环境材料学chp4(共16页)

1、第四章 材料(cilio)的环境负荷对不同类型(lixng)的材料而言，其对环境的损伤或影响程度是不相同的。为了定量描述这种损伤或影响的程度，需要引入一个物理量，这就是材料的环境负荷。所谓环境负荷是指某一具体材料在其生产、使用、消费或再生过程中耗用的自然资源数量和能源数量，以及其向环境体系排放的各种废弃物，例如气态、固态和液态废弃物之总量。4.1 环境负荷的评价(pngji)内容 任何材料在其生产中，例如采矿、冶炼、加工成型等均涉及能源的消耗。对于高分子材料和无机材料也是如此，没有能耗就不可能制备材料。而材料产业是能源的主要消耗者，其能耗约占工业总能耗的30%-40%。 表4-1 钢铁材料生产

2、过程中的能耗生产过程炼铁炼钢炼铸轧钢机加工能耗吨（标准煤）/(吨产品)0.60470.01600.18080.19800.5481标准煤:是一种理想能源,定义每公斤可以发出29.308106J的热量材料的生产过程涉及大量的资源消耗。这种资源包括两大类：一类是主原料，例如生产碳钢时的铁矿石；另一类是辅料，例如碳钢生产过程中的脱氧剂、脱硫剂、铁合金等。表4-2 生产1t金属的资源量金属名称AlFeTiNiMnCrCuZn原矿量/t2.52.066.71004.02.520040辅料量/t31.3421.58785.66614.4725.6877.310.65123.57材料的环境负荷的另一个因子是

3、材料寿命周期中向环境的排放物，它包括污染物和废弃物两大部分。通常将排放物按其存在的物理特征分为大气物质、水体物质、固体物质及能量形式4种类型。4.2 污染物的排放除对资源和能源的消耗外，在材料的生产和使用过程中不可避免地要向环境排放大量的各种污染物。这些污染物主要包括废气、废水和固体污染物，它们对环境产生很大的影响。以钢铁冶金生产为例，生产1亿t钢铁排放的废水占工业总排放量的14.1%，废气占工业总排放量的30.0%，废水、废气污染排放量仅次于化工行业，居第二。有色金属工业是以品位很低的矿产资源为对象进行提取、加工的产业，年产500万t的有色金属产品，所造成的以尾矿和废渣为主的工业固体废弃物每

4、年超过6000万t，尾矿总库容达10亿m3。另外，有色金属生产过程中排放的二氧化硫、氟化氨、砷等废气，是有毒废气的主要源头之一。4.2.1大气污染(d q w rn)空气中的氮、氧、氩三者共占大气总浓度(nngd)的99.9%以上，成为大气的主要成分。此外大气中还有少量的二氧化碳、稀有气体等（表4-3）。表4-3 正常(zhngchng)干空气的组成成分浓度/10-6成分浓度/10-6氮780,900氪1.0氧209,400一氧化碳0.5氩9,300氢0.5二氧化碳315氙0.008氖18臭氧0.02氦5.2其它0.01-0.04甲烷1.0-1.2大气中由于空气以外的物质或空气正常组成成分中的

5、过量物质对人体健康和环境造成的危害状态叫大气污染或气体污染。相应地，空气污染物的定义为空气中存在的物质，当其浓度足以致使不良效应时，该物质即为空气污染物。由于人类活动排放的污染物进入大气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。大气污染的危害主要影响人类和动物的健康，使植物变质并枯萎，以及引起工业和生活设施老化和腐蚀破坏，影响使用年限。根据中国环境经济核算报告，2004年大气污染造成的环境退化成本为2198.0亿元，占总环境退化成本的42.9%，占当年地方合计GDP的1.31%，其中，大气污染造成的城市居民健康损失为1527.4亿元，农业减产损失为53

6、7.8亿元，材料损失为132.8亿元。20世纪10大环境污染事故中，有5次是大气污染事故。除1次是城市汽车尾气排放污染事故外，其他4次是由钢铁生产排放的含硫烟气造成的。这些数据表明，材料的生产和使用过程对大气污染有很大的影响。大气污染物的形成可以分为自然源和人工源两类。自然源主要有火山爆发、森林火灾、土壤风化等，一般造成二氧化硫、一氧化碳及沙尘等污染。人工污染源主要是由工业、交通运输以及居民生活等几方面的活动造成的。交通运输行业排放的污染物主要是由汽车、飞机、铁路、船舶等运输动力机械工作引起的，排放的主要污染物有碳氢化合物、CO、NOX、有害化合物、Pb和油类等。其中，飞机排放的大气污染物约占

7、大气污染总量的1%-2%，而船舶仅占0.05%左右。居民生活主要由炊饮、取暖、垃圾等活动过程造成大气污染，形成的污染物有CO、SO2、N0X、碳氢化合物、烟尘等。使空气受到污染的物质有两大类：一是气体污染物；二是固体或液体颗粒物，悬浮在空气中形成气溶胶。气体污染物是指那些在常温常压下为气态的有害物质以及某些有害固体或液体的蒸气，表4-4为主要气体污染物的特征。表4-4 主要气体污染物特征名称分子式重要性质在大气污染中的特征二氧化硫SO2无色气体，强烈窒息性气味产生于自然过程、燃烧、工业活动三氧化硫SO3易溶于水，形成H2SO4腐蚀性强，由SO2氧化而成硫化氢H2S低浓度时有臭蛋气味毒性大，产生

8、于有机物降解及工业过程一氧化二氮N2O无色气体不大活泼，有毒一氧化氮NO无色气体产生于高温高压燃烧过程，N2氧化为NO二氧化氮NO2棕橙色气体产生于光化学烟雾形成过程或工业过程，有毒一氧化碳CO无色无臭气体产生于不完全燃烧过程，有毒二氧化碳CO2很活泼产生于自然过程、工业生产和燃烧过程臭氧O3产生于形成光化学烟雾过程碳氢化合物HC产生于汽车、化学工业，其中一些有毒当前，各国普遍列入影响空气质量标准(biozhn)的污染物除颗粒物外，主要是二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化物、臭氧5种气体污染物。一般情况下大气污染物中的颗粒物与二氧化硫(r yng hu li)之和为40%，二氧化氮、碳氢化物

9、以及其它废气占30%，一氧化碳占30%。表4-5我国环境空气质量(kn q zh lin)标准规定的各污染物浓度限值单位：mg/m3（标准状态）污染物名称取值时间浓度限值一级标准二级标准三级标准二氧化硫SO2年平均日平均1小时平均0.020.050.150.060.150.500.100.250.70总悬浮颗粒物TSP年平均日平均0.080.120.200.300.300.50可吸入颗粒物PM10年平均日平均0.040.050.100.150.150.25氮氧化物NOX年平均日平均1小时平均0.050.100.150.050.100.150.100.150.30二氧化氮NO2年平均日平均1小时

10、平均0.040.080.120.040.080.120.080.120.24一氧化碳CO日平均1小时平均4.0010.004.0010.006.0020.00臭氧O31小时平均0.120.160.20(1)气体污染物A.二氧化硫二氧化硫是大气污染物的主要成分之一。它主要来自矿物燃料的燃烧和材料的生产过程。目前世界能源主要靠煤和石油，而它们其中均含有一定量的硫。许多金属矿物，特别是有色金属矿，如CuS、PbS、NiS、ZnS等都是含硫的化合物。如欲将硫化物还原为纯金属，则硫最后必定转变成SO2。如在铜的冶炼过程中，由于Cu和SO2的原子量均为64，所以生产一单位的Cu意味着生产一单位的SO2。由

11、于(yuy)SO2具有强烈的刺激性，当空气被二氧化硫(r yng hu li)污染时，容易被人发现。即使大气中的SO2浓度(nngd)低到110-6时，人的嗅觉也能感觉到。SO2在空气中的滞留时间大约一周。二氧化硫性质活泼，不仅易溶于水造成酸性腐蚀，还容易进一步发生各种化学反应。B.氮氧化物在气体污染物中，氮的氧化物种类很多，但在大气中有危害的只有一氧化氮和二氧化氮，统称为氮氧化物（NOX）。其有害于人体健康，腐蚀建筑物和生产设备，并能导致发生酸雨和光化学烟雾，而被列为大气中的重要污染物。由燃料燃烧所产生的NOX的主要成分是一氧化氮和二氧化氮。在普通的燃烧中大部分为NO。燃烧中产生的NOX是通

12、过以下两条途径形成的。第一，空气中的氮分子在高温状态下氧化成NOX；第二，燃料中各种氮的化合物经燃烧形成NOX。最近的研究表明，燃料中N的燃烧形成的NOx对大气的影响是主要的。一般情况下，NO在大气中的寿命约为几天，随后逐渐变成NO2。NO2的毒性比NO高4-5倍。NO2气体呈棕红色，有特殊刺激嗅味，110-6的浓度就能使人感觉到。C.一氧化碳和二氧化碳碳有两种化合物，即一氧化碳和二氧化碳。一氧化碳是众所周知的毒气，将其列为大气污染物是必然的。一氧化碳是含碳化合物不完全燃烧的产物。在任何燃烧过程中，无论是单质碳还是碳化合物，首先总是被氧化成CO，因其分子中三键强度很大，使大多数CO2的反应均需

13、很高的活化能，所以CO2的生成速度较慢。只有在供氧充分时才能全部变成CO2。而实际上燃料燃烧中总有局部的供氧不足现象，因而必有一部分反应生成物是CO。又由于燃烧时总是温度很高，而高温能使CO2分解为CO和O2。即使急冷也不能使CO很快地再氧化以达到平衡的浓度。正是由于这些原因，在燃烧矿物燃料时总会生成一定浓度的CO。2C+O2=2CO 2CO+O2=2CO2 CO2+高温=CO+1/2O2CO的毒性特点是它无色、无味、无嗅，故使人不易察觉其存在。当其被吸入人体后，它极易与血红蛋白结合（血红蛋白与CO的亲合力比与O2的亲和力大200-300倍），使血红蛋白失去携氧能力。浓度高时可造成窒息死亡，浓

14、度低时可造成慢性中毒。CO2是含碳物质燃烧完全的产物，也是动物呼吸排出的废气。它无毒，对人体无害。将它列为环境污染物的原因在于它的温室气体效应。D.碳氢化合物大气中的碳氢化合物或烃类污染物的定义并不严格，它泛指各种烃类及其衍生物，品种极多，一般以HC为代表符号。焦化厂、煤气厂、炼油厂等工厂以及交通运输工具是HC的主要来源。这些化合物多为石油的副产物。HC的重要性在于它和NOx在阳光作用下发生光化学反应，衍生出种种污染物，由这些物质所造成的烟雾污染现象，称之为光化学烟雾。其主要的光化学反应为：汽车排放出NOX和HC，NOX在阳光作用后推动HC发生反应；在日光(rgung)作用下NOX光解；NOX

15、经光化学作用(zuyng)生成“氧化剂”。这些(zhxi)氧化剂包括O3、O，过氧化物和激发态的O2；由HC氧化生成多种产物，其中有烟雾和刺激眼睛的物质，如醛类、酮类等。(2) 悬浮颗粒物悬浮在大气中的微粒统称为悬浮颗粒物,简称为颗粒物。这些微粒可以是固体，也可以是液体。因其对生物的呼吸、环境的清洁、空气的能见度以及气候因素等造成不良影响，所以是大气中危害最明显的一类污染物。人们对大气中不同的颗粒物赋予各种名称：如烟、尘、雾等。不同颗粒的粒径各不相同。根据颗粒物的成因及粒度范围，主要的颗粒污染物有以下几类：粉尘：是一种尺寸较大的固体颗粒，约1-100um。在材料的制造和处理过程中产生的各种粒子

16、，如煤粉、石墨粉、水泥、尾矿灰尘等就是典型的粉尘。烟雾：在材料的升华、蒸馏、煅烧或化学反应过程中产生的蒸汽经冷凝而形成的固体微粒。通常是指金属氧化物。尺寸非常小，一般在0.03-0.3um之间。在有色金属的冶炼过程中，如铅或锌蒸发而形成的氧化铅或氧化锌就属于这种烟雾。烟：由碳氢化合物不完全燃烧而形成的固体微粒。尺寸在0.05-1.0um。煤烟属于典型的烟类。雾：由蒸气凝结成或化学反应形成的液体颗粒。其尺寸范围约为0.5-3.0um。硫酸雾就是一例典型。由于不同径级的颗粒物的来源和形成机制不同，其化学组成也存在差异。通常粒径小于2.5um的颗粒物为：SO42-，Pb，As，Se，Zn，Cu，Ni

17、，Mn，Sn，Cd，V，Sb，炭黑等；而粒径大于2.5um的颗粒物为：Fe，Ca，Ti，Mg，K，PO43-，Si，Al，NO3-等。4.2.2 水体污染水是一种宝贵的自然资源，材料的生成和加工都离不开水资源，例如生产1t钢需要49吨水资源。在工农业生产和生活中对水的需求量日益增加；同时由于排水会使某些有害物质进入水体，引起天然水体发生物理和化学上的变化，使水质变坏，即水体受到污染。所谓水体污染就是指对自然环境有恶劣影响的水质恶化，也就是常说的污水化。水体受到污染，不仅妨碍了工农业生产，影响水生生态系统，还直接或间接地危害人体的健康。尤其是重金属元素以可溶离子状态溶解在水中，通过人体吸收，会造

18、成严重的病变，如金属镉离子污染会引起人体的骨痛病；汞中毒可以使人中枢神经失灵，并造成永久性病变；铬、锑及其化合物具有致癌作用。水体污染物的形成主要有两个来源：一是生活废水，一般来自居民住宅、医院、学校、商业等生活活动；二是工业废水，主要是由工业生产中一些有害物如重金属有机物、酸碱盐、油、放射性废水等混入工业用水造成的。下表总结了一些水体污染物的主要来源。可见许多有害物质是在材料的生产和应用过程中引入的，特别是一些重金属污染物，如汞、铅、铬、镉、铜、锌、镍、矾、砷、硒，一些剧毒化合物，如氰化物、氟化物、硫化物等主要是在钢铁、有色金属加工和表面处理过程中引入水体，造成水污染。表4-6 水中主要(z

19、hyo)污染物的主要来源污染物质主要来源镉及其化合物金属矿山、冶炼厂、电镀厂、镉电池厂、化工厂铅及其化合物金属矿山、冶炼厂、汽油、电池厂、油漆厂、铅再生厂铬 = 6 * ROMAN VI及其化合物金属矿山、冶炼厂、电镀厂、合金制造厂、催化剂制造厂汞及其化合物炼汞厂、化工厂氰化物电镀厂、焦化厂、金属清洗厂、化工厂砷及其化合物铜矿厂、冶炼厂、油漆厂铜及其化合物金属矿山、冶炼厂、电镀厂锌及其化合物金属矿山、冶炼厂、电镀厂、化工厂锰及其化合物金属矿山、冶炼厂、电镀厂、干电池厂石油烃类石油开采、加工、炼制厂、石油化工厂我国地表水环境质量(hun jn zh lin)标准(biozhn)按照地表水环境功能

20、分类和保护目标，规定了水环境质量应控制的项目及限值（表4-7）。表4-7 地表水环境质量标准基本项目标准限值单位：mg/L序号类类类类类1水温()人为造成的环境水温变化应限制在：周平均最大温升1；周平均最大温降22pH值(无量纲)6-93溶解氧饱和率90%(或7.5)65324高锰酸盐指数24610155化学需量(COD日生化需氧量(BOD5)33346107氨氮(NH3-N)0.150.51.01.52.08总磷(以P计)0.020.10.20.30.49总氮(湖、库，以N计)0.20.51.01.52.010铜0.11.01.01.01.011锌 0.051.01

21、.02.02.012氟化物(以F-计)1.01.01.01.51.513硒0.010.010.010.020.0214砷 0.050.050.050.10.115汞0.000050.000050.00010.0010.00116镉 0.0010.0050.0050.0050.0117铬(六价)0.010.050.050.050.118铅 0.010.010.050.050.119氰化物0.0050.050.20.20.220挥发酚 0.0020.0020.0050.010.121石油为类0.050.050.050.51.022阴离子表面活性剂0.20.20.20.30.323硫化物0.050.

22、10.20.51.024粪大肠菌群(个/L)2002000100002000040000各种流入水体的污染物和有害物质在水体中将发生一系列的变化,例如由于流动、稀释、扩散、沉淀等物理作用，其浓度会发生变化。由于化学作用和生物作用，有害物和污染物本身(bnshn)会分解，发生无害化的质变，这称之为水的自净化作用。但是另一方面，在水域中被稀释了的污染物在自然界生物体内会被浓缩和富集，如果这些物质在生物体内不能分解，则会累积起来，产生非常严重的连锁性反应和后果，例如Hg或Cd等难分解的有害物质就是如此。在食物链中，元素的浓缩系数是逐渐增加的（表4-8）。当浓度为510-11的Cr从海水中转换到鱼类体

23、内(t ni)时,其浓度可达3.510-2,即浓缩(nn su)了1000万倍。表4-8 海洋中的金属元素浓缩系数元素海水中浓度10-6海藻中浓缩特征鱼类中浓缩特征系数浓度10-6系数浓度10-6Cd0.0001200-6000.02-0.067500150-450Cr0.000051600-500000.08-2.5700-1400056-35000Hg0.000310-300.003-0.009100-2000000.3-1800Ni0.00225-11000.02-2.21200-260060-5720Zn0.014700-330009.8-4621400-340013720-1.571

24、08V0.002100-75000.2-1550-90010-13500W0.000150-600.005-0.00650.025-0.030 (1)悬浮固体物质将水在103蒸发，此时测得的固体物为总固体物TS。总固体物可以分成溶解性固体物和悬浮固体物。悬浮固体物质是水中含有的不溶性物质，是水质污染在外观上的重要指标。浑浊的水常含有大量的悬浮固体物，其上会吸附一些有毒有害的离子，并随着悬浮固体物质迁移到很远的地方，从而使污染扩大化。(2)无机污染物冶金，金属加工中的酸洗工序，人造纤维材料等工业废水是水体酸污染的重要来源。而碱法造纸，化学纤维材料等工业废水是碱污染的重要来源。水体遭到酸碱污染后，

25、其酸碱度将发生变化，当水体的pH值小于6.5或大于8.5时，水中的微生物生长将受到抑制，这将导致水体自净化能力受到阻碍，并可腐蚀水下各种设备与船舶。在无机物污染中，氰化物是毒性很强的物质，氰化物以各种形式存在于水中，它是非常有害的物质，可对细胞(xbo)中氧化酶造成损害，其毒性很大。主要来自电镀废水，煤气废水，炼焦废水，有色金属冶炼废水等。(3)重金属污染物污染(wrn)水体的重金属有汞、镉、铅、铬、铜、钴、锌等。其中以汞的毒性最大。此外还有砷，它虽不是重金属，但毒性与重金属相似，故经常归入重金属一起讨论。重金属主要来自采矿，冶炼，电镀，化工等工业废水。重金属在水中可以多种形态存在，其可被水中

26、悬浮物或底泥等胶体粒子(lz)吸附而富集；也可以通过水解或与硫离子，碳酸根离子形成氢氧化物，硫化物和碳酸盐沉淀物；还可以与Cl-，OH-，HCO3-，F-等阴离子以及腐植酸等形成各种较易溶解的化合物，这一作用可使重金属从悬浮固体粒子或底泥里释放出来进入水中。(4)耗氧有机物当废水中含有大量的碳氢化合物，蛋白质，脂肪，木质素等有机物质时，如果这些物质不经过处理而直接排入河流或湖泊中，它们将被水中的细菌和微生物分解。因在其分解过程中需消耗水体内的溶解氧，故称这些有机物为耗氧有机物，其污染程度可用生化需氧量（BOD），化学需氧量（COD）等各种指标表示。有机污染物，通常是以微生物摄取有机物时消耗的氧

27、量来表示，即BOD。应注意BOD并不是对某一污染物的直接测量，而是测量细菌或微生物分解有机物所需的氧量。4.2.3固体污染物在生产活动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，相应地，这些可污染环境的固体废弃物称为固体污染物。固体污染物的主要危害形式有侵占土地、污染土壤、污染水体、污染大气、影响环境卫生等。我国固体废弃物的排放量已超过6亿t/a。固态废弃物的堆存占地面积已超过100万亩（1亩666.6m2），其中农田25万亩。这些固体废弃物被雨雪淋湿，浸出大量毒物和有害物，使土地毒化、酸化、碱化，污染面积往

28、往超过所占土地数倍，进入土壤中的各种有害成分还会导致水体污染。在材料生产中排放的固体废弃物对大气造成的污染不容忽视。如尾矿和粉煤灰在4级以上风力作用下，可飞扬40-50m，使其周围灰砂弥漫；长期堆放的煤矸石因含硫量高可引起自燃，向大气中散发大量的二氧化硫气体。由固体废弃物造成的危害中，最为严重的是危险废物的污染。易燃、易爆、腐蚀性、剧毒性和放射性固体废弃物既易造成即时性危害，又易产生持续性危害，如我国有色金属冶炼过程中，每年从固体废物中约流失上千吨砷、上百吨镉、几十吨汞，其危害无法估计。固体污染物的来源可分为工业、矿业、城市和放射性废弃物等。工业废弃物主要有冶金钢渣、煤灰、硫铁矿渣、碱渣、含油

29、污泥、木屑以及各种机械加工产生的固体边角料等；矿业废弃物主要来自采、选矿过程中废弃的尾矿(wi kun)；城市固体废弃物主要有生活垃圾、城建渣土以及商业固态废弃物等；放射性废弃物主要有核电站运行排放的废弃核燃料及旧的核电设备等。4.3 经济(jngj)活动与环境负荷4.3.1 经济活动(hu dng)必须受环境条件的制约任何环境问题，都是由经济活动造成的。但是以前人们似乎没有意识到这一点，一直毫无节制的进行着经济活动。根据科学的预见，今后的经济活动不管愿意与否，都不得不面对环境的制约。环境问题与生产问题对人们造成的压力和后果是不同的，环境问题具有长期效应而引起疾病、死亡；生产问题是眼前利益 。

30、不管在什么情况下，如果考虑的只是单方面的经济活动利益，就会陷入被动局面，这是一个客观规律。经济活动必须以环境负荷作为制约条件，地球环境一旦被破坏，就会造成无法挽救的局面。4.3.2 生产活动造成的CO2排放在人们现实的经济活动中，哪种产品的环境负荷最大？以部门分类,电力、运输、水泥、家庭消费占最大比率。由于CO2的排放量大致和能耗成正比，按产品生产每投入一万美元为一个生产单位，比较与其产品制造和使用相关联排放的CO2。例如对汽油来说，将制造一个生产单位的汽油所产生的CO2和将这些汽油燃烧后排放出来的CO2（19.9t）相加起来。生产石油所产生的CO2量是由下面几个方面所决定：石油精炼所必须的能

31、源及原材料的生产和设施使用所产生的CO2，以及在更前一个阶段所产生的CO2等等都要计入，这种计算方法，是“产业关联分析”中采用的最基本的计算方法。与能源相关的产品，燃烧阶段放出的CO2远比其生产过程放出的多。表4-9 能源产品（每投入1万美元）产品CO2(kg)产品CO2(kg)供热12,157LPG（液化石油气）49,677都市煤气18,241柴油36,020厂内发电70,865煤油45,356电厂发电19,380汽油22,340(燃烧时为19,900)表4-10 农林水产品（每投入1万美元）产品/产业CO2（kg）产品/产业CO2(kg)产品/产业CO2（kg）内水面养殖业（淡水）5,26

32、0育林1,149果实（果肉）1,123内水面渔业2,350养蚕1,986蔬菜2,060远洋渔业9,030肉牛1,491豆类1,145海洋渔业3,628养猪1,686芋类1,624沿海渔业4,959肉鸡2,316杂谷1,676特殊林产品2,984蛋鸡2,140麦类1,482原材料1,615奶酪1,282米1,253表4-11 食品工业(sh pn n y)（每投入1万美元）产品CO2（kg）产品CO2（kg）产品CO2（kg）冷饮3,056盐30,920水产罐头3,104茶，咖啡2,134植物油2,554腌晒熏制2,799酒类3,075葡萄糖5,672冷冻鱼产品4,059添加用酒精4,359淀粉

33、3,028酪2,287啤酒1,295砂糖3,028动物油3,134冷冻食品2,598面包、糕点1,875肉食加工品1,625食品2,484面类2,392畜产品罐头2,644调料3,240制谷1,610屠宰1,751生产(shngchn)食品时放出CO2，与农产品相比(xin b)，渔业生产排放的CO2多，这是由于渔船使用柴油的缘故（表4-10）。制盐排放的CO2多，这是因为制盐要消耗大量柴油（表4-11）。 表4-12 钢铁水泥产业（每投入1万美元）产品CO2（kg）产品CO2（kg）建筑金属制品3,837钢管11,551建设金属制品5,119粗钢16,544有色金属铸锻制品4,067热加工钢

34、材20,736铝压延制品4,454铁合金19,107电缆电线2,804生铁及铁屑33,186铝9,980瓷器，陶器4,829钢铁切割9,794水泥制品15,304铸铁及钢铁锻炼15,230预拌混凝土18,984电镀钢9,478水泥76,423冷加工钢材12,370玻璃纤维及其制品7,528在钢铁工业中，从制造生铁、粗钢到轧钢，CO2的排放量逐渐减少（表4-12），这种情况表明，有可能通过再生利用来抑制CO2的产生。表4-13 机械产品（每投入1万美元）产品CO2（kg）产品CO2（kg）照相机1,425收音机、电视机2,034自行车2,743电子音响1,982飞机1,232办公设备2,018火

35、车车辆3,516轴承4,855船舶内燃机3,878模具3,823钢船3,730工件机械3,768汽车零件3,511机床2,708汽车内燃机3,066产业用机器人2,402卡车、公共汽车2,973化工机械2,753小轿车2,285矿山、土木建设机械3,247半导体零件，集成电路2,285斜机、温、湿度控制设备3,052计算机外围装置1,998动力机3,408磁记录装置1,827气轮机、锅炉3,058可见(kjin)，即使制造类似的产品，CO2的排放量也有很大的差别。据统计，生产(shngchn)日常生活消费品排放的CO2占总排放量的44.9%，而在日常生活中，照明、取暖(qnun)、交通和食品占

36、相当大的比重；其意味着，要做到在保护地球环境的同时发展经济，不仅需要很高的精神境界及其指导下的新型技术，而且要从眼前平凡的事情做起，身体力行地做几件实事，只有这样，才能实现人类和经济的持续发展。4.4 科技新产品的开发与新材料的开发从某种意义上讲，人类活动对环境的影响主要取决于人口、经济增长和科学技术几者之间的相互作用。这种相互关系可以借助这样一个恒等式加以讨论：在上述恒等式中，污染可被理解为一般环境退化的状态，它的形成可视为是经济活动的污染强度或排污系数、人均收入水平和人口总量等三个变量的综合作用结果。抑制环境退化加剧的趋势可以分别从上述三个变量入手，即：降低污染强度，减少人均收入或减慢人均

37、收入水平上升的速度和控制人口增长。就人口变量而言，无论是对全球还是对中国来讲，即使采取严格有效的人口控制措施，在相当长时期内其绝对数量的增长已成定局；就人均收入水平变量而言，对于包括中国在内的，处于发展中国家的地球上80%以上人口来说，寻求发展、通过提高人均收入水平而改善贫困的生活状况，则是一个不可阻挡的历史潮流，它是广大发展中国家人口当今最基本、最热切的目标。相比之下，最有调节控制弹性的变量就是经济活动的污染强度。即：通过大幅度降低污染强度而实现在人口总量绝对增长、人均收入水平日益提高的情况下抑制环境退化的目标。大幅度降低污染强度的目标在相当大的程度上要依靠科技进步来实现。人类发展的历史表明

38、：科学技术在改变人类命运过程中具有伟大而神奇的力量。在今天人类面临环境退化与经济发展两难境地从而寻求可持续发展的新的历史关头时，希望再一次被极大地寄托在科学技术的发展上。然而，科学技术是一把双刃的剑。曾几何时，一些传统的诸如能源、化工、冶炼、酿造、造纸等领域的技术应用确实伴随着大量的污染问题；而随着科学技术的进步，确实也产生了许多于环境无害甚至有益的技术。问题的核心在于人如何正确认识、掌握、发展和应用科学技术，使之与对人类福祉的追求相一致。事实上，在生产实践活动中确实存在着这样的机会和可能，即：使科学技术的发展和应用在促进经济发展的同时起到减轻污染负荷、改善环境质量的作用。具有可持续性质的科技

39、成果具有下述特征：(1)这些科技成果的应用可以带来环境风险的显著下降并达到(d do)费用效果(xiogu)的优化。(2)它们应当具有显著的科技进步含义，简单地说就是比现在普遍得到应用但仍不尽理想的技术具有更强的功能和更经济(jngj)的应用前景；或者是填补某项科技成果在产生和应用上的空白。(3)在技术寿命周期的研究开发阶段（与商业利用阶段相对照），它们就应显示出具有一般通用性。(4)采纳这种技术要有足够大的社会效益，亦即当采纳这种技术可以同时带来社会效益和厂商效益时，社会效益与厂商效益的比值要足够高。4.4.1发展与人类生活密切相关的电子技术各种各样的工业产品日渐丰富，技术进步起着相当大的作

40、用，其包括石油、原子能等能源供应、石油产品的普及、电子技术的发展。在材料方面，塑料替代了金属、玻璃、木材等，满足了大部分的材料需求，塑料的使用减轻了机器的重量，从而加速了机电产品的普及。在能源方面，由于有了充足的电力供给，电器产品迅速得到了普及。在电子技术方面，以半导体为主的电子技术取得了显著发展,机电产品的性能得到了改善。操作也越来越简单易行，机电产品的普及又刺激了电力行业的发展。电子技术的发展功能增加零部件数量成倍增加性能更新低成本大批量造成修理后使用不如购买新产品追求高性能和新式样提前废弃。4.4.2电子技术产品的特征：现在的电子产品有以下几个特征：组合器件，组合设计；零部件微型化，数量

41、多；材料含有多种元素,有些是极微量的元素；材料种类繁多；产品向二维方向发展；产品的寿命的不确定性；微小零件更换困难；修理困难且修理费变高。例如：每个大规模集成电路（LSI）含15-20种元素，重量0.5-3g，外形由陶瓷或塑料封装，内部为薄片、箔、厚度、薄膜，难分离，一般是废弃或焚烧掉。（计算机、电视机等）民用的电子产物特征是朝高性能、多功能的方向发展，零部件数目逐步增多，最近人们开始怀疑多功能化的效果。倡导制造和使用只有必要功能的产品。4.4.3 电器产品带来的二次废弃物电器产品不单消费电力，也需要消费其它一些产品（带来二次废弃物）。表4-14 电器产品带来的一次、二次废弃物举例一次废弃物二

42、次废弃物便携式电子产品电池、录音（像）带洗衣机水、洗衣粉录像机录象带文字处理机（计算机）纸、软盘其他电、煤气、修理部件 办公自动化的最高开发(kif)背景是为了创造一个无纸的办公环境，但是实际上纸张的消耗量反而成倍的增加：表4-15 纸张消耗(xioho)举例事例完成张数/消耗张数事例完成张数/消耗张数画图1/3.3最差的情况1/15报告书1/5.5用铅笔书写1/1论文厚稿1/3.64.4.4 改善(gishn)产品的设计设计阶段就要考虑从预测的实际使用状况来限制某些功能设计：设计容易分类回收的结构；使用容易再生的循环材料；注明所使用的材料，如：冰箱的设计考虑金属压缩机、放热管的位置和塑料部分

43、的位置；改善设计以便日后易分离。产品尽可能小型化，减少材料用量，进一步开发在自然界分解的新材料。4.4.5 开发新材料新材料的开发是很耗时的，快则十年左右，慢则需要几十年的努力。对于具有毒性，且可以预测其危险性的材料，毒性不明的材料及回收极端困难的材料，即使是可以改善产品的性能也应避免使用。材料的开发经历，基础应用实用，从基础研究阶段就应该考虑到产品化以后对环境和再生循环利用的影响，严格筛选新材料及能改善材料性能的元素。4.5 生活方式与环境保护21世纪议程指出“全球环境不断恶化的主要原因是不可持续的消费和生产模式，尤其是工业化国家的这类模式”。这类模式是一个严重的问题，它加剧了贫困和失调。环

44、境迫使人们改变生活方式，如无汽车日：墨西哥城根据空气质量情况实施交通管制，限制车辆使用；回收生活垃圾：垃圾分类存放，有知识有教养的家庭主妇们认真地回收各塑料盒等。4.5.1 从消费者转变为生活者消费这个词最适于描绘人类对生物圈的影响。虽然我们见到的是工业生产过程使环境退化，而究其根本原因是人们对于该过程的产品的需求。尽管消费文化最初本来是工业的产物，但消费刺激需求，需求推动工业。随着生活水平的不断提高，消费量日益增多，废物也在增多，这就造成了资源的消耗和环境的退化。消费本身无所谓好坏，关键需要分析其是可持续性的或不可持续性。人们总是盼望着今后的生活比现在更好,而将这种希望往往寄托于通过物质而获

45、得。随着电视普及率逐渐提高,使过去封闭的家庭生活开放了。消费方式和生活方式相互影响，进入了向大众进行消费导向的时代（人们是消费者）。 如今消费(xiofi)的主导权逐渐掌握到了消费者即生活者手里。这样一来，企业仅用过去的厂家和卖主的观念已无法控制用户了，而且生产者和消费者已不再仅仅是单纯的经济结构中的关系,好多企业已经注意到如不广泛搜寻和掌握消费者生活方式方面的信息, 今后就很难进行商品的开发、改进和重新评估。消费者在购物和接受服务时总要比较商品的性能、实用性和价格因素， 然后根据自己的生活方式和价值观做出是否购买的决定。另外, 在购物和享受服务时也创造了自身的生活方式，实际上也在表现(bio

46、xin)自我。消费者的生活方式和价值观随着时代而变化。 4.5.2具有环境意识(y sh)的生活方式世界各地发生多起洪涝灾害、气候异常、地球的温室效应、酸雨现象，地球资源的枯竭，废弃物的增加等对地球环境的破坏越来越严重，这就要求我们重新认识单纯追求舒适和方便的生活方式。人类如果不从保护地球环境, 不从自身的衣食住行的方方面面做起，最终将会失去健康安宁的生活。如：如何减少厨房排水对河流的污染，尽量减少及回收家庭垃圾，怎样再利用家庭还有用的旧物品等。如果所有的生活者都能积极参与保护环境的行为,将会形成一股很大的力量。(1)对日趋枯竭的地球资源的有效利用，减少垃圾的排放量，防止污染地球环境，开发再生

47、产品，进行环境意识教育等。对于带有全局性的问题，政府部门必须作为大事来进行具体指导。(2)为了资源的有效利用，对那些可再利用、再使用的物品应附上明确的分类或说明标签，做到可简单回收；也要考虑到老人和小孩易于参加回收等。建立这样一种有效的体制是十分重要的。(3)对现在采取的优化环境行动，在减小地球环境负荷方面到底起多大作用的问题，要进行综合的定量分析与评价，并且应使结果简单明了。这是因为通过这种分析，对更进一步开展优化地球环境的活动有促进作用。一般消费者由于难于得到准确的信息，由于不了解情况而有可能好心办坏事，反倒做了增加环境负荷的事情。因此，解决环境问题也要考虑到高效准确的信息传播方式，扩大有益信息的传播范围。(4)部分消费者对再生产品有不信任感，为了使消费者对再生产品有正确的认识，从而推广其应用，应对再生产品有明确的说明。(5)学校和地方政府应从地球规模与生活的各方面对人们进行环境教育。不