如何选择材料-《生态建筑学》

决定材料选择的因素有两个方面：第一，材料如何影响人与生态系统的健康；第二，材料如何影响资源利用，对环境是否造成伤害。从健康角度来看，主要检测的是材料的挥发物质和化学成分；从资源利用角度来看，主要考察材料的生命周期评价（LCA）。

1）健康方面

材料是否影响健康主要取决于其是否含有有害化学成分，尤其是不能在室内环境释放有害物质。

（1）建筑工业中的化学制品。全球化学物质的使用在爆炸性增加。通过无数的产品，化学品在社会中不断扩散并传播到自然环境中（图1-7）。化学品通过垃圾焚烧、垃圾污染、产品渗漏、故意传播（杀虫剂）以及生产性扩散等方式侵害环境。在建筑行业中尽可能杜绝不良化学制品是非常重要的。化学品的危害是多方面的，一些有毒化学品影响长久，在身体里积累产生毒性。例如，有些长期稳定的有毒化学品（聚对苯二甲酸二丁酯PBT）。众所周知的毒害环境物质有DDT和PCB，溴化灭火剂也对环境产生危害。在身体内积累、产生长久影响的化学物质通常被称作vPvB（非常稳定且易生物积累）。致癌的、诱导有机体突变的、反复毒害的物质被称作CMR物质。长久存在的有机环境毒性物质被称作持续有机污染，或POP物质。这些化学品能引起神经损伤、行为焦虑、心血管疾病、肾功能损害、激素混乱、骨质疏松、癌症、对胎儿造成损伤以及不孕不育等。

（2）REACH——欧盟的化学制品规章体系。REACH的意思是“化学制品的注册、评估、许可和限制”。欧盟制定了一个规章体系来控制化学制品的使用。所有的化学物质，不论新的或旧的，自主生产的或进口的，只要超过1 t就必须注册。注册是为了强迫化学工业建立基础数据。化学工业本身需要评估并对公众表明注册的化学物质有什么危害。在评价之后，当局依据评估成果决定一种物质可以使用、授权使用，还是完全禁止。REACH条例7.1条规定，具备下列条件的需要申报注册：① 在正常、合理的使用状况下会发生排放；② 生产总量或进口总量超过1 t；③ 该物品已因为某种特殊用途申报过。该材料的注册总量必须包含所有生产产品或进口产品的总量。瑞典化学制品监察局的“PRIO”（优先设定指南）数据库，可协助REACH系统使用。查询PRIO数据库的信息可以帮助了解哪些物质需要得到REACH审批流程的许可。

（3）排放物。建筑材料会释放出许多物质，其中有一些受到限制，人们对于不同物质混合之后会产生怎样影响的知识十分有限。因此，之前采用的一种简单方法是测量排放总量（TVOC，总挥发性有机化合物）。不过，这种测量方式目前已不再常用，因为即使是凭经验认为是健康的物质也会有释放物质，例如新烤的面包或木材。现在人们对每一种释放物质施行单独测量。大多数物质的释放会随时间而减少（图1-8）。

（4）瑞典化学制品监察局的PRIO数据库。PRIO数据库的法律基础是瑞典国家环境规范。其主要内容是物质的组成成分，预警条例以及替代条例。这些规章适用于制造商、进口商、销售商以及化学产品使用者。PRIO数据库由多个部分组成，包括了超过4 000种化学物质的数据信息。PRIO将物质分为两个等级：停止使用和减小危害性的物质。列入停止使用目录的物质是有严重危害的，无论如何不能继续使用。对于这些标准的大量反馈成为核准REACH系统（欧盟化学制品规章体系）的基础。需要减小危害性的物质通常含有应特别注意的成分。对其进行的评估和采取的措施取决于它所属的类目和实际的使用情况。PRIO数据库也有一些实用小窍门，如怎样建立一个化学物质清单，以及怎样分析有害物质并证明其危害性（表1-2、表1-3）。

表1-2　十四种危害最大的化学品

图1-7　1959年（左）和2000年（右）全球化学物质使用状况

关于化学物质怎样影响健康的知识十分有限，这种影响取决于多少物质在多长的时间内以何种比例进入人体。资料源于瑞典自然保护协会

图1-8　建筑材料会释放物质(www.xing528.com)

含有不同的化学物质，其中一部分会释放到室内空气中。资料源于瑞典厄勒布鲁市（Örebro）医院，谢尔 安德松（Kjell Andersson）

表1-3　七种有害环境的金属

2）环境信息档案

有许多用于描述材料、建造活动或建筑物的资源消耗与环境影响（也被称作生态效益或生态足迹）的系统。建立一个环境信息档案是一项浩大的工程，需要收集很多资料。我们使用生命周期评价系统来研究一种材料在其生命周期的每一个阶段内对环境产生的影响，包括能源及原材料的使用量，以及对空气、水和土壤的排放物等。数据库中相关的信息被整合在一起。对不同的材料使用同一种研究方法才能取得公平的对比。全生命周期研究的阶段包括：原材料的生产，产品的生产、运输，房屋建造、运营使用与拆除。

（1）生命周期评价（LCA）。生命周期评价（LCA）系统是一种研究材料对于环境产生持续作用的方法。环境失衡的量由消耗的能源，以及释放到土壤、空气和水中的物质综合计算得出。生命周期评价系统的问题就是耗费太多的时间，而且新的生产技术对于结果产生的影响可能远大于材料本身。无论如何，生命周期评价系统是改进产品生产、减少环境污染的好工具（图1-9）。

图1-9　生命周期评价系统

评价系统追踪一个产品从诞生到终结的全过程，揭示材料的选择是如何影响环境的。资料源于瑞士联邦材料测试与开发研究所（EMPA），苏黎世

（2）MIPS模型。MIPS（Material Intensity Per Sequence，材料强度序列分析）模型源于德国，主要针对资源消耗的测试，例如，一种保温材料在生产过程中，需要消耗多少有机物和无机物、水、空气和土壤。利用MIPS模型可以测试和比较，使一段墙体的保温性能达到特定U值（传热系数），不同的保温材料需要消耗多少资源（图1-10）。

（3）丹麦环境信息档案模型。丹麦建筑研究中心（Statens Byggeforskningsinstitut）建立一个名为BEAT2000的数据库，包含有多种建筑材料的生命周期评价（LCA）数据。该数据库的环境信息以温室效应、酸化和氮负荷（COx，SOx和NOx）的方式显示了资源和能量的消耗以及对环境的影响。在一些案例中还给出了垃圾管理和有毒物质处理的数值（图1-11）。

（4）TWIN模型。荷兰的TWIN模型，对健康和环境影响都作出检验，并且在质和量两方面进行评估。材料的质量用两个竖条表示，一个代表健康影响，一个代表环境影响（图1-12）。

（5）“自然+”系统。“自然+”（Natureplus）是一个成立于德国的国际组织，根据严格的健康、环保、性能和生命周期评价数据对建筑材料和日用品施行认证。该认证体系要求一个产品至少要有85%的材料是可循环使用的，并且要有充足的来源。对于合成材料和危害性化学物质的评测标准尤其严格。据估计某些领域只有20%的产品得到了“自然+”认证。