化学与生活.doc

化 学 与 生 活生 活 中 的 化 学主编：王伟平 排版：康欣编委：高一化学备课组全体成员金台高级中学高一化学备课组序 言我们周围的世界，是一个由物质组成的世界。这些物质无时无刻不在变化：巨大的岩石逐渐风化变成泥土和沙砾、由于地壳变动而埋没在地下深处的古代树木变成了煤、铁器在潮湿的空气里逐渐生锈等等。其实，化学就是人类为了生活和生产，长期积累了许多有关物质变化的知识，从这些知识逐渐认识到，自然界里一切物质变化的规律，进而通过规律利用自然和改造自然。化学本身是一面魔术镜，将一百多种元素巧妙地结合，组成神奇美丽的世界。它使碳这一元素形成了美丽高贵的金刚石和柔软廉价的石墨两种天壤之别的形态，跟人们开了玩笑。人们将在他的一个个玩笑中不断摸索进步。而我们的生活也将随着它的进步而进入美好的未来。化学既是关于自然的科学，又是关于人的科学。在当代科学的发展中，它们正在走向统一。因此，现代化学不仅是认识生命过程进化的手段，也是人类生存的手段和获得解放的手段。它的各个研究领域都直接或间接地关系到人类社会的发展问题。随着社会的发展化学已成为一门满足社会需要的中心科学，创造着现代物质文明和精神文明，不断地影响着人类社会的发展和进步。随着生产力的发展，科学技术的进步，化学与人们生活越来越密切。化学在人类的生产和生活中发挥了不可估量的作用。生活中处处有化学，日常生活以及材料、能源、环境、生命科学等诸多问题，都体现了化学与人类、社会发展的密切关系以及化学发展的最新成果。随着生活水平的提高，人们越来越追求健康、高品位的生活，化学与生活的联系也日趋密切。只要你留心观察、用心思考，就会发现生活中充满着化学的踪影，化学就在我们身边，用化学知识可以解决生活中的实际问题。化学可以服务于社会，服务于其它学科，服务于人类自身。日常生活中，化学给人类带来许多方便，洗衣粉和肥皂是家用去污的好产品，啤酒是人们喜欢的饮料，蒸馒头时放些苏打，馒头蒸得美味又可口，还有许许多多的例子。化学与医学也密切相关，供氧器就是利用过氧化钠与二氧化碳反应来制氧，挽救了许多人的生命。人们应用科学的方法制造生理盐水，减轻病人的痛苦。近代，人类发明了许多新药品，攻克了不治之症，如青霉素等。但是，癌症和艾滋病仍令医生们束手无策，这两个重大难题，相信我们未来的接班人一定能够解决的。在一些重大的科学领域里，化学的作用也不小，火箭发射所需燃料，就是利用了氢氧燃烧得水的原理。可是残酷的人类又把化学带入战争，日本帝国主义毫无人性地利用人做化学试验。现代人类已采取了措施，比如禁止使用核武器。化学是一门基础的自然科学，对人类有重大意义，跟生活也有很大关系。化学能帮人们做有用的事。衣、食、住、行、用，化学无所不在。在衣方面，化学可谓给生活增添温暖。尼龙，分子中含有橡胶止水带，桥梁伸缩缝，橡胶支座酰铵键的树脂，自然界中没有，需要靠化学方法得到；涤纶，用乙二醇、对苯二甲酸二甲酯等合成的纤维。还有类似的许多衣料，丰富了人们的衣橱。由于有了化学，我们的住房才有多彩的装饰。生石灰浸在水中成熟石灰，熟石灰涂在墙面上干后成洁白坚硬的碳酸钙，覆盖了泥土的黄色，房子才显得整洁明亮；化学炼出钢铁，我们才有铁制品使用；化学加工石油，我们才能用上轻便的塑料；化学锻烧陶土，才能使房屋有漂亮的瓷砖表面；化学反应是交通工具得以行驶的动力，没有燃料的燃烧放出热量，车辆根本无法开动。化学能是它们得以行动的最原始的能量来源，即使用了电做动力，也不能忘记化学能伟大的贡献。在现在，化学仍是交通工具的生命仍对人们出行起重大作用。化学是我们日常常生活的一部分，不管我们意识到与否，化学渗透到生活的每一方面。烹饪技术高超的家庭主妇从某种意义上说就是一名化学家。怎样将食品中的化学成分调配好是一门艺术。烧烤完全是化学反应，你烧烤的食物好坏在于化学成分的调配。蔗糖受热熔化会变成焦糖，了解这一点， 就能做出使人食欲顿开的食物，另一方面烧烤用的苏打和食物是化学在现实生活中应用的典范。我们懂得食用油和酱油会因为氧化反应而变质同时颜色发生变化因此我们可以观察颜色而辨别食用油和酱油是否安全食用。我们用特氟龙锅来油煎食物，用铁锅来做汤，这些全包含化学原理。腌制各种不同的食品是渗透作用的应用，腌制食品和其他防腐方法都是化学原理的应用。某些化合物放在一起能消除异味，市场上很多产品就是利用这一化学原理来消除异昧的。在医药上，所有的药物都是通过化学反应制成的，还有采用将物质混合起化学反应来杀菌比药物治疗要有效的多，这也是在利用化学原理。很多软膏和消毒剂还有一些肥皂洗涤剂等都是利用这些化学混合物的作用制成的。另外医学上常说的胶化、 胶质和悬胶这些术语都是来自化学。 化妆品都含有化合物，脱毛剂之所以能脱毛是因为物质之间的化学反应。我们洗澡时也有化学，肥皂和水混合能除掉人体上的污垢。我们在穿衣服时， 看衣服的颜色就知道衣服是否发霉我们的汗液基本上呈酸性，所以当汗液粘在衣服上如果不及时除掉，衣服会变黄。我们佩戴的饰品、穿的鞋同样也是这样。 所有这些都包含化学原理。了解化学，懂得生活，同时也可避免“大降横病” 1938年3月14日，比利时的哈塞尔特城处在零下15的严寒中，横跨在阿尔伯运河上的一座雄伟壮丽的钢桥，突然间发生巨响，不到几分外钟即折成几段，坠入河中。此事故的肇事者是钢铁中的磷。磷是钢的有害元素之一，能使钢产生冷脆性，使钢在常温下轧制和加工时容易断裂，尽管它能提高钢的硬度，但显著降低了钢的塑性和韧性。可见，生活中了解化学是必要的。化学给人类生活带来了变化，有利也有弊汽车尾气排放，造成大气污染；酸雨在警告我们；臭氧层空洞威胁着我们，环保成了化学给人们生活带来的一重大问题。总而言之，化学在我们身边。我们呼吸的空气，我们吃的食物，我们人体与物质的科学影响着我们的健康。了解化学就是在了解你身边的世界。了解得越多就越能健康的生活。目 录序 言2第一章 日常生活中的化学5第一节 洗涤剂、化妆品与人体健康和环境保护5一、洗涤剂工业与环境保护概况6二、洗涤剂的毒理性效应和对人体的安全性7三、有磷洗涤剂的环境问题8四、化妆品所含有害化学品的毒副作用9五、对洗涤剂、化妆品的几点建议11第二节 生活中的化学小窍门11一、祛除衣服上的油渍11二、祛除水壶的水垢12三、祛除纤维中的血渍12四、去掉衣服上的铁锈污渍12第三章 化学与环境保护13第一节 化学与大气污染14第二节 化学污染与防治18第四章 化学常识与食品安全21第一节 致癌物质22第二节 食品中的主要致癌物质：22第三节 不良的饮食习惯23一、油炸食品23二、熏烤食品23三、膨化食品23四、腌制食品24五、霉变食品24第五章 生活中的化学小常识24第一节 热词解读24第二节 常见食品添加剂26第三节 生活小常识27第四节 生活中的趣味化学27一、油条与化学27二、糖的秘密28三、吃鸡蛋的学问29第一章 日常生活中的化学第一节 洗涤剂、化妆品与人体健康和环境保护洗涤剂和化妆品是人们日常生活中密不可分的日用化学品，他们的广泛应用大大提高了人们的生活质量。在发达国家，洗涤剂、化妆品的使用已成为反映人们精神面貌和物质文明生活水平的重要组成部分。我国是发展中国家，工业化进度突飞猛进，人们物质生活和精神文明大幅度提高，对洗衣粉、化妆品的需求加快，因而洗涤剂和化妆品在我国也得到了大力发展。洗涤剂1995 年产量达300 万吨 ，仅次于美国，居世界第二位，且仍以年增长5 %左右的速度递增。大、中、小生产企业达1 000 多家，职工14 多万人。随着经济的发展, 家用洗衣机在我国的普及与推广，以及厨房、卫生间用洗涤剂的增加，我国洗涤剂的生产量和消费量必将进一步增长。近年来，我国化妆品消费呈直线上升趋势，化妆品生产企业越来越多，化妆品生产和经营席卷每一角落。据统计，我国已有大小化妆品生产企业3 000 多家，全国经营化妆品柜台近40 万个，化妆品销售量以每年超过20 %的速度猛增。在生产、研制洗涤剂和化妆品中要使用大量的化学品，在使用中又直接与人体接触，用后多数随水排放。因此，洗涤剂、化妆品的使用对人体健康和环境会造成什么影响，正越来越多地引起各界科学家和环境科学工作者的关注。一、洗涤剂工业与环境保护概况多年来, 洗涤剂类化学品是最易引起社会公众注意的一大类生活必需品。在世界范围内, 由欧洲、北美和日本等地区和国家为主导, 要求改善环境质量的呼声日益高涨, “绿色运动”要求各种产品对人体无毒, 对环境无害, 公众同时也期望各种洗涤类化学品在生产和使用过程中节省资源和能源, 减少“三废”的排放, 要减少对人类生态环境的负影响。因此, 洗涤剂工业不仅要考虑产品的性能、经济效益, 还更需要有良好的环境质量保证。从上世纪60 年代至今30 余年的发展历程来看,洗涤剂工业在环境安全性保护方面, 作了大量的工作, 取得了一些大的成绩。例如, 60 年代在欧美等发达国家广泛使用洗涤剂, 大量泡沫流入江河湖泊,严重污染水源。经研究发现, 这是洗涤剂中的主要活性支链烷基苯类化合物(ABS) 在自然环境中很难被生物降解, 从而在水中聚集引起的。作为对策, 发达国家迅速以法律形式禁止使用ABS , 1965 年欧美国家开发出可生物降解的直链烷基苯类化合物(LAS) 取代了ABS。经20 多年的LAS 使用证明, 目前欧美已解决了洗涤剂的泡沫在环境中的污染问题。为解决由洗涤剂中磷酸盐造成的水体“富营养化”问题, 70 年代欧、美和日本等国开始实施洗涤剂的限磷、禁磷措施,并于80 年代开发出4A 沸石等代替了三聚磷酸钠。为减少原料用量,提高洗涤效果及达到环境可降解性的目的,60 年代开发了添加生物酶制剂的洗涤剂, 但在生产过程中发现,工厂工人吸入酶后可引起呼吸道疾病,消费者也反映短期内有由酶引起的皮肤过敏现象。于是在70 年代曾一度停止使用酶制剂类洗涤用品, 但经过多年的技术改进, 近年来又开发出了高生物降解性且对环境无害的蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等酶制剂, 可大力提高洗涤剂的去污力。为降低能耗, 减少原料用量及节约包装, 日本、美国及西欧等发达国家开发了浓缩洗衣粉。90 年代以来, 随着高科技和检测技术的发展,国际科学界对于洗涤剂等化工产品的环境评价提出了“生命周期分析(life cycle analysis ,LCA) ” , 其意义就是要对每种产品从其“摇篮”到“坟墓”的整个过程中对环境的影响作全面分析。目前欧洲、美国和日本等工业发达国家在洗涤剂主要组分的选择方面,十分注意环境安全性。其所选成分对人体健康和生态环境的安全性优于东南亚等发展中国家,且更明显优于我国目前的洗涤剂主要组分。如目前日本等发达国家的洗涤剂配方中基本不使用三聚磷酸钠(STPP) 、支链烷基苯(ABS) 等产品。但在我国及东南亚等发展中国家,STPP、ABS 等化合物还在洗涤剂及工业领域中继续使用。因此,对于象我国这种洗涤剂工业相对较落后的发展中大国,在进行洗涤剂的技术开发、引进及生产的同时,应加强洗涤类化合物组分的环境毒理学研究,保证我国洗涤剂类产品的环境安全性。二、洗涤剂的毒理性效应和对人体的安全性洗涤剂的基本成分是表面活性剂和助剂, 这类化合物在全世界广为分布,由于洗涤剂使用广泛,洗涤剂残留有可能直接或间接地对人体健康产生有害影响。我国市售洗衣粉种类较多, 添加剂及原料含量各不相同, 洗涤剂用时主要是溶于水, 在污水中洗涤剂的生物学效应更为复杂, 除组成洗涤剂各种化学物质本身固有毒性外, 还有经过生物降解或代谢后的产物对生物的毒害效应, 此外, 各化学物质之间还有增强作用、协同作用和拮抗作用。因此, 研究洗涤剂对人体健康的影响, 对生态环境尤其是水的生态环境影响具有实际意义。迄今为止, 我国洗衣粉的主要原料为LAS、STPP、硅酸钠、芒硝、泡化碱和羧甲基纤维素等。近年还采用碱性蛋白酶、荧光增白剂及各种香料和染料作为洗涤添加剂。我国洗衣粉市场的品种很多, 添加剂的类别及原料来源含量各不相同。因此, 对于洗涤剂的毒理学研究更具有重要性。1990 年中国科学院有关研究人员对国产10 种洗衣粉进行了对蝌蚪红细胞微核率影响的致突变研究。结果发现不同商品洗衣粉诱发的微核率有较大差异。在所检测的10 种洗衣粉中,发现有些洗衣粉在高剂量时,测试组生物产生的微核率较高,并有一定的剂量效应关系,应进一步验证其致突变性。总之,对所检测的10 种洗衣粉而言,8 种洗衣粉有致突变性可疑,占全部检测种类的80 %。且在受测试的10 种洗衣粉诱发蝌蚪的微核中,均出现有大和小两类微核,可见,洗衣粉既能诱发染色体损伤,也能使纺锤体中毒。近年来, 研究人员用家用洗涤剂对鱼进行急性毒性试验表明, 在洗涤剂用量远远低于日常家庭用量的情况下, 5 种洗涤剂对鱼类有不同程度的影响, 并且发现这5 种洗涤剂在存放一定时间后其毒性亦没有发生明显下降。这意味着, 含有家用洗涤剂的生活污水不经任何处理就排放到水体中, 可能会对鱼类造成一定的影响。由以上阐述可知, 不论是作为洗涤剂中的某种组分的表面活性剂、助剂, 还是作为最终产品的洗涤剂, 对人体和动物都可能存在着直接的或潜在的毒效应, 以及对环境的污染。洗涤剂在给人们的生活带来诸多方便的同时, 也带来了环境污染和影响人体健康等问题。我们应正视这些问题, 继续深入研究, 以环境保护和对人体安全无害为标准, 选用无公害原料,采用无污染工艺, 开发出更多更好的产品。三、有磷洗涤剂的环境问题洗涤剂中含有表面活性剂和助剂, 其中三聚磷酸盐(STPP) 是合成洗涤剂最理想的助剂, 自它引入合成洗涤剂配方后, 洗涤剂的性能得到了大大提高, 从而使洗涤工业有了一个大的飞跃。1970 年日本琵琶湖等封闭水域出现了水藻疯长, 鱼类死亡现象, 经分析和研究表明, 是由于水中磷酸盐含量超过正常值, 水体富营养化。80 年代以后我国湖泊、水库等水域也普遍受到磷、氮等物质的污染, 污染状况令人担忧。我国许多湖泊如长春的南湖、济南大明湖、南京玄武湖、武汉的东湖、江苏的太湖、安徽的巢湖、杭州西湖和昆明的滇池等都出现了严重的富营养化, 水体中磷元素含量大大超标。在一些近海海域, 因为水体中氮、磷含量严重超标, 使一些浮游生物呈爆发性繁殖, 具有红色素的浮游生物聚集使海水变为淡红色, 称为“赤潮”现象。水体富营养化使水域生态系统遭到破坏, 鱼类、贝类大量死亡, 从而影响了人类生活。1990 年1993 年内, 我国东海舟山列岛附近发现有长达数海里由甲藻引起的大面积“赤潮”带5 次。1993 年7 月我国黄海的海州湾发现多起“赤潮” , 北起赣榆县, 南至连云港, 宽约3 km10 km的近海“赤潮”带, 海水呈棕褐色,海面漂浮大量死鱼, 对当地近海渔业产生很大破坏。1992 年我国珠江口海域无机磷严重超标, 长江的无机磷超标率为82 %。1977 年香港“赤潮”发生3次, 1990 年则发生28 次。另据“1992 年中国环境状况公报”报道, 1992 年全国发生“赤潮”50 次, 比1991 年增加32 % , 其中含磷洗涤剂中的磷元素在水体富营养化进程中, 起到了一定的促进作用。水体富营养化标准是氮为012 mg L - 1 、磷为0102 mg L - 1 。我国湖泊中一般缺磷, 磷是限制因子, 一旦水体中磷增加, 就会促进发生富营养化。以我国太湖流域为例, 洗衣粉排磷对湖泊磷负荷的贡献率为1611 %。世界各国都在开始寻求磷酸盐的取代品, 有的国家以法律规定, 有的是以行业自发行动, 纷纷生产低磷和无磷洗涤剂, 并掀起了世界性的限磷禁磷浪潮。时至今日, 美国已有42 %的人口生活在禁磷区, 全面禁磷的有14 个州, 5 个郡, 43 个城市。自1993 年起还对含磷家用洗涤剂征收10 %的销售税。日本已基本实现洗涤剂无磷化。在欧洲全面禁磷的国家有挪威和瑞士。最近荷兰、德国、奥地利和意大利国亦基本无磷化。采用限磷措施的有法国, 实现自动禁磷的有瑞典、芬兰和比利时等。目前我国正在提倡和推广低磷和无磷洗涤剂, 国家在1995 年发布了低磷无磷洗衣粉行业标准, 国家环保总局1995 年颁布了洗衣粉环境标志产品标准。截止1996 年7 月我国获得国家环保局环境标志产品共4 个品牌, 6 家生产企业, 年总产量约为8 万t 左右, 占全国洗涤剂总产量的318 %。虽然2000 年已有30 多家取得了环保标志, 但是当前我国的洗涤产品大部分尚未获得环保标志产品称号。四、化妆品所含有害化学品的毒副作用我国根据化妆品卫生标准, 规定禁用物质359 种, 限用物质57 种, 限用防腐剂66 种, 限用紫外线吸收剂36 种, 限用着色剂67 种。以上这些物质具有较强的毒性、致突变性、致癌性和致畸性, 它们或者对皮肤、粘膜可能造成损伤, 或者有在化妆品中禁止使用的特殊生物活性。但实际上, 仍有一些化妆品生产厂家在配方中使用禁用物质或超标使用限用物质。据北京日报1996 年9 月18 日报道, 1996 年香港消费者委员会对市场销售价格相对便宜的43 种口红进行了一次测试, 测试结果表明, 有1/ 4 的抽查样品含有致癌物质色素若丹明和永久橙两种禁止使用的色素。卫生部在1996 年3 月15 日前组织北京、上海、天津、广东和辽宁等省、市卫生部门对11 个省市市售化妆品和美容院用化妆品的卫生状况进行了抽查,检查56 家商场的1 155 件进口化妆品的卫生许可批件, 发现有254 件、184 个品牌无卫生许可批件, 占2210 %; 在对57 家商场销售的433 件国产特殊用途化妆品进行检查中发现, 无卫生许可批件的有301件、189 个品牌, 占6915 %。在无证产品中, 上海娜丽丝化妆品有限公司等15 家企业生产的23 种产品, 及法国依贝佳化妆品有限公司等企业生产的进口化妆品已被卫生部给予通报。对市售176 件粉类化妆品质量的检测结果表明, 有7 个产品的有害金属含量超标。而广东潮阳恒丰化妆品厂生产的恒芳美容粉饼含铅量为880 mg kg - 1 , 超过国家卫生标准21 倍。美容院化妆品卫生质量更为严重, 健康报1997 年报道, 在抽检57 家42 件特殊用途化妆品中, 无卫生许可批件的有29 件, 占6910 % , 抽查的184 件进口化妆品中, 无卫生许可批件的135 件, 占7314 %。有13 种护肤、护发产品细菌总数超标, 严重得无法计数。其中长沙中星女王化妆品有限公司生产的林汀天然洗面奶、珠海中通生物工程技术公司生产的黄褐斑明净面膜和法国碧丽美容集团生产的PAB 碧丽纯天然软膜粉均检出了粪大肠菌群。调查中还发现香港崇启有限公司代理的美国“飘雅”二合一洗发水未取得卫生部颁发的“进口化妆品卫生许可批准文号” , 产品中细菌总数超标1 290 倍。河南柘城美容日用化工厂生产的“雀斑净” , 不但未取得批准文号, 且产品中检出国家禁用物质苯酚。河南南阳仲景医药有限公司日化厂生产的“杏山腋臭清”中甲醛含量超过国家标准4 倍。美国国立研究所(NCI) 报道, 6种染发剂组分在动物喂养实验中引起癌症, 它们可引起大鼠和小鼠的皮肤癌、淋巴癌和甲状腺癌。近年来国内中老年急性白血病患者显著增多, 其中许多人有多次染发史。据北京友谊医院血液病科主任常瑛教授介绍, 无论何种染发剂, 均含有20 余种化学成分, 其中有10 种会引起人体细胞突变而致癌。老年人免疫力有所下降, 不能及时识别和清除变异细胞, 因而染发剂致癌的危险性相对大得多。中山医科大学1987 年1989 年对广东省部分化妆品厂生产的73 份样品按化妆品不同类型进行毒性实验, 实验结果为: 洗发类急性皮肤刺激实验阳性率为4710 % , 眼刺激实验阳性率为7015 % , 护发类皮肤刺激实验和眼刺激实验阳性率分别为813 %和1514 % ,护肤类皮肤多次刺激实验阳性率为711 %。皮肤致敏实验表明, 护发类、护肤类及其他类均未出现皮肤变应性反应, 各类化妆品小鼠经口LD 50均大于5 000 mg kg- 1 , 属微毒类。以上种种调查资料表明: 化妆品卫生质量不合格率仍占很大比例, 有毒物质对消费者存在的潜在危害, 必须引起高度重视。综上所述, 当前含有毒化学物质的化妆品一般比较集中在具有特殊用途的化妆品中, 例如: 美容美发、染发、烫发、化妆、指甲、眼眉、口唇、除臭、祛斑、防晒以及美容治疗等化妆品。这些化妆品原料中普遍使用了化工合成产品, 如染料、香料和色素等, 同时在天然矿物粉中会掺杂铅、汞和砷等有毒无机元素, 其中某些成分已证实有明显致突变作用, 这些有害化学品直接作用于皮肤, 长期使用此类产品也可诱发癌肿。因此, 化妆品性皮肤损伤已成为一种公害, 直接影响着广大消费者的身心健康。国内化妆品工业的发展, 必然带来一场深刻的化妆品科学技术革命, 促使我国化妆品研究水平迈向新的高峰。五、对洗涤剂、化妆品的几点建议加强洗涤剂、化妆品行业环境管理与立法工作, 确保我国洗涤剂、化妆品行业尽快进入商业全球化进程。积极推进洗涤剂无磷化进程, 为保护人类生存环境作贡献。为了人类身体健康, 应加强对洗涤剂、化妆品的环境毒理学研究。第二节 生活中的化学小窍门众所周知,我们周围的事物都是由许许多多的化学元素组成的,包括我们人体不可缺少的许多元素。化学在人类的生产和生活中发挥了不可估量的作用。人类每天都在与污渍打交道，顽固的污渍总是让许多家庭主妇为难。这时，如果能懂得运用些许的化学知识，那么去污便显得轻松容易多了。一、祛除衣服上的油渍吃面时常常把油溅到领口或胸前，用纸巾怎么也擦不掉，还越擦污染面积越大，让人很头疼。方法一：在油渍上滴上汽油或者酒精，待汽油（或酒精）挥发完后油渍也会随之消失。这利用了相似相溶的原理。这一原理在有机化学中运用极为广泛。相似相溶，即是极性相同的分子可互为溶质与溶剂，分子间作用力越强，溶解度越大。一般衣服上的油渍，都是不饱和脂肪，那么，所谓的-R基中就必定会有双键甚至于叁键存在。此时，类似于H2O这样的常见无机溶剂则很难将其溶解。而酒精或汽油这类有机物则不同，油脂中的亲水基与它们相溶，而此类易挥发物挥发时，会将亲水基带走从而将整个酯带走，这样就可以祛除油渍了。方法二：用温水浸泡后用肥皂清洗即可。这种方法非常常见了。这中间运用的化学原理也相对简单。即油脂在碱性条件下的水解（皂化反应）。油脂水解后生成C17H35COONa与甘油，甘油溶于水，而C17H35COONa中的-COO-为亲水基，遇水相溶。为什么要用温水浸泡呢？原因也非常简单。所有的有机反应均为可逆反应，加热条件下有利于反应向正反应方向进行，便于生成C17H35COONa，使油污祛除更加彻底。二、祛除水壶的水垢方法一：烧水的壶中有了水垢，可放入一些醋，再加水，烧开一会儿，水垢可除去。这样除水垢的方法适用与铁质的水壶。由于长期的与沸水接触，内壁的铁与水发生一系列复杂的反应，生成Fe2O3、Fe3O4的混合物。加入醋时，相当于是让Fe的氧化物与酸反应：Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O、Fe3O4+8H+=Fe2+2Fe3+ +4H2O。使不溶于水的Fe2O3、Fe3O4分解为Fe3+和Fe2+，随清水一起洗去。方法二：用铝壶烧水时，放一小勺小苏打，烧沸10分钟，水垢可除去。用铝壶烧水时，会伴随发生反应：2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2，生成的Al(OH)3不溶于水，因此形成水垢。所以，加入HCO3-则会使两性氢氧化物呈碱性，使电离方程式Al（OH）3Al3+3OH-向右移动，随之，氢氧化铝与碳酸氢根结合，生成水和偏铝酸。那么，偏铝酸就溶在沸水了，进而达到祛除水垢的目的。三、祛除纤维中的血渍方法一：将有血渍的部位用冷水浸泡一会，然后用加酶洗衣粉搓洗。因血液里含有蛋白质，蛋白质遇热则会变性凝结，不易溶解，所以洗血渍不能用热水。我们现在洗衣服用的洗衣粉多数都是加酶有漂白功效的。酶，就是一种正催化剂，对于化学反应具有加快其反应速率的作用。无论是哪种生物的血液，其中都含有血红蛋白，这也是我们觉得最难清洗干净的东西。但是，蛋白质也是会自身发生水解的。所以，如果遇上血迹无法清洗干净的时候，父母总会告诉我们“多洗几次就会干净”就是这个道理。蛋白质发生水解的过程十分缓慢，蛋白质多肽氨基酸（-CO - NH- -COOH + -NH2），部分多肽和氨基酸溶于水，血迹就会被清除。四、去掉衣服上的铁锈污渍方法一：将有铁锈渍的部位放在醋酸溶液中浸泡十分钟，然后再用肥皂搓洗。其实，衣服上沾到铁锈与祛除水垢是一个道理。不过，因为是衣服，自然是不可能放到热水里面去煮了。所以，用酸性溶剂（如醋酸）在锈渍处浸泡（为避免衣服被染色，最好是白醋）。除了会发生这两个反应Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O、Fe3O4+8H+=Fe2+2Fe3+4H2O之外，还会有FeO（因为在空气中铁的氧化反应极慢，会有部分未被完全氧化的产物残留）与H+的反应，生成Fe2+。因为，Fe2+、Fe3+都是溶于水的，所以衣服就可以清洗干净了。化学，在当今人类追求高品质的现代化生活中，在各科学追求深入发展和进步的路途中都起着重大的作用。人类的精力是有限的，因而一个人是无法将这个千变万化的化学领域完全琢磨透彻的。但是，作为一名有志的当代大学生，我们不能放弃对化学探索。而且，随着化学已经融入我们的身体和生活中，我们可以适当了解下与我们生活息息相关的化学知识，去解决我们生活中的种种困难。更多的关于化学与生活的关系以及化学在生活中的应用也只有在我们不断的学习和实践中发掘发现。第三章 化学与环境保护环境污染会给生态系统造成直接的破坏和影响，如沙漠化、森林破坏、也会给生态系统和人类社会造成间接的危害，有时这种间接的环境效应的危害比当时造成的直接危害更大，也更难消除。例如，温室效应、酸雨、和臭氧层破坏就是由大气污染衍生出的环境效应。这 种由环境污染衍生的环境效应具有滞后性，往往在污染发生的当时不易被察觉或预料到，然而一旦发生就表示环境污染已经发展到相当严重的地步。当然，环境污染的最直接、最容易被人所感受的后果是使人类环境的质量下降，影响人类的生活质量、身体健康和生产活动。例如城市的空气污染造成空气污浊，人们的发病率上升等等；水污染使水环境质量恶化，饮用水源的质量普遍下降，威胁人的身体健康，引起胎儿早产或畸形等等。严重的污染事件不仅带来健康问题，也造成社会问题。随着污染的加剧和人们环境意识的提高，由于污染引起 的人群纠纷和冲突逐年增加。 目前在全球范围内都不同程度地出现了环境污染问题，具有全球影响的方面有大气环境污染、海洋污染、城市环境问题等。就大气的环境问题而言，主要有酸雨、温室效应、臭氧层空洞，光化学烟雾等。第一节 化学与大气污染一、酸雨造成雨水酸化之污染物很多，其污染来源大致可分为两类：其一为自然物质，其二为人为物质。前者如：火山爆发喷出大量之硫化物及悬浮固体物，自然水域表面释放之硫化氢，动植物分解产生有机酸，土壤微生物及海藻释放之硫化氢、二甲基硫及氮化物等，都会使雨水之pH值降至5.0左右;后者则为工业化后，燃料之大量使用，燃烧过程中产生一氧化碳、 氯化氢 、二氧化硫 、氮氧化物及有机酸及悬浮固体物，排放至大气环境中，经光化学反应生成硫酸、硝酸等酸性物质使得雨水之pH值降低，形成酸雨。由于酸雨为二次污染物且具有跨区污染的特性，以致影响层面相当广，故局部空气污染的改善，空气品质标准的达成，对于酸雨的防制助益不大，必须削减SO2、NOx的总量方能遏止酸雨的危害。 二、温室效应温室效应是由于大气里温室气体（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的。 空气中含有二氧化碳，而且在过去很长一段时期中，含量基本上保持恒定。这是由于大气中的二氧化碳始终处于边增长、边消耗 的动态平衡状态。大气中的二氧化碳有80来自人和动、植物的呼吸，20来自燃料的燃烧。散布在大气中的二氧化碳有75被海洋、湖泊、河流等地面的水及空中降水吸收溶解于水中。还有5的二氧化碳通过植物光合作用，转化为有机物质贮藏起来。这就是多年来二氧化碳占空气成分0.03%（体积分数）始终保持不变的原因。 但是近几十年来，由于人口急剧增加，工业迅猛发展，呼吸产生的二氧化碳及煤炭、石油、天然气燃烧产生的二氧化碳，远远超过了过去的水平。而另一方面，由于对森林乱砍乱伐，大量农田建成城市和工厂，破坏了植被，减少了将二氧化碳转化为有机物的条件。再加上地表水域逐渐缩小，降水量大大降低，减少了吸收溶解二氧化碳的条件，破坏了二氧化碳生成与转化的动态平衡，就使大气中的二氧化碳含量逐年增加。空气中二氧化碳含量的增长，就使地球气温发生了改变。 二氧化碳可以防止地表热量辐射到太空中，具有调节地球气温的功能。如果没有二氧化碳，地球的年平均气温会比目前降低20 。但是，二氧化碳含量过高，就会使地球仿佛捂在一口锅里，温度逐渐升高，就形成温室效应。 现今最受人青睐的是瑞士两位气候专家对温室效应成因作出新的解释，认为造成温室效应的主要原因并不是汽车和工厂所排放的二氧化碳，而是大气层中增多的水蒸气。它是于2001年发表的。瑞典中部大学的KG拉松和斯韦克爱德华松说，根据他们提出的一种计算未来气温的新模式，地球确实像其他研究人员所认为的那样，正在进入一个逐渐变暖的时期，但这主要是因为地球轴心在向太阳倾斜，而使地球与太阳之间的距离在今后的一万年里有所缩短。他们说，随着气温的升高，地球大气层中的水蒸气逐渐增多。因此，造成温室效应的罪魁祸首更主要的是增多的水蒸气，而并不是汽车和工厂所排放的二氧化碳。 还有，英国科学家在最新一期科学杂志上发表的报告指出，他们在大气层中发现一种学名为五氟化硫三氟化碳（化学分子式为SF5CF3）的稀有气体。虽然这种气体目前的浓度仍相当低，但是它稳定热的能力远超过其他任何已知的温室气体，而且正在快速积累，长此以往，将会使温室效应形势更趋恶化。 三、臭氧层空洞大气中的臭氧含量仅一亿分之一，但在离地面20至30公里的平流层中，存在着臭氧层，其中臭氧的含量占这一高度空气总量的十万分之一。臭氧层的臭氧含量虽然极其微少，却具有非常强烈的吸收紫外线的功能，可以吸收太阳光紫外线中对生物有害的部分（UVB）。由于臭氧层有效地挡住了来自太阳紫外线的侵袭，才使得人类和地球上各种生命能够存在、繁衍和发展。 1985年，英国科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞，并证实其同氟利昂（CFCs）分解产生的氯原子有直接关系。这一消息震惊了全世界。到“1994年，南极上空的臭氧层破坏面积已达2400万平方公里，北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄，欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了1015，西伯利亚上空甚至减少了35。科学家警告说，地球上臭氧层被破坏的程度远比一般人想象的要严重得多。 氟利昂等消耗臭氧物质是臭氧层破坏的元凶，氟利昂是本世纪20年代合成的，其化学性质稳定，不具有可燃性和毒性，被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。80年代后期，氟利昂的生产达到了高峰，产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分仍留在大气层中，其中大部分仍然停留在对流层，一小部分升入平流层。在对流层相当稳定的氟利昂，在上升进入平流层后，在一定的气象条件下，会在强烈紫外线的作用下被分解，分解释放出的氯原子同臭氧会发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。 在现代经济中，氟利昂等物质应用非常广泛，要全面淘汰，必须首先找到氟利昂等的替代物质和替代技术。在特殊情况下需要使用，也应努力回收，尽可能重新利用。目前，世界上一些氟利昂的主要生产厂家参与开发研究了替代氟利昂的含氟替代物（含氢氯氟烃HCFC和含氢氟烷烃HCF等）及其合成方法，有可能用作发泡剂、制冷剂和清洗溶剂等，但这类替代物也损害臭氧层或产生温室效应。同时，也在开发研究非氟利昂类型的替代物质和方法，如水清洗技术、氨制冷技术等。 为了推动氟利昂替代物质和技术的开发和使用，逐步淘汰消耗臭氧层物质，许多国家采取了一系列政策措施，一类是传统的环境管制措施，如禁用、限制、配额和技术标准，井对违反规定实施严厉处罚。欧盟国家和一些经济转轨国家广泛采用了这类措施。一类是经济手段，如征收税费，资助替代物质和技术开发等。美国对生产和使用消耗臭氧层物质实行了征税和可交易许可证等措施。另外，许多国家的政府、企业和民间团体还发起了自愿行动，采用各种环境标志，鼓励生产者和消费者生产和使用不带有消耗臭氧层物质的材料和产品，其中绿色冰箱标志得到了非常广泛的应用。 人类的社会行为和对自然的加剧破坏改变了自然系统的平衡，导致自然环境加剧变化，就形成难以处理的难题，我们要发扬可持续发展的精神，保护环境，保护地球。四、光化学烟雾含有氮氧化物和碳氧化物等一次污染物的大气，在阳光的照射下，发生光化学反应而产生二次污染物，这种由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。近年来，汽车尾气排放的NOx、CO及随后形成的光化学烟雾，使得许多大城市的空气质量恶化。随着全球工业和汽车业的迅猛发展，光化学烟雾污染在世界各地不断出现，如美国洛杉矶、日本东京、大阪、英国伦敦、澳大利亚、德国等大城市及我国北京、南京、兰州均发生过光化学烟雾现象。光化学烟雾的形成条件是大气中有氮氧化物和碳氧化物存在，大气温度较低，而且有强烈的阳光照射，这样在大气中就会一系列复杂的反应，生成出一些二次污染物，如O3、醛、PAN、H2O2等。光化学烟雾是一个链式反应，其中关键性的反应可以简单地分成3组：NO2的光解导致O3的生成：(HC)氧化生成了具有活性的自由基，如HO、HO2、RO2等。通过以上途径生成的HO2、RO2、RC（O）O2均可将NO氧化成NO2。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。光化学烟雾危害极大，它的防治已受到人们的日益关注。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。此外，重点研究改革燃料和改进汽车设备结构， 试制无公害汽车和发展高效交通系统。具体举措为:改革燃料。采用液化天然气、氢气、液化煤气与柴油的混合燃料和无铅汽油来代替有铅汽油作为汽车燃料，是减少汽车尾气污染的有效措施。采用天然气作燃料，在燃烧时不仅排出的污染物极少，没有气味，没有铅化物，而且噪声很小，从而减少发生光化学烟雾污染的可能性。改进汽车设备结构。汽车尾气污染的防治，除提高汽油燃烧质量外，关键在于改进发动机的燃烧设计。美国福特公司制成一种“层化加油”发动机，它改变了燃烧室的设计和燃料注人系统的设计，从而减少废气的排出。日本本田摩托车研制出三台层状燃烧的汽缸，它能使汽油与空气的比例降到1:20，使排气中氮氧化物减少2/3，一氧化碳、碳氢化合物几乎减少一半以上。这两种发动机，一种是减少基质的浓度，一种是减少引发物质的浓度，其结果都是使光化学烟雾产生的可能性降低。研究无公害汽车和发展高效交通系统。从发展远景来看，国外正在大力发展无公害汽车如电子汽车、电动汽车和蒸汽汽车等。通过发展高效率城市交通系统以代替市内汽车。这些都是减少汽车尾气排放和防止光化学烟雾污染城市大气的重要措施通过改进发动机结构和运行条件能有效减少污染物的发生但现阶段这些措施仍不可能使尾气达到直接排放的要求，还必须进行废气净化处理。一氧化碳和碳氢化物的净化，可用热反应法或催化氧化法来达到目的。至于氮氧化物，采用三元催化的方法可达到净化目的。另外，大面积地植树造林绿色植物是二氧化碳的消耗者，氧气的天然加工厂，在调节大气中的二氧化碳的平衡上起着无可替代的作用，不同的植物对二氧化硫、氟化氢、氯气、氨气、氯化氢、光化学烟雾、放射线等有不同的吸收能力，从而达到净化空气的效果。世界卫生组织(WHO)和美国、日本等许多国家已经把臭氧和光化学氧化剂的水平作为判断大气环境质量的指标之一，并据以发布光化学烟雾的警报。城市空气污染与经济发展水平密切相关，我国正处快速发展时期，城市空气污染已经成为一个重要的环境问题。为防止光化学烟雾的爆发，除了采取上述方法外，还必须采取行政命令干涉的手段才能有较好的效果。五、结语大气是人类和其他一切生命体时刻不可缺少的生成条件，大气污染对人类的影响，不仅时间长、范围广，而且大多是人为污染造成的，因此应当引起全人类的关注，采取有效措施，防治大气污染。第二节 化学污染与防治人类正面临有史以来最严重的环境危机，由于人口急剧的增加，资源的消耗日益扩大，人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少，人口与资源的矛盾越来越尖锐；环保问题就成为经济与社会发展的重要问题之一。作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业，在为创造人类的物质文明作出重要贡献的同时，在生产活动中不断排放出大量有毒物质，化学工业也为环境和人类的健康带来一定的危害。发达国家对环境的治理，已开始从治标，即从末端治理污染转向治本，即开发清洁工业技术，消减污染源头，生产环境友好产品。“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿。绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即是用化学及其它技术和方法去减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生。化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质，但是在许多场合中却既未有效地利用资源，又产生大量排放物，造成严重的环境污染。绿色化学则是更高层次的化学，它的主要特点是“原子经济性”，即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子，实现“零排放”，因此既可以充分利用资源，又不产生污染。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。绿色化学可以变废为宝，可使经济效益大幅度提高。绿色化学已在全世界兴起，它对我国这样新兴的发展中国家更是一个难得的机遇。一、采用无毒、无害并可循环使用的新物料原料选择工业化的发展为人类提供了许多新物料，它们在不断改善人类物质生活的同时，也带来大量生活废物，使人类的生活环境迅速恶化。为了既不降低人类的生活水平，又不破坏环境，我们必须研制并采用对环境无毒无害又可循环使用的新物料。以塑料为例，据统计，到1989年美国在包装上使用的塑料就超过55.43亿kg（20世纪90年代数量进一步上升），打开包装后即被抛弃，这些塑料废物破坏环境是我们面临的一大问题：掩埋它们将永久留在土地里中；焚烧它们会放出剧毒。我国也大量使用塑料包装，而且在农村还广泛地使用塑料大棚和地膜，造成的“白色污染”也越来越严重。解决这个问题的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料，目前国际上已有一些成功的方法，例如：光降解塑料和生物降解塑料。前者已经投入生产。光生物双降解塑料研究是我国“八五”科技攻关的一个重大项目，已取得一些进展。溶剂的选择大量的与化学制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品，而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质，分离和配方中所用的溶剂。在传统的有机反应中，有机溶剂是最常用的反应介质，这主要是因为它们能较好地溶解有机化合物。但有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为对环境有害的因素。因此，在无溶剂存在下进行的有机反应，用水作反应介质，以及超临界流体作反应介质或萃取溶剂将成为发展洁净合成的重要途径。固相反应固相化学反应实际上是在无溶剂化作用的新颖化学环境下进行的反应，有时可比溶液反应更为有效并达到更好的选择性。它是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向。以水为溶剂的反应由于大多数有机化合物在水中的溶解性差，而且许多试剂在水中会分解，因此一般避免用水作反应介质。但水作为反应溶剂有其独特的优越性，因为水是地球上自然丰度最高的“溶剂”，价廉、无毒、不危害环境。此外水溶剂特有的疏水效用对一些重要有机转化是十分有益的，有时可提高反应速率和选择性，更何况生命体内的化学反应大多是在水中进行的。 水相有机合成在有机金属类反应，水相Lewis酸催化的反应现都已取得较大进展。因此在某些有机化学反应中，开发利用以水作溶剂是大有可为的。超临界流体作为有机溶剂超临界流体是指超临界温度及超临界压力下的流体，是一种介于气态与液态之间的流体。在无毒无害溶剂的研究中，最活跃的研究项目是开发超临界流体（SCF），特别是超临界CO2作溶剂。超临界CO2是指温度和压力在其临界点（31.10，7 477.79KPa）以上的CO2流体。它通常具有流体的密度，因而有常规常态溶剂的溶解度；在相同条件下，它又具有气体的粘度，因而又具有很高的传质速度。而且，由于具有很大的可压缩性，流体的密度，溶剂溶解度和粘度等性能可由压力和温度的变化来调节。其最大优点是无毒、不可燃、价廉等。催化剂的选择许多传统的有机反应用到酸、碱液体催化剂。如烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸做催化剂，这些液体酸催化剂的共同缺点是：对设备腐蚀严重，对人身危害和产生废渣污染环境。为了保护环境，多年来人们从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料入手，大力开发固体酸做为烷基催化剂。其中采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃化技术较为成熟，这种催化剂选择性高，乙苯收率超过99.6%