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环境材料学环境材料学是研究材料和环境之间相互作用的学科。
它探讨了材料在环境中的性能表现以及对环境的影响。
在这篇文章中，我们将介绍环境材料学的基本概念、研究领域以及应用前景。
环境材料学关注材料在不同环境条件下的耐久性和稳定性。
研究人员通过实验室测试和长期暴露在不同环境中观察材料性能的变化。
他们关注的因素包括温度、湿度、光照、氧化作用等。
通过这些研究，我们可以更好地了解材料在现实世界中的表现，并为开发更持久、稳定的材料和产品提供指导。
环境材料学的研究领域涵盖了各种不同类型的材料，包括金属、陶瓷、聚合物、复合材料等。
每种材料都有不同的性能和特点，需要根据具体的应用环境来选择合适的材料。
例如，在高温环境下使用的材料需要具有高温稳定性和耐腐蚀性，而在潮湿环境下使用的材料需要具有防水和防腐蚀的性能。
环境材料学的研究还包括材料的可持续性和环境友好性。
在当今社会，人们越来越重视材料的生命周期和环境影响。
因此，研究人员致力于开发可再生材料、生物降解材料和能源高效材料等。
这些材料具有更低的碳排放和对环境较小的影响，有助于减少资源消耗和环境污染。
环境材料学在各个行业都有广泛的应用。
例如，在建筑领域，环境友好材料被广泛应用于绿色建筑项目中，以降低能源消耗和减少对环境的影响。
在汽车工业，研究人员开发出轻量化材料，使汽车更加节能和环保。
在电子领域，环境材料的发展使得电子产品更加耐用和可靠。
总之，环境材料学是一个重要的学科，研究材料在环境中的性能和对环境的影响。
它对于开发环境友好材料和促进可持续发展具有重要意义。
随着人们对环境保护意识的提高，环境材料学将在未来有更广泛的应用前景。
(3000字，第一篇结束，继续写第二篇)。
环境材料学课程编号：00350042课程名称：环境材料学英文名称：ECOMATERIALS学分：2先修课程：无教材：环境材料（校内自编）1、课程简介环境材料是材料科学与工程的最新发展趋势之一。
环境材料学主要研究在材料加工和使用过程中如何减少对环境的破坏；建立定量的评价材料环境负担性的生态循环评估方法（LCA）；将环境负荷作为一个考核材料的新指标，用于指导开发具有环境意识的绿色材料和产品；把资源效率、生态平衡、环境保护、可持续发展等学科知识融入材料科学，保护自然，造福人类。
本课程课内约32学时，适用于全校与材料、环境、工业设计、化工、化学、生物、机械、电子、热能、汽车、土木、建筑、水利、物理、数学、经管和工艺美术等有关专业。
2、课程主要内容：1)，概述：介绍环境材料的定义、起源、研究内容、应用及其发展趋势等；2)，材料与环境：讲授材料加工和使用对资源和环境的影响；3)，材料的环境影响评估：介绍材料的环境指数、生态循环评估方法(LCA)的理论模型及数学方法、LCA的指导原则和应用、材料的环境性能数据库等；4)，材料的生态设计：介绍材料的可持续发展理论、生态设计理论等；5), 材料流理论及资源综合利用；介绍材料流理论、资源效率、及工业生态学理论等；6)，生态加工与清洁生产：介绍材料的生态加工技术、清洁生产工艺等；7)，纯天然材料：介绍纯天然材料如木材、石材、以及其它的天然材料等；8)，仿生物材料：介绍材料的生物性能、仿生物材料的种类和制备技术等；9)，绿色包装材料：讲授绿色包装材料的评价、及绿色包装材料的应用和发展趋势；10)，生态建材：讲授建材与环境；生态水泥与混凝土；绿色装饰材料；环境功能玻璃；建筑卫生陶瓷；辅助建材化学品；固态废弃物在建筑中的应用等；11)，环境降解材料：介绍材料的环境降解机理、及生物降解材料的现状和发展趋势；12)，环境工程材料：介绍环境净化、修复、替代材料等应用、选材原则及其发展趋势；3、课程要求：通过本课程学习，理解环境材料学的基本内涵，特别是材料与环境相互影响和相互制约的基本知识；了解研制和开发环境兼容性材料的基本方法及设计原则；学习如何评价材料的环境负担性的LCA方法；并对环境材料的类别和发展有所掌握。
《环境材料学》课程各章重点内容1环境与材料材料生产对环境的依存关系、环境材料概念、环境材料的五个判据、主要环境材料种类、环境材料与传统材料、新材料的关系、环境材料学及其主要研究内容。
2材料的环境影响综合评价传统材料和环境材料的评价理论有何不同？材料的评价三角形分析。
环境负荷、材料的寿命全程概念，评价内容描述、环境负荷各项目计算中权重系数的取值问题、废弃物排放因子用加权模型计算时权重系数的计算、环境负荷各项目如何汇总？减少环境负荷的措施。
材料的再生循环设计概念、再生循环设计过程中应考虑的问题、材料的再生循环利用度评价方法、再生过程能量评价与分析。
环境质量评价模型及其各自有缺点、适用场合、计算过程等。
3微生物材料微生物能作为材料使用的原因。
微生物塑料的制备原料与传统塑料制备原料的来源有何不同？微生物塑料的主要生产原料。
紫膜能作为微生物功能材料使用的原理及优点。
两种类型的微生物计算机的原理有何不同？微生物传感器的基本原理及其应用、特点。
微生物燃料电池与传统电池的区别、应用原理。
微生物环境修复材料的特点、微生物固定方式。
微生物环境修复材料的工业应用。
4石墨材料石墨材料加工过程，加工原料的特点。
石墨层间化合物的“阶层”、插入物对石墨层间距离的影响及其计算、石墨层间化合物的奇异膨胀性及其膨胀机理。
石墨密封材料与传统密封材料的比较、石墨密封材料成型方法及其特点、为增强石墨密封材料性能采取的措施。
石墨材料净化含油废水的原理、与传统净化材料活性炭、棉花比有何特点？石墨材料净化大气中SO2有何特点？温度对净化大气中SO2有何影响？5绿色建材什么是绿色建材？传统建材有何缺陷？绿色涂料在生产原料上有何特色？涂料的水性化、高固体化和粉末化区别。
生态水泥生产原料，它与传统硅酸盐水泥在成分和使用过程有何不同？保健环境建材的概念及其种类、特点。
6沸石材料沸石的结构、沸石水和沸石金属离子的性质和作用。
沸石洗涤剂助剂与传统助剂助洗机理比较。
环境材料学知识点总结1. 环境材料的分类环境材料根据其在特定环境条件下的性能和用途不同，可以分为多种类型，常见的环境材料包括耐候材料、耐腐蚀材料、耐高温材料、防护材料等。
这些材料通常具有较好的耐久性和抗老化性能，能够在恶劣的环境条件下长期稳定地工作，并且能够有效地防止氧化、腐蚀、结构损伤等问题的发生。
2. 环境材料的性能环境材料的性能指材料在特定环境条件下的特性和表现，主要包括耐久性、机械性能、化学性能和热学性能等。
耐久性是指材料在长期使用和特定环境条件下不会发生质量变化和性能衰减的能力，它是评价环境材料是否适合特定环境应用的重要指标。
机械性能是指材料在各种外力作用下的表现，包括抗拉强度、硬度、韧性和弹性等特性。
化学性能是指材料与化学物质接触时的反应和耐受能力，主要包括耐腐蚀性和耐化学侵蚀性。
热学性能是指材料在高温、低温等极端温度环境下的性能表现。
3. 环境材料的评价方法对于环境材料的评价，通常需要进行多方面的测试和分析，以全面了解其在不同环境条件下的性能表现和功能适用性。
评价方法主要包括实验测试、数学建模、计算模拟等。
实验测试是通过实际试验对材料进行性能测试，包括耐久性测试、化学性能测试、热学性能测试等。
数学建模是通过数学模型对材料在特定环境条件下的性能进行预测和分析。
计算模拟是通过计算机模拟技术对材料在特定环境条件下的性能进行仿真和分析。
4. 环境材料的设计和改进环境材料的设计和改进是环境材料学的重要研究内容，它旨在通过材料结构、成分和加工工艺等方面的调整和优化，提高材料的性能和适用性，以适应不同的环境条件和应用需求。
常见的材料设计和改进方法包括材料合金化、表面涂层、添加抗氧化剂、改变晶格结构等。
5. 环境材料的应用环境材料在工程领域有着广泛的应用，例如在建筑、航空航天、汽车、船舶、电子设备等领域。
在这些领域，环境材料通常用于承受特定环境条件下的外部气候、化学药剂、热能等影响，以保障工程设备、结构和设备的安全和稳定运行，减少材料老化和损坏。
环境材料学环境材料学是一门研究环境友好型材料的学科，主要关注材料对环境的影响和可持续发展。
环境材料学的研究对象包括从材料的生产到使用和废弃的整个生命周期中，对环境和人类健康可能产生的影响。
现代社会面临着越来越严重的环境问题，如气候变化、水污染、土壤退化和能源短缺等。
这些问题不仅威胁着人类生存，还给生态系统和生物多样性造成了严重破坏。
因此，开发和应用环境友好型材料成为了解决这些问题的重要途径之一。
环境材料学旨在研究如何开发具有较小环境影响的材料，例如减少温室气体排放、降低能源和物资消耗、改善资源利用效率等。
这需要从材料设计、生产和应用的全过程来考虑环境因素，以减少对环境的负面影响。
在材料设计方面，环境材料学提倡选择可再生和可持续材料作为替代品，以减少对有限资源的依赖。
比如使用天然纤维材料替代塑料、利用可回收材料制造产品等。
此外，材料的生产过程也应尽量减少能源消耗和废弃物的产生，避免使用有害物质。
在材料应用方面，环境材料学强调延长材料的使用寿命、提高材料的耐久性和稳定性，以减少对环境的负担。
例如，开发耐候性较强的建筑材料，延长建筑物的使用寿命，减少对资源的消耗和废物的产生。
同时，环境材料学也致力于研究新型材料的再利用和回收利用技术，以减少废弃物对环境的污染。
除了减少材料对环境的负面影响，环境材料学还探索了材料在环境中的积极作用。
例如，开发吸附剂材料来清除污染物、设计防护材料来保护环境、研究光催化材料来净化空气等。
这些技术有望在环境保护和恢复中发挥重要作用。
同时，环境材料学也关注材料对人类健康的影响，如室内装饰材料的挥发性有机化合物释放和食品包装材料的安全性等。
总而言之，环境材料学致力于研究和应用环境友好型材料，以减少对环境的负面影响、保护生态系统和人类健康，推动可持续发展。
在现代社会，环境材料学的研究和应用具有重要意义，并且将在未来发挥更大的作用。
教学设计教案：环境材料学教案概述：本教案旨在引导学生了解和掌握环境材料学的基本概念、原理和应用。
环境材料学是一门综合性科学，旨在研究材料在环境中的性能和行为，包括材料的可降解性、毒性和对环境的影响等。
本教案将通过理论讲授、案例分析和实验操作等方式，促进学生对环境材料学的深入理解和应用能力的提升。
教学目标：1. 了解环境材料学的基本概念和原理；2. 理解环境材料学在可持续发展中的重要性；3. 掌握环境材料学方法和技术的应用；4. 培养学生的创新思维和解决环境问题的能力；5. 培养学生的实验操作能力和团队合作意识。
教学内容：一、环境材料学概述1.1 环境材料学的定义和发展历程1.2 环境材料学的基本概念和原理二、环境材料的分类和性能2.1 主要的环境材料分类及其特性2.2 环境材料的可降解性和毒性评估三、环境材料的选取与设计3.1 环境材料的性能要求和设计原则3.2 环境友好型材料的设计和应用四、环境材料的测试与评价4.1 环境材料测试的基本方法和标准4.2 环境材料评价指标和方法五、环境材料的应用案例分析5.1 环境材料在建筑领域的应用案例分析5.2 环境材料在能源领域的应用案例分析5.3 环境材料在汽车工程领域的应用案例分析教学方法：1. 理论讲授：通过课堂讲解的方式，向学生介绍环境材料学的基本概念、原理和关键技术等。
2. 案例分析：通过分析环境材料在不同领域的应用案例，激发学生的学习兴趣，并加深对环境材料学的理解。
3. 实验操作：组织学生进行环境材料性能测试和评估实验，提升其实验操作能力和团队协作意识。
4. 小组讨论：鼓励学生进行小组讨论，分享对环境材料学的理解和应用思路，培养学生的创新思维和解决问题的能力。
教学评估：1. 平时表现评估：考察学生的课堂参与度、讨论能力和作业完成情况等。
2. 实验报告评估：评估学生在实验操作和数据分析方面的能力。
3. 期末考试：通过闭卷考试，考察学生对环境材料学的理论知识掌握程度。
环境材料Environmental Material一、课程基本情况课程类别：专业任选课课程学分：2学分课程总学时：32学时，其中讲课:32学时课程性质：选修开课学期：第6学期先修课程：无机化学、分析化学、有机化学、物理化学适用专业：应用化学教材：《环境材料学》，清华出版社，翁端等编著，第二版，2015年开课单位：环境科学与工程学院化学系二、课程性质、教学目标和任务环境材料课程是一门选修课程。
环境材料是具有环境意识、考虑环境、考虑生态学的材料，它在生产的过程中对资源和能源的消耗量比拟少，废弃后能够回收再生利用的可能性比较大，其从生产使用到回收的全过程对周围的生态环境的影响也最小。
因而它可以称为“绿色材料"或者"生态材料"。
环境材料是指在加工、制造、使用和再生过程中具有最低环境负荷、最大使用功能的人类所需材料，既包括经改造后的现有传统材料也包括新开发的环境材料。
因此，通过本课程的学习，拓展高年级本科生在材料科学领域的学术视野和知识面，促进理科学生将基础理论与应用领域结合，为学生毕业提供从事环境材料研究与生产的工程技术, 同时也拓宽学生的就业渠道，为实现社会可持续开展奠定基础。
三、教学内容和要求第一章：绪论（2学时）1.基本知识点（1）介绍环境材料的起源和定义（2）介绍环境材料的研究意义（3）介绍环境材料的研究内容（4）介绍环境材料的开展趋势2、重点及难点：重点：无难点：无第二章：材料对环境的影响（2学时）1.基本知识点（1）介绍材料在国民经济中的作用（2）介绍材料与资源、环境的关系（3）理解材料加工和使用过程中的资源和能源消耗（4）了解固、液、气态污染物的排放（5）初步了解其他环境影响2、重点及难点：重点：固、液、气态污染物的排放难点：固、液、气态污染物的排放第三章：材料环境影响的评价技术（3学时）1＞基本知识点：（1）介绍常见的环境指标及其表达方法（2）介绍材料的环境影响评价方法与标准（3）理解lea的技术框架及评价过程了解常用的lea评价模型（4）了解lea应用举例lea的局限性（7）材料的环境性能数据库2、重点及难点：重点：lea评价模型难点：lea评价模型第四章：材料的资源效率理论（2学时）1、基本知识点：（1）掌握材料的资源效率（2）熟悉材料流分析（3）了解资源保护和综合利用2、重点及难点：重点：材料流分析难点：材料流分析第五章：材料的生态设计（2学时）1、基本知识点：（1）了解材料产业的可持续开展（2）熟悉材料的生态设计（3）熟悉生态设计案例分析2、重点及难点：重点：材料的生态设计难点：材料的生态设计第六章：材料的环境友好加工及制备（2学时）1、基本知识点：（1）了解降低材料环境负担性的技术（2）了解清洁生产技术（3）清洁生产技术的实践2、重点及难点：重点：清洁生产技术难点：清洁生产技术（1）了解工业生态学的起源（2）了解工业生态学的基本原理（3）掌握工业生态学的研究方法（4）了解工业生态学的应用案例：凯隆堡生态工业园2、重点及难点：重点：工业生态学的基本原理、研究方法难点：工业生态学的基本原理、研究方法第八章：环境治理材料（2学时）1、基本知识点：（1）掌握大气污染治理材料（2）熟悉水污染治理材料（3）理解其他污染控制材料2、重点及难点：重点：大气污染治理材料、水污染治理材料难点：大气污染治理材料、水污染治理材料第九章：固体废弃物中有价元素的回收利用技术（2学时）1、基本知识点：（1）熟悉固体废弃物及资源化利用了解几种主要固体废弃物资源化利用2、重点及难点：重点：固体废弃物资源化利用第十章：有毒有害元素的替代技术（2学时）1、基本知识点：（1）了解背景及政策（2）熟悉有毒有害元素替代材料的研究和应用进展2、重点及难点：重点：有毒有害元素替代材料的研究第十一章：纯天然材料（2学时）1、基本知识点：（1）了解木材的开发和利用了解竹材的开发和利用（3）石材的开发和利用（4）其他天然材料的开发和利用2、重点及难点：重点：其他天然材料的开发和利用（1）理解仿生物材料的环境性能（2）熟悉天然生物材料的组成（3）仿生物材料的制备与应用2、重点及难点：重点：仿生物材料的制备与应用第十三章：环境降解材料（2学时）1、基本知识点：（1）介绍概述（2）介绍可降解塑料的分类（3）材料的环境降解机理（4）生物降解材料的应用趋势及开展前景2、重点及难点：重点：环境降解机理第十四章：绿色包装材料（2学时）1、基本知识点：（1）介绍概述（2）了解包装材料的分类（3）理解包装材料的环境影响及其评价（4）绿色包装材料的设计和加工技术（5）绿色包装材料的开发和应用2、重点及难点：重点：绿色包装材料的开发和应用难点：绿色包装材料的开发和应用第十五章：生态建材（3学时）1、基本知识点：（1）介绍建材与环境（2）介绍生态建材（3）介绍典型的生态建材产品了解环境友好装饰材料（4）了解环境功能玻璃了解建筑卫生陶瓷（5）了解辅助建材及建材化学品了解固体废弃物在建筑中的应用2、重点及难点：重点：环境友好装饰材料、环境功能玻璃难点：环境友好装饰材料、环境功能玻璃四、课程考核（1）作业等：作业：次，课程论文：1篇；（2）考核方式：开卷考试或课程论文（3）总评成绩计算方式：平时成绩占30%,课程论文或期末考试成绩占70%计算五、参考书目1、环境材料，冶金工业出版社；张震斌；20122、环境材料概论，化学工业出版社；冯奇；20073、环境材料导论，北京大学出版社；张剑波；20084、生态环境材料学，机械工业出版社；作者，聂祚仁；2004。
环境材料学第2章材料对环境的影响材料对环境的影响是环境材料学研究的重要内容之一、材料的采集、加工、使用和处理都会对自然环境和人类社会造成影响。
这些影响主要包括资源消耗、能源消耗、污染排放和生态破坏等方面。
首先，材料的采集和加工会消耗自然资源。
材料的采集需要开采矿石、石油等自然资源，而这些资源都是有限的。
大量的资源开采和消耗会导致资源枯竭，对自然环境造成不可逆的损害。
同时，材料的加工过程也需要大量的能源，如电力和燃料。
能源的消耗不仅会产生空气污染和温室气体排放，还会加剧能源短缺的问题。
其次，材料的使用和处理也会对环境造成影响。
一些材料在使用过程中会释放有害物质，如挥发性有机化合物、重金属等。
这些有害物质会污染大气、水源和土壤，对人类健康和生态系统造成危害。
另外，材料在使用过程中产生的废弃物也是一个关键问题。
废弃物的处理需要消耗大量的资源和能源，而不当的处理方法会导致土地、水源和大气的污染。
最后，材料的生产和处理过程还会对生态系统造成破坏。
材料的生产和处理过程中，大量的水资源、土地和生态环境都会受到影响。
比如，一些制造工艺会产生大量的废水和废气，直接排放到水源和大气中，对水体和空气质量造成污染。
此外，大面积的土地开垦和覆盖会破坏当地的生态平衡，导致物种灭绝和生态系统的崩溃。
为了减缓材料对环境的影响，环境材料学提出了一些解决方案。
一方面，可以通过资源循环利用和回收再利用来减少材料的需求和消耗。
这需要加强废弃物的处理和回收利用技术，提高资源利用效率。
另一方面，可以推广绿色材料的使用，绿色材料具有较低的环境影响和更好的可循环性。
绿色材料的开发和应用有助于减少资源消耗和污染排放。
此外，环境材料学还需要开展环境影响评估和生命周期评价研究，为材料的设计和选择提供科学依据。
综上所述，材料对环境的影响是一个复杂而重要的问题。
环境材料学的研究旨在减少材料的资源消耗、能源消耗、污染排放和生态破坏，从而实现可持续发展的目标。
环境材料学环境材料学是一门涉及环境保护和材料科学的交叉学科。
它的目标是开发和利用能够改善环境质量和可持续发展的材料。
环境材料学的应用领域包括环境污染控制、废物管理、可再生能源开发等，而环境材料则是指在这些应用中所使用的材料。
环境污染控制是环境材料学中的一个重要领域。
随着工业化和城市化进程的加快，大量的污染物被排放到大气、水和土壤中，损害生态系统和人体健康。
环境材料学致力于研发能够高效去除污染物的材料，如吸附剂、催化剂等。
这些材料可以吸附或催化分解污染物，从而减少其在环境中的浓度，保护环境和人类健康。
废物管理也是环境材料学的重要研究方向。
随着人口增长和经济发展，废物的产生量大幅增加，给环境带来了严重的威胁。
环境材料学致力于研发能够处理和利用废物的材料，如可降解材料、再生材料等。
这些材料可以帮助我们降低废物的产生量，通过回收和再利用废物减少资源的消耗，同时减少对环境的负荷。
可再生能源开发也是环境材料学的重要研究领域。
随着化石燃料的消耗和全球气候变化的加剧，可再生能源成为人们关注的焦点。
环境材料学致力于研发能够利用太阳能、风能、水能等可再生能源的材料。
这些材料可以提高能源转化效率，降低能源成本，推动可再生能源的广泛应用，减少对化石燃料的依赖，保护环境和可持续发展。
在环境材料学的研究中，材料的选择和性能调控是非常重要的。
环境材料需要具备一定的吸附、催化、分离等性能，以适应不同环境应用的需求。
此外，环境材料的生产过程也需要考虑环境的保护和可持续发展的因素。
环境材料学倡导绿色制造和可持续发展的原则，以减少资源消耗和环境污染。
总之，环境材料学的发展为解决环境问题提供了新的思路和方法。
通过开发和利用环境材料，我们可以更好地保护环境、处理废物和利用可再生能源，实现可持续发展的目标。
环境材料学环境材料学作为一门交叉学科，融合了环境科学和材料科学的知识，旨在开发、设计和应用材料以应对环境问题。
它关注如何利用新的材料科学和技术来解决环境问题，包括污染物的检测与治理、可持续能源的开发与利用以及环境修复等。
本文将从材料设计的角度探讨环境材料学在多个方面的应用。
首先，环境材料学在污染物检测与治理方面发挥着重要作用。
材料的表面特性可以用来增强其对污染物的选择性吸附能力，从而提高污染物的检测和分离效果。
例如，金属有机框架材料（MOFs）以其高表面积和可调控的孔隙结构成为一种很有潜力的吸附材料，用于水和空气中有害物质（如有机污染物、重金属离子）的去除和回收。
其次，环境材料学还在可持续能源领域做出了重要贡献。
新型材料的设计和开发可以提高能源转换效率、延长能源存储时间以及减少能源损失。
例如，钙钛矿太阳能电池作为一种新型的高效、可控、廉价的太阳能转换材料，近年来得到了广泛的研究和应用。
此外，环境材料学还可以应用于环境修复领域。
通过材料的吸附、降解、稳定化等性能，可以有效地修复受到污染的土壤和水体。
例如，纳米材料的应用可以增强污染物的吸附能力，提高土壤和水体的净化效果。
同时，通过材料的功能设计，还可以降解有机污染物，从而加速修复过程。
在环境材料学的研究中，还可以通过对材料的物理、化学特性进行调控，设计出具有特定功能和性能的材料，以满足环境需要。
例如，在材料设计过程中，可以通过改变材料的孔隙结构、表面电荷以及微观结构等来调控材料对特定污染物的吸附和分离效率。
同时，还可以通过控制材料的光学、电学、磁学等性质，实现材料的多功能化应用。
这些材料的研发将推动环境材料学在环境科学和工程中的应用。
然而，环境材料学领域还面临着一些挑战和难题。
例如，如何将研究中的新材料快速应用于实际环境中，需要考虑材料的可制备性、稳定性和成本效益。
此外，环境材料的安全性和生态性对于实际应用也是重要的考虑因素。
因此，未来的研究应该继续关注材料的可持续性、可循环性和环境友好性，进一步提高环境材料的性能和应用效果。
环境材料概论第一讲导论本讲重点：材料生产对环境的依存关系、环境材料概念、环境材料的五个判据、主要环境材料种类、环境材料与传统材料、新材料的关系、环境材料学及其主要研究内容。
1．1 引言人类自诞生以来，就开始从周围环境中获取各种生活资料和生产资料。
受人类生存活动的影响，大自然就必然会发生重大变化，有些变化我们已经感受到，而有些变化暂时还无法预料。
在人为污染方面，公害已经在中国大地上开始蔓延了。
1972年6月5日中国政府派出代表团参加了联合国在斯德哥尔摩召开的人类环境会议。
这次会议宣言指出：“人类既是他的环境的创造物，又是他的环境的创造者，环境给予人以维持生存的东西，并给他提供了在智力、道德、社会和精神方面获得发展的机会。
”面对大自然的变化，人类必须采取科学的对策，合理地安排或重新设计新格局，因势利导，以适应新产生的生态布局。
这种科学的、符合人类共同和长远利益的综合对策。
我们不妨称之为“生态战略”，就如同“经济战略”或“政治战略”一样，它是走好生态建设这盘棋的关键步骤。
现实警告并指示我们，必须从现在开始认真研究“生态战略”方针，重新设计、安排生态大格局，减少生态演变过程中对人们生产、生活带来的不利因素，这不仅可以使自然资源得到充分利用。
还可以减少自然灾害给我们带来的重大损失。
自1992年里约热内卢大会上100多个国家的首脑通过了《里约宣言》和《2l世纪议程》等重要文件之后，各国一致承诺把走可持续发展的退路作为国际社会未来长期共同发展战略。
从那之后，人类虽已开始把减轻地球环境负荷作为共同努力日标，但人们仍生活在日益危险以致难以持续发展的世界中：人口 (尤其是贫困人口)加速增长，资源进一步消耗和废弃，而生物物种、森林面积、可利用水资源、可耕土地却更加减少，奥氧层甚至出现空洞。
虽然人们把2l世纪叫做“知识经济”，然而21世纪的经济仍然是建立在物质基础上的。
材料作为社会经济发展的物质基础和先导，对推动人类文明的进程起着极其重要的作用。
第六章生命周期评价的应用生命周期评价（LCA）作为一种产品评价与产品设计的原则与方法，可应用于环境管理, 涉及企业、政府与消费者3个层次。
1）应用于工业企业部门①产品系统的生态辨识与诊断。
通过从摇篮到坟墓的分析，识别对研究影响最大的工艺过程和产品寿命阶段。
不同产品不同的生命周期阶段的环境影响是不同的。
另外，也可以评估产品（包括新产品）的资源效益，即对能耗，物耗进行全面平衡，一方面降低能耗、物耗从而降低产品成本；另一方面，帮助设计人员尽可能采用利于环境的原材料和能源。
②产品环境影响评价与比较。
以环境影响最小化为目标，分析比较某一产品系统内的不同方案或者对替代产品（或工艺）进行比较。
例如通过分析燃油汽车和电力汽车，发现电力汽车的环境影响并不象通常认为的很小，而是要大于燃油汽车。
③生态产品设计与新产品开发。
直接将LCA应用于新产品的开发与设计中。
④再循环工艺设计。
大量的LCA工作结果表明，产品用后处理阶段的问题十分严重，解决这一问题需要从产品的设计阶段就考虑产品用后的拆解和资源的回收利用。
2）LCA应用于政府环境管理部门和国际组织，可借助于LCA进行环境立法和制定环境标准和产品环境标志。
①制定环境政策和建立环境产品标准。
在环境政策与立法上，很多发达国家已经借助于LCA，制定“面向产品的环境政策”。
②实施生态标志计划。
客观上促进了生态产品的设计、制造、技术的发展，为评估和区别普通产品与生态标志产品提供了具体的指标，客观上也刺激了生态产品的消费。
③优化政府的能源、运输和废物管理方案，LCA能够很好的支持政府的环境规划。
④向公众提供有关产品和原材料的资源信息。
与产品有关的环境数据和信息，全球尚无统一的来源，各国都在积极开展有关的数据收集、整理工作。
例如美国国家环保局开展了大量的LCA研究，已经积累了一些主要的化学品的大量数据，成为产品设计和使用的第一手科学背景资料。
荷兰资源环境部开展了“生态指标”计划，目前已经提出了100种原材料和工艺的生态指标，直接为设计人员选择原材料和生态工艺提供定量化的支持。
⑤国际环境管理体系的建立。
LAC直接促进了国际环境管理体系的制定。
以1992年联合国环境与发展大会所通过的国际环境管理纲要为契机，国际标准化组织（ISO）于1993年6月成立了ISO/TC207“环境管理委员会”，开始起草ISO14000环境管理体系标准，与已被80多个国家和地区所广泛采用的ISO9000标准不同，ISO14000体系不仅关注产品的质量，而且对组织的活动、产品和服务，从原材料的选择、设计、加工、销售、运输、使用到最终废弃物的处理进行全过程的管理。
该标准旨在促进全球经济发展的同时，通过环境管理国际标准来协调全球环境问题，试图从全方位着手，通过标准化手段来有效地改善和保护环境，满足经济持续增长的需求。
3）LCA用于消费者组织消费者组织主要利用LCA指导消费者进行环境产品的消费以及对公众行动进行全过程的环境评价。
6.1生命周期评价应用实例在过去的20多年中，通过实施ISO 14000国际环境管理标准，LCA的应用已遍及社会、经济的生产、生活的各个方面。
在材料领域，LCA用于环境影响评价更是日臻完善。
到目前为止，LCA在钢铁、有色金属材料、玻璃、水泥、塑料、橡胶、铝合金、镁合金等材料方面，在容器、包装、复印机、计算机、汽车、轮船、飞机、洗衣机及其他家用电器等产品方面的环境影响评价应用都有报道。
6.1.1 建筑瓷砖的环境影响评价我国是世界上最大的建材生产国。
从资源的消耗到环境的损害，建材行业一直是污染较严重的产业。
为考察建材生产过程对环境的影响，用LCA方法评价了某建筑瓷砖生产过程对环境的影响。
该瓷砖生产线的年产量为30万m2，采用连续性流水线生产。
所需原料有钢渣、黏土、硅藻土、石英粉、釉料以及其他添加剂等，消耗一定的燃料、电力和水，排放出一定的废气、废水、废渣，其生产工艺示意图见图6-1。
图6-1 某瓷砖生产工艺示意图在LCA实施过程中，首先是目标定义。
对该瓷砖生产过程的环境影响评价的目标定义为只考察其生产过程对环境的影响；范围界定在直接原料消耗和直接废物排放，不考虑原料的生产加工过程以及废水、废渣的再处理过程。
对该瓷砖生产过程的环境影响LCA评价的编目分析，主要按资源和能源消耗、各种废弃物排放及其引起的直接环境影响进行数据分类、编目。
如能耗可分为加热、照明、取暖等过程进行编目；资源消耗则按原料配比进行数据分类；污染物排放按废气、废水、废渣等进行编目分析。
由于该生产过程排放的有害废气量很小，主要是二氧化碳，故废气排放量可以忽略，而以温室效应指标进行数据编目。
另外，在该瓷砖生产过程中其他环境影响指标如人体健康、区域毒性、噪声等也很小，因此在编目分析中也忽略不计。
在环境影响评价过程中采用了输入输出法模型，其输入和输出参数见图6-2所示。
其中输入参数有能源和原料，输出参数包括产品、废水、废渣，以及由二氧化碳排放引起的全球温室效应。
图6-2 某瓷砖生产线的输入输出法评价模型通过输入输出法计算，得到该瓷砖生产过程对环境的影响结果见图6-3，其中图6-3(a)为能源和资源的消耗情况，图6-3(b)为对环境的影响。
由图可见，该瓷砖生产过程的能耗和水的消耗较大。
由于采用钢渣为主要原料，这是炼钢过程排放的固态废弃物，因此在资源消耗方面属于再循环利用，这对保护环境是有利的生产工艺。
(a)(b)图6-3 某瓷砖生产过程的环境影响LCA评价结果另外，该工艺过程的废渣排放量较小，仅为0.5 kg/m2；废水的排放量为30 kg/m2，且可以循环再利用。
相对而言，该工艺过程的温室气体效应较大，生产l m2瓷砖要向大气层排放19.8 kg二氧化碳，因此，年产量为30万m2的瓷砖向空中排放的二氧化碳总量是相当可观的。
对LCA评价结果的解释，除上述的环境影响数据外，通过对该瓷砖生产过程的LCA评价，提出的改进工艺主要有降低能耗、降低废水排放量、减少温室气体效应影响等。
6.1.2 聚氨酯防水涂料生产过程的环境影响评价全世界约有4万家涂料生产厂。
包括乡镇企业在内，中国目前约有上万家，有一定规模的涂料厂也有几百家。
由于高能耗、低质量、污染环境、损害人体健康等原因，急需采用先进技术改进生产工艺和相应的施工技术。
而且在近几十年内，建筑涂料行业将是我国材料应用的主要行业。
因此，发展高档的环境兼容性建筑涂料是国际上的一个重要趋势。
为研究有机涂料的生产和使用对环境的影响，这里选取一个防水涂料生产的实例，用LCA方法进行环境影响评价。
其目标定义为该防水涂料的生产过程对环境的影响，不考虑涂料的施工及使用对环境及人体健康的影响；范围定义在直接原料消耗和直接废物排放以及其他因素对环境的直接影响，不考虑原料的生产加工过程及废水、废渣的再处理过程。
根据图6-4的防水涂料生产工艺示意图，对该涂料的环境影响因素进行编目分析。
主要按资源和能源消耗，各种废弃物排放及其引起的直接环境影响进行数据分类、编目。
如能耗可分为加热、照明、取暖等过程进行编目；资源消耗按原料配比进行数据分类；污染物排放按废气、废渣等进行编目分析。
由于是生产涂料的工艺过程，生产中排放大量的有机废气。
除二氧化碳以温室效应指标进行数据编目外，还用区域毒性和挥发性有机物来评价有害气体排放对环境和人体健康的影响。
相对而言，涂料生产过程中的废水排放量很小，可以忽略。
另外，在该生产过程中噪声等影响因素也很小，因此在编目分析中也可忽略不计。
图6-4 某防水涂料的生产工艺示意图用输入输出法评价该防水涂料对环境的影响，其输入和输出参数见图6-5所示。
其中输入参数有能源和原料，输出参数包括涂料产品、废渣、有机挥发物、区域毒性水平以及由二氧化碳排放引起的全球温室效应。
根据输入和输出数据计算得到该防水涂料对环境和人体健康的影响结果见图6-6。
其中资源的消耗包括原料和燃煤获取能源的消耗，能源的需求相对较高，1 kg产品需耗能8.8 MJ。
从环境的影响看，该工艺过程的固体废弃物排放量较小，仅为0.054 kg/kg。
由于能耗较高，相应的温室气体效应较明显，当量二氧化碳气体排放达0.572 kg/kg。
对人体健康有影响的有机挥发物排放较少，为0.15 kg/kg。
包括有机固体废弃物在内，该防水涂料生产过程排放的有害物的区域毒性影响为2.5 kg/kg，表明该工艺尚有改进的余地。
图6-5 某防水涂料生产过程的输入输出法评价模型图6-6 某防水涂料生产过程的环境影响LCA评价结果对LCA评价结果的解释，除上述的环境影响数据外，通过对该涂料生产过程的LCA评价，提出的改进工艺主要有提高资源效率、降低能耗、降低总有害物的排放量及减少温室气体效应影响等。
6.2 用层次分析法评价一般材料的环境影响这里介绍用层次分析法评价铁、铝和高密度聚乙烯等三种常用材料在使用过程中的环境影响。
定义一个环境指数为LCA的评价目标。
评价范围界定为材料的使用过程对环境的影响。
将目标层、准则层及方案层构造完毕后，按照LCA原理，可以进行环境影响评价的编目分析。
由于是评价材料在使用过程中的环境影响，除考虑被评价材料的环境因素如能耗，资源消耗，温室效应，人体健康影响，排放的废气、废水及固态废弃物外，还应考虑材料的使用性能如拉伸强度、线膨胀系数、比热、电导及电极电位等，详细见图6-7的编目分析示意图。
图中目标层为环境指数，准则层为环境影响及材料性能，方案层为具体的各种指标。
收集编目分析的各种具体数据，可构造如式(6-1)及式(6-2)两个矩阵。
图6-7 常用材料环境影响的编目分析示意图*Fe5326012.122004 1.951630433.2 1.17 Al210000015.531000 2.0612000001300 5.40 HEDP43000 1.6711800 1.724800016.00.09⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦Ε(6-1)*Fe21.2 1.188.700.110.44Al 6.4 2.36 2.660.22 1.66 HEDP 3.612.000.510⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦S (6-2)式中：S*——材料性能指标；E*——环境影响指标；HEDP——高密度聚乙烯。
解矩阵式(6-1)及式(6-2)，得到三种材料环境影响及性能指标的AHP分析结果，见表6-1。
显然，从环境指数来看，这三种材料在使用过程中，高密度聚乙烯的环境影响最小，铁的环境影响也比较小，铝的环境影响最大。
这个结果与用输入输出法评价的同样三种材料的环境影响趋势是一致的。
由以上介绍可见，LCA对评价材料的环境影响是一种有效的定量的方法、工具及手段，尽管LCA方法不具有行政和法律管理手段的强制性，有关其研究和应用仍风靡全球，一方面是由于其在环境影响评价中的重要作用，另一方面也是环境保护思想深入人心的结果。
