关于材料的知识-《生态建筑学》提供可持续性建筑的知识

从环境的视角去分析获取有关各种材料及他们在不同环境中是如何单独或共同产生作用的知识，是十分有意义的。我们的讨论按以下分类：木材和纤维素纤维为代表的有机材料，以石头、水泥、玻璃和石灰为代表的矿物质材料，金属材料以及塑料等合成材料。

1）有机材料

有机材料有时被称为可再生材料，是可以生长或利用太阳能和光合作用制造的有机物。关于有机材料的基本原则是，只要其使用量不超过生长量，都是有利于环境的。这些材料主要是木材与木制品，以及一些来自植物和动物的其他类型的自然纤维。从环保角度来看，在多数情况下木材都是最好的材料之一。它几乎可以使用在建筑的每一个部分，从立面、屋顶的结构和保温材料到室内家具。选择更有益于环境的处理方法是木材不应暴露在土地和湿气中，如果不能避免，则需要能被迅速干燥。木料的质量取决于其生长环境，树木在何时以何种方式被砍伐，如何进行干燥和维护。密集、种植单一树种会使得木材质量下降。尽量不使用浸渍木材，选择更有益于环境的处理方法，例如用油反复处理的松木芯材，有一种利用高温和压力处理的方法，可以使山毛榉、岑木和松木达到与浸渍相同的质量。进口木材需要有FSC或PEFC认证，以确保木材来自生态的环境。人类有近千年在木建筑中居住的经验，并且知道木材是健康的材料。一些木材，例如松木，开始的时候会散发出萜烯，因此需要时间来散发气味。从环保角度来看，多使用当地落叶树木可以增加地面植物、昆虫和鸟类的生物多样性。在建筑中常用的斯堪的纳维亚木料是松柏类植物，包括松树和云杉。落叶树木常用于地板、室内设施和家具。当然，选用其他木材也是可以的（图1-13）。

图1-10　MIPS模型用于研究待定性能的材料使用

这张图表显示了一段U值为0.4 W/（m2·K）的墙体中使用的两种不同保温材料：泡沫塑料（挤塑泡沫塑料，即XPS）和纤维素纤维（Isofloc）的环境影响参数。资料源于弗雷德里克 施密特-布列克（Friedrich Schmiedt-Bleek），伍珀塔尔住宅（Das Wuppertal Haus）

图1-11　BEAT2000关于一段玻璃幕墙立面的环境数据

上述环境数据说明大面积的双层玻璃表皮会耗费大量的资源，其中部分原因是使用了铝制构件。资料源于《建筑与环境——建筑材料形式和对环境的影响》，罗伯 马什（Rob Marsh），迈 克　劳 宁（Michael Lauring），埃贝 郝莱瑞斯 彼得森（Ebbe Holleris Petersen），丹 麦，2000

2）有机纤维材料

纸和纸浆是由木头制成的，在建筑中用以制造墙纸或保温材料。纤维素纤维保温材料是由纸浆制成的，加入一些添加物用来抵御微生物、小动物或防火。原则上纤维对生态是有益的，包括稻草、亚麻、椰子、剑麻、黄麻、大麻、棉花，以及泥灰、羊毛和软木。它们可以用于建筑保温和找平。稻草包可以用来建造建筑，稻草可以用作屋顶材料，并可以和黏土混合使用，亚麻可以用作保温卷材，大麻和羊毛也是如此。椰子壳是很好的包装材料，黄麻和剑麻用来做铺垫和墙纸，软木是很好的隔音材料，在地板和隔墙上都可以使用。不过，选择一种材料时，它在运输、种植和生产过程中（例如在棉花上喷洒杀虫剂）产生的环境影响需要列入考虑。

图1-12　TWIN模型数据

图中深色柱形条表示环境影响（0-3500）以及这个数值（根据数学模型计算）换算为原材料、造成的污染、废弃物、能源消耗、使用寿命等因素。浅色柱形图条表示一种产品是否健康（0-3500）。健康因素取决于物理和化学方面的影响、生物学与人体工程学效应以及安全性。资料源于《TWIN模型，建筑材料环境手册》，米歇尔 哈斯（Michiel Haas），荷兰NIBE建筑生态研究所，1998

图1-13　赤杨

赤杨是一种可以用作地板、家具和工艺品的木材

小贴士1-1　不同种类木材的用途

（1）屋顶、板材屋顶、木屋顶、木瓦：橡木、松木、落叶松和白杨的芯材可以不经处理直接使用。木材的下方应保持通风。焦油可以延长木材的寿命，但同时也会增加火灾隐患。

（2）外墙面板：与屋顶相同，也可使用纹理密实的云杉。

（3）窗、外门：橡木、松木和落叶松芯材，以及纹理密实的云杉。

（4）结构木料：松木、云杉、落叶松，以及诸如白杨这样的落叶树材，如果建设期间湿度不高，都可用作壁骨和梁。对于可以看见的柱子和梁，胶合木以及较小的梁来说，白蜡树、栎树、榆树、桦树或白杨这样的落叶树材，都是不错的选择。

（5）硬质地板：橡木、山毛榉、白蜡木、榆木、瑞典花楸、杜松，有时也用枫木。

（6）中等硬度地板：落叶松、樱桃木、枫木、花楸，有时也用桦木。

（7）软质地板：云杉、松木、白杨、赤杨、菩提木等。

（8）室内镶板：如果室内的湿度恒定，各种木材几乎都可以使用。如果湿度经常变化，采用鹅耳枥就需要十分谨慎，尤其是和山毛榉或樱桃木一起使用时。

（9）天花板：材料选用与室内镶板相同。对栎木这样的重木材需要加强连接。大多未处理的木材时间久了会变黄，白杨能保持光亮，并且可以不作处理或油漆。云杉比松木更为光亮。

（10）模板：材料选用与室内镶板相同。应尽量使用直纹理并且精确切割的干燥木材。

（11）雕刻：菩提木和赤杨很容易加工，橡木和桦木比较坚硬耐用。

（12）厨房工作台：如果不沾水，橡木、榆木和其他木材都可以使用。注意橡木容易被弄脏腐蚀。

（13）桑拿房：白杨多被用于长凳、地板和镶板，被水泼到的地方会变灰色。如果想要有木材的气息，就可以用云杉做镶板和地板，松木会释放出松香。

（14）潮湿房间：赤杨、橡木、榆木、松木、落叶松、云杉和白杨可以用于有水的房间。如果不迅速干燥，未经处理的木材会变灰色。如果通风条件好，可以使用更多类型的木材。需注意橡木容易被弄脏腐蚀。

（15）木连接件：相同类型的坚韧木材可以一起使用。与其他木材相比，杜松、紫丁香、山灰和黑刺李最适合用于连接件。

（16）风车，单柱风车：主立柱由高强度的橡木做成，可以经受各种天气和大风，松木制造房屋，云杉制作叶片（因为它富有弹性），风车轮则由镶有瑞典白面子树嵌齿的桦木制成（图1-14）。

图1-14　奥兰德式风车

一台保存完好的奥兰德式风车（单柱风车），位于瑞典乌普兰

3）矿物材料

矿物材料是不可再生的，但是它们已经大量存在，将他们用作建筑材料不会对环境产生很大影响。对环境影响最大的首先是在生产和运输过程中消耗的一次能源，其次石矿开采和沙砾坑也会给自然留下伤痕。

（1）玻璃。玻璃是由石英砂、碱或碳酸钠以及石灰岩构成的。其熔点约为1 400—1 550℃。有许多不同种类的玻璃，旧的玻璃可以回收制造新的玻璃。生产玻璃需要消耗大量能源。应尽量使用机械连接，减少黏合剂给环境带来的危害。除了用于窗户和玻璃隔墙，更厚的玻璃还可以用作承重材料，而加固的泡沫玻璃可以用作保温填充材料。

（2）石材。从环保的角度来说，来自附近采石场的石材是好的材料。应该少用需要长途运输的石材，尽量不用带有放射性的石材，在石材开采和加工过程中应尽量避免产生粉尘（长期吸入会导致硅肺病）。用于混凝土的压碎骨料（碎石）是最常用的建筑材料。天然砾石在很多地方比较缺乏，应尽量少用。混凝土、砖，以及其他碎石可以代替作为填充材料（图1-15、图1-16）。

（3）砖。砖由黏土制成。黏土砖经过干燥、预热，在800—1 100 ℃下烧制大约3 h制成。有些砖在1 100—1 200 ℃的温度下用烈火烧硬。在高温中充分烧制使砖能充分黏结（防火砖），主要用在烟囱和壁炉里。砖能在多种温度下烧制，但是最好使用尽量低温度烧制的砖。在烧制过程中添加诸如沙、锯屑或者碎砖这样的辅料可以使其减小在燃烧期间发生的收缩。添加的锯屑会燃烧并留下具有保温效应的孔隙。很多国家都生产砖，原则上砖不需要维护。有一个新品种称作蜂窝砖，其壁厚不超过2—3 mm。它是由特殊的细孔黏土和细纤维合成的多孔材料。蜂窝砖使砖的保温性能接近轻质混凝土的水平。蜂窝砖的导热系数为0.12 W/（m·K），多孔砖则是0.20 W/（m·K）。砖可以用作结构材料，垫层、地面铺装。特殊的空心砖砌块可以用作天花板、墙体以及地板的结构。用于地板时，砖表面可以用亚麻籽油处理，用于墙面时，砖表面可以磨光、刷白或油漆。砖在薄灰浆被去掉后可以重新使用。如果砖要被回收再利用，需要检测其压缩强度、抗冻性能及受污染程度（图1-17）。

图1-15　天然沙砾或混凝土中的碎石（碎石路）

这种碎石是最常用的建造材料。天然沙砾在很多地方供应不足，可以使用人工轧碎石料以节省天然沙砾。资料源于《生态建筑材料》，比约　贝格（Björn Berge），1992(www.xing528.com)

图1-16　位于爱尔兰的中世纪干垒石墙礼拜堂

（4）混凝土。混凝土由水泥、水、骨料（通常是大于8 mm的砾石或碎石）以及各种形式的添加剂构成。在瑞典骨料中的氡含量需要接受检测。混凝土中会有一些添加剂，如加快或减缓硬化的制剂、稳定剂、塑化剂、加气剂、减水剂和溶剂。生产混凝土制造需要考虑的性能因素包括：热工和蓄热性能、隔音、抗融冻、钢筋耐腐蚀，以及湿度特性。大多数溶剂包含三聚氰胺和甲醛。添加混凝土添加剂需要在密闭的环境内进行，以防这些物质对工作环境造成不必要的危害。通常混凝土的添加剂需要在使用前检测是否含有对环境有害的物质。混凝土很重，有良好的蓄热性和隔音性。混凝土是耐火的，但抗寒和透气能力差，也不能吸收水汽。混凝土的干燥需要很长时间，这意味着要等到混凝土中的水分降低到一个临界点后才能附着有机材料。潮湿的混凝土常常是导致致病建筑的原因之一。完成的混凝土与添加剂紧密结合，不会将它们释放出来，但是在施工后的第一周内会有甲醛散发到空气中。

（5）陶粒骨料。史蒂芬 海德（Stephen Hayde）在20世纪早期发明了结构性轻质骨料并获得专利。陶粒骨料由去石灰的黏土在转炉中加热到约1 150 ℃制成。黏土膨胀在黏土球中形成了许多小空腔，同时小球的表面因为高温而烧结，或者说黏土熔化并在表面形成了一层高密度的陶瓷保护层，最后得到的是目前在全世界各类型结构中普遍使用的强韧耐久的轻质骨料。海德以自己的名字命名产品。尽管原先的专利早已失效，“Haydite”仍被多家公司用作陶粒骨料的商标。

4）黏合剂

许多建筑材料中含有的黏合剂会对环境产生严重影响。在建造过程中完全不使用黏合剂是不可能的，但可以尽量减小使用量，并使用对环境危害小的品种。水泥生产需要消耗大量能源，石灰是露天开采的，并且烧制石灰的能耗很大。石膏被广泛使用，特别是室内。黏土需要大量的劳动力，对环境的影响却较小。沥青是石油工业的副产品。胶合剂也是黏合剂的一种，胶合剂会在后文中详述。

（1）沥青。沥青（柏油）是石油精炼的一种副产品。裂变产品中的芳香烃（PAKs）被怀疑是致癌物质。另一方面，沥青被认为是“纯净的”，通过安全方式蒸馏，不含有危害健康的成分。研究表明，只有沥青在被加热时释放出的芳香烃烟尘会有害健康。沥青被用来浸染纤维板，制造泡沫玻璃板的黏合剂，以及作为地下室墙体、地面、浴室墙体和天花板的涂料，用于防水防渗。

图1-17　砖住宅

建筑师约翰 伍重（Jørn Utson）设计，位于丹麦赫尔辛格（Helsingør）郊外

（2）水泥。波特兰水泥是使用最广泛的水泥，含有64%的烧制石灰（CaO）、20%的硅酸（SiO2）、5%的长石黏土（AI2O）、2.5%的氧化铁黏土（Fe2O3）和8.5%的其他材料，例如硫酸钙、高炉矿渣、粉煤灰、油页岩、石灰石粉、轻石粉、膨润土等等。这些原料被研磨并在1 500 ℃的温度下烧制。水泥与水混合时会变成如岩石般坚硬的硬块。生产水泥需要消耗大量的能源，并且会释放出Cox、SOx和NOx以及少量的水银，因此水泥工业想方设法减少排放。水泥中含有少量的铬，大约0.01%，因为它存在于天然的石灰石中。为了使水泥灰浆能长期储存并在使用时迅速凝结，需要使用化学添加剂，要尽量避免使用环氧树脂这类的添加剂，它含有致癌物环氧氯丙烷，而且环氧树脂是过敏原，对眼睛有刺激性，会损伤黏膜。有铬过敏反应的人应避免皮肤直接接触水泥。水泥的生产占据了全球总能耗的7%，通过改进生产过程可以将这个数值降低到3%。

（3）石膏。石膏具有良好的隔音性和储热性，防火性能好，尤其适合在室内使用，如抹灰、粉刷、地板夹层和石膏墙板。石膏主要有三种来源：开采的生石膏、工业烟气脱硫产生的固体废料REA石膏和磷酸盐肥料精炼产生的一种副产品磷石膏。REA石膏有类似于生石膏的特性；磷石膏含有危险的重金属和天然放射性物质，在用作建筑材料前需要检测。生石膏由主要成分为硫酸钙的石膏石（硬石膏）制成。具有经济价值的石膏石分布在德国、英国、加拿大和美国。石膏石以200 ℃高温煅烧将水分排出后就获得石膏粉（半水合物）。石膏粉与水混合时变硬，石膏石（二水化合物）进行重组，这就是石膏墙板和石膏灰泥的生产过程。

（4）石灰。石灰由石灰石烧制而成。当石灰石加热到900 ℃时，分解为生石灰（CaO）。如果在生石灰中加入水，就会释放出大量的热而变成熟石灰[Ca（OH）2]。石灰块与水混合可以用于粉刷建筑外墙。在这个过程中石灰与空气中的二氧化碳结合再次转变成固体石灰石（CaCO3）。传统的石灰砂浆由沙子和石灰组成，它不仅能吸收和分解水分，还具有消毒功能。石灰被用作砂浆、灰泥和砂砌块的黏合剂。浇筑建筑使用的是一种古老的工艺：矿渣、砖或岩石碎片和石灰砂浆一同在模板内浇捣，石灰砂浆由两份生石灰和一份沙子混合而成，后来人们发现更多的沙子可以使石灰砂浆便于保存。在普通石灰砂浆房子里，石灰和沙子的比例是1∶4，而在增加了沙子含量的砂浆房子里，只有10%的石灰。

（5）黏土。黏土无处不在，它的主要成分是硅酸铝。黏土是一种古老的建筑材料。当人们提到生土建筑时，通常都不是指纯净的黏土，而是黏土和沙的混合物（例如以1∶2的比例），也可以被称作黏土混凝土，黏土作为黏合剂，沙作为骨料。这样的黏土被用作墙体材料、砂浆和灰泥。有的时候为了增强性能，掺入其他材料，如加入稻草、切碎秸秆、木屑或陶粒以增强保温性能，加入细树枝、亚麻废料或牛毛以提高强度，掺入如牛粪或马尿以增强塑性。黏土造屋需要大量的人力，并且需要在温暖干燥的气候作业以便迅速干燥。保护建筑不受流水侵蚀是很重要的，因此需要陡直的坡顶和防水槽。生土房屋有舒适的室内环境，冬暖夏凉，黏土具有很好的水汽缓冲性，因此生土建筑内部拥有稳定而舒适的湿度（图1-18、图1-19）。① 黏土造屋的技术和方法。黏土造屋有多种技术，方法取决于黏土的材料特性和地方的工艺传统。素土夯实的承重墙将黏土捣入模板成型，下部墙体夯实后，模板移至上部夯筑。建造土房（cob house）时，承重墙并不需要模板，而是用含有少量稻草和小石子的黏性较大的土来建造的。土坯砖（adobe）房是晒干的未经烧结的土坯砖，以黏土砂浆砌筑形成墙体和屋顶。木骨泥墙是将篱笆钉在木龙骨上，再抹上黏土，掺有较多草筋的黏土称为轻黏土，膨胀黏土与其他混杂保温材料的黏土称为隔热黏土。机器压制（压缩土块）的黏土块可以比石块更为坚硬。德国正在努力使黏土建造产业化，可以批量购买黏土石膏、黏土砂浆、黏土砖，以及掺有芦苇加强筋的黏土板材等产品。② 黏土砂浆和黏土抹灰。黏土砂浆延展性好，膨胀或收缩时不易断裂，也易于敲落，所以它常用于砌筑炉窑，当然它更多用于砌筑土坯砖墙。黏土抹灰不仅用于木筋泥墙的建造，还可以抹刷在黏土石或素土夯实的建筑内外。木筋泥墙常见于木构房屋的室内，以使它们能够抗风防水，并为贴附墙纸提供一个更加光滑的表面。室内的木筋泥墙同样可以在混凝土建筑中使用，以改进室内物理环境。黏土建造技术正在西方的自主建造中悄然复兴。为了获得较好的保温性能，人们较多选用掺有稻草或膨胀黏土块的熟黏土（图1-20、图1-21）。

图1-18　生土住宅

盖尔诺特 明克斯（Gernot Minkes）教授的生土住宅，位于德国卡塞尔

图1-19　黏土造屋

黏土造屋的传统存在于世界多个文化之中。黏土可以储存热量和水汽，而且是廉价环保的材料。资料源于《天然的建筑材料：黏土》，克劳斯 席尔贝格（Klaus Schillberg）绘，汉斯 克涅瑞曼（Heinz Knieriemen），1993

图1-20　黏土石墙（一）

这是用酪酸涂料油漆的黏土石墙，托克尔宅（Hus Torkel），瑞典科维克斯海姆（Kovikshamn）

图1-21　黏土石墙（二）

托克尔宅（Hus Torkel）的黏土石墙，瑞典科维克斯海姆（Kovikshamn）。由于这面墙对着浴室，最下面的两层采用烧制砖以防漏水

5）金属

金属的使用需要十分谨慎。采矿会伤害自然，并产生环境垃圾。冶金工艺给环境造成很大危害。合金和金属表面处理会长时间造成难以确定的环境影响。由于金属的广泛使用，自然界中的废弃金属不断增加，土壤和沉积物中的金属含量也不断增加。金属回收再利用十分重要，尤其是生产时需要消耗大量能量的铝（32 000—71 000 kWh/ t）。如果铝可以被回收再利用，需要的能源只有生产的5%。比较环保的金属是铁和钢、再利用的铝以及在某些情况下的不锈钢。尽量少用金属，尽可能地使用其他的建筑材料，如胶合木、陶瓷和混凝土复合材料（参见屋面）。钢主要由铁及少量的碳、锰、磷和硫组成。钢是制造过程中能耗最少的金属，不过易生锈，需要面层处理。镀锌钢含有5%的锌。钢的电镀会产生镍、铬、氰化物和氟化物的物质。作为结构材料，钢材需要包裹其他材料，例如，覆盖多层石膏，或是漆上防火漆。防火漆并不环保。钢结构、钢筋网和金属龙骨必须与地面连接，以减少电磁场对人体的影响。在瑞典化学部门的PRIO数据库中，铜、锌和铬都被纳入危害物质之列（建议尽量少用）。它们对水生生物有很大危害，会对水生环境造成长期的影响。铜的危害在其呈离子状态时尤甚。铬在被吸入体内或直接与皮肤接触时，会造成很大的危害。镍会造成过敏，并疑似是致癌物质。有很多种类的合金，最常见的是黄铜，由60%的铜和35%的锌组成。还有少量成分的铅、铬和镍。铝的抗腐蚀性相当强，但其生产过程耗能巨大并且产生有毒的氟污染物。产生大量的对环境有害的红色矿泥。铝由冰晶石和铝矾土（包含铝的黏土）制成。废铝金属的重新冶炼今天非常普遍，一定量的铝产品是由回收的材料生产的。应该鼓励使用由回收铝制成的铝制品。在当今的工业社会，使用铝的增长量比其他任何金属都要大。自然足迹基金会发表了一份关于金属的共同文件。总的来说，他们认为所有金属的使用都会给环境造成负担。判断它们的危害程度可以依据金属的“未来污染特性（FCF，future contamination factor）　，这是对比金属在地壳中的天然含量和从地底深层抽出数量后得出的（图1-22）。

6）合成材料

合成材料是人工制造的，并不来自于自然，塑料是最常见的合成材料。

（1）塑料。塑料是将单元结构连接在一起构成链或网从而最终形成聚合物的材料。单元结构由石油和天然气裂解产生。世界上大约4%的原油和天然气是用来制造塑料的。聚合物中会加入添加剂以达到某种特性。应当避免使用含有溴化阻燃剂的塑料。为了使塑料具有不同属性，需要加入各种添加剂，如填充剂、颜料、硬化剂、催化剂、加速剂、抑制剂、抗氧化剂（防老化）、软化剂、紫外线或热稳定剂、阻燃剂、防静电添加剂和发泡剂。塑料的属性主要取决于构成聚合物的组织和化学结构，不过添加剂可以影响这些属性。① 添加剂是塑料的最大问题。因为它们往往是稳定的难以被降解的非生物物质，也可能对健康有害，还有，它们使得塑料的再利用变得复杂。实际上仅仅知道塑料的种类是不够的，知道不同种类的塑料含有什么添加剂也很重要。在塑料生产的过程中，溶剂、润滑剂和下模剂必须有控制地使用。② 热塑性塑料是可塑的。它产生于链状和交叉状的聚合物。加热使得这些聚合物分子在相互影响下移动从而使塑料软化和可塑。冷却之后，这些分子重新相互靠拢，从而使塑料变硬。理论上来说，热塑性塑料可以反复融化塑形，因此很适合循环使用。如今的塑料已经很难分类，它们最多可以反复利用4—5次。在热固性塑料中，聚合物以大的三维网状连接在一起。网眼的等级和密实程度，决定了其变形的可能性和程度。交联在加热或化学物质硬化的过程中发生。由于它们的网状结构，当温度超过一定水平时，热固性塑料不会变软，而是碎裂成片。因此热固性塑料并不适合循环使用，只能通过焚化或分解用来回收能源。

图1-22　金属的未来污染特性（FCF）

某些金属的危害更大，如汞、铅、铜这些重金属。资料源于自然足迹基金会关于金属的共识文件，1993

（2）普通塑料。最环保的塑料是含有简单的碳氢化合物的物质，例如聚乙烯、聚丙烯和聚烯烃。LDPE（低密度聚乙烯）不含添加剂，常用于食物包装袋。HDPE（高密度聚乙烯）含有添加剂，不可分解，但可以被烧掉。聚烯烃是由聚乙烯和聚丙烯的混合物组成的。① 聚苯乙烯（PS）和聚酯（PET）的组成。它们由碳、氢、氧组成。从生态角度来看这些物质都不环保，因为它们在焚烧过程中会产生对环境有害的芳香烃（POMs和PAKs）。因此需要控制这些塑料的分解过程。它们的生产过程也是复杂的，消耗大量能源并危害环境。苯由石油制成，既是致癌物质，又会影响免疫系统。苯乙烯由苯制成，会扰乱荷尔蒙。二甲苯和苯乙烯在生产过程和成品前两三个月内都会散播有害物质，因此生产过程需要在密封的环境内进行。② 有些塑料应该避免使用。像环氧塑料和酚醛塑料这样的热固性塑料，不可循环使用，在未硬化前极易引起过敏。聚氨酯塑料也是一种热固性塑料，它燃烧时，会形成有毒的异氰酸盐，会引起过敏和哮喘。ABS塑料（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）也需要尽量避免。PVC（聚氯乙烯）由碳、氢和氯原子组成，从环保角度来说，是最有争议的塑料（图1-23）。氯在生产、焚烧和分解过程中会造成环境问题，其生产过程中，需要使用大量水银。焚烧时，会产生盐酸和二英（有毒、长存的有机化合物）。氯在高温下会产生对环境有强烈危害的物质。PVC含有如软化剂、稳定剂和抗氧化剂之类的混合剂。一般的软化剂是在塑料中加入15%—35%的邻苯二甲酸酯。混合剂会渗漏出表面。

（3）未来的新型塑料。如果塑料的原材料是可再生资源生产，含有的添加剂不会对环境产生不利影响，又可以循环使用多次，它可以成为未来最好的材料之一。在这些情况下，塑料是优秀的、节省资源的材料，可以用来替代会造成环境危害的材料，例如金属。塑料可以用谷物、马铃薯淀粉、纤维素、碳或者植物油生产。这些种类的塑料在市面上都是可见的。它们具有同样的功能，甚至比用原油制造的塑料更好（表1-4）。

（4）橡胶。橡胶是一种通过化学添加剂，经过硫化过程而变得有弹性的聚合物。硫化是分子链之间交联从而形成网络的过程。橡胶可以变形，当压力释放之后可以回复原来的形状。有的橡胶材料附有编织纤维的基底。合成橡胶的原材料是石油。天然橡胶来自橡胶树，在温暖的气候中生长。生产天然橡胶的能耗只有合成橡胶的一半。运输天然橡胶和合成橡胶都需要大量的工作。从环保的角度看，天然橡胶制品比合成橡胶的好。天然橡胶产品常与合成橡胶混合，有的合成橡胶具有和天然橡胶一样的结构。所有的橡胶制品，为了评价其对环境的影响，需要知晓其使用了什么添加剂。

图1-23　PVC塑料含有害物质

“绿色和平”组织认为，从环境的角度来看应该避免使用PVC塑料。为了应对指责，PVC产业去除了软化剂和热稳定剂，对产品的生产过程实施优化。PVC还是一种含氯的材料（57%），因此在废弃、处理和焚烧时会产生有害物质。PVC所含的另外43%的物质来自于化石燃料。资料源于“PVC+ kretslopp = sant?”“绿色和平”组织，1993

表1-4　塑料和橡胶制品的缩写

（5）纳米材料。纳米技术用于制造纳米（百万分之一毫米或大约五个原子大小）层级的结构。在纳米层级，没有物理、化学、生物学或材料学的区别，这导致了全新的现象和功能。在许多案例中，为了模仿自然生物，如蝴蝶、甲虫和孔雀而采取纳米技术。它们的翅膀、甲壳和羽毛上闪耀的颜色都可以通过角质物质的特殊纳米结构来实现。工业生产的所有门类都会受到纳米技术的影响。在建筑工业中，纳米技术会改进玻璃和橡胶的色彩，研发彩色油漆和水泥。纳米结构表面不会变脏的特性，还有助于研发自洁性的玻璃和织物。对于纳米技术的担忧是：纳米微粒是那么的小，可以通过皮肤和肺部进入人体内。如果分子大小的微粒被吸入，附着于气管壁上的黏液被带入肺部，它们将会进入肺泡——血液补充氧的重要地方。研究表明，纳米碳管伸入老鼠肺部会使其产生严重的炎症，这与吸入石棉纤维的症状是相似的。