环境材料学第二章 材料与环境.ppt

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1、第二章 材料与环境,主要内容： 2.1 材料在国民经济中的作用 2.2 材料与资源和环境的关系 2.3 材料加工和使用过程中的资源和能源消耗 2.4 气、液、固态污染物的排放 2.5 其他的环境影响,2.1 材料在国民经济中的作用,材料是国民经济和社会发展的基础和先导 现代高科技三大支柱：材料、能源、信息 以材料划分社会文明进步,石器时代陶器时代青铜器时代铁器时代高分子时代,中国南海之争,南海的主要问题是：一个是本来属于我们主权范围的海域被瓜分，绝大部分都被瓜分没了，海域被瓜分，主权等于被侵犯，另外资源，渔业资源、石油资源、天然气资源被开发；东海的问题，就是钓鱼岛，这也是中国主权问题；另外，海

2、域划分方面也和周边国家存在问题，大陆架的问题、专属经济区的问题。争端非常多，但是我们国家这些年政策控制得比较好，和这些国家都是用外交的方式和平的方式对话，维持我们经济建设的大局，通过和平谈判的方式去解决。但是我们要看到这些威胁和危机，增强忧患意识。,张召忠：中国面临严峻局面 南海已被瓜分殆尽,南海油气资源丰富据权威部门初步估计,南海油气储量有500多亿吨。,Islas Malvinas之争,近日，为了600亿桶石油的储量，阿根廷和英国这一对老冤家在马岛地区集结兵力，形势剑拔弩张，军事冲突有一触即发之势，这一次的英阿对峙是否会像1982年一样导致一场新一轮的英阿马岛之战呢？ 张召忠：2013年英

3、国和阿根廷有可能爆发战争。 1吨7.3桶（原油） 600亿桶82.2亿吨,英国皇家海军42型约克号驱逐舰2010年2月17日已经抵达马岛海域,1990年海湾战争,美军使用的贫铀弹、高能微波炸弹、集束炸弹等现代武器 600多口油井被点燃，并一直燃烧了8个多月，最多时一天烧掉80万吨原油 战争期间泄漏的石油，覆盖了多平方公里的海域，污染了多平方公里的海岸。被伊拉克军队倾倒在科威特沙漠中的万桶石油，形成了面积达平方公里的黑色油湖，并浸入土壤深处，使科境内的地下水资源遭受严重污染 40余种水鸟、甲壳类和哺乳类珍稀动物物种灭绝 珠穆朗玛南麓的黑雪,我国几种主要原材料产量及世界排序,经济增长与环境保护,全

4、国固定资产投资一路飙升的状况。2003年投资增幅达到了27.7，2004年一季度又高攀到43，特别是像钢铁、水泥、电解铝等，2003年都是96，2004年增幅还是在100左右。 2008年，国家要求关停1300万千瓦小火电，淘汰600万吨炼钢、5000万吨水泥、1400万吨炼铁落后产能，以及106.5万吨造纸等行业的落后产能。,来源：中国环境报 采取综合性措施防范经济发展过热风险 推进节能减排 加强宏观调控 步雪琳 2008-03-07,“十一五”时期淘汰落后生产能力一览表,国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知（国发200715号） 国务院关于印发2009年节能减排工作安排的通知（国办发

5、200948号） 国家发展改革委、环保总局联合发布了关于做好淘汰落后造纸、酒精、味精、柠檬酸生产能力工作的通知（发改运行20072775号）,新增燃煤脱硫机组1.02亿千瓦，2006年以来累计新增燃煤脱硫机组总装机容量4.11亿千瓦，其中新增现役燃煤脱硫机组装机容量1.81亿千瓦。淘汰小火电装机容量2617万千瓦，“十一五”以来累计关闭6006万千瓦。分别淘汰炼铁、炼钢、焦炭、水泥和造纸等落后产能2110万吨、1640万吨、1809万吨、7416万吨和150万吨。 2010年还要分别淘汰炼铁、电力、水泥、焦化和造纸落后生产能力2000万吨、1000万千瓦、5000万吨、2000万吨和52万吨。

6、 环保部部长周生贤,2.2 材料与资源和环境的关系,20世纪10大环境公害事件,2009年中国环境事件一览(一),从东北到华南的历史罕见旱灾 事件：从2009年一入春一直到11月，中国从东北、华北到华南、西南等地区连续性遭受旱灾侵袭，范围之广与持续时间之长为历史罕见。 时间：2009年年初到年底 点评：中国不仅是温室气体的排放大国，同时也是气候变化的受害者。积极减排应对气候变化符合中国人民的长期利益。促进低碳经济，用可再生能源取代煤炭是中国发展的必由之路。 重金属污染频发 事件：中国重金属污染事件频发。陕西凤翔因东岭冶炼公司铅排放超标，造成数百名儿童血铅超标；湖南武冈市因企业污染造成儿童血铅超

7、标的事件，354名儿童血铅“疑似超标”；湖南浏阳镉污染事件已造成了两人死亡、500余人尿镉超标，厂区周边土壤、农田、林地等被污染。 时间：2009年8月 点评：针对诸如重金属这样的有毒有害物质污染，世界多个国家及地区已出台法规政策，强调对污染的预防和避免，而非末端治理。我国目前水污染控制的着眼点很大程度上还集中在化学需氧量或固体悬浮物等常规污染物，却放过了相当多的有毒有害物质。清洁生产促进法已经打好了一个重要的基础，但是对于如何真正削减乃至消除有毒有害物质的排放，中国还需要尽快出台具体的行动计划和时间表。 卢广获尤金史密斯人道主义摄影奖 事件：中国摄影师卢广以关注中国污染的专题摄影在美国纽约获

8、得了第30届尤金史密斯人道主义摄影奖 时间：2009年10月14日 点评：大量的有毒物质正在污染中国的河流，并威胁人们的健康。消除中国河流中的有毒物质是绿色和平工作的最终目标。绿色和平呼吁中国政府尽快出台严格的政策推行无毒生产与无毒排放，我们更要求企业立即停止使用这些有毒物质，公开他们的污染物排放信息，最终实现无毒排放。,绿色和平视角 http:/www.greenpeace.org,2009年中国环境事件一览(二),环境信息公开还需司法保障 事件：最高人民法院公布最高人民法院关于审理政府信息公开行政案件若干问题的规定(征求意见稿)。 时间：2009年11月2日 点评：我国的政府信息公开条例和

9、环境信息公开办法（试行）正式实行已超过一年，但其实施效果并不尽如人意。要想切实维护公众的知情权和参与权，还需要强有力的司法保障。高法还需在规定中放宽对申请人动机的限定要求；明确行政机关因信息涉及商业秘密而拒绝公开时的举证责任；并允许受理因公民要求行政机关删除涉密信息并公开其余部分而引发的行政诉讼。 中国摸清具体的森林覆盖率 事件：国家林业局组织完成了第七次全国森林资源清查。 清查结果显示：截至2008年，中国森林面积1.95亿公顷，森林覆盖率由18.21%提高到20.36%，上升了2.15个百分点，同时中国提前两年实现了森林覆盖率20%这一目标。 时间：2009年11月17日 点评：森林覆盖率

10、提高是个好事情，但是提高既要保证量，更要保证质。如果一味追求数字的提高，可能会误导地方政府大面积种植人工林而疏于保护天然林。在个别地方，这甚至会成为个别官员、企业用人工林替代所谓的“低产”天然林的藉口。所以，从18.3%到20%的飞跃既需要实事求是，也需要科学引导和监督。 广州番禺垃圾焚烧之争 事件：广州市番禺拟在居民区附近建造垃圾焚烧发电站引起周边居民极大不满，并开始系列的“散步”与拒绝“被代表”，直至12月20日上午，番禺区委书记谭应华在业主代表座谈会上表示，垃圾焚烧发电厂项目已停止。 时间：2009年11月23日至12月20日 点评：废弃物焚烧是不可持续的处理方法，因为废弃物在焚烧过程中

11、会释放各种有害化学物质，尤其是致癌的二噁英。中国的废弃物处理目前仍处于发展阶段，因此，众多中国城市都应采取以“未雨绸缪”为主的预防措施，辅以综合的废弃物处理体系来消除对焚烧及填埋的依赖。,绿色和平视角 http:/www.greenpeace.org,2009年中国环境事件一览(三),中国迈出低碳经济发展模式的第一步 事件：中国国家发展和改革委员会宣布到2020年，中国将实现碳强度（每单位国内生产总值二氧化碳排放量）在2005年的基础上减少40-45%的目标。 时间： 2009年11月27日 点评：中国在哥本哈根大会前公布的目标显示出中国是一个负责任的发展中大国。 这一目标响应了联合国政府间气

12、候变化专门委员会(IPCC)关于到2020年发展中国家相对（照常情景）减排15%至30%的号召。然而，拯救气候危机已经刻不容缓，中国需要采取更积极有力的措施来应对气候变化。 13亿人口粮的安全 事件：中国农业部生物安全委员会向三个转基因作物品种（两个水稻和一个玉米）发放安全证书； 时间：2009年11月底 点评：无论从食品安全还是粮食主权方面考虑，这一举动都将给中国13亿人未来的主粮打上问号。转基因水稻的食品安全性尚不明确，且可能通过花粉传播而污染传统的水稻品种。同时，我国最接近商业化生产或在研的8种转基因水稻全都被国外专利所控制。因此，转基因水稻还因涉及多项国外专利，而对国家粮食主权埋下定时

13、炸弹。 2015年节能环保产业产值将达GDP的7% 事件：中国国家发展和改革委员会正在着手组织编制节能环保产业的发展规划，推动中国环保产业发展。据发改委官员预测，到2015年，中国节能环保产业总产值将达到GDP的7%到8%。发改委环资司巡视员何炳光日前表示，中国近期的目标主要是以拉动内需和实现“十一五”节能减排的目标为重点，壮大节能环保产业的规模；从长远看，则要把环保产业培育成新的支柱产业。截至2008年底，中国节能环保产业总产值为1.55万亿元，相当于GDP的5.17%，从业人数3000多万，产业领域已基本涵盖提高能效、污染防治和循环经济等方面。 时间：2009年12月15日 点评：绿色经济

14、将成为21世纪中国最重要的发展引擎。 中国要把握机遇，成为一个绿色科技的超级大国，创造出百万计的绿色就业机会，确保长期的能源安全。,绿色和平视角 http:/www.greenpeace.org,2009年中国环境事件一览(四),中国首座千万千瓦级风电基地并网发电 事件：甘肃省酒泉市位于中国西北部，风能资源丰富，全年有三分之一的时间有较强的风力。中国规划建设的第一座千万千瓦级风电基地甘肃酒泉风电基地风电装机首次突破二百万千瓦，并于12月25日正式并网发电。酒泉千万千瓦级风电场项目建成以后，每年可为西北电网输送清洁电力4.8亿千瓦时。 时间：2009年12月25日 点评：这是目前世界上规模最大的

15、并网发电风电基地。 同时中国正在建造6个规模相当的风电基地。绿色和平勾勒的能源革命蓝图中，煤炭行业每减少一个工作机会，可再生能源行业会创造出三个新的岗位。我们面前有两种选择：要么是绿色就业和可持续发展，要么是高失业率以及生态和社会系统的破坏。,绿色和平视角 http:/www.greenpeace.org,术语：区域毒性水平,区域毒性水平（Local toxic level, LTL）指某种有毒物质因排放或泄漏后对某地区的生物产生的毒害影响。 LTL= Wi/Ci Wii污染物的实际排放水平，mg/L Cii污染物的允许排放标准，mg/L,2.3 材料加工和使用过程中的资源和能源消耗,全球矿产

16、资源枯竭时间预测,1994年世界和中国能源消耗统计,BP世界能源统计2009：2008年底全球石油探明储量为1708亿吨。按2008年度产量计算，可供开采42年。以同样方式计算，天然气和煤炭的剩余储量分别可开采60.4年和122年。,我国资源利用中存在如下三个主要问题,第一， 资源利用效率明显偏低，经济增长的方式粗放。从工业的能源效率来看，我们8个主要耗能工业的单位产品能耗平均比世界先进水平高了40%以上，而这8个主要的工业部门占工业GDP能耗的73%；工业用水重复利用率要比发达国家低15到25个百分点；矿产资源的总回收率大概是30%，比国外的先进水平低了20个百分点；当然建筑、节能问题，建筑

17、能耗，高能耗的问题也都十分突出。我们节能居住建筑，仅占全国城市居住建筑的3.5%，但是面积采暖能耗相当于气侯条件相近的发达国家的两到三倍。 第二， 近年来的资源需求增长加快，资源约束的矛盾不断加大。从2002年到现在，我们的能源消费的增长速度大于GDP的增长速度。而在1980年到2000年的时候，能源消费的弹性系数不到0.5，现在超过1。电力消费的弹性系数，从2000年开始就大于1，电力消费的增长快于GDP的增长。 资源约束的矛盾不断加大，中国的人均资源占有低于全世界的平均水平。从总量上来看，中国的资源总量是居世界第三位的，但人均资源占有量只居世界第53位，仅为世界人均占有量的一半。 第三，

18、环境污染严重，中国还没有摆脱先污染，后治理的老路。比较严重的环境污染，造成了高昂的经济成本和环境成本，并对公众健康产生了较明显的伤害。,冯飞 国务院发展研究中心产业经济研究部部长 经济参考报 2005-07-19,2.3-1 材料加工和使用过程中的资源消耗,我国几种原材料的单位GNP资源消耗率与世界平均水平的比较,GNP：Gross National Product，国民生产总值,1、直接消耗 Direct consumption,2、间接消耗 Indirect consumption,材料的运输、储藏、包装、管理、流通、人工、环境迁移等环节造成的资源消耗。,我国几种材料单位产量的资源消耗情况

19、,2.3-2 材料加工和使用过程中的能源消耗,1、直接消耗 Direct consumption,2、间接消耗 Indirect consumption,照明、人工取暖、防暑降温,我国部分原材料单位产量的能源消耗,我国主要原材料工业的能源消耗统计（1994）,2007年3月11日下午，国务院机构改革方案正式公开，我国将组建国家能源委员会和隶属国家发改委的国务院能源主管部门国家能源局,节能,2.4 气、液、固态污染物的排放,减排,环境保护工作取得新的进展 结合产业结构调整，淘汰了一批高耗能、高污染的落后生产工艺和设备 继续开展整治违法排污企业保障群众健康环保专项行动 重点流域、区域、城市、海域污

20、染防治工作进一步加强，污染治理进度加快,环保形式依然严峻 经济快速增长，增长方式粗放，资源能源消耗大 主要污染物排放总量有所增加 二氧化硫和化学需氧量排放量削减目标没有完成,2005年中国污染排放情况,2.4 气、液、固态污染物的排放,2009中国排放保持双下降（化学需氧量和二氧化硫排放） 环保部部长 周生贤 二氧化硫减排提前一年实现“十一五”目标 逾65%重点城市空气质量达二级 新增污水处理能力1330万吨/日 新增燃煤脱硫机组1.02亿千瓦 今年再分别削减40万吨和20万吨 国控废水和废气排放企业年均达标率分别为78%、73%，同比增长12和13个百分点；污水处理厂年均达标率为70%，同比

21、增长9个百分点。 2009年，新增污水处理能力1330万吨/日，2006年以来累计新增城市污水处理能力4460万吨/日。 力争二氧化硫排放量比2009年再削减40万吨，化学需氧量减排在完成“十一五”目标的基础上，再削减20万吨以上。,2.4 气、液、固态污染物的排放,第一次全国污染源普查公报数据显示，2007年度全国废水排放总量 2092.81亿吨，废气排放总量637203.69亿立方米。主要污染物排放总量：化学需氧量3028.96万吨，氨氮172.91万吨，石油类78.21万吨，重金属（镉、铬、砷、汞、铅，下同）0.09万吨，总磷42.32万吨，总氮472.89万吨；二氧化硫2320.00万

22、吨，烟尘1166.64万吨，氮氧化物1797.70万吨。 中华人民共和国环境保护部 中华人民共和国国家统计局 中华人民共和国农业部 2010年2月6日,2.4 气、液、固态污染物的排放,“十一五”期间国家对化学需氧量、二氧化硫两种主要污染物实行排放总量控制计划管理，排放基数按2005年环境统计结果确定。计划到2010年，全国主要污染物排放总量比2005年减少10%，具体是：化学需氧量由1414万吨减少到1273万吨；二氧化硫由2549万吨减少到2294万吨。在国家确定的水污染防治重点流域、海域专项规划中，还要控制氨氮（总氮）、总磷等污染物的排放总量，控制指标在各专项规划中下达，由相关地区分别执

23、行，国家统一考核。鼓励各地根据各自的环境状况，增加本地区必须严格控制的污染物，纳入本地区污染物排放总量控制计划。 国务院关于“十一五”期间全国主要污染物排放总量控制计划的批复（国函200670号 ）,2.4-1 大气污染物的形成与排放,由于自然界和人类活动排放的污染物进入大气层所产生的不利于动植物及设施的状况称为大气污染，混入大气的各种有害成分称为大气污染物。,对环境和人类的危害 人类和动物的健康 植物枯萎 工业和生活设施老化和腐蚀破坏,大气污染物的形成和分类,各类工业向大气排放的主要污染物,各种化石燃料燃烧引起的大气污染,中国燃料结构以煤为主,十五期间废气排放情况,全国二氧化硫排放量年际变化

24、,全国烟尘和工业粉尘排放量年际变化,2.4-2 水体污染物的形成与排放,由于人类活动排放的污染物进入水体造成的变质现象称为水污染，进入水中的各种有害成分称为水体污染物。,对环境和人类的危害 人类和动物的身体健康 破坏水生生态 渔业损失,两个来源：生活废水、工业废水,一些水体污染物的主要来源,十五期间废水排放情况,全国废水及其主要污染物排放量年际对比,国家环境保护部公布，2009年全国化学需氧量和二氧化硫排放总量分别为1277.5万吨和2214.4万吨，较2008年下降3.27%和4.60%。2010年03月10日 2007年度全国废水排放总量 2092.81亿吨，废气排放总量637203.69

25、亿立方米。主要污染物排放总量：化学需氧量3028.96万吨，氨氮172.91万吨。第一次全国污染源普查公报,十五期间废水排放情况,全国COD排放量年际对比,全国废水中氨氮排放量年际对比,十五期间废水排放情况,全国废水中重金属排放量年际对比 单位：吨,工业废水中五项重金属历年排放趋势,2009年中国重大水污染事件,1、广西永福县水污染致大批鱼死亡 2009年3月，广西永福县广福乡广福村附近的河水突然变黑，导致近日村里11户农民在河中网箱内养的鱼接连出现大面积死亡，损失惨重。 2、福州生态溪遭污染变成“黄水沟” 2009年4月，一些河道被建筑、生活垃圾堵塞，原本流动的清澈溪水变成现在的污浊黄水沟。

26、流花溪河道堵塞和污染情况经当地媒体多次曝光后仍未见好转。 3、山东胶州村庄疑水源受污染 2009年5月，山东胶州村庄疑水源受污染五年20余人患癌症，同时大多数村民家的井水都因含很多杂质而无法饮用。 4、赤峰水污染 2009年7月23日，在内蒙古赤峰市的新城区，至少有4300多名居民因为饮用受污染的自来水而先后出现腹泻、呕吐、头晕、发热等症状。他们不得不到卫生医疗机构就诊，病情严重的还住了院。 5、北江韶关段镉严重超标 2009年9月，因韶关冶炼厂设备检修期间超标排放含镉废水，导致北江韶关段镉严重超标，严重威胁下游饮用水源安全。 6、江苏省盐城市水污染事件 2009年2月20日，盐城市标新化工厂

27、在城西自来水厂水源地排放30吨高浓度含酚钾盐废水，造成数十万居民断水。,2.4-3 固体污染物的形成与排放,在生产、生活及其他活动过程中产生的各种固态、半固态和高浓度液态废弃物统称为固体废弃物，因这些固体废弃物对环境造成的变质现象称为固体废弃物污染，相应的，这些可污染环境的固体废弃物称为固体污染物。,对环境和人类的危害 侵占土地、污染土壤、难以生态代谢 浸出物、腐蚀物、粉尘污染水体与大气 影响环境卫生,主要来源：工业、矿业、城市和放射性废弃物,危险废物污染：易燃、易爆、腐蚀性、剧毒性和放射性固体废弃物既会造成即时性危害，又可能产生持续性危害。,全国工业固体废物产生及处理情况 单位：万吨,十五期

28、间固体废弃物排放情况,2.5 其他的环境影响因素,全球温室效应 放射性污染 臭氧层破坏 电磁波污染 光污染 噪声污染,2.5-1 全球温室效应,Global Warming Protential, GWP 什么是GWP? GWP控制指标CO2排放量 温室效应指数 Greenhouse ability index, GAI 温室效应是考察材料对环境影响必不可少的一项指标,全球温室效应形成示意,温室气体及其温室效应指数,材料的生产和使用过程中带来的全球温室效应影响,GWP(Mi GAIi) GWP 全球温室效应，gCO2 Mi i 物质所消耗的量，kg GAIi i 物质的温室效应指数，gCO2/

29、kg,2.5-2 放射性物质污染,在生产和使用具有放射性的物质的过程中，由于辐射作用对人、生物和生态环境造成的不良影响 放射性物质的运输与管理 核废料和废旧核设备的处置 核电站、核科学研究、放射医疗管理,Radioactive material contamination,2.5-3 臭氧层破坏,臭氧层的作用/Function of Ozone Layer 臭氧层是如何被破坏的 臭氧层破坏后对人和生态的危害 保护臭氧层,Thinning of Ozone Layer,2.5-4 电磁波污染,电磁波在自然界和人类活动中存在 电磁波污染的界定 （10 W/cm2） 电磁波污染对人体健康和自然环境的

30、危害 如何降低或消除电磁波污染,Electromagnetic wave pollution,2.5-5 噪声污染,什么是环境噪声？ 噪声的界定以及在工业生产和人类生活中的生成 噪声对人类活动和生态环境的影响 如何降低或消除环境噪声,Noise pollution,2.5-6 光污染,光照在自然界和人类活动中存在与利用 光污染的界定 光污染对人体健康和生态环境的危害 如何降低或消除光污染,Light pollution,材料在生产和使用过程中对环境造成的各种影响,消耗能源,消耗资源,排放废水、废气和固态废弃物,臭氧层破坏,全球温室效应,电磁波污染,噪声污染,光污染,放射性污染,环境,材料,研究材料与环境的关系的目的,研究目的 了解因材料的制造和消费对环境产生的有害作用 分析从何处入手来定量评价材料对环境的影响水平 采取有效措施来减少材料对环境的有害影响,