第2章 環(huán)境材料與資源、能源和環(huán)境的相互影響

2環(huán)境材料與資源、能源和環(huán)境的相互影響2.1料在國民經(jīng)濟(jì)中的地位與發(fā)展2.2資源使用與環(huán)境影響2.3能源使用與環(huán)境影響2.4材料的環(huán)境負(fù)荷本章內(nèi)容2.1材料在國民經(jīng)濟(jì)中的地位與發(fā)展(1)發(fā)展環(huán)境材料、促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)是緩解我國資源短缺矛盾，保障國家經(jīng)濟(jì)安全的必要選擇。(2)發(fā)展環(huán)境材料、促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)是貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀，全面建設(shè)小康社會的客觀要求。32.2資源使用與環(huán)境影響2.2.1我國資源種類與分布

按照國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，人均水資源低于3000立方米為輕度缺水；人均水資源低于2000立方米為中度缺水；人均水資源低于1000立方米為重度缺水；人均水資源低于500立方米為極度缺水。中國目前有16個省(區(qū)、市)人均水資源量(不包括過境水)低于嚴(yán)重缺水線，6個省、區(qū)(寧夏、河北、山東、河南、山西、江蘇)人均水資源量低于500立方米，為極度缺水地區(qū)。（1）水資源分布問題水土流失土地荒漠化土地的次生鹽堿化酸化污染原因自然：氣候、地形、植被等人為：濫砍濫伐自然：氣候變暖、干旱、風(fēng)沙侵蝕等人為：濫墾草原或過度放牧自然：氣候干旱人為：漫灌地下水位上升、沿海抽取地下水、海水倒灌酸雨、大量使用化肥大氣、水、工業(yè)、生活污水污染，農(nóng)業(yè)使用化肥、除草劑危害生產(chǎn)力下降、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)沙漠?dāng)U大、耕地減少、風(fēng)沙危害耕地退化、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)土壤酸度增大、板結(jié)間接污染水源、食品，危害人類健康對策因地制宜、發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)植樹種草、退耕還林（牧）完善排灌系統(tǒng)、利用水利和生物配套技術(shù)施有機肥、加熟石灰預(yù)防為主、治理污染源表2-1中國土地資源利用過程中存在的問題

（2）土地資源中國礦產(chǎn)資源分布情況如下：石油、天然氣主要分布在東北、華北和西北。煤主要分布在華北和西北。鐵主要分布在東北、華北和西南。銅主要分布在西南、西北、華東。鉛鋅礦遍布全國。鎢、錫、鉬、銻、稀土礦主要分布在華南、華北。金銀礦分布在全國，臺灣也有重要產(chǎn)地。磷礦以華南為主。（3）礦產(chǎn)資源2.2.2環(huán)境材料的使用對水資源的影響(1)土壤保水劑(2)作物葉面抗蒸騰劑7（1）治理土壤重金屬污染（2）改良鹽堿地2.2.3環(huán)境材料對土壤資源的影響8

開展礦物環(huán)境材料研究可以充分發(fā)揮礦物材料本身的特性，建立環(huán)境礦物材料分支學(xué)科是時代的要求，是礦物材料的重要發(fā)展方向。

近年來，礦物材料在環(huán)保方面的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，除了在傳統(tǒng)的污水處理、大氣吸附、過濾脫色等方面的應(yīng)用水平不斷提高外，在生態(tài)建材如具有保溫、隔熱、吸音、調(diào)光等功能的建材、殺菌、消毒劑、礦山尾礦綜合利用等方面，都有新的應(yīng)用技術(shù)和產(chǎn)品。

許多非金屬礦產(chǎn)已被成功地用作環(huán)境工程礦物材料，沸石、膨潤土、凹凸棒石和海泡石、硅藻土等都是典型的例子。如用沸石燒制的人工輕質(zhì)骨料，再如以膨潤土等為主要原料可生產(chǎn)人工合成沸石，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)洗滌劑中的三聚磷酸鈉，可大大減少洗滌廢水中殘余磷對環(huán)境的污染[10]。2.2.4環(huán)境材料對礦產(chǎn)資源的影響9能源是人類賴以生存和發(fā)展的不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，是材料生產(chǎn)的要素。我國能源結(jié)構(gòu)主要具有以下特點：（1）今后20年，中國能源結(jié)構(gòu)仍以煤為主，份額將逐步減少。2000中國煤炭可采儲量1145億噸，占全國能源總量76%。問題：燃煤造成環(huán)境污染問題。1997年全國TSP(總懸浮顆粒物)達(dá)1873萬噸，其中70%來自燃煤；中國煙塵污染嚴(yán)重城市，TSP值比WHO(世界衛(wèi)生組織)推薦標(biāo)準(zhǔn)高3-7倍。（2）油氣自給率低，需求日益增大，將更多地依賴進(jìn)口。1993年石油總資源量94.OGT，天然氣38Tm3(萬億m3)。2004年中國石油進(jìn)口1億噸，對外依存度40%，預(yù)計2020年4億多噸，中國石油產(chǎn)量1.6-1.7億噸，將有2.4億噸石油缺口，對外依存度將達(dá)60%。（3）水資源在中國能源結(jié)構(gòu)中的比重將會下降，發(fā)展空間有限。（4）清潔可再生資源比重將上升，核電將成為替代煤電的主要能源之一，發(fā)展?jié)摿艽?。太陽能、風(fēng)能、海洋能和地?zé)崮艿刃履茉词强稍偕茉础?.3能源使用與環(huán)境影響2.3.1我國能源種類與分布10能源利用和環(huán)境保護(hù)是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略，關(guān)系到人類的生存和發(fā)展。能源作為人類賴以生存的基礎(chǔ)，在其開采、輸送、加工、轉(zhuǎn)換、利用和消費過程中，都直接或間接地改變著地球上的物質(zhì)平衡和能量平衡，必然對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生各種影響，成為環(huán)境污染的主要根源。（1）大氣污染（2）水污染（3）新能源利用對氣候的影響2.3.2我國能源使用與環(huán)境11

環(huán)境、材料、能源間的關(guān)系是一方面材料給人類帶來了物質(zhì)財富并推動著人類社會的物質(zhì)文明的進(jìn)步，而另一方面在開發(fā)與生產(chǎn)新材料過程中又消耗大量能源并給環(huán)境帶來污染的負(fù)面危害作用。因此在材料推動現(xiàn)代化發(fā)展的同時保護(hù)環(huán)境開發(fā)綠色環(huán)保材料成為當(dāng)前的主題這就是近幾十年來發(fā)展起來的環(huán)境材料，即是指在加工制造使用和再生過程中具有最低環(huán)境負(fù)荷最大使用功能的人類所需材料環(huán)境材料。2.3.3材料與能源、環(huán)境的相互關(guān)系122.4材料的環(huán)境負(fù)荷2.4.1材料生產(chǎn)中的資源消耗圖2.4工業(yè)產(chǎn)品鏈?zhǔn)缴a(chǎn)流程圖132.4.2材料生產(chǎn)中的污染物排放行業(yè)工業(yè)廢水排放量（萬噸）工業(yè)廢氣排放量（億立方米）一般工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量（萬噸）煤炭開采和洗選業(yè)148138190839045.4黑色金屬礦采選業(yè)18753300260707.3有色金屬礦采選業(yè)4549492038510.7非金屬礦采選業(yè)68489582564.9木材加工業(yè)54465685239.1造紙及紙質(zhì)品業(yè)23668466572248.3化學(xué)纖維制造業(yè)377632050399.4橡膠和塑料制品業(yè)126064311225黑色金屬冶煉工業(yè)9115917382642733.5有色金屬冶煉工業(yè)321063980713180.2金屬制品業(yè)335566445725.9非金屬礦物制品業(yè)284211246877550.8合計696974370256208130.5表2-31994年我國主要原材料工業(yè)環(huán)境污染物排放統(tǒng)計14

材料生產(chǎn)中氣體污染物的排放材料生產(chǎn)和使用過程中要消耗大量的能源，產(chǎn)生的主要大氣污染物有SO2及NOx。SO2主要來自礦物燃料的燃燒和材料的生產(chǎn)過程以及許多金屬礦物，特別有色金屬礦，如CuS、PbS、NiS、ZnS等含硫化合物。（2）材料生產(chǎn)中水體污染物的排放2.4.2材料生產(chǎn)中的污染物排放15

材料生產(chǎn)中水體污染物排放有害物質(zhì)主要來源苯化工、橡膠、顏料硝基苯染料、炸藥生產(chǎn)酚煤氣制造、焦化、煉油、化工、塑料、染料、木材防腐吡啶焦化、煤氣制造、制藥、化工氰化物煤氣制造、焦化、煉油、化工、有機玻璃制造、金屬處理、電鍍氟化物磷肥、煉鋁、氟礦、煙氣凈化、玻璃生產(chǎn)、氟塑料生產(chǎn)硫化物煉油、造紙、染料、印染、制革、粘膠纖維生產(chǎn)亞硫酸鹽紙漿生產(chǎn)、粘膠纖維生產(chǎn)氨煤氣制造、焦化、化工、氮肥廠聚氯聯(lián)苯電器工業(yè)、合成橡膠、塑料胺基化合物化工廠、染料廠、炸藥廠、石油化工廠油煉油廠(石油)、機械廠(機油)、選礦廠(煤油)、食品廠(油脂)酸化工、礦山、電鍍、金屬酸洗堿造紙、化纖、制堿、印染、制革、電鍍、化工汞化工、電解食鹽、含汞農(nóng)藥、制汞化合物、用汞計量儀表、冶煉鉛顏料、涂料、鉛蓄電池、有色金屬礦山與冶煉、印刷廠鉻電鍍、制革、顏料、催化劑、冶煉鎘鋅廠、煉鋅、電鍍表2-4一些水體污染物的主要來源16材料生產(chǎn)中固體污染物的排放固體污染物是指在生產(chǎn)活動及其他活動過程中產(chǎn)生的各種固態(tài)半固態(tài)和高濃度液態(tài)廢棄物統(tǒng)稱。材料生產(chǎn)過程中固體污染物主要來源于：工業(yè)廢棄物、礦業(yè)廢棄物、城市固體廢棄物及放射性廢棄物。其對環(huán)境同樣具有巨大的危害，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）固體污染物的主要危害形式有侵占土地、污染土壤、污染水體、污染大氣、影響環(huán)境衛(wèi)生等。我國固體廢棄物的排放量已超過6億t／a。（2）在材料生產(chǎn)中排放的固體廢棄物對大氣造成的污染。（3）固體廢棄物造成最為嚴(yán)重的是危險廢物的污染。2.4.2材料生產(chǎn)中的污染物排放17