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1、第二章 材料与环境,2.1 材料概述 材料是工程技术的基础与先导。 定义-材料是宇宙间可用于制造有用物品的物质。 分类-根据材料的基本性质与结构，可以将其分为四大类，即金属，陶瓷，聚合物和复合材料。,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,材料及其制品的生产,材料及其制品的生产,能源短缺、资源过度 消耗乃至枯竭,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
2、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。,矿物能源方面,（2）中国资源和能源现状 资源总量大，但人均资源占有量远低于世界平均水平； 我国自然资源的地域分布非常不平衡，自然资源的质量差别也较大，低劣资源比例较高； 我国资源的主要矛盾表现在资源供给不能满足经济发展的需要； 我国的矿产能源结构和分布不合理。,资源,自然资源分类,取之不尽的资源（空气、风、太阳能等）,非再生资源（矿物、化石燃料等）,可再生的资源,（生物体、水、森林、草地、 海洋、土壤等）,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
3、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,（3）材料加工和使用过程中的资源消耗 中国几种主要原材料如钢材、铜、铝、铅等单位GNP资源消耗率远高于世界平均水平。 直接消耗-将资源直接用于材料的生产和使用； 间接消耗-在材料的运输、储藏、包装、管理、人工、环境迁移等环节造成的资源消耗。,（4）材料加工和使用过程中的能源消耗 分为直接消耗和间接消耗两类： 材料的生产和使用对能源的间接消耗与材料的资源消耗类似，也包括运输、储藏、包装、管理、流通、人工、劳保、照明等环节。,表2-9 1994年我国主要原材料工业的能源消耗统计,材料产
4、业是我国资源消耗、能源消耗的主要大户。,39.97%,1/7,1/6,2.5 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。,（1）大气污染物的形成与排放 形成由于人类活动排放的污染物进入大气所产生的不利于动植物及设施的状况称为大气污染，混入大气的各种有害成分称为大气污染物。 主要危害影响人类和动物的健康，使植物变质并枯萎，以及引起工业和生活设施老化和腐蚀破坏，影响使用年限。,工业过程排放的废气是形成大气污染的主要原因。,材料的生产和使用过程对大气污染有很大的影响。
5、,各种原材料及其加工业是工业大气污染的主要排放源。,各种化石能源消费过程中排放的大气污染物也不容忽视。相对而言，天然气是最清洁的燃料之一。,（2）水体污染物的形成与排放 形成由于人类活动排放的污染物进入水体造成的变质现象称为水污染，进入水中的各种有害成分称为水体污染物。 主要危害-影响人类及动物的身体健康；使水体植物变质；影响渔业，造成经济损失。 来源-生活废水/工业废水,水污染对人体健康的影响,1.污染的水体含有致病的微生物和病毒等。这些病毒微生物会引起各种肠道传染病的蔓延。 2.水中的有毒有害物质会引起人中毒或慢性中毒，尤其是重金属元素以可溶性离子状态溶解在水中，通过人体吸收，会造成严重病
6、变。,（3）固体污染物的形成与排放 形成在生产、生活及其他活动过程中产生的各种固态、半固态和高浓度液态废弃物统称为固体废弃物，也称为固体污染物。 主要危害形式侵占土地、污染土壤、污染水体、污染大气、影响环境卫生等。其中最为严重的是危险废物的污染（易燃、易爆、腐蚀性、剧毒性和放射性固体废弃物） 来源工业、矿业、城市和放射性废弃物等。,70%材料工业,尾矿和粉煤灰在4级以上风力作用下，可飞扬4050m，使其周围灰砂弥漫；长期堆放的煤矸石因含硫量高可引起自燃，向大气中散发大量的二氧化硫气体。,BACK,2.6 其他的环境影响 全球温室效应 区域毒性水平 臭氧层破坏 生物多样性减少 酸雨 森林锐减 土地荒漠化 电磁波污染 噪声污染 放射性物质污染 光污染,（8）电磁波污染 常见：计算机、微波炉、电视机、手机等。 （9）噪声污染 工业噪声、交通噪声、生活噪声 （10）放射性物质污染 （11）光污染（玻璃幕墙、反射光问题等）,
