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1、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
2、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
3、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（局部化一一全球化）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
4、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；我国材料加工和使用过程中的资源消耗：污染源种类
5、原因主要大气污染物资源效率低下，浪费严重；业火山爆发、森林火灾、土壤风化so,co. 尘等直接消耗：用于材料的生产和使用人工臥工业电力、冶金、机械.建林、化工、轻 工等烟尘、St、C（）、NO八有害化合物等间接消耗：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,叫有害比合材料加工和使用过程中固、液、气污染物排放居吐活炊饮、取展、垃圾co.so2.no,.hc,烟尘表2-11大气污染物的彩成额分类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黑色及有色金属采选业固废、重
6、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。后果：影响人类和动物的健康；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）固态污染物形成和排放概念：固态、半固态以及高浓度液态废弃物的总称后果：侵占土地，污染土壤、水体、大气，影响环境卫生污 染物来源：工业、矿业、城市、放射性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 温室效应指数GAI：评价某一气体的温室效应
7、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）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W某污染物的实际排放水平Ci该污染物容许排放标准臭氧层破环：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电磁污染：来源：电子设备对策：设计减量；开发有效屏蔽材料噪声污染：机械振动产生工业噪声占有较大份额对策：工艺革新；生态设计；清洁生产放射性物质污染、光污染（玻璃幕布、外墙装饰诱
8、发交通事故）第三章、材料环境影响的评价技术常见的环境指标及其表达方法：能耗（单一、偏颇最早的表达方法）、环境影响因子（EAF）、环境负荷单位（ELU）、单位服务的材料消耗（某一单位过程的材料消耗量，过程：生产或消费）、生态指数（Eco-Point:对某一过程或产品，根据其污染物的产量及其他环境作用大小，综合计算出该产品或过程 的生态指数，判断其环境影响程度eg:玻璃，148v聚乙烯，220）、生态因子（ECOI）LCA：综合评价方法生命周期评价方法（life cycle assessment, LCA）定义：一种评价某一过程、产品或事件从原料投入、加工制备、使用到废弃的整个生态循环过程中环境负
9、荷的定 量方法。用数学物理方法结合实验分析对某一过程、产品或事件的资源、能源消耗、废物排放、环境吸收和消耗 能力等环境负担性进行评价，定量确定该过程、产品或事件的环境合理性及环境负荷量的大小。框架： 目标和范围定义：界定某一过程、产品或事件对环境影响的大小（LCA方法应用的起点）评价目标：界定评价对象、评价原因，评价结果的输出形式评价范围：评价功能单元定义、评价边界定义、系统输入输出分配方法、环境影响评价的数学物理模型及 其解释方法、数据要求、审核方法及评价报告的类型与格式（）内容：功能单元：评价环境影响大小的度量单位（分母EI/SP） 系统边界：确定哪些过程应该被包括到LCA评价范围中 数据
10、：在LCA过程中用到的所有定性和定量的数值或信息，可为测量的环境数据，亦可为中 间的处理结果（LCA的可靠性保障）审核：第三方；公证性编目分析：根据评价目标和范围定义，针对评价对象收集定量或定性的输入输出数据，并对这些数据进行分类整 理和计算的过程LCA编目分析示意：【水、材料、煤、石油及天然气、矿物资源、金属矿产、其他能源、生态系统】-目标和 范围定义-【温室气体效应、酸雨、有机挥发物、臭氧层破坏、大气污染物、废渣排放、固体有害污染物、光声 电磁波污染】编目分析的步骤：1、系统和系统边界定义系统：为实现特定功能而执行的、与物质和能量相关的操作过程的集合，LCA评价对象 系统边界：系统和外部环
11、境的界限编目分析是对所有穿过系统边界的物质、能量流进行量化的过程系统定义包括对其功能、输入源、内部过程等方面的描述，以及地域和时间尺度上的考虑2、系统内部流程一系列相互关联的过程或子系统，用流程图表示这些过程和过程间的输入输出关系 分解程度取决于目标和范围定义以及数据的可获得性3、编目数据的收集与处理流入每个过程的物质和能量，以及流出每个过程排放到空气、水体和土壤的物质数据来源：实际生产过程获得+技术设计+工程计算估算+类似系统数据库编目分析中注意两类问题分配问题一一多个对象的问题：如一个系统产出多个产品，或一个回收过程处理了多个系统废弃物时，就产 生了输入输出数据如何在多个产品系统间分配的问
12、题（从系统中的物理、化学过程出发，依据质量和热力学标准， 以及经济学上的权衡）能源问题（应考虑能源类型、转化效率、能源生产中的编目数据及能源消耗量 不同类型的化石能源和电能应分别列出，能源消耗量以热值J或MJ单位计算） 环境影响评价评价目的：更好的理解编目分析数据与环境的相关性，定量评价各种环境损害造成的总的环境影响的严重程度 4个步骤：分类、表征、归一化、评价分类：将编目条目与环境损害种类相联系并分组排列的过程（定性的，基于自然科学知识的过程环境损害分为三大类：资源消耗、人体健康、生态环境影响 每一大类又细分为具体的环境损害种类 一种编目可能对应多种环境损害编目分析的结果表征：对比分析和量化
13、环境损害程度的过程;定量化，基于自然科学;通常采用计算“当量”的方法，比较和 量化环境损害程度;不同类型环境损害编目X当量值一一可比较的无量纲的表征量归一化：对编目分析和表征结果数据采用加权分级的方法进行处理，简化评价过程；简化环境因素，用单一 因子表示最后评价结果评价：比较和量化不同种类的环境损害，并给出最后的评价结果；利用多种数学物理模型；带有个人和社会 的主观因素和价值判断评价结果解释：综合编目分析和环境影响评价的结果；阐述和分析目标过程、事件或产品的环境影响；给出评价 的结论及建议；目的在于揭示产品系统或多或少的影响着环境，并存在改进的余地；强调了 LCA目的在于改善； 环境，而不仅仅
14、是对现状的评价；技术、专利抵触LCA常用模型：精确方法（输入输出方法、模糊数学分析法）、近似方法（线性规划法、层次分析法、逆矩阵法）LCA的局限性：应用范围的局限性：生态环境、人体健康、资源能源消耗、技术、经济和社会效果；质量、性 能、成本、利润、公众形象、评价范围的局限性：时间范围、地域范围和风险范围；区域性和时限性。评价方法的局限性：普遍适用标准化；量化与权重；主观性；时空变化，“与时俱进”第四章材料的资源效率理论材料生产的资源效率：指在某一生产过程中所产出的有用产品占所投入原料总量的百分比资源效率越低，环境污染越严重材料流理论概述：材料流分析理论是指用数学物理方法对在工业生产过程中按照一
15、定的生产工艺所投入的原材料 的流动方向和数量大小的一种定量分析理论。（材料流：又称物质流，也称材料链）理论基础：物质不灭定律和能量守恒定律实质：从实物的质量出发，通过追踪人类对自然资源和物质的开发、利用及遗弃过程，研究可持续发展 问题。即通过对自然资源和物质的开采、生产、转移、分配、消耗、循环、废弃等过程的分析，揭示物质在特 定区域内的流动特征和转化效率，找出环境压力的直接来源，进而提出相应的减少环境压力的解决方案。用于研究、评价工业生产过程中所投入的原材料的资源效率，找出提高资源效率的途径。从层次上划分为：经济系统材料流分析一一产业部门材料流分析一一产品生命周期评价以质量守恒定律为依据，将通过经济系统、产业部门和企业的物质分为输入、储存与输出三大部分，通过研 究三者的关系，跟踪、定位物质利用及迁移、转化途径输入：区域内物质输入总量最为重要，是度量一个国家和地区资源利用与自然生态的可持续性的重要指标输出：区域内物质输出总量最为重要，主要由固、气、水等废弃物和区域隐藏流组成。是人类对自身环境直接输 岀的环境压力。可用于表征环境友好程度，人与环境的和谐程度，环境保护与建设的可持续性。物质消耗总量:反映了人类对自然界物质的消耗程度。物质消耗总量越大，意味着人类对自然
