綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展教育.docx

綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展教育人類進(jìn)入20世紀(jì)以來，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類創(chuàng)造了前所未有的物質(zhì)財(cái)富。與此同時(shí)，人們驚異地發(fā)現(xiàn)，我們的生存環(huán)境也發(fā)生了巨大的變化：空氣污染，河流變色，垃圾圍城等；人類生存和社會(huì)發(fā)展面臨挑戰(zhàn)：人口爆炸，糧食短缺，能源危機(jī)，國家與地區(qū)的發(fā)展不平衡等，環(huán)境給人類的發(fā)展敲響了警鐘，人們不得不重新審視自己走過的歷程，尋求新的發(fā)展道路。環(huán)境問題決定著人類的發(fā)展，日益惡化的環(huán)境問題向人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展提出了挑戰(zhàn)。作為世界上最大的發(fā)展中國家，我國的環(huán)境壓力與可持續(xù)發(fā)展問題則尤為重要。一提起環(huán)境問題，人們似乎更多關(guān)注“熱點(diǎn)型”污染問題，如空氣質(zhì)量等以為，只要降低污染排放量，凈化空氣與水，還一個(gè)天藍(lán)水碧的世界就高枕無憂了。其實(shí)，自工業(yè)革命以來，人類大力開采自然資源、全力進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)在創(chuàng)造豐富的物質(zhì)文明的同時(shí)，也向自然界排泄了大量廢棄物和有害物另一方面，農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化獲取高產(chǎn)、高質(zhì)的農(nóng)作物，在我們自我陶醉的時(shí)候，大量的農(nóng)藥、化肥等有害物質(zhì)殘留在土壤中。其實(shí)，環(huán)境并不是 “藏污納垢”的無底洞，它對(duì)有害物質(zhì)的承受力也是一定的，當(dāng)有害物質(zhì)的大量積累，數(shù)量超越了環(huán)境所能承受的能力限度后，巨大危害將不可避免，也無可挽回,并必將嚴(yán)重威脅人類的健康生存和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。而為改善這些狀況，綠色化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，它給環(huán)保與無污染帶來了希望,為人類的可持續(xù)發(fā)展提供了技術(shù)保證。所以，我們有必要倡導(dǎo)綠色化學(xué)，推廣其技術(shù)應(yīng)用，實(shí)施可持續(xù)發(fā)展教育。 一 、綠色化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵 綠色化學(xué)是指化學(xué)反應(yīng)和過程以 “原子經(jīng)濟(jì)性” 為基本原則，即在獲取新物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程中充分利用每個(gè)原子，實(shí)現(xiàn)“零排放”，即充分利用資源，又不產(chǎn)生污染；并采用無毒、無害的溶劑、助劑、催化劑，生產(chǎn)有利于環(huán)境保護(hù)、社區(qū)安全和人身健康的環(huán)境友好產(chǎn)品。綠色化學(xué)在資源合理而充分的利用和環(huán)境的保護(hù)與發(fā)展方面有著重要作用，是我國現(xiàn)代化學(xué)建設(shè)和貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)不可缺少的部分?？沙掷m(xù)發(fā)展是什么呢？它是一種社會(huì)發(fā)展模式，其既能滿足當(dāng)代人的需要，又不危及且能滿足后代人的需要。換句話說，就是社會(huì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)資源與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展，既能達(dá)到發(fā)展經(jīng)濟(jì)的目的，又能起到保護(hù)自然資源和生存環(huán)境的作用，使得我們的子孫后代既能持續(xù)發(fā)展和安居樂業(yè),又無后顧之憂。結(jié)合綠色化學(xué),我們一般可以這樣解讀可持續(xù)性：它包括三方面,即可再生能源的使用、廢物的排放和過程的效率。首先,在具體的技術(shù)應(yīng)用時(shí)，要充分考察生態(tài)系統(tǒng)中各種能源的不同性質(zhì)，比較分析哪些是不可再生的？哪些是可再生的?能否在人類可接受的時(shí)間形成的？其次,要竭力防止可能影響生物圈的各種過程的排放，努力做到有害的物質(zhì)不排放，無害物質(zhì)的不超速排放,即超過生物圈的吸收與消化的速度。最后,過程的效率是經(jīng)濟(jì)方面的主要因素，一個(gè)綠色化學(xué)過程的效率越高，就越能節(jié)約資源,越能減少廢物的產(chǎn)生，其可持續(xù)性也就越大。總之,綠色技術(shù)應(yīng)用越廣泛，可持續(xù)發(fā)展前景越好。 二、我國綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)狀 就我國來說,幅員遼闊,資源豐富,但是人口眾多,人均能源和資源擁有量位于世界后列，經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展所造成的能源和資源的巨大消耗，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染與社會(huì)問題。傳統(tǒng)的環(huán)境治理只是暫時(shí)緩解和局部緩解環(huán)境質(zhì)量，卻沒有從根本上解決問題.目前我國已經(jīng)開始重視綠色化學(xué)，并取得了一些研究成果，但遠(yuǎn)不如國外開展的那么廣泛和深入。尤其在物質(zhì)能源、生態(tài)能源、肥料等領(lǐng)域與先進(jìn)國家差距還很大.相對(duì)于美國，生物能源方面要落后10年，生態(tài)農(nóng)業(yè)和肥料要落后5年。另外,因?yàn)槠鸩捷^晚，社會(huì)各界對(duì)發(fā)展綠色化學(xué)技術(shù)的認(rèn)同和支持尚有一定差距。如美國已于1995年專門設(shè)立“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”；北歐一些國家在發(fā)展綠色化學(xué)方面的支持力度也很大,進(jìn)展很迅速；而我國現(xiàn)在也有廣東、浙江、安徽等先后被國家批準(zhǔn)的生態(tài)經(jīng)濟(jì)示范區(qū)，發(fā)展以綠色化學(xué)為要旨的循環(huán)經(jīng)濟(jì)，這對(duì)于發(fā)展綠色化學(xué)技術(shù)的影響是深遠(yuǎn)的。相對(duì)而言，企業(yè)界做得比較欠缺。由于有些綠色化學(xué)技術(shù)在轉(zhuǎn)入工業(yè)生產(chǎn)時(shí)需要及時(shí)調(diào)整或更新相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備，有些過程比較長，使得初期投入的成本較大，勢必引發(fā)眼前利益與長遠(yuǎn)利益沖突這一問題。企業(yè)往往是“不見兔子不撒鷹”。有些企業(yè)避風(fēng)險(xiǎn)的能力也比較弱，不敢也不愿做長效投資.而政府由于綜合考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)的連續(xù)性發(fā)展，也不能給企業(yè)施加太大的壓力.以上種種,最終導(dǎo)致了綠色技術(shù)的工業(yè)化發(fā)展滯后。三、綠色化學(xué)的實(shí)施途徑 綠色化學(xué)的實(shí)施途徑有以下幾種：1、利用生物資源 我國為了提高農(nóng)作物產(chǎn)量及糧食產(chǎn)量,曾經(jīng)大面積推廣使用塑料薄膜。但廢棄的家用地膜在土壤中長期不分解，廢棄塑料釋放出大量的有害物質(zhì),這對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的危害，形成“白色污染”，污染了大氣也直接危害人體健康。為解決這一難題，世界各國對(duì)降解塑料進(jìn)行研究和應(yīng)用。當(dāng)前，在農(nóng)業(yè)上以生物降解塑料為多，生物降解塑料是通過土壤中微生物的作用使高分子鏈斷裂而分解的塑料。主要分為淀粉填充型和人工直接合成型。人工直接合成降解塑料是用非石油原料和可再生的生物資源來合成。如草纖維地膜、紙膜地膜等纖維降解塑料。美國ugc公司用氨基酸作原料來合成的塑料，在潮濕的土壤中幾天就可以降解。2、采用無毒、無害的原料 為了人類健康和環(huán)境安全，需要用無毒無害的原料代替有毒有害的原料生產(chǎn)所需的化工產(chǎn)品。例如，monsanto公司以無毒無害的二乙醇胺為原料，經(jīng)過催化脫氫，開發(fā)了安全生產(chǎn)氨基二乙酸鈉的工藝，改變了過去的以氨、甲醛和氫氰酸為原料的二步合成路線，并因此獲得了1996年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)中的新合成路線獎(jiǎng)。另外，國外還開發(fā)了由異丁烯生產(chǎn)甲基丙烯酸甲酯的新合成路線，取代了以丙酮和氫氰酸為原料的丙酮氰醇法。3、采用無毒、無害的溶劑、助劑 大量與化工生產(chǎn)相關(guān)的污染問題，不僅來源于原料和產(chǎn)品，而且來源于制造過程中使用的物質(zhì)，最常見的是反應(yīng)介質(zhì)、配方和分離中所用的溶劑。當(dāng)前廣泛使用的溶劑是揮發(fā)性有機(jī)化合物，使用過程中有的會(huì)破壞臭氧層，有的會(huì)危害人體健康，因此，需要限制這類溶劑的使用。采用無毒無害的溶劑代替揮發(fā)性有機(jī)化合物溶劑已成為綠色化學(xué)的重要研究方向。目前，最活躍的研究項(xiàng)目是開發(fā)超臨界流體，特別是超臨界二氧化碳作溶劑。1997年的學(xué)術(shù)獎(jiǎng)授予north carolina大學(xué)的j.m.desimone教授，獎(jiǎng)勵(lì)他設(shè)計(jì)了一類表面活性劑，這種表面活性劑是親二氧化碳的物質(zhì)，可以產(chǎn)生親二氧化碳和親溶質(zhì)的兩性作用，從而使得二氧化碳可廣泛地作為溶劑使用以代替含鹵素的常規(guī)有機(jī)溶劑。 4、研究新的化學(xué)反應(yīng)條件有機(jī)反應(yīng)的介質(zhì)大多以苯、丙酮等有毒物質(zhì)為主，還存在易燃、易爆等問題。因此選擇與環(huán)境友好的“潔凈”介質(zhì)的研究已成為綠色化學(xué)的重要研究方向。目前，以水為介質(zhì)的有機(jī)反應(yīng)更是世界各國研究的重點(diǎn)。水相中的有機(jī)反應(yīng)具有許多優(yōu)點(diǎn)：操作簡便，安全，可以省略去許多諸如官能團(tuán)的保護(hù)和去保護(hù)等步驟，且成本低廉，無污染。水相有機(jī)反應(yīng)的研究已涉及多種反應(yīng)類型，如：周環(huán)反應(yīng)、親核加成和取代反應(yīng)、lewis酸與過渡金屬試劑催化的有機(jī)反應(yīng)等。近期的主要進(jìn)展有：與水相容的lewis酸催化劑在水相形成新cc鍵反應(yīng)；金屬銠試劑催化的水相有機(jī)硼酸的不對(duì)稱反應(yīng)等。值得一提的是，2001年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)授予了李朝軍教授，以表彰他水相有機(jī)反應(yīng)的研究成果。5、發(fā)展高選擇性、高效的催化劑使用選擇性的催化劑，可實(shí)現(xiàn)“零排放”，從而達(dá)到“原子經(jīng)濟(jì)性”。例如，對(duì)于合成單一的手性分子，傳統(tǒng)方法是采取外消旋體的拆分，但是產(chǎn)率只能達(dá)到50%，另一半異構(gòu)體只能廢棄，原子經(jīng)濟(jì)性很差，且對(duì)環(huán)境造成污染。現(xiàn)在，對(duì)于合成單一的手性分子，選擇手性催化劑，進(jìn)行催化的不對(duì)稱合成反應(yīng)是有機(jī)合成的熱點(diǎn)和前沿。2001年的諾貝爾獎(jiǎng)授予knowles,noyori和sharless三位化學(xué)家，就是表彰他們?cè)陂_展催化不對(duì)稱反應(yīng)研究上的貢獻(xiàn)。 四、如何將綠色化學(xué)理念滲透在可持續(xù)發(fā)展教育中 我們知道綠色化學(xué)理念是不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，不再處理廢物。從科學(xué)的角度看，它是從源頭上消除污染；從經(jīng)濟(jì)角度看，它合理的利用資源和能源、降低成本，符合經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求。但從我國的現(xiàn)狀來說，綠色化學(xué)知識(shí)的不普及，導(dǎo)致出現(xiàn)了上面所述的一些尷尬局面。那么如何來改變現(xiàn)狀呢？1、全方位樹立綠色化學(xué)理念，強(qiáng)化可持續(xù)發(fā)展意識(shí)的教育 在充分認(rèn)識(shí)綠色化學(xué)對(duì)人類社會(huì)的特殊意義，樹立從我做起，從現(xiàn)在做起，將綠色化學(xué)的新概念、新理念、新方法和新要求滲透到平時(shí)的教育中去，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生對(duì)綠色理念和可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)的培養(yǎng).積極宣傳和倡導(dǎo)綠色行動(dòng)，提倡生產(chǎn)和使用綠色產(chǎn)品。特別是在化學(xué)工業(yè)、環(huán)境保護(hù)、環(huán)境教育和產(chǎn)品開發(fā)中集中體現(xiàn)以下觀點(diǎn)：節(jié)約能源、提高轉(zhuǎn)化率和原料利用率、減少環(huán)境污染或使用高循環(huán)催化劑；無溶劑反應(yīng)或綠色溶劑的利用等。使學(xué)生在思想意識(shí)上認(rèn)識(shí)到綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)，自覺加入到人類和諧社會(huì)的綠色大軍中來。2、全面啟動(dòng)，建立可持續(xù)發(fā)展教育機(jī)制 綠色化學(xué)是一門多學(xué)科交叉的綜合性學(xué)科，它比較分散、滲透到各個(gè)領(lǐng)域，因此可持續(xù)發(fā)展的教育也就拓寬諸多學(xué)科;如自然科學(xué)、歷史、地理、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)學(xué)、消費(fèi)者教育等等之中，所以我們有必要理順綠色化學(xué)在各學(xué)科領(lǐng)域的精髓，全面啟動(dòng)，建立健全比較系統(tǒng)地可持續(xù)發(fā)展教育機(jī)制，以適應(yīng)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要。設(shè)立切實(shí)可行的課程模式綠色化學(xué)的跨學(xué)科和對(duì)未來的不可預(yù)測性決定了可持續(xù)發(fā)展教育的特殊性。只有建立與之相適應(yīng)的課程模式，才能完成相應(yīng)的教學(xué)任務(wù)，達(dá)到相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)。至于采取何種教學(xué)模式，可以有不同的觀點(diǎn)和實(shí)踐?？刹捎脝为?dú)設(shè)課，根據(jù)不同層次設(shè)置不同綠色化學(xué)內(nèi)容，有淺入深、有窄到寬、有全面概述到專題講授，順利實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)。也可以采用滲透法，圍繞可持續(xù)發(fā)展教育目標(biāo)將綠色化學(xué)的精髓滲透各個(gè)學(xué)科教學(xué)，并努力把學(xué)科知識(shí)與人們的現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)生活相聯(lián)系。如在素質(zhì)教育中傳播綠色化學(xué)觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)社會(huì)、對(duì)將來的責(zé)任感；在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中貫徹綠色化學(xué):“減量、減廢、節(jié)省資源、零排放”的原則。確定形式多樣的教學(xué)內(nèi)容 綠色化學(xué)在不斷的發(fā)展更新中，那我們的教學(xué)內(nèi)容和形式也與時(shí)俱進(jìn)。可根據(jù)地理、歷史、社會(huì)條件的不同，所面臨的地區(qū)環(huán)境和發(fā)展問題程度上的差別，設(shè)置不同的教學(xué)內(nèi)容。具體的活動(dòng)、材料、形式和內(nèi)容可能有很大的差別，但他們的來源和目的卻是共同的：環(huán)境科學(xué)、綠色化學(xué)發(fā)展研究為可持續(xù)發(fā)展教育的內(nèi)容提供了基本框架.可持發(fā)展理念,未來社會(huì)新一代人才的要求，為我們教學(xué)目標(biāo)提供了依據(jù)，使我們可以圍繞這個(gè)目標(biāo)協(xié)調(diào)和綜合不同學(xué)科開展教學(xué)活動(dòng)。同時(shí)還要體現(xiàn)前瞻性和超越性，既要將最新的綠色化學(xué)技術(shù)和成果展現(xiàn)出來，還要不拘于現(xiàn)實(shí)，圍繞綠色化學(xué)的相關(guān)原則，著眼于為現(xiàn)實(shí),尋求更新更好的出路，激勵(lì)大家為綠色化學(xué)的發(fā)展、為和諧地球而努力。建立