材料与环境

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1.材料与资源和环境的关系 材料与资源和环境的关系
在大量消耗有限矿产资源的同时， 在大量消耗有限矿产资源的同时，材料的生产和 使用也给人类赖以生存的生态环境带来严重的负 由表2 可见， 20世纪全球 10大环境公害 世纪全球10 担 。 由表 2-2 可见 ， 在 20 世纪全球 10 大环境公害 事件中， 事件中，直接与材料生产有关的环境污染事件占 4 件。
207/258 含镉废水 600/200000 有机物 核污染
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(3)材料加工和使用过程中的资源消耗 (3)材料加工和使用过程中的资源消耗
我国是一个材料生产和消费大国，由于资金、技术、 我国是一个材料生产和消费大国，由于资金、技术、 管理等原因造成资源的不合理开发和利用， 管理等原因造成资源的不合理开发和利用，使资源 效率低下，资源浪费严重。 效率低下，资源浪费严重。 我国几种主要原材料如钢材、 我国几种主要原材料如钢材 、铜、铝 、铅、锌等单 位国民生产总值GNP GNP资源消耗率远高于世界平均水 位国民生产总值 GNP 资源消耗率远高于世界平均水 如表2 所列） 平（如表2-6所列）。 不合理的开采和浪费，更加剧了资源的短缺。 不合理的开采和浪费，更加剧了资源的短缺
酸 碱 汞 铅 铬 镉
化工、矿山、电镀、 化工、矿山、电镀、金属酸洗 造纸、化纤、制碱、印染、制革、电镀、 造纸、化纤、制碱、印染、制革、电镀、化工 化工、电解食盐、含汞农药、制汞化合物、用汞计量仪表、 化工、电解食盐、含汞农药、制汞化合物、用汞计量仪表、 冶炼 颜料、涂料、铅蓄电池、有色金属矿山与冶炼、 颜料、涂料、铅蓄电池、有色金属矿山与冶炼、印刷厂 电镀、制革、颜料、催化剂、 电镀、制革、颜料、催化剂、冶炼 锌厂、炼锌、 锌厂、炼锌、电镀
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一些水体污染物的主要来源（ 表2-14 一些水体污染物的主要来源（3） 有害物质 主要来源 铜 锌 镍 矾 砷 硒
有色金属矿山与冶炼、电镀、化工 催化剂 催化剂) 有色金属矿山与冶炼、电镀、化工(催化剂 有色金属矿山与冶炼、 有色金属矿山与冶炼、电镀 电镀、冶金 电镀、 化工(作催化剂 染料 化工 作催化剂)染料、冶炼 作催化剂 染料、 含砷农药、焦化、磷肥、 含砷农药、焦化、磷肥、冶炼 半导体材料、农药、 半导体材料、农药、冶炼
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(3)材料加工和使用过程中的资源消耗 (3)材料加工和使用过程中的资源消耗
<2>间接消耗 间接消耗 材料的生产和使用对资源的间接消耗指在材料的运输、储藏、 材料的生产和使用对资源的间接消耗指在材料的运输、储藏、 包装、管理、流通、人工、环境迁移等环节造成的资源消耗。 包装、管理、流通、人工、环境迁移等环节造成的资源消耗。 如材料的运输需要运输工具；储藏需要占地、建造仓库； 如材料的运输需要运输工具；储藏需要占地、建造仓库；材 料产品需要包装材料； 料产品需要包装材料；材料产品的流通需要相应的各种辅助 设施等。 设施等。
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一些水体污染物的主要来源（ 表2-14 一些水体污染物的主要来源（2） 有害物质
主要来源
电器工业、合成橡胶、 电器工业、合成橡胶、塑料 聚氯联苯 化工厂、染料厂、炸药厂、 胺基化合物 化工厂、染料厂、炸药厂、石油化工厂 炼油厂(石油 机械厂(机油 选矿厂(煤油 食品厂(油 石油)、 机油)、 煤油)、 炼油厂 石油 、机械厂 机油 、选矿厂 煤油 、食品厂 油 油 脂)
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1994年我国主要原材料工业环境污染物排放统计 表2-10 1994年我国主要原材料工业环境污染物排放统计
类别 采矿、 采矿、加工 化学纤维工业 橡胶制品 塑料制品 建筑材料及非金属矿物制品 水泥制造业 黑色金属冶炼 有色金属冶炼 金属制品 合计 当年工业污染物排放总量 占工业排放总量百分数 工业废水 / 万t 140448 52040 15389 6659 61010 27045 304645 50742 9795 667773 2154106 31.0% 工业废气 固体废物产量 标准) /亿m3(标准) /万t 3287 2219 567 205 14067 10186 15141 4524 305 50501 113485 44.5% 26377 256 102 38 1078 285 10812 2124 69 41141 61681 66.7%
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4.气 4.气、液、固态污染物的排放
生产1 钢铁排放的废水占工业总排放量的14 14. 生产1亿t钢铁排放的废水占工业总排放量的14.1%，废气占工业 总排放量的30 30. 废水、废气污染排放量仅次于化工行业， 总排放量的 30.0% ， 废水 、 废气污染排放量仅次于化工行业 ， 居 第二。 第二。 有色金属工业是以品位很低的矿产资源为对象进行提取、 有色金属工业是以品位很低的矿产资源为对象进行提取 、 加工 的产业，年产500 500万 的有色金属产品， 的产业，年产500万t的有色金属产品，所造成的以尾矿和废渣为 主的工业固体废弃物每年超过6000 6000万 尾矿总库容达10 10亿 主的工业固体废弃物每年超过6000万t，尾矿总库容达10亿m3。 有色金属生产过程中排放的二氧化硫、氟化氢、砷等废气， 有色金属生产过程中排放的二氧化硫 、 氟化氢 、 砷等废气， 是 有毒废气的主要源头之一。 有毒废气的主要源头之一。
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20世纪10大环境公害事件 世纪10 表2-2 20世纪10大环境公害事件 年份 1930 1948 1952 1955 1956 1961 1968 1972 1984 1986 地点 比利时， 比利时，马斯河谷 美国， 美国，多诺拉镇 英国， 英国，伦敦 美国， 美国，洛杉矶 日本， 日本，熊本县 日本， 日本，四日市 日本 日本， 日本，富士县 印度， 印度，帕博尔 前苏联， 前苏联，切尔诺贝利 事件 烟雾 烟雾 烟雾 光化学雾 水俉病 哮喘病 米糠油 骨痛病 农药泄漏 核泄漏 致死/致病 致死 致病 60/20000 17/6000 4000/8000 400/ 60/ 6736/ 原因 SO2炼钢炼锌 SO2炼钢炼锌 SO2工业排放 汽车尾气 含汞废水 SO2工业排放
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(1)大气污染物的形成和排放 (1)大气污染物的形成和排放
材料生产和使用过程中要消耗大量的能源。而能源消费过程 材料生产和使用过程中要消耗大量的能源。 中也造成严重的大气污染。 中也造成严重的大气污染。 表2-13 各种化石燃料燃烧引起的大气污染 CO 煤/kg/t 石油/kg/t 石油/kg/t 天然气/kg/m 天然气/kg/m3 22.7 0.24 碳氢化合物 0.45 NOx 3.62 8.57 SO2 33.4 37.8 烟尘 9.0 1.2 3.02 ×10-4
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4.气 4.气、液、固态污染物的排放
除对资源和能源的消耗外，在材料的生产和使用过程中， 除对资源和能源的消耗外，在材料的生产和使用过程中，不 可避免地要向环境排放大量的各种污染物。 可避免地要向环境排放大量的各种污染物。这些污染物主要 包括废气、废水和固体污染物，它们对环境产生很大的影响。 包括废气、废水和固体污染物，它们对环境产生很大的影响。13Leabharlann √6.3 ×10-6
1.8432 6.3 ×10-3 ×10-3
(2)水体污染物的形成和排放 (2)水体污染物的形成和排放
水体污染物的形成主要有两个来源： 水体污染物的形成主要有两个来源： 生活废水，一般来自居民住宅、医院、学校、 生活废水， 一般来自居民住宅 、 医院 、 学校 、 商业等生活过 程； 工业废水，主要是由工业生产中一些有害物如重金属、有机 工业废水， 主要是由工业生产中一些有害物如重金属、 酸碱盐、 放射性废水等混入工业用水造成的。 物、酸碱盐、油、放射性废水等混入工业用水造成的。
2.材料与资源和环境的关系 材料与资源和环境的关系
资源、 资源、能源 原料 材料 零件 产品 使用 废弃
污染物 一般工业产品的链式生产流程示意图
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1.材料与资源和环境的关系 材料与资源和环境的关系
在材料的采矿、提取、制备、生产加工、运输、 在材料的采矿、提取、制备、生产加工、运输、使用和废弃的过 程中，要耗费大量的资源和能源; 程中，要耗费大量的资源和能源; 并排放出大量的废气、废水和废渣，污染人类生存的环境， 并排放出大量的废气、废水和废渣，污染人类生存的环境，并带 来其他的环境影响，如全球温室效应，臭氧层破坏， 电磁、 来其他的环境影响，如全球温室效应，臭氧层破坏，光、电磁、 噪声和放射性污染等。 噪声和放射性污染等。 材料及其制品的生产是造成能源短缺、 材料及其制品的生产是造成能源短缺、资源过度消耗乃至枯竭的 主要原因之一。 主要原因之一。 20世纪的前50年间 全世界金属材料消耗量约40 世纪的前50年间， 40亿 平均每10 20世纪的前50年间 ，全世界金属材料消耗量约40亿t，平均每10 年仅消耗8 左右，而在20 80年代的10年间 20纪 年代的10年间， 年仅消耗8亿t左右，而在20纪80年代的10年间，全世界金属材料 消耗量即达58 58亿 消耗量即达58亿t。 需要加速开采大量的矿产资源， 需要加速开采大量的矿产资源，成倍开发各种能源才能满足这种 快速增长的原材料消费
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<1>直接消耗 (3) <1>直接消耗 资源消耗一般可分为直接消耗和间接消耗两类。 资源消耗一般可分为直接消耗和间接消耗两类。直接消耗指将 资源直接用于材料的生产和使用材料加工和使用过程中的资源 资源直接用于材料的生产和使用材料加工和使用过程中的资源 。 消耗
表2-7 几种材料单位产量的资源消耗情况 类别 煤 铁 钢 铝 水泥 防水 磷化膜 涂料 540000 1.27 5330 1.85 ×10-6 78.7 1.88 ×10-4
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4.气、液、固态污染物的排放 4.气
我国的建筑材料工业，自改革开放以来获得了惊人的巨大发展。 我国的建筑材料工业，自改革开放以来获得了惊人的巨大发展。 据统计，以水泥、玻璃、陶瓷、 据统计，以水泥、玻璃、陶瓷、黏土砖为主的传统材料的产量 均居世界首位，其中1994年水泥年产量达4 1994年水泥年产量达 均居世界首位，其中1994年水泥年产量达4.9亿t，占世界总产 量的31%。 量的31% 31 全国水泥工业平均粉尘、烟尘排放量达23 kg/t， 23. 全国水泥工业平均粉尘、烟尘排放量达23.2kg/t，年排放量达 98万 是造成城镇严重污染的首要原因。 98万t，是造成城镇严重污染的首要原因。