环境材料导论chp7
《环境科学导论》课件
我们的世界面临着前所未有的环境挑战。了解环境科学导论是为了更好地保 护我们的地球和未来。
什么是环境科学导论？
环境科学导论是探究环境科学的基本理论和前沿领域，经过系统讲解环境问题的种类、形成及其危害， 从政策、法律、行业等多角度全面阐释环境科学知识。
环境污染的种类和来源
1 大气污染
工业排放、交通尾气、农业活动
环保法律和政策的概述
法律
《中华人民共和国环境保护法》等法律为环保提 供了法律支持。
政策
政府的环保政策包括即将发布的碳中和计划，推 进清洁能源发展等。
环境科学导论的应用和前景
应用
为环保产业和相关产业提供专业技术支持。
前景
随着环境问题的加剧，环境科学导论具有广 阔的前景和应用前景。
结论和总结
1
环境科学导论重要性
3 土壤污染
化肥农药使用、工矿企业废弃物堆放
2 水体污染
人类生活排放、农业排水、工业废水
4 噪声污染
交通、机器等噪音
全球气候变化的影响和应对措施
影响
导致海平面上升、极端气候事件增多、物种灭 绝等严重后果。
应对
• 减少温室气体排放； • 加强自然保护，包括复绿、种树等； • 推广清洁能源和智能交通； • 开展碳汇与排放交易等。
环境科学导论是保护环境、减少污染、促进可持续发展的重要手段
2
环境科环境问题的种类、形成及危害
3
环境科学导论应用和前景
为环保产业和相关产业提供专业技术支持
(完整版)环境材料学_第一章_绪论
环境材料理论研究的主要内容
材料环境性能 评价
材料可持续发 展理论
材料生态设计
LCA方法学、环境性能数据库 资源效率、物质流分析、工艺生态学 生态设计理论、非物质化理论
材料的生态加 清洁生产、再循环利用、降解、废物
工
处理
环境材料应用研究的主要内容
环境工程材料 环境净化材料、环境修复材料、环境 替代材料
英语
Ecologically beneficial materials
Environmentally friendly materials
Ecomaterials
环境材料学定义
环境材料学是一门研究材料的开发、生产与使用 过程和环境之间相互适应、协调的科学。
其目的是寻找在加工、制造、使用和再生过程中 具有最低环境负担的材料。
最终在环境和材料两大学科间开创了一门新兴学科——环境 材料（Ecomaterials)
标志着材料科学的发展进入了一个新的历史时期
材料在社会经济发展中的地位及其 重要作用
• 材料是国民经济和社会发展的基础和先导，与能 源、信息并列为现代文明的三大支柱。
• 16世纪以来，人类经历了两次世界范围的产业革 命，均离不开新材料的开发。
• 结合ISO14000，LCA方法评价材料产业的资源和能源消 耗、三废排放等将成为一项常规的评价方法
• 结合资源保护、资源综合利用，对不可再生资源的替代和 再生资源化研究将成为材料产业的一大热门
• 各种环境材料及绿色产品的开发将成为材料产业发展的一 个主导方向
主要研究课题
环境净化材料（如废油固化剂、二氧化碳固化剂、 用于分解氮氧化物和硫氧化物等有害气体的新型 高效触媒材料）
稻壳餐具（天然材料、废物利用）
环境材料导论
环境材料导论
环境材料导论是一门介绍环保材料科学的学科课程，主要涉及环保材料的基本概念、种类、特征、制备方法和应用等方面的内容。
通过环境材料导论的学习，我们可以了解到环保材料的种类和特点，例如：
1. 绿色材料：绿色材料是指具有环保性和循环利用性的材料。
绿色材料通常采用天然材料或可再生资源制成，且不含有毒有害物质。
2. 可降解材料：可降解材料是指在自然环境下能够分解成无害物质的材料。
这类材料通常由生物降解材料和化学降解材料构成。
3. 节能材料：节能材料是指具有较低的能量损失和较高的能量利用率的材料。
这类材料通常应用于建筑、交通运输和能源领域等。
4. 资源回收材料：资源回收材料是指通过回收废旧材料制得的新材料。
这类材料有助于减少资源浪费和环境污染。
此外，学习环境材料导论还可以了解到环保材料的制备方法，例如：
1. 绿色合成法：采用无毒无害的原料和反应条件，实现材料制备的环保方法。
2. 生物技术法：通过微生物、酶等生命体系，利用生物反应合成环保材料。
3. 循环利用法：通过回收废旧材料，利用物理、化学或加工技术制备环保材料。
总之，环境材料导论是一门探究如何保护环境、节约资源以及推进可持续发展的重要学科。
通过学习这门课程，可以培养学生环保意识和环保材料设计的能力，为环保事业做出贡献。
环境科学导论第2章课件
（4）生物圈（Ecosphere）:生物圈是地球表面全部有机体及与之发生作用的物理环境的总称。
2024年7月30日7时4分
（1）能量形式的转变 （2）能量的转移 （3）能量利用 （4）能量耗散
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图2-5 生态系统能流模式图
L=太阳总辐射；PG=总初级生产固定能量；PN=净初级生产固定能量；R=呼吸耗 能量；C=摄入的能量；A=同化固定能量；P=次级生产能量；NU=为利用能量； FU=随粪尿流失能量
生态学是研究生物之间、生物与环境之间相互关系及其作 用机理的科学。生态学定义反映出了该学科最基本的特点，即 生物是具有适应能力的，环境是复杂变化的统一系统。
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环境科学导论
第2页
第2章 生态学基础
2.1.2生态学研究对象
生态学研究的对象包括生物分子、个体、种群、群落、生态系统直到生物 圈。生态学涉及的环境从无机环境，生物环境到人与人类社会，以及由人类活 动所导致的环境问题。
1.空间结构 2.时间结构 3.营养结构 ➢ 食物链( Food chain) ➢ 食物网（Food web）
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图2-4 陆地生态系统食物网
环境科学导论
第12页
第2章 生态学基础
2.2.5生态系统基本功能
1.物质生产(Material production) ➢ 初级生产( Primary production)
环境科学导论
第14页
环境科学概论第七章学习辅导材料(1)
《环境科学概论》第七章环境污染及防治技术学习辅导材料一，内容提要1、环境污染及形成〔1〕环境污染✧是指有害的物质或因子进入环境，并在环境中发生扩散、迁移、转化，使生态系统的结构与功能发生变化，对人类以及其它生物的生存和发展产生不利影响。
〔2〕污染源✧污染源是造成环境污染的污染物的发生源，通常是指向环境排放有害物质或对环境产生有害影响的场所、设备和装置的总称。
✧按造成环境污染的原因，可把污染源分为天然污染源、人为污染源✧天然污染源——是指自然界自行向环境排放污染物或造成有害影响的场所，如正在喷发的火山。
✧人为污染源——是指人类社会活动所形成的污染源，是环境保护研究和控制的主要对象。
✧污染源按环境污染的主要对象(受体)，可分为大气污染源、水体污染源、土壤污染源以及生物污染源等。
✧按向环境排故污染物的空间分布方式，污染源可分为点污染源、线污染源和面污染源(合称为非点污染源)。
✧按照人类社会活动功能，污染源可分为工业污染源、农业污染源、交通运输污染源、生活污染源。
〔3〕污染物在环境中的迁移和转化✧污染物的迁移——是指污染物在环境中所发生的空间位置的移动及其所引起的富集、分散和消失的过程，是污染物在环境中的运动形式之一。
✧污染物迁移的方式：机械迁移、物理-化学迁移、生物迁移2、大气污染及防治技术〔1〕大气污染效应✧由于大气污染的作用，可以使某个或多个环境要素发生变化，使生态环境受到冲击或失去平衡，环境系统的结构和功能发生变化。
这种因大气污染而引起环境变化的现象，称为大气污染效应。
〔2〕空气主要污染物✧颗粒物质、硫化物、碳氧化物、氮氧化合物、碳氢化合物〔3〕颗粒物质✧颗粒物质——是指除气体之外的包含于大气中的物质，包括各种各样的固体、液体和气溶胶。
✧按粒径的差异，可以分为降尘和飘尘两种。
✧降尘——指粒径大于 10μm，在重力作用下可以降落的颗较状物质。
✧飘尘——指粒径小于 10μm的煤烟、烟气和雾在内的颗粒状物质。
《概论材料环境》课件
环境污染
材料生产过程中产生的废 气、废水、废渣等污染物 ，对环境造成严重污染， 影响生态平衡。
能源消耗
材料生产和加工过程中需 要消耗大量的能源，如电 、煤、油等，导致能源短 缺和环境污染。
环境对材料的影响
自然资源的限制
环境中的自然资源有限，材料的生产 和加工受到资源限制，需要寻求可替 代的资源和材料。
国际环境法规与标准
国际环境法规
概述了全球范围内适用的环境法规，包括但不限于《联合国气候变化框架公约》、《蒙 特利尔议定书》和《巴塞尔公约》等。这些国际环境法规旨在保护全球环境，减少污染
和废物，促进可持续发展。
国际环境标准
介绍了国际标准化组织（ISO）和其他国际机构制定的环境标准。这些标准涉及环境保 护、资源利用、能效等多个方面，为企业和组织提供了指导，以实现环保和可持续发展
绿色材料的发展与应用
总结词
绿色材料是指具有环保性能和良好使用性能的新型材料，具有广阔的发展前景。
详细描述
随着环保意识的提高和技术的进步，越来越多的绿色材料被研发出来，如生物基塑料、低碳水泥、高性能节能建 筑材料等。这些材料在生产和使用过程中对环境的影响较小，同时具备良好的使用性能和经济效益，是未来发展 的重要方向。
和依据。
05
材料环境研究展望
新材料的环境影响预测与评估
要点一
总结词
要点二
详细描述
随着新材料不断涌现，预测和评估其环境影响成为研究重 点。
新材料在生产、使用和废弃过程中可能对环境产生负面影 响，如污染、能源消耗等。因此，需要建立完善的评估体 系和方法，对新材料的生命周期进行全面评价，为材料选 择和应用提供依据。
市场需求
随着环保意识的提高，市场需求逐渐 转向环保材料和绿色产品，推动材料 产业的可持续发展。
环境材料导论
1.3研究意义
环境材料是一种反映人们对生态环境所持态度的材料，其 意义在于
1.观念：培养环境意识的科学工作者，使他们具有新的观念，在材料 的设计、制造和使用时首先从人类社会的长远利益出发，从珍惜资源 和保护环境的角度来发展新材料和解决目前所使用的材料中的有关问 题。 2.预测工具：有助于决策者（政府部门）的选择，从制度、政策上保 障社会的持续发展。基于环境材料的理论在材料开发和新材料工程技 术研究之前，超前对其环境影响及变化进行预测，指导开发。 3.评价：寻找具有最低环境负荷的人类所需材料 4.可持续发展：有助于解决资源短缺、环境恶化等一系列问题 5.国际竞争：环境材料的研究与政治、经济、贸易等领域的国际竞争 相联系。
北京大学环境科学与工程学院
研究什么内容?
目标：如何对材料和物质进行再利用和再 生循环利用，从根本上解决资源日益短缺， 大量废弃物所造成的生态环境日益恶化等 问题。 主要研究3个方面 ：基础研究、应用研究、 评价系统
北京大学环境科学与工程学院
基础研究
材料的开发、应用、再生过程与生态环境相互作用和相 互制约的关系的理论研究。 a. 人类的材料需求活动引起的生态环境的变化及规律； b. 环境恶化对人类生存所需材料的质量和数量的影响； c. 与环境协调并适应环境发展的材料开发、应用和再生 理论； d. 低环境负担的合金理论，无机材料理论和高分子材料 理论； e. 可循环性的材料自分解和分离理论； f. 材料再生循环难易程度的热力学和动力学
北京大学环境科学与工程学院
教材：2009年4月《环境材料导论》一书，
由北京大学出版社出版
基本要求
作业（讨论）
环境材料学绪论 PPT
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
（1）、资源 所谓资源是指维持人类生命和生活所必须的和
经常利用的物质。
地球上的空气、水、土地、森林、动植物、矿 产以及其它可被人类利用的物质，都是人类赖以生存 的资源。
材料生产过程要消耗大量资源，而且所需资源几 乎全部都是矿产资源。当然，材料不同，生产过程所 用的矿产资源的种类、数量不同，获得的材料的性能 、用途不同，可满足不同的社会需求。
环境降解材料
生物降解塑料，可降解无机磷酸盐陶瓷材料
环境工程材料
环境修复材 料
环境净化材 料
环境替代材 料
治理大气污染的吸附、吸收和催化转化材料；治理水污 染的沉淀、中和、氧化还原材料；防止土壤沙漠化的固 沙植被材料 过滤、分离、杀菌、消毒材料
替代氟利昂的制冷剂材料、工业和民用的无磷化学品材 料、用竹、木等替代那些环境负荷大的结构材料等。
环境材料学绪论
课程采用形成性考核与终结性考核 相结合的考核方式，无形成性考核成绩 不能参加课程终结性考核。
形成性考核：平时作业、提问、考勤 等，占总成绩的30%。
终结性考核成绩占总成绩的70%。
• 1绪论
• 2过滤材料
主
• 3吸附分离材料 • 4膜分离材料
要 • 5微生物固定化材料
内 • 6噪声污染控制材料
生物修复与传统修复方法比较，其具 有三点优势。
（1）生物修复是从分子水平降解污染物，降 解的产物和副产物，又可以被生物重新利用， 从而增进了清除污染物的效果，并能变污染物 为宝。
（2）以常温常压和接近中性条件下的酶促反 应为基础的生物化学过程，大多数生物修复技 术可实行原位修复，与常常需要高温高压的化 工过程比较，反应条件大大简化，实施过程稳 定，效果好。
环境材料与导论论文..
生物资源材料与未来化学纤维工业的发展当你从食品店买回糖果、糕点的时候，当你从服装店选购了称心服装的时候，当你从家用电器商场抬回称心电器的时候，甚至当你从菜摊上买回新鲜蔬菜的时候，带回来的包装，几乎无一例外都是塑料袋，当这些塑料袋完成了它的使命之后，如何处理就牵扯到了我们的环境保护意识和环境保护观念。
当然，作为学习高分子材料与工程的一名学生，经过专业课的学习，我知道高分子已经渗透到我们的衣食住行中，正因为这样高分子的发展会给环境和人类的生存带来巨大地影响。
随着中国经济的发展，难降解的持久性有机物污染开始显现。
国际上今年签署了《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》，其中确定的首批禁止使用的12种持久性有机污染物在中国的环境介质中多有检出，中国是公约的签字国。
这类有机污染物具有转移到下一代体内，并在多年后显现其危害的特点，也被称为"环境激素"或"环境荷尔蒙"，危害严重。
目前这类有机污染物广泛存在于工农业和城市建设等使用的化学品之中，那么天然高分子材料的经济性循环就应运而生，成为时代的宠儿，企业通过经济性循环可以追求更高的效益，最重要的是在一定程度上减轻环境的污染。
一．天然高分子材料的经济性循环高分子材料自上世纪问世以来，因具有质量轻、加工方便、产品美观实用等特点，颇受人们青睐，广泛应用于各行各业。
随着聚合物合成方法的改进，结构修饰与分子设计水平提高和共混改性技术的完善，实现了在分子水平上研究高分子的光电、磁等行为，揭示分子结构和光电、磁等特性的关系导致更新的功能高分子材料的出现。
近年来功能性高分子材料，如智能高分子材料，高性能高分子材料和环境友好高分子材料等相继问市，为高分子材料应用于大型制件和工程提供了技术支持。
高分子材料包括塑料、橡胶、合成纤维。
在二战以前，由于天然高分子材料来源丰富，人工合成高分子工业发展缓慢。
但随着战争的爆发, 天然橡胶、棉花等天然高分子材料开始紧缺, 迫使人们去探索合成人造高分子的途径。
讲义-《环境材料概论》
环境材料概论第一讲导论本讲重点：材料生产对环境的依存关系、环境材料概念、环境材料的五个判据、主要环境材料种类、环境材料与传统材料、新材料的关系、环境材料学及其主要研究内容。
1．1 引言人类自诞生以来，就开始从周围环境中获取各种生活资料和生产资料。
受人类生存活动的影响，大自然就必然会发生重大变化，有些变化我们已经感受到，而有些变化暂时还无法预料。
在人为污染方面，公害已经在中国大地上开始蔓延了。
1972年6月5日中国政府派出代表团参加了联合国在斯德哥尔摩召开的人类环境会议。
这次会议宣言指出：“人类既是他的环境的创造物，又是他的环境的创造者，环境给予人以维持生存的东西，并给他提供了在智力、道德、社会和精神方面获得发展的机会。
”面对大自然的变化，人类必须采取科学的对策，合理地安排或重新设计新格局，因势利导，以适应新产生的生态布局。
这种科学的、符合人类共同和长远利益的综合对策。
我们不妨称之为“生态战略”，就如同“经济战略”或“政治战略”一样，它是走好生态建设这盘棋的关键步骤。
现实警告并指示我们，必须从现在开始认真研究“生态战略”方针，重新设计、安排生态大格局，减少生态演变过程中对人们生产、生活带来的不利因素，这不仅可以使自然资源得到充分利用。
还可以减少自然灾害给我们带来的重大损失。
自1992年里约热内卢大会上100多个国家的首脑通过了《里约宣言》和《2l世纪议程》等重要文件之后，各国一致承诺把走可持续发展的退路作为国际社会未来长期共同发展战略。
从那之后，人类虽已开始把减轻地球环境负荷作为共同努力日标，但人们仍生活在日益危险以致难以持续发展的世界中：人口 (尤其是贫困人口)加速增长，资源进一步消耗和废弃，而生物物种、森林面积、可利用水资源、可耕土地却更加减少，奥氧层甚至出现空洞。
虽然人们把2l世纪叫做“知识经济”，然而21世纪的经济仍然是建立在物质基础上的。
材料作为社会经济发展的物质基础和先导，对推动人类文明的进程起着极其重要的作用。
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图 清洁生产的概念示意图
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7.2 清洁生产的理论基础
清洁生产的废物与资源转化理论是以物质不灭定律和能量 守恒定律为基础的。在生产过程中，所有的物料都遵循物 质平衡原则。清洁生产可使废物产生量最小化，所以，提 高资源效率是清洁生产的一个重要内容。 一个生产过程所产生的废物可恰为另一个生产过程的原料， 使废物再生循环利用，从另一方面体现了废物与资源转化 理论。 关于废物与资源转化理论，目前已普遍发展为资源效率理 论，建立了4倍因子增长理论、10倍因子增长理论等新概 念、新理论.
第7章环境材料与 清洁生产
北京大学环境科学与工程学院 张剑波
第7章 环境材料与清洁生产
清洁生产既是一种提高资源效率、减小环境污染的工业生 产方法，也是一种环境保护和可持续发展的概念，还是一 种工业生产组织和管理的思路。 清洁生产方式与环境材料的目标是一致的;所应用的评价 工具也是一致的. 从1989年开始，UNEP 就决定在世界范围内推行清洁生 产，1990、1991、1992三年连续召开推行清洁生产的国 际会议。1992年联合国环发大会通过的“21世纪议程”， 又把清洁生产看成是实现持续发展的关键因素。
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7.3 清洁生产的内容
清洁生产的所有内容都围绕一个核心，即 在工艺过程中减少环境污染，实现经济效 益、环境效益和社会效益的统一，最后实 现可持续发展的工业生产。
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清洁生产内容框Leabharlann 示意图北京大学环境学院7.4 实现清洁生产的途径
实现清洁生产有两个要点：一是提高物料 转化过程的资源效率，即从原料投放到废 弃物排出整个过程的有效产出； 二是组织生产过程的环境意识，即从产品 开发到市场售后服务，都要关注产品的生 产和使用对环境的影响。
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煤燃烧过程中的综合利用示意图
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清洁生产的主要途径：
用无污染、少污染的产品替代毒性大、污染重的产品； 用无污染、少污染的能源和原材料替代毒性大、污染重的能源和原材 料； 用消耗少、效率高、无污染、少污染的工艺设备替代消耗高、效率低、 产污量大、污染重的工艺、设备； 最大限度地利用能源和原材料，实现物料最大限度的厂内循环； 强化企业管理，减少跑、冒、滴、漏和物料流失； 对少量的、必须排放的污染物，采用低费用、高效能的净化处理设备 和“三废”综合利用措施进行最终的处理、处置。
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什么是清洁生产
清洁生产通过调整产品、原材料、能源结 构，更新工艺设备，强化企业管理等综合 措施，提高资源、能源的利用水平，减少 污染物的产生量与排放量。 实施清洁生产的核心问题有两个：一是资 源、能源的利用水平是否提高；一是污染 物的产生量与排放量是否减少。
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7.1 清洁生产的基本概念
清洁生产是通过产品设计、原料选择、工艺改革、生产过 程管理和物料内部循环利用等环节的科学化与合理化，使 工业生产最终产生的污染物最少的一种工业生产方法和管 理思路。 清洁生产包括清洁的生产过程和清洁的产品两方面的内容， 即不仅要实现生产过程的无污染或少污染，而且生产出来 的产品在使用和最终报废处理过程中也不对环境造成损害。 1989年UNEP巴黎工业与环境活动中心在总结各国经验的 基础上，提出了清洁生产的概念，定义是：清洁生产是指 将综合预防的环境策略，持续应用于生产过程和产品中， 以便减少对人类和环境的风险。
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基本概念
从方法上理解，减少生产过程所产生的废物量，包括提高能源效率，合理利 用资源，改进生产工艺，更新产品设计，原材料替代，促进生产的科学管理、 维护、培训及仓储控制等。但清洁生产不包括废弃物的厂外再生利用、有害 毒性处理和转移等末端处理过程。 从管理上理解，清洁生产是指将综合预防的环境管理策略持续地应用于生产 过程、产品和服务中，以提高生产效率和降低对人类及环境的危害。对生产 过程而言，清洁生产包括节约材料和能源、淘汰有毒原材料、减少废物排放 并避免其有害毒性；对产品而言，清洁生产旨在降低产品在整个生命周期中， 即从原材料的开采到产品的最终处置对人类及环境的有害影响；对服务而言， 清洁生产指将预防性环境管理战略结合到服务的设计和提供活动中，减少产 品最终报废处理过程对环境的影响。 从概念上理解，清洁生产是指既可满足人类的需要、又可合理使用自然资源 和能源，并保护环境的生产方法和措施，其实质是物料和能耗最少的人类生 产活动的规划和管理，将废物减量化、资源化和无害化，或消灭于生产过程 之中，是一种对人类和环境无害的可持续发展的生产活动。
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7.5 国内外清洁生产概况 7.6 清洁生产在中国大有可为
以电力工业为例，中国燃煤电厂的每千瓦 时耗煤水平，不但绝对数值（基数）大于 发达国家，而且在煤耗的下降速度上也比 大多数发达国家慢。
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