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绿色化学GreenChemistry二〇一五年三月一日Teachingcontent课程概况总学时：54学时所用学期：第四学期教学（学习）方式：（1）理论课：用多媒体上课，观看视频资料（2）作业：每章作业5-8题考核方式：（1）理论课：60%期末卷面+40%平时成绩(作业、考勤)Teachingcontent课堂纪律严格考勤制度,杜绝无故旷课﹑迟到早退。课堂上紧跟老师教学，做好笔记，杜绝课上讲小话。课前预习、课后及时复习、按时完成作业任务。作业本统一规格，每一章交一次。开设本课程的目的(thegoalofcourse)环境污染、能源枯竭等问题，是当前人们最为关心的热门话题之一；传统化学、化工，面临着人类可持续发展要求的严重挑战；而绿色化学化工的兴起和发展，既可以从根本上保护环境，又可以进一步促进化学工业生产发展；化学工业的出路：在于大力开发和应用基于绿色化学原理产生和发展起来的绿色化学化工技术。开设本课程的目的(thegoalofcourse)通过本课程的学习：掌握：“绿色化学与化工的基本概念、基本原理”；了解：“化学、化工生产中的资源与能源合理利用及生态环境可持续性发展间的关系”；达到：“开阔视野，拓宽知识面，便于从整体上认识化学和化工学科”；树立：“既保护环境又推动工业生产发展的新观念”；同时：“及时了解最新最热门的科学技术成果的研究进展以及国内外发展状况，为成为知识渊博、研究方向明确的高素质人才打下基础”。TextbookandreferencesMainreferencebook教材和参考书TextbookandreferencesTeachingcontentTextbookandreferences[1]李德华．绿色化学化工导论．北京：科学技术出版社，2005.[2]闵恩泽，吴巍.绿色化学与化工.北京：化学工业出版社，2004．[3]仲崇立.绿色化学导论.北京：化学工业出版社,2000.[4]P.T.阿纳斯塔斯等.绿色化学理论与应用.北京：科学出版社,2002.[5]AnastasP.T.,WilliamsonT.C.GreenChemistry,TheoryandPractice,London:OxfordUniversityPress,1998.[6]AnastasP.T.,HeineL.G.,WilliamsonT.C.,GreenChemicalSynhesisandProcesses，ACSSymposiumSeries767,2000.教学内容（45学时）Teachingcontent第一章绪论4第二章绿色产品的评价体系与方法4第三章绿色产品的设计原理4第四章绿色材料12第五章绿色纤维与纺织品4第六章绿色农业与绿色食品4第七章绿色化工产品10第八章绿色药物2■内容：1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略1.2绿色化学的提出与发展1.3绿色化学“十二原则”■要求：掌握：绿色化学原理；理解：绿色化学是我国化学工业可持续发展的必由之路；了解：人类面临的环境问题与可持续性发展战略。Chapter1Introduction第一章绪论绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿，它吸收了当代化学、化工、物理、生物、材料、环境和信息等科学的最新理论成果和技术，是具有明确的社会需求和科学目标的新兴交叉学科，已成为21世纪的中心科学。绿色化学（GreenChemistry)，又称环境友好化学(EnvironmentalFriendlyChemistry)或可持续发展化学（SustainableChemistry)，是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产生，使所研究开发的化学产品和工艺过程更加安全和环境友好。绿色化学的含义?绿色化学的研究内容?清洁合成（CleanSynthesis)工艺和技术，减少废物排放，目标是“零排放”（ZeroEmission)。改革现有工艺过程，实施清洁生产（CleanProduction)。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（RenewableResource)。生物技术和生物质（Biomass)的利用。新的分离技术（NovelSeparationTechnologies)。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。绿色化学的核心？利用“化学原理和新化工技术”以“原子经济性”为基本原则研究“高效高选择性的新反应体系”包括新的合成方法和工艺寻求“新的化学原料”包括生物质资源探索“新的反应条件”如环境无害的反应介质设计和开发“对社会安全、对环境友好、对人体健康有益的绿色产品”。绿色化学的特点？与传统化学的不同之处：在于前者更多的考虑社会的可持续发展，促进人和自然关系的协调。绿色化学是人类用环境危机的巨大代价换来的新认识、新思维和新科学，是更高层次上的化学。与环境化学的不同之处：在于前者是研究环境友好的化学反应和技术，特别是新的催化技术、生物工程技术、清洁合成技术等，而环境化学则是研究影响环境的化学问题。绿色化学与环境治理的不同之处：在于前者是从源头防止污染物的生成，即污染预防（Pollutionprevention)，而环境治理则是对已被污染的环境进行治理，即“末端治理”。从科学观点来看：绿色化学是化学和化工科学基础内容的创新，是基于环境友好条件下化学和化工的融合和拓展；从环境观点看：它是保护生态环境的新科学和新技术，从根本上解决生态环境日益恶化的问题；从经济观点看：它是合理利用资源和能源，降低生产成本，符合经济可持续发展的要求。总之：（1）世界人口剧增1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略时间/年世界人口数量/亿183010193020196030197540198750199960200463.96201572.83205093硫氧化物（SOX）氮氧化物（NOX）一氧化碳二氧化碳碳氢化合物土壤灰尘、花粉、煤灰等有害的粉尘直接污染空气。污染物每年排放量/亿吨SOX1.6NOX0.5CO3.59CO25.71.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略（2）大气污染18水是地球上一切生命存在最重要的物质基础。Waterispollutedby：工业废水生活废水矿井废水搬运的废水农田废水等世界水总量/亿立方公里海水97%淡水3%1413.580.42世界每年排放工业和生活废水4260亿吨每年由于水污染造成10亿人患病300万儿童因腹泻死亡1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略（3）水污染192010年6月5日，福建龙岩上杭县紫金山铜矿选矿废水泄露汀江。2007年太湖蓝藻腾格里沙漠遭污染2010年滇池蓝藻神州见不到青山绿水民众喝不到干净甜水380400420440460480500废水排放量/亿吨2000'2001'2002'2003'2004'年城市生活固体废物主要指在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物，即城市生活垃圾，主要包括居民生活垃圾、医疗垃圾、商业垃圾、建筑垃圾。一般来说，城市每人每天的垃圾量为1-2kg。1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略（4）垃圾围城放射性元素的原子核在衰变过程放出α、β、γ射线的现象，俗称放射性。由放射性物质所造成的污染，叫放射性污染。放射性污染的来源有：核泄漏、原子能工业排放的放射性废物，核武器试验的沉降物以及医疗、科研排出的放射性物质等。1986年4月26日凌晨1时23分，切尔诺贝利核电站4号反应堆发生爆炸。8吨多强辐射物质混合着炙热的石墨残片和核燃料碎片喷涌而出。据估算，核泄漏事故后产生的放射污染相当于日本广岛原子弹爆炸产生的放射污染的100倍。核泄漏过程持续了10天，核反应堆泄漏出的大量锶、铯、钚等放射性物质散到乌克兰、白俄罗斯、俄罗斯以及其他欧洲国家。事故发生20天后，核反应堆中心的温度仍然高达摄氏270度。6个月后，28人因为受到核辐射死去。20年来，死亡的人数和其他受害者人数，一直没有统一说法。联合国去年9月发表的报告说，截至2005年，“直接”因核辐射死亡的人数将近50人。1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略（5）放射污染全球气候变暖主要是因为近100多年来人类大量燃烧煤、石油和天然气，排放大量二氧化碳等温室效应气体造成的。有资料表明，由于大量排放温室气体，在过去的100年中，全球气温上升了0.6℃。据估计，在未来的100年中，全球气温可能再升高1.0~3.5℃。1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略（6）全球气候变暖1.人口剧增因素2.大气环境污染因素3.海洋生态环境恶化因素4.土地遭侵蚀、沙化等破坏因素5.森林资源锐减因素6.酸雨危害因素7.物种加速绝灭因素8.水污染因素9.有毒废料污染因素10地球周期性公转轨迹的变动1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略全球变暖的原因很多，概括以后有以下几点：（7）臭氧层破坏1、臭氧层：大气中的臭氧绝大部分都集中在离地面大约25~30公里的上平流层中，称为“臭氧层”。名虽为一层，但实际上臭氧分布各地并不均匀，而且大气中臭氧的总含量非常少，尚不到1ppm。这极薄的一层臭氧，对于地球上的生命非常重要，因为臭氧能吸收阳光中的紫外线，这些紫外线波长很短，而且有致命危险的辐射线，将这些紫外线转换成热能，只有极少量能到达地表。1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略2、臭氧层破坏：人类制造了大量会破坏臭氧层的物质，使地球南北极的臭氧层受到破坏。3、影响：臭氧层被破坏造成地球紫外线增加，紫外线会破坏包括DNA在内的生物分子，增加罹患皮肤癌、白内障的机率，而且和许多免疫系统疾病有关。海洋中的浮游生物受致命的影响，海洋生态系统受破坏。农作物减产。加强温室效应。4、我们不应该做的事：氟氯碳化物的使用，购买冷气、冰箱、汽车、喷雾剂等，应选购不含氟氯碳化物的产品。1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略通常认为pH小于5.6的降水即为酸雨。酸雨形成的主要原因是SO2和NOx的排放量大量增加。当降水的pH小于5时，生态平衡就会遭到破坏，例如地表水（河流、湖泊）的酸度增加，影响鱼类的生存；树木枯萎甚至死亡，农作物产量大幅度降低直至绝收；侵蚀金属制品、油漆、皮革、建筑物、道路和桥梁。1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略（8）酸雨成灾森林森林是制造“氧气”的工厂，被形象称为“地球之肺”Haveimportantecologicalandeconomicvalues！1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略（9）森林锐减1公顷森林每天可吸收1吨CO2，并释放0.73吨O2，可供1000人正常呼吸之用。绿洲沦为沙漠水土大量流失干旱缺水严重洪涝灾害频发物种纷纷灭绝温室效应加剧森林破坏：1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略Desolationandboundlessness荒漠化：人们因过度使用和管理不当导致耕地变成荒地的过程。在自然界中，如果地表失去具有保护作用的草皮或树木，土壤就很容易受到风水的侵蚀，逐步出现沙漠化。1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略（9）土地沙漠化Desolationandboundlessness1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略在沙漠化初期，地表的细微尘土被风带走，造成降尘。而后，地面上粗糙的沙粒也会随风而起，形成沙尘暴。此外，还存在水土流失和土地碱盐化，这三者相互影响、相互作用，引起连锁反应，使土地资源退化的速度大大加快。Rapidreductionoflivingthingsmanifoldness这种多样性是生命支持的最重要部分，维持着自然生态系统的平衡，是人类生存和实现可持续发展必不可少的基础。1.1人类面临的环境问题与可持续性发展战略（11）生物多样性减少地球上动物、植物和微生物的共同存在形成了地球丰富的生物圈。鸟类和哺乳动物现在的灭绝速度可