绿色化学与环境保护

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等级标准内容语言结构

10分内容有相当的深度，而且全面，有较

充分的个人观点的阐述，能够较好联

系课堂知识和化学原理。语言通顺，逻辑

性强。

文章结构合理完

整，无打印排版错

误。

9分内容有深度，而且全面，有较充分的

个人观点的阐述，能够较好联系课堂

知识和化学原理。语言通顺，逻辑

性较强。

文章结构合理完

整，有个别打印排

版错误。

8分内容有一定深度，而且较全面，有一

定程度的个人观点的阐述，有一定程

度的联系课堂知识和化学原理。语言比较通顺，

逻辑性较强。

文章结构较合理完

整，有个别打印排

版错误。

7分内容深度一般，全面性一般，但能够

联系课堂知识和化学原理，个人观点

的阐述不足。语言比较通顺，

逻辑性较强。

文章结构较合理完

整，有少量打印排

版错误。

6分内容深度与全面性均明显有待加强，个人观点的阐述不足，只在较少方面

联系了课堂知识和化学知识。语言比较通顺，

逻辑性较强。

文章结构基本合理

完整，有部分打印

排版错误。

6分以下完全照搬书本上的内容，是死记硬背

的结果或完全拷贝网上的信息，丝毫

看不出个人观点的阐述。语言基本通顺，

逻辑性较差。

文章结构基本完

整，有较多打印排

版错误。

自评分 9 教师平分

绿色化学与环境

摘要：从环境保护出发，介绍了环境污染的现状及防治方法，综述了绿色化学的核心内容，目前的应用状况以及对未来的应用前景的展望。指出绿色化学是近年来国际上普遍提倡和开展的研究课题，绿色化学的发展能节省资源，减少环境污染，将成为可持续发展战略的核心内容。

关键词：环境污染，环境治理，绿色化学

一、前言

人类在改造自然创造物质财富的进程中，特别是20世纪，随着有机化学工业的发展，石油、天然气生产的急剧增长，使化工污染越来越突出，环境问题日趋严重。不可否认，化学科学的研究成果和化学知识的应用为推动人类的进步作出了巨大的贡献，化学及其制品已经渗透到人类生活、生产和国民经济的各个领域。但另一方面，随着化学品的大量生产和广泛应用，给人类本来绿色平和的生态环境带来了黑色的污水，黄色的烟尘，五颜六色的废渣和看不见的无色毒物。在大气方面，有马斯河谷烟雾事件、多诺拉烟雾事件、伦敦烟雾事件。特别是伦敦烟雾事件，其致死人数最多，5天内4000多人死亡。原因就是燃煤产生的二氧化硫转化成硫酸雾，导致人们胸闷、咳嗽、呕吐，年老体弱者因而死亡。1956年，13本熊本县水俣湾被化工厂排放含汞废水污染，诱发水俣病，使一些人四肢麻木，精神失常，一会酣睡，一会兴奋异常惨痛而死。环境污染威胁着人们的健康，给人类赖以生存的自然环境的可持续发展带来了巨大的威胁，如何保护我们赖以生存的自然环境，已成为世界各国共同关注和思考的问题。

二、环境污染与治理

2.1 水污染及治理

水是一切细胞和生命组织的重要成分，是构成自然界一切生命的重要物质基础。由于人类大规模的生产活动，在使用水的同时，也往往使某些有害物质进人水体，引起天然水体发生物理和化学上的变化，造成水污染。水污染按污染物质的类型可分为：病原体污染、需氧物质污染、植物营养物质污染、石油污染、热污染、有毒化学物质污染、无机物污染、放射性污染。

在水污染防治技术上，我国科技工作者通过不懈的努力，取得了一定的成果。历时五年的“甲基汞污染综合防治与对策研究”，取得可喜成果；“长江中下游浅水湖生态渔业研究”通过专家鉴定；无磷洗衣粉的研制生产等，为水资源保护与可持续利用作出了积极的贡献。

2.2 大气污染及治理

排放到大气中的主要污染物有二氧化硫、飘尘、氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳、二氧化碳等。大气污染来源主要有三个方面：一是生活污染源，包括饮食或取暖时燃料向大气排放有害气体和烟雾；二是工业污染源，包括火力发电、钢铁和有色金属冶炼，各种化学工业给大气造成的污染；三是交通污染源，包括汽车、飞机、火车、船舶等交通工具的煤烟、尾

气排放。人类活动导致全球大气层的主要变化及环境问题可以归结为三方面：一是大气中温室气体增加导致气候变化；二是大气臭氧层破坏；三是酸雨和污染物的越界输送。为了保护全球大气环境，改善本国的环境质量，一些国家在治理大气污染方面制定了新的计划。比如，英国政府宣布实施为期l0年的“全国空气质量战略”计划，以使英国的空气变得清新；我国已加人联合国《气候变化框架公约》和修正后的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，颁布了《中华人民共和国大气污染防治法》，从调整能源政策人手，改善能源生产结构，增大一次能源中水电、核电及太阳能比例。

2.3光化学污染及治理

光化学烟雾成分复杂，但是，对动物、植物和材料有害的主要是O3、PAN、醛、酮等二次污染物。人和动物受到的主要伤害是眼睛和黏膜受到刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。1955年，美国洛杉机因为光化学烟雾一次就死了400多人。植物受到臭氧的损害，开始时表皮褪色，呈蜡质状，经过一段时间之后色素发生变化，叶片上出现红褐色斑点。PAN使叶子背面呈银灰色或古铜色，影响植物的生长，降低植物对病虫害的抵抗力。O3、PAN等还能造成橡胶制品老化，脆裂，使染料褪色，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。

工业上，较好的措施是对煤进行加工，改进燃烧技术，同时改进生产工艺，对污染物进行后处理及合理排放。使用前对煤进行脱硫加工，并尽可能除去灰分;使用过程中，通过对锅炉进行适当改进，同时加人固硫剂，可减少烟尘利二氧化硫的发生量;最后，对废气进行综合利用后，对不能利用的进行无害处理后再进行排放。对于生活燃煤，除了对煤迹行加工外，比较好的措施是改进用能和供能方式，采用集中供热、城市燃气化。集中供热和城市燃气化，是城市节能和综合整治的重要内容，能有效地改善城市大气环境质量，减少室内空气污染。

三、绿色化学

化学在为人类创造了财富的同时，也给人类带来了危机。而每一门科学的发展史上都充满着探索与进步，由于科学的不确定性，化学家在研究过程中不可避免的会合成出未知性质的化合物，只有通过经过长期的应用和研究才能熟知该化合物的性质，这时候新物质可能已经给环境或者人类生活造成了影响。传统的化学工业给环境带来的污染已经十分严重，目前全世界每年生产的有害废物达到3~4亿吨，给环境造成的危害可想而知，并威胁着人类的生存环境。严峻的现实使得各国必须寻找一条不破坏环境的道路，绿色化学由此应运而生。

3.1绿色化学的概述

3.1.1绿色化学的概念

绿色化学是指采用无毒、无害的原料、催化剂和溶剂，选择具有高选择性。高转化率，不产生或者少产生副产品的对环境友好的反应进行合成，其目的是通过新的合成反应和方法，开发制备单位产品产污系数最低，资源和能源的消耗量最少的先进合成方法和技术，从合成反应入手，从根本上消除或减少环境污染。

3.1.2绿色化学的研究内容

绿色化学与技术主要解决与化学供应链相关的创造、合成、优化、分析、设计、控制以及环境影响评价等多元复杂问题，已建立环境友好的，可持续发展的化工过程为最终目标。

绿色化学的研究内容不仅涉及原料、工艺和终端产品的绿色化，而起还涉及到成本，能耗和安全方面的问题，目前其研究内容主要包括：原子经济性反应和零排放、原料的绿色化、绿色溶剂、绿色催化、助剂的绿色化、新的合成路线的选择、绿色化学工艺、绿色过程系统集成等，而且其内涵仍在不断充实发展中。

3.2绿色化学的应用

3.2.1手性合成

我们周围的世界都是手性的，构成生命体系的生物大分子的大多数重要的构件仅以一种对映形态存在。生物活性的手性化合物，例如药物，与它的受体部分以手性的方式相互作用。因此，药物的两个对映体以不同的方式参与作用并导致不同的效果就不足为奇了，现代药物化学已经使人们越来越认识到手性的重要性，手性合成的研究正逐步从实验室科学探索走向工业技术，人们也越来越认识到手性技术对人类的健康和生态环境的重要意义。

3.2.2“洁净”的反应介质

目前在化工生产和化学研究中大量使用的有机溶剂存在有毒、易挥发、易燃易爆等诸多缺点。随着绿色化学成为化工生产可持续发展的方向，无毒无污染的合成技术的研究和发展成为绿色化学的重要研究内容。环境友好的洁净的反应介质是绿色化学研究的重要内容。

3.3绿色化学的发展方向

3.3.1高效

高选择性的催化剂可以实现“原子经济性”反应。不对称合成的催化反应，是获得单一手性分子的重要方法，不对称催化具有独特优势，由于它有“手性增殖”或“手性放大”作用，即通过使用合适的手性催化剂可以立体选择性地生成大量手性化合物。异构化酶专门催化于性合成或不对称合成，具有高度的选择性和催化活性。手性合成或不对称合成是化学合成中最富挑战性的领域，许多手性催化剂往往用其化学计量级，近年来发现有许多手性试剂可用催化量级，并有效地用于众多合成中，产物的对映选择性很高。

3.3.2开发和研究符合绿色化学要求的新反应。

寻求反应条件乎和，流程短，原子选择性高的新反应，如：硝化反应、氧化反应、催化反应、自由基反应等其中关键是催化剂的开发和应用，特别是酶反应和模拟酶的研究，以及相应的工艺技术与装备的研究，避免使用和力求减少对生态环境有害的原料，减降副产品的排放，力求实现零排放。生命机体中各种功能酶的生化反应具有特异性，高选择性，可在温和条件下高速实现各种生化合成和代谢反应。了解认识各种酶反应的化学机制，科学巧妙地利用各种模拟酶反应机理于各种有机合成反应，实现模拟酶的反应特异性，高选择性，高速性，使化学反应按分子设计要求实现高组织化的有序进行，并可节能，节约资源，实现最有效的充分利用能量与资源。

3.3.3无公害

生态化与环境友善的反应介质的开发与利用，替代传统反应介质的研究，其中包括超临界流体、近临界水、液体水、离子液体等，如：二氧化碳在常温下是气体，无色、无味、不燃烧、化学性质稳定，不会形成光化学烟雾，也不会破坏臭氧层，来源丰富，价格低廉，超临界二氧化碳可很好地溶解一般有机化合物，可以替代机械、电子、医药和干洗等行业中普遍采用的挥发性有机清洗剂；代替氟氯烃作泡沫塑料的发泡剂；超临界C02为溶剂，生产氟化物单体和聚合物等。

3.3.4绿色能源的开发利用

燃料电池取决于不同用途，其效率可高达90%。靠这种高效率，以燃料电池技术为基础的发电厂，比起普通发电厂将消耗更少的燃料，同时相应地减少了污染物的排放。可再生能源中目前已获得商业应用的是水力发电，发电量约占全球发电量的18%，但这仅仅是开发利用了全世界水能资源的10%。而未开发的资源大部分在发展中国家，其开发利用受到资金和技术等方面的限制。目前看来，小水电比大型水电项目更有发展前途。风能提供的电力仅次于水电，鉴于风能利用的良好前景，国际上已在风轮机设计制造技术、功率储存技术方面展开激烈竞争。利用模拟酶和高分子金属配位化合物实现能量（尤其是太阳能）的固定与储存，吸收固定的能量又可按需求予以方便利用，使能量流生态化，与环境友好，与生态和谐。

四、结束语

绿色化学新技术显示了其独特的魅力。高效活化剂、生物催化剂、新的合成路线、新溶剂体系、废物回收利用等方面的研究及应用技术开发异常活跃。

人类社会是在同环境斗争中诞生和发展起来的。今天，世界经济的迅速发展和人口的急剧增加对地球生态环境的压力已经达到相当紧张的程度。实施可持续发展是我们义不容辞的责任。绿色化学作为一门新型的交叉学科，毫无疑问，将对保持良好的环境，社会和经济的可持续发展有重要的意义。曾为人类文明做出过不可磨灭贡献的有机化学化工，在21世纪，依然面临着新的机遇和挑战。有机化学应该发展“理想的”合成方法，即强调实用的，环境友好的，资源可持续利用的，它从简单易得的原料出发，在温和的条件下经过简单的步骤，快速、高选择性地转化为目标分子。而现行的有机合成方法很少能达到“理想的”境地，这就需要化学家从理念、原理、方法等方面进行改革和创新。原子经济性、手性合成、环境友好的“洁净”的反应介质等绿色化学原理对有机化学化工的发展将有更重要的指导意义。绿色化学有待在理论、实践领域中进行更深入的研究发展。其发展必然会推动人类社会的进步。

参考文献

【1】姚宁，绿色化学的应用及发展，浙江，运城学院学报［J］，2011/02

【2】李正启，谢恩，马良，绿色化学与人类社会的可持续发展，江苏，化学工业［J］，2011/04，P111-113

【3】李正启，谢恩，马良，绿色化学与人类社会的可持续发展，江苏，化学工业［J］，2011/04

【4】姚宁，绿色化学的应用及发展，浙江，运城学院学报［J］，2011/02，P111~P113