面对日益严峻的全球气候变暖、污染日趋严重的形势，我国率先提出了生态文明建设的理念。生态文明是人类社会经历高速发展后，对自身生存和发展的前瞻性思考，是生态环境意识觉醒的必然产物。是有效解决人类生活生产活动的需求与自然生态环境系统供给之间的矛盾，实现人与自然共同进化的文明形态。

　　以下从环境保护的角度，探讨人类与自然和谐共存发展面临的问题和可以推进的工作。

从现象朔源

　　借助海德格尔的现象学，可以通过时间轴逐渐地分析环保本质和方向，从而便于厘清环保产业的未来（见图1）。

　　环保是和谐平衡、公共意识，具有伴生性和系统性。环保是解决与自然的不和谐，其推动需要公共行为或政府行为。环保问题的产生是被动的、影响是深远的，解决环保问题必须与环境一起来考虑，环保问题必须系统地解决。系统与和谐是关键。

　　人类的生产生活活动必然使环境产生扰动（行为扰动和物质扰动，简记为W），而环境系统抗扰动的能力（承载力，简记为F）是有限的。当人类的生活生产活动使环境的扰动突破了这个极限，环境遭到破坏，人类的生存和发展则不可持续，从而面临“寂静的春天”。因此，环境保护（和谐）刻不容缓。

　　当Ｗ＞Ｆ时，环境遭到破坏，人类的生存和发展不可持续；

　　当W≤F时，与环境和谐，人类的生存和发展可持续。

　　W与F都是时间的函数，正因如此，人类才得以通过科学技术手段实现W≤F。

　　环保就是用现有科学技术（物理、化学、生物等）的手段去除和利用污染物，适应自然的环境承载量（W≤F），保持人类可持续生存和发展，实现碧水、蓝天、净土。

　　环保的对象应该是系统，系统的大小既可调节处理的时间，亦可调节缓冲的能力。

　　要实现W≤F，从环保时间点往前推，是生产的绿色化，即尽可能实现原子层面的全利用和全转化，以及生活绿色化，即通过生态意识提升使人类生活行为扰动减少；往后推，就是使排放污染物经处理和利用适应环境承载力，以实现生存和发展的可持续。

　　现有的环保形式主要为，不同类型的污染点产生的污染物汇集到污染处理厂，采用过滤分离技术（以膜为主）、氧化技术（生物、化学）、还原技术（生物、化学）、吸附技术（物理、化学），以及这些技术的有机组合，达标后排放入环境。

　　污染物去除到什么程度与F和W密切相关，并且不同环境下污染物产生是有差别的。环保处理是组合技术，必须与F、Ｗ系统地考虑，同时也必须考虑产生Ｗ的系统大小和稳定性。

　　暂不论技术的先进性和可行性，目前这种环保方式缺失了动态过程利用和动态过程控制；缺失了系统与环境的动态协同控制；大大减少和削弱了与环境协同的缓冲时间和能力。

　　而W与F是时间的函数。如果实现动态过程利用和动态过程控制，可有效地降低和控制W；如果实现系统与环境的动态协同控制，既可提升与环境的缓冲时间和能力，又可实现人类与环境的平衡和谐。

　　同时，Ｗ与系统大小和复杂程度有关，系统越大、越复杂，其可调控的范围就越大。要实现W≤F，把控系统的稳定性趋势也十分重要，不可或缺。

　　由此，全域环保（以区域为对象的环保）应运而生，即将动态过程利用和动态过程控制，以及系统与环境的动态协同控制整体考虑进去，使环保由点而面而体。

　　按时间轴，要实现W≤F，产业绿色化（绿色产业）、环保产业系统的大小和稳定性，以及过程有效控制非常重要。

绿色产业的发展和系统稳定性

　　环保与绿色产业密不可分，绿色产业是环保时间轴的前端。

　　1.绿色产业的起源和系统的耗散结构特性

　　绿色产业起源于人类对生存和发展可持续性的研判（见图2）。

　　环保属于绿色产业（见图3）。绿色产业的范畴：一切有利于促进与自然和谐共存的生产活动和行为规范。

　　近年来，许多研究机构对目前中国区域性或整体性的绿色产业发展态势进行了详尽的分析和评价，且都认为目前中国绿色产业发展态势良好，已经得到了迅速的发展扩大。以绿色产业景气指数为例，图 4及图 5描绘了绿色产业景气指数的基准结果以及绿色产业景气一致指数与 GDP 增长率对比图。在 GDP 增长率下行的压力下，虽然绿色产业景气指数呈现下降趋势，但其仍强势于经济增长，表明其对经济增长的贡献显著为正。此外，除 2015 年第四季度外 , 绿色产业的利润增长指数一直保持在较为稳定的水平，而其三个关键指标：员工总数、固定资产指数及存货指数均呈现出不同程度的增长。

　　中国绿色产业系统及行为结构特点：绿色产业的发展与社会环境、政治环境、科技环境、经济环境密切关联，在这些环境推动协同作用下发展变化。中国政府的环境保护思想和态度推动着绿色产业向前发展。

　　中国绿色产业行为结构——传统产业/绿色产业/社会经济/资源环境，具有耗散结构特征（见图6）。

　　要使绿色产业稳定、不偏离目标地向前发展，需要动态过程控制，发挥系统的协同效应，于是引入耗散结构，以实现过程控制。

　　当前国内外生态环境研究与实践主要关注环境保护、经济发展模式，以及社会制度建立等领域，产业发展问题尚未引起足够重视。然而，传统产业是社会经济发展的动力与支柱，是生态环境建设成功的关键。对于如何推动传统产业结构生态化这一问题，缺乏系统的理论分析框架，多从静态视角分析产业结构的形成与成长，这种孤立的模块化分析方法不能厘清产业集群发展各影响因素间的相互作用；并且国内外研究现状只是结果评价，迫切需要过程控制，而结果控制很易导致非绿色化；又因产业生态系统与外界环境有密切的物质、信息和能量交换，类似于生物迁徙关系，是一个开放的、远离平衡态的、动态但有序化的结构。因此，把产业系统当作相对独立的“孤岛”是不合适的。为了解决这种缺陷，将耗散结构理论引入产业结构动态系统分析中，以更好地解释系统中存在的协同效应，从而得到更贴近现实情况的结果和适时调控。

　　耗散结构提出者普利高津认为当宏观的开放系统远离平衡态时，可以通过负熵流的引入补偿系统内熵增，使远离平衡态的开放系统不遵守热力学第二定律即热力学熵增原理。通过与外部环境的能量、物质、信息交换，在特定条件下产生自组织现象，形成由无序到有序，从低序到高序的稳定结构。

　　在管理系统中，该理论描述了远离平衡态的开放系统通过不断与外部环境进行能量、 物质、信息交换，使内部的要素负熵增加，有序度增加的程度大于自身无序度增加的程度，从而形成新的有序结构。这种现象实际上是管理系统自组织、自适应的表现。

　　2.绿色产业的耗散结构表现和动态过程控制

　　绿色产业系统是一个多重要素集聚和能量流动的耗散结构系统，其主要特征体现在：开放性、远离平衡态、非线性和涨落特性。绿色产业系统是一个开放的动态复杂系统，发展过程受支柱产业影响和导向，土地利用、生态环境不断变化。

　　绿色产业兴起阶段：绿色产业形成初期，市场资源（传统产业）丰富，生态环境负荷水平较高，承载力到达极限，甚至已造成生态环境大量污染，系统内部熵增较快或已达到平衡最大点。

　　绿色产业发展阶段：绿色产业进入高增速发展时代，全社会对绿色产业的需求和行政手段的结合，使得绿色产业从业人口增加、产值提高。但与上一阶段的模式不同，城市发展有规划指导，呈现集聚性和规模性，国家的资本、人力、财力向绿色产业倾斜，生产力提高，经济效益提升明显，系统向生态环境排放的废料形成的正熵环境可以自净化。

　　绿色产业变化阶段：人类科技不断进步，新的产业不断诞生，会造成系统“总熵产生”发生变化。绿色系统调节，“绿色化”作为总系统“调节剂”，对总产业系统的可持续性发展有直观重要的影响，社会经济、传统产业的可持续发展必定会通过相应的环境利用和布局的有序合理性得到反映。环境利用的有序合理性是实现区域资源合理利用和可持续发展的重要途径和手段，对于总产业系统的可持续研究有重要意义。通过绿色产业的分析和评价，选择环境利用的最佳方式，发挥环境资源的优势，达到环境利用综合效益的最大化，保持总产业系统的平衡有序发展，是总产业系统可持续发展的关键一环。

　　对于同质产业，由于体量不同、密度梯度不同，高密度会向低密度扩散，同质产业有的淘汰、有的发展壮大，直至平衡，达到最低“局域熵产生”；同质产业相互之间转化率最低，完全同质理论上为0。所以，同质产业集中发展是局域熵产生最低情形。即传统产业分质集中发展可得到最低熵产生。

　　综合上述内容，亦可得到以下三点结论：一是绿色产业系统的稳定性可用系统的熵变（系统的内熵和外熵）进行表征，负熵的产生有利于系统稳定；二是绿色产业系统的稳定性变化从无序——有序——无序……螺旋上升；三是绿色产业系统发展初期，熵变值最大，有序化调整对系统的绿色化贡献最大。

　　因此，在环境治理方面，通过分质（分级）收集、分质（分级）处理和分质（分级）利用，可以得到最低熵（系统低Ｗ）。此时，对环境影响和整体产业及生态系统影响最小。

　　这为我们对绿色产业和环保产业的动态过程控制提供了手段，并对判定绿色产业和环保产业的未来指明了方向。

环保产业分析

　　环保产业是绿色产业，系统具有耗散结构特点，即具有开放性、远离平衡态、非线性和涨落特性，上述所推导的结论也适应环保产业。

　　环保产业的形成并非一蹴而就，是随着环保的持续服务而产生的。环保产业的发展大致分为以下几个阶段：

　　21世纪以前，环保以“治理”或工程为主。这一阶段，虽然环保公司众多，但并未真正意义上形成环保产业，而仅是某个产业链上的附属经济增长点。正因如此，这一阶段环保未引起金融资本和大企业的关注。

　　20世纪末到现在，在政府托底的前提下，进入环保的“保护”层面。固定和持续的收益率，以市政给排水（以排为主）建设和运维为着眼点的环保产业经历了20多年轰轰烈烈的“圈地运动”，形成了中国环保产业的格局。因技术的可复制性和政府托底，金融资本和大企业进入，以运维服务为主的环保产业诞生。

　　从绿色产业的耗散结构判定依据可以直观地推导出，自现在到未来20年，回归环保本质，持续实现Ｗ≤Ｆ，绿色化和全域环保必将成为主角，系统协同、集点成面（体）将成就环保新格局。以城镇（或区域）为对象的环保平台服务管理公司必将应运而生。技术层面必将从“治理”能力发展到系统能力，以及系统到系统的协同能力集成。

　　以市政生活污水运维和工业园区污水运维（含固废处置）为主的环保服务方式形成环保产业。其显著特点是：特许的专门服务成为商品，公共事务部门认识到环保需求是永久的，且是随着进步而需要持续保持和提升的，因而设立特许并购买服务；环保服务是大环保，是产业，是可持续发展的，企业通过提供专业服务而获得稳定收益。

　　综上所述，按照系统稳定性原则与环保本质要求，这种形式的环保产业还存在着以下问题：

　　一是是终端处理模式：没有过程的协同参与，存在着过度处理及过程浪费的隐患；由于系统太小，结果稳定度低，存在着Ｗ＞Ｆ的风险。

　　二是缺乏系统动态协调：污染是一个区域产生的，归集到一个点处理的模式。而环保的伴生性和系统性，必然会导致污染的熵增没有缓冲余地，时时可能发生Ｗ＞Ｆ；且Ｆ的恢复具有时间性，致使该区域相当长时间成为环境灾区。

　　三是城市环保数字化丢失，尤其是动态表征和动态利用数字缺失。以水为例，水是一个城市的血液，血液的动态状况将是最好的城市环保数字表征。

　　四是目前的环保产业是被动的而非主动的，运维者更多地考虑投资回报率，导致技术更新迭代太慢，处理结果是否对环境更友好未在考量范围，同时也必然会导致资源的再利用功能被浪费。

未来的环保产业——“全域环保”

　　从污染的“耗散结构”模型可以得出，调节系统熵的变化（内部熵和外部熵）可以控制系统的稳定性和趋势。系统的增大和复杂性增强，系统熵可调节和控制的范围增大，柔性增强；从环保的本质可以得出，需要始终保持Ｗ≤Ｆ。

　　将现有的环保产业对象由“污染处理厂”的运维变成对“整个城市（或区域）”环保的运维，即将污染的“耗散结构”系统变更大、更复杂，并系统化地、过程动态协同地对城市（区域）全域污染进行统筹动态控制，必将使子系统（城市）以绿色化的方式（低排放量和低污染物排量）贡献给母系统（城市之外环境）。“全域环保”呼之欲出。

　　1.“全域环保”的定义

　　对区域（或城市）的环保整体运维（系统变大）；或者说以每一个使用者为对象，以污染处理厂为轴心，以区域河流进出口为界点，以分级分质利用、分质分级处理为前期手段，整合监测、传输、物联、5G等新基础设施，构建区域的环境生态（降排），形成区域数字环保，实现子系统（区域）向母系统（区域外环境）整体排放量和排放污染物量降低的环保模式。

　　2.“全域环保”的特点

　　“全域环保”最显著的特点是将环保的对象从对污染处理厂的运维变成了对区域（或城市）的环保运维，环保的系统变的更大、更复杂，从而对整个地球环境来讲会更和谐、更具有缓冲性。由于复杂问题的下沉，对决策变得更简单。

　　全域环保初期，按照耗散结构理论，降低Sba源头为有效控制途径，通过全域的统筹，以重点地分质利用、分质分级处理为手段，粗略预期，可以实现系统整体排放量下降10%~30%，排放污染物量下降5%~20%（与目前的环保状态相比）。

　　全域环保发展阶段，通过参与全域过程控制，赋予系统外部负熵流即绿色化革新，则Ｗ≤Ｆ，系统与环境稳定和谐发展。

　　将已有的全域环保系统作为子系统相互链接，则螺旋上升的全域环保系统诞生，如此循环往复，必将促进人类与自然和谐共生。

　　全域环保还呈现如下特点：一是系统由点变成面和体，更复杂、更广。对环境而言，则人为调控的能力增强，缓冲时间增多，缓冲量增大，可以更有效地稳定实现W≤F；二是可以通过系统熵的变化，把握系统的变化方向，调控系统的熵变因子向预定方向变化，实现系统逐步扩大、螺旋上升；三是通过对点（子系统）的熵变监测和计算，可以动态把握熵变影响因子的权重，从而对子系统实现有效控制。

　　“全域环保”的施行，必将推动以下七大内容的形成：

　　一是集束化主动服务：由于对象是一个区域，每一个点的熵贡献都处于动态，结果又要求该区域逐渐的整体排放量和排放污染物量降低，必须整体协调和把控，和主动参与全域过程管理，必然形成主动的集束化系统运维服务和集束化技术服务。

　　二是数字化全覆盖：要实现过程动态管理和控制，全方位监测和控制是必不可少的，全域环保的数字化显示和控制将会成为数字化城市（区域）最重要的组成部分。

　　三是柔性的资源利用和污染处理方式：为实现整体排放量和排放污染物量降低的目标，全域环保必须实时地应对系统中每个点的资源利用方式的变化和污染物量的变化，必然催生柔性的资源利用和污染处理方式的形成。

　　四是促进快速的技术更新和创新平台的建立：为了应对系统区域（城镇）的生活生产方式的动态变化，全域环保必须全力关注和更新技术，技术更新和创新平台成为重要的支撑；由于集束化系统服务的建立，资金优势和体系优势彰显，必将推动应用环保技术的全面研究和创新，如有机污染物完全氧化技术、深度还原利用技术、物理强化（声、波、光、磁、气泡等）技术、柔性界面技术、膜材料及制造技术等必将有效推进。

　　五是向环境中排放的污染水量减少，污染物量减少：协同和协调的作用，推动系统区域（城市）内资源再利用，同时系统内的污染过度处理及资源过程浪费必然会得以遏制。全域环保后，与未全域环保相比较，子系统（城镇）向母系统（城镇之外环境）整体排放量降低、污染物排放量降低。当然子系统越复杂，产生的效果越明显。

　　六是全域环保必然与时俱进：利用耗散结构熵判据，实时修正偏离问题，保证环保（绿色）产业的正确方向，与环境共生共存，必然形成良性的与自然和谐的环保文化，实现有序螺旋上升。

　　七是具有复制性：全域环保具有可复制性，这既成就了其成为产业的基因，也必成就全域环保的成长动力。

　　“全域环保”使环保产业从污染处理点的特许运维转变成为城市或更大区域的环境特许专业运维！同时，使我们向环保的初衷更迈进了一步，通过系统内协同协调，可以实现对环境更低的污染，从而实现与自然和谐共生！