摘要：從生態(tài)工業(yè)園共生網(wǎng)絡(luò)的生態(tài)內(nèi)涵出發(fā)，借鑒生物群落關(guān)聯(lián)度這一生態(tài)學(xué)概念，提出園區(qū)企業(yè)間生態(tài)關(guān)聯(lián)度、總關(guān)聯(lián)度生態(tài)率兩個指標(biāo),并將其用于國內(nèi)外生態(tài)工業(yè)園共生網(wǎng)絡(luò)實例的比較分析,最后根據(jù)分析結(jié)果對我國生態(tài)工業(yè)園共生網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出了建議。

關(guān)鍵詞：生態(tài)工業(yè)園；共生網(wǎng)絡(luò)；生態(tài)關(guān)聯(lián)度；總關(guān)聯(lián)度生態(tài)率

0引言
在生物學(xué)上，共生是指不同物種以不同的相互獲益關(guān)系生存在一起，形成一種對雙方或一方有利的生存方式。借鑒生物學(xué)上的共生，提出工業(yè)共生的概念。工業(yè)共生是指通過不同企業(yè)之間的合作共同提高企業(yè)的生存及獲利能力，同時通過這種共生實現(xiàn)對資源的節(jié)約和對環(huán)境的保護［1］。
20世紀90年代初，在一些學(xué)術(shù)論文和會議報告中出現(xiàn)了“生態(tài)工業(yè)園（Eco-Industrial Park）”的概念，即在生態(tài)工業(yè)園中，由于一個企業(yè)產(chǎn)生的廢物或副產(chǎn)品是另一個企業(yè)的“營養(yǎng)物”，園區(qū)內(nèi)外彼此靠近的企業(yè)就可以形成一個相互依存的工業(yè)共生關(guān)系。通過這種共生網(wǎng)絡(luò)，繼而形成一個高效率的閉環(huán)系統(tǒng)，不僅提高了經(jīng)濟效益，還從根本上改善了生態(tài)環(huán)境，并因此引發(fā)了國內(nèi)眾多專家學(xué)者的研究興趣。王兆華等基于工業(yè)生態(tài)學(xué)進行了工業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)模式的比較研究［2］。郭翔等基于生物種理論、循環(huán)鏈對生態(tài)工業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)模式進行研究［3~4］。蔡小軍等對生態(tài)工業(yè)園共生網(wǎng)絡(luò)的形成機理及其穩(wěn)定性進行研究［5］。以上研究均從宏觀視角對生態(tài)工業(yè)園的共生網(wǎng)絡(luò)進行探討，而本文從微觀視角出發(fā)，通過對共生網(wǎng)絡(luò)生態(tài)內(nèi)涵的深入研究，借鑒生物群落關(guān)聯(lián)度，引出生態(tài)關(guān)聯(lián)度和總關(guān)聯(lián)度生態(tài)率兩個重要概念，并以此作為評價共生網(wǎng)絡(luò)生態(tài)化程度的重要指標(biāo)。通過實例對比分析，就我國現(xiàn)階段生態(tài)工業(yè)園共生網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)提供一些建議。
1關(guān)聯(lián)度的涵義
1.1自然生態(tài)系統(tǒng)和工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系
在自然生態(tài)系統(tǒng)中，生物之間最本質(zhì)的聯(lián)系是通過食物鏈來實現(xiàn)的［6］，各種食物鏈相互交錯連接形成食物網(wǎng)。生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動正是沿著食物鏈（網(wǎng)）渠道進行的。與自然生態(tài)系統(tǒng)相似，工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)由生產(chǎn)者、消費者、分解者和環(huán)境4種成分組成，也是通過營養(yǎng)關(guān)系即工業(yè)食物鏈連接起來的。在工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)循環(huán)和能量流動沿著食物鏈（網(wǎng)）渠道進行，并通過這種食物營養(yǎng)關(guān)系，把工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中各企業(yè)有機地連接成一個整體。故而工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)兩者在共生網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)筑上有著相通之處。
1.2生物群落關(guān)聯(lián)度
生物群落關(guān)聯(lián)度［7~9］是指對一生物群落內(nèi)物種間關(guān)聯(lián)性大小的量度。生物群落關(guān)聯(lián)度等于群落食物網(wǎng)中實際觀察到的食物鏈數(shù)除以最大可能的食物鏈數(shù)［10］，表示為：

圖1是一個群落食物網(wǎng)，其中有a、b、c、d、e 5個物種，即S=5。圖1（a）中的虛線表示該食物網(wǎng)中最大可能的食物鏈數(shù)，即S（S-1）/2=5×（5-1）/2=10；圖1（b）中的實線表示該食物網(wǎng)中實際存在的食物鏈數(shù)，即L=6。把S和L代入式（1）可得該生物群落關(guān)聯(lián)度：

但當(dāng)群落內(nèi)物種多或者關(guān)系復(fù)雜時，則食物網(wǎng)難以用圖形象表示。針對此問題，Cohen提出了用群落矩陣［11］表示食物網(wǎng)，從而將矩陣與食物網(wǎng)建立起一一對應(yīng)關(guān)系，為進行食物網(wǎng)數(shù)據(jù)處理及研究各種數(shù)量關(guān)系提供了有效途徑。
仍以圖1為例，圖2是一個5×5的矩陣，該矩陣上方表示捕食物種，左邊表示被食物種。群落矩陣的物種豐富度仍為群落的物種數(shù)量，即S=5。矩陣中數(shù)字“1”表示一個捕食者從一個特定的被食者獲得資源（營養(yǎng)）；如果兩者之間沒有資源交換發(fā)生，則記為“0”。那么，群落矩陣中非零元素的個數(shù)就為該群落的食物鏈數(shù)，即L=6。

1.3園區(qū)企業(yè)間關(guān)聯(lián)度
生態(tài)工業(yè)園共生網(wǎng)絡(luò)中企業(yè)之間的關(guān)聯(lián)分為兩種，一種是基于產(chǎn)品的上下游連接，所形成的連接關(guān)系稱為產(chǎn)品鏈。而另一種是由各企業(yè)之間相互利用副產(chǎn)品、廢品形成的生態(tài)工業(yè)鏈。企業(yè)通過生態(tài)工業(yè)鏈既可降低治污費用,同時也獲得可觀的經(jīng)濟、社會雙重效益。
故而在進行園區(qū)企業(yè)間關(guān)聯(lián)度計算時，分成2種情況，同時考慮園區(qū)內(nèi)生態(tài)工業(yè)鏈（Le）和產(chǎn)品鏈（Lp），即總食物鏈數(shù)Lt=Le+Lp，或僅考慮園區(qū)內(nèi)生態(tài)工業(yè)鏈Le。與其對應(yīng)的關(guān)聯(lián)度分別稱為園區(qū)企業(yè)間總關(guān)聯(lián)度（Ct）和園區(qū)企業(yè)間生態(tài)關(guān)聯(lián)度（Ce）。計算公式如下：

式中：S′為生態(tài)工業(yè)園（或工業(yè)園）內(nèi)企業(yè)數(shù)量。這里企業(yè)是指從事生產(chǎn)、運輸、鐵路、貿(mào)易等經(jīng)濟活動的部門，如工廠、礦山、公司等；而車間、工序和操作單元為企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)部門。
可見，園區(qū)企業(yè)間生態(tài)關(guān)聯(lián)度越高，生態(tài)工業(yè)園內(nèi)企業(yè)間相互利用副產(chǎn)品、廢品的連接關(guān)系就越多；總關(guān)聯(lián)度生態(tài)率越高，生態(tài)工業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的生態(tài)化程度就越高。通過提高園區(qū)企業(yè)間生態(tài)關(guān)聯(lián)度和總關(guān)聯(lián)度生態(tài)率，才能從根本上摒棄傳統(tǒng)工業(yè)園的“資源—產(chǎn)品—廢物”這一線性資源消耗模式，實現(xiàn)資源的綜合利用，達到企業(yè)相互間資源的最優(yōu)化配置。本文正是以生態(tài)關(guān)聯(lián)度和總關(guān)聯(lián)度生態(tài)率作為衡量生態(tài)工業(yè)園共生網(wǎng)絡(luò)生態(tài)化程度的重要指標(biāo)。
2實例比較
卡倫堡工業(yè)園被認為是世界上最早建立也是目前最成功的生態(tài)工業(yè)園。上世紀60年代初，這里的火力發(fā)電廠和煉油廠已經(jīng)開始了工業(yè)生態(tài)方面的探索。最初，卡倫堡工業(yè)園并未有意發(fā)展成工業(yè)生態(tài)體系，大部分企業(yè)進行副產(chǎn)品交換的動機只是想通過為“工業(yè)廢物”尋找產(chǎn)生收入的用途從而減少成本。后來，工業(yè)園內(nèi)6個主要成員緩慢但非常有效的拓展，使卡倫堡工業(yè)園自發(fā)地向生態(tài)工業(yè)園的方向逐漸靠近，最終形成了目前這種有益于環(huán)境的共生關(guān)系�？▊惐�“工業(yè)共生體”是世界上第一個生態(tài)工業(yè)園，其成功的運行，為其它生態(tài)工業(yè)園區(qū)的實踐提供了良好的榜樣�？▊惐び嘘P(guān)資料表明公司投資7 500萬美元的回報至少是已節(jié)約了1.6億美元（每年1 500萬美元）［13］。
卡倫堡工業(yè)共生系統(tǒng)最初的7個核心參與者為：（1）阿斯內(nèi)斯（Asnaes）火力發(fā)電廠，丹麥最大的燃煤火力發(fā)電廠。（2）斯塔托伊爾（Statoil），是丹麥最大的煉油廠，具有年加工320萬t原油的能力。（3）濟普洛克（Gyproc）石膏墻板廠，具有年加工1.4萬m2石膏板的能力。（4）諾和諾德（Novo Nordisk），一所國際性制藥公司，年銷售收入20億美元，公司生產(chǎn)醫(yī)藥和工業(yè)用酶，是丹麥最大的制藥公司。（5）卡倫堡市區(qū)，有2萬居民需要供熱、蒸汽和水。（6）Tisso湖。（7）海灣。
在過去近30年的發(fā)展過程中，上述成員，還包括許多其它公司，自發(fā)地發(fā)展了一系列雙邊互換關(guān)系。開始并不存在對園區(qū)總體網(wǎng)絡(luò)的初始計劃，它對每個參與者來說只是經(jīng)濟意義上的一對一交易。圖3、4分別是卡倫堡工業(yè)園1975、1985年的工業(yè)食物網(wǎng)，以下將通過計算各時點該生態(tài)工業(yè)園園區(qū)企業(yè)間關(guān)聯(lián)度，來揭示共生網(wǎng)絡(luò)逐漸發(fā)展的過程。

1975年的卡倫堡工業(yè)園僅僅是工業(yè)共生的開始，參與副產(chǎn)品交換的企業(yè)僅有斯塔托伊爾（Statoil）和濟普洛克（Gyproc）石膏墻板廠，雖然諾和諾德（Novo Nordisk）制藥公司也座落在工業(yè)園內(nèi)，但當(dāng)時還沒有與其它企業(yè)建立任何副產(chǎn)品交換關(guān)系。準(zhǔn)確地說，卡倫堡最初的共生是Gyproc公司在卡倫堡建廠時，就利用了Statoil公司產(chǎn)生的丁烷（這使得Statoil公司停止燃燒對他們來說是廢氣的丁烷氣）。

由圖3可見，該食物網(wǎng)的物種豐富度S=7，生態(tài)工業(yè)鏈（燃氣和海水鏈）數(shù)Le=2，產(chǎn)品鏈（水和民用燃料油鏈）數(shù)Lp=5，總食物鏈數(shù)Lt=Le+Lp=7。
把S和Lt代入式（2），可得該時期卡倫堡生態(tài)工業(yè)園的園區(qū)企業(yè)間總關(guān)聯(lián)度Ct=0.333。把S和Le代入式（3），可得該時期卡倫堡生態(tài)工業(yè)園的園區(qū)企業(yè)間生態(tài)關(guān)聯(lián)度Ce=0.095。把Le、Lt代入式（4），可得該時期卡倫堡生態(tài)工業(yè)園的總關(guān)聯(lián)度生態(tài)率α＝0.286。
10年后，Asnaes公司開始供應(yīng)飛灰給Alborg水泥公司，這也是首次不只有卡倫堡的一家公司加入合作。最后，在1981—1982年發(fā)展了更多的交換項目：Asnaes公司開始供應(yīng)發(fā)電產(chǎn)生的蒸汽給所在城市、Statoil公司、Novo Nordisk公司。這樣，最初10年從一個合同發(fā)展成一個真正的工業(yè)的“食物鏈”［13］。

由圖4可見，1985年該食物網(wǎng)的物種豐富度S=8，生態(tài)工業(yè)鏈（燃氣和海水鏈）數(shù)Le=5，產(chǎn)品鏈（水和民用燃料油鏈）數(shù)Lp=7，總食物鏈數(shù)Lt=Le+Lp=12。把S和Lt代入式（2），可得該時期卡倫堡生態(tài)工業(yè)園的園區(qū)企業(yè)間總關(guān)聯(lián)度Ct=0.429。把S和Le代入式（3），可得該時期卡倫堡生態(tài)工業(yè)園的園區(qū)企業(yè)間生態(tài)關(guān)聯(lián)度Ce=0.179。把Le、Lt代入式（4），可得該時期卡倫堡生態(tài)工業(yè)園的總關(guān)聯(lián)度生態(tài)率α＝0.417。
1995年時該網(wǎng)絡(luò)有了進一步的發(fā)展。核心的7家企業(yè)之間的副產(chǎn)品、廢物交換越來越多，而新加入的Avsnaes養(yǎng)魚場接收該電站的熱海水，將其產(chǎn)生的魚廢物給農(nóng)場作肥料。與此同時，農(nóng)場還接收Novo Nordisk生化公司的廢物污泥作為肥料。
由1995年卡倫堡生態(tài)工業(yè)園、2004年中國南海生態(tài)工業(yè)園、韓城龍門工業(yè)園以及衢州沈家工業(yè)園的食物網(wǎng)參見文獻［1，13，14］，可計算出這些生態(tài)工業(yè)園和工業(yè)園的園區(qū)企業(yè)間總關(guān)聯(lián)度、生態(tài)關(guān)聯(lián)度和總關(guān)聯(lián)度生態(tài)率，結(jié)果見表1。

3數(shù)據(jù)分析
由表1可知，丹麥卡倫堡生態(tài)工業(yè)園在它20多年的發(fā)展歷程中，園區(qū)內(nèi)企業(yè)數(shù)量呈緩慢增長態(tài)勢，而生態(tài)工業(yè)鏈的數(shù)量卻得到了實質(zhì)的增加，總關(guān)聯(lián)度生態(tài)率在總關(guān)聯(lián)度提高的同時也相應(yīng)地提高。正是這樣通過構(gòu)建企業(yè)間相互利用的副產(chǎn)品、廢品的生態(tài)工業(yè)鏈，提高生態(tài)工業(yè)園的園區(qū)企業(yè)間生態(tài)關(guān)聯(lián)度，給卡倫堡生態(tài)工業(yè)園帶來了巨大的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。
對比丹麥卡倫堡生態(tài)工業(yè)園，我國新建型生態(tài)工業(yè)園以南海生態(tài)工業(yè)園為例，雖然園區(qū)內(nèi)企業(yè)間生態(tài)關(guān)聯(lián)度不高，但是總關(guān)聯(lián)度生態(tài)率較高。其原因在于，園區(qū)內(nèi)規(guī)劃納入的企業(yè)數(shù)量較多，但該項目組注意到了共生網(wǎng)絡(luò)的生態(tài)內(nèi)涵，較好地將園區(qū)內(nèi)各種副產(chǎn)品、排放的廢物利用其物理、化學(xué)成分間相互聯(lián)系、相互作用，互為因果地構(gòu)筑了該生態(tài)共生系統(tǒng)。
而我國改造型生態(tài)工業(yè)園，以龍門、沈家生態(tài)工業(yè)園為例，生態(tài)關(guān)聯(lián)度都很低。主要原因在于改造型生態(tài)工業(yè)園的前身———傳統(tǒng)工業(yè)園屬于勞動密集型和技術(shù)密集型的經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)或高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，它們側(cè)重于經(jīng)濟發(fā)展“量”的擴張，缺少構(gòu)建企業(yè)間利用副產(chǎn)品、廢品生態(tài)工業(yè)鏈的意識，雖然有些企業(yè)積極實施末端治理，但效果甚微。
4結(jié)語
4.1生態(tài)關(guān)聯(lián)度分析的意義
對生態(tài)工業(yè)園的共生網(wǎng)絡(luò)進行生態(tài)關(guān)聯(lián)度分析，有助于深入剖析其生態(tài)化程度，讓園區(qū)內(nèi)企業(yè)之間的工業(yè)鏈和共生網(wǎng)絡(luò)名副其實地生態(tài)化，繼而達到把污染物消滅在生產(chǎn)過程中的目的，最終實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)污染物排放的最小化和資源利用的最大化。
4.2對我國生態(tài)工業(yè)園共生網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的啟示
結(jié)合我國生態(tài)工業(yè)園的發(fā)展現(xiàn)狀，對于新建型生態(tài)工業(yè)園，需嚴把規(guī)劃關(guān)，在增加園區(qū)企業(yè)數(shù)量的同時，最大程度地挖掘產(chǎn)業(yè)之間、企業(yè)之間副產(chǎn)品、廢物的流動關(guān)系。根據(jù)園區(qū)內(nèi)核心企業(yè)的產(chǎn)業(yè)特點，引入那些可以促進閉合物流循環(huán)和能幫助實現(xiàn)最優(yōu)副產(chǎn)品交換的新企業(yè)，同時可以考慮成立一體化的資源回收系統(tǒng)或引入專門的資源回收企業(yè)。
而改造型生態(tài)工業(yè)園由于原工業(yè)園內(nèi)可利用的生態(tài)工業(yè)鏈太少，建議對工業(yè)園區(qū)的產(chǎn)業(yè)定位和現(xiàn)有企業(yè)進行詳細了解，通過技術(shù)改造或引進新技術(shù)、新設(shè)備，來提高企業(yè)間消化副產(chǎn)品、廢物的能力，擴大企業(yè)間的物質(zhì)能量流動關(guān)系，合理引入與原有企業(yè)存在潛在協(xié)同和共生關(guān)系的工業(yè)型企業(yè)。還必須謹防部分盲從者在概念上“偷梁換柱”，僅用產(chǎn)品鏈去構(gòu)筑生態(tài)共生網(wǎng)絡(luò)。

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