材料与环境重点

材料与环境重点

一、问答题

1.传统材料和环境材料的区别：环境材料的主要特点就是在保证了它们具有良好的使用功能的前提下,在其生产、使用和回收处理过程中对资源的利用率很高并且在上面的三个过程中对生态环境无副作用。而传统材料在上面三个方面的效果往往是比较差的。

怎样让传统材料生态化：

原则

①系统分析方法：需要系统考虑和分析产业生态系统、自然生态系统与人类需求之间的关系，尤其是耦合关系。

②生命周期角度：只有综合考虑产品生命周期过程的影响，多级使用资源和能源，才能降低产品生产和消费过程的环境影响，使其与地球的环境承载力一致。

③多要素分析：生态设计必须必须同时考虑成本、环境影响和性能等主要因素。

④相关者协作：生态设计是基于产品生命周期链的设计方法，在设计过程中，需要各利益相关者共同参与及协作，这些利益相关者包括：生产者、供应商、消费者、废弃物管理者、资源回收者及政策制订者。

思路：低物质化，功能经济，物质替代

设计要求：①减少原材料的使用量

②采用再循环原料

③采用低能值原料

无机非金属材料的生态化设计：

高纯化与复合化

1.高纯化：提高原料纯度，需要增加额外的提纯、净化工艺，甚至要借助于化学合成，这必然导致能源和资源的额外消耗。陶瓷材料制备过程中最主要的污染，正是来自提纯、净化和化学合成环节。显然，高纯度与环境协调性有矛盾。这与金属材料的情况不甚一致。

2.复合化：人为添加多种原料，最终形成具有多种相结构的复合或复相材料，是先进无机非金属材料的另一个重要发展方向。

经过合适的晶界设计和相设计，复合或复相材料具有单一组成相所不具备的优良性能。

例如，部分稳定氧化锆复相陶瓷及纤维增强陶瓷基复合材料，是目前陶瓷领域强度和韧性水平最高的两类材料。

用天然原料和自然环境中含量丰富的元素，通过结构设计和相设计，制备出性能优良的材料，是无机非金属材料原料生态化改造的方向。

复合材料的生态设计：

复合材料与其他材料相比较其生态环境性能较差，其分解比制造时的成本和使用阶段的能源还高。目前提出的有研究、设计、LCA 分析、检测一体化方法。设计方向有优先考虑

维修的方案，可回收复合材料的方案。复合材料结构可采用分解结构，在界面上设置原子扩散层，温度一高就软化脱开。

2.城市化的发展

城市化的涵义分为狭义和广义。

1、狭义：城市化指农业人口不断转变为非农业人口的过程。

2、广义：城市化是社会经济变化过程，包括农业人口非农业化、城市人口规模不断扩张，城市用地不断向郊区扩展，城市数量不断增加以及城市社会、经济、技术变革进入乡村的过程。

本质上是经济社会结构变革的过程. 加快城市化进程的本质并不是到处出现城市，而是要使全体国民享受现代城市的一切城市化成果并实现生活方式、生活观念、文化教育素质等的转变。即：实现城乡空间的融合发展-- 产业的融合、就业的融合、环境的融合、文化的融合、社会保障的融合、制度的融合等，以期真正实现城市和农村人民群众的共同富裕、共同发展、共同进步。

3.开发新材料从哪些方面（环境）考虑。且举例

设计生态材料的原则：

①系统分析方法：需要系统考虑和分析产业生态系统、自然生态系统与人类需求之间的关系，尤其是耦合关系。

②生命周期角度：只有综合考虑产品生命周期过程的影响，多级使用资源和能源，才能降低产品生产和消费过程的环境影响，使其与地球的环境承载力一致。

③多要素分析：生态设计必须必须同时考虑成本、环境影响和性能等主要因素。

④相关者协作：生态设计是基于产品生命周期链的设计方法，在设计过程中，需要各利益相关者共同参与及协作，这些利益相关者包括：生产者、供应商、消费者、废弃物管理者、资源回收者及政策制订者。

2、思路

①低物质化比如：借助于网络实现无纸化办公、交易等。

②功能经济比如，当人们不买汽车这种产品本身，而只买汽车运送乘客和物品的功能时，汽车制造商将会想方设法延长汽车的使用寿命，并且提高废旧汽车的回收价值，从而减少资源消耗和废物排放。

③物质替代聚合材料代替钢材，光纤代替铜质线，用萜（一种植物清洗剂）代替CFCs 环境材料的三个特点：

1.先进性：满足功能需求

2.环境协调性（优先争取的目标）

3.舒适性：经济性、可接受性

减少能源和资源的消耗，降低生产和使用后废弃物对环境的影响。

举例：如：采用再循环原料

尽量避免使用不可再生，或者需要很长时间才能再生的原料，如矿物燃料，金属铜等。尽量使用可以再循环利用的原料，可以减少原料在采掘和生产过程中的能耗。

举例：日本的Beauty工业利用废旧的玻璃作为原料，生产的免烧瓷砖可以节省大量的资源和能源，而且这种瓷砖可以再利用。

4.清洁生产：材料在生产过程中对环境的影响，怎样评价这些影响。

清洁生产是通过产品设计、原料选择、工艺改革、生产过程管理和物料内部循环利用等环境的科学化与合理化，使工业生产最终产生的污染物最少的一种工业生产方法和管理思路。

对环境的影响可从污染，能耗方面作答。从下面的改进方法进行改编

用无污染、少污染的产品替代毒性大、污染重的产品；

用无污染、少污染的能源和原材料替代毒性大、污染重的能源和原材料；

用消耗少、效率高、无污染、少污染的工艺设备替代消耗高、效率低、产污量大、污染重的工艺、设备；

最大限度地利用能源和原材料，实现物料最大限度的厂内循环；

强化企业管理，减少跑、冒、滴、漏和物料流失；

对少量的、必须排放的污染物，采用低费用、高效能的净化处理设备和“三废”综合利用措施进行最终的处理、处置。

评价：通过生命周期评价，可以阐明产品的整个生命周期中各个阶段对环境干预的性质和影响的大小，从而发现和确定预防污染的机会。

5.我国现在主要面对的大气污染问题有哪几类，有什么特征（危害），如何解决这些问题。分类：

按污染源存在形式：固定污染源和移动污染源

适用于进行大气质量评价时绘制污染源分析图。

按污染的排放方式：点源、面源和线源。

适用于大气扩散的计算。

按污染物排放空间：高架源和地面源

按污染物排放时间：连续源、间断源和瞬时源

此划分方法适用于分析大气污染物排放的时间规律。

按污染物产生类型

生活污染源、工业污染源和交通污染源

按其影响所及范围

局部性污染、地区性污染、广域性污染、全球性污染。

根据污染物的性质划分

(1)还原型(煤炭型)

(2)氧化型(汽车尾气型）

大气污染的特征：

1.造成大气污染的物质，主要是由于人类活动的结果，如工业的发展，城市人口的增加，交通运输等活动使大气加入了各种各样的有害气体和烟尘，造成了大气污染。

2.一般认为大气污染只发生在城市和工业区，那里的大气污染物浓度往往要比农村或郊区高出许多倍，似乎大气污染仅局限于局部地区或是区域性。

3.从实际表现大气污染是全球性的问题，因为污染物最终将散布到整个大气层。

4.当浓度升高到一定程度时，就会直接或间接地对人体、生物或材料等造成急、慢性危害。

光化学烟雾的特征：

烟雾蓝色