GPSE低碳高值化发展方法学——以江门都市农业、食品加工业与广东面源污染治理项目为例

    李劲松、李林杰、王瑛编著的《GPSE低碳高值化发展方法学——以江门都市农业食品加工业与广东面源污染治理项目为例》依据PSE中化工工程设计的低碳高值化理论，循环经济学的科学基础——过程制造业与循环经济发展的关键理论，以及化学计量学、生产-减排工艺一体化低成本技术科学与生态学研究方法学三者融合的广东农业面源污染治理项目高效低成本系统化设计方法的基础理论，通过多尺度时空的生物化工试验阐明了本课题研究的国家社会现实需求。

    
理论、实验与高端计算在科学发现的支撑中已形成三足鼎立的态势。其中理论在一个国家或一个时代的实现程度，取决于理论满足这个国家或时代的需求程度。本书提出的“绿色过程系统工程（Green
Process Systems
Engineering，GPSE）低碳高值化发展”理论方法体系可应用于生物化学、环境化学、农业化学、食品化学、中药化学等应用化学分支学科，例如，环境化学或农业化学中以NIR为代表的无损分析、以农产品及中药材安全分析为代表的高通量分析，获取样本中有关化学组成和结构信息，以及样本的整体性定性分析与其他有用的化学信息。

    
李劲松、李林杰、王瑛编著的《GPSE低碳高值化发展方法学——以江门都市农业食品加工业与广东面源污染治理项目为例》依据GPSE中化学工程设计的“
低碳高值化发展”理论，循环经济学的科学基础——
过程制造业与循环经济发展的关键理论，以及化学计量学、生产一治污工艺一体化低成本技术科学与生态学研究方法学三者融合的广东农业面源污染治理项目高效低成本系统化设计方法的基础理论，通过多尺度时空的稻、蔗、药加工的生物化工试验，包括稻糠、稻壳、稻草等整个稻谷加工一流通产出贡献分别为产中3倍的实现方法试验；以甘蔗制糖GPSE低碳高值化发展为中心的广西贵港国家生态工业园（EIP）的试验；以及广东江门市开平国家现代农业示范区中药灵芝工厂化种植与中药／生物产业试验，完成了新概念“GPSE低碳高值化发展”假设的实验验证。

    
在高端计算部分，通过理论分析与制药业生产过程控制中的中药在线近红外光谱（NIR）指纹图谱应用于质量评价及控制与新药研发等3个实例的剖析，深入探讨了基于化学计量学一一化学测量的基础理论与方法学，以及GPSE低碳高值化发展理论的过程分析化学（PAC）、不局限于PAC的多学科过程分析技术（PAT）的快速发展，及其对“GPSE低碳高值化发展理论方法体系”的技术支撑作用，从而进一步充实了信息数据库并完善了该体系，故可应用于低碳都市现代农业、农副食品加工业与世界银行贷款广东农业面源污染治理项目实施过程中的“高效低成本系统化设计方法”，以及以生产一治污工艺一体化低成本技术、生物多样性及其生态系统多样性利用低成本技术双轮驱动的都市农业节能、节水、降耗、减排的产业化技术体系与低碳高值化可持续发展模式。

    
《GPSE低碳高值化发展方法学——以江门都市农业食品加工业与广东面源污染治理项目为例》给出的 “GPSE低碳高值化发展”的定义为：
“它指的是治污净天地，即更清洁的水体、土壤、空气与生物质且更有效的技术，特别是农业生物多样性及其生态系统多样性利用低成本技术，以及生产一治污一体化低成本技术，工艺方法尽可能节能、节水并减少自然资源的消耗与CO2、CH4等温室气体的排放”。揭示了以环境一经济一社会综合效益为目标的“低碳高值化GPSE”整体结构中的7个体系，包括发展载体产业结构体系、发展核心能源体系、发展动力技术创新体系、发展平台城乡建设体系、发展环境交易市场体系、发展范例示范推广体系、发展保障政策法律体系。阐明了“GPSE低碳高值化发展理论方法体系”的内涵、层次结构与实践功能，并界定了作为新概念“GPSE低碳高值化发展”动力的“低碳高值化技术创新”的概念。且采用多学科基础理论综合研究方法，以及观察方法、试验方法、模拟方法、科学抽象方法、类比方法、归纳法、演绎法等自然科学及技术研究方法，初步完成了“GPSE低碳高值化发展理论方法体系”的构建。

第1章  “GPSE低碳高值化发展理论和方法学”的集成及应用
  1.1  学术背景：国家需求与目的意义
    1.1.1  发展绿色经济，建设生态文明
    1.1.2 
亟待缓解：作为国民经济主体、核心和支柱的过程制造业高污染低价值问题——以3.56亿人从业的农副食品加工业为例
    1.1.3 
亟待降低成本：占全球温室气体排放19％、淡水用量70％的农业及其面源污染治理
    1.1.4 
亟待重视：制造业创汇能力与粮食自给程度关系国家粮食安全与农民增收
    1.1.5 
亟待探索：路甬祥、周生贤论我国过程工程节能、节水、降耗、减排与环保新道路
  1.2  研究进展述评
    1.2.1  从“过程工程（PE）”到“绿色过程系统工程（GPSE）”
    1.2.2 
过程分析化学／技术（PAC／PAT）与控制：化学计量学与生物信息学的协同研究
    1.2.3  “GPSE低碳高值化发展理论与方法学”体系的提出
    1.2.4 
应用研究——以都市现代农业、食品加工业与广东面源污染治理项目为例
  1.3  尚存在的问题与研究目标及内容
    1.3.1  以往研究中存在的问题
    1.3.2  研究目标
    1.3.3  研究内容
  1.4  研究方法与技术路线
    1.4.1  研究方法
    1.4.2  技术路线
第2章  世界银行贷款广东农业面源污染治理项目研究区域调查观察
第3章  实验验证：稻蔗药加工“GPSE低碳高值化发展理论方法”中的生物化工试验
第4章 
高端计算：化学计量学多变量解析方法与GPSE低碳高值化发展分析控制——以低成本质量控制中的中药指纹图谱及其NIR在线无损分析方法为例

第5章  农业面源污染治理项目技术经济可行性与效益分析——以生态农业中的养殖场大中型沼气工程为例
第6章  绿色产业中生态农业及其生态系统多样性利用技术
第7章  绿色种植业中化肥农药污染治理示范工程
第8章  绿色养殖业中的污染治理与废弃物管理示范工程
第9章 
江门市岭南特色都市农业GPSE产业化建设规划研究——以江门市现代农业综合示范基地的资源态势与开发方略为中心
参考文献