化工工业与环境保护

1、 l 化工工业对环境的污染化工工业对环境的污染 1. 化学品对环境的危害 2. 环境污染的种类 3. 环境污染的控制l 环境保护环境保护 1. 绿色化学 2. 可持续发展化工工业与环境保护化工工业与环境保护 一、化工工业与发展一、化工工业与发展 化学工业（chemical industry）、化学工程（chemical engineering）、化学工艺（chemical techno-logy）都简称为化工。化学工业包括石油化工（petrochemicals）, 农业化工（agrochemicals）, 化学医药（pharmaceuticals）, 高分子（polymers）, 涂料（pai

2、nts）, 油脂（oleochemicals）等。 广义地说，凡运用化学方法改变物质组成或结构、或合成新物质的，都属于化学生产技术，也就是化学工艺，所得的产品被称为化学品或化工产品。早期生产化学品的是手工作坊，后演变为工厂，并逐渐形成一个特定的生产部门，即化学工业。人类为了求得生存和发展，不断地与大自然作斗争，逐步地加深了对周围世界的认识，从而掌握了征服自然、改造世界的本领。经过漫长的历史实践，人类越发善于利用自然条件，并且为自己创造了丰富的物质世界。 但是，人类的这种行为相对的却也带来了严重的环境问题。l环卫反光背心 油漆涂料 l二氯甲烷图片l以上都属于化工产品,可见化工与我们的生活息息相关

3、二、二、 化化工工业对工工业对环境的污染环境的污染 、化学品对环境的化学品对环境的危害危害 化学品侵入环境的途径几乎是全方位的，其中最主要 的侵入途径可大至分为四种 ： （1）、人为施用直接进入环境； （2）、在生产、加工、储存过程中，作为化学污染物以废水、废气和废渣等形式排放进入环境； （3）、在生产、储存和运输过程中由于着火、爆炸、泄漏等突发性化学事故，致使大量有害化学品外泄进入环境； （4）、在石油、煤炭等燃料燃烧过程中以及家庭装饰等日常生活使用中直接排入或者使用后作为废弃物进入环境。 进入环境的有害化学物质对人体健康和环境造成了严重危害或潜在危险。 以农药这一有害化学品为例，随着农药科

4、技和农业的迅速发展，农药的使用越来越普遍，农药在解决农作物的自然灾害，促进粮食增产方面发挥了重要作用，但 由于农药是一类有毒化学物质，而且是人为主动投加到环境当中，长期大量使用，对环境生物安全和人体健康，必将产生较大的不利影响。这就给人们提出了一个不容回避的现实问题，在充分肯定农药的有利作用的同时，需要充分认识农药对生态环境和人体健康产生的危害。l化学品对环境的污染图片l 化学品爆燃化学品爆燃有毒化学品污染有毒化学品污染、环境污染的种类、环境污染的种类 1、水污染 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

5、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。 l水污染的治理 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、大气污染 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

6、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。 人类活动导致大气层的主要变化及环境问题可以归结为三个方面：一是酸雨和污染物的越界输送，二是大气臭氧层破坏形成臭氧层空洞，三是大气中温室气体的增加导致气候变化。，事件：事件：80年代初，重庆南山风景年代初，重庆南山风景区区2.7万亩马尾松突然死亡万亩马尾松突然死亡1万亩。万亩。这是我国首次发现酸雨造成的急这是我国首次发现酸雨造成的急性伤害事件。性伤害事件。l雨水本是滋润万物的甘露，怎么会变成摧残森林的杀手呢？ 据1

7、996年的粗略估算，我国酸雨污染较为严重的江苏、浙江、安徽等11个南方省区，因森林木材蓄积量减少造成的直接经济损失就达40亿元。其中，四川受酸雨危害的森林面积最为严重，占有林地面积近32%，森林死亡面积占5.7%；川贵两省按15年计算损失木材约630万立方米，直接经济损失30亿元。广东、广西森林受到酸雨及二氧化硫复合污染也很普遍。 值得注意的是，近年来，我国北方如山西侯马、京津、辽宁丹东、吉林图们等地也出现了酸雨。损失木材仅是算经济帐。据日、美所做的测算，森林生态功能的经济价值占总经济价值的90%，云南省林业调查队对全省森林进行的同类测算值为94%。专家们说，由森林破坏导致水土流失、温室效应过

8、快等造成的损失远远大于木材的经济价值，这才是最严重的损失。 专家们指出，酸雨是大自然对人类无节制地消耗矿物能源的惩罚。在经济迅速发展中，大量燃煤、燃油产生的二氧化硫、氮氧化物与空气中的水结合，就形成硫酸、硝酸；酸沉降是当今重大环境问题之一，酸沉降包括干沉降和湿沉降；干沉降中有酸雨和酸雾。90年代初，我国酸雨面积达280万平方公里，近年来已发展到占国土面积的40%，成为继欧洲、北美之后的世界第三大酸沉降区。l我国在酸雨测量技术、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

9、荷的研究方法等方面达到了国际先进水平。 针对酸雨带来的严重后果，我们针对酸雨带来的严重后果，我们提出了以下几点措施：提出了以下几点措施： 1. 减少SO2的排放量。采用烟气脱硫技术，用石灰浆或石灰石在烟气吸收塔内脱硫，使SO2转化为Ca（HSO3）2和CaSO3,制止最后氧化为CaSO4。 2. 调整民用燃料结构，实现燃料气体化。我国燃煤含硫量为5%左右，有的甚至高达8%，工业生产每天消耗大量的煤和石油等矿物燃料，它们含有的硫主要以单质，FeS2和一些含硫的有机物形式存在。 3. 减少烟道气中NOx的排放量。对汽车尾气采用催化剂氧化，以甲烷等做还原剂，将NOx还原为氮气，也可用甲醇燃烧替代汽油

10、等。 4. 对被酸雨侵蚀的森林，土壤、湖泊、河流等，可采用施撒石灰石粉末，或改良植物品种，对提高树木的抗酸能力等措施，也有一定的成效。针对臭氧层空洞带来的彻底性破针对臭氧层空洞带来的彻底性破坏，我们提出了以下几点措施：坏，我们提出了以下几点措施：1. 禁止使用含有氟氯代烷化合物作为冰箱、空调等降温产品的制冷剂。2. 控制矿物燃料的燃烧，合理开发，合理利用燃料，减少SO2、NOx、CO及气体有机化合物的排放，并寻找新的能源，如太阳能，地热能等。3. 保护森林，保护植被，禁止乱砍滥伐，多种植一些能够吸收SO2、NOx等造成臭氧层空洞的植物。针对温室效应带来的严重后果，针对温室效应带来的严重后果，我

11、们提出了以下几点措施：我们提出了以下几点措施：1. 控制矿物燃料的燃烧，合理开发，合理利用燃料，以减少CO2等温室气体的排放，并寻找新能源，如太阳能、生物能、地热能等。2. 保护森林，保护植被，禁止乱砍滥伐，植树造林，利用森林涵养水源，调节气候。3. 控制人口激增，尽快恢复循环。4. 充分利用云层的反射作用。5. 利用海水吸收多余的CO2等温室气体。 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

12、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、土壤土壤污染污染 3.1 化肥、农药对土壤环境的污染 化学肥料主要为氮肥、磷肥和钾肥。一般在土壤里这3种元素的含量不能满足植物生长的需要。使用化肥虽然能提高农作物的产量,但由于使用不当以及施肥方法的不合理,导致环境污染、生态系统失调。使用化肥对环境污染主要表现在两个方面:水体富营养化与重金属残毒。 氮肥的流失可导致水中硝酸盐含量增加,并引起水中镉离子浓度升高。资料表明,世界各国近20年来,地下水中硝酸盐浓度增高的速度约为13mg。 市场上出售的化肥,常含有多种重金属,施用后,通过

13、食物链重金属会在农产品与畜产品中积蓄,形成重金属残毒。 农药主要有4种途径进入土壤,其中最主要的途径是通过防治病菌、害虫和杂草等直接将农药施入土壤内。目前农药种类很多,造成环境污染并对人体有害的农药主要是有机氯、有机磷及含砷、含铅、含汞制剂。农药进入土壤后,虽然大部分被分解转化,但仍有不少残留,被农作物吸收后,农药可进入作物的籽实与茎叶,人和牲畜食用后可引起慢性与急性中毒 。3.2 重金属对土壤环境的污染 重金属是农业生态系统中一种具有潜在危害的化学污染。它与其他许多种类的化合物有所不同,主要是其不能被土壤降解,且可在生物体内富集。这些污染物可通过食物链在人体内富集,严重危害人体健康。土壤中有

14、害重金属主要有砷、硼、镉、铜、氟、铅、锰、镍、汞、锌等。 下面简单介绍几种主要重要金属对农作物生长发育和质量的影响。 镉被认为是最有毒有害的重金属元素之一,其可造成农作物生长放缓,产量降低。铅虽对农作物生长与产量危害最小,但其易在动物与人体内积累,危害极大。砷在自然界中广泛存在,是一种剧毒物质,具有两面性。 汞具有较强的毒性和迁移富集能力,其研究工作也更受重视。汞是惟一能在大气中以蒸气形式存在并具有较高蒸气压和较长滞留时间的重金属。其对植物生长,人体健康都有危害。 铬是人体必需的微量元素,普遍存在于各类水体中,一般含量甚微。在植物体产生毒害作用抵制植物生长发育，内其迁移能力要弱于汞与镉。 3.

15、3 污水灌溉对土壤环境的污染 由于土壤有一定的净化能力,多年来各国利用污水灌溉作为处理污染水途径之一。即使污水组成达到灌溉标准而灌溉农田,如果不加以节制过量进行污水灌溉,则可造成土壤污染,引起农业环境问题。我国污水灌溉遍及各地,由污水灌溉引起的土壤污染最为普遍,这是造成土壤污染的主要来源。 3.4 有机污染物对土壤的污染 有机物对土壤的污染主要由施用农药与废弃的人工合成有机物所致。目前,世界上生产的农药约有700多种。许多化学物质进入土壤后,会产生一系列的严重后果。由于土壤环境较为复杂,研究也较为薄弱,关于有机物对土壤的污染有待于进一步加强。关于我国土壤中有机污染物的背景情况目前尚不清楚。 下

16、面是一些典型的对土壤污染的有机物:石油、多氯联苯(PCBs)、二恶英(PCDDs)、多环芳烃、酚类化合物及酞酸类化合物。、环境污染的控制环境污染的控制 （1）、 我国是化工生产量较大的国家，化工我国是化工生产量较大的国家，化工产业已形成一个比较完善的体系。要想控制或产业已形成一个比较完善的体系。要想控制或减少对环境的污染，应从化学品的生产过程中减少对环境的污染，应从化学品的生产过程中的污染控制方面加以考虑，首先应了解化工厂的污染控制方面加以考虑，首先应了解化工厂的污染情况，包括：的污染情况，包括：污染源种类、主要污染物、污染源种类、主要污染物、排放情况、环保措施以及周围环境敏感性排放情况、环保

17、措施以及周围环境敏感性等。等。特别应对污染源分布进行调查和污染物排放量特别应对污染源分布进行调查和污染物排放量的统计、同时应了解污染影响类型等等。的统计、同时应了解污染影响类型等等。（2）、化学品的污染危害控制，应采取以下主要措施: 制定和健全环境立法，加强环境执法力度制定和健全环境立法，加强环境执法力度加强对重点有害化学品的环境管理加强对重点有害化学品的环境管理 推行清洁生产，严格控制有害化学物质向环境中排放推行清洁生产，严格控制有害化学物质向环境中排放 强化危险废物管理强化危险废物管理 公众监督公众监督 我们面临的环境问题不仅仅如此，还有水体富营养化，核污染、工业三废的不合理排放，光化学烟

18、雾，沙尘暴等许许多多的环境问题，对此我们更应该提倡保护环境，让我们的子孙后代有更好的生活栖息地。保护环境，迫在眉捷，让我们赶快行动起来，不要让我们的地球再受到更加严重的精神创伤。环境保护的重要性 环境是人类赖以生存和社会经济可持续发展的客观条件和空间。随着现代工业的高速发展，环境保护问题已引起人们的极大关注。 环境污染直接威胁人类的生命和安全，也影响了经济的顺利发展，成为严重的社会问题。三、化学与环境保护三、化学与环境保护 l 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。l 如何保护我们赖以生存的自然环境，实现人与自然

19、的协调发展，已经成为世界各国共同关注和思考的问题。 绿色化学绿色化学 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

20、产物等的使用和产生。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。 绿色化学的主要特点绿色化学的主要特点 绿色化学是更高层次的化学，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。 绿色化学书籍与产品绿色化学书籍与产品1、 采用无毒、无害并可循环使用的新物料采用无毒、无害并可循环使用的新物料 l 1.1 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

21、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

22、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。 l1.2 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。 1.2.2 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，

23、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。1.2.3 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

24、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。 l1.3 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%，而且催化剂寿命长。 2 、生物技术的应用、生物技术的应用 生物科学是当代