第一章绪论xyl.

绿色化学徐雅玲Tel：13567342647E-mail:[e-mail]:5-523参考书四川大学绿色化学导论第1章绪论绿色化学：利用化学原理和新化工技术，以“原子经济性”为基本原则，从源头上减少或消除污染，最大限度地从资源合理利用、生态平衡和环境保护等方面满足人类可持续发展的需求，实现人与自然的协调与和谐。1.1绿色化学的兴起与发展1.1.1生态环境的危机呼唤绿色化学典型环境问题全球气候变暖臭氧层破环大气污染酸雨森林锐减及沙漠化水污染有毒有害化学物质及固体废弃物污染“温室效应”温室气体：CO2,NOx,CH4,Halogenides等。温室气体吸收太阳的热量，并阻止其散发，导致大气温度的升高我国CO2排放居世界第二，仅此于美国。全球气候变暖“温室效应”全球气温上升1.4～1.5℃。海平面上升研究结果显示，第二次工业革命前的一千年，海平面波动的幅度大概是一个世纪上涨1-1.5英寸（1英寸=2.54厘米）。而进入20世纪后，全球海平面已经平均上涨了5.5英寸。研究人员认为按照最快的速率，本世纪内海平面就会上升超过4英尺（1英尺=30.48厘米），淹没沿海基础设施内陆更干燥，荒漠化严重；沿海更潮湿。病菌繁殖加快，危害更快更大。生存环境变化，物种灭绝加速。全球气候变暖对流层臭氧是有害的，是产生烟雾的重要原因。平流层臭氧，浓度10ppm，吸收99%以上紫外线（290-320nm）。正常臭氧是处于不断形成和分解的动态平衡中。氟氯烃类物质使臭氧分解大于形成，形成“空洞”从1995年起,每年的9月16日被定为“国际保护臭氧层日”。臭氧层破环大气污染物SO2、悬浮颗粒物、NOx、CO、挥发性有机化合物（致癌及易形成光化学烟雾）、臭氧、有害重金属（如铅）等。大气污染是我国第一大环境问题以烟尘和SO2为代表的典型煤烟型污染。SO2排放居世界第一（占13%），90%来自煤燃烧。大气污染酸性气体：SO2、NOx成分：硫酸60-65%，硝酸30%，盐酸5%，有机酸2%。酸雨危害损坏植物叶、根，导致森林成片死亡湖泊及地下水酸化，鱼虾绝迹土壤酸化，农作物减产腐蚀建筑材料、金属构件、油漆等对露天文物有腐蚀作用酸雨酸雨1公顷森林吸收1吨CO2，放出0.73吨O2。10m2forest⇨oneperson森林覆盖率我国14%，是世界人均的1/3。瑞典：64%，人均3公顷。锐减：70万公顷/年森林锐减及沙漠化森林锐减及沙漠化水污染工业废水、生活污水、农田废水、运输废水等。悬浮固体有机物和病原体重金属合成化学品酸性和碱性废液磷酸盐含氮化合物油类物质水污染有毒有害化学物质及固体废弃物污染有毒有害化学物质及固体废弃物污染有毒有害化学物质及固体废弃物污染持久性有机污染物（POPs）滴滴涕（DDT）致癌、致畸、致突变扰乱内分泌环境激素2001年，127国签署《斯德哥尔摩公约》25年内停止和限制使用12种POPs。多氯联苯（PCB）有毒有害化学物质及固体废弃物污染固体废弃物工业固体废弃物生活固体废弃物化学物质类重金属类过期药物家装用油漆、涂料废电池、灯管废旧家电废物资源化，无垃圾社会1.1.2环境保护的宣传和法规推动绿色化学1962年，CarsonR，《寂静的春天》。1972年，联合国发表《人类环境宣言》。1978年，《我们共同的未来》长篇报告书。1990年，美国国会通过《污染预防法》。1991年，ACS和EPA启动绿色化学计划。1992年，巴西里约热内卢举行“联合国环境与发展大会”。1994年，我国发表《中国21世纪议程》，制定科教兴国和可持续发展战略。1.1.3化学工业的发展催发绿色化学八大公害事件马斯河谷烟雾1930.12，比利时马斯河谷工业区，SO2烟尘污染，一周内60多人死亡。20世纪最早记录的大气污染事件。多诺拉烟雾1948.10，美国多诺拉镇持续雾天，6000多人突发眼痛、胸闷等不适，20多人很快死亡。多诺拉镇是硫酸厂、钢铁厂、炼锌厂的集中地，多年来，这些工厂的烟囱不断地向空中喷烟吐雾。空气中散发着刺鼻的二氧化硫（SO2）气味，令人作呕。空气能见度极低，除了烟囱之外，工厂都消失在烟雾中。随之而来的是小镇中6000人突然发病，症状为眼病、咽喉痛、流鼻涕、咳嗽、头痛、四肢乏倦、胸闷、呕吐、腹泻等，其中有20人很快死亡。死者年龄多在65岁以上，大都原来就患有心脏病或呼吸系统疾病，情况和当年的马斯河谷事件相似伦敦烟雾1952.12，英国伦敦大雾笼罩，4天死亡4000多人，此后两个月内又死亡8000余人，燃煤引起。洛杉矶光化学烟雾1955.5-12，美国洛杉矶，浅蓝色光化学烟雾，致使400多人死亡，大量植物枯死。光化学烟雾是大量聚集的汽车尾气中的碳氢化合物在阳光作用下，与空气中其他成份发生化学作用而产生的有毒气体。这种烟雾中含有臭氧、氧化氮、乙醛和其他氧化剂水俣（yǔ）病事件1953年起，日本熊本县水俣镇，甲基汞引起水俣病，日本政府经历40年处理此水俣病，确认患者2953人，超万人有异常感。症状表现为轻者口齿不清、步履蹒跚、面部痴呆、手足麻痹、感觉障碍、视觉丧失、震颤、手足变形，重者神经失常，或酣睡，或兴奋，身体弯弓高叫，直至死亡。氯乙烯和醋酸乙烯在制造过程中要使用含汞（Hg）的催化剂，这使排放的废水含有大量的汞。当汞在水中被水生物食用后，在海底泥里能够通过一种叫甲基钴氨素的细菌作用变成毒性十分强烈的甲基汞（CH3HgCl）。甲基汞每年能以1%速率释放出来，对上层海水形成二次污染。这种剧毒物质只要有挖耳勺的一半大小就可以致人于死命，而当时由于氮的持续生产已使水俣湾的甲基汞含量达到了足以毒死日本全国人口2次都有余的程度。四日市哮喘病事件1955年起，日本四日市，石油废弃和金属粉尘导致哮喘病猛增，至1979年，确认大气污染性疾病患者达775491人。米糠油事件1968，日本九州爱知县，多氯联苯污染食物油，至1978年，确诊患者人数1684人。经过对患者共同食用的米糠油进行追踪调查，发现九州一个食用油厂在生产米糠油时，因管理不善，操作失误，致使米糠油中混入了在脱臭工艺中使用的热载体多氯联苯，造成食物油污染。由于被污染了的米糠油中的黑油被用做了饲料，还造成数十万只家禽的死亡。多氯联苯被人畜食用后，多积蓄在肝脏等多脂肪的组织中，损害皮肤和肝脏，引起中毒。初期症状为眼皮肿胀，手掌出汗，全身起红疹，其后症状转为肝功能下降，全身肌肉疼痛，咳嗽不止，重者发生急性肝坏死、肝昏迷等，以至死亡。富山骨痛病1955-1965，日本富山县，含镉废水导致妇女骨痛病，确诊258人，死亡128人。三井矿业公司在神东川上游开设了炼锌厂后，发现有死草现象。1955年以后就流行一种不同于水误病的怪病：对死者解剖发现全身多处骨折，有的达73处，身长也缩短了30厘米。这种起初不明病因的疾病就是骨痛病。直到1963年，方才查明，骨痛病于三井矿业公司炼锌厂的废水有关。原来，炼锌厂成年累月向神东川排放的废水中含有金属镉，农民引河水灌溉，便把废水中的镉转到土壤和稻谷中，两岸农民饮用含镉之水，食用含镉之米，便使镉在体内积存，最终导致骨痛病。六大污染事故意大利塞维索化学污染事故美国三里岛核电站泄漏事故墨西哥液化气泄漏事故印度博帕尔毒气泄漏事故前苏联切尔诺贝利核电站事故德国莱茵河污染事故绿色化学的核心和目标从源头上防止污染，实施清洁生产技术，实现废物的“零排放”。1.1.4可持续发展促进绿色化学“资源-经济-环境-社会”相互协调的发展模式经济的可持续生态的可持续社会的可持续绿色化学是可持续发展的重要组成部分1.1.5各国政府关注绿色化学和技术美国，“总统绿色化学挑战奖”英国，“绿色化学奖”日本，“绿色和可持续发展化学奖”清洁发展机制（CDM）1.1.5各国政府关注绿色化学和技术美国，“总统绿色化学挑战奖”2015年“美国总统绿色化学挑战奖”获奖项目绿色合成路线奖：一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）广泛存在于工业废气中，给大气环境带来危害。LanzaTech公司发展的微生物发酵方法将CO、CO2转化为乙醇、2,3-丁二醇等重要燃料。相较于以天然气、煤、石油等为原料的传统工艺，新方法的实施可以将温室气体的排放减少到70%左右。绿色反应条件奖：聚异丁烯是生产润滑油添加剂和汽油添加剂的重要中间体。传统的合成方法需要使用BF3等具有腐蚀性的Lewis酸催化剂；不仅需要使用昂贵的仪器设备，而且会排放出等量的废水。Soltex公司通过BF3与醇的络合，将其固定在氧化铝载体上，有效地解决了上述问题绿色化学品设计奖：异氰酸酯是化学工业中重要的试剂，但因其具有强刺激性和潜在的致癌作用而饱受诟病。HybridCoatingTechnologies和NanotechIndustries公司因其使用环状碳酸酯和胺替代传统的异氰酸酯和多醇，合成聚氨酯涂料和绝缘泡沫小企业奖：植物纤维是自然界中储量最广的生物质资源。由于纤维自身的惰性，在很大程度上限制了其应用。Renmatix公司用超临界水将植物纤维的水解为糖，为进一步生产生物柴油和化学品提供了原料。该技术与传统的酸催化方法、酶法等工艺比较，具有清洁、高效、经济等优点。气候变化奖：工业废气中含有大量CO2，如何高效利用CO2并将其转化为有价值的燃料一直是化学家研究的重要课题。Algenol公司开发出了基因增强的蓝藻（cyanobacteria）菌株，可以在阳光和盐水的条件下高效地将空气和工业废气中的CO2转化为乙醇和生物油等燃料。该工艺中盐水可以从海水获取，不依赖粮食作物为原料，降低了燃料生产成本，并显著地减少碳排放。1.2绿色化学的研究内容和特点1.2.1绿色化学的含义运用化学原理和新化工技术来减少或消除化学产品的设计、生产和应用中有害物质的使用与生产，使所研究开发的化学品和工艺过程更加安全和环境友好。1.2.2绿色化学的研究内容清洁合成工艺和技术，减少废物排放，目标是“零排放”。改革现有工艺过程，实施清洁生产。安全化学品和绿色新材料的设计和开发。提高原材料和能源的利用率，大量使用可再生资源生物技术和生物质的利用。新的分离技术。绿色技术和工艺过程的评价。绿色化学的教育，用绿色化学变革社会生活，促进社会经济和环境的协调发展。1.2.3绿色化学的特点绿色化学源于传统化学，又高于传统化学。绿色化学是研究环境有好的化学反应和技术。绿色化学是从源头上防止污染产生，是“永久性”的解决环境污染问题。绿色化学是一门交叉学科，但是它的原理和准则适用于化学化工专业的所有领域。1.3绿色化学在国内外的发展概况主要组织和研究机构专业性刊物《绿色化学》GreenChemistry《清洁产品和过程》CleanProductsandProcesses《清洁生产杂志》JournalofCleanerProduction绿色化学专著各种国际学术会议我国绿色化学工作进展1.4绿色化学是我国化学工业可持续发展的必由之路绿色化学所引发的产业革命石油化学工业的绿色化化学制药工业的绿色化农药工业的绿色化绿色材料能源工业的绿色化发展对策加强绿色化学的宣传和教育选择重点领域研究开发绿色化学技术大力实施清洁生产工艺加大科技创新的力度加强国际学术交流和合作