（上海市建筑科学研究院、同济大学）

可持续发展的核心问题是人与自然的关系。事实上，没有资源的永续利用和良好的生态环境，任何经济建设和社会发展都将是暂时的和脆弱的。在发展的同时，有效地减少资源消耗、减轻环境污染。任何时候都要确保，经济的发展、消费和提高不能超出资源和环境的承受能力。

固体废物的危害

固体废物，一般是指人类在生产、加工、流通、消费以及生活等过程提取目的组份后，弃去的固状物质和泥浆状物质。在具体生产环节中，由于原材料的混杂程度，产品的选择性以及燃料、工艺设备的不同，弃去的这部分物质多种多样。固体废物对人类环境的危害表现为侵占土地、污染土壤、污染水体、污染大气、影响环境卫生五个方面。

固体废物的资源化再利用

显然，固体废物对生态环境造成的危害和能源、资源危机的出现，严重地妨碍了人类社会的持续发展。因此，固体废物的资源化再利用可实施资源和生态环境的可持续发展。中国的自然资源相对缺乏，分布又不合理，后备资源也不足，这就需要我们高度重视对现有资源的合理运用和坚持节约的原则。固体废物处置的最好办法是综合利用，化害为利，变废为宝；而消极的填埋和焚烧只会造成二次污染。

固体废物的综合利用体现在四个方面：

①利用固体废物制作建筑材料

利用煤矸石制作砖和水泥；利用粉煤灰和煤渣制作蒸养砖和烧结砖、生产陶粒硅酸盐砌块、作混凝土和水泥砂浆的掺合料，以及筑路和工程回填等；利用高炉渣制作水泥和湿碾矿渣混凝土；利用钢渣制作砖和水泥、作公路和铁路路基等。

②从固体废物中回收能源

农业固体废物（秸秆、人畜粪便）通过厌氧微生物的生物化学反应，可以生成可燃气体甲烷，即沼气，发展沼气是解决我国农村固体废物污染和提供能源的有效途径之一。

③从固体废物中回收有用物质

我国每年可供回收利用的废钢铁、废有色金属、废纸、废橡胶、废塑料、废化纤、碎玻璃、杂骨等各种废旧物资总价值在100亿元以上，既可减少城市的垃圾量，又可充分利用资源。从烧结、炼铁、炼钢中可回收铁泥；从粉煤灰中可回收碳粉、铁粉、氧化铝和提取空心微珠等。空心微珠是一种多功能的新型材料，广泛用于制作隔热防火材料、塑料填充料和耐磨材料等。

④利用固体废物改良土壤和制作肥料

用粉煤灰增加土壤的孔隙度，减少土壤容重，改良土壤结构，改善土壤的水、肥、气、热状况，利于养分转化和微生物活动，它对不同类型的土壤都能起到向良好方向转化的作用。

固体废物资源化再利用具有环境效益高、生产成本低、生产效率高、能耗低等优点。

固体废物用于建筑材料的资源化再利用

建筑材料作为建筑业的物质基础，在国民经济中占有重要地位。建筑材料量大面广，其生产与应用的各个过程都与人类的生活和工作息息相关。在它从形成到被利用的各个环节中，无论是从原材料的开采、选择，还是到产品的制备、使用、废弃以及回收利用，无不显示出它们与资源、能源和环境有着密切而又广泛的关系。为此，在发展建筑材料的同时，要坚持走可持续发展的道路，保障建筑材料的发展与环境的协调性，为人类创造健康、舒适和美观的生存空间。

固体废物可直接用作或转变成可用的建筑材料而节省自然资源和能源，减少废物对环境的危害。同时建筑需要大贵的材料，可利用大量的废物。

①材料与环境、资源、能源

材料作为经济发展的基础与先导，为社会带来了巨大的物质财富，推动了人类文明的进程。然而，从资源、能源和环境的角度分析，材料的提取、生产、使用和废弃过程又是一个不断消耗和破坏人类赖以生存空间的过程。统计表明，我国单位数量产品的能耗与资源消耗比先进国家高得多，资源再生利用率低，社会最终产品只是原料投入的30%，大部分原料变成了废弃物，既消费了宝贵的资源、能源，又污染了环境。

自然资源是材料的重要来源，它主要来源于地球，然后又返回地球，是一个循环的过程，如图所示。

一般地，传统材料主要追求的是材料的使用性能，而可持续发展的材料追求的不仅仅是良好的使用性能，而且从材料的制造、合作、废弃直至再生的整个寿命周期中必须具备与生态环境的协调共存性、舒适性。因此，它实质上赋予了传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性。对资源、能源消耗少，生态环境影响小，再生资源利用率高，或可降解使用的具有优异使用性能的新型材料。

②建筑材料的发展趋势

为了创造更好的生存和生活质量，对建筑材料的要求日益提高，建筑材料的发展总原则应该是：具有健康、安全、环保的基本特征；满足轻质、高强、耐用、多功能的优良技术性能和美观的美学功能；此外，建筑材料还必须符合节能、节地、利废的三个条件。

作为一种材料或一种产业，节约资源、能源也是为了本身能够持续存在和发展。如水泥混凝土作为最大宗的人造材料，预计到2000年世界水泥产量将超过15亿吨，混凝土将超过5亿方（120亿吨），对资源、能源的需求和对环境的影响十分巨大。混凝土能否长期维持作为最主要的建筑结构材料，关键在于其能否成为可持续发展材料。

③水泥混凝土中固体废物——粉煤灰的资源化再利用

一般地，水泥混凝土是由水泥、砂、石加水拌和，经凝结、硬化后而形成的人工石，已广泛应用于住宅、大搂、道路、隧道、车站、码头、机场等各种建筑工程中。从50年代开始，我国的材料学专家就开始着手于固体废物作混凝土的掺合料，来替代混凝土中部分水泥的研究工作，如粉煤灰废渣的资源化再利用。过去我国的粉煤灰废渣一般都是直接排放的，严重污染环境，导致生态环境的逐步恶化。如排放在空气中，则污染大气环境；排放在江、河、湖、海中，则污染水质；建灰场堆放，则占用土地资源。上海是最早研究和开发粉煤灰替代水泥用于混凝土的城市，其起步不迟于工业先进的国家。利用粉煤灰废渣与水泥的某些相似性能来取代部分的水泥用量，这对上海这样一个国际化大都市来讲意义重大。上海每年有几十亿元甚至几百亿元的工程等着建设，需要耗用巨大数量的水泥产品，而水泥的生产需要消耗大量的石灰石、铁、泥土资源和大贵的电、煤，同时水泥的生产过程又是一个高污染过程，从生料到熟料再到水泥产品是粉磨到煅烧再到粉磨的过程，期间除了高能耗，还会产生高噪音、排放出大量的有害气体和粉尘。可见用粉煤灰废渣替代水泥，可节约大量的资源和能源，也有利于环境保护。在这方面上海做得比较好，上海的粉煤灰综合利用率5年前就高达90%以上，5年来粉煤灰的综合利用率又在逐年提高。1997年上海市的粉煤灰排放量约为400万吨，粉煤灰的综合利用率高达106%，其中在上海的混凝土中用量约为100万吨，相当于全年节约70万吨水泥，等同于几个大型水泥生产厂全年的水泥产量。对混凝土而言，仅节约原材料成本就高达3亿元。同时，粉煤灰经过优化以后形成的产品，可以用作水泥“伴侣”，其作用不仅可以大量节约水泥，而且大大改善混凝土的力学性能和耐久性能。既可用于一般要求的混凝土，也可配制高强度、高性能的混凝土，并且使混凝土提高免疫能力，延年益寿。显而易见，粉煤灰废渣在混凝土中的资源化再利用集聚了经济、社会、环境三方的可持续发展。

④粉煤灰其他方面的资源化再利用

粉煤灰的资源化再利用不仅在混凝土中取代部分水泥作辅助材料在工程中合理应用，而且在各项土建工程中用作新型墙体材料、筑路、填筑、软土地基和农村工程建设等。

我国是一个资源贫乏、人口众多的国家，应该充分意识到开发再生资源的必要性。粉煤灰资源化技术、有序化技术、功能化技术，系统地使粉煤灰废渣综合利用技术转化为土木工程的资源产业，并继续发展为先进的绿色技术，实现了高水平的产业化，也构成了可持续发展的支撑点，开辟了粉煤灰科学技术可持续发展之路。