工业生态学研究（英文版）

The editor’s note: This article was the first to carry out the quantitative analysis of the “environmental mountain”， though the analysis was restricted to the relationship between GDP and energy use (or resource use) only， and there was nothing to do with waste emission. The reason of doing so in this article was that the research work on revising the “master equation” in Industrial Ecology was still in its earlier stage. At that time， the problem of splitting the master equation into two equations (one of them for resource use， and the another—for waste emission) was not resolved as yet.
Chapter 1 Tunneling through the “Environmental Mountain” (Ⅰ) 
Lu Zhongwu， Mao Jiansu 
December， 2003 
1.1 Introduction 
The typical curve showing the relationship between development and environmental load followed by nations participating in the Industrial Revolution of the eighteenth and nineteenth centuries is shown in Fig.1.1(a). The abscissa can be divided into three segments: the unconstrained Industrial Revolution， during which the levels ① ls of resource use and waste increased very rapidly; ② the period of immediate remedial action， in which the most egregious examples of excess were addressed; and ③ the period of the longer-term vision (not yet implemented)， in which one can postulate that the environmental load will be reduced to a small or even negligible proportion while a reasonably high quality of life is maintained[1]. 
Fig.1.1 The relationship between resource use and the state of development 
One can think of the curve in Fig.1.1(a) as an “environmental mountain”(EM). Developed countries have basically tramped over the mountain; their economies have grown dramatically， however， a heavy environmental price has been paid for this Contact email: maojs@bnu.edu.cn growth. 
Developing countries have started their industrialization much later， but they are now on course. In the next few decades， developing countries should hopefully avoid repeating the industry-environmental mistakes of the previous Industrial Revolution. The right way of economic development for them is tunneling through the EM on the halfway up the mountain， instead of the traditional way of tramping over the top of the mountain， as Fig.1.1(b) shows. Thus， the environmental price will be lower， while the economic growth will be the same[2]. 
In order to realize the idea of tunneling through the EM for developing countries， the most important issue is to make up their mind， as soon as possible， to adopt resolute measures for lowering， as much as possible， the increment of the environmental load during economic growth. 
It should be emphasized that this opportunity of choice knocks only once. It would have been too late， if the decision were made several years later. 
Another important issue for tunneling through the EM smoothly is to carry out further studies on the relationship between economic growth and the environmental load. It is still not yet quite clear under which conditions the environmental load increases， stays constant， or decreases. The curve in Fig.1.1(a) tells us merely the history of the environmental load variation during economic growth. It does not deal with the above question in detail. If some simple equations can be formulated in this respect， it would be beneficial to the scientific analysis and planning of environmental issues on national and regional levels. It is of great importance， particularly for developing countries， as they are on their way of industrialization， which is a long way for them to go until its completion. If environmental problems are unable to be analyzed and planned scientifically， the occurrence of serious environmental and resource difficulties will be possible. 
Environmental studies should be carried out in connection with industrial development， unless it is impossible to understand the problems concerned clearly. This point of view became popular in the 1980’s. In recent years， many papers and monographs in this regard[3-6]， which are worthy of further reference and review， have been published.
In this chapter， we will carry out the study on the relationship between the environmental load and economic growth; analyze the environmental data of several countries and several provinces of China in connection with their economic growth; and calculate the environmental load of China in the years 2005， 2010 and 2020 based on certain assumptions. 
1.2 Theoretical analysis 
The IPAT equation is expressed as follows[7，8] 
I =P×A×T (1.1) 
where I is environmental load， including resource uses and waste; P is population; A is per capita gross domestic product; T is environmental load per unit of gross domestic product. 
Let P×A=G， then Eq.(1.1) becomes 
I =G×T (1.2) 
where G is gross domestic product， GDP. Eq.(1.2) defines the relationship between environmental load and gross domestic product. Dividing both sides of Eq.(1.1) by P， we get is per capita environmental load. Eq.(1.3) defines the relationsh

本书紧密结合我国工业化进程中的特点，主要围绕以下几个问题展开论述：环保基本思路、经济增长与资源消耗、废物产生/排放之间的定量关系、工业物质的循环、企业系统节能/减排、高等教育为可持续发展服务等。本书紧密结合我国工业化进程中的特点，主要围绕以下几个问题展开论述：环保基本思路、经济增长与资源消耗、废物产生/排放之间的定量关系、工业物质的循环、企业系统节能/减排、高等教育为可持续发展服务等。

Contents
Preface
Part One Tunneling through the“Environmental Mountain”
Decoupling Indicators and Decoupling Charts
Chapter 1 Tunneling through the “Environmental Mountain” (Ⅰ) 3
11 Introduction3
12 Theoretical analysis5
13 Examples 7
131 Examples on the national level 7
132 Examples on provincial level9
14 Estimation of environmental load of China 10
15 Conclusion 12
References 12
Chapter 2 Equations for Resource Use and Waste Emission 14
21 IPAT equation14
22 IGT equation—Resource use in the process of economic growth16
221 IGT equation 16
222 Another form of IGT equation 18
223 Critical value of t 20
224 Reasonable coordination between g and t 22
23 IeGTX equation—Waste emission in the process of economic growth23
231 IeGTX equation 23
232 Another form of IeGTX equation 25
233 Critical value of x 26
Chapter 3 Tunneling through the “Environmental Mountain”(Ⅱ) 30
31 Introduction30
32 Theoretical analysis30
321 Resource use 30
322 Waste emission 32
33 Examples 34
34 Estimation of environmental load of China 34
References 34
Chapter 4 Decoupling Indicators and Decoupling Charts 35
41 Introduction35
42 The decoupling indicator for resource use36
43 The decoupling indicator for waste emission37
44 Decoupling chart38
441 Decoupling chart for resource use 38
442 Decoupling chart for waste emission 39
45 Examples on the national level 39
451 Data collection 39
452 Decoupling situations for the USA and China 40
453 Discussion 41
46 Conclusion 42
References 42
Appendix 1 Discussion on the decoupling factor (Df) 43
Appendix 2 Discussion on the elasticity45
Chapter 5 Decoupling Analysis of Four Selected Countries 48
51 Introduction48
52 Methods and data49
521 Decoupling indicators and decoupling chart 49
522 Data collection 49
53 Results51
531 Decoupling of DEU 51
532 Decoupling of energy use 52
533 Decoupling of SO2 emissions 53
54 Discussion54
541 Discussion on the different decoupling conditions of these four countries 54
542 Distinguishing decoupling indicator from the changing rate of resource use & waste emissions 56
55 Conclusions58
References 60
Part Two Substance Flow Analysis
Chapter 6 Two Approaches of Substance Flow Analysis 65
61 Introduction65
62 Some notes on fluid mechanics65
63 Specific feature of substance flow67
631 The chain of product life cycles 68
632 The chain group of product life cycles 68
64 The L method of substance flow analysis70
641 The L model of unsteady substance flow 70
642 The L model of steady substance flow 71
65 The E method of substance flow analysis71
651 The E model of unsteady substance flow 72
652 The E model of steady substance flow 73
66 Discussion74
67 Conclusion 75
References 76
Chapter 7 An Alternative Way of Substance Flow Analysis 77
71 Introduction77
72 Methods for studying substance flow 77
73 Modeling of substance flow 80
74 Basic equations of substance flow82
75 Illustrative example87
76 Concluding remarks 89
References 90
Chapter 8 On Steel Scrap Resources for Steel Industry 91
81 Introduction91
82 Analysis92
821 Several different sources of steel scrap 92
822 Steel scrap index 93
823 The relationship between output of steel and steel scrap index 93
83 Case study—The estimation of steel scrap index for China， the USA and Japan 96
831 Variation of annual output of steel 96
832 Method of estimating steel scrap index 96
833 The estimation of steel scrap index 98
834 Summary 99
84 Discussions 100
841 China 100
842 USA 100
843 Japan 100
85 Conclusions 100
References 101
Chapter 9 Eco-efficiency of Lead in China’s Lead-acid Battery System 102
91 Introduction 102
911 Background 102
912 The present study 103
92 Primary regulations 105
921 Methodology: The lead-flow diagram in the LAB system 105
922 Results and discussion 108
93 A Case study: The eco-efficiency of lead in China’s LAB system 110
931 Brief description of lead flow in the LAB system 110
932 Data sources 111
933 Results and discussion 112
94 Conclusions 115
References 116
Chapter 10 Copper Recycling in China 118
101 Introduction 118
1011 Background 118
1012 The investigative status quo of copper recycling in China and abroad 119
102 Copper-flow diagram for copper products life cycle 120
103 An analysis of copper recycling for China in 2002 122
1031 A copper-flow diagram for copper products life cycle for China in 2002 124
1032 The copper ore index， copper resource efficiency and copper
scrap index of the copper industry for China in 2002 125
104 Results and discussion 127
105 Conclusions 129
References 131
Chapter 11 Bulk-Material Flow Analysis 133
111 Introduction 133
112 Basic B-MFA model 133
113 Hidden flows 136
114 Recyclable resources 138
1141 Categories of recyclable resources 138
1142 The recycling time of resources 138
1143 The difference between amounts of recycled materials in the years τ and (τ +1) 138
1144 The influence of total input amount of resources on the cyclical use rate (m3，τ ) 139
115 Two important B-MFA indicators 142
116 Case study on national level 143
References 150
Chapter 12 Resou