环境材料概述之资源的环境特征
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氮在材料工业中也起着重要作用。例如氮 在铁中以间隙原子的形式和化合物的形式 存在，是钢铁材料中的一个重要强化元素。 同时氮还是金属基复合材料的一个强化相 的组成元素，如AlN，TiN 等等。
(2)氮循环
氮与碳不同，氮是一个变价元素，它有多 种价态，如：+5，+3，+1，-1，-3等。这 使得氮的循环通过各种价态化合物组成复 杂的途径。
需要强调的是：可回收的可耗竭资源不可 能100%地循环利用。根据化学热力学第二 定律，“在一个封闭的系统内，无限的内 循环是不可能的”。
Hale Waihona Puke Baidu2)不可回收的可耗竭资源
使用过程不可逆，且使用之后不能恢复原 状的可耗竭资源称为不可回收的可耗竭资 源。
其主要指煤、石油、天然气等能源资源， 这类资源被使用后就被消耗掉了。
资源的可回收利用程度是由经济条件所决定的。 只有当资源的回收利用成本低于新资源的开采成 本时，回收利用才有可能。
影响可耗竭资源开采量的因素有两个：价格因素 和技术进步。
(1)可回收的可耗竭资源
可回收的可耗竭资源最终仍无法逃脱被耗 竭的命运，但耗竭的速率是可变的，它取 决于市场需求、资源产品的耐用性和回收 利用该产品的程度。
3.2.4 三个重要的物质循环
自然界内处于千变万化中的物质欲维持质 量——能量守恒，只有通过物质的循环来 实现。一旦物质循环的程序局部发生故障， 即发生环境污染，则整个自然系统就要遭 到破坏。其中碳循环、氮循环、氧循环是 三个最重要的循环。
(1)碳循环：
碳是构成有机物质的中心元素和构成地壳 岩石及矿物燃料（煤和石油）的主要成分， 也是构成各种材料，例如钢铁材料、高分 子材料或陶瓷材料的基本元素之一。碳在 钢铁中以间隙原子的形式和化合物的形式 存在，是钢铁材料的一个重要化学元素和 强化元素。
由于不可回收的可耗竭资源使用过程的不 可逆性，决定了使用机会只有一次 。
3.1.2 可更新资源
能够通过自然力以某一增长率保持或增加 蕴藏量的自然资源是可更新资源。例如太 阳能、大气、森林、鱼类、农作物以及各 种野生动植物等。
(1)可更新商品性资源
财产权可以确定，能够被私人所有和享用， 并能在市场上进行交易的可更新资源是可 更新商品性资源。例如，私人土地上的农 作物、森林等。
价值的资源。 （2）待开采储量：定义为储量虽已探明，但由于
经济技术条件的限制，尚不具备开采价值的资源。
3.2.2 未探明储量
未探明储量是指目前尚未探明但可以根据科学理 论推测其存在或应当存在的资源，分为：
（1）测存在的储量：可以根据现有科学理论推测 其存在的资源。
（2）应当存在的资源：今后由于科学的发展可以 推测其存在的资源。
(2)氮循环
尽管大气圈中的分子态氮N2约占大气组成 的79%（v/v），但是分子态氮对于生命是 无效的。只有通过各种反应将N2转化成其 它形态后，氮才能显示出生命活力。因此， 氮与人类的生存密切相关。
(2)氮循环
在生物圈中氮的循环基本模式是植物吸收N2经生物固氮作 用形成硝酸盐、亚硝酸盐、氨、氨基酸，进而合成蛋白质 和核酸，并和其他化合物进一步合成为植物有机体。
3.2.3 蕴藏量
资源蕴藏量等于已探明储量与未探明储量之和， 是指地球上所有资源储量的总和。因为价格与资 源蕴藏量的大小无关，所以蕴藏量是一个物质概 念而非经济概念。对于可耗竭资源来说，蕴藏量 是绝对减少的；对于可更新资源来说，蕴藏量是 一个可变量。这个概念之所以重要，是因为它代 表着地球上所有有用资源的最高极限。
由于矿物燃料的燃烧，人类已经在全球尺度上影响CO2的 生物地球化学循环，每年排放到大气中的CO2总量与日俱 增，导致了地球表面热量不断积累，破坏了原来的热量平 衡，形成“温室效应”。
(1)碳循环：
(2)氮循环
氮是构成蛋白质的主要元素，而所有生物 体内均含有蛋白质，所以氮的循环涉及到 自然界的各个领域。
第3章 资源的环境特征
北京大学环境科学与工程学院
材料与资源
对材料的生产和使用而言，资源消耗是源 头，环境污染是末尾。材料的生产和使用 与资源和环境有着密不可分的关系。
3.1 自然资源分类
资源是指人类可以从自然界获得并用于生 产和生活的物质。
显然，资源是自然环境的重要组成部分， 故通常又称为自然资源。
3.1.1可耗竭资源
定义：在任何对人类有意义的时间范围内， 资源质量保持不变，资源蕴藏量不再增加 的资源称为可耗竭资源。
(1)可回收的可耗竭资源
资源产品的效用丧失后，大部分物质还能够回收 利用的可耗竭资源称为可回收的可耗竭资源。
主要指金属等矿产资源，例如汽车报废后，汽车 上的废铁可以回收利用。
属于公共物品的可更新资源是非专有的， 非专有性是财产权的一种减弱，它将导致 低效率。这种配制的结果是可更新资源过 度开发，以及在管理、保护和提高生产能 力方面投资不足 。
3.2 自然资源的蕴藏量
3.2.1 已探明储量 已探明储量是利用现有的技术条件、资源位置、
数量和质量可以得到明确证实的储量。又分为： （1）采储量：为在目前的经济技术水平下有开采
(1)碳循环：
在自然环境内，碳的循环主要是通过二氧 化碳来进行的。由动物呼吸或矿物燃料的 燃烧生成二氧化碳并放出热量。在生物圈 中二氧化碳的循环（亦构成氧循环的一部 分）主要表现在光合反应中。
反应：6CO2+6H2O+2822J→C6H12O6+6O2
(1)碳循环：
碳循环始于CO2经绿色植物光合作用固定，以各种碳化物 的形式储存，经过营养级的传递、分解，有一部分经过动 植物的呼吸作用及动植物尸残体的分解转变为CO2，回归 到大气中去；另一部分转入土壤或地下深层，经过漫长的 演化转变成矿物。
(2)可更新公共物品资源
不为任何特定的个人所有，但是却能为任何人所 享用的可更新资源是可更新公共物品资源。如公 海鱼类资源、物种、空气等。
特征：消费具有不可分性或无竞争性，是指某人 对某物品的消费完全不会减少或干扰他人对同一 物品的消费；再是消费无排他性，指不能阻止任 何人免费消费该物品。
公共物品的可更新资源的非专有性
(2)氮循环
氮与碳不同，氮是一个变价元素，它有多 种价态，如：+5，+3，+1，-1，-3等。这 使得氮的循环通过各种价态化合物组成复 杂的途径。
需要强调的是：可回收的可耗竭资源不可 能100%地循环利用。根据化学热力学第二 定律，“在一个封闭的系统内，无限的内 循环是不可能的”。
Hale Waihona Puke Baidu2)不可回收的可耗竭资源
使用过程不可逆，且使用之后不能恢复原 状的可耗竭资源称为不可回收的可耗竭资 源。
其主要指煤、石油、天然气等能源资源， 这类资源被使用后就被消耗掉了。
资源的可回收利用程度是由经济条件所决定的。 只有当资源的回收利用成本低于新资源的开采成 本时，回收利用才有可能。
影响可耗竭资源开采量的因素有两个：价格因素 和技术进步。
(1)可回收的可耗竭资源
可回收的可耗竭资源最终仍无法逃脱被耗 竭的命运，但耗竭的速率是可变的，它取 决于市场需求、资源产品的耐用性和回收 利用该产品的程度。
3.2.4 三个重要的物质循环
自然界内处于千变万化中的物质欲维持质 量——能量守恒，只有通过物质的循环来 实现。一旦物质循环的程序局部发生故障， 即发生环境污染，则整个自然系统就要遭 到破坏。其中碳循环、氮循环、氧循环是 三个最重要的循环。
(1)碳循环：
碳是构成有机物质的中心元素和构成地壳 岩石及矿物燃料（煤和石油）的主要成分， 也是构成各种材料，例如钢铁材料、高分 子材料或陶瓷材料的基本元素之一。碳在 钢铁中以间隙原子的形式和化合物的形式 存在，是钢铁材料的一个重要化学元素和 强化元素。
由于不可回收的可耗竭资源使用过程的不 可逆性，决定了使用机会只有一次 。
3.1.2 可更新资源
能够通过自然力以某一增长率保持或增加 蕴藏量的自然资源是可更新资源。例如太 阳能、大气、森林、鱼类、农作物以及各 种野生动植物等。
(1)可更新商品性资源
财产权可以确定，能够被私人所有和享用， 并能在市场上进行交易的可更新资源是可 更新商品性资源。例如，私人土地上的农 作物、森林等。
价值的资源。 （2）待开采储量：定义为储量虽已探明，但由于
经济技术条件的限制，尚不具备开采价值的资源。
3.2.2 未探明储量
未探明储量是指目前尚未探明但可以根据科学理 论推测其存在或应当存在的资源，分为：
（1）测存在的储量：可以根据现有科学理论推测 其存在的资源。
（2）应当存在的资源：今后由于科学的发展可以 推测其存在的资源。
(2)氮循环
尽管大气圈中的分子态氮N2约占大气组成 的79%（v/v），但是分子态氮对于生命是 无效的。只有通过各种反应将N2转化成其 它形态后，氮才能显示出生命活力。因此， 氮与人类的生存密切相关。
(2)氮循环
在生物圈中氮的循环基本模式是植物吸收N2经生物固氮作 用形成硝酸盐、亚硝酸盐、氨、氨基酸，进而合成蛋白质 和核酸，并和其他化合物进一步合成为植物有机体。
3.2.3 蕴藏量
资源蕴藏量等于已探明储量与未探明储量之和， 是指地球上所有资源储量的总和。因为价格与资 源蕴藏量的大小无关，所以蕴藏量是一个物质概 念而非经济概念。对于可耗竭资源来说，蕴藏量 是绝对减少的；对于可更新资源来说，蕴藏量是 一个可变量。这个概念之所以重要，是因为它代 表着地球上所有有用资源的最高极限。
由于矿物燃料的燃烧，人类已经在全球尺度上影响CO2的 生物地球化学循环，每年排放到大气中的CO2总量与日俱 增，导致了地球表面热量不断积累，破坏了原来的热量平 衡，形成“温室效应”。
(1)碳循环：
(2)氮循环
氮是构成蛋白质的主要元素，而所有生物 体内均含有蛋白质，所以氮的循环涉及到 自然界的各个领域。
第3章 资源的环境特征
北京大学环境科学与工程学院
材料与资源
对材料的生产和使用而言，资源消耗是源 头，环境污染是末尾。材料的生产和使用 与资源和环境有着密不可分的关系。
3.1 自然资源分类
资源是指人类可以从自然界获得并用于生 产和生活的物质。
显然，资源是自然环境的重要组成部分， 故通常又称为自然资源。
3.1.1可耗竭资源
定义：在任何对人类有意义的时间范围内， 资源质量保持不变，资源蕴藏量不再增加 的资源称为可耗竭资源。
(1)可回收的可耗竭资源
资源产品的效用丧失后，大部分物质还能够回收 利用的可耗竭资源称为可回收的可耗竭资源。
主要指金属等矿产资源，例如汽车报废后，汽车 上的废铁可以回收利用。
属于公共物品的可更新资源是非专有的， 非专有性是财产权的一种减弱，它将导致 低效率。这种配制的结果是可更新资源过 度开发，以及在管理、保护和提高生产能 力方面投资不足 。
3.2 自然资源的蕴藏量
3.2.1 已探明储量 已探明储量是利用现有的技术条件、资源位置、
数量和质量可以得到明确证实的储量。又分为： （1）采储量：为在目前的经济技术水平下有开采
(1)碳循环：
在自然环境内，碳的循环主要是通过二氧 化碳来进行的。由动物呼吸或矿物燃料的 燃烧生成二氧化碳并放出热量。在生物圈 中二氧化碳的循环（亦构成氧循环的一部 分）主要表现在光合反应中。
反应：6CO2+6H2O+2822J→C6H12O6+6O2
(1)碳循环：
碳循环始于CO2经绿色植物光合作用固定，以各种碳化物 的形式储存，经过营养级的传递、分解，有一部分经过动 植物的呼吸作用及动植物尸残体的分解转变为CO2，回归 到大气中去；另一部分转入土壤或地下深层，经过漫长的 演化转变成矿物。
(2)可更新公共物品资源
不为任何特定的个人所有，但是却能为任何人所 享用的可更新资源是可更新公共物品资源。如公 海鱼类资源、物种、空气等。
特征：消费具有不可分性或无竞争性，是指某人 对某物品的消费完全不会减少或干扰他人对同一 物品的消费；再是消费无排他性，指不能阻止任 何人免费消费该物品。
公共物品的可更新资源的非专有性