《环境材料概论》复习参考资料(答案)(1)

《环境材料概论》复习思考题1-1．简述材料在社会经济发展中的地位及其重要作用。

（看书用自己的话说说）答：1、材料是国民经济和社会发展的基础和先导，与能源、信息并列为现代高科技的三大支柱。

2、16实际以来，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。

3、21世纪的经济仍然是建立在物质基础之上，随着世界经济的快速发展和人类生活水平的提高，现代社会对材料及其产品的需求增长也更加迅猛。

1-2．用自己的理解给出生态环境材料的定义。

答：1、生态环境材料是指那些具有满意的使用性能和可接受的经济性能，并在其制备、使用及废弃过程中对资源和能源消耗较少，对生态环境影响较小且再生利用率较高的一类材料。

（注意：环境、使用、经济三个性能）2、生态环境材料实质上是赋予传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性的材料，或者那些直接具有净化和修复环境等功能的材料。

1-3．生态环境材料的特征是什么？答：从材料本身性质来看，主要特征是：1、无毒无害、减少污染，包括避免温室效应和臭氧层破坏等。

2、全寿命过程对资源和能源消耗少。

3、可再生循环利用，容易回收。

4、材料的高使用效率等。

按照有关的研究报道和生态环境材料的要求，其特征有：1、节约能源；2、节约资源；3、可重复使用；4、可循环再生；5、结构可靠性；6、化学稳定性；7、生物安全性；8、有毒、有害替代；9、舒适性；10、环境清洁、治理功能。

1-4．你认为那些材料属于生态环境材料？举例说明。

（举例之后还要简要说明一下）答：比如：生态水泥、环保建材、降解树脂环境工程材料天然资源环境材料电磁波防护类材料电子功能材料领域的毒害元素替代材料1-5．画出传统材料和生态环境材料的材料—环境系统图并说明两者的区别与联系。

2-1．材料是如何分类的？研究材料的四要素是什么？答：根据材料的物理和化学属性分为：金属材料、非金属材料、有机高分子材料、复合材料；研究材料的四要素是：组成、结构、加工工艺及性能与用途。

2-2．在材料的合成与加工技术工艺过程中，如何赋予其环境协调功能?答：通过分析材料的环境影响特征，得出环境负荷流动结构，将传统的材料和产品设计方法与LCA方法相结合，从环境协调性的角度对材料和产品进行设计（即环境协调性设计），并结合LCA思想，从实际生产过程出发，提出切实可行的生产工艺的改进措施。

对大量消耗的基础材料产业的生产等过程进行环境协调性改造，从根本上提高资源、能源利用效率，减少和消除污染以实现零排放工程，是材料产业环境协调性发展的治本之道。

（还要用自己的话阐述一下）2-3．化学元素在环境中的分布特征是什么？答：1、普遍性在自然界中，构成物质的元素有90多种，它们不仅广泛存在于宇宙中，而且均存在于地壳层中有矿物、岩石和土壤等构成的各种地质体中，从而体现出化学元素分布的普遍性。

2、富集性化学元素在地壳中的含量分布不仅相差很大，而且很不均衡。

由于某些地质条件的作用促使有用的化学元素发生富集现象，即表现出富集性。

3、共生性地壳中的化学元素具有富集性，但这种富集是一种多组元的共生富集，体现出了其分布的第三个特性，即共生性或复合性。

2-4．什么是材料流和材料流分析？答：材料流：也可以称为物质流，从材料的全寿命周期分析，从资源开车开始，包括采矿、选矿、提炼或冶金制备、加工、储运销售、使用、维修再使用，直至废弃，每一个环节都会向环境排放废弃物。

材料流也可以说是材料背负的生态负荷或称生态包袱（Ecological Rucksack）.材料流分析指的是对材料物理流动的分析，它通过对自然原始物质在开采、生产、转移、消耗和废弃等过程的分析，揭示物料（包括能源、水资源等）在特定范围内的流动特征和转化效率，找出环境压力的直接来源，进而通过技术措施，提出相应的减少环境压力的解决方案，提高资源效率，作为评价该地区、产业和行业及产品等发展的可持续性指标，为实现可持续发展的近、中期目标提供科学依据。

2-5．简述4倍因子和10倍因子理论含义？答：（1）4倍西子理论提出的依据：为了既保持已有的高质量的生活，又努力消除贫富之间的差异，若能采取技术措施，将现在的资源和能源效率提高4倍，就有可能达到上述的目标。

其宗旨是在社会经济和生产活动中，通过采取各种技术措施，将能源消耗、资源消耗降低一半，同时将生产效率提高一倍，即在同样能源消耗和资源消耗的水平上，得到了4倍的产出。

（2）10倍因子理论认为，为了保持现有的生态环境水平，我们必须通过提高资源效率来平衡和补偿对环境的破坏，必须继续减少全球的物质流量。

据推测，人口按现在的水平发展对环境的影响将增加10倍，因此必须将资源效率和能源效率提高10倍。

3-1．分别给出SETAC和ISO对LCA的定义。

答：SETAC对LCA的定义：通过确定和量化与评估对象相关的能源消耗、物质消耗和废弃物排放，来评估某一产品、过程与事件的环境负荷；定量评价由于这些能源、物质消耗和废弃物排放所造成的环境影响；辨别和评估改善环境（表现）的机会。

评价过程应包括该产品、过程或事件的寿命全过程，包括原材料的提取与加工、制造、运输和销售、使用、再使用、维持、循环回收，直到最终的废弃。

ISO对LCA的定义：LCA是对一个产品系统的生命周期中输入、输出及其潜在环境影响的汇编和评价。

这里的产品系统是通过物质和能量联系起来的，具有一种或多种特定功能的单元过程的集合。

在LCA标准中,“产品”既可以指产品系统，也可以指服务系统。

生命周期是指产品系统中前后衔接的一系列阶段，从原材料的获取或自然资源的生产，直至最终处置。

3-2．画出生命周期评价技术框架图并作简要说明。

生命周期评价的技术框架ISO14040标准将生命周期评价的实施步骤分为目标和范围定义、清单分析、影响评价和结果解释四个部分，如图所示。

生命周期评价技术框架(3) 目标和范围的确定目标定义是要清楚地说明开展此项生命周期评价的目的和意图，以及研究结果的可能应用领域。

研究范围的确定要足以保证研究的广度、深度与要求的目标一致，涉及的项目有：系统的功能、功能单位、系统边界、数据分配程序、环境影响类型、数据要求、假定的条件、限制条件、原始数据质量要求、对结果的评议类型、研究所需的报告类型和形式等。

生命周期评价是一个反复的过程，在数据和信息的收集过程中，可能修正预先确定的范围来满足研究的目标，在某些情况下，也可能修正研究目标本身。

(4) 清单分析清单分析是量化和评价所研究的产品、工艺或活动整个生命周期阶段资源和能量使用以及环境释放的过程。

一种产品的生命周期评价将涉及到其每个部件的所有生命阶段，这包括从地球采集原材料和能源、把原材料加工成可使用的部件、中间产品的制造，将材料运输到每一个加工工序、所研究产品的制造、销售、使用、和最终废弃物的处置（包括循环、回用、焚烧或填埋等）等过程。

(5) 生命周期影响评价国际标准化组织、美国“环境毒理学和化学学会”以及美国环保局都倾向于将影响评价定为一个“三步走”的模型，即分类、特征化和量化。

①分类：分类是将清单中的输入和输出数据组合成相对一致的环境影响类型。

影响类型通常包括资源耗竭、生态影响和人类健康三大类，在每一大类下又有许多亚类。

生命周期各阶段所使用的物质和能量以及所排放的污染物经分类整理后，可作为胁迫因子，在定义具体的影响类型时，应该关注相关的环境过程，这样有利于尽可能的根据这些过程的科学知识来进行影响评价。

②特征化：特征化主要是开发一种模型，这种模型能将清单提供的数据和其他辅助数据转译成描述影响的叙词。

目前国际上使用的特征化模型主要有：负荷模型；当量模型；固有的化学特性模型；总体暴露-效应模型；点源暴露-效应模型。

③量化：量化是确定不同环境影响类型的相对贡献大小或权重，以期得到总的环境影响水平。

(6) 改进评价改进评价是识别、评价并选择能减少研究系统整个生命周期内能源和物质消耗以及环境释放机会的过程。

这些机会包括改变产品涉及、原材料的使用、工艺流程、消费者使用方式及废物管理等。

美国环境毒理学和化学学会建议将改进评价分成三个步骤来完成，即识别改进的可能性、方案选择和可行性评价。

在进行分析时，还必须包括敏感性分析和不确定性分析的内容。

目前，改进评价的理论和方法研究较少。

(7) 生命周期评价的应用生命周期评价作为一种评价产品、工艺或活动的整个生命周期环境后果的分析工具，迄今为止在私人企业和公共领域都有不少应用。

在私人企业，生命周期评价主要用于产品的比较和改进，典型的案例有布质和易处理婴儿尿布的比较，塑料杯和纸杯的比较，汉堡包聚苯乙烯和纸质包装盒的比较等。

在政府方面，生命周期评价主要用于公共政策的制定，其中最为普遍的适用于环境标志或生态标准的确定，许多国家和国际组织都要求将生命周期评价作为制定标志标准的方法。

生命周期评价还用来制订政策、法规和刺激市场等，如美国环保局在“空气清洁法修正案”中使用生命周期理论来评价不同能源方案的环境影响，还将生命周期评价用于制定污染防治政策；能源部用生命周期评价来检查托管电车使用效应和评价不同。

在欧洲，生命周期评价已用于欧盟制定“包装和包装法”，比利时政府1993年作出决定，根据环境负荷大小对包装和产品征税，其中确定环境负荷大小采用的就是生命周期评价方法。

丹麦政府和企业间的一个约定中也特别包含了生命周期评价，并用3年时间对10种产品类型进行生命周期评价。

清洁生产、绿色产品、生态标志的提出和发展将会进一步推动生命周期评价的发展。

目前，各国政策重点从末端治理转向控制污染源、进行总量控制，这在一定程度上反映了现有法规制度无法单独承担对环境和公共卫生造成的危机，从另一侧面也反映了生命周期评价将成为未来制定环境问题长期政策的基础。

从某一角度看，生命周期评价反映了现有环境管理已转向向各类污染源最小化-排放最小化-负面影响最小化的管理模式，这对实现可持续发展战略具有深远的意义。

3-3．画图说明LCIA的主要步骤。

3-4．LCA方法有那些局限性？根据LCA的原理，如何改进或避免这些不足？答1、应用范围的局限性：作为一种环境管理工具，LCA只考虑生态环境、人体健康、资源消耗等方面的环境问题，而不涉及技术、经济或社会效果方面，目前仅仅是众多有助于做出决策的工具中的一种，所以还必须结合其他方面的信息来确定方案并采取行动。

2、评估范围的局限性：LCA的评估范围没有包括所有与环境相关的问题。

LCA方法也没有要求必须考虑环境法律的规定和限制。

但在企业的环境政策和决策过程中，这些都是十分重要的方面。

这种情况下应考虑结合其他的环境管理方法。

3、评估方法的局限性:LCA的评估方法既包括了客观，也包括了主观的成分，因此它并不完全是一个科学问题。

在LCA方法中主观性的选择、假设和价值判断涉及到多个方面，所有LCA的结论需要完整的解释说明。