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材料科学与人类文明.pptx

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人类的环境人类的环境人类活动对自然环境的影响 原始人类，从事狩猎和采集食物 人类和其他动物一样，在生态系统中占一席位置 人类会使用工具，节约食物，用有限食物维持日益壮大的种群 畜牧业和农业阶段，创造了人工生态系统 随人口数量增加，人工生态系统不断扩大，自然生态系统不断缩小，许多野生生物灭绝 从开采矿石、使用化石燃料以来，人类活动侵入岩石圈 工业革命以来，大规模开采矿石，破坏了自然界的元素平衡 自20世纪后半叶，工农业蓬勃发展，大量开采水资源、化石燃料 向水体和大气中排放大量废水废气，大气圈和水圈质量恶化 现在，人类活动已延伸到外层空间 几千件垃圾废物，在外层空间围绕地球的轨道上运转人类活动对生物圈的影响由近及远、由小到大，可分为聚落环境、地理环境、地质环境、星际环境 聚落环境，是人类利用和改造自然环境而创造出来的生存环境，与人类生产和生活的关系最密切 在聚落环境中，人工环境因素占主导地位 人类的聚落环境，从自然界中的穴居和散居，直到形成密集栖息地乡村和城市人类与环境的关系生态系统(ecosystem)生物群落与无机环境构成的物质、能量和信息的统一整体环境污染(environmentalpollution)大量有害物排入环境，破坏生态平衡、影响人体健康，造成资源破坏和经济损失 公害(publicnuisance) 人为造成的广泛的环境污染，严重危害居民健康、破坏生态广泛性材料生产、使用、废弃，是将一种大量资源提取出来，又将大量废弃物排回自然环境的循环过程 人类在创造社会文明的同时，也在不断破坏人类赖以生存的环境空间生产量和使用量最大，在国民经济和高新技术领域占有重要地位 主要是指大宗无机建筑材料，包括水泥、玻璃、陶瓷与建筑(墙体)材料等，其产量占无机非金属材料的绝大多数 在制备过程中，一般要经过高温过程，是能源消耗大户 水泥工业，消耗标煤9106万吨/年，电力650亿度/年 中国水泥生产能耗>>世界先进水平，世界先进水平为117Kg标煤，中国为173.5Kg标煤 环境污染严重 水泥工业，排放温室气体CO2约5.55亿吨/年、SO268.6万吨/年、NOx约206万吨/年 粉尘排放，先进国家<1Kg/吨熟料，我国为13Kg 全国水泥生产排放粉尘>1000万吨/年从上世纪60年代，塑料进入广泛应用阶段 塑料有很多优点，一问世便深受欢迎，迅速渗入到社会生活的方方面面，创造了巨大的社会和经济效益 塑料被列为20世纪最伟大的发明之一，被誉为白色革命视觉污染，指塑料废弃物散落于环境，影响环境美感，给视觉带来不良刺激20世纪90年代，在可持续发展理论和应用推动下，出现环境材料(Ecomatarial) 要深刻认识到自然资源的有限性，既要追求良好的使用性能，又要尽可能降低废弃物排放量，在材料提取、制备、使用，直到废弃与再生的整个过程中，尽可能减少对环境的影响 生态环境材料同时具有满意的使用性能、优良的环境协调性 对资源和能源消耗少、对生态和环境污染小、再生利用率高，或可降解化和可循环利用 从材料制造、使用、废弃，直至再生利用，整个寿命周期必须具有环境协调性 生态环境材料赋予传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性再生利用型材料，包括可再生的可降解塑料，在家电中可回收利用的电路基板，在生产/使 用过程中污染较少且能够回收再生的纸张等 可降解材料，天然高分子材料等，能经自然界微生物分解或者能够自动降解 具有净化环境/防止污染功能的材料，如不释放有害气体的墙体材料，高吸油性树脂 替代传统有污染的材料，如冰箱内的全无氟制冷剂 洁净能源材料，如燃料电池中的储氢材料在整个寿命周期中，产品对环境带来的负荷小、枯竭性资源再生循环利用率高、易于拆卸和分解 在设计上，有以下特点 净化环境、防止污染、有害物的替代 无公害生产、废物量减少 易拆卸、再资源化、可再次使用、可再生循环 耐久性 自然能源的利用、节能、省资源、节水 可土肥化、可分解发展简史生态材料时期(后工业化社会)材料持续发展的出路，在于材料的“社会、经济、自然生态效益”的统一 人类不能无视客观的自然规律，随意处理自然 人类社会是整个生态系统中的一个子系统，其活动一方面破坏大自然中旧的平衡，另一方面又建立有益于人类的新的平衡 人类活动对生态系统的冲击和干扰，应限制在其再生循环能力和自净能力的合理限度内 建立生态系统 使材料循环对外部支持系统有较小的破坏作用 使传统材料工业转变成生态材料工业材料的生态设计、可循环再生设计、产品可拆卸设计。设计阶段，就综合考虑材料整个生命周期 减少原料使用量 尽可能使用可再生原料 尽可能使用再生原料 生产和使用过程能耗较低 使用后易于回收、再利用 使用安全、寿命长 材料的清洁生产。将环境策略贯彻于生产中 节约原材料和