环境材料学第二章 材料与环境

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开展的根底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——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。IslasMalvinas之争英国皇家海军42型约克号驱逐舰2021年2月17日已经抵达马岛海域我国几种主要原材料产量及世界排序原材料钢水泥煤炭平板玻璃有色金属/亿t/亿t/亿t/亿箱/万t1999产量1.165.7617.02.3695排序111122009产量5.6816.3~285.772605排序(46.6%)1(20ys)1经济增长与环境保护来源：中国环境报采取综合性措施防范经济开展过热风险推进节能减排加强宏观调控步雪琳2021-03-07“十一五〞时期淘汰落后生产能力一览表2009年1500[3421]1000(2110)600(1690)(80)7046.686005000(7400)(600)50.735.53.50.82.2材料与资源和环境的关系20世纪10大环境公害事件1930比利时，马斯河谷烟雾60/20000炼钢、炼锌排放的SO2气体1948美国，多诺拉镇烟雾17/6000炼钢、炼锌排放的SO2气体1952英国，伦敦烟雾4000/8000工业排放的SO2废气1955美国，洛杉矶光化学雾400/汽车尾气中的碳氢化合物、NOx、污染1956日本，熊本县水俣病含汞水污染1959日本，富士县骨痛病207/258含镉废水1968日本米糠油/13000多氯联苯污染1984印度，博帕尔毒气20000/200000甲基异氰酸脂剧毒农药泄漏1986苏联，切尔诺贝利核泄露放射性污染1986瑞士，巴塞尔水污染30吨的剧毒硫化物、磷化物与含汞的化工产品流入莱茵河2021年中国环境事件一览(一)绿色和平视角://2021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假设干问题的规定(征求意见稿)?。

时间：2021年11月2日

点评：我国的?政府信息公开条例?和?环境信息公开方法〔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局部而引发的行政诉讼。

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2021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：2021年11月17日

点评：森林覆盖率提高是个好事情，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。

广州番禺垃圾燃烧之争事件：广州市番禺拟在居民区附近建造垃圾燃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，垃圾燃烧发电厂工程已停止。

时间：2021年11月23日至12月20日

点评：废弃物燃烧是不可持续的处理方法，因为废弃物在燃烧过程中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开展阶段，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燃烧及填埋的依赖。绿色和平视角://2021年中国环境事件一览(三)绿色和平视角://2021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工程建成以后，每年可为西北电网输送清洁电力4.8亿千瓦时。

时间：2021年12月25日

点评：这是目前世界上规模最大的并网发电风电基地。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时机，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开展，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://区域毒性水平〔Localtoxiclevel,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/CiWi——i污染物的实际排放水平，mg/LCi——i污染物的允许排放标准，mg/L2.3材料加工和使用过程中的资源和能源消耗年代21世纪50年代21世界70年代21世纪80年代22世纪20年代矿产资源一般矿产资源金属矿产资源石油、天然气资源煤资源全球矿产资源枯竭时间预测1994年世界和中国能源消耗统计世界消耗量中国消耗量能源总消耗/亿t（标准煤）113.2012.27石油40.1％17.6％天然气23.0％2.0％煤炭27.2％74.6％核电7.2％0.4％水电2.5％5.4％?BP世界能源统计2021?：2021年底全球石油探明储量为1708亿吨。按2021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兴旺国家低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兴旺国家的两到三倍。

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，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，造成了高昂的经济本钱和环境本钱，并对公众健康产生了较明显的伤害。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钢铜铝铅锌GNP资源消耗率3.63.72.42.72.2世界平均消耗率11111煤铁钢铝水泥铑防水涂料磷化膜资源消耗量/(t/t)1.97.912.115.51.75400001.275330资源效率/(%)52.612.78.36.4558.81.8510－678.71.8810－4

GNP：GrossNationalProduct，国民生产总值1、直接消耗Directconsumption2、间接消耗Indirectconsumption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2.3-2材料加工和使用过程中的能源消耗1、直接消耗Directconsumption2、间接消耗Indirectconsumption材料钢铝水泥防水涂料磷化膜能耗/[kg(标准煤)/t]1519.017536.0265.491128.024060.0

照明、人工取暖、防暑降温我国局部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〕能耗/(105t标准煤)能耗/(105t标准煤)黑色金属矿采选业282.63塑料制造541.16有色金属矿采选业487.33非金属矿物制造12556.14非金属矿采选业553.61黑色金属冶炼15338.62其他矿采选业252.24有色金属冶炼2555.12化学纤维制造993.13金属制造926.86橡胶制造630.43

35117.27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2021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%，同比增长9个百分点。2021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2021年再削减40万吨，化学需氧量减排在完成“十一五〞目标的根底上，再削减20万吨以上。2.4气、液、固态污染物的排放2.4气、液、固态污染物的排放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类别形成原因主要大气污染物自然源火山爆发、森林火灾、土壤风化SO2、CO、沙尘等人工源工业电力、冶金、机械、建材、化工、轻工烟尘、SO2、CO、NO

、有害化合物等交通运输汽车、飞机、铁路、海船碳氢化合物、CO、NO

、Pb、有害化合物、油类等居民生活炊饮、取暖、垃圾CO、SO2、NOx、碳氢化合物、烟尘大气污染物的形成和分类工业部门企业类别主要排放的大气污染物电力火力发电厂烟尘、SO2、CO、NO

、C6H6冶金钢铁厂烟尘、SO2、CO、氧化铁尘、氧化钙尘、锰尘

有色冶炼厂SO2及含各种重金属的粉尘，如铅、锌、镉、铜等炼焦厂烟尘、SO2、CO、H2S、苯、酚、萘、烃类建材水泥厂水泥尘、烟尘等机械机械加工厂烟尘化工石油化工厂SO2、H2S、氰化物、NO

、氯化物、烃类氮肥厂烟尘、NO

、

CO、NH3、硫酸气溶胶磷肥厂烟尘、氟化物、硫酸气溶胶硫酸厂SO2、NO

、As、硫酸气溶胶氯碱厂Cl2、HCl塑料厂烟尘、H2S、烃类及各种VOC化学纤维厂烟尘、H2S、NH3、CS2、甲醇、丙酮、二氯甲苯合成橡胶厂丁间二烯、苯乙烯、异丁烯、异戊二烯、丙稀腈、二氯乙烷、乙烯、二氯乙醚、乙硫醇、氯代甲烷农药厂砷、汞、氯、农药冰晶石厂氟化氢轻工造纸厂烟尘、硫醇、硫化氢仪表厂汞、氰化物灯泡厂烟尘、汞各类工业向大气排放的主要污染物CO碳氢化合物NO

SO2烟尘煤/(kg/t)22.70.453.6233.49.0石油/(kg/t)0.248.5737.81.2天然气/(kg/m3)6.310-61.8410-36.310-53.0210-4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

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、工业废水有害物质主要来源苯化工、橡胶、颜料硝基苯染料、炸药生产酚煤气制造、焦化、炼油、化工、塑料、染料、木材防腐吡啶焦化、煤气制造、制药、化工氰化物煤气制造、焦化、炼油、化工、有机玻璃制造、金属处理、电镀氟化物磷肥、炼铝、氟矿、烟气净化、玻璃生产、氟玻璃生菜硫化物炼油、造纸、染料、印染、制革、粘胶纤维亚硫酸盐纸浆生产、粘胶纤维生产氨煤气制造、焦化、化工、氮肥厂多氯联苯电器工业、合成橡胶、塑料胺基化合物化工厂、染料厂、炸药厂、石油化工厂汞化工、电解食盐、含汞农药、制汞化合物、用汞计量仪表、冶炼铅颜料、涂料、铅蓄电池、有色金属矿山与冶炼、印刷厂铬电镀、制革、颜料、催化剂、冶炼镉锌矿、炼锌、电镀钒化工（作催化剂）、染料、冶炼砷含砷农药、焦化、磷肥、冶炼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比照项目废水排放量（亿吨）COD排放量（万吨）氨氮排放量（万吨）年度合计工业生活合计工业生活合计工业生活2000年415.2194.3220.91445704.5740.5---2001年433202.7230.31404.8607.5797.3125.241.383.92002年439.5207.2232.31366.9584782.9128.842.186.72003年460212.4247.61333.6511.9821.7129.740.489.32004年482.4221.1261.31339.2509.7829.513342.290.82005年524.5243.1281.41414.2554.7859.4149.852.597.3增减率（%）8.7107.75.68.83.612.624.47.22007年2092.813028.96172.912009年1277.5国家环境保护部公布，2021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2021年下降3.27%和4.60%。[2021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排放量年际比照全国废水中氨氮排放量年际比照十五期间废水排放情况全国废水中重金属排放量年际比照

单位：吨年度汞镉六价铬铅砷2000年10.1138.5119.7655.2578.72001年5.6110.5121.4489.9408.42002年4.8105.6111.1484.8346.22003年5.584.5103.1568.5373.72004年356.3150.8366.2306.12005年2.762.1105.6378.3453.2增减率（%）-1010.3-303.348.1工业废水中五项重金属历年排放趋势2021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

2021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，损失沉重。2、福州生态溪遭污染变成“黄水沟〞

2021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。流花溪河道堵塞和污染情况经当地媒体屡次曝光后仍未见好转。3、山东胶州村庄疑水源受污染

2021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

2021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、发热等病症。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

2021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平安。6、江苏省盐城市水污染事件2021年2月20日，盐城市标新化工厂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：万吨年度产生量排放量综合利用量贮存量处置量合计危险废物合计危险废物合计危险废物合计危险废物合计危险废物2000年8160883031862.6347514082892127691521792001年8874695228942.14729044230183307144912292002年94509100026351.75006139230040383166182422003年100428117019410.35604042727667423177513752004年12003099517621.16779640326012343266352752005年134449116216550.67699349627876337312593392006152000130392600增减率(%)1216.8-6.1-45.513.623.17.2-1.717.423.3十五期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

GlobalWarmingProtential,GWP什么是GWP?GWP控制指标——CO2排放量温室效应指数

Greenhouseabilityindex,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温室气体留存期(年)全球变暖潜能20年100年500年二氧化碳(CO2)未能确定111甲烷(CH4)1262237一氧化二氮(N2O)114275296156CFCl3(CFC-11)45630046001600CF2Cl2(CFC-12)10010200