材料与环境Word文档格式.docx
《材料与环境Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料与环境Word文档格式.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
由于没有了食物，将有大量海洋生物，和以海洋生物为食的其他生物死亡。
海洋中大量生物死亡，将会污染海洋，加速其他生物的死亡；
同时释放大量温室气体，加速全球变暖，形成恶性循环。
5.一系列自然灾难增加。
气温升高所带来的热能，会提供给空气和海洋巨大的动能，从而形成大型，甚至超大型台风、飓风、海啸等灾难。
台风海啸等灾难不单直接破坏建筑物和威胁人类生命安全，也会带来次生灾难，尤其是台风、飓风等灾难所带来的大量降雨，会导致泥石流、山体滑坡等，严重威胁交通安全和居民生活安全。
6.陆地干旱导致火灾频发。
全球变暖导致陆地水分大量流失，不光是森林中的山火，城市中的火灾也将会非常频繁。
7.海岸生态环境失衡。
气温升高，冰川消融，海平面升高，引起海岸滩涂湿地、红树林和珊瑚礁等生态群丧失，海岸侵蚀，海水入侵沿海地下淡水层，沿海土地盐渍化等，造成海岸、河口、海湾自然生态环境失衡，给海岸带生态环境带来灾难。
2.水体“富营养化”与人类的生存环境的关系。
1.水味变腥发臭。
富营养水体中藻类多,有些能散发腥臭味,这种腥臭向水体四周的空气扩散,降低周围人们的生活质量。
2.水体透明度降低，破坏水产资源。
富营养水体中生长着以蓝藻和绿藻为优势种的大量水藻。
这些水藻浮于水表,形成“绿色浮渣”，水质变浑,透明度降低，阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用，还可能造成溶解氧的过饱和状态，对水生动物构成危害，造成鱼类大量死亡。
3.有毒物质的释放，危害人体健康。
某些藻类（如蓝藻中的丝状藻类-微囊藻属,鱼腥藻属和束丝藻属;
海生腰鞭毛目生物）能分泌、释放有毒物质,富营养化的水中含有硝酸盐和亚硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，会中毒致病。
4.影响供水水质并增加净水成本。
湖泊常为饮用水和工业用水的水源,其富营养化后,净水厂会出现一系列问题。
（1）在藻类增殖旺期,过量藻类会堵塞水泵和管道。
（2）富营养水体因缺氧而产生硫化氢、甲烷和氨等有毒有害气体,水藻产生有毒物质。
这降低了净水厂的产水率,增加了净水技术难度和成本。
5.水生生态变化。
正常情况下湖泊中各种生物处于相对平衡状态,存在大量的独立种,种间关系密切,各种的数量不多,但较稳定。
水体富营养状态时,水体的正常生态平衡被扰乱,生物种明显减少,而存活生物的个体数剧增,这种物种演替降低了水生生物的稳定性和多样性,导致湖泊生态平衡的破坏。
6.促使湖泊老化。
水体富营养化会加速湖泊的衰退，使之向沼泽化发展。
3.再生资源的特点与作用。
理解“固体废物是放错地方的资源”。
特点：
1．再生资源的集中和分散。
再生资源和基础原料不同，其再生产、流通和消费向城市或人口密集地区集中。
最终产品品种繁多，使用分散，材料的这种扩散型物质流，造成分散分布的特点，这无疑给循环再生带来困难。
2．资源可利用价值高，对保护资源和环境贡献率高。
材料虽然消耗可再生资源，但主要消耗的是面临日益枯竭的不可再生资源，再生资源再利用无疑对保护不可再生资源有着重大意义。
3．资源来源具有永续性。
这种资源具有不会枯竭的特点，因为材料是社会进步的物质基础，材料本身就具有永续性，而其生产、消费过程必然要产生废弃物，生产设备也在不断更新、折旧和报废成为废弃物，即使是新材料也是如此，所以再生资源会不断产生，成为再利用的物质资源。
4．再生资源物质流的逆向性。
材料的物质流是从生产进入流通和消费，而再生资源的物质流恰恰相反，从生产消费和生活消费经过集中、加工再进入生产。
再生资源物质流的逆向性又成为“负过程”、“还原过程”、“静脉流程”。
5．材料与材料废弃回收物的性能、附加值的逆向性。
与努力提高材料的附加值相反，其再生资源的再资源化率将下降。
一般材料生产被称为动脉产业，而废弃物再生被称为静脉产业。
作用：
1．发展资源再生产业有利于实现我国经济增长模式的转换。
实现经济增长模式由粗放式向集约式转变,由高投入、高消耗、低效益、高排放向低投入、低消耗、高效益、低排放转变。
这种转变与循环经济的要求是完全一致的。
转变经济增长方式是全面贯彻落实科学发展观必须坚持的原则之一,节约资源是基本国策。
2．减少生产、生活带来的废旧物资排放,控制污染源,减轻经济增长、生活水平的提高,对环境保护带来的压力。
资源再生产业可以使废旧物质、工业有污染性副产品（“三废”）、生活垃圾等工业社会和工业文明不可避免的负效应，运用回收、加工处理、高科技手段转化成新的有用材料，重新回到社会再生产过程,实现变废为宝。
3.减轻经济增长和社会发展对一次能源（煤炭、石油）、二次能源（电力）、森林资源和其它矿产资源的依赖，实现同等程度的经济增长目标所消耗的上述资源降低，缓解有限资源的掠夺性开发以及由于资源的过度开采对环境和生态所造成的破坏。
理解“固体废物是放错地方的资源”：
从资源再生观点看，“固体废物是放错地方的资源”，一切物质资源均具有循环利用的价值。
如果利用得当，“废物”就是宝贵的资源，而与开采天然资源进行加工提炼相比，废料加工利用过程产生的污染物和对环境的影响可能更低。
只要找到合理的利用方法，进行正确的回收和后期处理，许多固体废物都能变废为宝，由废物变为可利用资源。
4.分析LCA方法具有的特征及LCA现有的技术框架的完善性。
特征：
1.周期化
评价过程应包括该产品、过程或事件的寿命全过程，包括原材料的提取与加工、制造、运输和销售、使用、再使用、维持、循环回收，直到最终的废弃。
2.定量化
量化评价是确定不同影响类型的贡献大小，即权重，以便能得到一个数字化的可供比较的单一指标。
3．过程化
将整个的lifecycle细分为多个的过程，对每个过程进行定量的描述，从而可以系统地、充分地阐述与产品系统相关的环境影响，进而才可能定位和辨别出影响产品系统环境表现的薄弱环节，并寻找到改善环境表现的时机和途径。
LCA现有的技术框架的完善性:
1.客观性问题
LCA作为一种评价产品环境影响的方法，最重要的是保证结论的客观性。
但LCA所处理的环境问题以及所采用的量化方法，都对LCA的客观性有着极大的影响。
第一，LCA方法在许多环节的实施中，既依赖于LCA的标准，也依赖于实施者对LCA方法的理解和对被评估系统的认识以及自身积累的评估经验和习惯，这些难以完全避免的非标准化的因素都有损于LCA的客观性。
第二，LCA中所做出的大量选择和假定，包括功能单元的定义、系统边界的设置、数据收集渠道和影响类型的选择等，在本质上无法脱离主观因素的影响，所以必然会存在误差。
第三，环境影响评估在量化过程必然要引入象权重因子这样的主观因素，其评估结果必然因人而异，没有重复性并且难以验证，使得其客观性受到损害。
2．计算模型的局限性
用于生命周期清单分析或评价环境影响的模型实际上存在很大局限性。
因为它们的假定条件可能对某些潜在影响或运用是不可行的。
由于目前尚不存在一种在科学上可接受的、对各种不同的污染物作权重的方法，因此，对不同类型的污染进行比较还存在着困难，甚至在同一单元中的不同类型污染影响也无法测定。
所以，将清单数据转换为环境损害的计算方法通常非常复杂和不确定，其简化处理公式如“临界容量”等存在着根本上的缺陷，精确度很受影响。
3．数据采集及质量分析方法的标准化问题
虽然LCA的数据收集标准化有了很大进展，但不同分析的结果差别仍然很大。
差异源自于系统边界定义不同、产品系统间的输入输出分配不同、收集的数据质量参差不齐等。
例如不同国家的电力结构不同，在计算消耗电能对环境的影响时差异就较大。
评价方法的标准化问题将直接影响评价结果的比较和交流。
另外，对于数据质量的分析也非常重要，但直至目前，基础数据可靠性和全面性的评判仍不存在标准的方法。
4．研究结果的不确定性
由于许多参数还不能简化到用一个指标来概括的程度，数据更新的速度又相当快，而且在确定权重过程中使用的假设也可能有问题，因此不能为消费者提供关于某一特定产品在环境方面具有绝对优势的结论。
技术框架：
1.目标和范围的确定2.编目分析3.环境影响评估4.环境解释，有一定得局限性，环境影响阶段的主观性对LCA的最终评价有重要影响，影响LCA的可信性，应用范围局限性，评估范围局限性，评估方法局限性，时间地域局限性
5.资源与能源对材料工业可持续发展的意义。
理解新能源（或清洁能源）相对于传统能源的优势。
资源与能源对材料工业可持续发展的意义：
材料作为社会经济发展的基础和先导，推动人类文明的进程，但从资源在材料生产-使用-废弃的过程中的行为来看，可以说是将大量资源提取出来，又将大量废弃物排回到自然环境中的循环过程。
人类在创造社会文明的同时，也在不断地破环人类赖以生存的环境空间。
传统的材料研究、开发与生产，往往过多的追求良好的使用性能，而对材料的生产、使用和废弃过程中消耗大量的能源和资源，并造成严重的环境污染，危害人类生存的严峻事实重视不够。
材料是人类文明进步的物质基础，又是造成资源、能源过渡消耗，生态环境恶化的主要责任者之一。
面对世界资源枯竭、能源短缺、环境恶化的严峻现实，无论从整个社会经济的可持续发展，还是材料产业自身的可持续发展和环境保护来看，都应该充分考虑和重视材料整个生命周期中所造成的资源、能源和环境问题。
材料产业的发展必须走与资源、能源和环境相协调的道路才是可持续发展的。
新能源（或清洁能源）优势：
1.资源丰富，普遍具备可再生特性，可供人类永续利用。
2.清洁，环境污染小或无污染。
3.不含碳或含碳量很少，降低温室气体排放。
4.分布广，有利于小规模分散利用。
5.还未得到充分开发，具有很大的应用潜力。
6.生态设计理念的内涵。
生态设计与社会可持续发展的关系。
生态设计是将保护生态环境、人类健康安全的意识和技术有机地融入材料、产品、以及工业过程中的设计方法，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响为最小。
可持续发展就是指经济、社会、资源和环境保护协调发展，它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境，使子孙后代能够永续发展和安居乐业。
生态设计要求工业界的物质投入必须大幅度削减，而且资源使用的一般特征必须改变，这种改变必须尽量减少或摆脱化石燃料和不可再生资源利用，并转向包括水、空气和太阳能在内的可再生性资源在其全部多样性上的可持续发展利用。
可持续发展是基于人类无限发展的需要与自然资源的有限性这一现实矛盾而提出的战略思想,它提倡一种持续创新的模式,追求的是社会效益、经济效益、环境效益的兼顾与协调。
生态设计反映了可持续发展的基本精神,它是在现代科学技术的条件下,以最少的能耗获取最大的社会发展,确保生态系统的良性循环,同时,也体现出入类对大地的一种伦理责任。
生态设计是站在人类根本利益基点上全方位的设计观念,是产品设计、服务设计与生态环境的认同与综合运作。
7.光化学烟雾的形成与危害
1）形成：
光化学烟雾（photo-chemicalsmog）是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等一次污染物在阳光（紫外光）作用下发生光化学反应生成二次污染物。
光化学烟雾形成过程简述如下：
清晨大量的碳氢化合物和NO由汽车尾气及其他源排入大气。
由于晚间NO氧化的结果，已有少量NO2存在。
当日出时，NO2光解离提供原子氧，然后NO2光解反应及一系列次级反应发生，-OH开始氧化碳氢化合物，并生成一批自由基，它们有效地将NO转化为NO2，使NO2浓度上升，碳氢化合物及NO浓度下降；
当NO2达到一定值时，O3开始积累，而自由基与NO2的反应又使NO2的增长受到限制；
当NO向NO2转化速率等于自由基与NO2的反应速率时，NO2浓度达到极大，此时O3仍在积累之中；
当NO2下降到一定程度时，就影响O3的生成量；
当O3的积累与消耗达成平衡时，O3达到极大。
光化学烟雾的形成及其浓度，除汽车排气中污染物的数量和浓度直接决定以外，还受太阳辐射强度、气象以及地理等条件的影响。
太阳辐射强度是一个主要条件，太阳辐射的强弱，主要取决于太阳高度，即太阳辐射线与地面所成的投射角以及大气透明度等。
因此，光化学烟雾的浓度，除受太阳辐射强度的日变化影响外，还受该地的纬度、海拔高度、季节、天气和大气污染状况等条件的影响。
光化学烟雾是一种循环过程，白天生成，傍晚消失。
污染区大气的实测表明，一次污染物CH和NO的最大值出现在早晨交通繁忙时刻，随着NO浓度的下降，NO2浓度增大，O3和醛类等二次污染物随着阳光增强和NO2、HC浓度降低而积聚起来。
它们的峰值一般要比NO峰值的出现要晚4-5小时。
二次污染物PAN浓度随时间的变化与臭氧和醛类相似。
城市和城郊的光化学氧化剂浓度通常高于乡村，许多乡村地区光化学氧化剂的浓度增高，有时甚至超过城市。
这是因为光化学氧化剂的生成不仅包括光化学氧化过程，而且还包括一次污染物的扩散输送过程，是两个过程的结果。
因此光化学氧化剂的污染不只是城市的问题，还是区域性的污染问题。
短距离运输可造成O3的最大浓度出现在污染源的下风向，中尺度运输可使臭氧扩散到上百公里的下风向，如果同大气高压系统相结合可传输几百公里。
2）危害：
●损害人和动物的健康。
人和动物受到的主要伤害是眼睛和粘膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。
光化学烟雾能促使哮喘病患者哮喘发作，能引起慢性呼吸系统疾病恶化、呼吸障碍、损害肺部功能等症状，长期吸入氧化剂能降低人体细胞的新陈代谢，加速人的衰老。
PAN还是造成皮肤癌的可能试剂。
光化学烟雾明显的危害是对人眼睛的刺激作用。
在美国加利福尼亚州，由于光化学烟雾的作用，曾使该州3/4的人发生红眼病。
日本东京1970年发生光化学烟雾时期，有2万人患了红眼病。
研究表明光化学烟雾中的过氧乙酰硝酸酯（PAN）是一种极强的催泪剂，其催泪作用相当于甲醛的200倍。
另一种眼睛强刺激剂是过氧苯酰硝酸酯（PBN），它对眼的刺激作用比PAN大约强100倍。
空气中的飘尘在眼刺激剂作用方面能起到把浓缩眼刺激剂送入眼中的作用。
臭氧是一种强氧化剂，在0.1ppm浓度时就具有特殊的臭味。
并可达到呼吸系统的深层，刺激下气道黏膜，引起化学变化，其作用相当于放射线，使染色体异常，使红血球老化。
PAN、甲醛、丙烯醛等产物对人和动物的眼睛、咽喉、鼻子等有刺激作用，其刺激域约为0.1ppm。
●影响植物生长
植物受到臭氧的损害，开始时表皮褪色，呈蜡质状，经过一段时间后色素发生变化，叶片上出现红褐色斑点。
PAN使叶子背面呈银灰色或古铜色，影响植物的生长，降低植物对病虫害的抵抗力。
●对建筑材料的破坏
因平流层臭氧损耗导致阳光紫外线辐射的增加会加速建筑、喷涂、包装及电线电缆等所用材料，尤其是聚合物材料的降解和老化变质。
特别是在高温和阳光充足的热带地区，这种破坏作用更为严重。
由于这一破坏作用造成的损失估计全球每年达到数十亿美元。
[8]
无论是人工聚合物，还是天然聚合物以及其它材料都会受到不良影响。
当这些材料尤其是塑料用于一些不得不承受日光照射的场所时，只能靠加入光稳定剂和抗氧剂或进行表面处理以保护其不受日光破坏。
阳光中UV-B辐射的增加会加速这些材料的光降解，从而限制了它们的使用寿命。
研究结果已证实中波UV-B辐射对材料的变色和机械完整性的损失有直接的影响。
●降低大气的能见度
光化学烟雾的重要特征之一是使大气的能见度降低、视程缩短。
这主要是由于污染物质在大气中形成的光化学烟雾气溶胶所引起的。
这种气溶胶颗粒大小使其不易因重力作用而沉降，能较长时间悬浮于空气中，长距离迁移。
它们与人视觉能力的光波波长相—致，能散射太阳光，从而明显地降低了大气的能见度，因而妨害了汽车与飞机等交通工具的安全运行，导致交通事故增多。
●其他危害
光化学烟雾会加速橡胶制品的老化和龟裂，腐蚀建筑物和衣物，缩短其使用寿命。
8.无机非金属材料生态化设计思路（结合ppt结构设计和相设计来写）
1.高纯化与复合化
原料的高纯化是先进无机非金属材料的一个重要发展方向。
随着纯度的提高，晶界玻璃相和有害杂质减少，材料的力学性能，特别是耐高温性能显著提高，这是人们追求高纯度的目的。
对于许多功能陶瓷而言，高纯度是必不可少的。
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，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.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。
与金属材料不同，多数陶瓷材料的性能对成分的微小变化不敏感。
传统陶瓷自身及其原料几乎全都是复相物质，成分范围很宽，再加上陶瓷资源丰富，废弃物再生制品多用于建材领域，因此，复相或复合化对陶瓷材料环境协调性带来的危害，没有金属材料严重。
3.天然原料与合成原料.
传统无机非金属材料多使用天然矿物原料，由于成分范围宽，常含有有害杂质，因此，使用性能较差。
先进无机非金属材料为实现原料的高纯化和复合化，多采用合成原料，使用性能优异。
天然原料直接来自自然界，经过漫长的演化过程，其组成及存在形式与周围环境达到了最佳的协调与稳定，以此制成的制品废弃后，与周围环境也会有较好的亲和性，不会对水系和土壤造成污染。
合成原料不仅要消耗额外资源和能量，而且会产生有害污染，最终制成品与环境的亲和性也较差。
天然原料性能差，但环境协调性好。
合成原料则相反，这一对矛盾是使用性能与环境协调性矛盾的重要原因，成分设计时必须加以统筹考虑。
综上所述，如何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。
9.
复合材料生态化设计思路
复合材料多功能化
复合材料多功能化是设计的一个方向，传统上复合材料是以追求力学性能为主的设计，使不同材料的性能和功能都可以并存，到目前为止已利用的功能非常有限。
复合材料的多功能性还未得到充分利用。
复合材料是可以将现有的材料巧妙地组合，按人为的使用目的制造出来的系统技术。
不仅可以将不同的材料组合起来，在同一材料中也凝聚材料所具有的各种功能。
10.环境保护与可持续发展的关系
可持续发展认为发展与环境保护相互联系，构成一个有机整体。
《里约宣言》指出“为了可持续发展，环境保护应是发展进程的一个整体部份，不能脱离这一进程来考虑”。
可持续发展非常重视环境保护，把环境保护作为它积极追求实现的最基本目的之一，环境保护是区分可持续发展与传统发展的分水岭和试金石。
一、可持续发展突出强调的是发展，发展是人类共同的和普遍的权利。
发达国家也好，发展中国家也好都应享有平等的，不容剥夺的发展权，对于发展中国家，发展更为重要。
事实说明，发展中国家正经受来自贫穷和生态恶化的双重压力，贫穷导致生态恶化，生态恶化又加剧了贫穷。
因此，可持续发展对于发展中国家来说，发展是第一位的，只有发展才能解决贫富悬殊，人口猛增和生态危机提供必要的技术和资金，最终走向现代化和文明。
二、环境保护与可持续发展紧密相联。
可持续发展把环境建设做为实现发展的重要内容，因为环境建设不仅可以为发展创造出许多直接或间接的经济效益，而且可为发展保驾护航，向发展提供适宜的环境与资源；
可持续发展把环境保护作为衡量发展质量、发展水平和发展程度的客观标准之一，因为现代的发展与现实越来越依靠环境与资源的支撑，人们在没有充分认识可持续发展之前，随传统发展，环境与资源正在急剧的衰退，能为发展提供的支撑越来越有限了，越是高速发展，环境与资源越显得重要；
环境保护可以保证可持续发展最终目的实现，因为现代的发展早已不是仅仅满于物质和精神消费，同时把为建设舒适、安全、清洁、优美的环境作为实现的重要目标进行不懈努力。
三、可持续发展认为，在环境保护方面，每个人都享有正当的环境权利。
环境权利和义务是相对的，对别人是一种权利，对自己则是一种义务，人们的环境权利和环境义务是平等的和统一的。
这种权利应当得到他人的尊重和维护。
四、可持续发展要求人们放弃传统的生产方式和消费方式。
就是要及时坚决地改变传统发展的模式——即首先减少进而消除不能使发展持续的生产方式和消费方式。
它一方面要求人们在生产时要尽可能地少投入，多产出；
另一方面又要求人们在消费时尽可能地多利用、少排放。
因此，我们必须纠正过去那种单纯靠增强投入，加大消耗实现发展和以牺牲环境来增加产出的错误作法，从而使发展更少地依赖有限的资源，更多地与环境容量有机的协调。
五、可持续发展要求加快环境保护新技术的研制和普及 解决环境危机、改变传统的生产方式、以及消费方式，根本出路在发展科学技术。
只有大量地使用先进科技才能使单位生产量的能耗、物耗大幅度下降，才能实现少投入，多产出的发展模式，减少对资源、能源的依赖性、减轻环境的污染负荷。
六、可持续发展还要求普遍提高人们的环境意识。
实施可持续发展的前提，是人们必须改变对自然的传统态度——即从功利主义观点出发，为我所用，只要对人类是需要的，就可以随意开发使用。
而应树立起一种全新的现代文明观念，即用生态的观点重新调整人与自然的关系，把人类仅仅当作自然界大家庭中一个普通的成员，从而真正建立起人与自然和谐相处的崭新观念，这仅依靠个别人不行、少数人也不行，只有使之成为公众的自觉行为，因此，要使环境教育适合可持续发展。
环境是我们人类赖以生存的外部世界，如果没有一个良好的环境，那么我们人类的生存空间将会大大降低。
举一个简单的例子来说，目前我国由于工业化发展迅速，并且以火力发电较多，导致我国大部分省市直辖区都产生了极为严重的雾霾天气，不仅影响到了人们的日常生活，同时也不利于我国的可持续发展理念的深化。
一、环境保护与可持续发展的关系
1.环境与经济之间的关系
环境与经济发展之间的关系非常密切，一方面经济的发展在一定程度上会影响到生态环境，而生态环境则为经济发展提供
升级会员 