環(huán)境材料學(xué)-第2章-材料對(duì)環(huán)境的影響課件

環(huán)境材料學(xué)第二章材料對(duì)環(huán)境影響1第2章材料對(duì)環(huán)境的影響材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用材料與資源、環(huán)境的關(guān)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(huán)境效應(yīng)（溫室效應(yīng)、區(qū)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(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo)現(xiàn)代文明的三大支柱（能源、信息、材料）社會(huì)文明進(jìn)化的標(biāo)志（人類社會(huì)時(shí)代命名與材料密不可分）近代兩次產(chǎn)業(yè)革命離不開新材料的開發(fā)（鐵基材料與蒸汽機(jī)；能源革命相聯(lián)系的交通運(yùn)輸工業(yè)）科技發(fā)展史來看，重大技術(shù)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(jī)；電子材料與信息革命；生物醫(yī)學(xué)技術(shù)與材料）我們從個(gè)人到社會(huì)國(guó)家的方方面面都離不開材料和材料的革新3材料的發(fā)展趨勢(shì)結(jié)構(gòu)材料：輕質(zhì)、高強(qiáng)高韌、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、低成本、復(fù)合化功能材料：新型電池材料、稀土永磁材料、生物醫(yī)學(xué)與仿真材料、超導(dǎo)42.2

材料與資源環(huán)境的關(guān)系工業(yè)品的鏈?zhǔn)缴a(chǎn)流程：原料的投入和產(chǎn)品的產(chǎn)出；能源的輸入與廢棄物的排放原料材料零件產(chǎn)品使用廢棄資源、能源污染物推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步消耗資源能源破壞生態(tài)環(huán)境（局部化——全球化）5人類面臨的資源環(huán)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(huán)境公害與材料生產(chǎn)有關(guān)的達(dá)一半之多8我國(guó)材料工業(yè)的情況9材料生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展能耗大，排放強(qiáng)；資源過度消耗，環(huán)境污染嚴(yán)重趨勢(shì)：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(xiàn)狀現(xiàn)狀：資源危機(jī)，能源短缺原因：人口膨脹，經(jīng)濟(jì)總量增加

11資源危機(jī)非再生資源迅速耗竭（礦產(chǎn)資源）物種滅絕淡水資源不足森林資源持續(xù)赤字水土流失加劇12能源危機(jī)礦物能源面臨枯竭（化石能源、核礦物）可再生能源開發(fā)不足（風(fēng)、水、日光）132.3.2中國(guó)資源和能源現(xiàn)狀資源現(xiàn)狀總量大，種類齊全，數(shù)量豐富人均水平遠(yuǎn)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(zhì)量差別大，低劣資源比重高14能源現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)和分布不合理能源效率低下，環(huán)境污染嚴(yán)重152.3.3我國(guó)材料加工和使用過程中的資源消耗資源效率低下，浪費(fèi)嚴(yán)重16資源消耗直接消耗：用于材料的生產(chǎn)和使用間接消耗：材料的運(yùn)輸、儲(chǔ)藏、包裝、管理、流通、人工、環(huán)境遷移等環(huán)節(jié)造成的資源消耗172.3.4我國(guó)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(xiàn)狀化工造紙行業(yè)廢水排放量居首，鋼鐵冶金次之非金屬礦物制品業(yè)廢氣排放居首,建材（水泥)行業(yè)煙塵排放居首黑色及有色金屬采選業(yè)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(yè)排放廢氣是大氣污染的主要原因

冶金、建材、化工行業(yè)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(jìn)入水體造成的水體變質(zhì)現(xiàn)象后果：影響人類和動(dòng)物健康；水體植物變質(zhì)；漁業(yè)枯萎污染物來源：生活污水；工業(yè)廢水（重金屬、有機(jī)物、酸堿鹽、油、放射性）2526固態(tài)污染物形成和排放概念：固態(tài)、半固態(tài)以及高濃度液態(tài)廢棄物的總稱后果：侵占土地，污染土壤、水體、大氣，影響環(huán)境衛(wèi)生污染物來源：工業(yè)、礦業(yè)、城市、放射性27歐洲工業(yè)廢棄排放小，美國(guó)礦業(yè)排放大歐洲工業(yè)發(fā)達(dá)，固廢排放小，說明其工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾處理和再利用水平高28我國(guó)材料工業(yè)產(chǎn)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(chǎn)排放大量的粉塵煙霧（微米級(jí)）尾礦和粉煤灰煤矸石自燃302.5其它環(huán)境影響-溫室效應(yīng)全球溫室效應(yīng)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(fèi)過程中的氣體排放312.5其它環(huán)境影響-溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)指數(shù)GAI：評(píng)價(jià)某一氣體的溫室效應(yīng)影響依據(jù)氣體的分子內(nèi)部振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)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(zhǎng)波輻射的程度32溫室效應(yīng)與氣候變化

有些痕量氣體吸收太陽(yáng)能并將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚罱K可能引起具有災(zāi)難性后果的氣候變化全球變暖的結(jié)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(xiàn)饑荒。增加慢性病和傳染病的發(fā)病率。33溫室效應(yīng)是一個(gè)自然過程，如果沒有它，地球表面的平均溫度將不是現(xiàn)在的15℃，而是-18℃?，F(xiàn)在的問題是大氣中的溫室氣體增加了，溫室效應(yīng)加強(qiáng)了，因而導(dǎo)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(gè)國(guó)家和地區(qū)的代表在日本東京召開《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》締約方第三次會(huì)議，經(jīng)過緊張而艱難的談判，會(huì)議通過了旨在限制發(fā)達(dá)國(guó)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(gè)國(guó)家批準(zhǔn)之后才具有國(guó)際法效力。35減排目標(biāo)《京都議定書》規(guī)定，到２０１０年，所有發(fā)達(dá)國(guó)家排放的二氧化碳等６種溫室氣體的數(shù)量，要比１９９０年減少５.２％，發(fā)展中國(guó)家沒有減排義務(wù)。對(duì)各發(fā)達(dá)國(guó)家說來，從２００８年到２０１２年必須完成的削減目標(biāo)是：與１９９０年相比，歐盟削減８％、美國(guó)削減７％、日本削減６％、加拿大削減６％、東歐各國(guó)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(wěn)定在１９９０年水平上。議定書同時(shí)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(guó)的立場(chǎng)2002年9月3日國(guó)務(wù)院總理朱镕基在約翰內(nèi)斯堡可持續(xù)發(fā)展世界首腦會(huì)議上講話時(shí)宣布，中國(guó)已核準(zhǔn)《〈聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約〉京都議定書》中國(guó)政府認(rèn)為，《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》及其《京都議定書》為國(guó)際合作應(yīng)對(duì)氣候變化確立了基本原則，提供了有效框架和規(guī)則，應(yīng)當(dāng)?shù)玫狡毡樽袷亍W盟各成員國(guó)及日本已批準(zhǔn)了議定書。中國(guó)希望其他發(fā)達(dá)國(guó)家盡快批準(zhǔn)或核準(zhǔn)議定書。37發(fā)達(dá)國(guó)家的態(tài)度2002年３月，歐盟環(huán)境部長(zhǎng)會(huì)議批準(zhǔn)了《京都議定書》。６月，日本政府也批準(zhǔn)了《京都議定書》。至此，批準(zhǔn)議定書的國(guó)家已超過５５個(gè)，但批準(zhǔn)國(guó)家的溫室氣體排放量?jī)H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(guó)的態(tài)度美國(guó)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(guó)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(huì)影響美國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展”和“發(fā)展中國(guó)家也應(yīng)該承擔(dān)減排和限排溫室氣體的義務(wù)”為借口，宣布拒絕執(zhí)行《京都議定書》392.5其它環(huán)境影響-區(qū)域毒性水平有毒物質(zhì)因排放和泄露對(duì)該地區(qū)的生物產(chǎn)生的毒性LTL=Wi/CiLTL-區(qū)域毒性水平Wi—某污染物的實(shí)際排放水平Ci—該污染物容許排放標(biāo)準(zhǔn)4041422.5其它環(huán)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(chǎn)生氯原子，與臭氧發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，一個(gè)氯原子消耗十萬個(gè)臭氧分子，形成空洞紫外線對(duì)有機(jī)體造成損傷替代氟利昂等43ODS物質(zhì)在我國(guó)的應(yīng)用

和涉及的行業(yè)OzoneDepletingSubstances其涉及人類生活的方方面面化工生產(chǎn)制冷泡沫煙草醫(yī)藥農(nóng)業(yè)清洗消防44我國(guó)的ODS淘汰需要解決的科學(xué)和技術(shù)問題：(1)臭氧層耗損和保護(hù)及其對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境和健康影響;(2)替代品與替代技術(shù)選擇和發(fā)展戰(zhàn)略(3)全球共享資源管理理論與機(jī)制(4)履行議定書的對(duì)策與策略，包括國(guó)際環(huán)境外交對(duì)策和與國(guó)內(nèi)安全履約機(jī)制與措施452.5其它環(huán)境影響-電磁污染電磁輻射影響人體健康來源：電子設(shè)備對(duì)策：設(shè)計(jì)減量；開發(fā)有效屏蔽材料462.5其它環(huán)境影響-噪聲污染機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生工業(yè)噪聲占有較大份額（材料生產(chǎn)）對(duì)策：工藝革新；生態(tài)設(shè)計(jì)；清潔生產(chǎn)472.5其它環(huán)境影響-放射性物質(zhì)污染核能使用和核科學(xué)試驗(yàn)產(chǎn)生（能源和材料使用加工過程中產(chǎn)生）2.5其它環(huán)境影響-光污染

玻璃幕墻

外墻裝飾

誘發(fā)交通事故

48為什么材料與能源、信息并列為現(xiàn)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(zhì)不滅和能量守恒的理論來說明材料與資源、環(huán)境的關(guān)系。50結(jié)合實(shí)際，舉例說明某一材料或產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用直