浅议绿色化学与环境污染.doc

浅议绿色化学与环境污染 人类的生存与发展离不开环境，在对环境进行开发利用时，会给环境带来相应的影响，若这种影响超过了环境承载能力，则必然会导致环境污染。 化学贯穿于人类与环境的相互作用之中。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起了决定性的作用。近年来化学工业的蓬勃发展，为人类创造了巨大的物质财富，然而，化学的发展在为人类的生活改善提供源源不断的能源和物质基础的同时，也带来了很多的能源和环境问题，给人类社会造成了严重的危害。如有名的世界性八大公害事件、60年代出现的酸雨、80年代出现的臭氧空洞，以及近年来由于温室效应造成的全球变暖等问题，引发了全球的日益关注。随着化学品的大量生产和广泛应用、环境污染问题的日益加剧，有效地预防和治理环境污染已刻不容缓。 人类环境问题刚被提出来时，各国都是采用环境治理的办法进行环境保护，即环境污染的末端治理。但随着时间的推移、工业化进程的加速，末端治理的局限性也日益显露。首先，处理污染的设施投资大、运行费用高，使企业生产成本上升，经济效益下降；其次，末端治理往往不是彻底治理，而是污染物的转移，如烟气脱疏、除尘形成大量废渣，废水集中处理产生大量污泥等，所以不能根除污染；第三，末端治理未涉及资源的有效利用，不能制止自然资源的浪费。所以，要真正解决污染问题需要实施过程控制，减少污染的产生，从根本上解决环境问题。 在这种形势下，一门新兴的化学绿色化学应运而生。绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学或清洁化学，是指化学反应和过程以原子经济性为基本原则，即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，在始端就采用实现污染预防的科学手段，因而，过程和终端均为零排放和零污染，是一门从源头阻止污染的化学。绿色化学不同于环境治理，绿色化学不是被动地治理环境污染，而是主动地防止化学污染，从而在根本上切断污染源，所以，绿色化学是更高层次的环境友好化学。绿色化学要求在研究和设计化学品和化学过程的同时，考虑它的环境副作用，尽可能减少环境副作用，并且考虑它在技术上和经济上的可行性，所以绿色化学是从环境保护、科学技术和经济效益三方面来考虑的。绿色化学主要研究解决的问题有以下几个方面：（1）采用无毒、无害的原料化学研究和化工生产中经常采用有毒、有害的原料，如剧毒的光气、氢氰酸、苯类、醛类等，严重污染环境并危害人类的健康。采用无毒、无害的原料是绿色化学的一项重要任务。（2）具有“原子经济性”的反应路线即反应具有高选择性，减少副产品，甚至实现零排放。如：乙烯或丙烯的聚合，丁二烯与氰氢酸合成已二腈等。原子经济性反应有利于节约资源和保护环境。（3）反应在无毒无害的条件下进行生产中采用的有毒有害溶剂会对环境造成污染，使用无毒、无害的溶剂对环保有重大的价值，如：用水或近临界水作溶剂，以及引人瞩目的超临界流体溶剂。大力开发无溶剂反应，也是绿色化学工艺的重要途径，如固态反应等。另外，使用新型、高效、对环境友好、可回收的催化剂，可避免副产物的生成，提高反应的选择性和原子的利用率，减少有害物质对环境的排放。（4）生产环境友好产品，使产品绿色化采用新的工艺、新的原料、新的配方，合成新的对人类和环境无毒、无害的绿色产品是绿色化学的最终使命和终极目标。如：开发新型的制冷剂，减少对臭氧层的破坏；研制新型的、可降解的高分子材料, 解决“白色污染问题”。（5）利用再生资源，合成化工产品利用再生资源做化学化工原料，是绿色化学的一项重要任务和研究方向。现代95%以上的有机化学品都来自石油和煤，但石油和煤的储量有限，属不可再生能源。同时，石油和煤的开采和加工又严重污染环境。用再生物质取代它们既可以保护资源又有利于环境。如：美国科学家发明的用石灰处理和细菌发酵的简单技术即可把废生物转化为饲料、工业化学品和燃料，用纤维素可转化为葡萄糖，葡萄糖可生产酒精和其它化工产品等。（6）开发合理的生产途径，满足“物美价廉”的传统标准传统的化学工艺的开发是经过漫长的实验探索，并不断地改进、优化和完善的过程。这个过程需要经过漫长的时间和消耗大量的人力、物力，并消耗大量的化学试剂、溶剂和能源，同时产生副产物和废物，造成资源浪费和环境污染。而计算机辅助分子设计和材料设计是一门新兴学科分支，并在实践中取得了广泛的发展和应用。如在有机合成和药物合成中，科学家首先建立了一个已知的有机合成反应尽可能全的资料库，然后在确定目标产物后，找出一切可产生目标产物的反应，把这些反应的原料作为中间目标产物找出一切可产生它们的反应路线，应用计算机智能技术优化出价廉、物美、不浪费资源、不污染环境的最佳反应路线，最后通过化学方法合成出所设计的目标分子。绿色化学在维护生态平衡、保护环境中起着决定性作用。目前绿色化学已应用到环境污染控制的各个方面，主要有以下几点：（1）在大气污染控制中的应用大气中的SO2主要来自煤中含硫物经燃烧产生的产物，目前煤炭脱硫的方式有：燃前脱硫、燃中固硫、燃后烟气脱硫。从绿色化学角度来讲，前者属于污染预防，后两者属于污染治理。绿色化的煤炭生物脱硫技术则是今后脱硫技术的发展方向。（2）在水污染控制中的应用开发高效、低毒、低能耗、不造成二次污染的水处理技术，特别是光、声、磁、电、无毒药剂氧化、生物氧化等多种手段联用的新型绿色技术将成为水处理技术研究的热点和方向。1）工业及城市生活废水目前，工业及城市生活废水是我国水环境污染的污染源之一。零排污水处理技术是以“绿色化学”为基础的新概念，从始端、终端和中间过程杜绝污染产生的新思路，能够最大限度地节水和彻底解决水污染的新技术，代表了21世纪水处理技术的发展方向。2）农药污染我国目前生产的农药多为高毒品种，生产过程也有公害。随着“绿色食品”的兴起，人们对无公害的“绿色农药”的要求也越来越迫切。新型的绿色农药主要有生物农药、现代化学农药、光活化农药等，这些农药将取代传统的化学农药而大大减少环境污染。3）化学实验废液化学实验在化学教学中占有特殊地位，目前大多数大专院校的实验内容比较陈旧，而且基础实验、验证型实验偏多，实验手段、化学实验设备比较落后，这些因素导致对环境的污染较为严重。 （3）在固体废弃物处理中的应用 1）城市垃圾目前城市垃圾的处理技术主要有：无害化垃圾卫生填埋场，虽然技术较简单，但一次性投资大，占用大量土地，仅能实现部分无害化，而且垃圾渗沥液的处理已成为世界性难题；垃圾焚烧，虽能实现减量化、部分资源化，但一次性投资巨大，而且废气中含有大量SO2、H2 S、NOx、HCl、重金属，尤其是会产生毒性很大的二恶英等二次污染物。符合绿色化学技术的有：热分选煤气化技术、固体废弃物电离气化技术，尤其是固体废弃物电离气化技术( SKYGAS) ，是解决固体废弃物无害化、资源化的最新技术。2）白色污染“白色污染”泛指一次性使用后未经合理收集和处理而造成环境污染的所有塑料废弃物，包括农用地膜、塑料包装袋、一次性餐具等。对白色污染物的处理方法燃烧法、熔融法和降解法，对环境会产生污染，因此开发绿色化学产品可生物降解塑料具有良好的发展前景。3）矿山废弃物在矿物开采过程中，产生了许多尾矿和废堆矿石，目前在这方面的研究和利用较少，造成了资源的严重浪费和环境污染。金属矿物资源的高效利用，是以最低的能耗和最少的环境污染，来达到最高的矿物资源综合利用。 传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。近年来，绿色化学的研究正围绕着化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化而开展。大力发展绿色化学工业，从源头上防止污染，从根本上减少或消除污染，实现零排放，提高“原子经济性”，是我国环境保护的必由之路。绿色化学为化学的发展注入了新的活力，在21世纪，化学必将大有作为。它是人类的一项重要战略任务。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学，从而使对环境的治理可以从治标转向治本。绿色化学的发展不仅将对环境保护产生重大影响，而且将为我国的企业与国际接轨创造条件。相信随着科学技术的进步和人们环保意识的提高，我们赖以生存的地球环境定会变得更加美好。