环境材料与社会的可持续发展

环境材料与社会的可持

续发展

文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

环境材料与社会的可持续发展

摘要系统地介绍了可持续发展的概念、思想实质及其要求；综述了环境村料的由来、研究开发现状，并简要说明了生命周期评价（LCA)的内涵、技术框架及其应用，并就我国的可持续发展和环境材料状况提出了一些建议。

关键词社会可持续发展环境材料生态材料生命周期评价

1材料生产和使用带来的环境和资源问题

材料产业作为国民经济的基础和先导，一方面推动着社会经济的发展和人类文明的进步；另一方面，在材料的采矿、提出、加工、制备、生产以及使用和废弃的过程中，需要消耗大量的资源和能源；同时，排放出大量的废水、废气和废渣又会造成环境的污染与生态的破坏，威胁着人类的生存和健康[1]。

1.1材料生产和使用对环境的影响

从能源、资源消耗和造成环境污染的根源分析，材料及其产品的生产时造成环境污染、能源短缺、资源过度消耗乃至枯竭的主要原因之一。而且随着世界经济的快速发展，对资源的消耗速度在成倍增长[2]。如金属资源，在20世纪的前50年间，全世界消耗的金属总量约为40亿t，而在20世纪80年代的10年间，全世界金属的消耗量即达58亿t 在人类社会中大量应用的各类材料，如化工、建材、钢铁、有色金属、煤炭等等，在原料及产品的运输、粉碎及由各种原料制成成品的过程中，都会有大量的污染物排放大气环境中，所排放污染物的种类、数

量、组成、性质、因生产工艺、流程、原料及操作条件和管理水平的不同而异。主要的污染有粉尘、碳氢化合物及卤素化合物等，他们会对环境造成难以弥补的损害[3]。各种材料用过之后的固体废弃物处理已成为世界性难题。

2 可持续发展

发展是文明社会的永恒主题。二战后，人类社会的发展理论经历了一个从“经济增长理论”到“经济社会综合协调发展理论”，再到“可持续发展理论”等渐进深化的过程。

在中国，《“九五”计划和 2010年远景目标纲要》把社会发展问题提到了战略高度，并把人的发展放到战略主导地位。中国的基本国情表明，走一条具有中国特色的可持续发展道路是现代化的必然选择。

2.1 资源价值体系的建立

可持续发展战略的关键在于建立资源价值体系．该体系应被视为可持续发展的基本条件。资源的成本应能反映资源本身应有的价值及资源开发对环境的损害。资源的成本主要包括三部分：资源开发或获取的成本；环境成本，即与资源的开发、获取、使用、再生有关的环境净化、环境损害及资源再生成本}用户成本，即资源使用后不能再为后代人所利用，从而对后代人所造成的损失[4]。

3 环境材料

人类进人工业社会以来，随着生产活动的增加和工业污染物的大量排放，已引起生态环境日益恶化。各种统计资料表明：材料及其制品是造成能源短缺，资源过度消耗乃至枯竭和环境污染的主要根源。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态环境，以提高人民的生存质量，并使文明社会可持续发展。因此，研究人类发展和生存所必需的材料及其工程技术与生态环境的关系，已引起各方面广泛的关注和重视。

3.1 环境材料概念的提出

9O年代初，日本的山本良一教授提出了“环境材料”的概念，由此国际材料界出现了一个新的研究领域——环境材料，提出在研究与开发材料的过程中，既要追求良好的使用性能，又要深刻认识到自然资源的有限性和尽可能降低废弃物排放量的重要性，并在材料的提取、制备、使用直到废弃与再生的整个过程中都尽可能地减少对环境的影响。

所谓环境材料是指具有良好使用性能或功能，对资源和能源消耗少，对生态与环境污染小，再生利用率高或可降解循环利用，与生态环境相容和协调或对环境有一定净化和修复功能的一大类材料。环境材料有三个重要特征：

1)具有良好使用功能；

2)具有较高资源利用率；

3)对生态环境无副作用。

3.2 环境材料的研究与开发

近年来，环境材料的研究方向主要集中在净化环境、防止污染、替代有害物质、减少废弃物、材料的资源化、利用自然能等方面，重点体现在纯天然材料、仿生材料、绿色包装材料及生态建筑材料等方面。具体有以下八个方面：

1)纯天然材料的开发和利用；

2)环境兼容性涂层材料；

3)汽车尾气净化用催化剂材料；

4)生物降解材料；

5)可再生及可循环制备和使用的材料；

6)环境工程材料；

7)降低环境负担性的材料加工工艺和技术；

8)其它环境协调性材料及产品．

4生命周期评价法(LCA)

自然资源经过加工成为材料，供人类使用之后，又回到自然。这是一个封闭的流动过程。这个流程包括材料在整个生命周期内的物质和能量的平衡。由这个流程可知，在用材料生产产品时，在各种过程中要向大气、水域排放出各种污染环境的有害物质，也会产生固态废弃物[5]。

4.1 LCA的基本概念

LCA(Life—cycle assessment)是一种用于估价环境承受能力的方法，它是一种汇总和评价一个产品(或服务)体系在其整个生命周期内的所有投人及产出对环境造成的和潜在的影响的方法，也是用以确定和估价影响环境发展的机会的方法。

LCA首先辨识和量化整个生命厨期阶段中能量和物质的消耗以及环境释放，然后评价这些消耗和释放对环境的影响，最后辨识和评价减少这些影响的机会。LCA强调所研究的系统对包括生态平衡、人类健康和资源消耗等方面在内的环境的影响。

4.2 LCA技术框架

LCA的技术框架常用SETAC(Society of Envi—ronmental toxicology and chemistry)三角形模型来描述。如图 l所示确定目标和研究范围：确定研究目的和研究范围，建立功能块，建立保证研究质量的工作程序的过程。

清单分析 (inventory)：量化和评价所研究的产品、工艺或活动在整个生命周期阶段资源和能量使用以及环境释放的过程．它包括确定系统和系统边界，确定系统中各子系统间的工艺流程图，收集整理数据，进行能量讨论等。

影响评价(Impact)：表征和评价清单中所确定的各部分给环境承受能力的影响的过程．一般将其定义为一个“三步走”的模型，这三步是：分类 (classmcation)、特征化(characterization)和量化(valuation)。

改进评价(improvement)：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的机会的过程．可分为三个步骤来完成，即识别改进的可能性、方案选择和可行性评价。

4.3 LCA的应用与展望

在国际上，LCA的应用主要体现在两个方面：

1)私人企业主要用于产品的比较和改进。着名案例有：布质和易处理婴儿尿布的比较，汉堡包聚苯乙烯和纸质包装盒的比较等；

2)政府方面主要用于公共政策的制定，最普遍的例子是用于环境标志和生态标志标准的确定。