环境材料学第二章 材料与环境课件

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，海域划分方面也和周边国家存在

2、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年英国和阿根廷有可能爆发战争。1吨7.

3、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5.6816.3285.772605排序(46.6%)1 (20ys)1经济增长与环境保护全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

4、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 2.2 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60/20 000炼钢、炼锌排放的SO2气体1948美国，多诺拉镇烟雾17/6 000炼钢、炼锌排放的SO2气体1952英国，伦敦烟雾4 000/8 000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

5、/258含镉废水1968日本米糠油/13 000多氯联苯污染1984印度，博帕尔毒气20 000/200 000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

6、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

7、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 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

8、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

9、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

10、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 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

11、了联合国政府间气候变化专门委员会(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

12、埋下定时炸弹。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

13、济将成为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 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

14、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 2.3 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40.117.6天然气23.02.0煤炭27.274.6核电7.20.4水电2.55.4BP世界能源统计

15、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。 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)1.97.912.115.51.7540 0001.275 330资源效率 /(%)52.612.78.36.4558.81.8510678.71.88104GNP：Gross National Prod

16、uct，国民生产总值1、直接消耗 Direct consumption2、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2.3-2 材料加工和使用过程中的能源消耗1、直接消耗 Direct consumption2、间接消耗 Indirect consumption材料钢铝水泥防水涂料磷化膜能耗/kg(标准煤)/t1 519.017 536.0265.491 128.024 060.0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）能

17、耗/(105 t标准煤)能耗/(105 t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12 556.14非金属矿采选业553.61黑色金属冶炼15 338.62其他矿采选业252.24有色金属冶炼2 555.12化学纤维制造993.13金属制造926.86橡胶制造630.4335 117.272007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

18、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

19、%、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。 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

20、万吨，总磷42.32万吨，总氮472.89万吨；二氧化硫2320.00万吨，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）

21、、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 ）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、

22、 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NOSO2烟尘煤/(kg/t)22.70.453.6233.49.0石油/(kg/t)0.248.5737.

23、81.2天然气/(kg/m3)6.3 10-6 1.84 10-3 6.3 10-5 3.02 10-4 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、

24、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对比 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

25、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

26、.612.624.47.22007年2092.813028.96172.912009年1277.5 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：吨年度汞镉六价铬

27、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

28、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。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

29、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

30、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