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1、 环境材料学 材料的材料的环境影响境影响评价价 主要内容：n n材料的环境协调性评价n n常见的环境指标及其表达方法n n材料的环境影响评价方法与标准n nLCA的技术框架及评价过程如何判断是否是环境材料如何判断是否是环境材料质量判据经济判据资源判据能源判据环境判据判断依据I I、材料的环境协调性评价、材料的环境协调性评价 环境材料主要的问题就是：强调人类与环境的关系必强调人类与环境的关系必须发生变化须发生变化（消耗型消耗型转变为资源再生型再生型，从损坏环境损坏环境转变为与环境协调环境协调的生产、生活方式）。在可持续发展思想的指导下，评价系统包括：材料的材料的环境负荷评价系统环境负荷评价系统、
2、材料对自然环境的作用程度评价、现用材料的合理性评价、环境材料的论证体系及其标准、材料再生的合理性评价等。n n能耗n n环境影响因子n n环境负荷单位n n单位服务的材料消耗n n生态指数n n生态因子II、常常见的的环境指境指标及其表达方法及其表达方法n n能耗一项指标难以综合表达对环境的复杂影响，故在全面的全面的环境影响境影响评价价中，已基本淘汰能耗表示法。能耗n n能效标准把能效水平分从高到低分为1、2、3、4、5五级进行区分，2级以上的产品才称得上是节能产品。n n能耗限定值 E=(VF2.15+VR)FC0.777+303365E=(VF2.15+VR)FC0.777+303365表
3、达材料对环境的影响：EAF 资资源，能源，源，能源，污污染物，生物影响，区染物，生物影响，区域性域性 比能耗指标要全面综合一些。环境影响因子-environmental affect environmental affect factor,EAFfactor,EAF环境负荷单位是用一个综合的指标，包括能源、资源、环境污染等因素来评价某一产品、过程或事件对环境的影响。环境负荷单位 单位服务的材料消耗量（materials intensity per unit of service,MIPS），指在某一单位过程中的材料消耗量，这一单位过程可以是生产过程也可以是消费过程。单位服务的材料消耗生态指数表
4、示法(eco-point)：对某一过程或产品，根据其污染物的产生量及其他环境作用大小,综合计算出该产品或过程的生态指数，判断其环境影响程度。生态指数生态因子（eco-indictor,ECOI）：n n主要两部分：一部分是材料的主要两部分：一部分是材料的环环境影响（境影响（EIEI），），包括包括资资源、能源的消耗，以及排放的源、能源的消耗，以及排放的废废水、水、废废气、气、废废渣等渣等污污染物，加上其他染物，加上其他环环境影响，如温境影响，如温室效室效应应、区域毒性水平，甚至噪声等因素；、区域毒性水平，甚至噪声等因素；n n另一部分是材料的使用或服另一部分是材料的使用或服务务性能（性能（SP
5、SP）ECOI=EISP 生态因子 早期单因子法因子法进行评价，但是单因子很难反映出环境影响的综合效应。到20世纪90年代初，提出了一个综合的评价方法生命周期评价方法(life cycle assessment，LCA)。III、材料的材料的环境影响境影响评价方法与价方法与标准准LCA 起源n n20世纪60年代-“物质-能量流平衡方法”n n80年代-“从摇篮到坟墓”的生命周期评价技术n n1990年8月由国际环境毒理学与化学学会(SETAC,Society of Environmental Toxicology and Chemistry)正式给出LCA的定义和规范。LCA定义：是一种评价
6、某一过程、产品或事件从原料投入、加工制备、使用到废弃的整个生态循环过程中环境负荷的定量方法。目的:在于寻求改善环境影响和合理利用资源的途径。即从“摇篮”到“坟墓”的整个周期。基本思想是：产品设计应着眼于整个周期过程，以使最终的设计达到环境保护和资源合理利用的目的。LCA的评估对象n nISOISO明确定明确定义义了了LCALCA的的评评估估对对象是象是产产品系品系统统或服或服务务系系统统造成的造成的环环境影响，而不是境影响，而不是评评估空估空间间意意义义上的上的环环境的境的质质量，量，这这与与环环境科学中的境科学中的环环境境质质量量评评估有着根本区估有着根本区别别。另外，。另外，LCALCA方
7、法着眼于方法着眼于产产品生品生产过产过程中的程中的环环境影响，境影响，这这与与产产品品质质量管量管理和控制等方法也是完全不同的。理和控制等方法也是完全不同的。n n其次，其次，LCALCA的的评评估范估范围围要求覆盖要求覆盖产产品的整个品的整个寿命周期，而不只是寿命周期，而不只是产产品寿命周期中的某个或品寿命周期中的某个或某些某些阶阶段。段。实施LCA的主要目的n n帮助提供帮助提供产产品系品系统统与与环环境之境之间间相互作用的尽相互作用的尽可能完整的概貌；可能完整的概貌；n n促促进进全面和正确地理解全面和正确地理解产产品系品系统统造成的造成的环环境境影响；影响；n n为为关注关注产产品或受
8、品或受产产品影响的相关方品影响的相关方(interested party)(interested party)之之间进间进行交流和行交流和对话对话奠定基奠定基础础；n n向决策者提供关于向决策者提供关于环环境的有益的决策信息境的有益的决策信息;n nLCALCA方法鼓励各种方法鼓励各种组织组织，尤其是企，尤其是企业业，将，将环环境境问题结问题结合到他合到他们们的的总总体决策体决策过过程中。程中。LCA的特点n n首先，首先，LCALCA方法不是要求企方法不是要求企业业被被动动地接受地接受检查检查和和监监督，而是鼓励企督，而是鼓励企业业发挥发挥主主动动性性，将，将环环境因素境因素结结合到企合到企
9、业业的决策的决策过过程中。程中。n n其次，其次，LCALCA评评估建立在估建立在Life CycleLife Cycle概念和概念和环环境境编编目目数据的基数据的基础础上，从而可以系上，从而可以系统统地、充分地地、充分地阐阐述与述与产产品系品系统统相关的相关的环环境影响，境影响，进进而才可能而才可能寻寻找和辨找和辨别环别环境改善的境改善的时时机和途径机和途径。这这体体现现了了环环境保境保护护手手段由段由简单简单粗放粗放粗放粗放向向复复复复杂杂精精精精细发细发展展展展的的趋势趋势。LCA的技术框架及评价过程的技术框架及评价过程n n这一结构也叫SETAC三角形，即：编目分析（Inventory
10、 analysis）、损害评价（Impact assessment）、改进评价（Improvement assessment）。即由三个顶点（3I）和中心（定义目标和范围）构成。目目标和范和范围确定确定n n目标的定义包括：目的、原因和评价结果的输出方式。n n研究范围包括：规定评价边界、选择和优化评价的模型、明确数据的要求、规定审核方法、审核报告的格式与类型等。必须与目标相一致。编目分析目分析n n定定定定义义：是是对对系系统边统边界内的所有界内的所有过过程中程中资资源的能源的能耗及耗及“三三废废”排放量排放量对环对环境境负载负载的影响的影响进进行量化的行量化的合理分析。合理分析。n n核心
11、核心核心核心：是建立以是建立以产产品功能品功能单单位表达的位表达的产产品系品系统统（评评价价对对象）的象）的输输入和入和输输出。根据物出。根据物质质平衡及平衡及能量平衡能量平衡进进行正确的行正确的调查调查。n n数据数据数据数据获获得得得得：正式出版的文献或有关：正式出版的文献或有关论论文；各文；各类类统计统计年年鉴鉴和和报报表；有关表；有关环环境数据手册；国家境数据手册；国家统统计计局局统计结统计结果；各行果；各行业业的有关的有关环环境境统计统计分析分析资资料等。料等。影响影响评估估n n是对编目分析阶段所识别的环境影响压力进行定量或定性的确定、表征和评价，即确定产品系统的物质和能量交换对其
12、外部环境的影响。步骤：n n分类n n表征n n归一化n n评价评估估结果分析果分析n n是在清单分析和影响评价基础上，系统地评估产品、工艺过程或活动的整个生命周期内削减能源、原材料的使用和减少废物排放的机会及可能采取的措施。IV、常用的常用的LCA评价模型价模型n n关于LCA评价模型可分为精确方法和近似方法，前者有输入输出法，后者有线性规划法、层次分析法等。输入输出法线性规划法层次分析法n n该该瓷瓷砖砖生生产线产线的年的年产产量量为为3030万万mm2 2，采用，采用连续连续性流水性流水线线生生产产。所需原料有。所需原料有钢钢渣、黏土、硅渣、黏土、硅藻土、石英粉、釉料以及其他添加藻土、石
13、英粉、釉料以及其他添加剂剂等，消等，消耗一定的燃料、耗一定的燃料、电电力力产产水，排放出一定的水，排放出一定的废废气、气、废废水、水、废废渣。渣。V、LCA应用实例1建筑瓷建筑瓷砖的的环境影响境影响评价价实例2用层次分析法评价n n定义一个环境指数为LCA的评价目标。LCA应用实例3目目标和范和范围的的确定确定 本研究的目的是本研究的目的是对对聚甲聚甲醛醛基自基自润润滑材料在其滑材料在其原材原材料的提取、制料的提取、制备备、使用、使用、废废弃和再利用的全弃和再利用的全过过程中的程中的物物质质、能量、能量输输入入输输出及其出及其污污染排放物染排放物对环对环境造境造成的影成的影响响进进行了行了评评
14、价。价。这这一模式能一模式能够够定性和定量的定性和定量的评评价自价自润润滑材料在整个生命周期中的滑材料在整个生命周期中的环环境行境行为为。编目分析的主要范目分析的主要范围 物物质输质输入入 能量能量输输入入 化学回收化学回收 机械回收机械回收 三三废输废输出出 能量能量输输出出 其他其他释释放物放物 能量能量输输出出 原料获取精 炼制造单体化学合成聚合物造粒运 输形成产品产品废弃能耗、排放物能耗、排放物 单单位位输输入或入或输输出量出量 能能 耗耗 kJ kJ 6236.25 6236.25天然天然资资源能耗源能耗原原 油油 kg kg 1.05 1.05 水水 kg kg 3.09 3.09
15、大气大气污污染染 CO CO2 2 kg kg 4.215 4.215 SO SOx x g g 5.70 5.70 NO NOx x g g 1.95 1.95碳碳氢氢化合物化合物 g g 21.60 21.60水水质污浊质污浊物物质质 BOD BOD（生化需氧量）（生化需氧量）g g 忽略忽略 COD COD g g 0.80 0.80固固态废态废弃物弃物 粉粉尘尘 kg kg 忽略忽略 废废渣渣 kg kg 0.03 0.03 塑料的生命周期评价（单位：1千克）产品系品系统工工艺流程流程图 烘烘 干干油井操作原油运输原油炼制石油生产单体生产单体合成聚合物造粒加入填料混 合模压成型 烧 结
16、 使 用回收利用简式生命周期评价矩阵的应用n nLCALCA作作为为一个一个环环境管理决策工具存在着理境管理决策工具存在着理论论和和实实践践上的局限性。研究者必上的局限性。研究者必须经须经常依据工程估常依据工程估计计或或专业专业判断等来判断等来获获取数据，其取数据，其结结果可能造成果可能造成较较大的数据大的数据误误差，另外从差，另外从实实践上看，完成一个完整、有效的生命践上看，完成一个完整、有效的生命周期周期评评价需要价需要较较高的高的费费用和很用和很长长的的时间时间。n n简简式生命周期式生命周期评评价矩价矩阵阵是一种半定量的方法，其是一种半定量的方法，其评评价系价系统为统为5858二二维维
17、矩矩阵阵，其中一，其中一维维代表代表产产品生命周品生命周期的期的5 5个个阶阶段：原料段：原料获获取、取、产产品生品生产产、销销售售(包括运包括运输输)、产产品使用、回收或品使用、回收或处处置置;另一另一维维代表代表环环境因素，境因素，为为了全面描述了全面描述产产品生命周期全品生命周期全过过程的程的环环境行境行为为，一，一般般选选定定8 8个个环环境因素境因素:有害物有害物质质、大气、大气污污染、水染、水污污染、染、土壤土壤污污染、固体染、固体废废物、噪声、能源消耗、物、噪声、能源消耗、资资源消耗。源消耗。n n研究者根据每个元素研究者根据每个元素对环对环境影响程度的不同划分境影响程度的不同划
18、分为为5 5个等个等级级（以数（以数值值0 0，1 1，2 2，3 3，4 4表示），其中数表示），其中数值值越小，表示越小，表示污污染越重。在染越重。在对对矩矩阵阵中每个元素取中每个元素取值值之之后，按照每个元素所得的数后，按照每个元素所得的数值值求和作求和作为评为评价指数。价指数。数据收集数据收集 聚甲醛基自润滑材料环境影响评价矩阵评分结果聚甲醛基自润滑材料环境影响评价矩阵评分结果生命周期阶段有 害物质大气污染水污染土壤污染固体废物噪声能源消耗资源消耗总计产品获取2334343224产品生产2224333120销 售4444443330使用4444444432回收处理4233033321总
19、计1615161914181613127 应用范围的局限性 评估范围的局限性 评估方法的局限性VI、LCA的局限性：应用范围的局限性n nLCA只考虑生态环境、人体健康、资源和能源消耗等方面的影响因素，不涉及技术、经济或社会效果方面的评价；n n不考虑诸如质量、性能、成本、利润、公众形象等影响因素。评估范围的局限性n n时间和地域范围的影响；n n风险范围界定的局限性 评估方法的局限性n n LCA的评价方法既包括了客观因素，也包括主观因素；n n标准化方面 VII、材料的环境性能数据库n n建立材料性能数据库的基本原则n n常用环境数据库介绍建立材料性能数据库的基本原则n n（1）有一定的通
20、用性：n n（2）要具有可比性；n n（3）应具有服务性的功能；n n（4）具有预测性的功能。常用环境数据库介绍n n国国际际上，提出了一种上，提出了一种统统一的一的编编目数据格式目数据格式-SPOLD-SPOLD格式，格式，还还建立了一个建立了一个SPOLDSPOLD数据数据库库网网络络。http http：/www.spold.org/www.spold.orgn n我国材料我国材料环环境影响数据境影响数据库库研究始于研究始于9090年代中期，年代中期，如清如清华华大学建立的涂料及表面材料大学建立的涂料及表面材料环环境影响数据境影响数据库库重重庆庆大学大学莲莲立的金属材料立的金属材料环环境
21、影响数据境影响数据库库等等 n nSimaPro软件 SimaPro软件n n可完整可完整应应用于生命周期用于生命周期评评估估-清清单单及影响及影响评评估的各个估的各个阶阶段，亦段，亦可可应应用于不同生命周期工序用于不同生命周期工序阶阶段。；段。；n n 丰富的丰富的环环境境负负荷数据荷数据库库，如，如 ETH-ESU96 ETH-ESU96（能源、（能源、电电力制造、力制造、运运输输），），BUWAL 250 BUWAL 250（包装材料的（包装材料的产产品、运品、运输输、销销售及最后售及最后处处置方面），置方面），IDEMAT 2001 IDEMAT 2001（不同材料、工（不同材料、工艺
22、艺和工序的工和工序的工业业设计设计方面），方面），Dutch concreteDutch concrete（水泥及混凝土），（水泥及混凝土），IVAM IVAM（用（用于建筑部于建筑部门门的超的超过过100100种材料和种材料和250250个工个工艺艺生生产产的有关能源和的有关能源和运运输输方面）等；方面）等；n n 提供多种提供多种评评价方法，如价方法，如 Eco-Indicator99 Eco-Indicator99，Ecopoints97Ecopoints97，CML CML 9292，CML 2(2001)CML 2(2001)，。用，。用户户可以可以选择选择一种一种评评价方法模型价方
23、法模型进进行行单单一一评评价，也可以同价，也可以同时针对时针对一种一种产产品或服品或服务选择务选择多种多种评评价模型价模型进进行行对对比比评评价；价；n n 使用界面良好，提供向使用界面良好，提供向导导式的式的评评价模式，自价模式，自动动生成生成评评价工价工艺艺流程流程图图，大幅度降低了，大幅度降低了专业软专业软件的使用件的使用难难度，便于用度，便于用户户使用使用和易于理解；和易于理解；n n数据数据处处理的理的图图形化，可以直形化，可以直观观地描述各工序地描述各工序对对整个整个产产品或材料品或材料的的环环境境负负荷的供献。荷的供献。n n该软该软件也正在将技件也正在将技术术、经济经济分析引入
24、到分析引入到评评价体系中。价体系中。环境材料学 材料的生材料的生态设计 主要内容材料产业的可持续发展工业生态学材料流分析材料生产的资源效率材料的生态设计 n n可持续发展、材料材料产业的可持的可持续发展展n n可持续发展可持续发展的实质是在生产过程中尽量做到少投入。多产出；在消费过程中尽量做到多利用少排放。其最终目标是实现经济效益、社会效益、环境效益的统一。材料产业的可持续发展材料产业的可持续发展实现材料可持续发展的关键：开发新材料。n n材料材料产业可持可持续发展的方向：展的方向：用资源节约型产品代替资源消耗型产品：用环境协调型工艺替换环境损害性工艺。材料材料产业的可持的可持续发展展II、工
25、工业生生态学学n n工工业生生态学原理学原理 工业生态学是一种提高资源效率和促进环境保护的系统原理。l l工工业生生态学的目学的目标是通过分析自然界的生物循环系统，将生物圈的循环原理用于工业过程，把现有的工业体系通过工业生态学的途径，转化为可持续发展的体系，最终实现人类社会的可持续发展。工工业过程的生程的生态结构重构重组:n n转换转换的的的的层层次：次：次：次：宏宏观层观层次是改善整体次是改善整体经济经济的物的物质质和能源效率；和能源效率；n n中中中中间层间层次：次：次：次：重新重新审视产审视产品与制造品与制造过过程，减少程，减少废废物的排放量；物的排放量；n n微微微微观层观层次：次：次
26、：次：设计设计最最简洁简洁的工的工艺艺，优优化工化工艺过艺过程，提高生程，提高生产产效率。效率。n n转换转换的的的的战战略：略：略：略：一将一将废废弃物作弃物作为资为资源重新利用，源重新利用，力争达到零排放；二封力争达到零排放；二封闭闭物物质质循循环环系系统统并尽并尽量减少消耗性排放；三工量减少消耗性排放；三工业产业产品和品和经济经济活活动动的非物的非物质质化，降低化，降低资资源和能源的源和能源的输输入量；四入量；四能源脱碳，减少全球温室效能源脱碳，减少全球温室效应应。凯隆堡生态工业园3、材料流分析n n材料流理材料流理论n n 材料流材料流(materials flow)(material
27、s flow)又称物又称物质质流流(mass(mass flow)flow)，也称材料，也称材料链链(substance chain)(substance chain)。材料。材料流理流理论论是指用数学物理方法，是指用数学物理方法，对对在工在工业业生生产过产过程程中按照一定的生中按照一定的生产产工工艺艺所投入的原材料的流所投入的原材料的流动动方方向向和数量的一种定量分析的理和数量的一种定量分析的理论论。材料流理材料流理论论是一种方法学，其理是一种方法学，其理论论基基础础就是物就是物质质不不灭灭定律和能量守恒定律。主要用于研究定律和能量守恒定律。主要用于研究评评价工价工业业生生产过产过程中所投入
28、的原材料的程中所投入的原材料的资资源效率，找出提高源效率，找出提高资资源效率的途径。源效率的途径。（1）4倍因子理论 核心：核心：为了消除社会的贫富悬殊，实现各国间的健康、和平发展而建立的。4倍因子理论是指在经济活动和生产过程中，通过采取各种技术措施，将能源消耗、资源消耗降低一半，同时将生产效率提高一倍，如式所示：R=P/I=2/0.5=4式中：R：资源效率；P：产品产出量；I：原材料、能源投入量。（2）10倍因子理论 核心思想是：核心思想是：我们必须继续减小全球的材料流量，在一代人之内将资源效率提高10倍，才能使发达国家保持现有的生活质量，逐步缩小国与国之间的贫富差距，且可以让子孙后代能够在
29、这个星球上继续生存。Schmidt-BleekSchmidt-Bleek教授教授认为认为：到：到20502050年，地球上年，地球上的的人口将在人口将在现现有的基数上增加有的基数上增加1 1倍，即倍，即P P等于等于2 2；同同时时，世界各国的国内生，世界各国的国内生产总值产总值届届时时将增将增长长3-63-6倍，倍，取平均取平均值为值为5 5；2 2乘以乘以5 5等于等于1010，由此，由此，对环对环境境的影的影响将增加响将增加1010倍。倍。为为了保持了保持现现有的生有的生态环态环境水境水平，我平，我们们必必须须通通过过提高提高资资源效率来平衡和源效率来平衡和补偿对环补偿对环境境的破的破坏
30、。因此必坏。因此必须须将将资资源效率和能源效率提高源效率和能源效率提高1010，才有可能真正，才有可能真正实现实现社会、社会、经济经济的可持的可持续续发发展。展。（3 3）极）极值值理理论论针对针对投入和投入和产产出的效率出的效率问题问题，极，极值值理理论论指出：指出：对对一一定的原材料投入，有效定的原材料投入，有效产产品的品的产产出率越高，出率越高，废废弃物弃物产产生量就越小。从生量就越小。从环环境保境保护护的角度看，就是要的角度看，就是要求最求最大的大的产产出率和最小的出率和最小的废废物排放率。可用式来表物排放率。可用式来表示：示：n n材料流理论的应用实践4、材料生产的资源效率n n资资
31、源概述源概述 在一般意在一般意义义上上资资源是指人源是指人类类可以直接从自然可以直接从自然界界获获得并用于生得并用于生产产和生活的物和生活的物质质。资资源是自然源是自然环环境境的的重要重要组组成部分，通常又称成部分，通常又称为为自然自然资资源。源。自然自然自然自然资资源源源源通常可以分通常可以分为为三大三大类类，第一，第一类类称称为为取取之之不尽的不尽的资资源；第二源；第二类类称称为为可再生的可再生的资资源；第三源；第三类类称称为为非再生非再生资资源。源。n n资源效率资源效率指在某生产过程中所产出的有用产品占所投入原料总量的百分比。n n资源保护和综合利用（1）资源保护（2）一次资源和二次资
32、源的综合利用（1）资源保护n n广广义义的的资资源保源保护护指人指人类类在在维护维护自然的生自然的生态态系系统统及其及其综综合体合体过过程中，程中，对对开采和利用开采和利用资资源采取的源采取的平衡平衡观观念和行念和行动动；n n狭狭义义的的资资源保源保护护一般指一般指对资对资源源进进行有效的行有效的综综合合利用，提高利用，提高资资源效率。源效率。n n资资源的有效利用，从技源的有效利用，从技术术方面来考方面来考虑虑:首先是首先是节节约约自然自然资资源源;其次是其次是发发展替代展替代资资源源;第三是延第三是延长产长产品的生命周期，使用寿命的延品的生命周期，使用寿命的延长长。n n关于关于资资源保
33、源保护护，从管理上，从管理上说说:注意注意经济经济、社会和、社会和生生态态效益相效益相结结合合;注意当前与注意当前与长远长远相相结结合，合，（2）一次资源和二次资源的综合利用n n一次一次资资源的源的综综合利用：将某一生合利用：将某一生产过产过程中排出程中排出的的废废弃物直接作弃物直接作为为下一生下一生产过产过程的原料而加以程的原料而加以利用。我国目前的一次利用。我国目前的一次资资源源综综合利用主要集中合利用主要集中在在3 3个方面：个方面：矿业废矿业废弃物的弃物的综综合利用、冶金合利用、冶金废废弃弃物的物的综综合利用和化工合利用和化工废废弃物的弃物的综综合利用。合利用。n n二次二次资资源源
34、综综合利用是指将某种合利用是指将某种废废物物经过经过加工加工处处理使其重新理使其重新变为资变为资源的源的过过程，也称程，也称为废为废弃弃资资源源的再生利用。通的再生利用。通过过二次二次资资源的源的综综合利用，使物合利用，使物质质的生的生产产真正真正实现实现生生产产、消、消费费、废废物排放、加物排放、加工工处处理、再回到生理、再回到生产产的完全循的完全循环过环过程。程。1、生态平衡、生态平衡 生物体(动物、植物、微生物，与环境相互作用形成的一种机能系统称为生态系统。在生态系统中，保持物质和能量输入和输出平衡的过程称为生态平衡。生态平衡，其实质就是保持资源平衡、能源平衡和环境平衡。是目前人类最为关
35、注的问题之一。为保护生态平衡，早在20世纪70年代，就提出了生态设计的概念。材料的生态设计材料的生态设计2 2、生、生态设计n n减少材料环境影响的措施包括减少材料的用量、回收循环再利用、降解及废物处理等。生态设计的方法n n系统设计n n模块化设计n n长寿命设计系统设计 生态设计要求设计人员在产品开发设计过程中要有系统的观点，充分掌握设计的全盘性，相互联系及制约的细节。设计思想：整体性整体性、综合性综合性和最优化最优化。特点：采用物料和功能循环的思想，扩大了产品的寿命周期，有利于维护生态系统平衡，提高资源效率，减少废弃物数量及处理成本。模块化设计 模块化设计指对一定范围内的不同功能、不同性
36、能、不同规格的产品进行分析，划分并设计出一系列功能模块。通过模块的选择和组合可以组装成不同产品，以满足市场需求。同时，摸块化设计也有利于产品使用后的拆卸，继续利用一些可用的模块。特点：现在拆卸技术和回收技术等方面，目前，摸块化设计已广泛应用于汽车、家电、计算机、复印机以及许多工业机器行业。长寿命设计n n 按照LCA理论，产品的寿命越长，其环境负担性越小。因此，长寿命设计目前在工业产品设计中也比较流行。特别是对一些影响到人身安全的产品，长寿命设计更是苜选的设计原则，以确保产品能够长周期安全地使用。再生设计 要点：一般包括把上一个过程的废弃物作为下一个过程的原料，建立利用废弃物作为资源的观念。在
37、技术可能的条件下，考虑最经济的再生循环利用率。减少一次污染，把污染物尽量在过程内部消化，控制排出循环过程以外的污染物总量。对那些不得不排出循环过程以外的污染物，应设计污染处理流程，对污染物进行治理，努力避免二次污染等。习题 1 1、根据你、根据你对对可持可持续发续发展的理解，考展的理解，考虑虑如何如何实现实现(1)(1)金属材料：金属材料：(2)(2)高分子材料；高分子材料；(3)(3)无机非金属材料无机非金属材料(选选一种一种)的可持的可持续发续发展并展并提提出几出几项项可具体可具体实实施的技施的技术术措施。措施。2 2、分析材料的分析材料的环环境影响境影响须应须应用用LCALCA法，分析法
38、，分析资资源效率要用源效率要用到材到材料流理料流理论论。这这两种方法都是基于物两种方法都是基于物质质不不灭灭和能量守恒原理建和能量守恒原理建立起立起来的，来的，试试分析一下两者的异同之分析一下两者的异同之处处。3 3、有两种材料：有两种材料：钢钢和碳和碳塑复合材料。通常复合材料成本塑复合材料。通常复合材料成本较较高，加工和使用性能也高，加工和使用性能也较较好。好。钢钢比复合材料重，制造比复合材料重，制造过过程需程需要更要更多的能量，但与复合材料不同的是，在汽多的能量，但与复合材料不同的是，在汽车报废车报废后后钢钢可以回可以回收利收利用。用。设设想你是一名汽想你是一名汽车设计师车设计师，你可以从
39、上述两种材料中，你可以从上述两种材料中选选择择一一种做汽种做汽车车的引擎盖，你将的引擎盖，你将选选哪种，哪种，为为什么？什么？II、材料的环境友好加工制备n n降低材料环境负担性的技术n n清洁生产技术降低材料环境负担性的技术n n再循环利用技术（1 1）资资源再生回收利用源再生回收利用资资源再生化技源再生化技术术既包括既包括废废物的直接回收利用，也物的直接回收利用，也包包括括废废弃物的再生加工使用等。而弃物的再生加工使用等。而资资源回收技源回收技术术一一般般指某种指某种废废弃物不弃物不经过经过加工加工过过程，直接程，直接进进行再生利行再生利用。用。从从经济经济成本方面看，成本方面看，对对生生
40、产过产过程中每一步工程中每一步工艺过艺过程程产产生的生的废废物，物，应该应该首先考首先考虑虑在在该该工工艺过艺过程内部程内部进进行行回收和循回收和循环环利用，即利用，即观场观场循循环环，既提高，既提高资资源利用源利用率，也减率，也减轻轻末端治理的末端治理的负负担。担。（2）能源回收利用n n避害技术n n无害材料替代有害材料n n用环境友好的生产工艺代替污染较重的生产工艺n n控制技术n n补救修复技术清洁生产技术n n定定义义清清洁洁生生产产是通是通过产过产品品设计设计、原料、原料选择选择。工。工艺艺改革、改革、生生产过产过程管理和物料内部循程管理和物料内部循环环利用等利用等环环境的科学境的
41、科学化化与合理化，使工与合理化，使工业业生生产产最最终产终产生的生的污污染物最少的染物最少的一一种工种工业业生生产产方法和管理思路，清方法和管理思路，清洁洁生生产产包括清包括清洁洁的的生生产过产过程和清程和清洁洁的的产产品两方面的内容，即不品两方面的内容，即不仅仅要要实实现现生生产过产过程的无程的无污污染或少染或少污污染，而且生染，而且生产产出来的出来的产产品在使用和最品在使用和最终报废处终报废处理理过过程中也不程中也不对环对环境造成境造成损损害。害。n n清洁生产的理论基础n n清洁生产的内容n n实现清洁生产的途径谢谢！MSByns9uy&%L8zp-%EtBgMcZg5%SCq!Vzya
42、XP3OwU(X)C7mI)XergImf%FrCB8R*tOdgqLb00Do9m2MCo)9(H(6zCsHpD)Z8$aJebexJAV3xPAt&ztyZ(1KSxWEXTLu-WrpdFpfBs6!sHX1ifuUz5rOGehhAsM6(Ti2%UDGD5tHvV6gY(yH2qdY6+YWEMy9+WFkEIwnI3z0FHvxufprdsLVoIRiXi1*5gdYD$+snWAhJr5FxvwC18ZhWd*q4oXr*(mygp3Kk5g+Ih8d&8o5czLp8L15ZTrlovH8BxDWV7IjcoRBg)CjyzJU!Ba*N9)Oy9lrgo%W&T47Ic!q
43、h%NS&siG)bVq5Q0QwUPU%103%gT7q4B9ZoLzxe%#tT+ZTVtEqG-MSByns9uy&%L8zp-%EtBgMcZg5%SCq!VzyaXP3OwU(X)C7mI)XergImf%FrCB8R*tOdgqLb00Do9m2MCo)9(H(6zCsHpD)Z8$aJebexJAV3xPAt&ztyZ(1KSxWEXTLu-WrpdFpfBs6!sHX1ifuUz5rOGehhAsM6(Ti2%UDGD5tHvV6gY(yH2qdY6+YWEMy9+WFkEIwnI3z0FHvxufprdsLVoIRiXi1*5gdYD$+snWAhJr5FxvwC18ZhWd
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