进入21世纪以来人类社会的生产活动空前繁荣，然而各产业的高速发展伴随着诸多问题和挑战如：温室效应、全球变暖、生物物种减少、土壤荒漠化和不可再生资源的过量消耗。在这种背景下，人们开始重新思考人类文明的发展模式，并深刻认识到人类迫切需要重建生态文明、维护自然生态、实现可持续发展，因此生态学思想逐渐开始广泛应用于人类的生产活动中。
产业生态学作为一门生态学领域的新兴学科，是一门研究产业与产业以及产业与环境之相互作用关系的学科。1989年，通用汽车公司研究部副总裁Frosch和研究人员Gallopoulos在《Scientific American》上发表了题为“可持续工业发展战略”的文章，他们在文章中第一次正式向人们提出倡议，要让产业系统的运行过程尽可能像生物系统一样循环运行，物质得到循环利用而没有废弃物，能源消耗以可再生能源为主。他们通过比拟自然生态系统的概念，正式提出了产业生态系统的概念[1]。而我国产业生态学的发展也与现代工业体系的建设和发展密切相关。建国后，新中国迅速启动了现代工业体系的建设，但对于环境问题的关注则迟至70年代。1972年，我国派代表参加了在瑞典举行的人类环境大会，开始意识到社会主义建设也会产生环境问题。1978年，我国制订了环境保护基本法。其后，陆续确立了老三项和新五项环境保护制度，开始制度化推动末端治理、无废工艺和清洁生产的发展[2]。产业生态学要求人们不是孤立而是协调地看待产业系统与其周围环境的关系，提倡从产品全生命周期，即原材料准备、产品加工、产品使用、废物管理，对流经社会经济系统的物质和能量加以优化利用，并提出了交通工业、加工工业、能源工业以及其他工业部门相关生态问题的解决途径[3,4]。
人们对生产活动中环境问题的重视促使了技术与自然极大的融合，使生产力得到最大限度的利用。开始将产业循环和城市循环视作生态系统循环，对循环中的生态规划和生态工程设计也成为了走向可持续发展的必由之路[5]。对于生物能源产业生态系统，可以从系统组成成分、系统功能和群落组成等不同角度来界定其构成。生物能源产业生态系统形成了生产者、消费者和分解者的分工形式，每个系统成员都有自身适合的生态位，系统包含了原料生产、原料销售、原料加工与成品生产、成品消费与废物分解四个群落[6,7]。生物能源产业中生产者、消费者、分解者相互作用、互利共生，共同提高生物能源产业的生存能力和获利能力。以这种视角分析包括种植业、养殖业、种植养殖产品加工业和市政服务业的基础民生产业，其产业链中的生产、加工、消费等环节都可以看作是生产者、消费者对能量和资源的作用。但对位于产业链末端废弃物的处置环节，则缺乏分解者对废物的转化和再利用，分解者的缺失导致了整个基础民生产业生态系统不完整，大大影响了其经济效益和生态效益。
对于废弃物污染的问题，90年代以来，尤其是可持续发展理论形成后的近几年，产业生态系统中逐渐形成了“减量化、再利用、再循环”原则，以减少废弃物污染。首先要求减少源头污染物的产生量和各种废弃物的排放，生产阶段和实用阶段要尽可能将各种废弃物加以回收利用，当避免产生和回收利用都不能实现时，才允许将最终废弃物进行环境无害化处理[8]。目前基础民生产业中生物源可燃废弃物的无害化处理大致有以下几种。畜禽养殖业中的污染源按环境要素分为大气污染源（硫化氢、氨气等）、废水污染源（COD、BOD、氨氮、总磷等）和固体废物污染源（COD、BOD、氨氮、总磷、大肠菌群数等）。目前，我国规模化畜禽养殖通常采用的清粪工艺主要有干清粪、水泡粪清粪和水冲式清粪三种。清粪工艺不同，形成的污染物不同，对污染物的处置也不同。畜禽粪尿进入冲洗水，形成高浓度有机废水；畜禽粪尿采用干湿分离，形成固体废物；畜禽粪便经过无害化处理后可以作为有机肥还田，可把畜禽粪便还田分为直接还田和处理后还田两种[9]。常规农业中的污染物则包括：农药（杀虫剂、杀菌剂、除草剂、生长调节剂和抗生素等）、重金属、硝酸盐、微生物毒素、真菌毒素等[10,11]。日常生活和农业生产过程中还会产生大量果蔬废弃物，其在我国城市生活垃圾中占20%~50%，采用厌氧消化处理，主要有以下几种方法：序批式消化处理工艺、连续流单相工艺、连续流两相工艺等[12]。发酵行业的高浓度有机废水排放量对水环境危害相当大。发酵工业废水好氧生物处理的方法主要有：活性污泥法（序批式活性污泥法、间歇式循环延时曝气活性污泥法、循环式活性污泥法）、生物膜法等；厌氧生物处理的方法主要有：普通消化法、厌氧接触法、升流式厌氧污泥层反应器、厌氧膨胀颗粒污泥床反应器等[13]。药用植物加工业中的污染物则多来源于植物中的有毒物质，已知的有毒化学成分大概可以分为：非蛋白氨基酸、肽、生物碱、萜、苷、酚类及其衍生物、无机化合物和有机化合物。其处置方式主要有：直接燃烧、堆肥化处理、热解等[14]。综上分析，废弃物的无害化处理过程往往也是生物质能源利用的预处理过程。因此在生物质相关的种植业、养殖业、农业产品加工业和市政服务业等基础民生产业中，生物能源的利用对废弃物起到了有效的转化作用，很好的填补了基础民生产业生态系统中分解者的空白，完整了基础民生产业生态系统的整体循环。
此前已有对红薯乙醇生态型产业链的研究，将红薯乙醇生态产业链看作是某一区域的企业，模仿自然生态系统中的生产者、消费者和分解者，以技术（固液分离技术、厌氧处理技术等）为关键，以副产物（薯藤、排泄物、酒糟等）为纽带构建了一种既有经济效益又具有生态效益的，物质、能量、和信息闭环形流动的产业组织，实现资源在区域范围内的循环流动[15]。以此为例，本课题将分析生物源可燃废弃物的各种能源利用路径，以及废弃物的生物能源利用在基础民生产业生态系统中扮演的重要角色。可燃废弃物无害化处理既是基础民生产业中的最后环节，其中所含的化学能又是生物质能源利用的源头，生物源可燃废弃物的能源利用可以形成高效的产业生态系统循环，提高能源的利用效率，实现物质、能量的循环利用以及资源的循环流动。
参考文献：[1] 王寿兵.产业生态学[M].北京：化学工业出版社.2006.[2] 石磊,陈伟强.中国产业生态学发展的回顾与展望[J].生态学报,2016,36(22):7158-7167.[3] 弗拉季米罗维奇.工业生态学[M].北京：中国环境出版社.2014.[4] 曲向荣.产业生态学[M].北京：清华大学出版社.2012.[5] 杨小波.城市生态学[M].北京：科学出版社.2014.[6] 赵军.生物能源产业生态系统研究[M].北京：科学出版社.2015.[7] 吕玉辉.生态学视角下的企业技术创新生态域[J].科技管理研究,2010,30(16):189-191.[8] 曲向荣.环境生态学[M].北京：清华大学出版社.2012.[9] 程波.畜禽养殖业规划环境影响评价方法与实践[M].北京：中国农业出版社.2011.[10] 席运官.有机农业技术与食品质量[M].北京：化学工业出版社.2012.[11] 钱建亚.食品分析[M].北京：中国纺织出版社.2014.[12] 陈洪章.食品原料过程工程与生态产业链集成[M].北京：高等教育出版社.2012.[13] 任洪强.发酵生态工程[M].北京：化学工业出版社.2012.[14] 陈洪章.药用植物过程工程及其生态产业集成[M].北京.科学出版社.2010.[15] 管天球.红薯乙醇生物质能源开发中生态型产业链构建和运行机制研究[M].长沙：湖南大学出版社.2011.
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