论环境材料与可持续发展

论环境材料与可持续发展

内容提要：

目前的社会是个讲求资源节约型的社会，关于资源节约的话题，首当其冲会想到的是材料的发展应用，本文从当前热门的生态环境材料的发展规律及它的发展对当前的社会经济的影响角度强有力论述了生态环境材料不可动摇的发展地位。

关键词： 生态环境材料，可持续发展，环境协调性设计。

正文：

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破坏，威胁着人类的生存和健康。

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。

因此保护环境、可持持续发展的观念是成为近些年来世界各国所致力推动的。这种观念不会是短暂的，而是随着时间日趋重要，因为它关系着你我的未来因此，无论是产品制造商还是城市建设者，唯有在一开始使用“对”的材料，才会有保护生态环境的最终效果。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。

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，从而对后代人所造成的损失。

随着人类文明进程的不断发展和“可持续发展战略”的提出，客观现实要求人类从环境保护角度出发，重新认识和评价人类过去在材料研究、材料开发、材料使用和材料回收等方面的行为。正是在这种背景下，生态环境材料的概念应运而生。它是9O年代初，由日本的山本良一教授提出的，它代表了21世纪材料科学的一种发展方向。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。

人类的生产过程从材料的生产-使用-废弃的过程来看，可以说是将大量的资源提取出来，又将大量废弃物排回到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

的破坏人类赖以生存的环境空间。传统的材料研究、开发与生产往往过多的追求良好的使用性能，而对材料的生产、使用和废弃过程中需消耗大量的能源和资源，并造成严重的环境污染，危害人类生存的严峻事实重视不够。 生态环境材料的研究进展将有助于解决资源短缺、环境恶化等一系列问题，促进社会经济的可持续发展。

生态环境材料与量大面广的传统材料是不可分离的，通过对现有传统工艺流程的改进和创新，以实现材料生产、使用和回收的环境协调性，是生态环境材料发展的重要内容。换而言之，生态环境材料是赋予传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性的材料，它是由材料工作者在环境意识指导下，或开发新型材料，或改进、改造传统材料所获得的。

我们之所以强调它并非仅特指新开发的新型材料，也并不是排它性的新材料体系，主要是因为实际上任何一种材料只要经过改造达到节约资源并与环境协调共存的要求，它就可以被视为生态环境材料。而这种定义、概念的延伸，有助于调动广大的材料工作者的积极性，鼓励和支持他们结合本职工作，对量大面广的材料产品进行生产技术改革，实现节能、降耗和治理污染的目的

生态环境材料是人类主动考虑材料对生态环境的影响而开发的材料，它的开发应用是在尽可能满足人们对材料性能要求的同时，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。因此，我们在研究、设计、制造材料以及使用、废弃材料产品时，一定要把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，改变以往只管设计、生产，而不顾产品使用和废弃后的资源再生利用及环境污染的做法。

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：纯天然材料的开发和利用；环境兼

容性涂层材料；汽车尾气净化用催化剂材料；生物降解材料；可再生及可循环制备和使用的材料；环境工程材料；降低环境负担性的材料加工工艺和技术；其它环境协调性材料及产品。

材料制备加工中洁净技术又称为零废弃加工技术，在先进材料可持续发展中具有重要的地位，已在国际上引起材料科技工作者的极大关注，材料制备加工中的零排放于零废弃技术的重要性在于它从根本上改变了现在环境问题上的“先污染，后治理”的模式，其基本出发点是通过对材料制备加工中各种过程的综合分析，采取有效的综合技术，从技术及经济成本的可行性两方面考虑，尽可能减少乃至最终避免在材料制造加工中废弃物和污染物向生态环境中的排放，实现材料加工技术洁净化。

对于目前已有的各种材料，已经具有成熟的工艺和生产应用，并且其应用发展也将进一步增大，但是在生态范畴中，必须在今后的生产及应用中考虑环境的适应性，使之加大回收力度，目前已经逐步开展各种基体复合材料回收的研究工作并取得初步的成绩，但还有待于继续深化和提高，同时还必须对回收过程作全面评价，即回收过程的能源投入及不可回收的污染程度等来衡量回收过程和方法的可行性；其次，向环境材料所要求的先进性发展，先进复合材料的优异综合性能是众所周知的，发展功能与多功能材料，由于它的用量小而附加值高，又对环境不会造成很大的压力，从而能促使人类社会的进步；最后，开拓利用地球上尚未开发的资源和废弃物来制造低性能通用材料，是自然资源的功效得以充分的发挥。

生态环境材料经过十几年的发展和研究，以下几点已为世界公认：① 材料的环境性能将成为2l世纪新材料的一个基本性能；②用LCA方法评价材料产业的资源和能源消耗、三废排放等将成为一项常规的评价方法；③结合资源保护、资源综合利用，对不可再生资源的替代和再资源化研究将成为材料产业的重要发展方向；④各种生态环境材料及其产品

的开发和广泛应用是其发展的重点。

高分子生态环境材料未来的发展方向是：① 开发高效生产技术，使高分子材料精细化、功能化、高性能化以及生态化；②优化设计，根据各种高分子材料制品用途进行可降解或长寿命高分子材料的设计；③探讨与环境协调的再生循环方法，使高分子材料废弃物变废为宝，实现资源再生利用。

欧、美、日等发达国家和地区在材料环境负荷的定量评价、材料的再生利用及再资源化、材料中有毒有害元素的消除及替代等方面的研究开发一直起着引导世界潮流的作用。目前通常采用环境协调性评价，也称为生命周期评价(LCA，Life Cycle Assessment)，这是对产品系统在整个寿命周期中的（能量和物质的）输入、输出和潜在的环境影响的汇编和评价。环境材料学主要研究在材料加工和使用过程中如何减少对环境的破坏；建立定量的评价材料环境负担性的生态循环评估方法（LCA）,将环境负荷作为一个考核材料的新指标，用于指导开发具有环境意识的绿色材料和产品。生态环境材料应该具有以下特点: 一是具有先进性, 能够为人类开拓更广阔的活动范围和环境; 二是具有良好的环境协调性, 即对外部环境尽可能的协调; 三是舒适性, 使人们生活的环境更加美好、 舒适。

一些国际知名的大企业如IBM、西门子、三菱、佳能、东芝、日立、索尼等，都从产品和技术开发的角度关注生态效率和资源环境效率，力求其开发的新产品兼具良好的经济效益和环境效益，以保持在未来市场中的竞争力。废弃物的循环再生（再资源化）和环境友好材料的研究开发及其产业化，已经成为当前和今后国际材料产业领域的大趋势。

从20世纪90年代起出现了许多有关可持续发展和实施的概念与方法，例如生态设计、生态环境材料、生态产品、循环产业和循环经济以及工业生态学等等，其基本目标就是要在可持续发展的大前提下，寻求一个对社会、经济、生态环境都有利的生产发展模式。产

品设计、企业的运营、行业的发展以及社会服务，都要尽可能地采用生态设计的原则与方法，也就是在整个生命周期里力求做到与生态环境的和谐共存。其中3R原则（Reduce，Reuse，Recycle）是生态设计（或环境协调性设计）的核心和基本指导思想。产业发展侧重点必然向着附加值再生的方向和3R战略发展，它是经济发展的新动力和方向。

生态材料不仅本身可以实现环境意识化，而且它也将成为材料发展的趋势，为将来生态材料设想付诸实施，无论在材料的生命周期性评价方面还是具体生态材料的设计、研究与开发都将随着人们对生态环境的日益重视而取得更大的进展，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、新技术和新方法也将会不断问世，这也有助于人类解决资源短缺、环境恶化等一系列问题，对社会有一定的帮助。

总之，生态环境材料必将成为未来新材料的一个重要分支，作为跨材料科学、环境科学以及生态科学等学科的新型材料，在保持资源平衡、能源平衡和环境平衡，实现社会和经济的可持续发展等方面将起到非常重要的作用。如果在生产和生活中广泛使用该类材料，就可以实现社会的可持续发展，使资源和能源得到有效的利用，使我们的生产和生活环境得到有效的保护。该类材料代表着科学技术发展的方向和社会发展进步的趋势，必将对人类社会进步起到巨大的推动作用。

越来越多的人取得如下共识，为了避免现在地球所面临的危机，无论是发达国家还是发展中国家，都应该努力向非物质经济（或者服务型经济）或者节约型社会转变。在这种转变中，企业起着关键的作用。政府和社会应通过强化有关法制、实施财政税制的生态化改革以及鼓励绿色采购行为等措施，并对那些竭尽全力实行环境技术革新与环境效率经营的企业给予全面的支持。通过环境技术革新使产品的环境效率（或者资源效率）得到显著提高，这就是生态设计或者说环境协调性设计及生产的目的和实质。

在人与自然的协调共生，人类必须建立新的道德观念和价值标准，学会尊重自然、师法自然、保护自然，与之和谐相处的前提下。我国提出的科学发展观把社会的全面协调发展和可持续发展结合起来，以经济社会全面协调可持续发展为基本要求，指出要促进人与自然的和谐，实现经济发展和人口、资源、环境相协调，坚持走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路，保证一代接一代地永续发展。从忽略环境保护受到自然界惩罚，到最终选择可持续发展，是人类文明进化的一次历史性重大转折。

可持续发展战略已成为当今一个应用范围非常广的概念，不仅经济、社会、环境等方面运用，而且教育、生活、艺术等方面也经常运用。为适应这种变化，其含义也需作重新表述。联合国世界环境与发展委员会的定义基本确切，但将其定位于处理“当代人”与“后代人”之间的利益关系，却有些偏狭，因在“当代人”、“后代人”之内也存在着可否持续发展的问题，并非仅在“当代人”和“后代人”之间存在该问题，而这一定义显然不能涵盖“当代人”、“后代人”之内的利益处理问题。

在人们的潜意识里，只要是持续而不停顿的发展皆可叫持续发展，可持续发展的概念实际上解决的是当前利益与未来利益、近期利益与长远利益的关系问题，因此，我们以为，可持续发展这一概念可重新表述为：“既顾及当前利益、近期利益，又顾及未来利益与长远利益，当前、近期的发展不仅不损害未来、长远的发展，而且为其提供有利条件的发展”。这一定义具有普遍适用性，可解释所有领域的可持续发展，可使人明白只要实施了竭泽而渔、杀鸡取卵之类只顾当前利益、近期利益而不顾及未来利益与长远利益的短期行为，皆可看作与可持续发展对立的“非可持续发展”，不见得非得对后代人造成损害的才是“非可持续发展”，而仅仅损害当代人未来利益与长远利益的便不是“非可持续发展”，消除联合国世界环境与发展委员会的定义易给人造成的这种误解。

可持续发展是一种新的发展观念，是时代发展的必然产物。而生态环境材料是材料发

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。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。

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[9]生态环境材料http://baike.baidu.com/view/1234728.html?wtp=tt（百度百科）

[10]可持续发展http://cpc.people.com.cn/GB/134999/135000/8104098.html（人民网）