环境材料与社会的可持续发展_环境与社会可持续发展
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环境材料与社会的可持续发展
摘要 系统地介绍了可持续发展的概念、思想实质及其要求；综述了环境村料的由来、研究开发现状，并简要说明了生命周期评价（LCA)的内涵、技术框架及其应用，并就我国的可持续发展和环境材料状况提出了一些建议。
关键词 社会可持续发展 环境材料 生态材料 生命周期评价
1材料生产和使用带来的环境和资源问题
材料产业作为国民经济的基础和先导，一方面推动着社会经济的发展和人类文明的进步；另一方面，在材料的采矿、提出、加工、制备、生产以及使用和废弃的过程中，需要消耗大量的资源和能源；同时，排放出大量的废水、废气和废渣又会造成环境的污染与生态的[1]破坏，威胁着人类的生存和健康。1.1材料生产和使用对环境的影响
从能源、资源消耗和造成环境污染的根源分析，材料及其产品的生产时造成环境污染、能源短缺、资源过度消耗乃至枯竭的主要原因之一。而且随着世界经济的快速发展，对资源[2]的消耗速度在成倍增长。如金属资源，在20世纪的前50年间，全世界消耗的金属总量约为40亿t，而在20世纪80年代的10年间，全世界金属的消耗量即达58亿t 在人类社会中大量应用的各类材料，如化工、建材、钢铁、有色金属、煤炭等等，在原料及产品的运输、粉碎及由各种原料制成成品的过程中，都会有大量的污染物排放大气环境中，所排放污染物的种类、数量、组成、性质、因生产工艺、流程、原料及操作条件和管理水平的不同而异。主要的污染有粉尘、碳氢化合物及卤素化合物等，他们会对环境造成难以[3]弥补的损害。各种材料用过之后的固体废弃物处理已成为世界性难题。可持续发展
发展是文明社会的永恒主题。二战后，人类社会的发展理论经历了一个从“经济增长理论”到“经济社会综合协调发展理论”，再到“可持续发展理论”等渐进深化的过程。
在中国，《“九五”计划和 2010年远景目标纲要》把社会发展问题提到了战略高度，并把人的发展放到战略主导地位。中国的基本国情表明，走一条具有中国特色的可持续发展道路是现代化的必然选择。2.1 资源价值体系的建立
可持续发展战略的关键在于建立资源价值体系 ．该体系应被视为可持续发展的基本条件。资源的成本应能反映资源本身应有的价值及资源开发对环境的损害。资源的成本主要包括三部分：资源开发或获取的成本；环境成本，即与资源的开发、获取、使用、再生有关的环境净化、环境损害及资源再生成本}用户成本，即资源使用后不能再为后代人所利用，从
[4]而对后代人所造成的损失。环境材料
人类进人工业社会以来，随着生产活动的增加和工业污染物的大量排放，已引起生态环境日益恶化。各种统计资料表明：材料及其制品是造成能源短缺，资源过度消耗乃至枯竭和环境污染的主要根源。人类既期望获得大量高性能或高功能的各种材料，又迫切要求有一个良好的生态环境，以提高人民的生存质量，并使文明社会可持续发展。因此，研究人类发展和生存所必需的材料及其工程技术与生态环境的关系，已引起各方面广泛的关注和重视。3.1 环境材料概念的提出
9O年代初，日本的山本良一教授提出了“环境材料”的概念，由此国际材料界出现了一个新的研究领域——环境材料，提出在研究与开发材料的过程中，既要追求良好的使用性能，又要深刻认识到自然资源的有限性和尽可能降低废弃物排放量的重要性，并在材料的提取、制备、使用直到废弃与再生的整个过程中都尽可能地减少对环境的影响。
所谓环境材料是指具有良好使用性能或功能，对资源和能源消耗少，对生态与环境污染小，再生利用率高或可降解循环利用，与生态环境相容和协调或对环境有一定净化和修复功能的一大类材料。环境材料有三个重要特征：
1)具有良好使用功能； 2)具有较高资源利用率； 3)对生态环境无副作用。3.2 环境材料的研究与开发
近年来，环境材料的研究方向主要集中在净化环境、防止污染、替代有害物质、减少废弃物、材料的资源化、利用自然能等方面，重点体现在纯天然材料、仿生材料、绿色包装材料及生态建筑材料等方面。具体有以下八个方面：
1)纯天然材料的开发和利用； 2)环境兼容性涂层材料；
3)汽车尾气净化用催化剂材料； 4)生物降解材料；
5)可再生及可循环制备和使用的材料； 6)环境工程材料；
7)降低环境负担性的材料加工工艺和技术； 8)其它环境协调性材料及产品 ．
4生命周期评价法(LCA)自然资源经过加工成为材料，供人类使用之后，又回到自然。这是一个封闭的流动过程。这个流程包括材料在整个生命周期内的物质和能量的平衡。由这个流程可知，在用材料生产产品时，在各种过程中要向大气、水域排放出各种污染环境的有害物质，也会产生固 态废[5]弃物。
4.1 LCA的基本概念
LCA(Life—cycle aement)是一种用于估价环境承受能力的方法，它是一种汇总和评价一个产品(或服务)体系在其整个生命周期内的所有投人及产出对环境造成的和潜在的影响的方法，也是用以确定和估价影响环境发展的机会的方法。
LCA首先辨识和量化整个生命厨期阶段中能量和物质的消耗以及环境释放，然后评价这些消耗和释放对环境的影响，最后辨识和评价减少这些影响的机会。LCA强调所研究的系统对包括生态平衡、人类健康和资源消耗等方面在内的环境的影响。4.2 LCA技术框架
LCA的技术框架常用 SETAC(Society of Envi—ronmental toxicology and chemistry)三角形模型来描述。如图 l所示
确定目标和研究范围：确定研究目的和研究范围，建立功能块，建立保证研究质量的工作程序的过程。
清单分析(inventory)：量化和评价所研究的产品、工艺或活动在整个生命周期阶段资源和能量使用以及环境释放的过程 ．它包括确定系统和系统边界，确定系统中各子系统间的工艺流程图，收集整理数据，进行能量讨论等。影响评价(Impact)：表征和评价清单中所确定的各部分给环境承受能力的影响的过程 ．一般将其定义 为 一 个 “三 步 走 ”的 模 型，这 三 步 是：分 类(clamcation)、特征化(characterization)和量 化(valuation)。
改进评价(improvement)：识别、评价并选择能减少研究系统整个生命周期内能源和物质消耗以及环境释放的机会的过程 ．可分为三个步骤来完成，即识别改进的可能性、方案选择和可行性评价。4.3 LCA的应用与展望
在国际上，LCA的应用主要体现在两个方面：
1)私人企业主要用于产品的比较和改进。著名案例有：布质和易处理婴儿尿布的比较，汉堡包聚苯乙烯和纸质包装盒的比较等；
2)政府方面主要用于公共政策的制定，最普遍的例子是用于环境标志和生态标志标准的确定。
LCA的应用在其预期应用理论上可分为内部应用与外部应用两大类。
内部应用包括：制定环境发展的战略计划；产品及工艺的设计、改进和优化；确定环境改善的机遇，跟踪环境改善的进程；支持建立相关规程或规定开展环境检查和排废限制。
外部应用包括：支持各种专门的环境保护要求；指定环境标识评价标准并予以实施；公共教育和交流；制定相关政策，支持建立相关规程或规定。
LCA是近年来新发展的一个研究领域，需要在实践中不断地改进和完善。LCA的发展将体现在以下几个方面：提高数据质量，建立数据库；发展研究方法，建立通用模型；尽量减少不同方法之间出现的差异；通过教育和交流，使 LCA的概念和应用得到公众的认可 ；执行 LCA规范码。环境材料与可持续发展
可持续发展不仅包括经济、社会的人类发展，还包括生态环境的自然发展。这两个方面
[6]互相依存，相辅相成，任何一方的非持续发展都将导致另一方的非持续发展。
生态环境的可持续发展要求，作为自然资源最重要的组成部分之一的材料，应具有良好的使用性能并与环境具有良好的协调性。因此，环境材料是可持续发展的重要条件之一。
材料是构成社会的物质基础之一，而环境材料对社会发展的重要性更是不言而喻。因此，环境材料必须具有可持续发展性，才能保证人类的可持续发展。
实现可持续发展与开展环境材料的研究、应用是统一的，它们有着共同的目标：改善人
[7]类的生存状况，使之利于全人类现在和未来的发展。
5.1环境材料是实现可持续发展的必然要求
可持续发展强调发展与环境的整体性。《里约宣言》强调：“为实现可持续发展，环境保护工作应当是发展进程的一个整体组成部分，不能脱离这一进程来考虑。”
[8]材料是重要的自然资源之一，是社会经挤发展的基础条件。材料的生产、使用、废弃、再生整个过程都对环境有着巨大的影响、在研究材料的合理性和科学性时，将材料的生命周期循环过程中的环境负荷与材料的性能和功能及环境的承受能力统一于一体，力求二者的[9]协调平衡是十分重要的。在这个统一体和自然资源有限性的基础上，环境材料的提出就是自然而然的了。
可持续发展离不开材料的合理利用与开发，而材料的重要发展方面就是环境材料，因此，环境材料的出现是可持续发展的内在要求，是可持续发展的重要组成部分，离开了环境材料，[10]也就谈不上可持续发展。此外，环境材料是应环境保护和改善的要求提出来的。于是，作为与环境能协调发展的环境材料是材料作为一种资源在可持续发展要求下的必然趋势。环境材料的背景和发展目标，从环境发展的角度来说，与可持续发展也是一致的。5.2 环境材料对可持续发展的影响和作用
材料是经济和社会发展的基础和先导，是现代高新技术发展的三大支柱之一，为人类社会的发展做出了巨大的贡献。然而材料产业又是资源、能源的主要消耗者和环境污染的主要[11]责任者之一。
随着人类进入可持续发展阶段，在有效地利用资源和能源及有效地减少废弃物、污染物的前提下，在可持续发展的指导思想下，尽量开发和制备出更多的与环境协调的，性能优异的材料，是材料科学领域的新的追求目标之一 ．
环境材料对社会发展的相对重要性如图2
[12]环境材料也必须具有可持续发展性，才能保证社会的可持续发展。5.3 我国的可持续发展与环境材料的建议
在环境与发展的世界潮流中。中国作为一个发展中的大国，又是一个生态大国，其资源与环境状况令人担忧 ：人口庞大、资源相对短缺、生态变化趋向恶化和失衡，环境污染不[13]断加剧。因此，中国全面执行可持续发展战略，研究开发环境材料，对国际社会具有非[14]常重大的意义。
发展环境材料，实现可持续发展，除了上面论述的一些方面之外，还有以下几点需要强调：
1)转变观念或意识。人类应该尊重自然，与自然和谐相处，而不是与自然对立斗争，人类必须从只考虑跟前利益转变为考虑长远持续发展，树立资源意识和环境意识是十分重要的；
2)转变经济发展模式 ．将生产方式从粗放型转变为集约型，从损害环境型转变为环境协调型；
3)指定与实施环境材料的教育计划； 4)推进环境材料及其评价方法的研究； 5)加强国际合作与交流；
6)政府制定法律、法规和政策来约束和引导； 7)提倡绿色消费和环境审美；
[15]8)运用市场经济手段保护环境。结语
可持续发展与环境材料是当今世界普遍关注的焦点之一，本文分四大部分论述了这一主题。可持续发展是一种新的发展观念，是时代发展的必然产物。环境材料是材料发展的必由之路，也是可持续发展的内在要求和重要组成部分。生命周期评价法(LCA)是一个新的研究领域，它在实践中不断地得到改进和完善。可持续发展与环境材料关系密切，实现可持续发展必须大力加强环境材料的研究。可持续发展与环境材料的研究必须进一步深人，使之在生态环境保护中起到应有的作用。此外，可持续发展与环境材料都是90年代后新兴的领域，它们还不完善，在实践中正得到检验和进一步的发展。
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