環境材料學第二章材料對環境影響1第2章材料對環境的影響材料在國民經濟中的作用材料與資源、環境的關系材料加工和使用過程中的資源和能源消耗材料加工和使用過程以及廢棄回收過程中的污染物排放（氣、水、渣）材料加工和使用過程及廢棄后的其它環境效應（溫室效應、區域毒性水平、臭氧層、電磁波、噪聲、放射性、光污染）22.1材料在國民經濟中的地位和作用國民經濟和社會發展的基礎和先導現代文明的三大支柱（能源、信息、材料）社會文明進化的標志（人類社會時代命名與材料密不可分）近代兩次產業革命離不開新材料的開發（鐵基材料與蒸汽機；能源革命相聯系的交通運輸工業）科技發展史來看，重大技術革新起始于材料的革新（Ni基高溫材料與超音速；高溫陶瓷與航天飛機；電子材料與信息革命；生物醫學技術與材料）我們從個人到社會國家的方方面面都離不開材料和材料的革新3材料的發展趨勢結構材料：輕質、高強高韌、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、低成本、復合化功能材料：新型電池材料、稀土永磁材料、生物醫學與仿真材料、超導42.2

材料與資源環境的關系工業品的鏈式生產流程：原料的投入和產品的產出；能源的輸入與廢棄物的排放原料材料零件產品使用廢棄資源、能源污染物推動社會進步消耗資源能源破壞生態環境（局部化——全球化）5人類面臨的資源環境問題1990200020502100廢棄物問題全球氣溫變暖（氣溫上升1度，海平面上升20cm)62億人100億人人口爆炸全球氣溫顯著變暖（氣溫上升3度，海平面上升60cm)石油天然氣枯竭礦物資源枯竭食物短缺67十大環境公害與材料生產有關的達一半之多8我國材料工業的情況9材料生產和消費大國，支撐國民經濟發展能耗大，排放強；資源過度消耗，環境污染嚴重趨勢：能耗降低；廢氣排放增加，其它減少102.3材料加工和使用過程中資源和能源消耗2.3.1全球資源和能源現狀現狀：資源危機，能源短缺原因：人口膨脹，經濟總量增加

11資源危機非再生資源迅速耗竭（礦產資源）物種滅絕淡水資源不足森林資源持續赤字水土流失加劇12能源危機礦物能源面臨枯竭（化石能源、核礦物）可再生能源開發不足（風、水、日光）132.3.2中國資源和能源現狀資源現狀總量大，種類齊全，數量豐富人均水平遠低于全球平均水平，資源與人口矛盾突出地域分布不平衡質量差別大，低劣資源比重高14能源現狀結構和分布不合理能源效率低下，環境污染嚴重152.3.3我國材料加工和使用過程中的資源消耗資源效率低下，浪費嚴重16資源消耗直接消耗：用于材料的生產和使用間接消耗：材料的運輸、儲藏、包裝、管理、流通、人工、環境遷移等環節造成的資源消耗172.3.4我國材料加工和使用過程中的能源消耗直接消耗間接消耗18192.4材料加工和使用過程中固、液、氣污染物排放現狀化工造紙行業廢水排放量居首，鋼鐵冶金次之非金屬礦物制品業廢氣排放居首,建材（水泥)行業煙塵排放居首黑色及有色金屬采選業固廢、重金屬排放量居首2021大氣污染物排放——形成和分類22工業排放廢氣是大氣污染的主要原因

冶金、建材、化工行業是主要排放源23材料加工過程燃料燃燒的大氣污染24水體污染物形成和排放概念：污染物進入水體造成的水體變質現象后果：影響人類和動物健康；水體植物變質；漁業枯萎污染物來源：生活污水；工業廢水（重金屬、有機物、酸堿鹽、油、放射性）2526固態污染物形成和排放概念：固態、半固態以及高濃度液態廢棄物的總稱后果：侵占土地，污染土壤、水體、大氣，影響環境衛生污染物來源：工業、礦業、城市、放射性27歐洲工業廢棄排放小，美國礦業排放大歐洲工業發達，固廢排放小，說明其工業廢棄物和城市生活垃圾處理和再利用水平高28我國材料工業產生和排放的固體廢棄物是主體，再利用和再資源化具有重要意義29

m鋼鐵、有色、建材、水泥、化工生產排放大量的粉塵煙霧（微米級）尾礦和粉煤灰煤矸石自燃302.5其它環境影響-溫室效應全球溫室效應原理溫室氣體：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與消費過程中的氣體排放312.5其它環境影響-溫室效應溫室效應指數GAI：評價某一氣體的溫室效應影響依據氣體的分子內部振動和轉動能級水平，以及在大氣中的壽命等，以上決定了其易于吸收紅外長波輻射的程度32溫室效應與氣候變化

有些痕量氣體吸收太陽能并將其轉變為熱量，最終可能引起具有災難性后果的氣候變化全球變暖的結果：兩極冰雪融化造成洪水泛濫，良田倫為沙漠以及最終出現饑荒。增加慢性病和傳染病的發病率。33溫室效應是一個自然過程，如果沒有它，地球表面的平均溫度將不是現在的15℃，而是-18℃?，F在的問題是大氣中的溫室氣體增加了，溫室效應加強了，因而導致全球氣候變暖。二氧化碳的作用占到55％，濃度從100年前的260～280ppm增加到340ppm34《京都議定書》2005年2月16日，《京都議定書》生效。１９９７年１２月，１４９個國家和地區的代表在日本東京召開《聯合國氣候變化框架公約》締約方第三次會議，經過緊張而艱難的談判，會議通過了旨在限制發達國家溫室氣體排放量以抑制全球變暖的《京都議定書》《京都議定書》需要在占全球溫室氣體排放量５５％的至少５５個國家批準之后才具有國際法效力。35減排目標《京都議定書》規定，到２０１０年，所有發達國家排放的二氧化碳等６種溫室氣體的數量，要比１９９０年減少５.２％，發展中國家沒有減排義務。對各發達國家說來，從２００８年到２０１２年必須完成的削減目標是：與１９９０年相比，歐盟削減８％、美國削減７％、日本削減６％、加拿大削減６％、東歐各國削減５％～８％。新西蘭、俄羅斯和烏克蘭則不必削減，可將排放量穩定在１９９０年水平上。議定書同時允許愛爾蘭、澳大利亞和挪威的排放量分別比１９９０年增加１０％、８％、１％。36中國的立場2002年9月3日國務院總理朱镕基在約翰內斯堡可持續發展世界首腦會議上講話時宣布，中國已核準《〈聯合國氣候變化框架公約〉京都議定書》中國政府認為，《聯合國氣候變化框架公約》及其《京都議定書》為國際合作應對氣候變化確立了基本原則，提供了有效框架和規則，應當得到普遍遵守。歐盟各成員國及日本已批準了議定書。中國希望其他發達國家盡快批準或核準議定書。37發達國家的態度2002年３月，歐盟環境部長會議批準了《京都議定書》。６月，日本政府也批準了《京都議定書》。至此，批準議定書的國家已超過５５個，但批準國家的溫室氣體排放量僅為全球溫室氣體排放總量的３６％，尚不足以使《京都議定書》生效。38美國的態度美國人口僅占全球人口的３％至４％，而所排放的二氧化碳卻占全球排放量的２５％以上。美國曾于１９９８年１１月簽署了《京都議定書》。但在2001年３月，布什政府以“減少溫室氣體排放將會影響美國經濟發展”和“發展中國家也應該承擔減排和限排溫室氣體的義務”為借口，宣布拒絕執行《京都議定書》392.5其它環境影響-區域毒性水平有毒物質因排放和泄露對該地區的生物產生的毒性LTL=Wi/CiLTL-區域毒性水平Wi—某污染物的實際排放水平Ci—該污染物容許排放標準4041422.5其它環境影響-臭氧層破壞原理：氯氟烴化合物（CFCs)在平流層紫外照射下分解產生氯原子，與臭氧發生鏈式反應，一個氯原子消耗十萬個臭氧分子，形成空洞紫外線對有機體造成損傷替代氟利昂等43ODS物質在我國的應用

和涉及的行業OzoneDepletingSubstances其涉及人類生活的方方面面化工生產制冷泡沫煙草醫藥農業清洗消防44我國的ODS淘汰需要解決的科學和技術問題：(1)臭氧層耗損和保護及其對社會、經濟與環境和健康影響;(2)替代品與替代技術選擇和發展戰略(3)全球共享資源管理理論與機制(4)履行議定書的對策與策略，包括國際環境外交對策和與國內安全履約機制與措施452.5其它環境影響-電磁污染電磁輻射影響人體健康來源：電子設備對策：設計減量；開發有效屏蔽材料462.5其它環境影響-噪聲污染機械振動產生工業噪聲占有較大份額（材料生產）對策：工藝革新；生態設計；清潔生產472.5其它環境影響-放射性物質污染核能使用和核科學試驗產生（能源和材料使用加工過程中產生）2.5其它環境影響-光污染

玻璃幕墻

外墻裝飾

誘發交通事故

48為什么材料與能源、信息并列為現代高科技三大支柱，考慮一下它們各自起什么作用？49試用物質不滅和能量守恒的理論來說明材料與資源、環境的關系。50結合實際，舉例說明某一材料或產品從生產到使用直