化学与环境

化学与环境保护

从环境保护出发，介绍了环境污染的现状、防治方法及我国环境污染防治取

得的成绩，综述了绿色化学的定义、特点及研究内容.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约能源，减少环境污染，

将成为可持续发展战略的核心内容。

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，化工污染越来越突出，环境问题日趋

严重。不可否认，环境科学的研究成果和化学知识的应用为推动人类的进步做出

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,由于只注意经济的发展而忽视了环境保护，污染环境和危害人类健

康的事件接连发生.在水体方面,1956年。日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、一会儿酣睡、一会儿兴奋

异常，惨痛而死.而大气方面，有马斯河谷烟雾事件、多诺拉烟雾事件、伦敦烟

雾事件。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。环境污染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，实现人与自然的协调发展,

已经成为世界各国共同关注和思考的问题。

2.环境污染与治理

2。1水污染及治理

水是一切细胞和组织的重要成分，是构成自然界一切生命的重要物质基础，

是名副其实的生命之源。由于人类大规模的生产活动，使某些有害物质进入水体，

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”通过了专家鉴定;无磷洗衣粉的研制生产……为水资源保护

与可持续利用做出了积极贡献。

2。2大气污染及治理

排放到大气中的污染物有二氧化硫、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

时燃料向大气中排放的有害气体和烟雾；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、轮船等交通工具的烟煤、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个方面:一是大气中温室气体的增加导致气候变

化,二是大气臭氧层破坏形成臭氧层空洞，三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10年的“全球空气质量战略"

计划，以使英国的空气变得清新；我国已经加入联合国《气候变化框架公约》和

修正的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔公约》，颁布了《中华人民共和国大气

污染防治法》，从调整能源政策入手，改善能源生产结构，增大一次能源中水电、

核电及太阳能的比例.

3.我国化学污染防治的成绩

我国自70年代起，在典型地区环境质量评价、环境容量和环境背景值调查、

污染源普查、围绕工业“三废”，在大气、水体、土壤中环境污染物的表征、迁

移转化规律、生物效应及控制等方面进行了大量的工作。近年来，完成了一批攻

关课题和重大基金项目等国家任务。“八五”和“九五”期间，在有毒污染物环

境化学行为和生态毒理效应、水体颗粒物和环境工程技术、大气化学和光化学反

应动力学、对流层臭氧化学、区域酸雨的形成和控制、天然有机物环境地球化学、

有毒有机物结构效应关系、废水无害化和资源化原理与途径等方面取得了一批具

有创新性的研究成果.

在酸雨测量技术、形成机理、物理化学特征、高空云雨化学、大气酸性污染

物来源和沉积过程等方面取得重要成果,在天然源研究、区域酸沉降模式和酸雨

成因、能源和环境协调规划、酸雨区域综合防治和临界负荷的研究方法等方面达

到了国际先进水平.

在环境分析化学方面，从80年代起，我国先后制定出《环境检测标准方法》、

《环境污染分析方法》和《环境监测分析方法》等，选取了200多种分析方法，

近百种无机和有机物，所用方法灵敏、准确、可靠、多年来在全国环境监测系统

和有关实验室广泛应用。对监测分析方法的统一和标准化、在提高分析检测水平

及实验室质量控制方面起了重要作用。

1992～1995年，国家基金委化学部资助了重大基金项目“典型有机污染物

化学行为与生态效应”的研究，探讨了某些有毒有害污染物的环境行为、在介质

中的迁移转化规律、污染物的环境风险评价、水生天然有机物的起源、表征、与

重金属相互作用机理与模型以及卤代烃生成潜力等.在新农药单甲脒的环境行为

和生态毒理效应以及有机锡的生态毒理效应研究中取得了创新性成果.首次发现

城市水源中的硝基多环芳烃的存在，对多氯联苯等的光解规律和产物毒性提出了

新的机理和解释。

在臭氧的测量技术、中国光化学烟雾特征、室内大气光化学反应模拟、空气

质量模式、汽车尾气高效净化等方面取得了重大成果,其中大气微量组分源排放、

大气氧化能力、大气光化学模拟和模式的研究达到世界先进水平。

在天然水质变化与水污染控制原理、难降解有毒有害污染物的物理化学去除

与生物降解和高级化学氧化、水质净化的高效生物和絮凝反应器、废水的无害化

与资源化、清洁生产等方面取得了达到国际先进水平的研究成果.

4。绿色化学

虽然我国的化学污染防治已经取得了巨大的成绩，但是,从国际发展趋势和

目前水平来衡量，就总体而论，无论从方法、技术上，还是研究思路上大多缺乏

独创性、系统性和完整性,对热点环境问题的研究远远不能满足国家在环境保护

方面的需求。在分支学科和研究的内容上发展也不平衡，缺乏连贯性、系统性和

综合性。在环境化学过程研究中对化学污染物的外观表征研究得较多，而在复合

污染的界面反应过程动力学,污染机制及其效应方面研究的深度不够，缺乏从分

子水平上对污染物动力学机制的研究。在环境分析化学方面，虽然建立和发展了

较为完备的常规分析测试方法，但对于环境样品的形态、结构与中间产物、同族

体等的分离与测定还与国际先进水平有很大差距。在污染物的现场测试、实时测

定等方面尚缺少有效的方法和仪器.加之多年来解决化工生产的废弃物、有毒有

害物质的大量排放问题，基本上是以治理为主，这些方法的效果是有限的。所需

费用昂贵且日益增长。因此我们需要加大研究与开发绿色化学，这样可以减少末

端治理,从根本上解决环境污染问题。

“绿色化学”是20世纪90年代提出的，“绿色化学”又称为无害化学、

环境友好化学和清洁化学。绿色化学是指以绿色意识为指导，研究和设计环境副

作用没有或尽可能小的，并且在技术上、经济上可行的化学品与化工过程.其核

心是利用化学知识和技术防止污染、从源头上消除污染、避免或减少废物的产生。

绿色化学的目标是研究和寻找能充分利用的无毒无害原材料,最大限度的节约能

源，在各环节都实现净化和无污染的反应途径的工艺。绿色化学的最大特点,在

于它是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或零

污染.由于它在通过化学转化获取新物质的过程中就已充分利用了原料的每个分

子，具有“原子经济性”，因而它既充分利用了资源,又实现了防治污染。传统

化学虽然具有不可替代的作用，但在许多场合却不能有效地利用资源，有大量排

放废物造成严重污染。以1993年为例，美国仅按365种有害物质排放估算,化

学工业的排放量为136万吨，1992年美国化学工业用于环境的费用为1150亿

美元，清理已污染地区花费7000亿美元，所以从环保、经济和社会的需求来看，

化学工业已不能再利用和产生有毒有害物质了，需大力研究与开发从源头上减少

和消除污染的绿色技术,而不仅是对废水、废气、废渣等局部性终端治理技术的

开发.绿色化学包括节约材料和能源、淘汰有毒原材料；在生产过程排放废气物

之前减低废物的数量和毒性；对产品而言，绿色化学旨在减少从原料提炼到产品

的最终处置全过程的不利影响。绿色化学不仅对传统的化学工业带来了革命性的

变化，而且将推进绿色能源工业、绿色农业的建立和发展，对全面的和谐可持续

发展起着重要的作用。

5.结论

绿色化学不但有重大的社会、环境和经济效益，而且说明化学的负面作用是

可以避免的，显现了人的能动性。绿色化学体现了化学科学、技术与社会的相互

联系和相互作用，是化学科学高度发展以及社会对化学科学发展的作用的产物，

对化学本身而言是一个新阶段的到来。作为新世纪的一代，不但要有能力去发展

新的、对环境更友好的化学，以防止化学污染；而且要让年轻的一代了解绿色化

学、接受绿色化学、为绿色化学做出应有的贡献.