多样的价值，其潜在的价值更是难以估量。从长远看，它对人类的最大价值在于它为人类提供适应区域和全球环境变化的各种机会。
从当前来看，人类从野生的和驯化的生物物种中，得到了几乎全部食物、许多药物和工业原料与产品。就食物而言，据统计，地球上有7万～8万种植物可以食用，其中可供大规模栽培的约有150多种，迄今被人类广泛利用的只有20多种，占世界粮食总产量的9O％。已驯化的动植物物种基本上构成了世界农业生产的基础。主要以野生物种为基础的渔业，1989年向全世界提供了1亿吨食物。实际上，野生物种在全世界大部分地区仍是人们食物来源的重要组成部分。
就药物而言，近代化学制药业产生前，差不多所有的药品都来自动、植物，至今直接以生物为原料的药物仍保持着极其重要的地位。在发展中国家，以动、植物为主的传统医药仍然是80％的人口维持基本健康的基础。至于现代药品，在美国，所有处方中工／4的药品含有取自植物的有效成分，超过3 000种抗生素都源于微生物。美国2。种最畅销的药品中，都含有从植物、微生物和动物中提取的化合物。
就工业生产而言，纤维、木材、橡胶、造纸原料、天然淀粉、油脂等来自生物的产品仍然是极其重要的工业原料。生物资源同样构成娱乐和旅游业的重要支柱。
在单个作物和牲畜种内发现的遗传多样性，同样具有重要价值。在作物、牲畜与其害虫和疾病之间持续进行的斗争中，遗传多样性提供了维持物种活力的基础。目前，生物育种学家已经培育出许多优良的品种，但还需要不断在野生物种中寻找基因，用于改良和培育新的品种，提高和恢复其活力。杂交育种者和农场主都在依靠作物和牲畜的多样性，增加产量和适应不断变化的环境。从1930年到1980年，美国近1／2的农业收入应归功于植物杂交育种。遗传工程学将进一步增加遗传多样性，创造提高农业生产力的机会。
生物多样性减少有多种原因。据专家们检测，从恐龙灭绝以来，当前地球上生物多样性损失的速度比历史上任何时候都快。在1600—1950年，已知的鸟类和哺乳动物的灭绝速度增加了4倍，约有113种鸟类和83种哺乳动物已经消失。在1850—1950年，鸟类和哺乳动物平均每年灭绝工种。20世纪9O年代初，联合国环境规划署首次评估生物多样性的结论是：在可以预见的未来，5％～2O％的动、植物种群可能受到灭绝的威胁(表2-10)。
从生态系统类型看，最大规模的物种灭绝发生在热带雨林，其中包括许多人们尚未调查和命名的物种。热带雨林占地球物种的5O％以上。据科学家预测，按照每年砍伐森林1700万公顷的速度，在今后3O年内，物种极其丰富的热带雨林可能要毁在当代人手里，5％—10％的热带雨林物种可能面临灭绝。
物种灭绝或濒临灭绝、生物多样性不断减少的主要原因，是人类各种活动造成的：
·大面积森林被采伐、火烧和开垦，草地过度放牧和垦殖，导致生态环境的大量丧失，保留下来的也是支离破碎，对野生物种造成毁灭性影响；
·大面积的湿地消失，使许多种类的生物失去栖息地；
·对动物捕猎和植物的采集等过度活动，使野生物种难以正常繁衍；
·工业化和城市化的发展，占用了大面积的土地，破坏了大量天然植被，并造成环境污染；
· 外来物种的大量引入或侵入，影响、改变了原有的生态系统，使原生物种受到严重威胁；
·无节制的旅游，使一些尚未受到人类影响的自然生态系统遭到破坏；
·土壤、水和空气污染，既危害了森林，又对相对封闭的水生生态系统带来毁灭性影响；
·全球变暖，导致气候形态在比较短的时间内发生较大变化，使自然生态系统难以适应，可能会改变生物群落的边界。
尤其严重的是，各种破坏和干扰累积起来，会对生物物种造成更为严重的影响(表2一11)。
4.酸雨问题凸显. 酸雨问题首先出现在欧洲和北美洲，近期又出现在亚太和拉丁美洲的部分地区。欧洲和北美开始采取防止酸雨跨界污染的国际行动。在东亚地区，酸雨的跨界污染已成为一个敏感的外交问题。
(1)酸雨及其分布。酸雨通常指pH低于5.6的降水，但现在泛指酸性物质以湿沉降或干沉降的形式从大气转移到地面上.湿沉降是指酸性物质以雨、雪形式降落地面，干沉降是指酸性颗粒物以重力沉降、微粒碰撞和气体吸附等形式由大气转移到地面。
欧洲是世界上一大酸雨区。主要排放源来自西北欧和中欧的一些国家。这些国家排出的二氧化硫，相当一部分传输到了其他国家。受影响最重的是工业化和人口密集的地区，即从波兰、捷克经比利时、荷兰、卢森堡三国到英国和北欧，其酸性沉降负荷高于欧洲极限负荷值的6O％，其中中欧部分地区超过生态系统的极限承载水平。
美国和加拿大东部也是一大酸雨区。美国是世界上能源消费量最多的国家，消费了全世界近1／4的能源，每年燃烧矿物燃料排出的二氧化硫和氮氧化物也占世界各国首位。从美国中西部和加拿大中部工业心脏地带污染源排放的污染物，定期落在美国东北部和加拿大东南部的农村及开发相对较少或较为原始的地区，其中加拿大1／2的酸雨来自美国。
亚洲是二氧化硫排放量增长较快的地区，主要集中在东亚，其中中国南方是酸雨最严重的地区，成为世界上又一大酸雨区。
(2)酸雨的成因——二氧化硫和氮氧化物排放。大气中的硫和氮的氧化物有自然和人为两个来源。二氧化硫的自然来源包括微生物活动和火山活动，含盐的海水飞沫也增加大气中的硫。自然排放大约占大气中全部二氧化硫的1／2，但是按照自然循环过程，自然排放的硫基本上是平衡的。人为排放的硫大部分来自贮存在煤炭、石油、天然气等化石燃料中的硫，在燃烧时以二氧化硫形态释放出来，其他一部分来自金属冶炼和硫酸生产过程。随着化石燃料消费量的增长，人为排放的二氧化硫在不断增加，其排放源主要分布在北半球，产生了全部人为排放的二氧化硫的90％。天然和人为来源排放了几乎同样多的氮氧化物。天然来源主要包括闪电、林火、火山活动和土壤中的微生物，广泛分布在全球，对某一地区的浓度不发生什么影响。人为排放的氮氧化物主要集中在北半球人口密集的地区，而机动车排放和电站燃烧化石燃料约占氮氧化物人为排放量的75％。
欧美一些国家是世界上排放二氧化硫和氮氧化物最多的国家(表2一12)。但近些年来亚太地区经济的快速增长和能源消费量的迅速增加，使这一地区的国家、特别是中国成为排放大国之一。
(3)酸雨的危害，主要表现在：
损害生物和自然生态系统 酸雨降落到地面后得不到中和，可使土壤、湖泊、河流酸化。湖水或河水的pH降到5以下时，鱼的繁殖和发育会受到严重影响。土壤和底泥中的金属可被溶解到水中，毒害鱼类。水体酸化还可能改变水生生态系统。
导致土壤贫瘠化 酸雨抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗土壤中钙、镁、钾等营养因素，使土壤贫瘠化。酸雨损害植物的新生叶芽，影响其生长发育，并造成森林生态系统退化。
腐蚀建筑材料及金属结构 酸雨腐蚀建筑材料、金属结构、油漆等。一些以大理石和石灰石为材料的历史建筑物和艺术品，耐酸性差，容易受酸雨腐蚀、引起变色。
欧洲地区土壤缓冲酸性物质的能力弱，酸雨危害的范围比较大。全欧洲30％的林区因酸雨影响而退化。在北欧，由于土壤自然酸度高，水体和土壤酸化都特别严重。据报道，1980年前后，欧洲以德国为中心，森林受害面积迅速扩大，树木出现早枯和生长衰退现象。加拿大和美国的许多湖泊和河流也遭受着酸化危害。美国国家地表水调查数据显示，酸雨造成75％的湖泊和大约一半的河流酸化。加拿大政府估计，加拿大43％的土地(主要在东部)对酸雨高度敏感，有工4 000个湖泊是酸性的。湖泊酸化会导致鱼：类灭绝。
第三节 后工业化社会的生态文明发展
发达国家走过的传统工业化道路，使人类社会付出了过量的资源消耗、环境污染、生态破坏的沉重代价。如果任这种状况持续下去，地球将不堪重负，经济发展也将难以为继。面对全球?生态破坏与环境污染，世界上不少国家致力于发展新型工业文明，以实现生态、经济、社会三者共赢的目标。
一、从自然资源开发转向知识资源增值
目前，发达国家已进入后工业化社会。后工业化发展的总趋势，就是从注重开发自然资源转向开发知识资源，使知识要素成为加快经济发展的最主要的推动力。经济增长、环境建设和社会文明共?是后工业化社会的一大特征。
自然资源是经济发展的基础，但在技术飞速发展、知识经济已见端倪的今天，自然资源对经济增长的作用相对下降了。据世界银行对许多国家经济增长差异分析发现，物质资产投入只能解释这些差异的不到30％，其余的70％以上直接或间接归因于知识、信息、教育、技术等无形资本。从国际上看，资源开发导向型国家的经济增长比较缓慢，而知识开发导向型国家的经济增长则要快得多。如日本、韩国、新加坡和西欧一些国家，它们自然资源极其匮乏，都是靠人力与知识资源的开发促进了经济发展。物质产品需求弹性低，易受外部市场需求变化冲击的影响，造成经济增长的不稳定性，而知识发达地区则有较强的灵活性和适应性。随着知识经济的兴起，这一趋势越来越明显。
开发知识资源，关键在于提高一个国家或地区的三种能力，即知识吸收能力、知识交流能力和知识创新能力。随着知识经济的持续快速发展，这三种能力建设将带动三大产业的发展，即教育产业、信息产业和科技产业。
第一，知识吸收能力决定于人力资本状况，它反映一个地区对知识的重视程度、人口的智力水平和使用知识的能力，以及能否利用知识实现经济发展、社会进步和生态良好。知识吸收能力包括人力资本存量，即人口已经接受教育的状况(以人口平均受教育的年限衡量)和新的人力资本的创造，即人口正在接受教育的状况(以每万人在校学生人数或入学率来衡量)。
第二，知识交流能力反映一个地区的人口传播知识的能力，决定该地区人口在其需要信息时是否有获得信息的途径和手段，以及知识传播的效率。其衡量指标包括：第一代纸质信息传播工具(人.均报纸订阅量)，第二代电信交流工具(电话普及率)，第三代网络交流工具(每万人互联网用户数)。
第三，知识创新能力反映一个地区知识生产的能力。知识生产能力是一个地区的核心能力，特别是一个国家或地区要在当前和未来竞争中立于不败之地，就必须大大强化这种能力。其衡量指标包括：人均国内专利授权数和人均国际检索收录论文数。
开发知识资源主要措施在于：加速发展各类教育，增强公众吸收知识的能力；加快电信设施建设，扩大公众交流知识和信息的渠道，提高全社会信息化程度；加快科技体制改革，提高科技创新能力。
二、从粗放型生产方式转向清洁生产
清洁生产是后工业化时期的又一特征，也是2O世纪90年代在世界范围内出现的一种新型工业生产方式。清洁生产对污染的控制由末端治理转向全过程控制和源头治理，这使环境保护发生重大的战略转变。清洁生产要求工业企业采取改进设计、使用清洁能源和原料，采用先进的工艺技术、设备，改善管理、综合利用等措施，最大限度提高资源利用效率，减少或者避免在生产、储运、服务和产品消费过程中污染物的产生和排放。同时，要求政府为清洁生产技术的推广提供政策支持、技术帮助和资金补贴，清除影响清洁生产推行的各种障碍，并且通过绿色标志等制度的建立，提高企业实施清洁生产的责任感，扩大公众参与环境保护。
清洁生产有五项基本原则，即生态破坏与环境污染最小化、资源消耗减量化、优先使用可再生资源、循环利用资源以及原料和产品无害化原则。其主要技术路线包括源头削减、生产过程控制和回收利用。
清洁生产意义重大。企业可以节省资源，降低各种环保设施的运行费用和排污费用，保护员工身体健康，提高效益和企业竞争力。政府可以节省行政监督、公共环境管理开支，增加对民众的转移支付，使公众享受更多的物质、精神、生态福利和优越的生存环境。
三、从单向不可逆生产走向循环经济
发展循环经济，是生态文明与后工业化社会的又一大趋势。循环经济是实施可持续发展战略的重要途径和先进的生产方式。
循环经济的本质是生态经济，它要求运用生态学规律来指导人类社会的经济活动，使经济系统与自然生态系统相互协调、相互统一，使物流、能流、资本流、人力流、知识流与信息流形成良性循环的新型生态经济形态。与传统经济不同，循环经济通过“再生资源—产品—绿色消费—废物资源循环利用”的物质无限循环、转化、增殖带动经济发展，以消除对自然资源的过度开发，力求达到污染物的低排放甚至“零排放”，最终实现经济社会可持续发展。
