環(huán)境材料學第二章 材料與環(huán)境

第二章材料與環(huán)境主要內(nèi)容：2.1材料在國民經(jīng)濟中的作用2.2材料與資源和環(huán)境的關(guān)系2.3材料加工和使用過程中的資源和能源消耗2.4氣、液、固態(tài)污染物的排放2.5其他的環(huán)境影響2.1材料在國民經(jīng)濟中的作用材料是國民經(jīng)濟和社會開展的根底和先導現(xiàn)代高科技三大支柱：材料、能源、信息以材料劃分社會文明進步石器時代

陶器時代

青銅器時代

鐵器時代……高分子時代中國南海之爭——張召忠：中國面臨嚴峻局面南海已被瓜分殆盡南海油氣資源豐富據(jù)權(quán)威部門初步估計,南海油氣儲量有500多億噸。IslasMalvinas之爭英國皇家海軍42型約克號驅(qū)逐艦2021年2月17日已經(jīng)抵達馬島海域我國幾種主要原材料產(chǎn)量及世界排序原材料鋼水泥煤炭平板玻璃有色金屬/億t/億t/億t/億箱/萬t1999產(chǎn)量1.165.7617.02.3695排序111122009產(chǎn)量5.6816.3~285.772605排序(46.6%)1(20ys)1經(jīng)濟增長與環(huán)境保護來源：中國環(huán)境報采取綜合性措施防范經(jīng)濟開展過熱風險推進節(jié)能減排加強宏觀調(diào)控步雪琳2021-03-07“十一五〞時期淘汰落后生產(chǎn)能力一覽表2009年1500[3421]1000(2110)600(1690)(80)7046.686005000(7400)(600)50.735.53.50.82.2材料與資源和環(huán)境的關(guān)系20世紀10大環(huán)境公害事件1930比利時，馬斯河谷煙霧60/20000煉鋼、煉鋅排放的SO2氣體1948美國，多諾拉鎮(zhèn)煙霧17/6000煉鋼、煉鋅排放的SO2氣體1952英國，倫敦煙霧4000/8000工業(yè)排放的SO2廢氣1955美國，洛杉磯光化學霧400/汽車尾氣中的碳氫化合物、NOx、污染1956日本，熊本縣水俁病含汞水污染1959日本，富士縣骨痛病207/258含鎘廢水1968日本米糠油/13000多氯聯(lián)苯污染1984印度，博帕爾毒氣20000/200000甲基異氰酸脂劇毒農(nóng)藥泄漏1986蘇聯(lián)，切爾諾貝利核泄露放射性污染1986瑞士，巴塞爾水污染30噸的劇毒硫化物、磷化物與含汞的化工產(chǎn)品流入萊茵河2021年中國環(huán)境事件一覽(一)綠色和平視角://2021年中國環(huán)境事件一覽(二)環(huán)境信息公開還需司法保障事件：最高人民法院公布?最高人民法院關(guān)于審理政府信息公開行政案件假設(shè)干問題的規(guī)定(征求意見稿)?。

時間：2021年11月2日

點評：我國的?政府信息公開條例?和?環(huán)境信息公開方法〔試行〕?正式實行已超過一年，但其實施效果并不盡如人意。要想切實維護公眾的知情權(quán)和參與權(quán)，還需要強有力的司法保障。高法還需在?規(guī)定?中放寬對申請人動機的限定要求；明確行政機關(guān)因信息涉及商業(yè)秘密而拒絕公開時的舉證責任；并允許受理因公民要求行政機關(guān)刪除涉密信息并公開其余局部而引發(fā)的行政訴訟。

中國摸清具體的森林覆蓋率事件：國家林業(yè)局組織完成了第七次全國森林資源清查。清查結(jié)果顯示：截至2021年，中國森林面積1.95億公頃，森林覆蓋率由18.21%提高到20.36%，上升了2.15個百分點，同時中國提前兩年實現(xiàn)了森林覆蓋率20%這一目標。

時間：2021年11月17日

點評：森林覆蓋率提高是個好事情，但是提高既要保證量，更要保證質(zhì)。如果一味追求數(shù)字的提高，可能會誤導地方政府大面積種植人工林而疏于保護天然林。在個別地方，這甚至會成為個別官員、企業(yè)用人工林替代所謂的“低產(chǎn)〞天然林的藉口。所以，從18.3%到20%的飛躍既需要實事求是，也需要科學引導和監(jiān)督。

廣州番禺垃圾燃燒之爭事件：廣州市番禺擬在居民區(qū)附近建造垃圾燃燒發(fā)電站引起周邊居民極大不滿，并開始系列的“散步〞與拒絕“被代表〞，直至12月20日上午，番禺區(qū)委書記譚應(yīng)華在業(yè)主代表座談會上表示，垃圾燃燒發(fā)電廠工程已停止。

時間：2021年11月23日至12月20日

點評：廢棄物燃燒是不可持續(xù)的處理方法，因為廢棄物在燃燒過程中會釋放各種有害化學物質(zhì)，尤其是致癌的二噁英。中國的廢棄物處理目前仍處于開展階段，因此，眾多中國城市都應(yīng)采取以“未雨綢繆〞為主的預防措施，輔以綜合的廢棄物處理體系來消除對燃燒及填埋的依賴。綠色和平視角://2021年中國環(huán)境事件一覽(三)綠色和平視角://2021年中國環(huán)境事件一覽(四)

中國首座千萬千瓦級風電基地并網(wǎng)發(fā)電事件：甘肅省酒泉市位于中國西北部，風能資源豐富，全年有三分之一的時間有較強的風力。中國規(guī)劃建設(shè)的第一座千萬千瓦級風電基地——甘肅酒泉風電基地風電裝機首次突破二百萬千瓦，并于12月25日正式并網(wǎng)發(fā)電。酒泉千萬千瓦級風電場工程建成以后，每年可為西北電網(wǎng)輸送清潔電力4.8億千瓦時。

時間：2021年12月25日

點評：這是目前世界上規(guī)模最大的并網(wǎng)發(fā)電風電基地。同時中國正在建造6個規(guī)模相當?shù)娘L電基地。綠色和平勾勒的能源革命藍圖中，煤炭行業(yè)每減少一個工作時機，可再生能源行業(yè)會創(chuàng)造出三個新的崗位。我們面前有兩種選擇：要么是綠色就業(yè)和可持續(xù)開展，要么是高失業(yè)率以及生態(tài)和社會系統(tǒng)的破壞。綠色和平視角://區(qū)域毒性水平〔Localtoxiclevel,LTL〕指某種有毒物質(zhì)因排放或泄漏后對某地區(qū)的生物產(chǎn)生的毒害影響。LTL=Wi/CiWi——i污染物的實際排放水平，mg/LCi——i污染物的允許排放標準，mg/L2.3材料加工和使用過程中的資源和能源消耗年代21世紀50年代21世界70年代21世紀80年代22世紀20年代礦產(chǎn)資源一般礦產(chǎn)資源金屬礦產(chǎn)資源石油、天然氣資源煤資源全球礦產(chǎn)資源枯竭時間預測1994年世界和中國能源消耗統(tǒng)計世界消耗量中國消耗量能源總消耗/億t（標準煤）113.2012.27石油40.1％17.6％天然氣23.0％2.0％煤炭27.2％74.6％核電7.2％0.4％水電2.5％5.4％?BP世界能源統(tǒng)計2021?：2021年底全球石油探明儲量為1708億噸。按2021年度產(chǎn)量計算，可供開采42年。以同樣方式計算，天然氣和煤炭的剩余儲量分別可開采60.4年和122年。我國資源利用中存在如下三個主要問題

第一，資源利用效率明顯偏低，經(jīng)濟增長的方式粗放。從工業(yè)的能源效率來看，我們8個主要耗能工業(yè)的單位產(chǎn)品能耗平均比世界先進水平高了40%以上，而這8個主要的工業(yè)部門占工業(yè)GDP能耗的73%；工業(yè)用水重復利用率要比興旺國家低15到25個百分點；礦產(chǎn)資源的總回收率大概是30%，比國外的先進水平低了20個百分點；當然建筑、節(jié)能問題，建筑能耗，高能耗的問題也都十分突出。我們節(jié)能居住建筑，僅占全國城市居住建筑的3.5%，但是面積采暖能耗相當于氣侯條件相近的興旺國家的兩到三倍。

第二，近年來的資源需求增長加快，資源約束的矛盾不斷加大。從2002年到現(xiàn)在，我們的能源消費的增長速度大于GDP的增長速度。而在1980年到2000年的時候，能源消費的彈性系數(shù)不到0.5，現(xiàn)在超過1。電力消費的彈性系數(shù)，從2000年開始就大于1，電力消費的增長快于GDP的增長。

資源約束的矛盾不斷加大，中國的人均資源占有低于全世界的平均水平。從總量上來看，中國的資源總量是居世界第三位的，但人均資源占有量只居世界第53位，僅為世界人均占有量的一半。

第三，環(huán)境污染嚴重，中國還沒有擺脫先污染，后治理的老路。比較嚴重的環(huán)境污染，造成了高昂的經(jīng)濟本錢和環(huán)境本錢，并對公眾健康產(chǎn)生了較明顯的傷害。2.3-1材料加工和使用過程中的資源消耗我國幾種原材料的單位GNP資源消耗率與世界平均水平的比較鋼銅鋁鉛鋅GNP資源消耗率3.63.72.42.72.2世界平均消耗率11111煤鐵鋼鋁水泥銠防水涂料磷化膜資源消耗量/(t/t)1.97.912.115.51.75400001.275330資源效率/(%)52.612.78.36.4558.81.8510－678.71.8810－4

GNP：GrossNationalProduct，國民生產(chǎn)總值1、直接消耗Directconsumption2、間接消耗Indirectconsumption材料的運輸、儲藏、包裝、管理、流通、人工、環(huán)境遷移等環(huán)節(jié)造成的資源消耗。我國幾種材料單位產(chǎn)量的資源消耗情況2.3-2材料加工和使用過程中的能源消耗1、直接消耗Directconsumption2、間接消耗Indirectconsumption材料鋼鋁水泥防水涂料磷化膜能耗/[kg(標準煤)/t]1519.017536.0265.491128.024060.0

照明、人工取暖、防暑降溫我國局部原材料單位產(chǎn)量的能源消耗我國主要原材料工業(yè)的能源消耗統(tǒng)計〔1994〕能耗/(105t標準煤)能耗/(105t標準煤)黑色金屬礦采選業(yè)282.63塑料制造541.16有色金屬礦采選業(yè)487.33非金屬礦物制造12556.14非金屬礦采選業(yè)553.61黑色金屬冶煉15338.62其他礦采選業(yè)252.24有色金屬冶煉2555.12化學纖維制造993.13金屬制造926.86橡膠制造630.43

35117.27節(jié)能2.4氣、液、固態(tài)污染物的排放減排環(huán)境保護工作取得新的進展結(jié)合產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，淘汰了一批高耗能、高污染的落后生產(chǎn)工藝和設(shè)備繼續(xù)開展整治違法排污企業(yè)保障群眾健康環(huán)保專項行動重點流域、區(qū)域、城市、海域污染防治工作進一步加強，污染治理進度加快環(huán)保形式依然嚴峻經(jīng)濟快速增長，增長方式粗放，資源能源消耗大主要污染物排放總量有所增加二氧化硫和化學需氧量排放量削減目標沒有完成2005年中國污染排放情況2.4氣、液、固態(tài)污染物的排放2021中國排放保持雙下降〔化學需氧量和二氧化硫排放〕——環(huán)保部部長周生賢二氧化硫減排提前一年實現(xiàn)“十一五〞目標

●逾65%重點城市空氣質(zhì)量達二級

●新增污水處理能力1330萬噸/日

●新增燃煤脫硫機組1.02億千瓦

●今年再分別削減40萬噸和20萬噸國控廢水和廢氣排放企業(yè)年均達標率分別為78%、73%，同比增長12和13個百分點；污水處理廠年均達標率為70%，同比增長9個百分點。2021年，新增污水處理能力1330萬噸/日，2006年以來累計新增城市污水處理能力4460萬噸/日。力爭二氧化硫排放量比2021年再削減40萬噸，化學需氧量減排在完成“十一五〞目標的根底上，再削減20萬噸以上。2.4氣、液、固態(tài)污染物的排放2.4氣、液、固態(tài)污染物的排放2.4-1大氣污染物的形成與排放由于自然界和人類活動排放的污染物進入大氣層所產(chǎn)生的不利于動植物及設(shè)施的狀況稱為大氣污染，混入大氣的各種有害成分稱為大氣污染物。對環(huán)境和人類的危害人類和動物的健康植物枯萎工業(yè)和生活設(shè)施老化和腐蝕破壞類別形成原因主要大氣污染物自然源火山爆發(fā)、森林火災(zāi)、土壤風化SO2、CO、沙塵等人工源工業(yè)電力、冶金、機械、建材、化工、輕工煙塵、SO2、CO、NO

、有害化合物等交通運輸汽車、飛機、鐵路、海船碳氫化合物、CO、NO

、Pb、有害化合物、油類等居民生活炊飲、取暖、垃圾CO、SO2、NOx、碳氫化合物、煙塵大氣污染物的形成和分類工業(yè)部門企業(yè)類別主要排放的大氣污染物電力火力發(fā)電廠煙塵、SO2、CO、NO

、C6H6冶金鋼鐵廠煙塵、SO2、CO、氧化鐵塵、氧化鈣塵、錳塵

有色冶煉廠SO2及含各種重金屬的粉塵，如鉛、鋅、鎘、銅等煉焦廠煙塵、SO2、CO、H2S、苯、酚、萘、烴類建材水泥廠水泥塵、煙塵等機械機械加工廠煙塵化工石油化工廠SO2、H2S、氰化物、NO

、氯化物、烴類氮肥廠煙塵、NO

、

CO、NH3、硫酸氣溶膠磷肥廠煙塵、氟化物、硫酸氣溶膠硫酸廠SO2、NO

、As、硫酸氣溶膠氯堿廠Cl2、HCl塑料廠煙塵、H2S、烴類及各種VOC化學纖維廠煙塵、H2S、NH3、CS2、甲醇、丙酮、二氯甲苯合成橡膠廠丁間二烯、苯乙烯、異丁烯、異戊二烯、丙稀腈、二氯乙烷、乙烯、二氯乙醚、乙硫醇、氯代甲烷農(nóng)藥廠砷、汞、氯、農(nóng)藥冰晶石廠氟化氫輕工造紙廠煙塵、硫醇、硫化氫儀表廠汞、氰化物燈泡廠煙塵、汞各類工業(yè)向大氣排放的主要污染物CO碳氫化合物NO

SO2煙塵煤/(kg/t)22.70.453.6233.49.0石油/(kg/t)0.248.5737.81.2天然氣/(kg/m3)6.310-61.8410-36.310-53.0210-4各種化石燃料燃燒引起的大氣污染

中國燃料結(jié)構(gòu)以煤為主十五期間廢氣排放情況全國二氧化硫排放量年際變化

全國煙塵和工業(yè)粉塵排放量年際變化2.4-2水體污染物的形成與排放由于人類活動排放的污染物進入水體造成的變質(zhì)現(xiàn)象稱為水污染，進入水中的各種有害成分稱為水體污染物。對環(huán)境和人類的危害人類和動物的身體健康破壞水生生態(tài)漁業(yè)損失兩個來源：生活廢水、工業(yè)廢水有害物質(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)、氟玻璃生菜硫化物煉油、造紙、染料、印染、制革、粘膠纖維亞硫酸鹽紙漿生產(chǎn)、粘膠纖維生產(chǎn)氨煤氣制造、焦化、化工、氮肥廠多氯聯(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、冶煉鎘鋅礦、煉鋅、電鍍釩化工（作催化劑）、染料、冶煉砷含砷農(nóng)藥、焦化、磷肥、冶煉一些水體污染物的主要來源十五期間廢水排放情況全國廢水及其主要污染物排放量年際比照項目廢水排放量（億噸）COD排放量（萬噸）氨氮排放量（萬噸）年度合計工業(yè)生活合計工業(yè)生活合計工業(yè)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增減率（%）8.7107.75.68.83.612.624.47.22007年2092.813028.96172.912009年1277.5國家環(huán)境保護部公布，2021年全國化學需氧量和二氧化硫排放總量分別為1277.5萬噸和2214.4萬噸，較2021年下降3.27%和4.60%。[2021年03月10日]2007年度全國廢水排放總量2092.81億噸，廢氣排放總量637203.69億立方米。主要污染物排放總量：化學需氧量3028.96萬噸，氨氮172.91萬噸。?第一次全國污染源普查公報?十五期間廢水排放情況全國COD排放量年際比照全國廢水中氨氮排放量年際比照十五期間廢水排放情況全國廢水中重金屬排放量年際比照

單位：噸年度汞鎘六價鉻鉛砷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增減率（%）-1010.3-303.348.1工業(yè)廢水中五項重金屬歷年排放趨勢2021年中國重大水污染事件1、廣西永福縣水污染致大批魚死亡

2021年3月，廣西永福縣廣福鄉(xiāng)廣福村附近的河水突然變黑，導致近日村里11戶農(nóng)民在河中網(wǎng)箱內(nèi)養(yǎng)的魚接連出現(xiàn)大面積死亡，損失沉重。2、福州生態(tài)溪遭污染變成“黃水溝〞

2021年4月，一些河道被建筑、生活垃圾堵塞，原本流動的清澈溪水變成現(xiàn)在的污濁黃水溝。流花溪河道堵塞和污染情況經(jīng)當?shù)孛襟w屢次曝光后仍未見好轉(zhuǎn)。3、山東膠州村莊疑水源受污染

2021年5月，山東膠州村莊疑水源受污染五年20余人患癌癥，同時大多數(shù)村民家的井水都因含很多雜質(zhì)而無法飲用。4、赤峰水污染

2021年7月23日，在內(nèi)蒙古赤峰市的新城區(qū)，至少有4300多名居民因為飲用受污染的自來水而先后出現(xiàn)腹瀉、嘔吐、頭暈、發(fā)熱等病癥。他們不得不到衛(wèi)生醫(yī)療機構(gòu)就診，病情嚴重的還住了院。5、北江韶關(guān)段鎘嚴重超標

2021年9月，因韶關(guān)冶煉廠設(shè)備檢修期間超標排放含鎘廢水，導致北江韶關(guān)段鎘嚴重超標，嚴重威脅下游飲用水源平安。6、江蘇省鹽城市水污染事件2021年2月20日，鹽城市標新化工廠在城西自來水廠水源地排放30噸高濃度含酚鉀鹽廢水，造成數(shù)十萬居民斷水。2.4-3固體污染物的形成與排放在生產(chǎn)、生活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)稱為固體廢棄物，因這些固體廢棄物對環(huán)境造成的變質(zhì)現(xiàn)象稱為固體廢棄物污染，相應(yīng)的，這些可污染環(huán)境的固體廢棄物稱為固體污染物。對環(huán)境和人類的危害侵占土地、污染土壤、難以生態(tài)代謝浸出物、腐蝕物、粉塵污染水體與大氣影響環(huán)境衛(wèi)生主要來源：工業(yè)、礦業(yè)、城市和放射性廢棄物危險廢物污染：易燃、易爆、腐蝕性、劇毒性和放射性固體廢棄物既會造成即時性危害，又可能產(chǎn)生持續(xù)性危害。全國工業(yè)固體廢物產(chǎn)生及處理情況

單位：萬噸年度產(chǎn)生量排放量綜合利用量貯存量處置量合計危險廢物合計危險廢物合計危險廢物合計危險廢物合計危險廢物2000年8160883031862.6347514082892127691521792001年8874695228942.14729044230183307144912292002年94509100026351.75006139230040383166182422003年100428117019410.35604042727667423177513752004年12003099517621.16779640326012343266352752005年134449116216550.67699349627876337312593392006152000130392600增減率(%)1216.8-6.1-45.513.623.17.2-1.717.423.3十五期間固體廢棄物排放情況2.5其他的環(huán)境影響因素全球溫室效應(yīng)放射性污染臭氧層破壞電磁波污染光污染噪聲污染2.5-1全球溫室效應(yīng)

GlobalWarmingProtential,GWP什么是GWP?GWP控制指標——CO2排放量溫室效應(yīng)指數(shù)

Greenhouseabilityindex,GAI溫室效應(yīng)是考察材料對環(huán)境影響必不可少的一項指標全球溫室效應(yīng)形成示意溫室氣體及其溫室效應(yīng)指數(shù)溫室氣體留存期(年)全球變暖潛能20年100年500年二氧化碳(CO2)未能確定111甲烷(CH4)1262237一氧化二氮(N2O)114275296156CFCl3(CFC-11)45630046001600CF2Cl2(CFC-12)10010200