環(huán)境材料(第一章概述)

1、(Ecomaterials)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 周宏明周宏明 環(huán)境材料的基本要求環(huán)境材料的基本要求: : 掌握環(huán)境材料的基本概念和基本分析研究方法，掌握環(huán)境材料的基本概念和基本分析研究方法，熟悉環(huán)境材料學(xué)的基本理論框架體系，了解環(huán)境負(fù)荷熟悉環(huán)境材料學(xué)的基本理論框架體系，了解環(huán)境負(fù)荷評價(jià)方法及其研究方法，同時(shí)初步認(rèn)識材料及物質(zhì)的評價(jià)方法及其研究方法，同時(shí)初步認(rèn)識材料及物質(zhì)的再生利用與生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)的材料與工程。再生利用與生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)的材料與工程。 主要參考書主要參考書: :劉江龍劉江龍. . 環(huán)境材料導(dǎo)論環(huán)境材料導(dǎo)論. . 北京：冶金工業(yè)出版

2、社北京：冶金工業(yè)出版社. 1999. 1999翁端翁端. . 環(huán)境材料學(xué)環(huán)境材料學(xué). . 北京：清華大學(xué)出版社北京：清華大學(xué)出版社. 2001. 2001山本良一編著山本良一編著. . 環(huán)境材料環(huán)境材料. . 王天民譯王天民譯. . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社北京：化學(xué)工業(yè)出版社. . 199719971課程內(nèi)容課程內(nèi)容 第一講第一講 環(huán)境材料與社會環(huán)境材料與社會 第二講第二講 環(huán)境材料與可持續(xù)發(fā)展環(huán)境材料與可持續(xù)發(fā)展 第三講第三講 環(huán)境材料的評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境材料的評價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn) 第四講第四講 環(huán)境材料與物質(zhì)的再生循環(huán)環(huán)境材料與物質(zhì)的再生循環(huán) 第五講第五講 金屬材料與冶金流程的環(huán)境協(xié)調(diào)化金屬材料與

3、冶金流程的環(huán)境協(xié)調(diào)化 第六講第六講 固態(tài)廢棄物的再資源化固態(tài)廢棄物的再資源化 第七講第七講 環(huán)境材料與材料的長壽命化環(huán)境材料與材料的長壽命化2材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院 第一講第一講 環(huán)境材料與社會環(huán)境材料與社會1.1 1.1 概述概述1.2 1.2 材料與環(huán)境材料與環(huán)境1.3 1.3 環(huán)境材料的定義、特征與分類環(huán)境材料的定義、特征與分類1.4 1.4 環(huán)境材料的研究內(nèi)容環(huán)境材料的研究內(nèi)容1.5 1.5 環(huán)境材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢環(huán)境材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢31.1 概概 述述 人類社會的進(jìn)步，總是離不開材料，材料是國人類社會的進(jìn)步，總是離不開材料，材料是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的基礎(chǔ)和

4、先導(dǎo)，是社會發(fā)展的重民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，是社會發(fā)展的重要標(biāo)志。可以毫不夸張的講：人類社會的發(fā)展史就要標(biāo)志。可以毫不夸張的講：人類社會的發(fā)展史就是材料的發(fā)展史。是材料的發(fā)展史。舊石器時(shí)代舊石器時(shí)代新石器時(shí)代新石器時(shí)代青銅器時(shí)代青銅器時(shí)代鐵器時(shí)代鐵器時(shí)代半導(dǎo)體材料時(shí)代半導(dǎo)體材料時(shí)代納米材料時(shí)代納米材料時(shí)代復(fù)合材料時(shí)代復(fù)合材料時(shí)代4 雖然材料給人類社會帶來了文明與進(jìn)步，但在材料的雖然材料給人類社會帶來了文明與進(jìn)步，但在材料的采礦、提取、制造、生產(chǎn)、加工、使用等過程中，要消耗采礦、提取、制造、生產(chǎn)、加工、使用等過程中，要消耗大量的資源和能源，并排放出大量的廢氣、廢水和廢渣帶大量的資源和能源，

5、并排放出大量的廢氣、廢水和廢渣帶來大量危及人類生存的問題，如：全球氣候變暖、臭氧層來大量危及人類生存的問題，如：全球氣候變暖、臭氧層被破壞、以及近年來非典、禽流感疫情的全球性蔓延等。被破壞、以及近年來非典、禽流感疫情的全球性蔓延等。5北江韶關(guān)段北江韶關(guān)段鎘鎘污染事件污染事件日本日本鎘鎘中毒的中毒的“痛痛病痛痛病”人人被被鎘鎘污染的農(nóng)田污染的農(nóng)田墨西哥灣墨西哥灣漏油事件漏油事件7匈牙利鋁廠廢水流入多瑙河匈牙利鋁廠廢水流入多瑙河紫金山銅礦濕法廠污水池突發(fā)滲漏環(huán)保事故紫金山銅礦濕法廠污水池突發(fā)滲漏環(huán)保事故 8人類面臨的問題人類面臨的問題1 海拔上升海拔上升60cm人口爆炸人口爆炸資源匱乏資源匱乏石油

6、枯竭石油枯竭6.2B10B人口數(shù)量人口數(shù)量 1990 2000 2050 2100 年份年份9 人類已經(jīng)認(rèn)識到材料獲取和使用的不當(dāng)引發(fā)人類已經(jīng)認(rèn)識到材料獲取和使用的不當(dāng)引發(fā)的種種危害。世界各國都將可持續(xù)發(fā)展作為的種種危害。世界各國都將可持續(xù)發(fā)展作為2121世世紀(jì)的發(fā)展戰(zhàn)略：材料研究與人口、資源、環(huán)境協(xié)紀(jì)的發(fā)展戰(zhàn)略：材料研究與人口、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，既推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長、社會進(jìn)步，又保護(hù)人調(diào)發(fā)展，既推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長、社會進(jìn)步，又保護(hù)人類賴以生存的資源環(huán)境，滿足當(dāng)代人需要的同時(shí)，類賴以生存的資源環(huán)境，滿足當(dāng)代人需要的同時(shí)，不損害后代人的利益。不損害后代人的利益。101.2 材料與環(huán)境材料與環(huán)境 1.2.1

7、 生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)平衡生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)平衡生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)者生產(chǎn)者消費(fèi)者消費(fèi)者分解者分解者非生物環(huán)境非生物環(huán)境 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)11生態(tài)系統(tǒng)四大基本功能生態(tài)系統(tǒng)四大基本功能 生物生產(chǎn)生物生產(chǎn) 能量流動(dòng)能量流動(dòng) 物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)循環(huán) 信息傳遞信息傳遞 生態(tài)系統(tǒng)基本類型生態(tài)系統(tǒng)基本類型 陸地生態(tài)系統(tǒng)陸地生態(tài)系統(tǒng)水域生態(tài)系統(tǒng)水域生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)草原生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)淡水生態(tài)系統(tǒng)12 生態(tài)平衡生態(tài)平衡 整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)始終處于不停地運(yùn)動(dòng)和變化之中，經(jīng)過長整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)始終處于不停地運(yùn)動(dòng)和變化之中，經(jīng)過長時(shí)間的協(xié)調(diào)演變過程，逐漸趨于平衡

8、狀態(tài)，稱之為生態(tài)平衡。時(shí)間的協(xié)調(diào)演變過程，逐漸趨于平衡狀態(tài)，稱之為生態(tài)平衡。生態(tài)平衡的特征主要體現(xiàn)在生態(tài)平衡的特征主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)平衡結(jié)構(gòu)平衡、功能平衡功能平衡、輸入和輸輸入和輸出物質(zhì)在數(shù)量上平衡出物質(zhì)在數(shù)量上平衡三個(gè)方面三個(gè)方面。 生態(tài)平衡主要受生態(tài)平衡主要受自然因素自然因素和和人為因素人為因素的影響，當(dāng)外來干的影響，當(dāng)外來干擾因素超過生態(tài)系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)能力的限度時(shí)，就會破壞生態(tài)擾因素超過生態(tài)系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)能力的限度時(shí)，就會破壞生態(tài)平衡，甚至導(dǎo)致生態(tài)危機(jī)，直接危脅人類的生存與發(fā)展。平衡，甚至導(dǎo)致生態(tài)危機(jī)，直接危脅人類的生存與發(fā)展。131.2.2 1.2.2 環(huán)境與環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ)環(huán)境與環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ) 環(huán)

9、境是相對于中心事物而言的，與某一中心事環(huán)境是相對于中心事物而言的，與某一中心事物有關(guān)的周圍事物，就是這個(gè)事物的環(huán)境。人們通物有關(guān)的周圍事物，就是這個(gè)事物的環(huán)境。人們通常所說的環(huán)境是以人為中心的環(huán)境，即人類的生存常所說的環(huán)境是以人為中心的環(huán)境，即人類的生存環(huán)境，它包括環(huán)境，它包括自然環(huán)境自然環(huán)境和和社會環(huán)境社會環(huán)境兩個(gè)方面。兩個(gè)方面。 環(huán)境的三個(gè)基本特征：環(huán)境的三個(gè)基本特征：整體性與區(qū)域性、變動(dòng)整體性與區(qū)域性、變動(dòng)性與穩(wěn)定性、資源性與價(jià)值性性與穩(wěn)定性、資源性與價(jià)值性。14 按環(huán)境的形式分類：分為自然環(huán)境和人工環(huán)境按環(huán)境的形式分類：分為自然環(huán)境和人工環(huán)境 按環(huán)境的功能分類：分為生活環(huán)境和生態(tài)環(huán)境按

10、環(huán)境的功能分類：分為生活環(huán)境和生態(tài)環(huán)境 按環(huán)境的范圍大小分類：可分為居室環(huán)境、庭按環(huán)境的范圍大小分類：可分為居室環(huán)境、庭院環(huán)境、街區(qū)環(huán)境以及城市環(huán)境等。院環(huán)境、街區(qū)環(huán)境以及城市環(huán)境等。 按環(huán)境的要素分類：可分為大氣環(huán)境、水環(huán)境、按環(huán)境的要素分類：可分為大氣環(huán)境、水環(huán)境、土壤環(huán)境、生物環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境等。土壤環(huán)境、生物環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境等。環(huán)境的基本類型環(huán)境的基本類型15 環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ)環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ) 環(huán)境科學(xué)是伴隨著對環(huán)境問題及其解決途徑的環(huán)境科學(xué)是伴隨著對環(huán)境問題及其解決途徑的研究而形成和發(fā)展的，它的基本任務(wù)是揭示人類與研究而形成和發(fā)展的，它的基本任務(wù)是揭示人類與環(huán)境這對矛盾的實(shí)質(zhì)，研究人類與環(huán)境之間

11、存在的環(huán)境這對矛盾的實(shí)質(zhì)，研究人類與環(huán)境之間存在的對立統(tǒng)一關(guān)系，掌握發(fā)展規(guī)律，進(jìn)而解決矛盾。對立統(tǒng)一關(guān)系，掌握發(fā)展規(guī)律，進(jìn)而解決矛盾。技術(shù)科學(xué)技術(shù)科學(xué)自然科學(xué)自然科學(xué) 社會科學(xué)社會科學(xué)環(huán)境科學(xué)環(huán)境科學(xué)161.2.3 材料對生態(tài)環(huán)境的影響材料對生態(tài)環(huán)境的影響 材料對生態(tài)環(huán)境的影響，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。材料對生態(tài)環(huán)境的影響，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一是在材料的獲取、制備、和使用過程中，需要消一是在材料的獲取、制備、和使用過程中，需要消耗大量的資源和能源；二是在這一系列過程當(dāng)中，耗大量的資源和能源；二是在這一系列過程當(dāng)中，由于操作不當(dāng)對生態(tài)環(huán)境造成污染。由于操作不當(dāng)對生態(tài)環(huán)境造成污染。 礦物開采礦物開采

12、 金屬冶煉金屬冶煉 工業(yè)廢水任意排放工業(yè)廢水任意排放17表表1 11 20011 2001年我國主要原材料工業(yè)能耗統(tǒng)計(jì)年我國主要原材料工業(yè)能耗統(tǒng)計(jì)18表表1 12 20012 2001年我國主要原材料工業(yè)污染物排放統(tǒng)計(jì)年我國主要原材料工業(yè)污染物排放統(tǒng)計(jì)19 從材料的生產(chǎn)使用廢棄過程來看，可以說從材料的生產(chǎn)使用廢棄過程來看，可以說是一個(gè)從自然界提取資源，又將大量廢氣物排回到是一個(gè)從自然界提取資源，又將大量廢氣物排回到自然環(huán)境中的循環(huán)過程。傳統(tǒng)的材料研究、開發(fā)、自然環(huán)境中的循環(huán)過程。傳統(tǒng)的材料研究、開發(fā)、與生產(chǎn)是以追求最大限度發(fā)揮材料的性能和功能為與生產(chǎn)是以追求最大限度發(fā)揮材料的性能和功能為出發(fā)點(diǎn)

13、，對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)不夠重視。這種發(fā)展觀出發(fā)點(diǎn)，對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)不夠重視。這種發(fā)展觀直接導(dǎo)致了人類生存所面臨的種種難題。直接導(dǎo)致了人類生存所面臨的種種難題。 因而，因而，2121世紀(jì)材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必須走與資源、世紀(jì)材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必須走與資源、能源和環(huán)境相協(xié)調(diào)的道路才是可持續(xù)發(fā)展的。能源和環(huán)境相協(xié)調(diào)的道路才是可持續(xù)發(fā)展的。“生生態(tài)環(huán)境材料態(tài)環(huán)境材料”概念，是材料科學(xué)與工程研究的必然概念，是材料科學(xué)與工程研究的必然趨勢。趨勢。201.3 1.3 環(huán)境材料的定義、特征與分類環(huán)境材料的定義、特征與分類什么是環(huán)境材料？什么是環(huán)境材料？ 重新認(rèn)識和評價(jià)過去人類研究材料、開發(fā)材料、使用材料重新認(rèn)識和評價(jià)過

14、去人類研究材料、開發(fā)材料、使用材料的活動(dòng)是解決環(huán)境問題的要求的活動(dòng)是解決環(huán)境問題的要求 材料的使用對環(huán)境損害的必然性：材料的使用對環(huán)境損害的必然性： 大規(guī)模的生產(chǎn)和人類生存活動(dòng)所必須的材料總是意味大規(guī)模的生產(chǎn)和人類生存活動(dòng)所必須的材料總是意味著一定程度上損害生態(tài)環(huán)境。著一定程度上損害生態(tài)環(huán)境。 為了人類的持久生存和發(fā)展，人們所面臨的迫切課題，為了人類的持久生存和發(fā)展，人們所面臨的迫切課題，即如何設(shè)計(jì)和生產(chǎn)將環(huán)境負(fù)荷減至最低，再生率增至最大即如何設(shè)計(jì)和生產(chǎn)將環(huán)境負(fù)荷減至最低，再生率增至最大的材料。要考慮材料的材料。要考慮材料“生命過程生命過程”的完整性，從原材料開的完整性，從原材料開采到產(chǎn)品最終

15、廢棄的一個(gè)全過程。采到產(chǎn)品最終廢棄的一個(gè)全過程。 21環(huán)境材料概念的提出：環(huán)境材料概念的提出：日本東京大學(xué)山本良一教授在日本東京大學(xué)山本良一教授在1992年提出一年提出一個(gè) 全 新 的 研 究 領(lǐng) 域個(gè) 全 新 的 研 究 領(lǐng) 域 “ 環(huán) 境 材 料環(huán) 境 材 料 ” Ecomaterials（Environmental Conscious Materials）或）或 Ecological Materials。22最初的定義：最初的定義：環(huán)境材料是指那些不僅具有優(yōu)異的使用性環(huán)境材料是指那些不僅具有優(yōu)異的使用性能，而且從材料的制造、使用、廢棄直到能，而且從材料的制造、使用、廢棄直到再生的整個(gè)生命

16、周期（再生的整個(gè)生命周期（life cycle）中必須具）中必須具備與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)共存性以及舒適性的備與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)共存性以及舒適性的材料。材料。23比較一致的定義：比較一致的定義：環(huán)境材料是指在加工、制造、使用和再生環(huán)境材料是指在加工、制造、使用和再生過程中具有最低環(huán)境負(fù)荷、最大使用功能過程中具有最低環(huán)境負(fù)荷、最大使用功能的人類所需材料。既包括經(jīng)改造后的現(xiàn)有的人類所需材料。既包括經(jīng)改造后的現(xiàn)有傳統(tǒng)材料也包括新開發(fā)的環(huán)境材料。傳統(tǒng)材料也包括新開發(fā)的環(huán)境材料。定義與判別標(biāo)準(zhǔn)的性質(zhì)：定義與判別標(biāo)準(zhǔn)的性質(zhì)：概念或定義應(yīng)當(dāng)是確定的或不變的概念或定義應(yīng)當(dāng)是確定的或不變的而判別環(huán)境材料的標(biāo)準(zhǔn)是隨科學(xué)技

17、術(shù)的進(jìn)而判別環(huán)境材料的標(biāo)準(zhǔn)是隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展或變化步而發(fā)展或變化 24環(huán)境材料的三個(gè)特點(diǎn)：環(huán)境材料的三個(gè)特點(diǎn)：先進(jìn)性先進(jìn)性 環(huán)境協(xié)調(diào)性（優(yōu)先爭取的目標(biāo)）環(huán)境協(xié)調(diào)性（優(yōu)先爭取的目標(biāo)） 舒適性舒適性 25環(huán)境材料的分類：環(huán)境材料的分類：按功能分類按功能分類低消耗材料低消耗材料凈化材料凈化材料吸波材料吸波材料可降解材料可降解材料生物及藥療功能材料生物及藥療功能材料傳感材料傳感材料抗輻射材料抗輻射材料相容性材料相容性材料吸附催化材料吸附催化材料按用途分類按用途分類工業(yè)生態(tài)材料工業(yè)生態(tài)材料農(nóng)業(yè)生態(tài)材料農(nóng)業(yè)生態(tài)材料林業(yè)生態(tài)材料林業(yè)生態(tài)材料漁業(yè)生態(tài)材料漁業(yè)生態(tài)材料能源生態(tài)材料能源生態(tài)材料抗輻射材料抗輻

18、射材料相容性材料相容性材料生物醫(yī)用材料生物醫(yī)用材料26新型新型環(huán)境材料環(huán)境材料生態(tài)生態(tài)水泥水泥清潔生產(chǎn)工藝清潔生產(chǎn)工藝冶金短冶金短流程流程環(huán)保環(huán)保建材建材環(huán)境工程環(huán)境工程材料材料天然環(huán)天然環(huán)境材料境材料生物降生物降解樹脂解樹脂電磁波防電磁波防護(hù)材料護(hù)材料1.4 1.4 環(huán)境材料的研究內(nèi)容環(huán)境材料的研究內(nèi)容 研究材料對生態(tài)環(huán)境的作用及生態(tài)環(huán)境對這種作用的反研究材料對生態(tài)環(huán)境的作用及生態(tài)環(huán)境對這種作用的反應(yīng)和行為；研究與材料生產(chǎn)、使用和廢棄密切相關(guān)的環(huán)應(yīng)和行為；研究與材料生產(chǎn)、使用和廢棄密切相關(guān)的環(huán)境問題境問題 手段：定量評價(jià)材料壽命周期中（手段：定量評價(jià)材料壽命周期中（Life Cycle As

19、sessment）的環(huán)境負(fù)荷，研究材料的環(huán)境問題或材料的環(huán)境負(fù)荷值的環(huán)境負(fù)荷，研究材料的環(huán)境問題或材料的環(huán)境負(fù)荷值及其特征。及其特征。 目標(biāo)：如何對材料和物質(zhì)進(jìn)行再利用和再生循環(huán)利用，目標(biāo)：如何對材料和物質(zhì)進(jìn)行再利用和再生循環(huán)利用，從根本上解決資源日益短缺，大量廢棄物所造成的生態(tài)從根本上解決資源日益短缺，大量廢棄物所造成的生態(tài)環(huán)境日益惡化等問題。環(huán)境日益惡化等問題。28基礎(chǔ)研究：基礎(chǔ)研究： 材料的開發(fā)、應(yīng)用、再生過程與生態(tài)環(huán)境相互作用和相互材料的開發(fā)、應(yīng)用、再生過程與生態(tài)環(huán)境相互作用和相互制約的關(guān)系的理論研究。制約的關(guān)系的理論研究。 人類的材料需求活動(dòng)引起的生態(tài)環(huán)境的變化及規(guī)律；人類的材料需求

20、活動(dòng)引起的生態(tài)環(huán)境的變化及規(guī)律； 環(huán)境惡化對人類生存所需材料的質(zhì)量和數(shù)量的影響；環(huán)境惡化對人類生存所需材料的質(zhì)量和數(shù)量的影響； 與環(huán)境協(xié)調(diào)并適應(yīng)環(huán)境發(fā)展的材料開發(fā)、應(yīng)用和再生理論；與環(huán)境協(xié)調(diào)并適應(yīng)環(huán)境發(fā)展的材料開發(fā)、應(yīng)用和再生理論； 低環(huán)境負(fù)擔(dān)的合金理論，無機(jī)材料理論和高分子材料理論；低環(huán)境負(fù)擔(dān)的合金理論，無機(jī)材料理論和高分子材料理論； 可循環(huán)性的材料自分解和分離理論；可循環(huán)性的材料自分解和分離理論； 材料再生循環(huán)難易程度的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)材料再生循環(huán)難易程度的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)29應(yīng)用研究：應(yīng)用研究： 清潔的無污染的材料生產(chǎn)、加工和制造技術(shù)基清潔的無污染的材料生產(chǎn)、加工和制造技術(shù)基礎(chǔ)礎(chǔ) 具有最低環(huán)

21、境負(fù)擔(dān)的材料工程新技術(shù)和新工藝具有最低環(huán)境負(fù)擔(dān)的材料工程新技術(shù)和新工藝 可循環(huán)性的功能材料或結(jié)構(gòu)材料的分解和分離可循環(huán)性的功能材料或結(jié)構(gòu)材料的分解和分離技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ) 廢棄材料的綜合再生技術(shù)基礎(chǔ)廢棄材料的綜合再生技術(shù)基礎(chǔ) 現(xiàn)用材料中有害元素的替代技術(shù)現(xiàn)用材料中有害元素的替代技術(shù) 自然資源中枯竭性金屬元素的替代技術(shù)自然資源中枯竭性金屬元素的替代技術(shù) 30評價(jià)系統(tǒng)：評價(jià)系統(tǒng)：包括使用性能和環(huán)境性能兩方面的評價(jià)。包括使用性能和環(huán)境性能兩方面的評價(jià)。 生態(tài)環(huán)境與材料相互作用的度量標(biāo)準(zhǔn)和基準(zhǔn)生態(tài)環(huán)境與材料相互作用的度量標(biāo)準(zhǔn)和基準(zhǔn) 現(xiàn)用材料的合理性評價(jià)現(xiàn)用材料的合理性評價(jià) 人類活動(dòng)廢棄的可再生資源的核算

22、體系人類活動(dòng)廢棄的可再生資源的核算體系 各種材料的環(huán)境負(fù)擔(dān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫各種材料的環(huán)境負(fù)擔(dān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫 “綠色標(biāo)志綠色標(biāo)志”材料的論述體系、方法及其標(biāo)準(zhǔn)材料的論述體系、方法及其標(biāo)準(zhǔn) 自然資源的容量評價(jià)和環(huán)境容量的評價(jià)自然資源的容量評價(jià)和環(huán)境容量的評價(jià)31研究意義：研究意義： 觀念：培養(yǎng)環(huán)境意識的科學(xué)工作者，使他們具有新的觀念，觀念：培養(yǎng)環(huán)境意識的科學(xué)工作者，使他們具有新的觀念，在材料的設(shè)計(jì)、制造和使用時(shí)首先從人類社會的長遠(yuǎn)利益在材料的設(shè)計(jì)、制造和使用時(shí)首先從人類社會的長遠(yuǎn)利益出發(fā)，從珍惜資源和保護(hù)環(huán)境的角度來發(fā)展新材料和解決出發(fā)，從珍惜資源和保護(hù)環(huán)境的角度來發(fā)展新材料和解決目前所使用的材料中的有

23、關(guān)問題。目前所使用的材料中的有關(guān)問題。 預(yù)測工具：有助于決策者（政府部門）的選擇，從制度、預(yù)測工具：有助于決策者（政府部門）的選擇，從制度、政策上保障社會的持續(xù)發(fā)展?；诃h(huán)境材料的理論在材料政策上保障社會的持續(xù)發(fā)展?；诃h(huán)境材料的理論在材料開發(fā)和新材料工程技術(shù)研究之前，超前對其環(huán)境影響及變開發(fā)和新材料工程技術(shù)研究之前，超前對其環(huán)境影響及變化進(jìn)行預(yù)測，指導(dǎo)開發(fā)。化進(jìn)行預(yù)測，指導(dǎo)開發(fā)。 評價(jià)：尋找具有最低環(huán)境負(fù)荷的人類所需材料評價(jià)：尋找具有最低環(huán)境負(fù)荷的人類所需材料 可持續(xù)發(fā)展：有助于解決資源短缺、環(huán)境惡化等系列問題可持續(xù)發(fā)展：有助于解決資源短缺、環(huán)境惡化等系列問題 國際競爭：環(huán)境材料的研究與政治

24、、經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易等領(lǐng)域的國際競爭：環(huán)境材料的研究與政治、經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易等領(lǐng)域的國際競爭相聯(lián)系。國際競爭相聯(lián)系。 環(huán)境材料是一種反映人們對生態(tài)環(huán)境所持態(tài)度的材料，其環(huán)境材料是一種反映人們對生態(tài)環(huán)境所持態(tài)度的材料，其意義在于：意義在于：321.5 1.5 環(huán)境材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢環(huán)境材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 包括了物理、化學(xué)、生物、醫(yī)藥等學(xué)科的包括了物理、化學(xué)、生物、醫(yī)藥等學(xué)科的綜合知識，涉及農(nóng)業(yè)、生物和幾乎所有的綜合知識，涉及農(nóng)業(yè)、生物和幾乎所有的主要工業(yè)如鋼鐵、非鐵金屬、石油化工、主要工業(yè)如鋼鐵、非鐵金屬、石油化工、煤和建筑等。煤和建筑等。 33國外研究現(xiàn)狀：國外研究現(xiàn)狀：19921992年，日本

25、東京大學(xué)山本良一教授首先提出年，日本東京大學(xué)山本良一教授首先提出 環(huán)境材料（環(huán)境材料（EcomaterialsEcomaterials）的概念。）的概念。19931993年年4 4月，日本率先組建月，日本率先組建“環(huán)境材料研究環(huán)境材料研究會會”，法國、德國等歐洲國家也相繼成立研究，法國、德國等歐洲國家也相繼成立研究會。會。19931993年起，每兩年一次年起，每兩年一次EcomaterialsEcomaterials國際會議。國際會議。 19941994年起，每兩年一次的年起，每兩年一次的EcobalanceEcobalance國際會議。國際會議。34國外新型環(huán)境材料國外新型環(huán)境材料 日本豐田

26、公司開發(fā)的氫動(dòng)力轎車日本豐田公司開發(fā)的氫動(dòng)力轎車 法國研制的節(jié)能溫板法國研制的節(jié)能溫板 美國研發(fā)的新型環(huán)境測試設(shè)備美國研發(fā)的新型環(huán)境測試設(shè)備 德國研制的環(huán)保涂料德國研制的環(huán)保涂料35國內(nèi)研究現(xiàn)狀：國內(nèi)研究現(xiàn)狀： 1996 199620002000年度年度863863計(jì)劃中專門列入新興能源計(jì)劃中專門列入新興能源及環(huán)境材料這一專題；及環(huán)境材料這一專題； 2121世紀(jì)初中國高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃新材料及其世紀(jì)初中國高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃新材料及其制備領(lǐng)域中，也將生態(tài)建材與環(huán)境材料列為主題項(xiàng)制備領(lǐng)域中，也將生態(tài)建材與環(huán)境材料列為主題項(xiàng)目之一。目之一。 目前在目前在生物降解塑料生物降解塑料、固沙植被塑料固沙植被

27、塑料、新型能新型能源材料源材料等領(lǐng)域，我國材料科學(xué)工作者都取得了相當(dāng)?shù)阮I(lǐng)域，我國材料科學(xué)工作者都取得了相當(dāng)出色的成果。出色的成果。36我國環(huán)境材料的研究成果：我國環(huán)境材料的研究成果：西安交大研制的新型儲氫材料西安交大研制的新型儲氫材料上海凱能研制的廢水處理裝置上海凱能研制的廢水處理裝置我國自主開發(fā)的分子篩我國自主開發(fā)的分子篩37中南大學(xué)自主開發(fā)的氣凝膠材料中南大學(xué)自主開發(fā)的氣凝膠材料當(dāng)前環(huán)境材料的主要研究領(lǐng)域：當(dāng)前環(huán)境材料的主要研究領(lǐng)域：能源節(jié)約工藝能源節(jié)約工藝資源節(jié)約工藝資源節(jié)約工藝降污加工技術(shù)降污加工技術(shù)環(huán)境凈化加工技術(shù)環(huán)境凈化加工技術(shù)節(jié)能節(jié)能可重復(fù)可重復(fù)可再生可再生結(jié)構(gòu)可靠結(jié)構(gòu)可靠化學(xué)穩(wěn)

28、定化學(xué)穩(wěn)定生物安全生物安全替代毒害材料替代毒害材料舒適性舒適性新材料設(shè)計(jì)新材料設(shè)計(jì)材料合成加工新技術(shù)（綠色工藝材料合成加工新技術(shù)（綠色工藝）38當(dāng)前主要研究課題：當(dāng)前主要研究課題： 環(huán)境材料與產(chǎn)品的環(huán)境設(shè)計(jì)環(huán)境材料與產(chǎn)品的環(huán)境設(shè)計(jì) 材料與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系和相互作用材料與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系和相互作用 材料與產(chǎn)品的再生循環(huán)設(shè)計(jì)及工藝技術(shù)材料與產(chǎn)品的再生循環(huán)設(shè)計(jì)及工藝技術(shù) 材料的超長壽命化技術(shù)材料的超長壽命化技術(shù) 替代材料與替代工藝技術(shù)（如替代氟氯碳化物、石棉、鉛替代材料與替代工藝技術(shù)（如替代氟氯碳化物、石棉、鉛基陶瓷的材料等）基陶瓷的材料等） 環(huán)境分解材料（生物降解塑料及樹脂等）環(huán)境分解材料（生物降解塑料及樹脂等） 環(huán)境凈化材料（如廢油固化劑、二氧化碳固化劑、用于分環(huán)境凈化材料（如廢油固化劑、二氧化碳固