1、绿色化学与化工导论,欢迎你,翟翠萍,绿色化学与化工,欢迎你,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。,开设本课程的目的,本课程为考查课，总学时数为36学时。考核形式：平时成绩70%，期终考查30%。期终考查以问答题的形式开卷考试。,课程性质及要求,教材及参考书,1、沈玉龙、魏利滨、曹文华.绿色化学.
2、北京：中国环境科学出版社, 20042、闵恩泽.吴巍 编著. 绿色化学与化工.北京：化学工业出版社,20003、仲崇立.绿色化学导论.北京：化学工业出版社, 20004、贡长生、张克立.绿色化学化工实用技术.北京：化学工业出版社, 20025、P.T.阿纳斯塔斯， J.C.沃纳.李朝军,王东.绿色化学理论与应用.北京：科学出版社, 2002,教学内容,第一章 绪论 第二章 绿色化学产生及定义 第三章 绿色化学原理第四章 原子经济性第五章 绿色化学的研究领域第六章 绿色化学化工技术第七章 绿色化学的发展趋势,第一章 绪论,1. 20世纪化学工业的贡献及其污染2 全球十大环境问题3 废物处理与处置
3、的发展过程,20世纪化学对人类的贡献,1. 20世纪化学工业的贡献及其污染,为研制基因工程药物奠定了基础,化学带来的污染,在巴西，曾用此种药治疗麻疯病，导致数十个生育畸形。,1961年欧洲的对药物“反应停”（Thalidomide）的恐慌：在1950年代后期到1962年曾用作减轻孕妇恶心和呕吐的药剂，然而后来发现在46个国家中有1.2万名儿童具有出生缺陷其中德国既有5000人。最严重的情况，会产生缺胳膊少腿或严重畸形。,1962年女海洋生物学家Rachael Carson寂静的春天详细地叙述了DDT和其它杀虫剂对各种鸟类所产蛋的影响：它在鸟类体内累积后，造成蛋壳变薄，使很多鸟类种群显著减少，如
4、猎鹰，秃鹰和鹗等。,1972年禁止使用DDT，目前仍有一些国家生产和使用。,700多户迁移，3300万美元清洁土壤,1971年美国纽约州的尼亚加拉瀑布的love Canal 的运河床层中，发现了82种化学污染物。如苯、氯化物、氮化物、二恶英等致癌物质。同时在这一地区也发现了很高的生育缺陷和婴儿流产，以及肝癌和小儿诱导性神经疾病的高发作率。,1000户居民搬迁，1000万美元购置居民搬迁用房，1000 万美元止住渗漏,1982年美国密苏里州首府附近小镇Time Beaches 化学剧毒事件:,二恶英 含量高达30074010-9（标准是110-9）,美国加利福尼亚州洛杉矶地区的大雾；,在20世纪
5、70年代：,美国俄亥俄州的Cuyahoga河，由于严重的化学污染而引起河面着火；,1984年印度波帕尔的化工厂，发生甲基异氰酸的大量泄漏，致死约4000人，伤者无数。,进入20世纪80年代，探明氟氯烃对大气臭氧层的破坏。会引起紫外光透过大气层，增加照射导致皮癌等。,宾夕法尼亚州匹兹堡市的黄烟。,1986年4月26日，乌克兰切尔诺贝利核反应堆爆炸，使放射性物质传播远至瑞典。死亡 45人，并使500公里外的儿童甲状腺癌患者明显增加。,90年代由于城市生活垃圾造成的白色污染,1996年4-6月间，英国利物浦附近的一家化工厂溢出了704磅二氯乙烯和331，000磅的三氯甲烷。,2 全球十大环境问题,大
6、气污染臭氧层破坏全球变暖海洋污染淡水资源紧张和污染土地退化和沙漠化森林锐减生物多样性减少酸雨蔓延 有毒的化学品和危险废物,大气污染,中国是世界上大气污染最为严重的国家，1995年大气污染造成的经济损失占总损失的16.1%。1998年，世界卫生组织曾对53个国家的272个大城市空气中的三种污染物（总悬浮颗粒物、二氧化硫、氮氧化物）指标作过统计调查，从而确定了世界十大污染城市名单。它们依次是：,太原、米兰、北京、乌鲁木齐、墨西哥城、兰州、重庆、济南、石家庄、德黑兰。,PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。它的直径还不到人的头发丝粗细的1/20。虽然PM2.5只是
7、地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。,大气污染,臭氧层破坏意味着大量紫外线将直接辐射到地面，导致人类皮肤癌、白内障发病率增高，并抑制人体免疫系统功能；农作物受害而减产；破坏海洋生态系统的食物链，导致生态平衡的破坏 。研究表明，臭氧层破坏与氟利昂分解时产生的氯原子有直接关系。,臭氧层破坏,全球变暖,2007年7月10日，冰岛杰古沙龙湖，漂浮的冰川。冰岛约10万平方公里的国土面积中约有11%被冰川覆盖。专家称，未来200年间，
8、冰岛的冰川将受全球变暖的影响而消失。,气温上升的原因：人类燃烧煤、石油和天然气，排放大量CO2等温室气体,由于全球气候变暖，将会对全球产生各种不同的影响，较高的温度可使极地冰川融化，海平面每10年将升高6厘米，因而将使一些海岸地区被淹没。影响农业和自然生态系统，威胁人类生存,海洋污染,目前，世界海洋污染状况最严重的是波罗的海、地中海、日本的濑户内海、东京湾、美国的纽约湾等。,目前，我国大部分海域的水质基本保持良好状态。但近岸海域已受到不同程度的污染和生态破坏。特别是与大中城市毗连的海域、海湾、入海河口处的污染比较严重。,在这些海域里，海洋生物大量减少，鱼、贝类濒于绝迹，有些已变成没有生命的“死
9、海”。,淡水资源紧张和污染,目前约有100多个国家被列为缺水国家。,中国也是淡水资源缺泛的国家。七大河流的污染顺序是：辽河海河淮河黄河松花江珠江长江。,全球约有14亿人喝不到安全的饮用水，有23亿人没有起码的卫生条件，每天有6000名儿童死于卫生不良引起的疾病。,联合国环境规划署发布的全球环境展望四综合报告指出，从全球范围而言，污染的水源是人类致病、致死的最大单一原因。世界卫生组织（WHO）的一项调查显示:,全世界80的疾病是由饮用被污染的水而造成。,全世界平均每年有4260亿吨工业废水和生活废水排入水体，多数河流和湖泊都受到不同程度的污染，其中约有40%的河流受到较为严重的污染。,全世界50
10、儿童的死亡是由于饮用水被污染造成。,土地沙化,人类文明的摇篮底格里斯河、幼发拉底河流域，由沃土变成荒漠。中国的黄河，水土流失亦十分严重,全球陆地面积占60%，其中沙漠和沙漠化面积29%。,全世界每年有600万公顷土地沙漠化，其中320万公顷是牧场，250万公顷是依靠降雨的耕地，12.5万公顷是灌溉耕地。,土地沙漠化使近1/6的人口生存环境受到影响。经济损失每年423亿美元。,中国的土地沙漠化问题之严重更是令人触目惊心。,近20年来我国土地沙化面积，平均以每年2460平方公里的速度扩展，这相当于每年损失一个中等县的区域面积。,我国荒漠化的土地面积高达280多万平方公里，占我国国土面积的近1/3。
11、每年因荒漠化造成的直接经济损失达540亿元 。,森林锐减,全球森林面积的减少主要发生在20世纪50年代以后，其中1980年至1990年期间全球平均每年损失森林995万公顷，约等于一个韩国的面积，森林正以平均每年4000平方公里的速度消失。,近100年来，中国的森林面积已经减少了50%，木材蓄积量减少了33%；森林覆盖率为13.92%，不到全世界森林覆盖率30%的一半，居世界第100位左右。,目前地球上大约有1000万3000万种生物物种。然而由于生态环境的破坏，地球上生物物种灭绝的速度比历史上任何时候都快:,生物多样性减少,每年大约有5万个物种灭绝，平均每天灭绝的物种达140个 。估计到21世
12、纪初，全世界野生生物的损失可达其总数的15%30%。,在中国，由于人口增长和经济发展的压力，对生物资源的不合理利用和破坏，生物多样性所遭受的损失也非常严重，,大约已有200个物种已经灭绝；,估计约有5000种植物在近年内已处于濒危状态，这些约占中国高等植物总数的20%；,大约还有398种脊椎动物也处在濒危状态，约占中国脊椎动物总数的7.7%左右。,酸雨降落到河流、湖泊中，会妨碍水中鱼、虾的成长（pH4.8，鱼类就会死亡），以致鱼虾减少或绝迹；,酸雨成灾,未受酸雨伤害的水稻 受酸雨伤害的水稻,酸雨还导致土壤酸化，破坏土壤的营养，使土壤贫脊化，危害植物的生长，造成作物减产，危害森林的生长。,此外，
13、酸雨还腐蚀建筑材料，有关资料说明，近十几年来，酸雨地区的一些古迹特别是石刻、石雕或铜塑像的损坏超过以往百年以上，甚至千年以上。,我国重庆、贵州、长江三角洲、珠江三角洲雨水的pH值经常在4左右。 全国每年由于酸雨污染造成的经济损失达200亿元左右。,全球三大酸雨区美国和加拿大地区、 北欧地区、 中国南方地区。,有毒的化学品和危险废物,全世界每年排放的各种工业废弃物和城市生活垃圾约有100亿吨，其中5%-10%属于危险废物。,我国2002年生活垃圾年产量约为1.36亿吨，工业固体废物9.5亿吨，其中化学品等危险废物约1000万吨。,由于缺乏有效处理，我国历年的垃圾存量已超过60亿吨，全国660多个
14、城市中有2/3处于垃圾包围之中.,地球要做到出淤泥而不染太难了！,1/3 哺乳动物面临灭绝20 淡水鱼濒临灭绝9 树种面临灭绝50 珊瑚退化80 原始森林遭到破坏20 人口难以获得安全饮用水2/3 人口面临供水困难和大气污染,环境污染带来的后果,江苏省的癌症发病率更为严重，在全国癌症死亡率最高的前30个县中，江苏占了9个。全省每年有12万人死于癌症，占全国癌症死亡人数的1/10。,环境污染对人体的危害,环境污染导致生活环境中的致癌物质越来越多。,1991年至2000年，我国城市居民中的癌症死亡率上升了18.31，农村居民中死亡率上升了11.03。,随着人类社会的发展，随意抛弃的垃圾已成为人们的
15、眼中之钉，因此人们则将垃圾深埋或到遥远的荒郊野岭去抛弃。这就是所谓的“眼不见为净法”。,人类对待污染的对策,人类社会的早期，人口密度小，生活水平低下，精神文明程度低下，垃圾少且易分解。因此当时的人类对垃圾的采取随意抛弃的方式。,（1） 随意抛弃法：,（2） 深埋或遥远抛弃法:,即生产的过程或生产出的产品出现污染了，马上进行处理。如：大气被污染了，马上进行大气污染治理；水被污染了，又进行水治理。这是一种消极被动的处理方法。,（3）异国他乡抛弃法,目前这已成为严重的国际问题，许多发展中国家都大力抵制这种“侵略”。因此异国他乡抛弃法是一种“侵略法”。,（4）末端处理法,3 废物处理与处置的发展过程,
16、 20世纪九十年代以后污染预防为主，末端治理为辅时期, 20世纪中期以前稀释废物来防治污染时期, 20世纪中期至八十年代末末端治理时期,稀释废物导致的八大公害事件,马斯河谷事件：1930年12月15日，比利时马斯河谷工业区工业区处于狭窄盆地中发生气温逆转，工厂排出的有害气体在近地层积累。3天后，有人发病，症状为胸痛、咳嗽、呼吸困难等。一周内有60多人死亡。心脏病、肺病患者死亡率最高。,多诺拉事件：1948年10月2631日，美国宾夕法尼亚州多诺拉镇。该镇处于河谷，10月最后一个星期大部地区受反气旋和逆温控制，加上2630日持续有雾，使大气污染物在近地层积累。二氧化硫及其氧化作用的产物与大气中尘
17、粒结合是致害因素。发病者 5911 人，占全镇总人口43%。症状是眼痛、肢体酸乏、呕吐、腹泻；死亡17人。,洛杉矶光化学烟雾事件：20世纪40年代初期，美国洛杉矶全市50 多万辆汽车每天消耗汽油约1600万升，向大气排放大量碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳。该市临海依山，处于50千米长的盆地中，汽车排出的废气在日光作用下，形成以臭氧气为主的光化学烟雾。,伦敦烟雾事件：1952年12月58日，英国伦敦市。58日，英国几乎全境为浓雾覆盖，4天中死亡人数较常年同期约多4000人：45 岁以上的死亡最多，约为平时3倍；1岁以下死亡的，约为平时2倍。事件发生的1周中，因支气管炎死亡的人数是平时的9.3倍。
18、,四日市哮喘事件：1961年，日本四日市。1955年以来，该市石油冶炼和工业燃油产生的废气严重污染城市空气。重金属微粒与二氧化硫形成硫酸烟雾。1961年，哮喘病发作。1967年，一些患者不堪忍受痛苦而自杀。1972年，全市共确认哮喘病患者达817 人，死亡10多人。,米糠油事件：1968年3月，日本北九洲市、爱知县一带生产米糠油时所用的脱臭热载体多氯联苯作，由于生产管理不善，混入米糠油中，人食用后中毒，患病者超过1400人。至78月份，患病者超过5000人，其中16人死亡，实际受害者约13000 人。,水俣病事件：19531956 年，日本熊本县水俣市含甲基汞的工业废水污染水体，使水俣湾和不知
19、火海的鱼中毒，人食毒鱼后受害。1972年，日本环境厅公布：水俣湾和新县阿贺野川下游汞中毒者有 283 人，其中60人死亡。 骨痛病事件：19551972年，日本富山县神通川流域锌、铅冶炼工厂等排放的含镉废水污染了神通川水体。两岸居民利用河水灌溉农田，使稻米含镉，居民食含镉稻米和饮用含镉水而中毒。19631979年3月，共有患者130人，其中死亡 81 人。,1998年,我国用于三废污染治理费用也高达 3700亿人民币。,人类消除污染的代价,高昂的费用使环境治理陷入困境！,美国在1990年,用于三废污染治理费用达到1200亿美元,占GNP的2.8%。,1992年美国化学工业用于环保的费用为115
20、0亿美元，用于清理已污染区域的费用为7000亿美元。,1996年杜邦（Dupont）公司的化学品销售总额为180亿美元，但其中用于环保费用却高达10亿美元。,1990年美国通过了“污染防止条例”成为全国环境保护的政策，宣称环境保护的首选对策是在源头防止废物的生成，这样即可避免对化学废物的进一步处理与控制。开辟了环境保护的第三个时期，也就是在继续对环境污染废物进行后处理的同时，要大力加强从源头消除环境的污染。也就促进了绿色化学的诞生。,绿色化学就是从源头消除污染的一项措施，其内容包括新设计或者重新设计化学合成、制造方法和化工产品来根除污染源，是最为理想的环境污染防止方法。,环保经典著作：1798
21、年，T.R.马尔萨斯人口原理，开创了可持续发展思想的萌芽1851年，印第安索瓜米西族酋长西雅图西雅图宣言1962年，美 蕾切尔 卡逊寂静的春天 1972年，罗马俱乐部美 丹尼斯米都斯等增长的极限1972年，美 芭芭拉沃德，勒内杜博斯 只有一个地球1972年，美 巴里康芒纳封闭的循环1975年，英 彼得辛格动物解放1987年，“世界环境与发展委员会”我们共同的未来1991年，美 阿尔戈尔濒临失衡的地球1992年，美 艾伦杜宁多少算够1998年，瑞士 苏伦埃尔克曼工业生态学。,全球环境保护对策大事记,1.1970年4月22日美国发起第一个地球日活动1972年6月16日联合国人类环境会议通过联合国人
22、类环境宣言1972年11月通过保护世界文化和自然遗产公约1973年1月联合国成立环境规划署1973年11月通过濒危野生动植物国际贸易公约1977年8月联合国通过防止荒漠化行动计划1979年6月通过保护移动性野生动物物种公约1982年5月18日联合国人类环境会议通过内罗毕宣言,1984年4月非洲召开环境保护会议，决定每年4月10日为非洲环境保护日。1985年3月5日通过保护臭氧层的维也纳公约1987年4月27日世界环境与发展委员会公布我们共同的未来长篇报告1987年9月16日联合国环境署保护臭氧层会议通过蒙特利尔协定1989年3月23日联合国环境署控制危险废物越境转移会议通过巴塞尔公约,全球环境
23、保护对策大事记,1992年6月3日至14日联合国环境与发展大会，102个国家元首出席会议。大会通过了里约热内卢环境与发展宣言以及二十一世纪议程。1992年11月16日由1575名著名科学家起草的世界科学家对人类的警告发表1993年9月17日至19日联合国环境规划署与澳大利亚民间环境团体联合倡议让世界清洁起来的运动在61个国家得到热烈响应。1994年9月5日至13日联合国第三次世界人口与发展大会通过了遏制世界人口增长促进社会发展的行动纲领与会代表15000人。,全球环境保护对策大事记,美国：“总统绿色化学挑战奖”,据此奖项的发起者美国环保署公布的数字，自1995年美国宣布设立“总统绿色化学挑战奖
24、”以来，获得殊荣的环境友好化工技术已经减少了超过11亿磅的危险化学品和溶剂及2100万加仑水(1加伦 =3.78541升)的使用，并减少了4亿磅二氧化碳的排放。,目前国内研究绿色化学的机构主要有：中国科学技术大学的绿色化学科技研究中心，有6个系的30多位教授在从事相关领域的研究；中国石化总公司的石化研究院，着重研究石化工业中的绿色化学问题；上海有机所主要研究有机化学化工中的绿色化学问题；四川大学的绿色化学研究中心，偏重化肥和皮革方面的研究；广东华南理工大学的造纸方面的国家重点实验室，专门研究造纸 过程中的绿色化学问题；山东大学的微生物研究中心，主要尝试用生物学、微 生物降解的方法实现绿色化学的
25、可能性。,这是一个非常有发展前途的环境科学与工程以及相关学科的国际前沿新领域。希望能引起大家的兴趣！,保护环境随手可做的100件小事 1 使用布袋 2 尽量乘坐公共汽车 3 不要过分追求穿着的时尚 4 不进入自然保护核心区 5 倡步行，骑单车 6 不使用非降解塑料餐盒 7 不燃放烟花爆竹 8 双面使用纸张 9 节约粮食 10 拒绝使用一次性用品,11 消费肉类要适度 12 随手关闭水龙头 13 一水多用 14 尽量购买本地产品 15 随手关灯，节约用电 16 拒绝过分包装 17 使用节约型水具 18 拒绝使用珍贵木材制品 19 拒绝使用一次性筷子 2O 尽量利用太阳能,21 尽量使用可再生物品
26、 22 使用节能型灯具 23 简化房屋装修 24 修旧利废 25 不随意取土 26 多用肥皂，少用洗涤剂 27 不乱占耕地 28 不焚烧秸杆 29 不干扰野生动物的自由生活 3O 不恫吓、投喂公共饲养区的动物,31 不吃田鸡，保蛙护农 32 提倡观鸟，反对关鸟 33 不捡拾野禽蛋 34 拒食野生动物 35 少使用发胶 36 减卡救树 37 不穿野兽毛皮制作的服装 38 不在江河湖泊钓鱼 39 少用罐装食品、饮品 4O 不用圣诞树,41 不在野外烧荒 42 不购买野生动物制品 43 不乱扔烟头 44 不乱采摘、食用野菜 45 认识国家重点保护动植物 46 不鼓励制作、购买动植物标本 47 不把野
27、生动物当宠物饲养 48 观察身边的小动物、鸟类并为之提供方便的生存条件 49 不参与残害动物的活动 50 不鼓励买动物放生,51 不围观街头耍猴者 52 动物有难时热心救一把，动物自由时切莫帮倒忙 53 不虐待动物 54 见到诱捕动物的索套、夹子、笼网果断拆除 55 在室内、院内养花种草 56 在房前屋后栽树 57 节省纸张，回收废纸 58 垃圾分类回收 59 旧物捐给贫困者 60 回收废电池,61 回收废金属 62 回收废塑料 63 回收废玻璃 64 尽量避免产生有毒垃圾 65 使用无氟冰箱 66 少用纸尿布 67 少用农药 68 少用化肥，尽量使用农家肥 69 少用室内杀虫剂 70 不滥烧
28、可能产生有毒气体的物品,71 自己不吸烟，奉劝别人少吸烟 72 少吃口香糖 73 不追求计算机的快速更新换代 74 集约使用物品 75 优先购买绿色产品 76 私车定时查尾气 77 使用无铅汽油 78 不向江河湖海倾倒垃圾 79 选用大瓶、大袋装食品 80 了解家乡水体分布和污染状况,81 支持环保募捐 82 反对奢侈，简朴生活 83 支持有环保倾向的股票 84 组织义务劳动，清理街道、海滩 85 避免旅游污染 86 参与环保宣传 87 做环保志愿者 88 认识草原危机 89 认识荒漠化 90 认识、保护森林,91 认识、保护海洋 92 爱护古树名木 93 保护文物古迹 94 及时举报破坏环境
29、和生态的行为 95 关注新闻媒体有关环保的报道 96 控制人口，规劝超生者 97 利用每一个绿色纪念日宣传环境意识 98 阅读和传阅环保书籍、报刊 99 了解绿色食品的标志和含义 100 认识环保标志,生活中的化学,春季不宜多吃的几种食物,入春后，一些慢性病患者食用某种食物后会突然发病，这些食物就是人们俗称的“发物”。中医理论认为，春季误食以下几种“发物”，会令旧病复发，新病加重。羊肉：对阴虚火旺者及热病、传染病患者来说，春季食用羊肉容易上火，因此，吃羊肉时必须搭配一些冬瓜、丝瓜等凉性食物。猪头肉：春季食用猪头肉有可能会诱发咳嗽、哮喘、慢性支气管炎、偏头痛等旧病，还会出现头晕、胸闷、肢体及面目浮肿等症状。,韭菜：体内阴虚有热或患疮疡、眼疾者，食用韭菜会加重病情，令人神昏目暗。香椿：曾患过荨麻疹、丹毒、湿疹、中风、惊风、痹证等疾病的人，食用香椿容易使旧病复发。竹笋：四肢发冷，泄泻、腹部冷痛、阳虚水肿等脾胃虚弱者，不宜食用。,
