为了保护环境, 各国都在努力, 然而, 珍稀物种的灭绝、淡水资源的匮乏、全球气温的升高等环境污染问题依然存在, 而且愈演愈烈, 如何保证经济发展与环境的合理利用依然是世界性难题。为经济与环境协调发展, 国际材料界出现了一个新的领域——生态环境材料。
1 环境材料的分类
生态环境的发展是从上世纪初才得到发展的, 由于人们工业化的发展, 造成了人们对环境的巨大破坏, 因此人们逐渐认识到环境保护的重要性, 开始兴起了生态环境材料的发展, 逐渐的成为现在的重要课题。
(1) 金属材料金属制品行业包括结构性金属制品制造、金属工具制造及金属包装容器制造、不锈钢及类似日用金属制品制造, 船舶及海洋工程制造等。金属材料作为使用最为广泛的一种材料, 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代, 均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代, 种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。目前最有效的方法是开发其特殊功能, 优化使用, 即低合金化, 较宽的使用范围, 促进金属材料的环境协调性。
(2) 无机非金属材料无机非金属材料也简称无机材料, 无机非金属材料品种和名目极其繁多, 用途各异, 因此, 还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的 ( 传统的) 和先进的 ( 新型的) 无机非金属材料两大类。传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。无机非金属材料是20 世纪40 年代后, 随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的, 已与高分子材料和金属材料并列为经济建设中的三大材料。包括先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤维等。
(3) 高分子材料高分子材料也称为聚合物材料, 是以高分子化合物为基体, 再配有其他添加剂 ( 助剂) 所构成的材料。天然高分子是存在于动物、植物及生物体内的高分子物质, 可分为天然纤维、天然树脂、天然橡胶、动物胶等。合成高分子材料主要是指塑料、合成橡胶和合成纤维三大合成材料, 此外还包括胶黏剂、涂料以及各种功能性高分子材料。合成高分子材料具有天然高分子材料所没有的或较为优越的性能——较小的密度、较高的力学、耐磨性、耐腐蚀性、电绝缘性等。新型高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中, 被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。现代工程技术的发展, 则向高分子材料提出了更高的要求, 因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展, 这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。
(4) 天然资源环境材料在自然界中存在许多天然材料与自然环境具有极好的环境协调性, 主要包括无机类的天然矿物环境材料和有机类的天然生物资源高分子环境材料。天然矿物环境材料对环境功能作用主要体现在矿物表面吸附性作用与矿物吸附剂、矿物孔道过滤性作用与矿物过滤剂和分子筛、矿物层间离子交换作用与矿物交换剂、矿物热效脱硫除尘作用与矿物添加剂等方面。天然金属矿物具有在水介质中的微溶性化学活性作用与矿物反应剂, 也能在污染治理领域发挥独特的作用。
(5) 环境治理功能材料随着人类生产活动和社会活动的增加, 环境质量日趋恶化, 自工业革命以来, 由于大量燃料的燃烧、工业废弃物和汽车尾气的排放等原因, 曾发生多起与环境污染有关的公害事件, 已经引起了世界各国的重视。积极开发治理环境污染, 恢复生态平衡是环境材料发展的重要方向之一。当前材料领域普遍采用天然材料改性的新型环境功能材料和以废治废及资源化技术来解决日益严峻的资源短缺及环境污染等难题。
2 环境协调性评价 (LCA)
(1) 环境负荷评估方法是LCA (Life Cycle Assessment) 。LCA主要包括三个方面:①通过确定和量化与评估对象相关的能源、物质消耗, 废弃物排放, 评估其造成的环境负担, 具有良好的环境协调性。②评估能源、物质消耗和废弃物排放所造成的环境影响, 零排放是不可能的, 要在环境的允许范围内, 可开发可不可发的尽量不开发。③辨别和评估改善环境的机会, 用最小的投入保证最大的收获。
(2) 材料的环境协调性评价 (MLAC) 材料的环境协调性评价是将LCA的基本概念、原则和方法应用到材料的环境负荷评价中, 与材料或产品的设计相结合。由于与材料相关的环境污染占的比重大, 对材料进行环境协调性评价就显得非常重要。典型材料的评价, 是众多产品评价的基础, 对典型材料进行MLAC可以减少评价的重复。评价材料的优劣要根据这一背景, 建立新的评价体系, 补充新的评价内容。其研究范围不断扩大, 从传统的包装材料, 容器等产品领域转向各种金属、高分子、无机非金属和生物材料, 从传统侧重于结构材料的评价转向对功能材料的评价。
3 结语
21 世纪是经济与环境协调发展的世界, 世界经济的可持续发展必须以自然资源和环境协调性为基础。人类社会面临能源、资源危机和环境污染, 这些问题严重威胁着人类及生物的生存环境, 甚至关系到生物世界的生存。所以, 我们必须充分考虑其环境协调性, 加强材料的协调性设计, 广泛应用环境材料。
摘要：生态环境材料是一种具有环境意识、考虑环境、考虑生态学的材料。
关键词：环境,材料,可持续
参考文献
[1] 王天民.生态环境材料[M].天津大学出版社, 2000.
[2] 翁端.环境材料学[M].清华大学出版社, 2011.