简述温室效应的危害范文

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关键词：清洁发展机制（CDM） 硝酸 N2O

一、CDM概述

清洁发展机制,简称CDM (Clean Development Mechanism)，是《京都议定书》中引入的三个灵活履约机制之一。根据“共同但有区别的责任”原则，已完成工业革命的发达国家应对全球变暖承担更多的历史责任，因此《京都议定书》只给发达国家制定了减排任务，但没有对发展中国家作出要求。按其规定，发达国家缔约方为实现温室气体减排义务，从2005年开始至2012年必须将温室气体排放水平在1990年的基础上平均减少5.2％，由于发达国家减排温室气体的成本是发展中国家的几倍甚至几十倍,发达国家通过在发展中国家实施具有温室气体减排效果的项目，把项目所产生的温室气体减少的排放量作为履行京都议定书所规定的一部分义务。一方面，对发达国家而言，给予其一些履约的灵活性，使其得以较低成本履行义务；另一方面，对发展中国家而言，协助发达国家利用减排成本低的优势从发达国家获得资金和技术，促进其可持续发展,对世界而言，可以使全球在实现共同减排目标的前提下减少总的减排成本。因此，CDM是一种双赢（Win-Win）的选择。中国是温室气体减排潜力较大的发展中国家之一, 加之具有良好的投资环境, 开展CDM合作的市场前景广阔, 为主要的发达国家所看好，2004年5月31日, 中国国家发改委、科技部和外交部联合了《清洁发展机制项目运行管理暂行办法》, 已于2004 年6月30日开始实施。

二、生产工艺

1.N2O的性质

一氧化二氮，是一种无色有甜味的气体，又称笑气,是一种氧化剂，化学式N2O，在室温下稳定，有轻微麻醉作用，并能致人发笑，能溶于水、乙醇、乙醚及浓硫酸中。该气体早期被用于牙科手术的麻醉，是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。它可由NH4NO3在微热条件下分解产生，产物除N2O外还有H2O，此反应的化学方程式为：NH4NO3====N2O+2H2O；等电子体理论认为N2O与CO2分子具有相似的结构（包括电子式），其空间构型是直线型，N2O为极性分子。

N2O的Lewis电子式

2.N2O 的产生和危害

本装置生产的硝酸采用双加压法,其简易流程见下图：

硝酸生产的简易流程图

氨气与一次空气混合后进入氧化炉发生化学反应，在这一过程中，氨气经过氧化转变成一氧化氮、氮气以及氧化亚氮，具体反应见如下反应式。

4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O (1)

4NH3 + 3O2 2N2 + 6H2O(2)

4NH3 + 4O2 2N2O + 6H2O (3)

反应中生成的N2O是一种惰性气体,在硝酸装置正常生产操作条件下不能被转化为有用的N2O ,也不能被水吸收,而是直接排入大气，给环境带来负面影响。近年来随着研究的深入,发现N2O是一种极强的温室效应气体,同单位比CO2的温室效应破坏力要强大310倍,对臭氧层的破坏作用比氟里昂更甚,能在大气中存留150~170年,一旦形成便不容易消失。N2O造成的温室效应占总的温室效应的6%,是一种危害极大的有害气体 。

3.N2O的减排

在生产硝酸的过程中,大约每生产一吨100%的硝酸就会产生2~22千克的N2O,因此考虑到N2O给气候变化带来的影响,硝酸生成过程应采取N2O减排措施。N2O催化降解技术是在氨氧化炉中刚刚形成的N2O在催化剂的催化降解作用下分解成N2和O2， 2N2O 2N2 + O2。降解催化剂采用BASF(巴斯夫公司)的催化剂。此方法简单有效,无需对已有的硝酸生产装置做重大改变,运行成本比较经济合理,对N2O分解率也较高。在生产装置运行过程中利用气体分析仪以及气体体积流量计对尾气中N2O浓度以及尾气体积流量进行测量，从而计算产生的减排量。本装置中N2O会被催化降解为N2以及O2，这两种气体不会影响空气质量,固体废弃物主要是更换后的废弃催化剂,该废弃物会在适当的条件下被有资质的固体废物处理中心进行安全处理，不会对当地环境造成危害,此外，不会造成额外的能源以及原材料（氨气，空气，水）的消耗,也不会直接或间接产生额外的温室气体排放。作为CDM项目,硝酸装置N2O减排成本低 ,投资回报率高,是可实现环境效益和经济效益双赢的项目。

三、结语

该项目是一个新型的领域,时效性很强, 一方面可为公司争取到良好的经济效益;另一方面又可极大的改善公司周边环境,为公司带来良好的社会效益,为世界环境保护作出应有的贡献。

参考文献：

[1]杨诗敬,陆莹. 硝酸尾气NOx 治理技术综述. 河南化工. 2005年.第22卷.

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等问题进行了讨论，对国内环境岩土工程的发展提出了一些看法。

关键词：小环境岩土工程；进展；展望；软土；垃圾堆埋场

Abstract: environmental geotechnical engineering problems have gradually become the hot spot in the study of environmental geotechnical engineering problems. The research contents of environmental geotechnical engineering is briefly introduced, the paper at home and abroad in small environmental geotechnical engineering research, the present status and progress on sanitary landfill garbage problem, especially in the coastal soft soil area buried garbage the design of the field

Discusses, on domestic environmental geotechnical engineering development put forward some opinions.

Keywords: small environmental geotechnical engineering; Progress; look into the distance; Soft soil; Garbage buried field

中图分类号： TU471 文献标识码： A 文章编号：

1 引言

环境岩土工程涉及气象、水文、地质、农业、化学、医学、工程学等诸多学科，是岩土力学与环境科学密切结合的一门新学科，既是应用性的工程学，又是社会学，是技术、经济、政治、文化相结合的跨学科的新型学科。它主要是应用岩土力学的观点、技术和方法为治理和保护环境服务，就目前涉及到的问题来分，可以归纳为两大类：

一类是人类与自然环境之间的共同作用问题。这类问题的动因主要是由自然灾变引起的，如地震灾害、土壤退化、洪水灾害、温室效应等。这些问题通常称为大环境问题。

二类是人类的生活、生产和工程活动与环境之间的共同作用问题。它的动因主要是人类自身。例如，城市垃圾、工业生产中的废水、废液、废渣等有毒有害废弃物对生态环境的危害；工程建设活动如打桩、强夯、基坑开挖和盾构施工等对周围环境的影响；过量抽汲地下水引起的地面沉降等等。有关这方面的问题，统称小环境问题。

由于受到政治、经济和文化等非技术因素的影响，环境岩土工程问题要比单纯的技术问题复杂得多[2]。多年来，为解决大环境岩土工程问题，即用岩土工程方法来抵御自然灾变所造成的对人类的危害，国内外学者做了大量的研究工作，取得了很多成果。目前，各国学者都致力于小环境岩土工程问题的研究，本文着重就小环境岩土工程问题的研究现状与发展趋势作一些介绍和评述。

2 研究现状

2.1国外研究现状

当前，国际环境岩土工程研究的主要内容，可引用《废弃物填埋场设计》[3]中的两句话加以说明。即“岩土工程十分关注对于废弃物填埋场与污染土地的除污措施，以及对于过去工业活动造成污染土地的除污措施。”“岩土工程师与科学家的一项重要任务，是在他们的专业范围内，为保护空气、土地、和水体做出贡献。要防止新的污染，也要清除土中已有的污染。”显而易见，国际环境岩土工程的研究重点在废弃物填埋场及污染土处理的相关内容上。这点，也可以从历届国际环境岩土工程论文集[4-7]得以证实。国外对小环境岩土工程现阶段的研究主要集中于垃圾土、污染土的性质、理论与控制等方面，尤其是对垃圾填埋场的研究已十分系统，其检测手段十分先进，国际上不仅重视这一领域的理论研究，更注重于应用技术和方法的创新，强调技术的实用性与先进性。

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关键词：碳排放权；碳排放权贸易；清洁发展机制

中图分类号：F7文献标识码：A

在20世纪中期之后，随着对环境问题研究的深化，人们逐渐认识到，环境也是一种资源，而且大多数情况下是一种不可再生的稀缺资源。那么，通过市场机制来优化环境资源的配置，在对环境资源最低消耗的情况下获得最大的经济效果，就应该是可行的。这样的思想催生了各种环境保护的经济手段，包括碳排放权交易手段。

碳排放权是指一种人类对大气容量的使用权，是权利人对大气容量以排放含碳气体而使用的权利。碳排放权贸易就是指通过合同的形式，一方通过出卖减排剩余额而获得经济利益；另一方则取得碳减排额，可将购得的减排额用于减缓温室效应，从而实现其减排目标的一种互易行为。

1997年制定《京都议定书》之后，工业化国家统一了温室气体排放限制，同意碳排放权可在不同国家间进行交易。欧盟也从2005年开始在其范围内引进自主制定的碳排放权交易制度，以每个加盟国为单位向产业界广泛赋予气体排放指标，以促进区内企业之间的交易，并最终减少二氧化碳的排放量。

一、国内外碳排放交易贸易方式和发展现状

（一）《京都议定书》下的碳排放权贸易方式。1997年《联合国气候变化框架公约》第3次缔约方大会经过艰难的谈判签署了具有里程碑意义的《京都议定书》，确立了成员国在防止气候变化方面的基本原则和基本义务，并允许负有强制减排义务的国家参加国际排污交易。《京都议定书》中规定了三种有关碳排放权交易的形式，即联合履约（Joint Implementation，简称JI）、排放贸易（Emissions trading，简称ET）、清洁发展机制（Clean Development Mechanism，简称CDM）。这三种机制容许缔约方以成本有效的方式通过境外合作获得或购买碳减排指标，以此作为其履行《京都议定书》的减排义务。

（二）欧盟碳排放权交易体系。欧盟是执行《京都议定书》的主要力量，从很大程度上推动着全球的节能减排行动。在《京都议定书》中，欧盟15个成员国承诺，在2008～2012年间将碳的排放量在1990年的基础上减少8%。2003年10月，欧洲议会和理事会通过了温室气体排放权许可交易制度，即欧盟排放权贸易体系（EUETS）。该制度分两阶段实施：第一阶段是2005～2007年，第二阶段是2008～2012年。委员会根据“总量控制、负担均分”的原则，首先确定了各个成员国的二氧化碳排放量，再由各成员国分配给各自国家的企业。

各成员国政府至少将95%的配额免费分配给企业，剩余5%的配额可采用竞拍的方式。各企业在获得了二氧化碳的排放指标后，若超标排放，则必须购买相应指标（即排放权），企业若能采取有效措施使排放量低于指标，则可将节余的排放指标出售给其他企业。这样，排放权就可以在不同的排放者之间形成买卖交易，排放者通过技术改进等方法所获得的剩余排放指标就可以用于其扩大再生产或有偿转让，有利于资源利用率的提高和环境的改善。

（三）日本碳排放权交易机制。日本的能源效率在世界居于前列，通过与能源相关的政策措施实现减排目标的潜力比较有限。而加入《京都议定书》后，日本减排碳的战略是：最大限度地利用碳汇和京都三机制以减少排放量，剩余部分由政府在国际市场上购买。除此之外，日本政府还制定了一系列的政策措施来减少碳的排放。

与政府的节能减排措施形成呼应的是，日本大公司积极开展国际和国内两个层次的排放权交易，为了获得碳排放权而进行的各种活动也十分活跃。日本的东京电力、三菱商社、三井物产、丰田汽车、索尼公司等33家大企业与国际合作银行和日本政策投资银行两家银行共同出资1.37美元，成立了旨在削减碳的第一个基金日本削减碳基金（JGRF），这在亚洲还是首创。这一基金将利用发达国家可以购买发展中国家削减量的京都三机制，与亚洲和中东非、中南美等国家就削减事宜进行谈判，预计至2014年可获得1，500万吨的排放权。同时，基金还将计划支援发展中国家削减碳排放量的事业，取得削减部分的排放权，并按照各企业出资的多少来分配从国外共同购买的碳排放权。

（四）我国排放权交易发展现状。我国先后签署和批准了《联合国气候变化框架公约》及《京都议定书》，并积极采取了一系列有效的应对措施。根据《京都议定书》的规定，中国作为发展中国家，可以清洁发展机制（CDM）为基础，参加以项目为基础的碳排放权交易。由于能源利用效率较低以及对能源需求的迅速增加，决定了在我国实施CDM项目上的巨大潜力。

根据《京都议定书》框架下的CDM，发达国家可以通过提供资金和技术的方式，在成本较低的发展中国家开展节能减排项目合作，每帮助发展中国家完成1吨的减排任务将获得相应量的温室气体排放权，即“核准减排量（Certified Emission Reductions，简称CERs”，抵扣本国承诺的温室气体排放量。截至2008年2月13日，中国CDM项目获得联合国CDM项目执行理事会签发的CERs达36，371，368吨二氧化碳当量（tCO2e），占其签发总量的31.33%，这是自全球开展CDM12年以来，中国CDM项目的CERs获签量首次超过印度（30.02%），跃居世界第一位，这标志着中国在国际CDM碳排放权交易市场开始占据最大份额。据世界银行测算，作为发展中国家，中国是最大的减排市场提供者之一，未来5年每年碳排放权交易量将超过2亿吨。

为充分利用议定书规定的清洁发展机制提供的机会，中国政府还成立了由相关部门组成的清洁发展机制审核理事会，并于2006年6月了《中国清洁发展机制项目暂行管理办法》。规定了国家针对不同类型的项目，按照不同的比例提取其减排量的转让收益，并设立专门基金－中国清洁发展机制基金，用于支持中国应对气候变化的事业。经中国国务院批准中国清洁发展机制基金及其管理中心已于2007年11月9日正式成立，这意味着中国政府开始全面推动CDM项目在中国的发展。中国清洁发展机制基金将代表国家，对CDM交易中的部分收益以及国际金融组织赠款、个人赠款、国务院批准的其他收入来源等资金集中单独管理使用，国家不纳入预算，将为国家应对气候变化的事业提供可持续支持。

然而，目前由于我国从事CDM项目的企业（减排量卖方）大多缺乏足够的有关国外买家的信息，且对国际市场上通行的交易方式、交易价格、交易程序以及交易手续都不太了解，因此导致我国目前的CDM项目减排量交易极为不规范，交易价格大大低于国际市场，使国家和企业利益受损，阻碍了我国排放权交易市场的发展。

二、我国发展碳排放权贸易的意义和策略

（一）我国发展碳排放权贸易的意义

1、有利于推进我国经济发展模式转型。发展碳排放权对外贸易，有利于推进我国政府和企业了解、认识国际气体减排机制，而积极参与国际合作，开发CDM项目，这将推动引进国外的资金与先进技术，从而优化我国能源消费结构，提高能源效率、降低单位GDP的能耗与温室气体的排放，促进我国经济增长模式从粗放型向集约型转变。

2、有利于我国环保技术的发展和创新。碳排放权交易使二氧化碳减排有利可图，可以促进相关企业加强技术革新。在全球确定的二氧化碳排放总量一定的前提下，如果企业在环保技术上取得重大进展，实际的二氧化碳排放量会降低，再通过将多余的碳排放权指标进行交易，可以为企业带来更大的经济效益。

（二）我国发展碳排放权贸易的策略

1、抢抓发展机遇，健全中国碳排放权交易市场。在我国仍不需承担义务减排的有利时机内，抓紧时机培育市场，利用国内碳排放权供应量充足的优势，使市场迅速做大做强，逐步成熟完善，积蓄竞争优势。对此，我国可参照目前欧盟成员国内部开展的“碳排放权交易”机制，在我国国内先建立地区之间的“碳排放权交易市场”。通过建立国内碳排放权交易市场，使碳排放的边际成本较低的排放企业可以通过自身的技术优势或成本优势转让或储存剩余的排放权，碳排放的边际成本较高的企业则通过购买的方式来获得环境容量资源的使用权。同时，通过对交易过程中发现的问题进行详细研究，获得解决办法，为进入“全球碳排放权交易市场”做好充分的准备。

2、加大人才培养力度，培育人力资源优势。人才短缺是中国碳市场建设的一块短板，碳排放权市场的未来优势说到底是人力资源的优势，人才培养是重中之重。由于碳排放权交易市场是一个新生市场，相关研究还不够成熟，CDM机制又是个全新的课题，不仅涉及环境领域还包括经济学、法律、管理等复杂的知识，同时还具有很强的实践性和操作性，而目前从事这方面的研究、管理和科研的人才相对匮乏。因此，政府首先应该高度重视碳排放权交易市场的相关研究，建立碳排放权交易市场研究机构，建立健全本土人才培养机制；其次应鼓励技术合作与技术引进，在这一过程中培育人才；再次应鼓励人才引进，通过引进人才的辐射作用，培养、造就更多的本土人才。

3、采取积极措施，为发展我国碳排放权交易营造良好的外部环境。排放权贸易是建立在国际间政策协调架构上的虚拟商品交易，任何政策的微调都会影响到整个交易市场的未来。目前，碳排放权贸易的基础是《京都议定书》，但2012年之后，新的碳减排协议可能导致全球碳排放权交易市场重新洗牌，其影响不仅仅是碳排放权交易本身，还可能因碳排放权交易的特殊作用影响到全球的贸易平衡。由于意识到碳排放交易的重要性，美国等发达国家企图分散减排压力，提出中国应当承担碳减排义务。对此，我国应充分认识到改变现行体制的后果，制定战略战术，以积极态度参与新规则的协商与制定，争取获得有利的结果。

4、加强金融创新，服务碳市场。随着排放权交易市场的迅速发展，服务于碳排放权交易的金融业务和衍生产品应运而生，越来越多的金融机构竞相涉足碳金融领域，通过为减排项目提供融资服务来开展碳排放权金融衍生品交易。目前，国外投资银行和从事碳排放权交易的风险投资基金已经进入中国，对具有碳排放权交易潜力的节能减排项目进行投融资。2006年5月，兴业银行与国际金融公司合作，在境内推出节能减排项目贷款品种。在我国发展低碳经济的过程中，银行、非银行金融机构、大型企业和机构投资者一方面应该努力提高自己的环境与社会责任；另一方面要善于捕捉越来越多的低碳经济机会，研究开发环境和金融互动下的金融工具创新，加快形成价格发现的碳排放权交易市场和机制。

5、开发可再生能源。主要指太阳能、水能、风能、生物质能、地热能、海洋能和氢能等非化石能源。由于这些能源对环境危害较少，因此又叫做“绿色能源”。开发“绿色能源”是解决能源危机的重要途径，目前“绿色能源”在全球能源结构中的比重已达15%～20%。充分利用可再生能源，降低碳排放量将起到极其重要的作用，要实现我国经济的可持续发展，就必须大力开发利用可再生能源。国家应采取刺激再生能源发展的有力政策和措施，加快培育可再生能源市场。

6、加强国际交流合作。目前，在世界范围内碳排放权市场还处于发展中阶段，我国政府和企业要积极参与国际对话，在建立一个国际社会能够普遍接受的国际碳排放权市场的进程中发挥自己的影响和作用。我国应通过加强对外合作与交流，学习国外先进CDM技术和碳市场管理经验，对国内碳排放权交易市场做科学的引导。在经营理念和目标、内部管理结构和运营机制、碳排放权交易期货产品等方面，由单纯的模仿引进，最终过渡到碳排放权交易的创新。这将是我国碳排放权交易市场发展的必由之路。

我国是一个易受气候变化影响的人口大国，同时也是发展中国家的代表。双重身份使中国积极参与到国际气候制度的合作中去，维护地球环境和为发展中国家争取利益。有鉴于此，我国应在应对气候变化问题和在气候谈判中维护国家利益的关键点上做出适当的策略选择。

（作者单位：天津财经大学）

主要参考文献：

[1]潘家华.人文发展权限与发展中国家的基本碳排放需求[J].中国社会科学，2006.6.

[2]胡秀莲，李俊峰.关于建立我国清洁发展机制项目运行管理机制的几点建议（一）[J].中国能源，2005.8.

[3]魏一鸣.关于我国碳排放问题的若干对策与建议[J].气候变化研究进展，2006.1.

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关键词：环境材料；教学研究；生态设计；循环利用；可持续发展

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2012）06-0037-03

一、前言

随着新材料的不断开发，人们的物质生活条件和生活环境有了极大的改善和便利。但是材料的不断开发，地球上的资源、能源的消耗也越来越多，给环境带来的压力就越来越大，同时，由此造成的环境污染也就越来越严重，已经引起人们的极大关注，为了保护我们赖以生存的地球，同时又要不断的改善人类的生存环境，材料的合理开发以及其合理利用就成了摆在人们面前的重要课题。为此，既能满足人类进步的需求，又能清洁环境、节约资源、节省能源的新材料——“环境材料”受到人们的广泛关注。尽管如此，对于环境和材料的认识，已经经历了几十年甚至上百年的认识过程，人类充分享受了其带来的极大便利，同时也付出或即将为此付出沉重的代价，对环境材料的普及认识将是维持社会可持续发展的重要途径之一。其实，环境材料并不是一种完全独立的新材料体系，它只是人类发展过程中产生的一个新的概念；它实际上是环境科学和材料科学相结合形成的一门交叉学科，其目标就是在材料的加工、制造、使用以及再生循环过程中消耗最少的资源、能源，而达到最大的使用功能，以满足人类可持续发展的要求。对当代大学生，尤其是材料专业的大学生，了解材料与环境的关系，增强他们的环保意识，对于未来新材料的开发、环境保护以及社会的可持续发展具有重要的意义。环境材料不是一种独立的新材料体系，是一个新的概念，对其概念、范畴及未来的发展趋势等还有一个认识和完善的过程，尽管开始出现一些相关书籍，但关于环境材料尚没有成熟系统的知识体系和统一的判定标准，这给现代教学带来一定的难度，不仅学生会产生许多疑问，往往老师也难以准确地定义。为此，怎样在有限的时间里让学生充分了解认识环境材料对未来社会可持续发展的重要意义，本教学组认为从环境材料的概念及研究范畴、环境材料的评价方法及标准、环境材料的类型、环境材料与产品的生态设计及其发展趋势等进行概述，让学生了解环境材料的基本概念，增加他们的环保意识，在以后的材料研发过程中，增进保护环境、清洁环境的概念，以达到人类社会可持续发展的目的。

二、环境材料的概念

环境材料，是90年代初日本东京大学山本良一先生首次提出的新概念，是指那些环境负荷减至最低、再生产增至最大的材料，它与传统材料明显的区别在于它赋予了传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性，或者说是那些直接具有净化环境、修复环境等功能的材料；同时，山本良一先生又补充说，所谓的环境材料只是一个原则，其目的是防止对环境的损害，在人类活动中保护自然资源和生态环境。环境材料本身是一个不确定的概念，是一个动态和发展的概念。环境材料不是一种独立的高新技术材料种类，与其他材料的关系可粗略地用图1表示，许多传统材料本身就具有环境材料的特征或者可以发展成环境材料，有些垃圾废弃物经加工处理也可以制成环境材料，有些新材料是在充分考虑环境因素的基础上开发出来的，它具有较好的环境协调性，因此，应当正确处理传统材料与新材料、普通材料以及特定领域应用材料的关系，使环境材料在研发过程中得到普及，以达到保护环境材料的最终目的。

三、环境材料的评价方法与标准

判断某一种材料是否属于环境材料的范畴，需要一个标准或原则，这个原则实际上就是“环境材料”的定义。在这一原则的基础上，不同的学者从不同的角度出发提出了不同的评价方法，如生命周期评价法（LCA）、经济性指标法（LCCA）及环境材料的研究方法评估（LCD法）等。其中，生命周期评价法（Life Cycle Assessment，LCA）被称作20世纪90年代的环境管理工具，是近年来西方国家酝酿发展起来的一种崭新的环境影响评价方法。所谓的生命周期评价是指对一种产品从开始加工制造直至废弃的全过程进行全面的环境影响分析和评估，即从它的开采、加工、使用、废弃等全过程进行评价（图2），也有人把它说成是从摇篮到坟墓的评价。

但对LCA法，不同的组织机构有不同的定义与理解，国际标准化组织（ISO）认为LCA法是汇总和评估一个产品（或服务）体系在其整个寿命期间的所有投入及产品对环境造成的和潜在的影响的方法。ISO不仅规范了所有产品和服务的技术标准，随着环境保护的需要，也在尝试对环境问题的分析方法进行标准化。而国际环境毒物学和化学学会（SETAC）认为LCA方法是一个评估产品过程或其活动给环境带来的负担的客观方法。该方法通过识别和量化所用的能量、原材料以及废弃物排放来评价与产品及其行动有关的环境责任，从而得到这些能量和材料应用及排放物对环境的影响大小，并对该善环境的各种方案做出评价。生命周期评价法是评价材料的环境负荷的一种主要方法，其优点在于环境概念清楚，且将材料的生命过程作为一个整体进行分类研究。

四、环境材料的类型

环境材料是继人类历史上从天然材料、金属材料、合成材料、复合材料、智能材料之后又一个新概念材料，不同的学者从不同的角度将环境材料划成不同的类型。为了使学生清楚理解环境材料与上述材料概念的关联和区别，易于接受、认识环境材料及其重要性，以现实环境问题为依据，通过下列内容的介绍，学生能简单直观地认识环境材料及其对环境保护的意义。

1.绿色包装材料。众所都知，凡是产品都离不开包装。发达国家的包装工业产值已占国内总产值的2%以上。我国的包装业发展也很迅速，据中国包装联合会统计2010年完成包装工业总产值1.2万亿元，已成为国民经济重要的组成部分，极大地带动了新材料的开发及其相关产业的发展，如果忽视环境因素，也会给环境带来巨大的负担，因此，在开发包装材料时应牢记对环境的保护思想，体现包装有利于环境保护的实质，还要避免过度包装或浪费包装材料，才能达到节省资源，逐渐改善环境的目的。

2.绿色建筑材料。长期以来，建筑材料主要是根据建筑物及其应用部分对材料提出的力学性能和功能方面的要求进行开发的，结构材料主要追求高强度、高耐腐蚀性等方面的先进性；而装饰材料则追求材料的功能性和设计图案美观等方面的“舒适性”；但这样往往容易忽略建材的环境协调性，结果给环境带来了极大的污染。建筑材料是应用最广，用量最多的材料，因此其耗能以及其所造成的环境污染也最严重。建筑材料在其生产和使用过程中对环境的污染主要包括六个方面：空气、水、固体废弃物、放射性、噪音和热等的污染。随着经济建设的不断发展，未来的建筑材料需求量也在不断增加，建筑材料生产中的污染物如不加以解决，则由此造成的环境负荷将是灾难性的，因此，开发与地球环境协调性的绿色建筑材料是今后发展建筑材料所必需研究的重要问题。所谓绿色建筑材料就是具有优异的环境协调性的建筑材料，具体地讲，有利于保护生态环境，对人体、周边环境无害的健康型、安全型建筑材料；从广义上讲，生态材料是对原料生产、施工、使用及废弃物处理等环节贯彻环保意识，实施环保技术，保证社会经济的持续发展，所以，绿色建筑材料代表着未来建筑的主体方向，也是未来发展的必然趋势。

3.环境净化材料。净化材料是指在与废弃物的接触中，通过物理、化学的变化而使废弃物中的有毒有害物质除去从而达到排放标准，而有毒、有害物质本身通过这种物理化学变化变成对环境无害的物质，甚至加以利用。净化材料类型多种多样，不同材料对污染物质的去除机理不同，因此可把其划分为吸附净化材料、离子交换材料、混凝絮凝材料和过滤净化材料等。如，活性炭、离子交换树脂、分离膜等，就是净化材料的常见类型。仅有环境净化材料还是不够的，大部分净化材料还需要借助某些设备、工艺的优化组合来处理生产及生活废水、废气的系统工程，其中废气固体的处理取决于技术设备，废水与废气则更多的依赖高技术含量的材料。设备施工已确定后的产物，材料则与工艺相辅相成，即根据工艺特点设计材料结构或根据材料性能开发工艺流程，这是环境材料研制的特殊性，即材料与工艺的统一。

4.环境替代材料。用环境负荷小的材料替代环境负荷大的材料可以减小材料对环境生态的影响作用，有些材料虽然环境负荷小，但对人体健康不利，所以也需要用对人体健康有利的材料进行替换，以改善人们的生活环境，提高人们的生活质量。自20世纪30年代以来，用作制冷剂﹑发泡剂﹑清洗剂﹑灭火剂和喷雾剂的氟里昂被广泛用于制冷﹑空调﹑消防﹑电子﹑医药等行业，但是氟里昂类物质不仅对大气臭氧层有破坏，而且对地球产生温室效应，严重影响地球的生态环境和人类的身心健康，因此寻找替代氟里昂类物质已成为目前研究的热门话题。目前作为替代制冷剂被广泛应用的有：四氟乙烷、异丁烷、二氟乙烷与二氟一率甲烷的混合剂等。另外，石棉以及含磷洗涤剂替代品的开发也是目前化工行业的重要课题。

5.废弃材料的循环利用。垃圾重新利用，不仅有利于环境保护，也有利于解决我国的某些资源短缺的问题。常说的废弃物的资源再循环，包括再资源化和再利用，再资源化就是将废弃物（一般废弃物、产业废弃物等）进行回收、粉碎、筛分等过程，再作为原料使用；再利用包括整体机能使用寿命完结后的物件进行重组，将其部件不改变原来结构或做很少的修复，经过清洁后重复使用。如酒瓶之类物件回收后经过洗涤重复使用，干燥剂之类产品回收干燥后再充填等。尤其值得重视的是，废干电池的资源利用，大部分电池都混于生活垃圾堆中，被填埋或是焚烧，造成土壤和地下水的严重污染。废旧电池的回收利用看起来似乎是一件小事，但却有着很重要意义：一是资源的回收利用，变废为宝；二是防止环境污染，减轻环境负担。废旧电池中的有色金属是宝贵的自然资源，废旧家用电器的资源化，废塑料，低硅尾矿的资源化，煤矸石、粉煤灰、高炉渣的利用，以及建筑垃圾的资源化等正是十二五规划中的重大课题。

五、环境修复材料

矿山的开采常引起重金属元素污染土壤或水体；战争常常使某一区域中某有害元素（例如铀或TNT）浓度过高；而某些工厂周边地区，由于工厂排放的污染气体物的降落或某些集水盆地常年汇集大量污染物，使得这些地域某种污染成分浓度特别高。环境修复是指，对已污染或破坏的环境进行包括生态方面的多种技术处理与治理，以恢复被污染和破坏的生态环境。如植物修复及非金属矿物对环境的修复等。目前，常见的有植物修复和非金属矿物修复两大类。植物修复是指把某些对污染物具有耐承力和高积累特性的植物种植于污染区，利用植物自身的生长代谢或其根系微生物共同作用，将环境中的污染物质吸收固定或消除，并在适合的时间对植物进行收割处理，使污染的环境恢复达到原初状态的一种原位污染治理技术。如，水葫芦对富营养化水体的吸附作用、红树林湿地在水体净化中的作用。

六、生态设计

随着世界人口的增加和社会经济的高速发展，人类对资源、能源的消费将会进一步剧增，由此造成的资源、能源的短缺将会日益严重。从经济和环境保护的角度来看，都是十分不利的。因此，为了人类社会的可持续发展，人类不得不改变以往的生产方式，在减少废弃物排放的同时，还要减少对矿石等原生资源的依赖性，将产品、材料的生产逐渐转移到以利用再生循环材料为主的基础上。生态设计是指在材料和产品的设计中将保护生态、人类健康和安全的意识有机地融入其中的设计方法，又称为生命周期工程设计、绿色设计，或为环境而设计以及环境协调性设计等，以保护生态环境为中心的设计方法还有利于产品循环回收的可再循环设计、便于回收重新使用的易拆卸设计、以及材料选择设计等。目前生态设计已经成为推行预防生态环境受到危害的重要手段，是最高级的清洁生产措施和可持续发展的最佳途径。生态设计是采用先进技术、工艺并采用可循环材料以减少对生态环境的破坏，要明显地减少材料制造前的隐性材料物质流和能源流，即在材料循环的前端减少，而不仅仅是促进生产造成废弃物的循环。生态设计应使传统材料设计思想有新的转变。传统设计是依据技术、经济性能、市场需求和相应的设计规范，着重追求生产效率、保证质量、自动化等以制造为中心设计思想，将使用的安全、环境影响和废弃后的回收处理留给用户和社会。模块化设计指对一定范围内的不同功能、不同性能、不同规格的产品进行分析，划分并设计出一系列功能模块。通过模块的选择和组合可以组装成不同产品，以满足市场需求。同时，模块化设计也有利于产品使用后的拆卸，继续利用一些可用的模块，其特点典型地体现在拆卸技术和回收技术等方面。目前，模块化设计已广泛应用于汽车、家电、计算机、复印机以及许多工业机器行业。

七、环境材料的发展趋势

进入21世纪，面对人口、资源、环境各方面的压力，人类急需要寻找一种有效的途径来协调资源与环境的关系，使其既不浪费资源又能保护环境；另外未来人类的生存空间也要扩展，这使得人们在寻找上天、入海、入地的材料。这些将是未来环境材料的发展的出发点与方向。基于这个观点，少用资源与材料，少消耗能源，发展空间材料，可能是未来材料科学发展的主要方向。此外，材料的重复利用也是未来社会必须给以解决的问题。为了达到上述目的，开展绿色产品的生产及进行绿色设计，是未来社会不能不涉及的研究领域，尤其是后者在未来可能越来越多受到关注，将成为环境材料未来发展的重头戏。所谓绿色设计，就是要求工业设计的产品包含这样的两方面的性能，一是清洁生产，在各个工艺环节都要减少排污，减少垃圾；二是要节约资源，既要节约原料，又要使产品在使用之后不至于全部成为废品垃圾，而是便于拆卸、回收和利用。环境问题已让世人猛醒，已经逝去的不能回来，目前的关键是怎样利用好仅存的有限资源来开创人类的未来，必须充分认识到材料、环境与未来的依存相连性，从保护环境的观点出发去开拓新的材料和能源，是从我们这一代人开始必须时刻恪守的信条，愿意以此为径，为材料、环境与未来创造出一片和谐的天地。

八、教学效果与思考

环境材料作为一门新兴的交叉学科，受到人们广泛的关注，同学们也表现出极大的兴趣，保持良好的学习状态。在教学过程中，采用了讲授引导与课堂讨论相结合的方式，结合相关参考书以及最新的资料文献，配合实物图片资料，从环境材料的概念、范畴、行为准则到具体的环境现状等不同方面逐步引导学生进行思考分析，了解环境保护的重要性，引起了同学们极大的兴趣，根据同学们自己的兴趣和观点，在较大的范围内进行自我查阅相关资料，组织内容进行交流探讨，同学们积极主动提出了各类环境保护的观点与措施，以及未来对环境友好材料的开发和使用的基本原则。但是对于环境材料这一新兴的学科领域尚没有成熟的理论支撑和统一的评价体系，以及与之相应的法律法规，还需要得到社会的广泛认知，为创造更美好的自然及人文环境，为社会的可持续发展贡献每个人的智慧。

参考文献：

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[3]李守泽，李晓松，余建军.绿色材料研究综述[J].中国制造业信息化，2010，11：1-5.

[4]徐秀丽.现代办公建筑室内环境生态设计的浅析[J].科技资讯，2010，30：82-83.