第一章绪论 第一节生态工程的概念和意义 一、生态工程的概念及由来 生态工程作为应用生态学的分支学科之一，其历史不过四十多年，是一个正在形成中的 新兴学科· 首先使用生态工程(ecological engineering)一词的是美国的H.T.Odum。他在1962年 把生态工程定义为：“人运用少量辅助能而对那种以自然能为主的系统进行的环境控制。” 1971年他又指出“人对自然的管理即生态工程”。显然这种定义是很不确切的概念。1983 年他对此定义进行了进 步修正后提出，设计和实施经济与自然的工艺技术称之为生 程 1988、1989年美国Mitsch,W.J.和Jorgenson.S.E.提出的生态工程概念是：“为了人类 社会和其自然环境两方面利益而对人类社会和自然环境的设计”。1993年，在为美国国会撰 写的文件中，他又修改为：“为了人类社会及其自然环境的利益，而对人类社会及其自然环 境加以综合的且能持续的生态系统设计。它包括开发、设计、建立和维持新的生态系统，以 期达到诸如污水处理、地面矿渣及废弃物的回收、海岸带保护等，同时还包括生态恢复、生 态更新、生物控制等目的。 此外，Uhlmann,D.(1983),Straskraba,M.(1984,1985)、Straskraba和Cnanck, A.H(1985)又提出了生态工艺一词，并定义为“在深入了解生态学基础上，在措施上花 最小代价，对环境最少的损伤，.是对生态系统管理技术的运用。”1993年Ssk灯ba进 步阐述，认为生态工艺是 生态原理向生态管理的转移”。也即生态工艺或生态技术是把 生态原理付诸实践的重要手段 从这些描述可见，尽管早在60年代初就有人提出了生态工程的名词，但始终没有一个 确切和完整的概念。1984年我国著名动物学家和生态学家马世骏教授提出的生态工程的定 义被多数人认为是较完整的一个定义。 在《仲国的农业生态工程》这本书中绪论开端，即提出：“生态工程是应用生态系统中 物种共生和物质循环再生的原理，结合系统工程的最优化方法，设计的促进分层多级利用物 质的生产工艺系统。生态工程的目的就是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥物质的 生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益同步发展。它可以是纵向的层次结构， 也可以发展为几个纵向工艺链索横连而成的网状工程系统。”（马世骏，1987）。 早在1954年. 马世骏在研究防治蝗虫灾害时，即从生态学理论出发，提出调整生态系 统结构、控制水位及苇子面积等，改变蝗虫的滋生地，改善生态系统结构和功能的生态工稻 设想、规划与措施，实践结果表明生态效益和经济效益十分显著。1979年，马世骏在中国 环境科学学会作了《环境理论的发展和意义》的学术报告，在总结了他几十年生态学研究的 基础上，进一步形成了生态工程思想。他说：由于工业发展过程中，出现的环境受干扰和迫 切需要采取的保护政管促使人们不得不在补会 涤源物质系统之间」 考虑多方面依赖的特点， 从而近来在社会科学和自然科学之间产生了新的杂交科学前沿，即 社会 一自然生态系统的结合，它是处理当前国际上五大社会问题的重要理论依 据。又说：工业城市生态学是近年开展研究的典型的社会 经济—自然生态系统，在此 复合系统中，包括复杂的物质能量代谢系统及地质化学循环系统。此项研究密切联系废物管 1
1 第一章 绪 论 第一节 生态工程的概念和意义 一、生态工程的概念及由来 生态工程作为应用生态学的分支学科之一，其历史不过四十多年，是一个正在形成中的 新兴学科。 首先使用生态工程（ecological engineering）一词的是美国的 H. T. Odum。他在 1962 年 把生态工程定义为：“人运用少量辅助能而对那种以自然能为主的系统进行的环境控制。” 1971 年他又指出“人对自然的管理即生态工程”。显然这种定义是很不确切的概念。1983 年他对此定义进行了进一步修正后提出，“设计和实施经济与自然的工艺技术称之为生态工 程”。 1988、1989 年美国 Mitsch，W. J. 和 Jorgenson, S.E.提出的生态工程概念是：“为了人类 社会和其自然环境两方面利益而对人类社会和自然环境的设计”。1993 年，在为美国国会撰 写的文件中，他又修改为：“为了人类社会及其自然环境的利益，而对人类社会及其自然环 境加以综合的且能持续的生态系统设计。它包括开发、设计、建立和维持新的生态系统，以 期达到诸如污水处理、地面矿渣及废弃物的回收、海岸带保护等，同时还包括生态恢复、生 态更新、生物控制等目的。 此外，Uhlmann，D.（1983），Straskraba，M.（1984，1985）、Straskraba 和 Cnanck， A. H.（1985）又提出了生态工艺一词，并定义为“在深入了解生态学基础上，在措施上花 最小代价，对环境最少的损伤，.是对生态系统管理技术的运用。”1993 年 Straskraba 进 一步阐述，认为生态工艺是：“生态原理向生态管理的转移”。也即生态工艺或生态技术是把 生态原理付诸实践的重要手段。 从这些描述可见，尽管早在 60 年代初就有人提出了生态工程的名词，但始终没有一个 确切和完整的概念。1984 年我国著名动物学家和生态学家马世骏教授提出的生态工程的定 义被多数人认为是较完整的一个定义。 在《中国的农业生态工程》这本书中绪论开端，即提出：“生态工程是应用生态系统中 物种共生和物质循环再生的原理，结合系统工程的最优化方法，设计的促进分层多级利用物 质的生产工艺系统。生态工程的目的就是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥物质的 生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益同步发展。它可以是纵向的层次结构， 也可以发展为几个纵向工艺链索横连而成的网状工程系统。”（马世骏，1987）。 早在 1954 年，马世骏在研究防治蝗虫灾害时，即从生态学理论出发，提出调整生态系 统结构、控制水位及苇子面积等，改变蝗虫的滋生地，改善生态系统结构和功能的生态工程 设想、规划与措施，实践结果表明生态效益和经济效益十分显著。1979 年，马世骏在中国 环境科学学会作了《环境理论的发展和意义》的学术报告，在总结了他几十年生态学研究的 基础上，进一步形成了生态工程思想。他说：由于工业发展过程中，出现的环境受干扰和迫 切需要采取的保护政策，促使人们不得不在社会——经济——生态——资源物质系统之间， 考虑多方面依赖的特点，从而近来在社会科学和自然科学之间产生了新的杂交科学前沿，即 社会——经济——自然生态系统的结合，它是处理当前国际上五大社会问题的重要理论依 据。又说：工业城市生态学是近年开展研究的典型的社会——经济——自然生态系统，在此 复合系统中，包括复杂的物质能量代谢系统及地质化学循环系统。此项研究密切联系废物管
理、营养物质循环和区域性食物供应系统这三个系统的循环关系，可以及时而有效地把人类 构的功能过程，可称为生态系统工程。继而又提出生态工程的原理是生态系统的“整体、协 调、再生、循环”。他强调生态工程是生态学的原理在资源管理、环境保护和工农业生产中 的应用。 他对教学的热爱，对生物圈的创造性 的思维，对许多科学领域的精通，以及无 穷的精力都足以让我们肃然起敬。随着他 的观念被后人充分理解，他对生物圈以及 人类在其中的地位的独特的理解方式才得 以坚持并扩展开来。他虽然留下了许多宝 贵的著作，但是这些著作远远比不上他对 他的学生、同事和人类的贡献 用他自己的话说“有时，由于历史文化的原因，人们可能会对人类作为 地球的代表而感到光荣。”HT奥得姆本身正是这样的一个代表，他总是尽 力地让人们了解自己的职责，了解生物圈的循环和生物体系。 -2003年弗罗里达大学马克，布朗博士纪念H.T.ODUM的发 言 马世骏关于生态工程的研究和理论为引导国内外生态工程研究打开了思路、奠定了坚实 的理论和实我基础。1987年由他和李松华主编的《中国的农业生态工程》一书在我国出版。 1989年，马世骏、颜京松和仲崇信参与了由类国MchW .和丹麦Jorgenson,.SE.主编的 世界上第一本生态工程专著，使生态工程在国内外成为一门新兴的学科而正式问世。 根据Mitsch(2003)在其一篇论文中的介绍，中国生态工程的产生基本上是与西方同步 的，并带有显明的独立性。在马世骏等人的推动下，中国生态工程充分地吸收了几千年传统 思想与智慧结晶，并对一些长期实践的生态工程进行了初步的总结和分析，如稻田养鱼、桑 基渔塘等，相对而言，西方的生态工程应用较窄，局限于小规模的试验研究以及 一些较大的 湿地工程中，而中国的生态工程无论是应用范围，还是应用规模均远过于西方。 2
2 理、营养物质循环和区域性食物供应系统这三个系统的循环关系，可以及时而有效地把人类 和动物废物还回土壤，把工业废物分别加以分解或再生，这对持续地维护现代化都市的优良 环境和支持郊区现代化农业是重要的。它依据的机理就是模拟自然生态系统长期持续链环结 构的功能过程，可称为生态系统工程。继而又提出生态工程的原理是生态系统的“整体、协 调、再生、循环”。他强调生态工程是生态学的原理在资源管理、环境保护和工农业生产中 的应用。 马世骏关于生态工程的研究和理论为引导国内外生态工程研究打开了思路、奠定了坚实 的理论和实践基础。1987 年由他和李松华主编的《中国的农业生态工程》一书在我国出版。 1989 年，马世骏、颜京松和仲崇信参与了由美国 Mitsch,W.J. 和丹麦 Jorgenson, S.E.主编的 世界上第一本生态工程专著，使生态工程在国内外成为一门新兴的学科而正式问世。 根据 Mitsch（2003）在其一篇论文中的介绍，中国生态工程的产生基本上是与西方同步 的，并带有显明的独立性。在马世骏等人的推动下，中国生态工程充分地吸收了几千年传统 思想与智慧结晶，并对一些长期实践的生态工程进行了初步的总结和分析，如稻田养鱼、桑 基渔塘等，相对而言，西方的生态工程应用较窄，局限于小规模的试验研究以及一些较大的 湿地工程中，而中国的生态工程无论是应用范围，还是应用规模均远过于西方。 用他自己的话说“有时，由于历史文化的原因，人们可能会对人类作为 地球的代表而感到光荣。” H.T.奥得姆本身正是这样的一个代表，他总是尽 力地让人们了解自己的职责，了解生物圈的循环和生物体系。 -2003 年弗罗里达大学马克• 布朗博士纪念 H.T. ODUM 的发 言 他对教学的热爱，对生物圈的创造性 的思维，对许多科学领域的精通，以及无 穷的精力都足以让我们肃然起敬。随着他 的观念被后人充分理解，他对生物圈以及 人类在其中的地位的独特的理解方式才得 以坚持并扩展开来。他虽然留下了许多宝 贵的著作，但是这些著作远远比不上他对 他的学生、同事和人类的贡献
马世骏(1915-1991)：山东滋阳（充州）人，1937年毕业于 北平大学农学院生物系，1938-1943年先后在山东省、湖北 省从事有关农业害虫的研究工作，1948年赴美国犹他州立大 学攻凌昆虫生态学，1949年获科学硕十学位，1951年获明尼 当年回国，并创建了国内第 个昆虫 北京大学、南开大学、北京农业大学、复且大学教授外，先 后任中国科学院实哈生物研究所研究员、昆中生态学研究室主任、西北高原生物 研究所研究员 业务所长 、动物研究所副所长 、学术委员会主任、中国科学院生 态环境研究中心主任、生态环境研究中心名誉主任、学术委员会主 。历任国务 院环境保护委员会顾问、中国生态学会第一届和第二届理事长。在国际上，曾担 任联合国粮农组织和环境规划署有害生物专家委员会委员、国际昆虫学会常务理 事、国际系统与讲化生物学委员会委员、闲际生物科学联合会中国委员会主席 国际地圈一生物图计划中国委员会副主席、欧洲生态科学院通讯院士、英国皇家 科学院昆虫学 会员。马世骏先生共发表 文150 多篇，专著7 培养了硕 生20多名、博士生19名。先后在东亚飞蝗生态、生理研究、系统生态学理论等 方面作出了重大贡献。在国内外开创了生态工程领域，提出和建立了社会经济 自然复合生态系统理论，为中国生态学事业发展作出了开创性和草基性的工作。 早在0年代就提出了可持续发展的论点，曾与挪威首相Brundtland夫人等共同 “我们共同的未 学的才华 ,求的 学精神与精深的学术造诣，使他成为生态学的巨匠、系统生态学理论与生态控制、 可持续发展理论与应用的先驱。 -http://www.rcees.ac.cn/dse/cn/intro/yuanshi.php 二、生态工程产生的时代背景 生态工程是在 一世纪60年代以来全球生态危机的爆发和人们寻求解决对策以及资泻 环境保护的宏观背景条件下应运而生的，是科学发展和社会需求的必然结果，有着客观的历 史背景和坚实的理论和方法基础。 二十世纪60年代以来，由于人口激增、资源破坏、能源短缺、环境污染和食物供应不 足造成了全球性的生态危机，是人类所面临的共同间题。但在不同的国家和地区表现不尽相 同，在发达国家中主要面临的是由于高度的工业化和强烈集约型的农业经营带来的环境污染 问题。为解决这一问题，60年代未、70年代初人们认真讨论过： “无废物 Zerodischarge 目标，并希望完全消除污染，防止其进入环境。当时人们对改善环境的技术充满信心，后来 的实践使人们逐渐认识到，由于种种原因运用常规方法不可能实现所谓“无污染”目标。主 要是因为治污需要大量的人力、物力和财力，发达国家难以满足，发展中国家更是如此。同 时，当采用某种净化技术时，有可能将污染物由一种介质转移到另一种介质中去，导致二次 污染。 了减少甚至消除污染、保护有限的 人们试图运用生态系统的某些自净功能如 生物净化功能来实现其污染治理的目标，于是在发达国家便产生了生态工程研究。 在发展中国家，所面临的不是单纯的污染问题，而是人口增长，资源破坏、生产不足和 环境污染共同组成的“综合症”。这些国家不但要保护资源和环境，更迫切地要以有限的资 3
3 二、生态工程产生的时代背景 生态工程是在二十世纪 60 年代以来全球生态危机的爆发和人们寻求解决对策以及资源 环境保护的宏观背景条件下应运而生的，是科学发展和社会需求的必然结果，有着客观的历 史背景和坚实的理论和方法基础。 二十世纪 60 年代以来，由于人口激增、资源破坏、能源短缺、环境污染和食物供应不 足造成了全球性的生态危机，是人类所面临的共同问题。但在不同的国家和地区表现不尽相 同，在发达国家中主要面临的是由于高度的工业化和强烈集约型的农业经营带来的环境污染 问题。为解决这一问题，60 年代末、70 年代初人们认真讨论过：“无废物”（Zerodischarge） 目标，并希望完全消除污染，防止其进入环境。当时人们对改善环境的技术充满信心，后来 的实践使人们逐渐认识到，由于种种原因运用常规方法不可能实现所谓“无污染”目标。主 要是因为治污需要大量的人力、物力和财力，发达国家难以满足，发展中国家更是如此。同 时，当采用某种净化技术时，有可能将污染物由一种介质转移到另一种介质中去，导致二次 污染。为了减少甚至消除污染、保护有限的资源，人们试图运用生态系统的某些自净功能如 生物净化功能来实现其污染治理的目标，于是在发达国家便产生了生态工程研究。 在发展中国家，所面临的不是单纯的污染问题，而是人口增长，资源破坏、生产不足和 环境污染共同组成的“综合症”。这些国家不但要保护资源和环境，更迫切地要以有限的资 马世骏（1915-1991）：山东滋阳（兖州）人，1937 年 毕业于北平大学农学院生物系，1938-1943 年先后在山 东省、湖北省从事有关农业害虫的研究工作，1948 年 赴美国犹他州立大学攻读昆虫生态学，1949 年获科学 硕士学位，1951 年获明尼苏达州哲学博士学位。 当年 回国，并创建了国内第一个昆虫生态学实验室。1980 年当选为中国科学院学部委员。除兼任北京大学、南 开大学、北京农业大学、复旦大学教授外，先后任中 马世骏（1915-1991）：山东滋阳（兖州）人，1937 年毕业于 北平大学农学院生物系，1938-1943 年先后在山东省、湖北 省从事有关农业害虫的研究工作，1948 年赴美国犹他州立大 学攻读昆虫生态学，1949 年获科学硕士学位，1951 年获明尼 苏达州哲学博士学位。 当年回国，并创建了国内第一个昆虫 生态学实验室。1980 年当选为中国科学院学部委员。除兼任 北京大学、南开大学、北京农业大学、复旦大学教授外，先 实验生物研究所研究员、昆虫生态学研究室主任、西北高原 生物研究所研究员、业务所长、动物研究所副所长、学术委 员会主任、中国科学院 后任中国科学院实验生物研究所研究员、昆虫生态学研究室主任、西北高原生物 研究所研究员、业务所长、动物研究所副所长、学术委员会主任、中国科学院生 态环境研究中心主任、生态环境研究中心名誉主任、学术委员会主任。历任国务 院环境保护委员会顾问、中国生态学会第一届和第二届理事长。在国际上，曾担 任联合国粮农组织和环境规划署有害生物专家委员会委员、国际昆虫学会常务理 事、国际系统与进化生物学委员会委员、国际生物科学联合会中国委员会主席、 国际地圈－生物圈计划中国委员会副主席、欧洲生态科学院通讯院士、英国皇家 科学院昆虫学会会员。马世骏先生共发表论文 150 多篇，专著 7 本。培养了硕士 生 20 多名、博士生 19 名。先后在东亚飞蝗生态、生理研究、系统生态学理论等 方面作出了重大贡献。在国内外开创了生态工程领域，提出和建立了社会-经济- 自然复合生态系统理论，为中国生态学事业发展作出了开创性和奠基性的工作。 早在 70 年代就提出了可持续发展的论点，曾与挪威首相 Brundtland 夫人等共同 起草了著名的 Brundtland 宣言："我们共同的未来"。博学的才华、孜孜以求的治 学精神与精深的学术造诣，使他成为生态学的巨匠、系统生态学理论与生态控制、 可持续发展理论与应用的先驱。 -http://www.rcees.ac.cn/dse/cn/intro/yuanshi.php
源生产出足够的产品，达到高产、优质、低耗、高效以供养日益增长的人口。它们不应当再 走发达国家所走的先污染、后治理发展模式，必须立足于本地资源和条件去寻求适合于自己 的发展途径和技术。生态工程恰怡提供了这样 一种发展战略和实现低耗、高效、无或少废物 生产的适用技术。因此，受到了「泛的重视。 作为一个新的学科研究领域，生态工程的产生除社会需求外，还必然要有其科学理论基 础和方法论基础。 首先 ,二十世纪30、40年代以来，生态学研究的各个领域都取得了重大进展。生态学 的多数重要理论在 一时期中得以形成。特别是生态系统概念的提出 ,生态系统生态学和 球生态系统观的建立，使生态学的研究提高到一个崭新的水平。而且这一时期整个科学技术 与生产力进入了一个突飞猛进的新时代，它不仅直接来源于自然科学及技术手段的纵深突 破，更主要的是各分支学科的横向渗透与发展。即由单一学科的微观研究，逐步向多学科综 合的宏观研究方向发展。 生态工程学导源于生态学，虽然是应用生态学的一个分支学科，但其重要概念、理论 方法已经并正在为系统论、控制论、信息论、协同论、耗散结构理论、突变论及混沌现象 自组织理论等所渗透，正从过去传统的自然科学分析为主，对自然界分门别类的研究，且越 分越细的倾向，而变为以系统论的整体观、综合观为指导，在分析的基础上综合，将物理学 化学、生理学、毒理学、数学等自然科学的不同分支学科的基础理论、方法、成就以及在农 学、土壤学、水产学、畜牧学、林学、环保工程学、运筹学、计算科学等多种技术科学，还 有社会学、经济学等人文科学成就吸收 透进来，形成应用生态学中 门多学科交叉 渗透的 新兴分支边缘学料。与此同时，应用生态学的其它分支学科，如农田生态学、农业生态学 城市生态学、区域生态学等也得到了迅速发展，为生态工程概念的完善和生态工程学的建立 奠定了科学基础 其次，系统科学的发展特别是系统工程学在各领域中的广泛应用为生态工程的研究也招 供了理论方法论基础，发挥了重要作用。正如马世骏教授199年所预料的那样：我们现在 的生活状态已在相当长的时间内逾越了某种确定的概念水平，现代生态学阐明，在网状连接 的结构内，一个新水平的复杂系统正从以前的非系统概念中上升出来，许多科学家预料此种 相互作用的新结构及其理论，即将在今后数年中有所创造和突破。 第三，近年来讯速发展起来的系统分析方法和计算机技术，以及生态学、生物学、农学 土壤学等学科领域新技术、新方法的发展，为生态工程学的研究和实践提供方法论和技术的 基础 综上所述，生态工程的产生有着历史的背景与实际的需要，在理论上、方法上和技术上 都已有了一定的基础。 三、生态工程相关概念及特点 1、工程 尽管工程在众多领域都在应用着，但令人惊奇的是其尚未有准确的定义，至少与科学定 义相比是这样。分析科学和工程间的差异可有益于这种理解： “科学家主要是产生知识，而工程师主要是生产物品”(Kemper.1982) “科学力求理解事物如何作用，而工程则力求让事物产生作用”(Drexler,.1992) “科学家在描述是什么，而工程师在制造新的东西”(T.von Karrsan,见Jackson,.2001 McCabe and Eckenfelder(I958)对工程科学作了如下描述： 工程历史上即发源于基于经验的艺术，通过研究、应用数学分析和科学原理，经验主义 就逐步被工程科学所取代。当今工程及工程教有的重点是发展工程科学以解决工程问题
4 源生产出足够的产品，达到高产、优质、低耗、高效以供养日益增长的人口。它们不应当再 走发达国家所走的先污染、后治理发展模式，必须立足于本地资源和条件去寻求适合于自己 的发展途径和技术。生态工程恰恰提供了这样一种发展战略和实现低耗、高效、无或少废物 生产的适用技术。因此，受到了广泛的重视。 作为一个新的学科研究领域，生态工程的产生除社会需求外，还必然要有其科学理论基 础和方法论基础。 首先，二十世纪 30、40 年代以来，生态学研究的各个领域都取得了重大进展。生态学 的多数重要理论在这一时期中得以形成。特别是生态系统概念的提出、生态系统生态学和全 球生态系统观的建立，使生态学的研究提高到一个崭新的水平。而且这一时期整个科学技术 与生产力进入了一个突飞猛进的新时代，它不仅直接来源于自然科学及技术手段的纵深突 破，更主要的是各分支学科的横向渗透与发展。即由单一学科的微观研究，逐步向多学科综 合的宏观研究方向发展。 生态工程学导源于生态学，虽然是应用生态学的一个分支学科，但其重要概念、理论、 方法已经并正在为系统论、控制论、信息论、协同论、耗散结构理论、突变论及混沌现象、 自组织理论等所渗透，正从过去传统的自然科学分析为主，对自然界分门别类的研究，且越 分越细的倾向，而变为以系统论的整体观、综合观为指导，在分析的基础上综合，将物理学、 化学、生理学、毒理学、数学等自然科学的不同分支学科的基础理论、方法、成就以及在农 学、土壤学、水产学、畜牧学、林学、环保工程学、运筹学、计算科学等多种技术科学，还 有社会学、经济学等人文科学成就吸收渗透进来，形成应用生态学中一门多学科交叉渗透的 新兴分支边缘学科。与此同时，应用生态学的其它分支学科，如农田生态学、农业生态学、 城市生态学、区域生态学等也得到了迅速发展，为生态工程概念的完善和生态工程学的建立 奠定了科学基础。 其次，系统科学的发展特别是系统工程学在各领域中的广泛应用为生态工程的研究也提 供了理论方法论基础，发挥了重要作用。正如马世骏教授 1979 年所预料的那样：我们现在 的生活状态已在相当长的时间内逾越了某种确定的概念水平，现代生态学阐明，在网状连接 的结构内，一个新水平的复杂系统正从以前的非系统概念中上升出来，许多科学家预料此种 相互作用的新结构及其理论，即将在今后数年中有所创造和突破。 第三，近年来迅速发展起来的系统分析方法和计算机技术，以及生态学、生物学、农学、 土壤学等学科领域新技术、新方法的发展，为生态工程学的研究和实践提供方法论和技术的 基础。 综上所述，生态工程的产生有着历史的背景与实际的需要，在理论上、方法上和技术上 都已有了一定的基础。 三、生态工程相关概念及特点 1、工程 尽管工程在众多领域都在应用着，但令人惊奇的是其尚未有准确的定义，至少与科学定 义相比是这样。分析科学和工程间的差异可有益于这种理解： “科学家主要是产生知识，而工程师主要是生产物品”（Kemper, 1982） “科学力求理解事物如何作用，而工程则力求让事物产生作用”（Drexler, 1992） “科学家在描述是什么，而工程师在制造新的东西”（T.von Karrsan, 见 Jackson, 2001） McCabe and Eckenfelder(1958)对工程科学作了如下描述： 工程历史上即发源于基于经验的艺术，通过研究、应用数学分析和科学原理，经验主义 就逐步被工程科学所取代。当今工程及工程教育的重点是发展工程科学以解决工程问题
任何一个工程均包括设计、建设和运行这样三个阶段，虽然不同的步骤有不同的专业参 与，但设计本身始终存在着反馈（图14），对于一个新的工程领域来说，只有通过反复的 实线修正才能逐渐完普起米。可以说，设计是工程的核心(F1omam.1976,La10m,1976 Mikkola,1993） 在制定一个计划解决问题或建造某个东西时，设计是一个创新的过程，它会涉及到众 的科学知识和己有经验，并需要作出合理的、通常要量化的决策。一个设计在全面实施前需 要采用已有的一系列指标进行检验，包括不同设计规模的检验（图1-4B)以建立对替代技 术方案的信心，这通常要用到一组工具或方法 4, 设计一+建设一→运行 B 实验室+小试 +生产规模 图14设计在工程中的作用 而过比较一个工程的好坏可以讲一步明断其特点(Horenstein,199g)(表1.5) 表1-5工程设计衡量 好的设计 差的设计 开 台运行，但短期后即停止运行 满足所有技术需要 仪满 术需要 满足成 要或很少需要维打 成一种风险 无伦理问愿 结果有争议 2、生态工程与环境工程的区别 环境系统和经济系统是两个共存的系统，双方通过物质、服务交换发生着联系，而技术 和工程则在其间发辉着重要作用。 一般来说，环境工程目的 就是通过开发技术及工艺解决经济系统的污染问题，并保障环 境的健康安全。基本的做法是把污染物集中到系统外进行处理。 生态工程则寻求一条系统内解决的思路，通过生态系统的自设计和其它工艺的结合，实 现系统污染的零排放或最小排放。 比较而言，生态工程边界要大于环境工程
5 任何一个工程均包括设计、建设和运行这样三个阶段，虽然不同的步骤有不同的专业参 与，但设计本身始终存在着反馈（图 1-4A），对于一个新的工程领域来说，只有通过反复的 实践修正才能逐渐完善起来。可以说，设计是工程的核心（Florman, 1976; Layton, 1976; Mikkola, 1993）。 在制定一个计划解决问题或建造某个东西时，设计是一个创新的过程，它会涉及到众多 的科学知识和已有经验，并需要作出合理的、通常要量化的决策。一个设计在全面实施前需 要采用已有的一系列指标进行检验，包括不同设计规模的检验（图 1-4B）以建立对替代技 术方案的信心，这通常要用到一组工具或方法。 A： 设计 建设 运行 B： 实验室 小试 生产规模 图 1-4 设计在工程中的作用 通过比较一个工程的好坏可以进一步明晰其特点（Horenstein，1999）（表 1-5）。 表 1-5 工程设计衡量 好的设计 差的设计 一直在运行 开始运行，但短期后即停止运行 满足所有技术需要 仅满足一些技术需要 满足成本需要 成本超出计划 不需要或很少需要维护 需要经常维护 安全 给使用者造成一种风险 无伦理问题 结果有争议 2、生态工程与环境工程的区别 环境系统和经济系统是两个共存的系统，双方通过物质、服务交换发生着联系，而技术 和工程则在其间发挥着重要作用。 一般来说，环境工程目的就是通过开发技术及工艺解决经济系统的污染问题，并保障环 境的健康安全。基本的做法是把污染物集中到系统外进行处理。 生态工程则寻求一条系统内解决的思路，通过生态系统的自设计和其它工艺的结合，实 现系统污染的零排放或最小排放。 比较而言，生态工程边界要大于环境工程