论文部分内容阅读
从炼丹术算起，人类玩化学B有数千年，但直到19世纪煤化工问世，才有了合成化合物，也有了化工排放的“三废”。地球的化学污染是从1919年开始的，经过上百年的排放，到20世纪末，污染B威胁人类的生存了。在2011年——国际化学年的开春之际，化学之路瘦怎洋走，引起了入门的深思。
生活魔术师
2个氢原子同1个氧原子化合成水分子，水在电场中分解又会得到氢气和氧气：高分子纤维素在酸碱和酶的作用下，变成葡萄糖或生物柴油，这就是化学。科学家明白了化学变化的原理后，化学便成了人类手中的魔术，变幻无穷，产生了许多新奇的物质。从食品到肥料，从日常用品到高级材料，从药品到营养品，化学为人类制造出大量的生活必需品和工业原料。当你美容化妆的时候，绝不会想到那些产品同煤有什么关系，但它们的原料都取自煤焦油。煤焦油乌黑发粘，搞得焦炉周边一片狼籍，起初当作废物倒掉，但化学却让它摇身一变，成了装扮美丽的代言人。
化学最值得大书的便是塑料。1910年，美国化学家贝克兰德用树脂和木屑加热压制得到了“电木”，用于电器开关、收音机、无线电，它是塑料的鼻祖。1918年，奥地利化学家约翰制得脲醛树脂，用它制成的塑料无色透明，具有很高的硬度和强度，称为“电玉”。20世纪20年代，电玉在欧洲被用作玻璃代用品。30年代，科学家又以尿素为原料，生产出三聚氰胺一甲醛树脂，它耐火、耐水、耐油，胜过电玉。此后，聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、有机玻璃等塑料先后被研制出来。塑料也逐渐成了人们生活里随处可见、不可或缺的一分子。
生态安全之困
化学工业合成的物质很多是生物圈中没有的，同生物体不相容，还有毒性。如塑料，由于其价廉，逐渐顶替了纸张，成为各种包装的首选。我国每年生产塑料袋约160万吨，以每3吨石油生产1吨塑料袋计算，石油消耗十分惊人。另一方面，各种废塑料袋不易分解，四处漂游，随垃圾进入农田、水体，伤害着植物、动物和人，而焚烧又会产生致癌物质噁英，“白色污染”逐渐成了地球生态的重负。人们开始埋怨，说塑料是人类最糟糕的发明，各国政府纷纷下达限塑令。从2008年6月1日起，我国超市禁止使用厚度0.025毫米的塑料袋，号召居民用可重复使用的环保袋购物。
化工生产中所用助剂很多都是重金属，排放后进入食物链，严重影响生物的生长和发育。1956年，日本发生了轰动世界的“水俣病”。“水俣病”的罪魁祸首是在制造氯乙烯和醋酸乙烯过程中使用的含汞的催化剂。熊本县是日本化学工业基地，常年将工业废水排向下游盛产鱼虾的内海，毒物通过食物链在鱼虾的体内积累，人畜食用了这些鱼虾，便也吸收了大量的甲基汞，而得了水俣病。
“水俣病”的发生，引起了科学家对化学污染的重视。但向环境排放有毒化学物的现象，至今没有得到有效的遏制。就重金属铅而言，一千多年前世界年产量才1万吨，现在已达300万吨。化学合成的有机物也已由70年代的7万种增加到现在的10万种，产量突破4亿吨，其中有一半以上没有经过安全性测定。蓄电池、颜料、涂料、瓷器、塑料稳定剂、汽油等都要用铅。含铅的产品废弃后，铅就从空气、水、土壤、食品进入人体，积聚在血液和骨骼中。据医学检测，现代人的血铅浓度已达200～300υg／L(微克／升)，比工业革命前增加了200～300倍，已达到安全剂量的上限。特别是儿童血铅偏高，已严重影响儿童智力发展。有专家称，如果不解决，20年后中国人的智力将下降5％。
呼唤绿色化学
化学在创造财富和带给人类方便的同时，又制造出种种麻烦，这不是化学家的初衷，也不符合可持续发展的原则。科学家认为，化学反应是分子的化分和化合，只要合理设计，就可以做到不向环境排放废物，实现绿色化学生产。当然，这不是件易事。绿色化学首先要选用高效、无毒无害、能回收再利用的原料、催化剂、溶剂：在生产中要让反应物充分化合，不产生副产品或废物的绿色化产品。
绿色化学的目标是生产绿色的化学产品，采用新原料、新配方、新工艺，合成新的对人类和环境无毒无害的绿色产品。如开发新型的制冷剂，代替氟利昂，减少对臭氧层的破坏：开发新型可生物降解的高分子材料，解决“白色污染”。自上世纪80年代科学家提出绿色化学以来，科技人员发明了很多化学品绿色生产的方法，许多绿色产品也已经得到普遍应用。如燃料电池、可降解塑料、无磷洗涤剂、无氟制冷剂、无酸清洗液等。很多国家对绿色化学生产在政策上也给予扶持，制定了环境无害制造技术，建立了大量的绿色化学研究机构。美国还在1996年设立了“总统绿色化学挑战奖”，奖励利用化学原理从根本上减少化学污染方面的科学成就。
任重而道远
绿色化学是对传统化学工业的挑战，是从源头上防止污染，解决生态困境的必由之路。但高成本是绿色化学的拦路虎，因此现在绿色化工产品的产量有限，使用也不广泛。例如，生物柴油是一种十分环保的燃料，但在价格上却不能同传统柴油竞争，现在全球的产量不过数百万吨，仅相当于传统柴油消费量的1％。再如，苯、四氯乙烯和三氯乙烯是居室污浊空气的主要成分，虽然中国化学家成功研制出用纳米二氧化钛为基质生产的空气洁净剂，但它的售价太贵了，普通的老百姓根本就用不起。
追求利益的最大化是许多生产企业的目标，因而不解决绿色化学生产的低成本，绿色化学就无法在各国推开。现在各国科学家正动脑筋从生产原料和工艺上下功夫，千方百计地降低绿色化学的成本。据统计，科学家在绿色化学上已有上千专利，但要转化为生产力，对传统的化工生产进行改造，需要巨大的投入。传统的化工生产原料是三酸二碱、石油和从煤中提取的苯、烃等，这些对环境都是有毒的，到目前为止，科学家还没有找到它们的替代品。直接用原子进行化工生产，更是尖端课题，没有几个世纪的努力恐难实现。目前科学家仅能在化工生产中的防泄漏、原料循环利用、废物零排放上做努力。
生活魔术师
2个氢原子同1个氧原子化合成水分子，水在电场中分解又会得到氢气和氧气：高分子纤维素在酸碱和酶的作用下，变成葡萄糖或生物柴油，这就是化学。科学家明白了化学变化的原理后，化学便成了人类手中的魔术，变幻无穷，产生了许多新奇的物质。从食品到肥料，从日常用品到高级材料，从药品到营养品，化学为人类制造出大量的生活必需品和工业原料。当你美容化妆的时候，绝不会想到那些产品同煤有什么关系，但它们的原料都取自煤焦油。煤焦油乌黑发粘，搞得焦炉周边一片狼籍，起初当作废物倒掉，但化学却让它摇身一变，成了装扮美丽的代言人。
化学最值得大书的便是塑料。1910年，美国化学家贝克兰德用树脂和木屑加热压制得到了“电木”，用于电器开关、收音机、无线电，它是塑料的鼻祖。1918年，奥地利化学家约翰制得脲醛树脂，用它制成的塑料无色透明，具有很高的硬度和强度，称为“电玉”。20世纪20年代，电玉在欧洲被用作玻璃代用品。30年代，科学家又以尿素为原料，生产出三聚氰胺一甲醛树脂，它耐火、耐水、耐油，胜过电玉。此后，聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、有机玻璃等塑料先后被研制出来。塑料也逐渐成了人们生活里随处可见、不可或缺的一分子。
生态安全之困
化学工业合成的物质很多是生物圈中没有的，同生物体不相容，还有毒性。如塑料，由于其价廉，逐渐顶替了纸张，成为各种包装的首选。我国每年生产塑料袋约160万吨，以每3吨石油生产1吨塑料袋计算，石油消耗十分惊人。另一方面，各种废塑料袋不易分解，四处漂游，随垃圾进入农田、水体，伤害着植物、动物和人，而焚烧又会产生致癌物质噁英，“白色污染”逐渐成了地球生态的重负。人们开始埋怨，说塑料是人类最糟糕的发明，各国政府纷纷下达限塑令。从2008年6月1日起，我国超市禁止使用厚度0.025毫米的塑料袋，号召居民用可重复使用的环保袋购物。
化工生产中所用助剂很多都是重金属，排放后进入食物链，严重影响生物的生长和发育。1956年，日本发生了轰动世界的“水俣病”。“水俣病”的罪魁祸首是在制造氯乙烯和醋酸乙烯过程中使用的含汞的催化剂。熊本县是日本化学工业基地，常年将工业废水排向下游盛产鱼虾的内海，毒物通过食物链在鱼虾的体内积累，人畜食用了这些鱼虾，便也吸收了大量的甲基汞，而得了水俣病。
“水俣病”的发生，引起了科学家对化学污染的重视。但向环境排放有毒化学物的现象，至今没有得到有效的遏制。就重金属铅而言，一千多年前世界年产量才1万吨，现在已达300万吨。化学合成的有机物也已由70年代的7万种增加到现在的10万种，产量突破4亿吨，其中有一半以上没有经过安全性测定。蓄电池、颜料、涂料、瓷器、塑料稳定剂、汽油等都要用铅。含铅的产品废弃后，铅就从空气、水、土壤、食品进入人体，积聚在血液和骨骼中。据医学检测，现代人的血铅浓度已达200～300υg／L(微克／升)，比工业革命前增加了200～300倍，已达到安全剂量的上限。特别是儿童血铅偏高，已严重影响儿童智力发展。有专家称，如果不解决，20年后中国人的智力将下降5％。
呼唤绿色化学
化学在创造财富和带给人类方便的同时，又制造出种种麻烦，这不是化学家的初衷，也不符合可持续发展的原则。科学家认为，化学反应是分子的化分和化合，只要合理设计，就可以做到不向环境排放废物，实现绿色化学生产。当然，这不是件易事。绿色化学首先要选用高效、无毒无害、能回收再利用的原料、催化剂、溶剂：在生产中要让反应物充分化合，不产生副产品或废物的绿色化产品。
绿色化学的目标是生产绿色的化学产品，采用新原料、新配方、新工艺，合成新的对人类和环境无毒无害的绿色产品。如开发新型的制冷剂，代替氟利昂，减少对臭氧层的破坏：开发新型可生物降解的高分子材料，解决“白色污染”。自上世纪80年代科学家提出绿色化学以来，科技人员发明了很多化学品绿色生产的方法，许多绿色产品也已经得到普遍应用。如燃料电池、可降解塑料、无磷洗涤剂、无氟制冷剂、无酸清洗液等。很多国家对绿色化学生产在政策上也给予扶持，制定了环境无害制造技术，建立了大量的绿色化学研究机构。美国还在1996年设立了“总统绿色化学挑战奖”，奖励利用化学原理从根本上减少化学污染方面的科学成就。
任重而道远
绿色化学是对传统化学工业的挑战，是从源头上防止污染，解决生态困境的必由之路。但高成本是绿色化学的拦路虎，因此现在绿色化工产品的产量有限，使用也不广泛。例如，生物柴油是一种十分环保的燃料，但在价格上却不能同传统柴油竞争，现在全球的产量不过数百万吨，仅相当于传统柴油消费量的1％。再如，苯、四氯乙烯和三氯乙烯是居室污浊空气的主要成分，虽然中国化学家成功研制出用纳米二氧化钛为基质生产的空气洁净剂，但它的售价太贵了，普通的老百姓根本就用不起。
追求利益的最大化是许多生产企业的目标，因而不解决绿色化学生产的低成本，绿色化学就无法在各国推开。现在各国科学家正动脑筋从生产原料和工艺上下功夫，千方百计地降低绿色化学的成本。据统计，科学家在绿色化学上已有上千专利，但要转化为生产力，对传统的化工生产进行改造，需要巨大的投入。传统的化工生产原料是三酸二碱、石油和从煤中提取的苯、烃等，这些对环境都是有毒的，到目前为止，科学家还没有找到它们的替代品。直接用原子进行化工生产，更是尖端课题，没有几个世纪的努力恐难实现。目前科学家仅能在化工生产中的防泄漏、原料循环利用、废物零排放上做努力。