生態(tài)環(huán)境材料 第2章 材料產(chǎn)業(yè)與生態(tài)環(huán)境

1、第二章 材料產(chǎn)業(yè)與生態(tài)環(huán)境第一節(jié) 生態(tài)環(huán)境基礎人類環(huán)境宣言- 人類既是他的環(huán)境的創(chuàng)造物, 又是他的環(huán)境的創(chuàng)造者”。一、生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)平衡 1、生態(tài)系統(tǒng) （1）生態(tài)學與生物圈： 生態(tài)學：研究生物與其環(huán)境之間、生物與生物之間相互關系的一門科學。生物包括動物、植物和微生物。 生物圈：地球上所有的生物及其生活領域的總和。生態(tài)環(huán)境材料 （2）生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）：在一定的空間范圍內(nèi), 生物群落與其生存環(huán)境之間通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動所構成的綜合體, 是構成生物圈的基本結構單位。生態(tài)系統(tǒng) = 生物群落 + 環(huán)境條件。 任何生物群體與其生存環(huán)境所構成的占有一定空間的自然實體叫生態(tài)系統(tǒng)。自然界生態(tài)系統(tǒng)

2、：一個池塘、一片森林、一塊草地、一個水庫、一個城市等等。 生態(tài)環(huán)境材料 無數(shù)個不同的生態(tài)系統(tǒng)有機地組合起來, 便構成了生物圈。生物圈是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)。 生態(tài)環(huán)境材料（3）生態(tài)系統(tǒng)的組成：生產(chǎn)者、消費者、分解者和非生物環(huán)境。 生產(chǎn)者：生態(tài)系統(tǒng)中能以簡單的無機物制造有機物的自養(yǎng)生物。 消費者：直接或間接利用生產(chǎn)者制造的有機物的各類異養(yǎng)性動物。 分解者：生態(tài)系統(tǒng)中起分解作用的異養(yǎng)生物。 非生物環(huán)境：生態(tài)系統(tǒng)中無機環(huán)境的構成因子, 它由有機物、無機物以及自然因素共同組成。 生態(tài)環(huán)境材料2、生態(tài)系統(tǒng)的功能 生態(tài)環(huán)境材料 生態(tài)系統(tǒng)的四大基本功能：生物生產(chǎn)、能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞； 物質(zhì)循環(huán)與能

3、量流動密切相關； 物質(zhì)循環(huán)與能量流動存在根本的差別: 能量 單向流失過程； 物質(zhì) 循環(huán)運動。3、生態(tài)平衡（1）生態(tài)平衡及其特征 生態(tài)平衡(自然平衡)：整個生態(tài)系統(tǒng)始終處于不停地運動和變化之中, 經(jīng)過長時間的演變過程, 生態(tài)系統(tǒng)趨于完善成熟, 系統(tǒng)內(nèi)各因素間能夠相互適應、相互協(xié)調(diào), 生物的種類和數(shù)量、結構和功能以及物質(zhì)和能量的輸入、輸出等可在長時間內(nèi)處于相對穩(wěn)定的狀態(tài), 并在外來干擾下通過自我調(diào)節(jié)恢復到初始的穩(wěn)定狀態(tài)。生態(tài)平衡的特征：結構平衡、功能平衡、輸入和輸出物質(zhì)在數(shù)量上的平衡，生態(tài)平衡是有條件的, 同時它也是動態(tài)的相對的平衡。生態(tài)環(huán)境材料生態(tài)平衡失調(diào)的標志： 結構上：缺損一個或幾個組分；如

4、澳洲原草原生態(tài)系統(tǒng)缺少分解者-蜣螂（屎殼郎）。功能上：能量留在某一營養(yǎng)層受阻，初級生產(chǎn)力下降，物質(zhì)循環(huán)正常途徑中斷，循環(huán)再生利用率低。生態(tài)環(huán)境材料（2）影響生態(tài)平衡的因素：自然因素：指自然界所發(fā)生的異常變化。如火山爆發(fā)、地震、臺風、山崩、海嘯和水旱災害等。生態(tài)環(huán)境材料人為因素：過度采伐、放牧、捕獵、環(huán)境污染等。生態(tài)環(huán)境材料森林植被破壞土地沙漠化藏羚羊的呼喚垃圾成災 人類對地球的破壞 黃土高原過去不僅有茂密的森林，還有茂密的草原。但是，經(jīng)過幾百年的掠奪式開發(fā)，盲目砍伐森林和濫墾草原，結果植被破壞殆盡，引起水土流失，因而成為一片荒山禿嶺。青山綠水窮山惡水黃土高原的歷史變遷生態(tài)環(huán)境材料（3）生態(tài)平衡

5、的恢復：采取各種措施（包括技術的、政策的）使已遭到破壞的生態(tài)平衡恢復原來的平衡狀態(tài)或重建新的平衡的過程。環(huán)境保護的基本任務是維持生態(tài)平衡使之不受破壞,使生態(tài)系統(tǒng)正常、健康、持續(xù)地發(fā)展。生態(tài)環(huán)境材料生態(tài)環(huán)境材料二、環(huán)境與環(huán)境科學基礎1、環(huán)境的含義 指“影響人類生存和發(fā)展的各種天然和經(jīng)過人工改造的自然因素的總體, 包括大氣、水、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然遺跡、人文遺跡、自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)、城市和鄉(xiāng)村等” 。 中華人民共和國環(huán)境保護法生態(tài)環(huán)境材料 自然環(huán)境：由空氣、水、土壤、陽光和各種生物所構成, 在環(huán)境科學中常常把這些自然要素描繪為大氣圈、水圈、土圈和生物圈, 這是人類賴以生存的物

6、質(zhì)基礎。 社會環(huán)境：指人們生活的社會經(jīng)濟制度和上層建筑的環(huán)境條件, 是人類在物質(zhì)資料生產(chǎn)過程中共同進行生產(chǎn)而形成的生產(chǎn)關系的總體。它是人類物質(zhì)文明和精神文明的重要標志, 并隨著人類社會的發(fā)展不斷豐富和演變。生態(tài)環(huán)境材料2、環(huán)境的基本類型 (1) 按環(huán)境的形式分類：可把環(huán)境分為自然環(huán)境和人工環(huán)境。(2) 按環(huán)境的功能分類：可把環(huán)境分為生活環(huán)境和生態(tài)環(huán)境。(3) 按環(huán)境范圍的大小分類：可把環(huán)境分為居室環(huán)境、庭院環(huán)境、街區(qū)環(huán)境、城市環(huán)境、區(qū)域環(huán)境、全球環(huán)境等。(4) 按環(huán)境的要素分類：可把環(huán)境分為大氣環(huán)境、水環(huán)境(包括海洋環(huán)境、湖泊環(huán)境)、土壤環(huán)境、生物環(huán)境(如森林環(huán)境、草原環(huán)境 )、地質(zhì)環(huán)境等。生

7、態(tài)環(huán)境材料3、環(huán)境的基本特征 整體性與區(qū)域性：環(huán)境的整體性：指環(huán)境是一個系統(tǒng)，自然環(huán)境的各要素間存在著緊密的相互聯(lián)系、相互制約的關系。環(huán)境的區(qū)域性：指環(huán)境（整體）特性的區(qū)域差異, 具體說就是不同（面積不同或地理位置不同）區(qū)域的環(huán)境有不同的整體特性。生態(tài)環(huán)境材料(2) 變動性與穩(wěn)定性： 環(huán)境的變動性：指在自然的和人類社會行為的共同作用下, 環(huán)境的內(nèi)部結構和外在狀態(tài)始終處于不斷的變化之中。 環(huán)境的穩(wěn)定性：指環(huán)境系統(tǒng)具有一定的自我調(diào)節(jié)能力。人類生產(chǎn)、生活行為對環(huán)境的影響不超過環(huán)境的凈化能力時, 環(huán)境可以借助自身的調(diào)節(jié)能力使這些變化逐漸消失, 其結構和狀態(tài)得以恢復。生態(tài)環(huán)境材料(3) 資源性與價值性：

8、 環(huán)境的資源性：指人類社會生存發(fā)展都是環(huán)境不斷提供物質(zhì)和能量的結果。 環(huán)境的價值性：指人類生活在環(huán)境中, 沒有環(huán)境就談不上人類社會的發(fā)展。環(huán)境具有不可估量的價值。 環(huán)境的價值源于環(huán)境的資源性。生態(tài)環(huán)境材料4、環(huán)境科學基礎 環(huán)境科學:是一門研究人類社會發(fā)展活動與環(huán)境（結構和狀態(tài)) 演化規(guī)律之間相互作用關系,尋求人類社會與環(huán)境協(xié)同演化、持續(xù)發(fā)展途徑與方法的科學。 環(huán)境科學的基本任務:揭示人類與環(huán)境這對矛盾的實質(zhì), 研究人類與環(huán)境之間存在的對立統(tǒng)一關系, 掌握發(fā)展規(guī)律, 調(diào)節(jié)與控制人類與環(huán)境之間的物質(zhì)交換與能量傳遞過程, 找出解決矛盾的途徑與方法, 以便調(diào)整人類的社會行為, 保護、發(fā)展和建設環(huán)境,

9、從而使環(huán)境永遠為人類社會持續(xù)、協(xié)調(diào)、穩(wěn)定地發(fā)展提供良好的支持和保證, 促使環(huán)境朝著有利于人類的方向演化。生態(tài)環(huán)境材料環(huán)境科學的性質(zhì):介于自然科學、技術科學與社會科學之間的邊緣科學, 是一門新興的、綜合性很強、由多學科到跨學科的龐大科學體系, 它的研究內(nèi)容在不斷地充實和發(fā)展。 環(huán)境科學的分支學科: 屬于自然科學方面的有環(huán)境工程學、環(huán)境材料學、環(huán)境地學、環(huán)境生物學、環(huán)境化學、環(huán)境物理學、環(huán)境數(shù)學、環(huán)境水利學、環(huán)境系統(tǒng)工程、環(huán)境醫(yī)學等； 屬于社會科學方面的有環(huán)境社會學、環(huán)境經(jīng)濟學、環(huán)境法學及環(huán)境管理學等。 正在形成的新的分支學科如環(huán)境倫理學、森林環(huán)境學、資源學等。生態(tài)環(huán)境材料圖21 不同特征的材料多

10、面體a 傳統(tǒng)材料四面體； b 環(huán)境材料六面體第二節(jié)環(huán)境材料學 一、(生態(tài))環(huán)境材料學的概念 (生態(tài))環(huán)境材料學（環(huán)境協(xié)調(diào)材料學）：是關于材料成分、結構、工藝和它們的性能與用途以及它們與環(huán)境的協(xié)調(diào)性之間的有關知識的開發(fā)和應用的科學。 生態(tài)環(huán)境材料(生態(tài))環(huán)境材料的研究目的：尋找在加工、制造、使用和再生過程中具有相對最低的環(huán)境負荷的材料, 以滿足人類文明社會的持續(xù)發(fā)展需要。學科的最重要特征：在于從環(huán)境保護的角度重新考慮和評價過去的材料科學與工程學, 并指導新材料的研究和開發(fā)及傳統(tǒng)材料的改造和相關加工和制備技術的發(fā)展。 環(huán)境負荷：指某一具體材料在其生產(chǎn)、使用、消費或再生過程中耗用的自然資源數(shù)量和能源

11、數(shù)量, 以及其向環(huán)境體系中排放的各種(氣態(tài)、固態(tài)和液態(tài))廢棄物之總量。生態(tài)環(huán)境材料環(huán)境負荷 = 資源, 能源, 排放物 = 環(huán)境因子1, 環(huán)境因子2, 環(huán)境因子3環(huán)境因子 1(EF1) 代表 n 過程中輸入的各種形式的資源量之和。即原料量和輔料量之和。環(huán)境因子 2(EF2) 代表 n 過程中輸入的各種形式的能源量之和, 可以標準煤為其度量單位。環(huán)境因子 3(EF3) 代表 n 過程中輸出的各種形式的排放物之總和。圖22 材料在第n 過程中的環(huán)境負荷示意生態(tài)環(huán)境材料二、(生態(tài))環(huán)境材料學的主要內(nèi)容 (生態(tài))環(huán)境材料學的內(nèi)容主要包括三個層次：基礎理論研究應用研究評價系統(tǒng)研究 (1) (生態(tài))環(huán)境材

12、料學的基礎理論研究:材料需求與自然環(huán)境的變化及其規(guī)律；材料的系統(tǒng)設計理論和方法；與環(huán)境協(xié)調(diào)的材料開發(fā)理論；低環(huán)境負荷的合金理論、無機材料理論和高分子材料理論；材料再生循環(huán)的熱力學和動力學；材料的環(huán)境負荷數(shù)據(jù)庫。生態(tài)環(huán)境材料(2) (生態(tài))環(huán)境材料學的應用研究:低環(huán)境負荷材料的開發(fā)技術；循環(huán)再生材料的開發(fā)技術；功能性環(huán)境材料的開發(fā)技術；廢棄材料的綜合再生技術；現(xiàn)有材料中的有害元素和枯竭性元素的替代技術；材料中的雜質(zhì)無害化技術；低環(huán)境負荷的工程制備技術和加工技術。(3) (生態(tài))環(huán)境材料學的評價系統(tǒng)研究:材料的環(huán)境負荷評價系統(tǒng)；材料對自然環(huán)境的作用程度評價；現(xiàn)有材料的合理性評價；環(huán)境材料的論證體系

13、及其標準；材料再生的合理性評價。生態(tài)環(huán)境材料1. 材料生產(chǎn)和使用對環(huán)境的影響 從能源、資源消耗和造成環(huán)境污染的根源分析, 材料及其產(chǎn)品的生產(chǎn)是造成環(huán)境污染、能源短缺、資源過度消耗乃至枯竭的主要原因之一。 隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展, 對資源的消耗速度在成倍增長。導致地球上有限的一次金屬資源量銳減。例如Cu、Mn 金屬已開采了全球總儲存量的50%；Zn、Au、Ag等金屬已開采了其總量的70%80%；Co、Fe、Ni、W 等金屬已開采了總儲存量的30%40%。 人類文明社會目前所依賴的許多金屬資源預計還能開采2050年。一、材料生產(chǎn)和使用帶來的環(huán)境和資源問題生態(tài)環(huán)境材料第三節(jié) 材料對生態(tài)環(huán)境的影響 目

14、前可供開采的金屬資源的品位越來越低, 如銅礦石的可開采品位已從1900年的3%下降到現(xiàn)在的0.5%左右。同樣生產(chǎn)1t金屬材料所要求投入的礦石量和能源量更多, 與此同時, 產(chǎn)出的廢棄物亦越多。圖 生產(chǎn)1t金屬，礦石品位與礦渣的關系礦石品位 /%礦渣 /t 金屬材料的回收利用率較低也是引起金屬資源枯竭一個重要的原因。如生產(chǎn)量和消費量很大的汽車、家用電器等幾類產(chǎn)品為例, 除了消費大量的鋼鐵、銅、鋁等金屬外, 還使用了鎳、鉻鎢、鉬等20多種稀有金屬。大量的產(chǎn)品廢棄之后, 許多稀有金屬很少或幾乎沒有得到回收。造成稀有金屬資源巨大浪費。幾類機電產(chǎn)品中所含的稀有金屬產(chǎn)品名稱稀 有 元 素 元素種類汽 車Ni

15、,Cr,W,Mo,Mn,V,Sr,Sb,Pt,Pb,Ti,Be,In,Te,Ba,Tl16彩色電視機Ni,Cr,Mn,Nb,Sr,Sb,Ta,Ge,Ga,B,In,Ba,Bi,Re14家用電器Ni,Cr,Sr,Sb,Ta,Pb,Ti,Be,Ga,B,In,Ba,Bi,Re 14光學儀器Nb,Sr,Ta,Ge,Be,Ga,B,Rb,Zr,Te,Cs 11生態(tài)環(huán)境材料材料種類能耗/萬t標準煤占工業(yè)總能耗比重(%)礦產(chǎn)采選業(yè)1419.141.54化學纖維制造業(yè)1705.021.85橡膠制造業(yè)645.870.70塑料制造業(yè)658.830.71非金屬礦物制造業(yè)9980.8710.81黑色金屬冶煉1713

16、6.3318.56有色金屬冶煉3892.764.22金屬制品業(yè)1129.401.22材料產(chǎn)業(yè)合計39.60工業(yè)總能耗92346.68 100 本世紀初年我國主要原材料工業(yè)的能源消耗統(tǒng)計生態(tài)環(huán)境材料材料礦物燃料能耗排碳量MJ/KgMJ/m3Kg/tKg/m3木材1.52.8750139030561528混凝土2.0480050120鋼材35266,0007005320一次鋁4351,100,000870022,000再生鋁1333,000生產(chǎn)各種材料消耗的能量及碳的排放量生態(tài)環(huán)境材料 本世紀初我國主要原材料工業(yè)污染物排放統(tǒng)計材料產(chǎn)業(yè)工業(yè)廢水/萬t工業(yè)廢氣/億m3(標準狀態(tài))固體廢物產(chǎn)生量/萬t礦

17、業(yè)125804408935903化學纖維工業(yè)596952811355橡膠制品業(yè)707043172塑料制品業(yè)258824633非金屬礦物制造業(yè)其中：水泥制造業(yè)4619434062196028055279751071黑色金屬冶煉1917452501511858有色金屬冶煉3745199584477金屬制品業(yè)1174248776合計51034410507455805占工業(yè)排放總量百分數(shù)()25.1965.3262.81生態(tài)環(huán)境材料2. 面臨的環(huán)境和資源問題(1) 環(huán)境問題：人類的材料生產(chǎn)和使用是從自然環(huán)境中獲得物質(zhì)資源, 然后又將使用過的材料及廢棄物質(zhì)還給自然環(huán)境, 從而參與了自然界的物質(zhì)循環(huán)和能量

18、循環(huán), 不斷影響著自然環(huán)境。 由人類生產(chǎn)活動引起的環(huán)境問題具體表現(xiàn)為以下兩個方面: 一是由于不合理的開發(fā)和利用資源所引起的環(huán)境衰退、資源耗竭, 破壞了生態(tài)平衡；二是由于工業(yè)發(fā)展,排出的廢水、廢氣、廢渣和噪聲給環(huán)境帶來的污染問題。這類環(huán)境問題所造成的危害多是潛在的、積累的、慢慢產(chǎn)生影響, 所以在短時期內(nèi)不大容易引起人們的足夠重視。生態(tài)環(huán)境材料酸雨：由工業(yè)生產(chǎn)、燃煤及汽車尾氣排放出來的NOx、SOx等進入大氣后產(chǎn)生，其主要危害是破壞森林生態(tài)系統(tǒng), 改變土壤的性質(zhì)與結構, 破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，腐蝕建筑物和損害人體的呼吸道系統(tǒng)和皮膚。酸雨的危害遍及歐洲和北美, 分布地區(qū)較廣。酸雨有時飄越國境影響別國,

19、造成跨國污染。所以酸雨問題不僅被視為區(qū)域性環(huán)境污染問題, 甚至被列入全球性環(huán)境問題。生態(tài)環(huán)境材料生態(tài)環(huán)境材料生態(tài)環(huán)境材料 2010年在全國開展酸雨監(jiān)測的696個城市中，357個城市出現(xiàn)酸雨，占51.3%，酸雨污染嚴重。2010年我國二氧化硫排放總量為2549萬噸，超過“十一五”規(guī)劃總量控制目標(1800萬)749萬噸。沒有實現(xiàn)“十一五”規(guī)劃要求的二氧化硫減排10%的目標?！笆濉逼陂g，減排SO2成為我國環(huán)境保護的重點，把SO2、化學需氧量減排10%作為“十二五”規(guī)劃的約束指標。因此，減排SO2就必然是各工業(yè)企業(yè)治理環(huán)境污染，加強環(huán)境保護的重點。生態(tài)環(huán)境材料鋼鐵廠外排大氣污染情況生態(tài)環(huán)境材料燒

20、結工序外排SO2污染情況生態(tài)環(huán)境材料國內(nèi)外噸鋼排放SO2水平比較生態(tài)環(huán)境材料臭氧層損耗：大氣中的臭氧每減少1%, 照射到地球表面的紫外線就會增加2%, 人類皮膚癌的發(fā)病率就會增加7%, 白內(nèi)障患者就會增加6%。紫外線輻射增強對動植物的生存也是災難性的。它可能使地球上三分之二的農(nóng)作物減產(chǎn), 從而導致糧食危機。另外還可導致某些海洋生物的滅絕。生態(tài)環(huán)境材料溫室效應：人類大量使用石油、煤和天然氣等化石燃料, 釋放到大氣中的二氧化碳等溫室氣體的含量愈來愈多, 導致全球氣候逐漸變暖。它將會導致海水變暖和膨脹, 加速極地冰川和凍土的融化, 造成海平面上升等，使沿海生態(tài)系統(tǒng)被破壞, 對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)也有影響。目

21、前世界上大約有1/3的人口生活在海岸線6OKm的范圍內(nèi), 如果全球變暖, 海平面升高, 一些城市和鄉(xiāng)村可能被淹沒。此外, 氣候變暖會打破原有的生態(tài)平衡，引起物種滅絕。水體污染：是指對自然環(huán)境有惡劣影響的水質(zhì)惡化。材料生產(chǎn)過程中的工業(yè)廢水含有多種污染物，水體污染不僅妨礙工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，影響水生生態(tài)系統(tǒng)，還直接和間接地危害人體健康。生態(tài)環(huán)境材料 水中污染物質(zhì)的主要來源 污染物質(zhì)主要來源鎘及其化合物金屬礦山、冶煉廠、電鍍廠、鎘電池廠、化工廠鉛及其化合物金屬礦山、冶金廠、汽油、電池廠、油漆廠、鉛再生廠鉻及其化合物金屬礦山、冶煉廠、電鍍廠、合金制造廠、催化劑制造廠汞及其化合物煉汞廠、化工廠氰化物焦化、電鍍廠

22、、金屬清洗廠、化工廠砷及其化合物銅礦廠、冶煉廠、油漆廠生態(tài)環(huán)境材料 20世紀10大環(huán)境公害事件生態(tài)環(huán)境材料 20世紀70年代以來發(fā)生的重大公害事件生態(tài)環(huán)境材料一些材料生產(chǎn)過程對環(huán)境的影響材料大氣水土壤/土地紙、紙漿排放含SO2、NOx、CH4、CO2、CO、硫化氫、氯化物、二 英等廢氣(1) 水資源消耗(2) 排放懸浮性固體物、有機物、有機氯、二堊英水泥、玻璃、陶瓷排放含砷、釩、鉛、鉻、硅、氟化物粉塵及SO2、NOx、CO2、CO、等廢氣排放含油、重金屬離子廢水(1) 礦物資源及土地消耗(2) 排放固體廢棄物金屬及礦物開采排放各種粉塵及有害氣體排放含金屬離子及有毒化學品廢水(1) 礦物資源及土

23、地消耗(2) 土地退化鋼鐵(1) 排放含砷、鎘、鉛、鉻、銅、汞、鎳、硒、鋅等顆粒物和粉塵，以及含有機物、酸霧H2S、HC等廢氣(2) 紫外線輻射(1) 水資源消耗(2) 排放含無機物、有機物、油、金屬離子、懸浮性固體物廢水(1) 礦物資源及土地消耗(2) 排放固體廢棄物有色金屬排放含鋁、砷、鎘、鉛、鉻、鎂、錳、銅、汞、鎳、硒、鋅、碳黑、氣溶膠、SiO2等顆粒物和粉塵，以及含SO2、NOx、H2S、CO氯化物、氟化物、有機物等廢氣排放含金屬離子及有害化學品廢水(1) 排放固體廢棄物(2) 土地退化生態(tài)環(huán)境材料(2) 資源問題：自然資源是國民經(jīng)濟與社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎, 是人類生存和生活的重要物

24、質(zhì)源泉, 是維護環(huán)境和生態(tài)平衡的核心。目前人類所面臨的資源問題主要表現(xiàn)在：礦物資源迅速耗竭, 水土流失和荒漠化加劇, 淡水資源不足, 森林資源砍伐嚴重, 愈來愈多的物種瀕臨滅絕。 目前我國資源的主要矛盾表現(xiàn)在資源供給不能滿足經(jīng)濟發(fā)展的需要。我國經(jīng)濟發(fā)展速度對資源的需求已達到前所未有的程度。但是, 現(xiàn)有資源的利用效率不高, 資源浪費嚴重。礦產(chǎn)資源的開發(fā)總回收率只有30%50%, 比發(fā)達國家平均低20%左右。每萬元國民收入的能耗為20.5t標準煤, 為發(fā)達國家的10倍。在我國資源的開發(fā)和利用中存在嚴重的 “高投入、低效率、高污染”的問題。生態(tài)環(huán)境材料日趨嚴重的地球環(huán)境問題 人口增長率：3人/秒 1

25、989年 52.1億 2050年 100億 發(fā)達國家 8.3億 9億 發(fā)展中國家 39.5億 86億 耕地面積需增加3億公頃（490萬公頃/年） 道路/住宅需增加1億公頃 致使森林面積減少4億公頃 野生動植物減少（生態(tài)平衡破壞） CO2排放量增加率714億噸/年 臭氧層破壞（無國界） 酸雨溫室效應：至2050年平均氣溫增加2.51 （1/30年） 古代氣溫升高5造成冰川期的結束。生態(tài)環(huán)境材料世界能耗增長趨勢生態(tài)環(huán)境材料 全球礦產(chǎn)資源枯竭時間的預測 年代21世紀50年代21世紀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 我國幾種原材料的單位GN

26、P（國民生產(chǎn)總值）資源消耗率與世界平均水平的比較材料鋼材銅鋁鉛鋅我國消耗率3.63.72.42.72.2世界平均水平11111生態(tài)環(huán)境材料通過各種冶煉、加工制造、儲存運輸及使用消費等進入環(huán)境，也以廢棄物的形式被人們直接排放到環(huán)境中。 環(huán)境中存在的化學物質(zhì)約有55000種以上 人造化學物質(zhì)居多：難以分解 逐漸積累 研究較多的是那些與人類生活關系最密切的物質(zhì), 如醫(yī)藥、食品添加劑、日用品等。添加劑：天然物質(zhì)(少數(shù))+人工合成(大部分), 會發(fā)生潛移默化的作用。 有些添加劑雖然本身無害, 但在使用過程中發(fā)生某些化學反應后, 就有可能生成有毒、有害的物質(zhì)。常用防腐劑亞硝酸鹽和環(huán)境中的二級胺和三級胺作用

27、生成亞硝胺化合物。而亞硝胺是一種重要的致癌性污染物。二、材料中化學物質(zhì)對環(huán)境和人體的影響生態(tài)環(huán)境材料日用化工制品:是環(huán)境化學物質(zhì)重要的污染源。此外, 有機溶劑如涂料、粘結劑、干洗劑、印刷用的稀料、有機合成等都離不開有機溶劑, 常使勞動環(huán)境、生活環(huán)境受到污染。 廣泛存在于環(huán)境的化學污染物有些具有較強的致癌作用?；瘜W污染物對人體健康的影響問題已成為環(huán)境醫(yī)學、環(huán)境生物學以及環(huán)境化學的重要研究課題。生態(tài)環(huán)境材料第四節(jié) 材料中主要元素的環(huán)境和資源特征一、化學元素的環(huán)境分布特征自然界的物質(zhì)循環(huán), 使構成物質(zhì)的化學元素在環(huán)境中不斷地遷移轉(zhuǎn)化，由于化學元素的遷移轉(zhuǎn)化, 使其在環(huán)境中的分布體現(xiàn)出普遍性、富集性和

28、共生性三大特征。1、普遍性 在自然界中, 構成物質(zhì)的90多種元素, 不僅廣泛存在于宇宙中, 而且均存在于地殼層中由礦物、巖石和土壤等構成的各種地質(zhì)體中, 體現(xiàn)出化學元素分布的普遍性。生態(tài)環(huán)境材料豐度的概念：化學元素在地殼中的平均含量稱為豐度。克拉克值：為紀念美國科學家克拉克在計算地殼中元素平均含量所做的貢獻，將各元素在地殼中含量的百分比稱為“克拉克值”，如以質(zhì)量百分比表示，稱為“質(zhì)量克拉克值”，簡稱“克拉克值”；如以原子百分數(shù)表示，則稱為“原子克拉克值”。生態(tài)環(huán)境材料2、富集性化學元素在地殼中的含量分布不僅相差很大, 且很不均衡。由于某些地質(zhì)條件的作用, 如風化、沉積、火山爆發(fā)、巖漿活動等促使

29、有用的化學元素發(fā)生富集現(xiàn)象, 出現(xiàn)了地殼中化學元素分布的第二個特征富集性。由于地質(zhì)成礦作用極少發(fā)生, 元素富集需要相當漫長的歲月, 因而具有工業(yè)開采價值的礦床數(shù)目和數(shù)量是極其有限的。地殼中元素富集形成過程所需時間是以億年為單位的, 而人類大規(guī)模開采礦石是以10年為單位, 兩者相差108年。如果人類將具有開采價值的礦床采空, 就會導致金屬資源枯竭。生態(tài)環(huán)境材料表 2-10 主要金屬元素的開發(fā)技術指標 順序金屬元素在地殼中所占比例/%礦石開采品位/%富集系數(shù)1Al8.24052Fe5.6254.53Ti0.571.52.64Mn0.095252635VO.01350.5376Cr0.0104040

30、007Ni0.00751.01338Zn0.00702.53579Cu0.00550.59010Co0.00250.28011Pb0.001253240012U0.000270.013713Sn0.000200.5250014Mo0.000150.166615W0.000150.3200016Hg0.0000080.11250017Ag0.0000080.00562518Pt0.00000050.000240019Au0.00000040.0001250生態(tài)環(huán)境材料3、共生性（復合性）地殼中的化學元素具有富集性, 但這種富集是一種多組元的共生富集, 即共生性或復合性。世界上尚不存在具有工業(yè)開采

31、價值的單一化學元素形成的礦床, 很多常見礦產(chǎn)都具有多種有用伴生元素。因此, 開采某一礦床時必然涉及多種元素的綜合利用。表 2-12 銅礦物的種類及其組成礦 物 名組 成理論銅品位/%種類名 稱英 文 名自然銅Native copperCu100.00氧化銅赤銅礦CupriteCu2O88.8孔雀石MalachiteCuCO3Cu(OH)257.3硅孔雀石CuCO3Cu(OH)2CuSiO32H2O56.0硫化銅黃銅礦ChalcopyriteCuFeS234.5斑銅礦BorniteCu5FeS463.3輝銅礦ChalcociteCu2S79.8銅 藍CovelliteCuS66.4硫砒銅礦Ena

32、rgiteCu3(AsSb)S448.3生態(tài)環(huán)境材料表 2-11 某些礦產(chǎn)的有用伴生元素礦產(chǎn)名稱有用伴生元素鐵 礦Co、Ni、Cu、Mo、Pb、Zn、Sn、Ti、V、Ge、Ga、P錳 礦Fe、Co、Ni、稀有金屬鉻 鐵 礦Pt、Pd、Ir、Os、Ru、Rh、Co、Ti、V、Ni銅 礦Fe、Pb、Zn、Co、Sb、Au、Ag、As、Cd、Se、Te、Ge、Ga、Re鉛 鋅 礦Cu、Au、Ag、Ge、Cd、Sb、Bi、Sn、In、Ga硫化鎳礦Cu、Fe、Cr、Co、Mn、Pt、Pd、Ir、Os、Ru、Rh鎢 礦Sn、Mo、Bi、Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Sb、Be、Li、Nb、Ta、As錫 礦

33、Cu、Pb、Zn、W、Bi、Mo、Ag、Sb、Nb、Ta、S、As、Fe鉬 礦W、Sn、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Bi、Be、U、Re、S汞 礦Sb、Cu、U、Mo、As、Bi、Au、Ag、Tl銻 礦Hg、Au、W鉑 礦Cu、Ni、Co、Au金 礦Cu、Ag、Pb、Zn、Sb、Mo、Bi、Y鈹 礦Nb、Ta、Li、W、Sn、Pb、Zn鋰 礦Nb、Ta、Be、Rb、Cs鋁 土 礦Ga、V、Ti、Co鉀 鹽 礦B、Li、I、Br、Cs、Rb、Mg煤 礦U、Ge、Ga、In、S磷 礦U、Mn、Li、Be、Ce、La、Y、Ti、V、Fe、Pt、稀有元素生態(tài)環(huán)境材料二、金屬資源的儲量及其壽命1、金屬

34、元素的生物、植物效應 金屬元素進入生物體或人體后將產(chǎn)生一系列的生物效應。按金屬元素對人體的作用不同, 分為三個大類：即必需元素、有害元素及有毒元素。但即使是某一必需元素, 其在人體內(nèi)的濃度也有一個最大極限。一旦超過這個極限, 必需元素也將轉(zhuǎn)化成有害元素。 生態(tài)環(huán)境材料表 2-13 各種純金屬元素的人體生物效應及其特征 金屬元素性 質(zhì)作 用體內(nèi)含量/mg攝人量/mg.d-1過量反應Fe必需元素促進代謝、構成蛋白410315鐵中毒、損害肝腎A1有害元素干擾代謝、骨髓病變10045干擾磷吸收、影響神經(jīng)Mo必需元素參與代謝、構成酶類90.2鉬中毒、骨質(zhì)異常Mn必需元素促進代謝、構成酶類85.0錳中毒、

35、損害神經(jīng)Cu必需元素促進代謝、維持發(fā)育1003銅中毒、溶血癥Zn必需元素參與代謝、構成酶類21032.2鋅中毒、致癌Cr必需元素促進代謝、協(xié)助胰島素60.1鉻中毒、致癌Cd有毒元素抑制酶、取代酶中Zn400.05損害肺、腎、骨骼軟化Pb有害元素干擾生化、生理反應0.04損害各系統(tǒng)和器官Ni必需元素增加胰島素、降低血糖10400損害呼吸道、鼻癌Co必需元素參與酸類活動1.10.3影響心臟功能V必需元素參與氧化-還原反應0.310-42釩中毒、損害腎、肝Li必需元素藥理作用2鋰中毒、損害神經(jīng)生態(tài)環(huán)境材料表 2-14 金屬元素對植物的效應及其特征金屬元素性 質(zhì)過量效應欠量效應Cd有害元素抑制根系發(fā)育

36、、影響生長Pb有害元素影響代謝、形態(tài)異化Cr必需元素毒害作用,抑制生長影響正常發(fā)育Cu必需元素褪綠、阻礙Fe的吸收發(fā)育受阻、缺Cu癥Zn必需元素損害根系光合作用減弱、缺Zn癥Co非必需元素褪綠、阻礙Fe的吸收Mo必需元素未發(fā)現(xiàn)影響固氮、缺Mo癥Fe必需元素很難發(fā)現(xiàn)失綠、枯萎、缺Fe癥Mn必需元素在酸性土中Mn中毒影響光合作用,缺Mn癥Al非必需元素抑制根系生長生態(tài)環(huán)境材料2、儲量及壽命 人類社會所需要的各種金屬元素均以礦產(chǎn)的形式存在于地殼之中。這種金屬礦產(chǎn)資源稱之為一次資源。金屬儲量是指由于地質(zhì)作用的結果, 在地殼中某些地段內(nèi)形成金屬礦物的富集, 其質(zhì)量能夠滿足工業(yè)要求, 并在當前經(jīng)濟技術條件

37、下能夠開采的自然堆積體的總量。金屬資源的可開采年限又稱為金屬資源的靜態(tài)壽命, 即某金屬資源的當年總儲量與其當年總產(chǎn)量之比。生態(tài)環(huán)境材料表 2-15 各種金屬資源的儲量和可開采年限元素1976年1984年1988年1990年1994年儲量/t可開采年限儲量/t可開采年限儲量/t可開采年限儲量/t可開采年限儲量/t可開采年限Felx10121096.5x 10101301.53x10111671.51x10111756.5x101071All.2x109352.Ox10112502.18x10112242.18x10102002.3x1010216Mn1x1091258x10840Til.47x1

38、08511.7x108601.7x1082x10856Cr7.75x1081121.1x1091004.19x1081.4x109128Ni5.2x107705.4x107654.9x107524.7x10755Mo5.4x106365.4x106505.5x10657Co2.7x106803.3x1064x10688W2.8x106622.35x1062.3x10673Cu3.08x108245.0 x108713.5x108413.2x108363.1x10833Pb1.46x1010507.5x107227.Ox107216.3x10721Zn1.23x108182.43x108401.

39、47x108211.44x108201.4x10819Ag2x105142.6x105202.8x10520生態(tài)環(huán)境材料3、影響壽命的因素影響金屬壽命的因素主要包括三個因素, 即某一金屬元素在地球上的總儲藏量、金屬資源的消耗量或生產(chǎn)量以及該元素物質(zhì)的再生量。前兩個因素構成了某一金屬資源的靜態(tài)壽命, 它取決于當年的科學技術發(fā)展水平及其已探明的儲藏總量。動態(tài)壽命（循環(huán)壽命）：指某一資源的當年儲藏總量與其當年總產(chǎn)量和再生總量之差的比。某一物質(zhì)的再生總量越大, 其資源的循環(huán)壽命或可供開采的年限越長。在討論金屬資源的壽命時, 應該樹立開源節(jié)流的觀點。開源就是開發(fā)新的可代替的資源, 節(jié)流即指資源的循環(huán)再生

40、。前者是環(huán)境材料學的研究重點之一。生態(tài)環(huán)境材料表 2-16 某些金屬資源的動態(tài)可開采年限(以1994年為基準)再生率0%10%20%30%40%50%60%70%Al216240270308360432540720Fe717989101118142178237Cu33374147556683110Mn404450576780100133Cr128142160183213256320427Ti5662708093112140187Ni5561697892110138183Mo5763718195114143190Co8898110128147176220293W73819110412214618

41、3243Zn1921242732384863Ag2022252933405067Pb2123263035425370Sn424753607084105140Sb96107120137160192240320Pt族199221249284332398498663Ta62697889103124155207Zr61687687102122153203生態(tài)環(huán)境材料表 2-17 各種新的可代替資源 材 料可能的代替資源鋁高嶺土、橡膠、塑料矸石斜長石、煤炭鉻鎳、鉬、釩鈷鎳銅鋁、塑料鉬鎢、釩、錳、鉭、硼錫鋁、塑料鎢鉬、鈦、鋁、陶瓷鋅鋁、塑料、鎂鎳鋁、鉻、鉬、釩、鎢、錳、鈦、陶瓷、塑料鈮釩、鈦、鉬、鉭鋯鋁、

42、鈮、釩、二氧化鐵生態(tài)環(huán)境材料第五節(jié) 材料流與資源效率和環(huán)境影響一、材料流 材料流（Materials Flow）又稱物質(zhì)流（Mass Flow）,也稱材料鏈(substance chain)。材料流也可以說是材料背負的生態(tài)負荷或稱生態(tài)包袱 (Ecological Rucksack)。指從材料的采礦開始，包括生產(chǎn)加工、儲運、銷售、使用，直至廢棄的全過程。 圖2-7 典型材料流循環(huán)過程示意圖鋼鐵材料：8t礦石1t鋼700 Kg型材500kg金屬制品生態(tài)環(huán)境材料材料流分析(Materials Flow Analysis,MFA)是指用數(shù)學物理方法，對在工業(yè)生產(chǎn)過程中按照一定的生產(chǎn)工藝所投入的原材料的

43、流動方向和數(shù)量的一種定量分析的理淪。它通過對自然原始物質(zhì)在開采、生產(chǎn)、轉(zhuǎn)移、消耗和廢棄等過程的分析, 揭示物料( 包括能源、水資源等)在特定范圍內(nèi)的流動特征和轉(zhuǎn)化效率, 找出環(huán)境壓力的直接來源, 進而通過技術措施, 提出相應的減少環(huán)境壓力的解決方案, 提高資源效率, 作為評價該地區(qū)、產(chǎn)業(yè)和行業(yè)及產(chǎn)品等發(fā)展的可持續(xù)性指標, 為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的近、中期目標提供科學依據(jù)。材料流理論是一種方法學，其理論基礎就是物質(zhì)不滅定律和能量守恒定律。主要用于研究、評價工業(yè)生產(chǎn)過程中所投入的原材料的資源效率，找出提高資源效率的途徑。（一）、材料流（理論）分析生態(tài)環(huán)境材料（1）4 倍因子理論4 倍因子理論是德國 Wu

44、pperdal 研究所的所長 Weizsaecker 教授于90年代首先提出的。其宗旨是在社會經(jīng)濟和生產(chǎn)活動中, 通過采取各種技術措施, 將能源消耗、資源消耗降低一半, 同時將生產(chǎn)效率提高一倍, 即在同樣能源消耗和資源消耗的水平上,得到 4 倍的產(chǎn)出。 1995年,出版專著 4 倍因子: 半份消耗, 倍數(shù)產(chǎn)出。4 倍因子理論對有效利用資源、改善生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有指導性意義。即從資源效率角度減少原材料消耗、增加產(chǎn)品的有效產(chǎn)出, 從源頭上實現(xiàn)減少排放, 保護了環(huán)境, 是治本之道。式中：R資源效率；P產(chǎn)品產(chǎn)出量；I原材料、能源投入量。生態(tài)環(huán)境材料 （2）10 倍因子理論 10

45、倍因子理論是由德國 Wupperdal 研究所副所長 Schmidt-Bleek教授于1994年率先提出。其核心思想是：為了保持現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境水平, 必須通過提高資源效率來平衡和補償對環(huán)境的破壞, 必須繼續(xù)減小全球的物質(zhì)流量。據(jù)推測到2050年, 地球上的人口將是現(xiàn)在的2倍, 同時, 世界各國的國內(nèi)生產(chǎn)總值 (GDP)將增長36 倍, 取平均值為5, 則二者之積為 10, 按現(xiàn)在的水平發(fā)展對環(huán)境的影響將增加 10 倍, 因此必須將資源效率和能源效率提高10 倍。這樣才能讓人類的子孫后代在地球上繼續(xù)生存下去。式中：I環(huán)境影響；P人口；GDP國內(nèi)生產(chǎn)總值。生態(tài)環(huán)境材料F-10 俱樂部Schmidt

46、-Bleek教授還在法國創(chuàng)建了國際10倍因子(Factor 10+)俱樂部, 旨在推行10 倍因子理論和實踐。該俱樂部向全世界發(fā)表了著名的致政府和產(chǎn)業(yè)領袖的 1997 卡諾勒斯宣言, 提出了在一代人之內(nèi), 將資源和能源的生產(chǎn)效率提高10 倍的目標以及實現(xiàn)這個目標應采取的技術措施。 宣言指出, 進入經(jīng)濟活動的所有物質(zhì)或遲或早都要被消耗或排放進入環(huán)境, 到頭來是環(huán)保費用的持續(xù)增長。因此, 要降低環(huán)保費用, 首先需要降低和減少物質(zhì)從自然界( 即環(huán)境)流入經(jīng)濟活動圈的進入量, 從而減少污染物排放量。通過減少污染物的處理量, 最后使環(huán)保投資費用降低。生態(tài)環(huán)境材料（3）極值理論極值理論指出：對一定的原材料

47、投入，有效產(chǎn)品的產(chǎn)出率越高，廢棄物產(chǎn)生量就越小。從環(huán)境保護的角度看，就是要求最大的產(chǎn)出率和最小的廢物排放率?？捎玫仁奖硎荆菏街校篒物質(zhì)總投入量；P1,P2有用產(chǎn)品產(chǎn)出量； W1,W2廢物產(chǎn)出量；R資源效率，即有用產(chǎn)品產(chǎn)出量除以物質(zhì)總投入量；O廢物產(chǎn)出率,即廢物產(chǎn)出量除以物質(zhì)總投人量； 求 極大值,即 ,則可獲得最大資源效率。同時，求 極小值, 即 ,則可獲得最小廢物產(chǎn)出率。生態(tài)環(huán)境材料 對經(jīng)濟活動中的任何一個生產(chǎn)過程或流通過程，若求得了最大資源效率，同時也就得到了最小的廢物產(chǎn)出率。即在這個條件下，該過程對環(huán)境的影響最小。若要進一步降低環(huán)境污染，則需要通過技術措施，提高有用產(chǎn)品的產(chǎn)出量，即提高資

48、源效率，才有可能進一步降低廢物排放量。材料流理論分析是生態(tài)環(huán)境材料研究的一個有效工具。通過材料流分析，了解物質(zhì)和能源的走向，對最初和最終的物質(zhì)總量進行極值分析，使該經(jīng)濟活動的資源效率、環(huán)境污染狀況一目下然。因此，極值理論將資源和環(huán)境之間的關系進一步簡單化、定量化。而在應用極值理論時，對過程的材料流分析顯得必不可少。生態(tài)環(huán)境材料（二）、材料流理論的應用實踐全球環(huán)境的惡化主要是經(jīng)濟活動引起的，而資源效率是經(jīng)濟活動能否實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關健。針對如何提高資源的利用效率、節(jié)約能源、減少環(huán)境污染，許多國家組織和企業(yè)都借助于材料流分析進行下改善資源效率的實踐。設在美國首都華盛頓的世界資源所1997年曾與德國

49、WUPPERTAL氣候、能源和環(huán)境研究所，日本國立環(huán)境研究所，荷蘭房屋、土地規(guī)劃和環(huán)境保護部等單位合作，聯(lián)合發(fā)表了一份關于材料流的調(diào)查報告，列舉了德國、荷蘭、日本等國的材料流年度調(diào)查結果。生態(tài)環(huán)境材料圖2-8 1991年德國全國材料流分析示意圖圖中數(shù)據(jù)的單位均為億t 。（ 資源效率17.9% ）生態(tài)環(huán)境材料圖2-91991年荷蘭全國材料流分析示意圖圖中數(shù)據(jù)是平均每人的年材料流量（單位為t/人），按1991年荷蘭人口1500萬人估計,當年荷蘭的材料流總量約在12億t左右。（ 資源效率49.5% ）生態(tài)環(huán)境材料圖2-101990年日本全國材料流分析示意圖圖中數(shù)據(jù)的單位均為億t 。（ 資源效率60.

50、8% ）生態(tài)環(huán)境材料圖2-11 我國某鋼鐵企業(yè)材料流分析示意圖利用材料流理論分析方法，計算得出該材料生產(chǎn)的總資源效率為30.7%。生態(tài)環(huán)境材料三、材料生產(chǎn)的資源效率1、資源概述 現(xiàn)代社會里，關于資源可理解有自然資源、入力資源、社會資源、信息資源、旅游資源、物質(zhì)資源等。其中自然資源可分為礦產(chǎn)資源、水力資源、海洋資源等；物質(zhì)資源可分為自然物質(zhì)資源、人工物質(zhì)資源及廢棄物質(zhì)資源等。 在一般意義上，資源是指人類可以直接從自然界獲得并用于生產(chǎn)和生活的物質(zhì)。資源是自然環(huán)境的重要組成部分，通常又稱為自然資源。自然資源可分為三大類：第一類為取之不盡的資源，如空氣、風、太陽能等；第二類為可再生的資源，如生物體、水

51、、森林、草地、海洋、土壤等；第三類稱為非再生資源，如礦物、化石燃料等。生態(tài)環(huán)境材料表礦產(chǎn)資源種類能源煤、石油、天然氣、油頁巖、鈾、釷等金屬礦產(chǎn)黑色金屬、有色金屬、貴金屬等非金屬礦產(chǎn)冶金輔料：石灰石、螢石、硅石等化工輔料：硫鐵礦、磷礦、硼礦、鹽、天然堿等其他：石棉、剛玉、水晶、瑪瑙等 資源具有社會性、自然性和商品性三個特點。資源的社會性指資源隨著國家和時代的不同而不同，如16世紀人類對中東地區(qū)石油資源的認識遠不如20世紀那樣深刻。資源的自然性指資源隨著地域的不同，其豐饒程度也有所不同，例如全世界的貴金屬資源90%以上集中在南非。資源的商品性指資源可以進入市場進行流通，如目前我國鋼鐵工業(yè)所需大量鐵

52、礦石從澳大利亞、巴西市場購買。生態(tài)環(huán)境材料現(xiàn)今，人類所需能源的97%來自非再生的礦物能源。據(jù)統(tǒng)計，我國的能源對單位GNP的產(chǎn)出率僅為世界平均水平的1/7，表明我國的能源效率很低。我國90%以上的能源和80%以上的工業(yè)原料都取自礦產(chǎn)資源，每年投入國民經(jīng)濟運轉(zhuǎn)的礦物原料超過60億t。對非再生資源的需求趨向于負荷的極限，引起了嚴重的資源短缺問題。因此，為了解決經(jīng)濟發(fā)展中的資源瓶頸問題，實現(xiàn)我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，最積極的措施是提高資源效率。生態(tài)環(huán)境材料資源效率指在某一生產(chǎn)過程中所產(chǎn)出的有用產(chǎn)品占所投入原料總量的百分比。環(huán)境污染，很大程度上是由于工業(yè)生產(chǎn)過程中所投入的原材料沒有變成有效產(chǎn)品，而作為副

53、產(chǎn)物排放到環(huán)境中，形成環(huán)境過量承載的一種現(xiàn)象。顯然，材料生產(chǎn)過程的資源效率越低，最終造成的環(huán)境污染越重。我國經(jīng)濟規(guī)模已居世界前列，發(fā)展速度令人矚目，對資源的需求已達到前所未有的程度。一方面經(jīng)濟發(fā)展已受到某些資源短缺的約束；另一方面現(xiàn)有資源的利用效率不高，浪費嚴重。礦產(chǎn)資源的開發(fā)總回收率只有30%50%，比發(fā)達國家平均低20%左右。每萬元國民收入的能耗為20.5t標準煤，為發(fā)達國家的10倍。在我國資源開發(fā)和利用過程中存在“高投入、低效率、高污染”的問題。 2、資源效率生態(tài)環(huán)境材料材料FeMnAlCrZnCuTiNi主料2.04.02.52.54020066.7100.0輔料21.625.731.

54、377.3123.610.7785.7614.5資源效率4.24%3.37%2.96%1.25%0.61%0.47%0.18%0.14%表生產(chǎn)1t純金屬材料所消耗的資源及資源效率表我國材料生產(chǎn)的資源消耗與國際平均水平的比較材料能源鋼鐵木材水泥橡膠塑料化纖銅鋁鉛鋅國際水平11111111111中國水平7.03.65.012.06.01.59.03.72.42.72.2生態(tài)環(huán)境材料3、資源保護和綜合利用(1)資源保護廣義的資源保護指人類在維護自然的生態(tài)系統(tǒng)及其綜合體過程中，對開采和利用資源采取的平衡觀念和行動；狹義的資源保護一般指對資源進行有效的綜合利用，提高資源效率。資源保護的措施：主要有評價、

55、管理、利用和監(jiān)督等幾個方面。資源評價包括對資源價值、開采價值、開采目的等方面進行綜合評價，最后根據(jù)資源效率來決定資源利用的意義；資源管理包括在資源使用過程中的資源回采率、貧化率、加工回收率等方面進行綜合管理，以保證資源效率；資源利用包括資源的開采技術、分選水平和資源的綜合利用水平等方面；資源監(jiān)督主要是保證資源利用過程中的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益要統(tǒng)一，而不是矛盾和對立的。從資源效率的角度，特別要注意提高資源加工水平，拓寬資源用途，加強資源的再回收利用程度等。生態(tài)環(huán)境材料 關于資源的有效利用，從技術方面來考慮：首先是節(jié)約自然資源，提高單位資源利用的效率。其次是發(fā)展替代資源，包括生產(chǎn)中的替代和消費中的替代?？茖W技術的發(fā)展，使人類在采用替代資源的同時，能保證產(chǎn)品的用途和質(zhì)量等不受影響。第三是延長產(chǎn)品的生命周期，使用壽命的延長，意味著同種產(chǎn)品的原材料消耗降低，產(chǎn)生的廢物減少。 關于資源保護，從管理上說：要注意經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益相結合，不能只注意環(huán)境影響，阻礙經(jīng)濟的發(fā)展。還要開發(fā)與保護相適應，不能只保護，而不開發(fā)利用，那樣就失去了擁有資源的意義。另外，資源保護要注意當前與長遠相結合，在現(xiàn)有的技術水平上，盡量提高資源利用的效率，資源保護還要注意因地制宜、平衡發(fā)展、統(tǒng)籌兼顧、綜合利用。把資源的規(guī)劃和設計工作做在前面，最終使