淺議綠色化學(xué)與環(huán)境污染

1、 淺議綠色化學(xué)與環(huán)境污染 人類的生存與發(fā)展離不開環(huán)境，在對環(huán)境進(jìn)行開發(fā)利用時(shí)，會(huì)給環(huán)境帶來相應(yīng)的影響，若這種影響超過了環(huán)境承載能力，則必然會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染。 化學(xué)貫穿于人類與環(huán)境的相互作用之中?；瘜W(xué)科學(xué)的研究成果和化學(xué)知識(shí)的應(yīng)用為推動(dòng)人類的進(jìn)步起了決定性的作用。近年來化學(xué)工業(yè)的蓬勃發(fā)展，為人類創(chuàng)造了巨大的物質(zhì)財(cái)富，然而，化學(xué)的發(fā)展在為人類的生活改善提供源源不斷的能源和物質(zhì)基礎(chǔ)的同時(shí)，也帶來了很多的能源和環(huán)境問題，給人類社會(huì)造成了嚴(yán)重的危害。如有名的世界性八大公害事件、60年代出現(xiàn)的酸雨、80年代出現(xiàn)的臭氧空洞，以及近年來由于溫室效應(yīng)造成的全球變暖等問題，引發(fā)了全球的日益關(guān)注。隨著化學(xué)品的大量生產(chǎn)

2、和廣泛應(yīng)用、環(huán)境污染問題的日益加劇，有效地預(yù)防和治理環(huán)境污染已刻不容緩。 人類環(huán)境問題剛被提出來時(shí)，各國都是采用環(huán)境治理的辦法進(jìn)行環(huán)境保護(hù)，即環(huán)境污染的末端治理。但隨著時(shí)間的推移、工業(yè)化進(jìn)程的加速，末端治理的局限性也日益顯露。首先，處理污染的設(shè)施投資大、運(yùn)行費(fèi)用高，使企業(yè)生產(chǎn)成本上升，經(jīng)濟(jì)效益下降；其次，末端治理往往不是徹底治理，而是污染物的轉(zhuǎn)移，如煙氣脫疏、除塵形成大量廢渣，廢水集中處理產(chǎn)生大量污泥等，所以不能根除污染；第三，末端治理未涉及資源的有效利用，不能制止自然資源的浪費(fèi)。所以，要真正解決污染問題需要實(shí)施過程控制，減少污染的產(chǎn)生，從根本上解決環(huán)境問題。 在這種形勢下，一門新興的化學(xué)綠色

3、化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)或清潔化學(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)的化學(xué)反應(yīng)中充分利用參與反應(yīng)的每個(gè)原料原子，在始端就采用實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段，因而，過程和終端均為零排放和零污染，是一門從源頭阻止污染的化學(xué)。綠色化學(xué)不同于環(huán)境治理，綠色化學(xué)不是被動(dòng)地治理環(huán)境污染，而是主動(dòng)地防止化學(xué)污染，從而在根本上切斷污染源，所以，綠色化學(xué)是更高層次的環(huán)境友好化學(xué)。綠色化學(xué)要求在研究和設(shè)計(jì)化學(xué)品和化學(xué)過程的同時(shí)，考慮它的環(huán)境副作用，盡可能減少環(huán)境副作用，并且考慮它在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的可行性，所以綠色化學(xué)是從環(huán)境保護(hù)、科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益三方面來考慮的。綠色化

4、學(xué)主要研究解決的問題有以下幾個(gè)方面：（1）采用無毒、無害的原料化學(xué)研究和化工生產(chǎn)中經(jīng)常采用有毒、有害的原料，如劇毒的光氣、氫氰酸、苯類、醛類等，嚴(yán)重污染環(huán)境并危害人類的健康。采用無毒、無害的原料是綠色化學(xué)的一項(xiàng)重要任務(wù)。（2）具有“原子經(jīng)濟(jì)性”的反應(yīng)路線即反應(yīng)具有高選擇性，減少副產(chǎn)品，甚至實(shí)現(xiàn)零排放。如：乙烯或丙烯的聚合，丁二烯與氰氫酸合成已二腈等。原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)有利于節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境。（3）反應(yīng)在無毒無害的條件下進(jìn)行生產(chǎn)中采用的有毒有害溶劑會(huì)對環(huán)境造成污染，使用無毒、無害的溶劑對環(huán)保有重大的價(jià)值，如：用水或近臨界水作溶劑，以及引人矚目的超臨界流體溶劑。大力開發(fā)無溶劑反應(yīng)，也是綠色化學(xué)工藝的

5、重要途徑，如固態(tài)反應(yīng)等。另外，使用新型、高效、對環(huán)境友好、可回收的催化劑，可避免副產(chǎn)物的生成，提高反應(yīng)的選擇性和原子的利用率，減少有害物質(zhì)對環(huán)境的排放。（4）生產(chǎn)環(huán)境友好產(chǎn)品，使產(chǎn)品綠色化采用新的工藝、新的原料、新的配方，合成新的對人類和環(huán)境無毒、無害的綠色產(chǎn)品是綠色化學(xué)的最終使命和終極目標(biāo)。如：開發(fā)新型的制冷劑，減少對臭氧層的破壞；研制新型的、可降解的高分子材料, 解決“白色污染問題”。（5）利用再生資源，合成化工產(chǎn)品利用再生資源做化學(xué)化工原料，是綠色化學(xué)的一項(xiàng)重要任務(wù)和研究方向?，F(xiàn)代95%以上的有機(jī)化學(xué)品都來自石油和煤，但石油和煤的儲(chǔ)量有限，屬不可再生能源。同時(shí)，石油和煤的開采和加工又嚴(yán)重

6、污染環(huán)境。用再生物質(zhì)取代它們既可以保護(hù)資源又有利于環(huán)境。如：美國科學(xué)家發(fā)明的用石灰處理和細(xì)菌發(fā)酵的簡單技術(shù)即可把廢生物轉(zhuǎn)化為飼料、工業(yè)化學(xué)品和燃料，用纖維素可轉(zhuǎn)化為葡萄糖，葡萄糖可生產(chǎn)酒精和其它化工產(chǎn)品等。（6）開發(fā)合理的生產(chǎn)途徑，滿足“物美價(jià)廉”的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)的化學(xué)工藝的開發(fā)是經(jīng)過漫長的實(shí)驗(yàn)探索，并不斷地改進(jìn)、優(yōu)化和完善的過程。這個(gè)過程需要經(jīng)過漫長的時(shí)間和消耗大量的人力、物力，并消耗大量的化學(xué)試劑、溶劑和能源，同時(shí)產(chǎn)生副產(chǎn)物和廢物，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。而計(jì)算機(jī)輔助分子設(shè)計(jì)和材料設(shè)計(jì)是一門新興學(xué)科分支，并在實(shí)踐中取得了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。如在有機(jī)合成和藥物合成中，科學(xué)家首先建立了一個(gè)已知的有

7、機(jī)合成反應(yīng)盡可能全的資料庫，然后在確定目標(biāo)產(chǎn)物后，找出一切可產(chǎn)生目標(biāo)產(chǎn)物的反應(yīng)，把這些反應(yīng)的原料作為中間目標(biāo)產(chǎn)物找出一切可產(chǎn)生它們的反應(yīng)路線，應(yīng)用計(jì)算機(jī)智能技術(shù)優(yōu)化出價(jià)廉、物美、不浪費(fèi)資源、不污染環(huán)境的最佳反應(yīng)路線，最后通過化學(xué)方法合成出所設(shè)計(jì)的目標(biāo)分子。綠色化學(xué)在維護(hù)生態(tài)平衡、保護(hù)環(huán)境中起著決定性作用。目前綠色化學(xué)已應(yīng)用到環(huán)境污染控制的各個(gè)方面，主要有以下幾點(diǎn)：（1）在大氣污染控制中的應(yīng)用大氣中的SO2主要來自煤中含硫物經(jīng)燃燒產(chǎn)生的產(chǎn)物，目前煤炭脫硫的方式有：燃前脫硫、燃中固硫、燃后煙氣脫硫。從綠色化學(xué)角度來講，前者屬于污染預(yù)防，后兩者屬于污染治理。綠色化的煤炭生物脫硫技術(shù)則是今后脫硫技術(shù)的

8、發(fā)展方向。（2）在水污染控制中的應(yīng)用開發(fā)高效、低毒、低能耗、不造成二次污染的水處理技術(shù)，特別是光、聲、磁、電、無毒藥劑氧化、生物氧化等多種手段聯(lián)用的新型綠色技術(shù)將成為水處理技術(shù)研究的熱點(diǎn)和方向。1）工業(yè)及城市生活廢水目前，工業(yè)及城市生活廢水是我國水環(huán)境污染的污染源之一。零排污水處理技術(shù)是以“綠色化學(xué)”為基礎(chǔ)的新概念，從始端、終端和中間過程杜絕污染產(chǎn)生的新思路，能夠最大限度地節(jié)水和徹底解決水污染的新技術(shù)，代表了21世紀(jì)水處理技術(shù)的發(fā)展方向。2）農(nóng)藥污染我國目前生產(chǎn)的農(nóng)藥多為高毒品種，生產(chǎn)過程也有公害。隨著“綠色食品”的興起，人們對無公害的“綠色農(nóng)藥”的要求也越來越迫切。新型的綠色農(nóng)藥主要有生物農(nóng)

9、藥、現(xiàn)代化學(xué)農(nóng)藥、光活化農(nóng)藥等，這些農(nóng)藥將取代傳統(tǒng)的化學(xué)農(nóng)藥而大大減少環(huán)境污染。3）化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢液化學(xué)實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中占有特殊地位，目前大多數(shù)大專院校的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較陳舊，而且基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)偏多，實(shí)驗(yàn)手段、化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備比較落后，這些因素導(dǎo)致對環(huán)境的污染較為嚴(yán)重。 （3）在固體廢棄物處理中的應(yīng)用 1）城市垃圾目前城市垃圾的處理技術(shù)主要有：無害化垃圾衛(wèi)生填埋場，雖然技術(shù)較簡單，但一次性投資大，占用大量土地，僅能實(shí)現(xiàn)部分無害化，而且垃圾滲瀝液的處理已成為世界性難題；垃圾焚燒，雖能實(shí)現(xiàn)減量化、部分資源化，但一次性投資巨大，而且廢氣中含有大量SO2、H2 S、NOx、HCl、重金屬，尤其是會(huì)產(chǎn)生毒性很

10、大的二惡英等二次污染物。符合綠色化學(xué)技術(shù)的有：熱分選煤氣化技術(shù)、固體廢棄物電離氣化技術(shù)，尤其是固體廢棄物電離氣化技術(shù)( SKYGAS) ，是解決固體廢棄物無害化、資源化的最新技術(shù)。2）白色污染“白色污染”泛指一次性使用后未經(jīng)合理收集和處理而造成環(huán)境污染的所有塑料廢棄物，包括農(nóng)用地膜、塑料包裝袋、一次性餐具等。對白色污染物的處理方法燃燒法、熔融法和降解法，對環(huán)境會(huì)產(chǎn)生污染，因此開發(fā)綠色化學(xué)產(chǎn)品可生物降解塑料具有良好的發(fā)展前景。3）礦山廢棄物在礦物開采過程中，產(chǎn)生了許多尾礦和廢堆礦石，目前在這方面的研究和利用較少，造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)和環(huán)境污染。金屬礦物資源的高效利用，是以最低的能耗和最少的環(huán)境污染，來達(dá)到最高的礦物資源綜合利用。 傳統(tǒng)化學(xué)向綠色化學(xué)的轉(zhuǎn)變可以看作是化學(xué)從“粗放型”向“集約型”的轉(zhuǎn)變。近年來，綠色化學(xué)的研究正圍繞著化學(xué)反應(yīng)、原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化而開展。大力發(fā)展綠色化學(xué)工業(yè)，從源頭上防止污染，從根本上減少或消除污染，實(shí)現(xiàn)零排放，提高“原子經(jīng)濟(jì)性”，是我國環(huán)境保護(hù)的必由之路。綠色化學(xué)為化學(xué)的發(fā)展注入了新的活力，在