生态环境材料的研究进展
第18卷 第2期
2002年6月
黄 石 高 等 专 科 学 校 学 报
JOURNAL OF HUANGS HI POLYTEC HNIC COLLEGE
Vol. 18 No. 2Jun. 2002
生态环境材料的研究进展
陈 跃 刘 彬
(黄石高等专科学校环境与化学工程系, 湖北 黄石 435003)
摘 要 介绍了生态环境材料的概念及生态环境材料所研究的内容, 对国内外在生态环境材料这一领域所
开展的工作进行了综述。
关键词 生态环境材料 生命周期评价 材料生命周期评价
中图分类号:TU5 文献标识码 B 文章编号:1008-8245(2002) 02-0039-02
功能材料, 是指那类在设计、制造、加工、使用及失
1 前言
21世纪是/知识经济0的世纪, 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。随着现代工业的发展和人类生活水平的提高, 现代社会对材料及其产品的需求增长更加迅猛。中国资源种类齐全, 总量巨大, 但中国又是一个人均资源占有量远低于世界平均水平的国家[1, 2]。在资源开发利用的技术水平、广度和深度及资源效益、经济效益和环境效应上, 都有相当大的差距。资源开发利用带来的环境问题在我国日益突出。工业是中国环境的最大污染源, 矿产资源开发和原材料产业又是造成工业污染的最大产业之一。我国主要原材料工业的能耗占工业总量的40%, 废水、废气和废弃物分别占工业总量的31%、45%和67%[3]。可见材料是人类文明进步的物质基础, 又是造成资源、能源过度消耗, 生态环境恶化的主要源头之一。正是在这种背景下, 近几年国际上提出了/生态环境材料(ecomaterial) 0, 各国都在大力发展这种与资源、能源和环境协调的新型材料。
效时, 均考虑到资源、环境、生态等因素的材料。
生态环境材料应同时具有满意的使用性能和优良的环境协调性, 或者能够改善环境。所谓环境协调性是指对资源和能源消耗少、对环境污染小和循环再生利用率高, 对使用者的健康无不良影[4]响。生态环境材料的发展将有助于人类解决资源短缺、环境恶化等一系列问题, 促进人类社会经济的可持续发展。生态环境材料的研究还与政治、经济、贸易等领城的国际竞争相联系, 许多发达国家已将环境保护列入贸易往来的条件, 环境问题已直接关系到我国履行国际公约的责任和义务[5]。
纵观材料发展与资源和环境关系时不难发现, 过去的材料科学与工程是以追求最大限度发挥材料的性能和功能为出发点, 而对资源、环境问题没有足够的重视。随着时代发展、社会进步, 要求在尽可能满足材料性能的同时, 必须考虑尽可能节约资源和能源, 尽可能减少对环境的污染, 要改变片面追求性能的观点。在研究、设计、制备材料以及使用、废弃材料产品时, 将材料及其产品整个寿命周期中, 对环境的协调性作为重要评价指标, 改变只管设计生产, 不顾使用和废弃后资源再生利用及环境污染的观点。
2 生态环境材料的概念
3 生态环境材料研究的内容
生态环境材料是一种具有与环境协调的特殊
收稿日期:2001-09-02
作者简介:陈跃(1968-) , 男, 湖北浠水人, 讲师, 主要从事建筑材料专业的教学和研究工作。
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3. 1 材料环境负荷的评价方法[6]
材料、产品及其生产、制备、使用直到废弃整个寿命周期或某个环节的环境负荷的评估, 是改造该材料产品成生产工艺的基础性工作, 是研究的重点、热点。生命周期评估LC A (Life Cycle Assessment) 和材料生命周期评估MLC A(Materials Life Cycle Assessment) 提出后迅速得到国际材料科学界的认同, 其研究范围不断扩大, 从传统的饲养材料、容器等产品领域转向各种金属、高分子、无机金属和生物材料, 从传统的侧重于结构材料的评价转向对功能材料的研究。3. 2 生态环境材料、产品的研究及开发
面对非再生资源和能源的枯竭的威胁以及日益严重的环境污染, 积极探索既能保证材料性能、数量需求, 又节约资源、能源并和环境协调的材料、产品, 减少和消除污染以实现零排放工程和绿色工程, 是材料产业环境协调性发展的治本之道。
近年来, 国际上生态环境材料的研究已不仅仅局限于理论上的研究。日本早在1996年成立绿色购买网(GP N) 有1910家主要公司, 228个地方政府和179个环境和消费组织参加。国际上一些知名大公司都相应制定了生态环境材料的开发、研究计划, 如IB M 的/环境设计计划0、化学公司的/减少废弃计划0等。许多环境协调产品:如TOYOTA 公司的混合燃料汽车、YOKOGAWA 公司的便携式示波器、DAI KIN 公司的房间空调器, National/Panasonic 公司的银合金、Misawa Home 公司的100%可再生房屋得到了极大的发展。3. 3 制定实施生态环境材料的教育计划
生态环境材料研究计划中一个很重要的内容是教育计划。LC A 方法作为一种环境管理工具与其他的行政和法律管理手段不同。LC A 方法不要求企业被动接受检查和监督, 而是鼓励企业发挥主动性, 将环境因素结合到企业的决策过程中。由于LCA 在产品MLC A 材料的环境影响评价中的重要作用, LC A 及MLCA 的研究和应用越来越重要。因此, 生态环境材料学既是一个研究问题亦是一个教育问题, 通过宣传、教育, 促使各类材料的研究者、生产者和使用者都来关心材料生产和使用中造成的环境影响, 促进材料环境性能的改进, 从而达到保护环境的目的。要积极制定和, 引入材料科学与工程。将生态环境材料学融入国家的环境教育体系, 进而逐步建立和健全生态环境材料教育的完整体系。3. 4 生态环境材料的发展
自从1992年山本良一教授提出环境材料这一概念以来[7], 围绕这一主题, 国际上开展了广泛的研究。1993年8月国际材料联合会(I UMRS) 在日本东京召开了1993年度I UMRS 先进材料环境材料的研讨会, 其主题是:地球环境问题与材料。1994年10月在日本筑波召开了国际生态平衡学术会议, 其主题是:生态环境材料的发展及LC A 方法。1995年在我国西安召开了第一次国际环境材料学术会议, 我国863项目计划中生态环境材料被列为重要项目。
LC A 提出到现在的近十年间, 其研究得到了巨大的进展, ISO14000系列中的LC A 相关研究是最有影响的研究计划, 体现了世界范围内对LC A 的共识。Internatianal Conference on EC O ) Balance (ICOE) 是专门关于LC A 研究的国际会议, 每两年在日本召开一次, 迄今已举行了三届, 参加会议的论文数和国家每届都在增长, 这说明LC A 的研究还在不断发展。MLC A 及PLCA(Products LCA) 在近几年也取得了很大的进步, 在国家863计划的支持下, 由北京工业大学、北京航空航天大学、清华大学、西安交通大学、四川大学、重庆大学和兰州大学等单位联合, 初步提出了一个旨在促进生态环境材料和材料生命周期评估研究与应用的想法, 即建立一个材料的环境认证标准。生态环境材料发展呈迅猛之势, 钢铁产业中, 直接还原铁工艺省去了高炉炼铁工艺中的烧结、焦化工序, 大大降低了生产过程中的环境负荷。生态建材方面, 已发展了多种无毒、无污染的建筑涂料。生态资源材料、环境净化材料、环境修复材料、环境降解材料等也都在大力研究开发之中。
总之近年来, 为将生态环境材料设想付诸实施, 无论在材料的生命周期性评价方面, 还是具体生态环境材料的设计、研究与开发方面都取得了重大的突破。
4 结束语
材料是国民经济和社会发展的基础和先导,
(
第2期 朱 章:关于多元函数极值存在的必要条件的研究
43
=
, 当x y +0时
(1+k 2) 3/2
, 当x y -0时(1+k )
了以上探讨, 所得结果可供讨论。
参考文献
[1] 同济大学数学教研室. 高等数学(第四版) [M ]1上
海:高等教育出版社, 1996
[2] 盛祥耀, 潘鹊屏等1高等数学[M ]1上海:高等教育
出版社, 1992
[3] 刘玉琏, 傅沛仁. 数学分析讲义(第二版) [M]1上海:
高等教育出版社, 1981
不能恒不大于零或不小于零, 所以(0, 0) 不是函数z=f(x,y) 的极值点。由于
极值问题是一个牵扯面很广的问题, 基于极值问题的研究在理论和应用上的重要性, 本文作
A STUDY OF NECESSARY CONDITIONS FOR THE EXISTENCE OF EXTREMA OF
MULTI -VARIABLE FUNCTION
Zhu Zhang
(Basic Courses Department , Huangshi Polytechnic College Huangshi Hubei 435003)
Abstract Based on the concep t of max i mum of function of one variable and relevant knowledge as well as the concept of directional derivative , the paper puts forward the necessary conditions for the ex i stence of extrema of function. Keywords extrema of function of multi-variable; partial derivative; derivative
(上接第40页)
与能源、信息并列为现代高科技的三大支柱。生态环境材料作为一门新兴的交叉学科, 在保持资源平衡、能量平衡和环境平衡, 实现社会和经济的可持续发展是一个重要举措, 21世纪的材料科学与工程的主导方向将是:材料生命周期评价理论体系不断完善, 各种与环境相容的新材料、绿色产品、材料环境负荷低的各种新工艺、新技术和新方法不断问世。
参考文献
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技日报, 1996年3月19日
[2] 钱易. 环境保护与可持续发展[D]. 中国工程院第
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[3] 翁端. 关于生态环境材料研究的基本思考[J].材料
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[4] 山本良一. 工儿礻X 一、资源, 1994, 5(5) :425~429[5] 左铁镛. 材料产业可持续发展与环境保护[C], 共同
走向科学) ) ) 百名院士科技系列报告集(中). 北京:新华出版社, 1997
[6] 山本良一. 日本四科学E 技术, 1992, 33(265) :18~19[7] 柳泽孝成. 日本四科学E 技术, 1994, 35(273) :68~73
THE RESEARCH &DEVELOPMENT OF ECOLOGICAL
ENVIRONMENT MATERIALS
Chen Yue Liu Bin
(Department of Envronmental and Chemical Engineering, Huangshi Polytechnic College Huangshi Hubei 435003)
Abstract This paper introduces the conception &content of ecological environment materials. Meanwhile, i t summarizes some progress in thi s field at home &abroad.
Keywords ecological environmen t material; environment harmonious evaluation; material environment harmonious evaluation