环境材料学 第2章 材料对环境的影响
环境材料学2篇
环境材料学环境材料学是研究材料和环境之间相互作用的学科。
它探讨了材料在环境中的性能表现以及对环境的影响。
在这篇文章中，我们将介绍环境材料学的基本概念、研究领域以及应用前景。
环境材料学关注材料在不同环境条件下的耐久性和稳定性。
研究人员通过实验室测试和长期暴露在不同环境中观察材料性能的变化。
他们关注的因素包括温度、湿度、光照、氧化作用等。
通过这些研究，我们可以更好地了解材料在现实世界中的表现，并为开发更持久、稳定的材料和产品提供指导。
环境材料学的研究领域涵盖了各种不同类型的材料，包括金属、陶瓷、聚合物、复合材料等。
每种材料都有不同的性能和特点，需要根据具体的应用环境来选择合适的材料。
例如，在高温环境下使用的材料需要具有高温稳定性和耐腐蚀性，而在潮湿环境下使用的材料需要具有防水和防腐蚀的性能。
环境材料学的研究还包括材料的可持续性和环境友好性。
在当今社会，人们越来越重视材料的生命周期和环境影响。
因此，研究人员致力于开发可再生材料、生物降解材料和能源高效材料等。
这些材料具有更低的碳排放和对环境较小的影响，有助于减少资源消耗和环境污染。
环境材料学在各个行业都有广泛的应用。
例如，在建筑领域，环境友好材料被广泛应用于绿色建筑项目中，以降低能源消耗和减少对环境的影响。
在汽车工业，研究人员开发出轻量化材料，使汽车更加节能和环保。
在电子领域，环境材料的发展使得电子产品更加耐用和可靠。
总之，环境材料学是一个重要的学科，研究材料在环境中的性能和对环境的影响。
它对于开发环境友好材料和促进可持续发展具有重要意义。
随着人们对环境保护意识的提高，环境材料学将在未来有更广泛的应用前景。
(3000字，第一篇结束，继续写第二篇)。
2019年最新-环境材料学第二章 材料和环境-精选文档
多氯联苯污染
1984 印度，博帕尔
毒气
1986 苏联，切尔诺贝利 核泄露
20 000/200 000
甲基异氰酸脂剧毒农药泄漏 放射性污染
1986 瑞士，巴塞尔
水污染
30吨的剧毒硫化物、磷化物与含汞 的化工产品流入莱茵河
绿色和平视角
2009年中国环境事件一览(一)
• 从东北到华南的历史罕见旱灾 • 事件：从2009年一入春一直到11月，中国从东北、华北到华南、西南等地区连续性遭受旱灾侵袭，
1吨～7.3桶（原油） 600亿桶～82.2亿吨
英国皇家海军42型约克号驱逐舰 2019年2月17日已经抵达马岛海域
1990年海湾战争
• 美军使用的贫铀弹、高能微波炸 弹、集束炸弹等现代武器
• 600多口油井被点燃，并一直燃 烧了8个多月，最多时一天烧掉 80万吨原油
• 战争期间泄漏的石油，覆盖了１ ０００多平方公里的海域，污染 了５００多平方公里的海岸。被 伊拉克军队倾倒在科威特沙漠中 的６０００万桶石油，形成了面 积达４９平方公里的黑色油湖， 并浸入土壤深处，使科境内４０ ％的地下水资源遭受严重污染
范围之广与持续时间之长为历史罕见。 时间：2009年年初到年底 点评：中国不仅是温室气体的排放大国，同时也是气候变化的受害者。积极减排应对气候变化符合 中国人民的长期利益。促进低碳经济，用可再生能源取代煤炭是中国发展的必由之路。 重金属污染频发 • 事件：中国重金属污染事件频发。陕西凤翔因东岭冶炼公司铅排放超标，造成数百名儿童血铅超标； 湖南武冈市因企业污染造成儿童血铅超标的事件，354名儿童血铅“疑似超标”；湖南浏阳镉污染 事件已造成了两人死亡、500余人尿镉超标，厂区周边土壤、农田、林地等被污染。 时间：2009年8月 点评：针对诸如重金属这样的有毒有害物质污染，世界多个国家及地区已出台法规政策，强调对污 染的预防和避免，而非末端治理。我国目前水污染控制的着眼点很大程度上还集中在化学需氧量或 固体悬浮物等常规污染物，却放过了相当多的有毒有害物质。《清洁生产促进法》已经打好了一个 重要的基础，但是对于如何真正削减乃至消除有毒有害物质的排放，中国还需要尽快出台具体的行 动计划和时间表。 卢广获尤金史密斯人道主义摄影奖 • 事件：中国摄影师卢广以《关注中国污染》的专题摄影在美国纽约获得了第30届尤金史密斯人道主 义摄影奖 时间：2009年10月14日 点评：大量的有毒物质正在污染中国的河流，并威胁人们的健康。消除中国河流中的有毒物质是绿 色和平工作的最终目标。绿色和平呼吁中国政府尽快出台严格的政策推行无毒生产与无毒排放，我 们更要求企业立即停止使用这些有毒物质，公开他们的污染物排放信息，最终实现无毒排放。
生态环境材料第二章2012
人们通常所说的环境是以人为中心的环境, 人们通常所说的环境是以人为中心的环境, 即人类的生存 环境, 环境, 它是指围绕着人群的空间及其可以直接或间接影响人类 生活、生产和发展的各种物质与社会因素、自然因素及其能量 生活、生产和发展的各种物质与社会因素、 的总体。它包括自然环境和社会环境两个方面。 的总体。它包括自然环境和社会环境两个方面。 自然环境：由空气、 自然环境：由空气、水、土壤、阳光和各种生物所构成, 土壤、阳光和各种生物所构成, 在环境科学中常常把这些自然要素描绘为大气圈、水圈、土圈 在环境科学中常常把这些自然要素描绘为大气圈、水圈、 和生物圈, 这是人类赖以生存的物质基础。 和生物圈, 这是人类赖以生存的物质基础。 社会环境：指人们生活的社会经济制度和上层建筑的环境 社会环境： 条件, 条件, 是人类在物质资料生产过程中共同进行生产而形成的生 产关系的总体。它是人类物质文明和精神文明的重要标志, 产关系的总体。它是人类物质文明和精神文明的重要标志, 并 随着人类社会的发展不断丰富和演变。 随着人类社会的发展不断丰富和演变。
2、生态系统的功能 生态系统的四大基本功能：生物生产、能量流动、 生态系统的四大基本功能：生物生产、能量流动、物质循环 和信息传递。 和信息传递。 在生态系统中, 物质循环与能量流动这两大基本功能密切相 在生态系统中, 能量蕴于物质之中, 在物质吸收、转移、 关。能量蕴于物质之中, 在物质吸收、转移、储存与释放的过程 中, 伴随着能量的变化。 伴随着能量的变化。 在生态系统中, 物质循环与能量流动同时进行, 在生态系统中 , 物质循环与能量流动同时进行 , 二者相互依 不可分割。但二者也存在根本的差别 差别: 存, 不可分割。但二者也存在根本的差别: 能量在生态系统中的 流动是一种单向流失过程, 流动是一种单向流失过程, 要保持体系的运转就必须由太阳不断 地供给能量； 地供给能量；而物质在生态系统中流动是一种周而复始的循环运 物质能被反复地吸收利用。 动, 物质能被反复地吸收利用。见书P13
生态环境材料
（1）热反射玻璃 （2）高性能隔热玻璃 （3）自动调光玻璃 （4）隔音隔热玻璃 （5）电磁屏蔽玻璃 （6）抗菌自洁玻璃
V、建筑卫生陶瓷
建筑卫生陶瓷具有抗菌、灭菌、防霉、除臭等功 能的釉面砖、卫生洁具。 中国建筑材料科学研究院进行了稀土激活保健抗 菌材料的研制工作，并成功地应用于陶瓷釉面砖 的生产，制备出保健抗菌釉面砖。 生态陶瓷的典型材料为木材陶瓷。它是一种将天 然木材或其他木质材料浸渍于热固性树脂，比如 酚醛建材
主要内容
建材与环境 生态水泥和混凝土 建筑装饰材料 环境功能玻璃 建筑卫生陶瓷 辅助建材和建材化学品 固体废弃物在建筑中的应用
І 、 建材与环境
宏观上，中国建材年产量已达45-50亿t。能耗占全国总 能耗17％，年消耗煤2.2亿t。
1、建材对环境的影响
如何获得生态水泥
（1）低环境负荷水泥添加料 （2）生态水泥生产技术 （3）降低能耗的新工艺 （4）废弃物再生利用技术
2、生态混凝土
（1）环境友好型生态混凝土 （2）生物相容性生态混凝土
3、生态建筑
米兰:“24小时太阳报”新总部办公楼
III、建筑装饰材料
建筑装饰装修材料主要包括建筑涂料、壁纸、墙 布、铺地材料、人造板材、装饰石材等。 建筑装饰装修材料的作用是美化城乡建筑，家庭 居室，绐人们创造一个舒适、美观协调的工作环 境和生活环境。 化学毒性是建筑装饰材料的一项重要的环保指标 。
VII、固体废弃物在建筑中的应用
1．工业固体废渣在建筑材料中的综合利用 2．非金属矿产品与生态建材 3．生态型化学建材
谢谢 ！
4、贴面胶合板
在装饰中，贴面胶合板释放的高游离甲醛的 刺鼻气味，绐人们带来不小的痛苦和不便。 因此，必须对装饰胶合板甲醛释放量作出硬 性规定，同时加大低游离甲醛释放量贴面胶 合板关键技术的推广力度。
第二章 材料与环境
化学纤维制造业
橡胶制造业
993.13
630.43
金属制造业
合计
926.86
35117.27
39.97%
2.5 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，不可避免得要向环境排放 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，对环境影响很大。
可再生的资源 （生物体、水、森林、草地、 海洋、土壤等）
非再生资源（矿物、化石燃料等）
能源的分类 能源是指提供可用能量的资源，其种类繁多， 一类是比较集中且容易转化的含能物质， 称含能体燃料（燃料能源），如煤炭、石油、 天然气、沼气、氢等；另一类是可以利用的能 量过程（非燃料能源），如太阳辐射、风力， 潮汐等。
能源的分类
一次能源 常 规 能 源 二次能源
煤炭、油页岩、 燃料能 油砂、石油、 煤气、甲醇、焦碳、 源 天然气、生物 酒精、汽油、甲烷、 煤油、柴油、液化 质能 石油气、电力、蒸 非燃料 汽、热水 水能 能源 燃料能 源
新 能 源 非燃料 能源
核燃料
太阳能、海洋 能、风能、地 热能、潮汐能
电力、氢能
材料环
材料环的缺口
图2-1 材料环
2.2 材料在国民经济中的作用 材料与能源、信息并列为现代高科技的三大支柱。 我国已成为材料生产和消费的大国。 2.3 材料与资源、环境的关系
能源短缺、资源过度 消耗乃至枯竭 材料及其制品的生产 材料及其制品的生产 给生态环境带来严重的负担
2.4 材料加工和使用过程中的资源和能源消 耗 （1）全球资源和能源现状 非再生矿产资源方面：其中静态储量在50 年内枯竭的有16种；预测到21世纪中叶， 地球上的石油、天然气资源将全部枯竭。
环境材料学-第2章
换算成标准煤/Kg 0.714 0.971 0.129 4.850 0.340 1.710 0.404 0.770 1.030 1.030 1.250 1.440 1.710
– 能量的转换
热力学第一定律：能量守恒，能量一定等于功加失去的热量 热力学第二定律：热机效率，总要损失一些热
理解：
• 能量的损失包括能量数量的损失和能量品位的损失
2. Functions of Ecosystem 四大基本功能： 生物生产、 能量流动 物质流动、 信息传递
生态系统中物质循环与能量流动同时进行，相互依存，不可分割：
能量储存于物质之中，物质作为能量流动的载体或运转工具， 使能量沿着食物链而逐级转移；能量作为生物运动和生长的动力， 又促使物质反复的循环。
0.614
城市煤气 m3 16.747 106
0.571
品名 原煤 焦炭 蒸汽 氢气 一氧化碳 乙炔 电力 甲醇 乙醇 丙酮 乙醚
苯 乙烯
单位 Kg Kg Kg Kg Kg Kg 度 Kg Kg Kg Kg Kg Kg
发热量/J 20.934 106 28.471 106 3.768 106 142.353 106 10.090 106 50.242 106 11.933 106 22.693 106 30.355 106 30.355 106 36.844 106 42.245 106 50.326 106
of Chemical Elements in Material
§2.1 Ecological Environment Base
1. Ecosystem
– Ecology
研究生物与其环境之间、生物与生物之间相互关系的 一门科学。这里的生物包括动物、植物和微生物；环境是指 生物生活中的无机因素、生物因素和人类社会共同构成的环 境因素。
材料与环境的关系
材料与环境的关系材料与环境的关系密不可分，它们之间的相互影响在我们的日常生活中随处可见。
材料的选择、使用和处理都会对环境产生影响，而环境的变化也会对材料的性能和寿命造成影响。
因此，我们需要深入了解材料与环境之间的关系，以便更好地保护环境，同时利用材料的优势。
首先，材料的选择对环境有着重要的影响。
在工程设计中，我们需要根据不同的环境条件选择合适的材料。
比如，在潮湿的环境中，我们需要选择防水性能好的材料，以防止材料受潮而导致损坏。
另外，在高温、低温等极端环境中，我们也需要选择能够耐高温、耐低温的材料，以确保设备的正常运行。
因此，材料的选择直接影响着环境的保护和资源的利用。
其次，材料的使用和处理也会对环境产生影响。
随着工业化进程的加快，大量的材料被使用和处理，其中一部分材料会对环境造成污染。
比如，化学工厂排放的废气和废水对大气和水体造成严重污染，而一些塑料制品的使用和处理也会对土壤和水源造成污染。
因此，我们需要在材料的使用和处理过程中，采取有效的措施，减少对环境的影响。
另外，环境的变化也会对材料的性能和寿命造成影响。
比如，大气中的氧气、水汽等化学物质会对金属材料产生腐蚀，而紫外线、高温等自然因素也会对材料的性能和寿命造成影响。
因此，在材料的设计和选择过程中，我们需要充分考虑环境的影响，提高材料的抗腐蚀性能和耐候性能，以延长材料的使用寿命。
综上所述，材料与环境的关系是密不可分的。
我们需要在材料的选择、使用和处理过程中，充分考虑环境的影响，减少对环境的污染，同时利用材料的优势，保护环境，实现可持续发展。
只有这样，我们才能更好地保护环境，提高资源利用效率，推动社会的可持续发展。
材料对环境影响
1.造成全球气候变暖的根源及其环境影响。
根源：温室气体的大量排放所造成的温室效应的加剧是全球变暖的根本原因。
主要温室气体有CO2、CH4、N2O、氯氟烃（CFC），其中CO2的作用占55%、CFC占24%、CH4占15%，所以CO2的增加是造成全球变暖的主要因素。
环境影响：1.冰川融化，淡水资源减少。
气温升高所融化的冰山，正是我们赖以生存的淡水最主要的来源。
我们的地下淡水储备很大部分来自冰山融水。
在气温平衡正常时，冰山的冰雪循环系统，即冰山夏天融化，流向山下，流入地下，给平原地区积累淡水，并起到过滤作用。
冬天水分以水蒸气的形式回到山上，通过大量降雪重新积累冰雪，也是过滤过程。
整个循环过程使得我们的淡水有了稳定平衡保障。
而如今全球变暖使得冰山冰雪的积累速度远没有融化速度快，甚至有些冰山已不再积累，这就断绝了当地的饮用淡水。
2.全球气候格局改变。
全球气候变暖使中高纬度地区降水增加，非洲等一些地区降水减少。
有些地区极端天气气候事件（厄尔尼诺、干旱、洪涝、雷暴、冰雹、风暴、高温天气和沙尘暴等）出现的频率与强度增加。
3.陆地干旱，粮食减少。
气温升高不单会从海洋直接吸取水分，还会从陆地吸取水分，使得内陆地区大面积干旱，从而粮食减产，饲料也同样减产。
粮食和肉类食品将面临匮乏，直接威胁国家稳定。
4.海洋二氧化碳含量上升，破坏生物链。
大气中二氧化碳含量上升，会导致海洋中二氧化碳含量上升，使海洋碳酸化，这会杀死大量微生物。
海洋温度上升也会破坏大量以珊瑚为中心的生物链。
最底层的食物消失，使海洋食物链从最底层开始，向上迅速断裂，并蔓延至海洋以外。
由于没有了食物，将有大量海洋生物，和以海洋生物为食的其他生物死亡。
海洋中大量生物死亡，将会污染海洋，加速其他生物的死亡；同时释放大量温室气体，加速全球变暖，形成恶性循环。
5.一系列自然灾难增加。
气温升高所带来的热能，会提供给空气和海洋巨大的动能，从而形成大型，甚至超大型台风、飓风、海啸等灾难。
环境材料学材料的环境影响评价
环境材料学材料的环境影响评价在当今社会，随着科技的飞速发展和人类活动的日益频繁，环境问题愈发严峻。
环境材料学作为一门新兴的交叉学科，旨在研究材料的生产、使用和废弃过程对环境的影响，并寻求解决方案以实现可持续发展。
而对材料进行环境影响评价，则是环境材料学中的重要环节。
材料的环境影响贯穿其整个生命周期，从原材料的开采、加工，到产品的制造、使用，再到最终的废弃和处置。
例如，金属矿石的开采可能导致土地破坏、水土流失和生态失衡；化工材料的生产过程中可能排放大量的污染物，对空气、水和土壤造成严重污染；塑料制品在使用后如果不能妥善处理，会长期存在于环境中，造成白色污染。
那么，如何对材料的环境影响进行评价呢？这需要综合考虑多个方面的因素。
首先是资源消耗。
材料的生产往往依赖于各种自然资源，如矿产、石油、木材等。
评价时要考量获取这些资源所需的能源和物质投入，以及资源的可再生性和稀缺程度。
以木材为例，如果过度砍伐森林获取木材，不仅会导致森林资源的减少，还可能引发水土流失、生物多样性丧失等一系列生态问题。
其次是能源消耗。
材料的加工和制造过程通常需要消耗大量的能源，包括电能、热能等。
不同的能源类型和消耗水平会对环境产生不同程度的影响。
例如，使用化石能源会排放大量的温室气体，加剧全球气候变化；而利用可再生能源如太阳能、风能等，则相对较为环保。
再者是污染物排放。
这是材料环境影响评价的关键指标之一。
生产过程中产生的废气、废水和固体废弃物，如果未经有效处理直接排放到环境中，会对生态系统和人类健康造成严重威胁。
比如，某些化工企业排放的废水可能含有重金属、有机物等有害物质，污染河流和地下水；而钢铁厂排放的废气中含有二氧化硫、氮氧化物等污染物，会导致酸雨的形成。
此外，还要考虑材料的使用性能和寿命。
如果一种材料在使用过程中容易损坏或失效，需要频繁更换，那么其环境影响可能会相应增加。
相反，耐用的材料可以减少资源和能源的消耗，降低环境压力。
材料与环境2材料产业与生态环境
第二章材料产业与生态环境⏹材料产业简介⏹材料与资源、能源、环境的关系⏹材料的环境负荷及其对生态环境的影响2.1 材料产业简介⏹材料：是可以用来制造构件、器件或物品的物质。
⏹材料的分类⏹材料是人类社会进步的里程碑⏹材料是国民经济和社会发展的基础和先导2.2 材料与资源、能源、环境的关系⏹资源：是指人类可以直接从自然界获得并用于生产和生活的物质。
⏹能源：是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。
⏹环境：相对于中心事物而言的背景。
在环境科学中，是指以人类为主体的外部世界，主要是地球表面与人类发生相互作用的自然要素及其总体。
它是人类生存发展的基础，也是人类开发利用的对象。
一般工业产品的生产工艺流程⏹材料的环境负荷：是指某一具体材料在生产、使用、消费或再生过程中耗用的自然资源数量和能源数量，以及其向环境体系个排放的各种废弃物（如气态、固态和液态废弃物）的总和。
即材料的环境负荷＝{资源，能源，排放物}⏹我国的资源和能源现状“资源丰富、地大物博”土地面积世界第三水能资源世界第一煤炭资源世界第一全世界已利用的160多种矿藏中，我国有148种已探明储量，其中稀土、石墨、钨、锑、锌、镁、锰、钛、重晶石、硫铁矿等20多种矿产资源的储量居世界首列。
⏹⏹⏹全球的资源和能源现状静态储量50年内枯竭的非能源矿产资源有16种：锰、铜、铅、锌、锡、汞、钒、金、银、硫、金刚石、石棉、石墨、石膏、重晶石、滑石等。
⏹全球的资源和能源现状非再生资源迅速消耗淡水资源不足水土流失人均水平低经济发展快，资源需求大资源的利用率不高，资源浪费严重矿产能源结构核分布不合理：每万元国民收入的能耗为20.5t标准煤，为发达国家的10倍。
标准煤：又称标准燃料，是计算能源总量和折合各种能源的综合指标，我国规定每公斤标准煤的含热量为7000Cal，以此可把其他能源的含热量折合成标准煤来计算。
⏹材料加工和使用过程中的资源消耗直接消耗：直接用于材料的生产和使用的资源消耗。
环境材料学
第一章环境材料的主要特征：无毒无害，减少污染；全生命过程对资源和能源消耗小；可再生循环，易于回收；具有高度的使用效率环境材料定义具有先进的使用性能、其材料和技术本身要有较好的环境协调性，还要具备为人们乐于接受的舒适性的一类具有系统功能的材料。
三要素：先进性，环境协调性，舒适性核心要素：环境协调性在材料的生命周期过程中(包括开采、制造、使用、废弃和回收)具有资源和能源消耗少、对生态环境影响小、再生循环利用率高，或者废弃后可降解的新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，或指那些直接具有净化和修复环境等功能的材料（经济成本可接受性）环境材料学研究材料的开发、生产与使用过程和环境之间相互适应和相互协调的科学目的：寻找在加工、制造、使用和再生过程中具有最低环境负担的人类所需材料，以及满足人类生存和发展的需要。
研发环境治理材料特征：从环境的角度重新考虑和评价过去的材料科学与工程，指导未来的材料科学及其工程学的发展。
在材料科学传统四要素基础上（结构、性能、加工和使用状况）加上环境性能环境材料学研究的内容：第二章材料对环境的影响材料在国民经济中的地位和作用：国民经济和社会发展的基础和先导；现代高科技的三大支柱（生物、信息、材料）；社会文明进化的标志（人类社会时代命名与材料密不可分）；近代两次产业革命离不开新材料的开发（铁基材料与蒸汽机；能源革命相联系的交通运输工业）；科技发展史来看，重大技术革新起始于材料的革新（Ni基高温材料与超音速；高温陶瓷与航天飞机；电子材料与信息革命；生物医学技术与材料）；我们从个人到社会国家的方方面面都离不开材料和材料的革新材料的发展趋势：结构材料：轻质、高强高韧、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、低成本、环境友好、复合化、多功能化功能材料：新型电池材料、稀土永磁材料、生态环境材料、生物医学与仿真材料、超导材料与资源环境的关系：工业品的链式生产流程：原料的投入和产品的产出；能源的输入与废弃物的排放推动社会进步消耗资源能源破坏生态环境（局部化——全球化）人类面临的资源环境问题：废弃物问题、全球气温变暖、食物短缺、矿物资源枯竭、石油天然气枯竭、人口爆炸、全球气温显著变暖我国的情况：材料生产和消费大国，支撑国民经济发展；能耗大，排放强；资源过度消耗，环境污染严重；趋势：能耗降低；废气排放增加，其它减少全球资源和能源现状现状：资源危机，能源短缺原因：人口膨胀，经济总量增加资源危机：非再生资源迅速耗竭（矿产资源）；物种灭绝；淡水资源不足；森林资源持续赤字；水土流失加剧能源危机：矿物能源面临枯竭（化石能源、核矿物）；可再生能源开发不足（风、水、日光）中国资源和能源现状：资源现状：总量大，种类齐全，数量丰富；人均水平远低于全球水平，资源与人口矛盾突出；地域分布不平衡；质量差别大，低劣资源比重高能源现状：结构和分布不合理；能源效率环境污染严重我国材料加工和使用过程中的资源消耗：资源效率低下，浪费严重；直接消耗：用于材料的生产和使用间接消耗：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材料加工和使用过程中固、液、气污染物排放现状化工造纸行业废水排放量居首，钢铁冶金次之非金属矿物制品业废气排放居首黑色及有色金属采选业固废、重金属排放量居首建材（水泥)行业烟尘排放居首工业排放废气是大气污染的主要原因冶金、建材、化工行业是主要排放源水体污染物形成和排放：概念：污染物进入水体造成的水体变质现象。
环境材料学第2章材料对环境的影响
环境材料学第2章材料对环境的影响材料对环境的影响是环境材料学研究的重要内容之一、材料的采集、加工、使用和处理都会对自然环境和人类社会造成影响。
这些影响主要包括资源消耗、能源消耗、污染排放和生态破坏等方面。
首先，材料的采集和加工会消耗自然资源。
材料的采集需要开采矿石、石油等自然资源，而这些资源都是有限的。
大量的资源开采和消耗会导致资源枯竭，对自然环境造成不可逆的损害。
同时，材料的加工过程也需要大量的能源，如电力和燃料。
能源的消耗不仅会产生空气污染和温室气体排放，还会加剧能源短缺的问题。
其次，材料的使用和处理也会对环境造成影响。
一些材料在使用过程中会释放有害物质，如挥发性有机化合物、重金属等。
这些有害物质会污染大气、水源和土壤，对人类健康和生态系统造成危害。
另外，材料在使用过程中产生的废弃物也是一个关键问题。
废弃物的处理需要消耗大量的资源和能源，而不当的处理方法会导致土地、水源和大气的污染。
最后，材料的生产和处理过程还会对生态系统造成破坏。
材料的生产和处理过程中，大量的水资源、土地和生态环境都会受到影响。
比如，一些制造工艺会产生大量的废水和废气，直接排放到水源和大气中，对水体和空气质量造成污染。
此外，大面积的土地开垦和覆盖会破坏当地的生态平衡，导致物种灭绝和生态系统的崩溃。
为了减缓材料对环境的影响，环境材料学提出了一些解决方案。
一方面，可以通过资源循环利用和回收再利用来减少材料的需求和消耗。
这需要加强废弃物的处理和回收利用技术，提高资源利用效率。
另一方面，可以推广绿色材料的使用，绿色材料具有较低的环境影响和更好的可循环性。
绿色材料的开发和应用有助于减少资源消耗和污染排放。
此外，环境材料学还需要开展环境影响评估和生命周期评价研究，为材料的设计和选择提供科学依据。
综上所述，材料对环境的影响是一个复杂而重要的问题。
环境材料学的研究旨在减少材料的资源消耗、能源消耗、污染排放和生态破坏，从而实现可持续发展的目标。
环境材料学 第2章 材料对环境的影响
53
6
7
十大环境公害与材料生产有关的达一半之多
8
我国材料工业的情况
9
材料生产和消费大国，支撑国民经济发展
能耗大，排放强；资源过度消耗，环境污染严重
趋势：能耗降低；废气排放增加，其它减少
10
2.3 材料加工和使用过程中资源和能源消耗
2.3.1全球资源和能源现状
现状：资源危机，能源短缺 原因：人口膨胀，经济总量增加
11
资源危机 非再生资源迅速耗竭（矿产资源） 物种灭绝 淡水资源不足 森林资源持续赤字 水土流失加剧
12
能源危机 矿物能源面临枯竭（化石能源、核矿物） 可再生能源开发不足（风、水、日光）
13
2.3.2 中国资源和能源现状
资源现状 总量大，种类齐全，数量丰富 人均水平远低于全球平均水平，资源与人口矛盾 突出 地域分布不平衡 质量差别大，低劣资源比重高
35
减排目标
《京都议定书》规定，到２０１０年，所有发达国家排放 的二氧化碳等６种温室气体的数量，要比１９９０年减少 ５.２％，发展中国家没有减排义务。 对各发达国家说来，从２００８年到２０１２年必须完成 的削减目标是： 与１９９０年相比，欧盟削减８％、美国削减７％、日本 削减６％、加拿大削减６％、东欧各国削减５％～８％。 新西兰、俄罗斯和乌克兰则不必削减，可将排放量稳定在 １９９０年水平上。 议定书同时允许爱尔兰、澳大利亚和挪威的排放量分别比 １９９０年增加１０％、８％、１％。
43
ODS物质在我国的应用 和涉及的行业
Ozone Depleting Substances 其涉及人类生活的方方面面 化工生产 制冷 泡沫 烟草 医药 农业 清洗 消防
[讲稿]材料对环境的作用和影响
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材料对环境的作用和影响人类在创造社会文明的同时，也在不断破坏人类赖以生存的环境空间，人口膨胀、资源短缺、环境恶化成了当今社会经济发展面临的三大问题。
资源枯竭、环境恶化正对人类社会生存和社会经济稳定高速发展造成严重威胁。
在现代文明社会，人类既期望获得大量高性能或高功能的各种材料，又迫切要求有一个良好的生存环境，以提高人类的生存质量，并使文明社可持续发展。
从资源、能源和环境的角度出发，材料的提取、制备、生产、使用、再生和废弃的过程，实际上是一个资源消耗和能源消耗及环境污染的过程。
材料一方面推动着人类社会的物质文明，而另一方面又大量消耗资源和能源，并在生产、使用和废弃过程中排放大量的污染物，污染环境和恶化人类赖以生存的空间，显然材料及其产品生产是导致能源短缺、资源过度消耗乃至枯竭和环境污染的主要原因之一。
这促使各国材料研究者从头审视材料的环境负担性，研究材料与环境的相互作用，定量评价材料生命周期对环境的影响，研究开发环境协调性的新型材料¨。
境材料的分类：环境材料包括：环境工程材料、绿色包装材料、环境建筑材料、环境降解材料、环境净化材料、环境修复材料、环境替代材料等7类。
环境工程材料指对环境进行修复、净化或替代等防治环境污染过程中所使用的材料。
开发种类齐全的用于环境保护和修复的工程材料，是改善地球生态环境和环境材料研究的重要方面。
一般来说，环境工程材料可分为治理大气污染、水污染或处理固态废弃物等不同用途的几类材料。
在治理大气污染方面，目前的主要热点是开发脱除、转化燃煤和汽车废气排放的氮氧化物技术和材料H 4|，主要有吸附技术、分离技术和催化转化技术及其相应的材料。
废水中各种重金属离子吸附材料的开发，是水治理的一个重要组成部分。
如Cr(vI)离子的光催化型¨引，采用吸附有Zr的多孔性高聚物，在合适的pH值范围内As(m)，As(V)和se(V)被显著去除i采用某些天然粘土吸收重金属、多环芳烃、碳氢化合物和苯酚，可用于石油化工的污水净化等。
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减排目标
《京都议定书》规定，到２０１０年，所有发达国家排放 的二氧化碳等６种温室气体的数量，要比１９９０年减少 ５.２％，发展中国家没有减排义务。 对各发达国家说来，从２００８年到２０１２年必须完成 的削减目标是： 与１９９０年相比，欧盟削减８％、美国削减７％、日本 削减６％、加拿大削减６％、东欧各国削减５％～８％。 新西兰、俄罗斯和乌克兰则不必削减，可将排放量稳定在 １９９０年水平上。 议定书同时允许爱尔兰、澳大利亚和挪威的排放量分别比 １９９０年增加１０％、８％、１％。
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温室效应是一个自然过程，如果没有它， 地球表面的平均温度将不是现在的15℃， 而是-18℃。现在的问题是大气中的温室气 体增加了，温室效应加强了，因而导致全 球气候变暖。 二氧化碳的作用占到55％，浓度从100年前 的260～280ppm增加到340ppm
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《京都议定书》
2005年2月16日，《京都议定书》生效。 １９９７年１２月，１４９个国家和地区的代表 在日本东京召开《联合国气候变化框架公约》缔 约方第三次会议，经过紧张而艰难的谈判，会议 通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制 全球变暖的《京都议定书》 《京都议定书》需要在占全球温室气体排放量５ ５％的至少５５个国家批准之后才具有国际法效 力。
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十大环境公害与材料生产有关的达一半之多
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我国材料工业的情况
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材料生产和消费大国，支撑国民经济发展
能耗大，排放强；资源过度消耗，环境污染严重
趋势：能耗降低；废气排放增加，其它减少
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2.3 材料加工和使用过程中资源和能源消耗
2.3.1全球资源和能源现状
现状：资源危机，能源短缺 原因：人口膨胀，经济总量增加
直接消耗 间接消耗
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黑色金属 有色金属 非金属 木材 纸 纤维 橡胶 塑料
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2.4 材料加工和使用过程中固、液、气污染物排放
现状
化工造纸行业废水排放量居首，钢铁冶金次之 非金属矿物制品业废气排放居首, 建材（水泥)行 业烟尘排放居首 黑色及有色金属采选业固废、重金属排放量居首
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中国的立场
2002年9月3日国务院总理朱镕基在约翰内斯堡可 持续发展世界首脑会议上讲话时宣布，中国已核 准《〈联合国气候变化框架公约〉京都议定书》 中国政府认为，《联合国气候变化框架公约》及 其《京都议定书》为国际合作应对气候变化确立 了基本原则，提供了有效框架和规则，应当得到 普遍遵守。欧盟各成员国及日本已批准了议定书。 中国希望其他发达国家尽快批准或核准议定书。
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资源危机 非再生资源迅速耗竭（矿产资源） 物种灭绝 淡水资源不足 森林资源持续赤字 水土流失加剧
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能源危机 矿物能源面临枯竭（化石能源、核矿物） 可再生能源开发不足（风、水、日光）
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2.3.2 中国资源和能源现状
资源现状 总量大，种类齐全，数量丰富 人均水平远低于全球平均水平，资源与人口矛盾 突出 地域分布不平衡 质量差别大，低劣资源比重高
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结合实际，举例说明某一材料或产品从生 产到使用直至废弃对环境产生的影响。
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图2-1是一个典型的开环工业生产链，从环 保的角度看，若能实现闭环的工业生产链 ，可明显减少废弃物排放。请选择一个你 感兴趣的产品设计一个闭环生产流程。
资源、能源
原料
材料
零件
产品
使用
废弃
污染物
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考虑一下，除本书提出的一些材料对环境 的影响外，在材料的生产和使用过程中， 对环境还有哪些影响应该注意，例如沙漠 化、二噁英、疯牛病等与材料的生产和使 用是否有关系。
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2.5 其它环境影响-放射性物质污染
核能使用和核科学试验产生（能源和材料使用加 工过程中产生）
2.5 其它环境影响-光污染 玻璃幕墙 外墙装饰 诱发交通事故
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为什么材料与能源、信息并列为现代高科 技三大支柱，考虑一下它们各自起什么作 用？
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试用物质不灭和能量守恒的理论来说明材 料与资源、环境的关系。
环境材料学
第二章 材料对环境影响
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第2章 材料对环境的影响
材料在国民经济中的作用 材料与资源、环境的关系 材料加工和使用过程中的资源和能源消耗 材料加工和使用过程以及废弃回收过程中的污染 物排放（气、水、渣） 材料加工和使用过程及废弃后的其它环境效应 （温室效应、区域毒性水平、臭氧层、电磁波、 噪声、放射性、光污染）
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2.5 其它环境影响-区域毒性水平
有毒物质因排放和泄露对该地区的生物产生的毒性 LTL=Wi/Ci
LTL-区域毒性水平 Wi—某污染物的实际排放水平 Ci—该污染物容许排放标准
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2.5 其它环境影响-臭氧层破坏
原理：氯氟烃化合物（CFCs)在平流层紫外照射 下分解产生氯原子，与臭氧发生链式反应，一个 氯原子消耗十万个臭氧分子，形成空洞 紫外线对有机体造成损伤 替代氟利昂等
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ODS物质在我国的应用 和涉及的行业
Ozone Depleting Substances 其涉及人类生活的方方面面 化工生产 制冷 泡沫 烟草 医药 农业 清洗 消防
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我国的ODS淘汰
需要解决的科学和技术问题：
(1)臭氧层耗损和保护及其对社会、经济与环境和健康影 响; (2)替代品与替代技术选择和发展战略
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2.1 材料在国民经济中的地位和作用
国民经济和社会发展的基础和先导 现代文明的三大支柱（能源、信息、材料） 社会文明进化的标志（人类社会时代命名与材料密不可分）
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近代两次产业革命离不开新材料的开发（铁基材料与蒸汽 机；能源革命相联系的交通运输工业） 科技发展史来看，重大技术革新起始于材料的革新（Ni基 高温材料与超音速；高温陶瓷与航天飞机；电子材料与信 息革命；生物医学技术与材料） 我们从个人到社会国家的方方面面都离不开材料和材料的 革新
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材料的发展趋势
结构材料：轻质、高强高韧、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、 低成本、复合化 功能材料：新型电池材料、稀土永磁材料、生物医学与仿 真材料、超导
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2.2 材料与资源环境的关系
工业品的链式生产流程：原料的投入和产品的产出；能源 的输入与废弃物的排放
资源、能源
原料
材料
零件
产品
使用
废弃
污染物
推动社会进步 消耗资源能源 破坏生态环境（局部化——全球化）
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人类面临的资源环境问题
全球气温显著变暖 （气温上升3度，海平面上升60cm)
人口爆炸 100亿人 食物短缺 62亿人 石油天然气枯竭 矿物资源枯竭
废弃物问题
全球气温变暖 （气温上升1度，海平面上升20cm) 1990 2000 2050 2100
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我国材料工业产生和排放的固体废弃物是 主体，再利用和再资源化具有重要意义
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钢铁、有色、建材、水泥、化工生产排放大量的 粉尘烟雾（微米级） 尾矿和粉煤灰 煤矸石自燃 30
2.5 其它环境影响-温室效应
全球温室效应原理 温室气体：二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、氮 氧化物、甲烷、四氟化碳 能源含碳量与消费过程中的气体排放
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发达国家的态度
ห้องสมุดไป่ตู้
2002年３月，欧盟环境部长会议批准了 《京都议定书》。６月，日本政府也批准 了《京都议定书》。至此，批准议定书的 国家已超过５５个，但批准国家的温室气 体排放量仅为全球温室气体排放总量的３ ６％，尚不足以使《京都议定书》生效。
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美国的态度
美国人口仅占全球人口的３％至４％，而 所排放的二氧化碳却占全球排放量的２５ ％以上。美国曾于１９９８年１１月签署 了《京都议定书》。但在2001年３月，布 什政府以“减少温室气体排放将会影响美 国经济发展”和“发展中国家也应该承担 减排和限排温室气体的义务”为借口，宣 布拒绝执行《京都议定书》
(3)全球共享资源管理理论与机制
(4)履行议定书的对策与策略，包括国际环境外交对策和 与国内安全履约机制与措施
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2.5 其它环境影响-电磁污染
电磁辐射影响人体健康 来源：电子设备 对策：设计减量；开发有效屏蔽材料
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2.5 其它环境影响-噪声污染
机械振动产生 工业噪声占有较大份额（材料生产） 对策：工艺革新；生态设计；清洁生产
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2.5 其它环境影响-温室效应
温室效应指数GAI：评价某一气体的温室效应影响 依据气体的分子内部振动和转动能级水平，以及在 大气中的寿命等，以上决定了其易于吸收红外长波 辐射的程度
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温室效应与气候变化
有些痕量气体吸收太阳能并将其转变为热 量，最终可能引起具有灾难性后果的气候 变化 全球变暖的结果：两极冰雪融化造成洪水 泛滥，良田伦为沙漠以及最终出现饥荒。 增加慢性病和传染病的发病率。
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大气污染物排放——形成和分类
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工业排放废气是大气污染的主要原因 冶金、建材、化工行业是主要排放源
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材料加工过程燃料燃烧的大气污染
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水体污染物形成和排放
概念：污染物进入水体造成的水体变质现 象 后果：影响人类和动物健康；水体植物变 质；渔业枯萎 污染物来源：生活污水；工业废水（重金 属、有机物、酸碱盐、油、放射性）