材料的环境影响与产品报废后的处理

产品在报废后的处理通常是回收利用或废弃，因此不便于回收利用和废弃后难以降解的材料都将造成环境污染。例如当前许多塑料制品使用后造成的白色污染问题就是一个典型的例子。

新型建筑材料的应用

在材料的提取、制备、生产、使用及废弃的过程中，常消耗大量的资源和能源，并排放大量的污染物，造成环境污染，影响人类健康。20世纪90年代初，世界各国的材料科学工作者开始重视材料的环境性能，从理论上研究评价材料对环境影响的定量方法和手段，从应用上开发对环境友好的新材料及其制品。经过几年的发展，在环境和材料两大学科之间开创了一门新兴学科——环境材料。环境材料的特征一是节约能源和资源；二是减少环境污染，避免温室效应和臭氧层破坏；三是资源容易回收和循环再利用。

新材料研制设备

环境材料在欧美被称为环境友好型材料或称为环境兼容性材料。环境材料的含义主要还是指材料及其制品对环境污染小或对环境友好等。而在亚洲，主要是中国和日本，汉语和日语有关环境材料的称谓比较相近，如环境材料、生态材料、绿色材料、生态环境材料、环境相容性材料、环境协调型材料或环境调和型材料等。1995年，在西安举行的第二届国际环境材料大会上，与会的国际材料界各方专家经讨论，一致同意将环境友好型材料的各种表达统一为“环境材料”的汉语称谓，这就是汉语“环境材料”名称的正式来源。

1998年，由国家科学技术部、国家863高科技新材料领域专家委员会、国家自然科学基金委员会等单位联合组织在北京召开了一次中国生态环境材料研究战略研讨会。会上就环境材料的称谓、定义进行了详细的讨论，最后各位专家建议将环境材料、环境友好材料、环境兼容性材料等统一称为“生态环境材料”，并给出了一个有关环境材料的基本定义，即：生态环境材料是指同时具有满意的使用性能和优良的环境协调性，或者能够改善环境的材料。所谓环境协调性是指资源和能源消耗少、环境污染小和循环再利用率高。部分专家认为，这个定义也不是很完整，还有待进一步完善和发展。例如，环境材料除考虑环境性能和使用性能外，还应考虑经济性能。

围绕生态环境材料研究，无论是在材料的环境协调性评价方面，还是在具体生态环境材料的设计、研究与开发方面，都取得了重要进展。

新型生态环境材料

（1）材料的环境协调性评价方法及其应用

日本于1995年成立了JLCA协会，由通商产业省支持，涉及15个主要的工业领域，已对一些典型材料进行了环境协调性评估。该协会从1998年开始在通产省资助下，启动了国家的LCA计划。该项计划5年内投入8.5亿日元，有23家主要工业企业协会、公司和政府研究机构以及大学的参与，旨在建立适合日本国情的材料环境负荷评价方法、LCA数据库和实用的网络系统，以指导和推进全日本材料及其制品产业的环境协调化发展。

德国一研究所利用物质流分析的方法研究了某些国家、地区以及典型材料和产品如铝、建材、包装材料等的物质流动和由此产生的环境负荷，用于指导工业经济材料及产品生产的环境协调发展。

奥地利、加拿大、法国、德国、北欧国家、荷兰、美国等许多国家和欧盟、世界经济与合作组织、国际标准化组织等国际组织都将LCA作为制定标志或标准的方法。在评价中已涉及的材料有：交通运输材料（如汽车材料）、包装材料、建筑材料、自行车材料及其他材料。

汽车低碳时代

LCA的研究与应用不仅依赖于标准的制定，更主要地依赖于评估数据与结果的积累。在绝大多数的LCA个案研究中，都需要一些基本的编目分析数据，例如与能源、运输和基础材料相关的编目数据，而这方面的工作量十分巨大。不断积累评估数据，并将这些数据建成数据库，在LCA研究中是非常重要的工作。目前世界上有10多个有影响的材料生命周期评价数据库是由不同国家、组织或研究机构建立的。这些数据库在LCA研究中发挥着重要作用。(www.xing528.com)

（2）生态环境材料的设计、研制与开发

国际上生态环境材料的研究已不局限于理论上的研究，众多的材料科学工作者在研究具有净化环境、防止污染、替代有害物质、减少废弃物、利用自然能和材料的再资源化等方面做了大量的工作，并取得了重要进展。

环境设计

日本的知名企业，如佳能、东芝、日立、富土、索尼等，德国的西门子、AEG、BASF等从产品的材料和技术的开发等角度一直关注生态效率和资源环境效率，使其开发的新产品不仅具有经济效益，还要具有环境效益，以保持未来的市场竞争力。美国的著名公司也在实施相应的研究发展计划，如IBM公司的环境设计计划、道尔化学公司的减少废弃计划等。总部设在日内瓦的零排放研究组织经过研究和实践，认为在生产过程中实施零排放是提高资源效率、改善环境污染的有效措施之一，特别是对材料的再生产，将所有原料进行充分利用，达到零废物、零排放，是四倍因子或十倍因子理论的具体实践。该组织已在全世界几十个国家实施了40多个研究和示范项目，证明零排放在技术上是可以实现的。

在钢铁产业中，直接还原铁工艺与高炉炼铁工艺相比，原料种类比较简单，只用铁矿石、煤和石灰石三种物料，省去了高炉炼铁工艺中的烧结、焦化工序，缩短了炼铁生产工艺流程，大大降低了生产过程中的环境负荷。短加工流程的开发应用，极大地降低了生产过程中的能耗。

在生态建材方面，已发展了多种无毒、无污染的建筑涂料，如水溶性涂料、粉末涂料、无溶剂涂料等。有一种用于卫生陶瓷表面的涂层材料，不但具有普通陶瓷表面釉质的一般性能（如耐磨、光亮），还具有杀菌、防霉的作用。在水泥工业中，环境协调性设计也具有广泛的应用前景。例如，利用可燃废料（包括废轮胎、废塑料等）替代部分煤来煅烧熟料，不但可以显著降低水泥生产能耗，而且起到了防止污染、保护环境的作用。目前具有广泛应用前景的绿色高性能混凝土，不但更多地节省了水泥熟料，同时，因能更多地掺加以工业废渣为主的活性细掺料，从而使材料能更大地发挥高性能优势，减少水泥和混凝土的用量。此外，像生态资源材料、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。

随着信息技术的发展，电磁波对人类生存环境的污染越来越受到关注。为了减少电磁波对人体的辐射污染，大量的研究集中在开发有效的屏蔽措施方面。目前电磁波防护材料主要有两类，一类是吸波材料，一类是反射波材料。在防治城市汽车尾气污染方面，汽车尾气净化材料的开发也已成为热点。

（3）环境材料在我国的发展前景

在我国目前和未来的相当一段时期内，生态环境材料的研究应分为几个层次，主要有：全民特别是材料界的观念意识改变（如宣传和教育问题）；宏观上的国家行为（如立法、立规等问题）；国家就有关生态环境材料的科学计划问题（包括基础研究、高技术研究、攻关等科技和经济发展计划，都需支持生态环境材料的发展）；在教育、学科建设等方面，要培养交叉学科人才；建立相应的组织和学术团体，加强生态环境材料方面的交流合作等。

新型环保材料

近年来，我国已实施了原国家教委的重点基金项目和“863”高技术项目以及国家自然科学基金等项目，开展生态环境材料学的应用基础研究。我国材料科学工作者已对生态环境材料学及其相关的几方面问题展开了广泛研究，努力探索和认真研究制定适合中国国情的材料可持续发展的行动计划，并在政府的支持与指导下逐步实施。

总之，关于生态环境材料的以下几点已为世界公认：①材料的环境性能将成为21世纪新材料的一个基本性能；②在21世纪，结合ISO14000标准，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一大热门；④各种生态环境材料及其产品的开发将成为材料产业发展的方向。

生态环境材料对于保持资源平衡、能量平衡和环境平衡，实现社会和经济的可持续发展，有着重要的意义。其中，完善材料环境协调性评价的理论体系，开发各种环境相容性新材料及绿色产品，研究降低材料环境负荷的新工艺、新技术和新方法等已成为21世纪材料科学与技术发展的主导方向。