《環(huán)境材料概論》復習參考資料含答案.docVIP

環(huán)境材料概論復習思考題1-1簡述材料在社會經(jīng)濟發(fā)展中的地位及其重要作用。（看書用自己的話說說）答：1、材料是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的基礎和先導，與能源、信息并列為現(xiàn)代高科技的三大支柱。2、16實際以來，人類經(jīng)歷了兩次世界范圍的產(chǎn)業(yè)革命，均離不開新材料的開發(fā)。3、21世紀的經(jīng)濟仍然是建立在物質基礎之上，隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展和人類生活水平的提高，現(xiàn)代社會對材料及其產(chǎn)品的需求增長也更加迅猛。1-2用自己的理解給出生態(tài)環(huán)境材料的定義。答：1、生態(tài)環(huán)境材料是指那些具有滿意的使用性能和可接受的經(jīng)濟性能，并在其制備、使用及廢棄過程中對資源和能源消耗較少，對生態(tài)環(huán)境影響較小且再生利用率較高的一類材料。（注意：環(huán)境、使用、經(jīng)濟三個性能）2、生態(tài)環(huán)境材料實質上是賦予傳統(tǒng)結構材料、功能材料以特別優(yōu)異的環(huán)境協(xié)調性的材料，或者那些直接具有凈化和修復環(huán)境等功能的材料。1-3生態(tài)環(huán)境材料的特征是什么？答：從材料本身性質來看，主要特征是：1、無毒無害、減少污染，包括避免溫室效應和臭氧層破壞等。2、全壽命過程對資源和能源消耗少。3、可再生循環(huán)利用，容易回收。4、材料的高使用效率等。按照有關的研究報道和生態(tài)環(huán)境材料的要求，其特征有：1、節(jié)約能源；2、節(jié)約資源；3、可重復使用；4、可循環(huán)再生；5、結構可靠性；6、化學穩(wěn)定性；7、生物安全性；8、有毒、有害替代；9、舒適性；10、環(huán)境清潔、治理功能。1-4你認為那些材料屬于生態(tài)環(huán)境材料？舉例說明。（舉例之后還要簡要說明一下）答：比如：生態(tài)水泥、環(huán)保建材、降解樹脂 環(huán)境工程材料 天然資源環(huán)境材料 電磁波防護類材料 電子功能材料領域的毒害元素替代材料1-5畫出傳統(tǒng)材料和生態(tài)環(huán)境材料的材料環(huán)境系統(tǒng)圖并說明兩者的區(qū)別與聯(lián)系。2-1材料是如何分類的？研究材料的四要素是什么？答：根據(jù)材料的物理和化學屬性分為：金屬材料、非金屬材料、有機高分子材料、復合材料；研究材料的四要素是：組成、結構、加工工藝及性能與用途。2-2在材料的合成與加工技術工藝過程中，如何賦予其環(huán)境協(xié)調功能?答：通過分析材料的環(huán)境影響特征，得出環(huán)境負荷流動結構，將傳統(tǒng)的材料和產(chǎn)品設計方法與LCA方法相結合，從環(huán)境協(xié)調性的角度對材料和產(chǎn)品進行設計（即環(huán)境協(xié)調性設計），并結合LCA思想，從實際生產(chǎn)過程出發(fā)，提出切實可行的生產(chǎn)工藝的改進措施。對大量消耗的基礎材料產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)等過程進行環(huán)境協(xié)調性改造，從根本上提高資源、能源利用效率，減少和消除污染以實現(xiàn)零排放工程，是材料產(chǎn)業(yè)環(huán)境協(xié)調性發(fā)展的治本之道。（還要用自己的話闡述一下）2-3化學元素在環(huán)境中的分布特征是什么？答：1、普遍性 在自然界中，構成物質的元素有90多種，它們不僅廣泛存在于宇宙中，而且均存在于地殼層中有礦物、巖石和土壤等構成的各種地質體中，從而體現(xiàn)出化學元素分布的普遍性。2、富集性化學元素在地殼中的含量分布不僅相差很大，而且很不均衡。由于某些地質條件的作用促使有用的化學元素發(fā)生富集現(xiàn)象，即表現(xiàn)出富集性。3、共生性地殼中的化學元素具有富集性，但這種富集是一種多組元的共生富集，體現(xiàn)出了其分布的第三個特性，即共生性或復合性。2-4什么是材料流和材料流分析？答：材料流：也可以稱為物質流，從材料的全壽命周期分析，從資源開車開始，包括采礦、選礦、提煉或冶金制備、加工、儲運銷售、使用、維修再使用，直至廢棄，每一個環(huán)節(jié)都會向環(huán)境排放廢棄物。材料流也可以說是材料背負的生態(tài)負荷或稱生態(tài)包袱（Ecological Rucksack）.材料流分析指的是對材料物理流動的分析，它通過對自然原始物質在開采、生產(chǎn)、轉移、消耗和廢棄等過程的分析，揭示物料（包括能源、水資源等）在特定范圍內的流動特征和轉化效率，找出環(huán)境壓力的直接來源，進而通過技術措施，提出相應的減少環(huán)境壓力的解決方案，提高資源效率，作為評價該地區(qū)、產(chǎn)業(yè)和行業(yè)及產(chǎn)品等發(fā)展的可持續(xù)性指標，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的近、中期目標提供科學依據(jù)。2-5簡述4倍因子和10倍因子理論含義？答：（1）4倍西子理論提出的依據(jù)：為了既保持已有的高質量的生活，又努力消除貧富之間的差異，若能采取技術措施，將現(xiàn)在的資源和能源效率提高4倍，就有可能達到上述的目標。 其宗旨是在社會經(jīng)濟和生產(chǎn)活動中，通過采取各種技術措施，將能源消耗、資源消耗降低一半，同時將生產(chǎn)效率提高一倍，即在同樣能源消耗和資源消耗的水平上，得到了4倍的產(chǎn)出。 （2）10倍因子理論認為，為了保持現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境水平，我們必須通過提高資源效率來平衡和補償對環(huán)境的破壞，必須繼續(xù)減少全球的物質流量。據(jù)推測，人口按現(xiàn)在的水平發(fā)展對環(huán)境的影響將增加10倍，因此必須將資源效率和能源效率提高10倍。3-1分別給出SETAC和ISO對LCA的定義。答：SETAC對LCA的定義：通過確定和量化與評估對象相關的能源消耗、物質消耗和廢棄物排放，來評估某一產(chǎn)品、過程與事件的環(huán)境負荷；定量評價由于這些能源、物質消耗和廢棄物排放所造成的環(huán)境影響；辨別和評估改善環(huán)境（表現(xiàn)）的機會。評價過程應包括該產(chǎn)品、過程或事件的壽命全過程，包括原材料的提取與加工、制造、運輸和銷售、使用、再使用、維持、循環(huán)回收，直到最終的廢棄。 ISO對LCA的定義：LCA是對一個產(chǎn)品系統(tǒng)的生命周期中輸入、輸出及其潛在環(huán)境影響的匯編和評價。這里的產(chǎn)品系統(tǒng)是通過物質和能量聯(lián)系起來的，具有一種或多種特定功能的單元過程的集合。在LCA標準中,“產(chǎn)品”既可以指產(chǎn)品系統(tǒng)，也可以指服務系統(tǒng)。生命周期是指產(chǎn)品系統(tǒng)中前后銜接的一系列階段，從原材料的獲取或自然資源的生產(chǎn)，直至最終處置。3-2畫出生命周期評價技術框架圖并作簡要說明。3-3畫圖說明LCIA的主要步驟。畫了圖后還要簡要的對各個步驟說明一下！生命周期評價的技術框架ISO14040標準將生命周期評價的實施步驟分為目標和范圍定義、清單分析、影響評價和結果解釋四個部分，如圖所示。 生命周期評價技術框架 (3) 目標和范圍的確定目標定義是要清楚地說明開展此項生命周期評價的目的和意圖，以及研究結果的可能應用領域。研究范圍的確定要足以保證研究的廣度、深度與要求的目標一致，涉及的項目有：系統(tǒng)的功能、功能單位、系統(tǒng)邊界、數(shù)據(jù)分配程序、環(huán)境影響類型、數(shù)據(jù)要求、假定的條件、限制條件、原始數(shù)據(jù)質量要求、對結果的評議類型、研究所需的報告類型和形式等。生命周期評價是一個反復的過程，在數(shù)據(jù)和信息的收集過程中，可能修正預先確定的范圍來滿足研究的目標，在某些情況下，也可能修正研究目標本身。 (4) 清單分析 清單分析是量化和評價所研究的產(chǎn)品、工藝或活動整個生命周期階段資源和能量使用以及環(huán)境釋放的過程。一種產(chǎn)品的生命周期評價將涉及到其每個部件的所有生命階段，這包括從地球采集原材料和能源、把原材料加工成可使用的部件、中間產(chǎn)品的制造，將材料運輸?shù)矫恳粋€加工工序、所研究產(chǎn)品的制造、銷售、使用、和最終廢棄物的處置（包括循環(huán)、回用、焚燒或填埋等）等過程。(5) 生命周期影響評價國際標準化組織、美國“環(huán)境毒理學和化學學會”以及美國環(huán)保局都傾向于將影響評價定為一個“三步走”的模型，即分類、特征化和量化。分類：分類是將清單中的輸入和輸出數(shù)據(jù)組合成相對一致的環(huán)境影響類型。影響類型通常包括資源耗竭、生態(tài)影響和人類健康三大類，在每一大類下又有許多亞類。生命周期各階段所使用的物質和能量以及所排放的污染物經(jīng)分類整理后，可作為脅迫因子，在定義具體的影響類型時，應該關注相關的環(huán)境過程，這樣有利于盡可能的根據(jù)這些過程的科學知識來進行影響評價。特征化：特征化主要是開發(fā)一種模型，這種模型能將清單提供的數(shù)據(jù)和其他輔助數(shù)據(jù)轉譯成描述影響的敘詞。目前國際上使用的特征化模型主要有：負荷模型；當量模型；固有的化學特性模型；總體暴露-效應模型；點源暴露-效應模型。量化：量化是確定不同環(huán)境影響類型的相對貢獻大小或權重，以期得到總的環(huán)境影響水平。 (6) 改進評價改進評價是識別、評價并選擇能減少研究系統(tǒng)整個生命周期內能源和物質消耗以及環(huán)境釋放機會的過程。這些機會包括改變產(chǎn)品涉及、原材料的使用、工藝流程、消費者使用方式及廢物管理等。美國環(huán)境毒理學和化學學會建議將改進評價分成三個步驟來完成，即識別改進的可能性、方案選擇和可行性評價。在進行分析時，還必須包括敏感性分析和不確定性分析的內容。目前，改進評價的理論和方法研究較少。(7) 生命周期評價的應用生命周期評價作為一種評價產(chǎn)品、工藝或活動的整個生命周期環(huán)境后果的分析工具，迄今為止在私人企業(yè)和公共領域都有不少應用。在私人企業(yè)，生命周期評價主要用于產(chǎn)品的比較和改進，典型的案例有布質和易處理嬰兒尿布的比較，塑料杯和紙杯的比較，漢堡包聚苯乙烯和紙質包裝盒的比較等。在政府方面，生命周期評價主要用于公共政策的制定，其中最為普遍的適用于環(huán)境標志或生態(tài)標準的確定，許多國家和國際組織都要求將生命周期評價作為制定標志標準的方法。生命周期評價還用來制訂政策、法規(guī)和刺激市場等，如美國環(huán)保局在“空氣清潔法修正案”中使用生命周期理論來評價不同能源方案的環(huán)境影響，還將生命周期評價用于制定污染防治政策；能源部用生命周期評價來檢查托管電車使用效應和評價不同。在歐洲，生命周期評價已用于歐盟制定“包裝和包裝法”，比利時政府1993年作出決定，根據(jù)環(huán)境負荷大小對包裝和產(chǎn)品征稅，其中確定環(huán)境負荷大小采用的就是生命周期評價方法。丹麥政府和企業(yè)間的一個約定中也特別包含了生命周期評價，并用3年時間對10種產(chǎn)品類型進行生命周期評價。清潔生產(chǎn)、綠色產(chǎn)品、生態(tài)標志的提出和發(fā)展將會進一步推動生命周期評價的發(fā)展。目前，各國政策重點從末端治理轉向控制污染源、進行總量控制，這在一定程度上反映了現(xiàn)有法規(guī)制度無法單獨承擔對環(huán)境和公共衛(wèi)生造成的危機，從另一側面也反映了生命周期評價將成為未來制定環(huán)境問題長期政策的基礎。從某一角度看，生命周期評價反映了現(xiàn)有環(huán)境管理已轉向向各類污染源最小化-排放最小化-負面影響最小化的管理模式，這對實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有深遠的意義。 3-4LCA方法有那些局限性？根據(jù)LCA的原理，如何改進或避免這些不足？答1、應用范圍的局限性：作為一種環(huán)境管理工具，LCA只考慮生態(tài)環(huán)境、人體健康、資源消耗等方面的環(huán)境問題，而不涉及技術、經(jīng)濟或社會效果方面，目前僅僅是眾多有助于做出決策的工具中的一種，所以還必須結合其他方面的信息來確定方案并采取行動。 2、評估范圍的局限性：LCA的評估范圍沒有包括所有與環(huán)境相關的問題。LCA方法也沒有要求必須考慮環(huán)境法律的規(guī)定和限制。但在企業(yè)的環(huán)境政策和決策過程中，這些都是十分重要的方面。這種情況下應考慮結合其他的環(huán)境管理方法。 3、評估方法的局限性:LCA的評估方法既包括了客觀，也包括了主觀的成分，因此它并不完全是一個科學問題。在LCA方法中主觀性的選擇、假設和價值判斷涉及到多個方面，所有LCA的結論需要完整的解釋說明。 4、時間和地域的局限性：無論LCA中的原始數(shù)據(jù)還是評估結果，都存在時間和地域上的限制。在不同的時間和地域范圍內，會有不同的環(huán)境清單數(shù)據(jù)，相應的評估結果也只適用于某個時間段和某個區(qū)域。由于研究結果通常針對對于全球和區(qū)域，所以可能不適用于一些具體地方；同時，某些地區(qū)或區(qū)域的實際情況也并不能完全代表全球或區(qū)域的狀況。3-5選擇一種用工業(yè)固體廢棄物作建筑材料的實例，應用LCA方法分析這種廢棄物再循環(huán)利用的環(huán)境影響。選擇鋼渣等,用材料流分析來說一下！ 4-1什么是生態(tài)設計？生態(tài)設計的目標是什么? 答：生態(tài)設計（ED）是指在材料和產(chǎn)品的設計中將保護生態(tài)、人類健康和安全的意識有機地融入其中的設計方法，故又稱為生命周期工程設計、綠色設計，或為環(huán)境而設計。 生態(tài)設計的目標是降低各個過程綜合環(huán)境負荷指標和降低總影響評價值。4-2生態(tài)設計與傳統(tǒng)設計的根本區(qū)別是什么？答：生態(tài)設計應使傳統(tǒng)材料設計思想有新的轉變。傳統(tǒng)設計是依據(jù)技術、經(jīng)濟性能、市場需求和相應的設計規(guī)范，著重追求生產(chǎn)效率、保證質量、自動化等以制造為中心的設計思想，將使用的安全、環(huán)境影響和廢棄后的回收處理留給用戶和社會。生態(tài)設計的基本思想是在設計過程中考慮到材料和產(chǎn)品的整個生命周期對生態(tài)環(huán)境的負作用，將其控制在最小范圍之內或最終消除；要求材料減少對生態(tài)環(huán)境的影響，同時做到材料設計和結構設計相融合，將局部的設計方法統(tǒng)一為一個有機整體，達到最優(yōu)化。4-3生態(tài)設計的準則與目標是什么？答：1、減少拆卸工作量2、可預見性3、易于處理4、易于分離5、減少多樣性4-4金屬材料再生循環(huán)設計的基本原則及其相應的技術措施是什么？答：基本原則：材料可循環(huán)再生設計是在設計階段就充分考慮材料的循環(huán)再生性，不僅比后期處理難度小，而且效益高。 相應的技術措施：通過加入最少的元素、循環(huán)容許的元素，或通過固溶強化、微細化強化、加工強化、相變組織強化等保障材料性能，使材料可以循環(huán)再生。5-1清潔生產(chǎn)的含義是什么？答：對生產(chǎn)過程及其產(chǎn)品連續(xù)地實施集成的、預防性的環(huán)境保護戰(zhàn)略，以減少生產(chǎn)對人類及其環(huán)境的風險，就過程而言，它包括節(jié)約原料和能源，革除有毒原材料的使用，減少各種廢物排放量和危害性，對于產(chǎn)品而言，則要求減少從生產(chǎn)原材料到產(chǎn)品報廢后最終處理的“產(chǎn)品生命周期”對人類及其環(huán)境的不利影響。5-2清潔生產(chǎn)包括那些內容？ 答：1、選擇清潔原材料和能源。 2、選擇無污染和少污染的替代產(chǎn)品和清潔工藝、設備。 3、強化生產(chǎn)技術管理和技術改造，提高物質流在生產(chǎn)全過程中資源、能源綜合利用率。 4、減少生產(chǎn)排泄物，以最小量的投入獲得最高的產(chǎn)出、最少的污染，并高效率、低費用處理和處置必排的少量污染物。5-3舉例說明如何利用工業(yè)廢渣實現(xiàn)減少固體廢物排放。（主觀題，還要自己展開下?。┐穑阂苯鸸I(yè)的廢渣中的鋼渣是量大面廣的品種。為了適應鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，消除渣害，不少國家注重于研究鋼渣的利用，尋求利用量大、簡易可行的鋼渣利用途徑。 1、用作冶金原料，在鋼鐵公司內部自行循環(huán)使用。（1）作燒結熔劑（2）作高爐或化鐵爐熔劑（3）從鋼渣中回收廢鋼鐵 2、用于建筑材料，用于公路路基、鐵路路基以及作為水泥原料、改良土壤等。（1）生產(chǎn)水泥（2）生產(chǎn)高爐渣、鋼渣玻璃與陶瓷（3）代替碎石和細骨料，用于道路材料或用于其他利用途徑6-1簡述無機非金屬材料的分類及特點。答：無機非金屬材料通常可以分為普通的（傳統(tǒng)的）和先進的（新型的）兩大類。 1、傳統(tǒng)的無機非金屬材料是工業(yè)和基本建設以及人民生活所必需的基礎材料，它們的產(chǎn)量大，用途廣。 2、先進無機非金屬材料是現(xiàn)代新技術、新興產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)技術改造的物質基礎，也是發(fā)展現(xiàn)代國防和生物醫(yī)學所不可缺少的。 無機非金屬材料的結構賦予其化學穩(wěn)定性高、電絕緣性好、高熔點、高強度、高硬度、韌性差、耐腐蝕、耐磨損、耐高溫和良好的抗氧化性等基本屬性，以及寬廣的電導性、鐵磁性和壓電性、鐵電、磁致伸縮、光電、電光、透紅外、生物相容等性能。6-2與金屬材料和高分子材料相比，無機非金屬材料具有那些性能特征？答：1、原料特性：無機非金屬材料原料蘊藏量巨大。傳統(tǒng)無機非金屬材料原料大多直接取自天然礦物，原料的環(huán)境負荷低。新型無機非金屬材料或采用嚴格精選的天然原料，或者采用人工合成原料，會加重環(huán)境負荷。2、生產(chǎn)工藝、技術特性其生產(chǎn)工藝都有經(jīng)過以下工序：粉料制備、成形、高溫燒成和后處理。新型無機非金屬材料的生產(chǎn)工藝過程基本上和普通材料類似，但生產(chǎn)條件控制要精細嚴格得多。3、產(chǎn)業(yè)特點 傳統(tǒng)無機非金屬材料由于品種繁多，決定了其生產(chǎn)企業(yè)不集中，規(guī)模差異大，技術水平懸殊，資源消耗巨大，能耗大，環(huán)境問題嚴重。-傳統(tǒng)無機非金屬材料存在的主要生態(tài)環(huán)境問題有那些？需采取什么措施對其進行生態(tài)化改造？答：傳統(tǒng)無機非金屬材料存在的主要生態(tài)環(huán)境問題有： 1、使用性能與環(huán)境協(xié)調性的矛盾是主要生態(tài)環(huán)境問題 2、土地資源占用和消耗量大、破壞嚴重 3、制備過程中能耗高 4、很難再循環(huán)利用 5、固體廢棄物難處理 6、有毒有害添加劑和排放物問題 對其進行生態(tài)化改造的措施： 1、環(huán)境協(xié)調設計 2、用高新技術提升改造傳統(tǒng)材料產(chǎn)業(yè)，提高產(chǎn)品品質、節(jié)能降耗、提高效益、減少或消除排放 3、充分利用工業(yè)廢渣、城市垃圾、尾礦改變原料體系，減輕對地表的破壞 4、循環(huán)再生利用（閉路循環(huán)），零排放零廢棄 5、發(fā)展替代材料，淘汰環(huán)境負荷重、對人體有毒害的材料7-1什么是3R原則？答：1、減量化原則（Reduce）：要求用較少的原料和能源投入，達到既定的生產(chǎn)目的或消費目的，以便從經(jīng)濟活動的源頭就注意節(jié)約資源和減少污染。 2、再使用原則（Reuse）:要求產(chǎn)品和包裝能夠以初始形式使用和反復使用，減少一次性用品，延長產(chǎn)品使用壽命。 3、再循環(huán)原則（Recycle）:生產(chǎn)出來的制品在完成其使用功能后能重新變成可以利用的資源而不是不可恢復的垃圾。生產(chǎn)一件制品只是完成了一半工作，關鍵是應設計好在制品達到壽命期后如何處理。7-2高分子生態(tài)環(huán)境材料研究的主要內容是什么？答：1、高分子合成工業(yè)的綠色化 2、可降解高分子材料 3、高分子廢棄物的再生循環(huán)技術 4、長壽命材料 5、環(huán)境友好的新型高分子功能材料8-1天然礦物環(huán)境材料具有哪些環(huán)境功能作用？答：天然礦物環(huán)境材料對環(huán)境的功能作用，有多種表現(xiàn)形式，主要體現(xiàn)在礦物表面吸附性作用與礦物吸附劑，礦物孔道過濾性作用與礦物過濾劑和分子篩、礦物層間離子交換作用與礦物交換劑、礦物熱效脫硫除塵作用與礦物