绿色化学与可持续发展教育.docx

绿色化学与可持续发展教育人类进入20世纪以来，随着科学技术水平的不断提高和经济的发展，人类创造了前所未有的物质财富。与此同时，人们惊异地发现，我们的生存环境也发生了巨大的变化：空气污染，河流变色，垃圾围城等；人类生存和社会发展面临挑战：人口爆炸，粮食短缺，能源危机，国家与地区的发展不平衡等，环境给人类的发展敲响了警钟，人们不得不重新审视自己走过的历程，寻求新的发展道路。环境问题决定着人类的发展，日益恶化的环境问题向人类社会的可持续发展提出了挑战。作为世界上最大的发展中国家，我国的环境压力与可持续发展问题则尤为重要。一提起环境问题，人们似乎更多关注“热点型”污染问题，如空气质量等以为，只要降低污染排放量，净化空气与水，还一个天蓝水碧的世界就高枕无忧了。其实，自工业革命以来，人类大力开采自然资源、全力进行物质生产在创造丰富的物质文明的同时，也向自然界排泄了大量废弃物和有害物另一方面，农业的现代化获取高产、高质的农作物，在我们自我陶醉的时候，大量的农药、化肥等有害物质残留在土壤中。其实，环境并不是 “藏污纳垢”的无底洞，它对有害物质的承受力也是一定的，当有害物质的大量积累，数量超越了环境所能承受的能力限度后，巨大危害将不可避免，也无可挽回,并必将严重威胁人类的健康生存和环境可持续发展。而为改善这些状况，绿色化学应运而生，它给环保与无污染带来了希望,为人类的可持续发展提供了技术保证。所以，我们有必要倡导绿色化学，推广其技术应用，实施可持续发展教育。 一 、绿色化学和可持续发展的内涵 绿色化学是指化学反应和过程以 “原子经济性” 为基本原则，即在获取新物质的转化过程中充分利用每个原子，实现“零排放”，即充分利用资源，又不产生污染；并采用无毒、无害的溶剂、助剂、催化剂，生产有利于环境保护、社区安全和人身健康的环境友好产品。绿色化学在资源合理而充分的利用和环境的保护与发展方面有着重要作用，是我国现代化学建设和贯彻可持续发展战略的一个不可缺少的部分。可持续发展是什么呢？它是一种社会发展模式，其既能满足当代人的需要，又不危及且能满足后代人的需要。换句话说，就是社会经济、社会资源与环境保护的协调发展，既能达到发展经济的目的，又能起到保护自然资源和生存环境的作用，使得我们的子孙后代既能持续发展和安居乐业,又无后顾之忧。结合绿色化学,我们一般可以这样解读可持续性：它包括三方面,即可再生能源的使用、废物的排放和过程的效率。首先,在具体的技术应用时，要充分考察生态系统中各种能源的不同性质，比较分析哪些是不可再生的？哪些是可再生的?能否在人类可接受的时间形成的？其次,要竭力防止可能影响生物圈的各种过程的排放，努力做到有害的物质不排放，无害物质的不超速排放,即超过生物圈的吸收与消化的速度。最后,过程的效率是经济方面的主要因素，一个绿色化学过程的效率越高，就越能节约资源,越能减少废物的产生，其可持续性也就越大。总之,绿色技术应用越广泛，可持续发展前景越好。 二、我国绿色化学与可持续发展现状 就我国来说,幅员辽阔,资源丰富,但是人口众多,人均能源和资源拥有量位于世界后列，经济的持续发展所造成的能源和资源的巨大消耗，造成了严重的环境污染与社会问题。传统的环境治理只是暂时缓解和局部缓解环境质量，却没有从根本上解决问题.目前我国已经开始重视绿色化学，并取得了一些研究成果，但远不如国外开展的那么广泛和深入。尤其在物质能源、生态能源、肥料等领域与先进国家差距还很大.相对于美国，生物能源方面要落后10年，生态农业和肥料要落后5年。另外,因为起步较晚，社会各界对发展绿色化学技术的认同和支持尚有一定差距。如美国已于1995年专门设立“总统绿色化学挑战奖”；北欧一些国家在发展绿色化学方面的支持力度也很大,进展很迅速；而我国现在也有广东、浙江、安徽等先后被国家批准的生态经济示范区，发展以绿色化学为要旨的循环经济，这对于发展绿色化学技术的影响是深远的。相对而言，企业界做得比较欠缺。由于有些绿色化学技术在转入工业生产时需要及时调整或更新相应的生产设备，有些过程比较长，使得初期投入的成本较大，势必引发眼前利益与长远利益冲突这一问题。企业往往是“不见兔子不撒鹰”。有些企业避风险的能力也比较弱，不敢也不愿做长效投资.而政府由于综合考虑社会经济的连续性发展，也不能给企业施加太大的压力.以上种种,最终导致了绿色技术的工业化发展滞后。三、绿色化学的实施途径 绿色化学的实施途径有以下几种：1、利用生物资源 我国为了提高农作物产量及粮食产量,曾经大面积推广使用塑料薄膜。但废弃的家用地膜在土壤中长期不分解，废弃塑料释放出大量的有害物质,这对农业生产造成严重的危害，形成“白色污染”，污染了大气也直接危害人体健康。为解决这一难题，世界各国对降解塑料进行研究和应用。当前，在农业上以生物降解塑料为多，生物降解塑料是通过土壤中微生物的作用使高分子链断裂而分解的塑料。主要分为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资源来合成。如草纤维地膜、纸膜地膜等纤维降解塑料。美国ugc公司用氨基酸作原料来合成的塑料，在潮湿的土壤中几天就可以降解。2、采用无毒、无害的原料 为了人类健康和环境安全，需要用无毒无害的原料代替有毒有害的原料生产所需的化工产品。例如，monsanto公司以无毒无害的二乙醇胺为原料，经过催化脱氢，开发了安全生产氨基二乙酸钠的工艺，改变了过去的以氨、甲醛和氢氰酸为原料的二步合成路线，并因此获得了1996年美国总统绿色化学挑战奖中的新合成路线奖。另外，国外还开发了由异丁烯生产甲基丙烯酸甲酯的新合成路线，取代了以丙酮和氢氰酸为原料的丙酮氰醇法。3、采用无毒、无害的溶剂、助剂 大量与化工生产相关的污染问题，不仅来源于原料和产品，而且来源于制造过程中使用的物质，最常见的是反应介质、配方和分离中所用的溶剂。当前广泛使用的溶剂是挥发性有机化合物，使用过程中有的会破坏臭氧层，有的会危害人体健康，因此，需要限制这类溶剂的使用。采用无毒无害的溶剂代替挥发性有机化合物溶剂已成为绿色化学的重要研究方向。目前，最活跃的研究项目是开发超临界流体，特别是超临界二氧化碳作溶剂。1997年的学术奖授予north carolina大学的j.m.desimone教授，奖励他设计了一类表面活性剂，这种表面活性剂是亲二氧化碳的物质，可以产生亲二氧化碳和亲溶质的两性作用，从而使得二氧化碳可广泛地作为溶剂使用以代替含卤素的常规有机溶剂。 4、研究新的化学反应条件有机反应的介质大多以苯、丙酮等有毒物质为主，还存在易燃、易爆等问题。因此选择与环境友好的“洁净”介质的研究已成为绿色化学的重要研究方向。目前，以水为介质的有机反应更是世界各国研究的重点。水相中的有机反应具有许多优点：操作简便，安全，可以省略去许多诸如官能团的保护和去保护等步骤，且成本低廉，无污染。水相有机反应的研究已涉及多种反应类型，如：周环反应、亲核加成和取代反应、lewis酸与过渡金属试剂催化的有机反应等。近期的主要进展有：与水相容的lewis酸催化剂在水相形成新cc键反应；金属铑试剂催化的水相有机硼酸的不对称反应等。值得一提的是，2001年美国总统绿色化学挑战奖学术奖授予了李朝军教授，以表彰他水相有机反应的研究成果。5、发展高选择性、高效的催化剂使用选择性的催化剂，可实现“零排放”，从而达到“原子经济性”。例如，对于合成单一的手性分子，传统方法是采取外消旋体的拆分，但是产率只能达到50%，另一半异构体只能废弃，原子经济性很差，且对环境造成污染。现在，对于合成单一的手性分子，选择手性催化剂，进行催化的不对称合成反应是有机合成的热点和前沿。2001年的诺贝尔奖授予knowles,noyori和sharless三位化学家，就是表彰他们在开展催化不对称反应研究上的贡献。 四、如何将绿色化学理念渗透在可持续发展教育中 我们知道绿色化学理念是不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物。从科学的角度看，它是从源头上消除污染；从经济角度看，它合理的利用资源和能源、降低成本，符合经济可持续发展的要求。但从我国的现状来说，绿色化学知识的不普及，导致出现了上面所述的一些尴尬局面。那么如何来改变现状呢？1、全方位树立绿色化学理念，强化可持续发展意识的教育 在充分认识绿色化学对人类社会的特殊意义，树立从我做起，从现在做起，将绿色化学的新概念、新理念、新方法和新要求渗透到平时的教育中去，加强对学生对绿色理念和可持续发展的意识的培养.积极宣传和倡导绿色行动，提倡生产和使用绿色产品。特别是在化学工业、环境保护、环境教育和产品开发中集中体现以下观点：节约能源、提高转化率和原料利用率、减少环境污染或使用高循环催化剂；无溶剂反应或绿色溶剂的利用等。使学生在思想意识上认识到绿色化学与可持续发展息息相关，自觉加入到人类和谐社会的绿色大军中来。2、全面启动，建立可持续发展教育机制 绿色化学是一门多学科交叉的综合性学科，它比较分散、渗透到各个领域，因此可持续发展的教育也就拓宽诸多学科;如自然科学、历史、地理、经济、社会学、消费者教育等等之中，所以我们有必要理顺绿色化学在各学科领域的精髓，全面启动，建立健全比较系统地可持续发展教育机制，以适应人类社会可持续发展的需要。设立切实可行的课程模式绿色化学的跨学科和对未来的不可预测性决定了可持续发展教育的特殊性。只有建立与之相适应的课程模式，才能完成相应的教学任务，达到相应的教学目标。至于采取何种教学模式，可以有不同的观点和实践。可采用单独设课，根据不同层次设置不同绿色化学内容，有浅入深、有窄到宽、有全面概述到专题讲授，顺利实现教育目标。也可以采用渗透法，围绕可持续发展教育目标将绿色化学的精髓渗透各个学科教学，并努力把学科知识与人们的现实学习生活相联系。如在素质教育中传播绿色化学观点，培养学生对社会、对将来的责任感；在实验教学中贯彻绿色化学:“减量、减废、节省资源、零排放”的原则。确定形式多样的教学内容 绿色化学在不断的发展更新中，那我们的教学内容和形式也与时俱进。可根据地理、历史、社会条件的不同，所面临的地区环境和发展问题程度上的差别，设置不同的教学内容。具体的活动、材料、形式和内容可能有很大的差别，但他们的来源和目的却是共同的：环境科学、绿色化学发展研究为可持续发展教育的内容提供了基本框架.可持发展理念,未来社会新一代人才的要求，为我们教学目标提供了依据，使我们可以围绕这个目标协调和综合不同学科开展教学活动。同时还要体现前瞻性和超越性，既要将最新的绿色化学技术和成果展现出来，还要不拘于现实，围绕绿色化学的相关原则，着眼于为现实,寻求更新更好的出路，激励大家为绿色化学的发展、为和谐地球而努力。建立