第一篇:环境化学课程论文-造纸与生态
生态与造纸
摘 要:生态与造纸,一般人看来根本就是两种相互矛盾而不可能同时发展的事物。通俗地讲就是造纸业的存在必然带来环境的破坏和生态的失调,生态的保护必然制约造纸的发展。然而经过国内外造纸业及相关行业的不懈努力,我们在造纸污染治理方面已经取得了一定成果,但是倡导节能减排和发展绿色纸业愿望的实现,依然有很长的路需要我们来走。作为造纸专业的一名准毕业生,我们必须明确当前造纸业中存在的亟待解决生态问题和未来造纸行业的发展方向。并把这些作为我们大学生涯剩下时间里的奋斗目标和学习动力。努力学习钻研专业知识,为造纸技术实现清洁生产贡献自己的绵薄之力。这才是我们学习《生态化学》这门课之后应该做的事情。
关键词:生态,造纸,污染现状,污染物,清洁生产
生态,一个令人向往的词汇。它是本意为生物的生活状态。指生物在一定的自然环境下生存和发展的状态,也指生物的生理特性和生活习性。生态(Eco-)一词源于古希腊字,意思是指家(house)或者我们的环境。简单的说,生态就是指一切生物的生存状态,以及它们之间和它与环境之间环环相扣的关系。
[1]
现如今它也不再仅仅作为一个名词出现,而更多的是以一个形容词被广泛使用,如生态农业、生态旅游、生态经济等等。当今社会的各行各业在高速发展的同时,都殊途同归地向着一个共同的目标前进,那就是——生态和谐。
造纸,中国的四个发明之一,也是中华民族文明和
智慧的结晶。在滔滔历史长河中,造纸带给中国人民乃至全世界人民的,不仅是生活的便利与丰富,还有宝贵的财富。工业时代的到来使得造纸工业由手工抄造转为机械化和高效化生产,但同时也给人类带来了许多至今仍然未能解决的问题:造纸带来的水体污染、大气污染以及固体废弃物污染,煤炭能源的高耗低产,森林资源的毁灭性开发。尽管人们早已意识到这些问题,但谁也无法阻挡其愈演愈烈的趋势。近年来,中国政府三令五申并出台一系列政策整改、兼并、取缔一大批中小型造纸企业。但某些地方政府盲目当地经济发展而包庇、纵容污染企业,使得大量农田被毁、庄稼遭罪、渔业受挫,直接影响当地居民的生活安全和收入来源。去年8月份的江苏王子事件便是一个民愤积累后爆发的真实案例,这是我们都不愿看到的。
生态与造纸,一般人看来根本就是两种相互矛盾而不可能同时发展的事物。通俗地讲就是造纸业的存在必然带来环境的破坏和生态的失调,生态的保护必然制约造纸的发展。似乎有两件事很好了印证了这一观点:一是当我爸爸得知我寒窗苦读十年后被调剂到造纸专业时是何等地生气,还有一件是国家倡导绿色经济时我们专业学长是何等地落寞。但是作为一名造纸专业的学生必须面对残酷的现实,这也是我们学习《生态化学》这门课的目的所在。
作为造纸专业的一名准毕业生,我们必须明确当前造纸业中存在的亟待解决生态问题和未来造纸行业的发展方向。并把这些作为我们大学生涯剩下时间里的奋斗目标和学习动力。努力学习钻研专业知识,为造纸技术实现清洁生产贡献自己的绵薄之力。
一、中国造纸业发展状况和和污染现状 据统计,2012年造纸用纸浆生产总量7850万,同比增长1.6%,造纸用纸纸浆消费总量9350万,同比
增长3.4%,纸和纸板生产总10300万吨,同比增长3.7%,纸和纸板消费总量10100万吨,同比增长3.6%。
图1 中国纸和纸板产量和消费量
21世纪前十年是中国造纸工业崛起的十年,在这十年中,中国造纸工业的生产能力、消费水平迅速提高。早在2009年我国已经以“压倒式”的优势和“喜人”的增长潜力,在工业纸和纸板生产总量和消费总量上双双超过美国,跃居全球第一。
[2]
东部地区是我国造纸发展的活跃地区,也是我国草浆厂密集区域(包括黄淮海草浆区,苏浙沪皖赣东部速生林区和闽琼粤桂东南沿海速生木本地区)经济发达,人口密集,造纸产量占全国的86.4%。严重污染的流域包括辽河、淮河、海河,近年来逐步转移到中部黄河流域。据国家环保局资料显示,造纸行业污染是造成海河、淮河流域污染而丧失生活使用功能的主要原因之一。[3]
二、造纸产生的主要污染物
造纸工业排放的污染物分为三大类:大气污染、水体污染、固体废弃物。其中,造纸废水造成的水体污染是制约制浆造纸工业可持续发展的主要因素。制浆造纸工业最大的环境污染是水污染,环境污染治理的首要工作也是水污染的治理。
图2 2001-2011中国08年七大水系水质类别比例
图3 造纸工业污染及其物排放标
造纸业水体污染物种类:(1)悬浮物
包括沉降悬浮物和不沉降悬浮物两种,主要是尘土、泥沙、物料碎屑、纤维和纤维细料(可破碎的纤维碎片和杂细胞)
(2)易生物降解有机物
在制浆和漂白过程溶出的原料组分,一般为易于被生物降解的物质,它包括低分子量的平纤维素、甲醇、醋酸、甲酸、糖类等。(3)难生物降解的有机物
主要来源于原料中的木质素和大分子碳水化合物等,这些难降解物质通常带有颜色。(4)毒性物质
包括制浆黑液中的松香酸和不饱和脂肪酸,污水冷凝
液中含有的硫化氢、甲基硫、甲硫醚,漂白碱抽提废水中各种氯代有机化合物,其中剧毒的二恶英曾引起广泛关注。(5)酸碱物质
制浆废水中有很强的酸浆极性物质,可以明显改变接受水体PH值。碱法制浆废水的PH范围为9~12,漂白废水的PH要大很多,可低于2或高于12。酸法制浆废水PH范围为1.2~2.0。(6)有色物质
制浆废水中残余的木质素高度带色,是难降解的有色物质。
(7)黑液:在烧碱法、硫酸盐法制浆过程中,大约有50%的纤维原料物质溶解于蒸煮液中,因其颜色较深,称为黑液。黑液大约有30%~35%的无机物,主要成份是氢氧化钠、碳酸钠、硫化钠、硫酸钠和有机物结合的其他钠盐。有65%~70%的有机物质,主要成份是木素、树脂、淀粉及低分子化合物等。
[4]
三、造纸污染严重的原因
(1)生产过程吨产废水排放量大。工艺过程不仅用水量大,排放废水也在150~300Kg/T纸。
(2)造纸原料结构不合理。很长时间国内造纸原料以草浆为主,其制浆废水的制务处理难度比较大,废水图4 造纸厂排放的黑液
处理技术尚不成熟,还不能完全照搬发达国家的先进治理技术。
(3)企业规模小,技术落后。碱回收和其他减少环境污染的先进技术和设备应用维护难度增加。
(4)企业污水治理资金不足。新建企业与改造企业中处理污水的费用,还不到应占金额的25%~30%规定要求,造成企业长期亏损,进入恶性循环。
[5]
(5)非木材原料的污染严重。所谓非木材原料是指除了造纸常用的针叶材和阔叶材以外的禾本科植物原料。此类植物中纤维细胞含量较低,并含有大量的硅细胞。硅细胞中含有大量的SiO2,使得纸张滤水效果急剧下降,导致大量碱液、有机物等污染物进入黑液。而非木材造纸的污染主要源于制浆黑液,蒸煮黑液中由于含有大量的有机物质使其十分处理困难,势必造成水体污染。[6]20世纪末,在河南省曾一夜之间出现几千家造纸厂,其中大部分都是以草浆为主,自然摆脱不了最终被叫停和取缔的命运。
图5 某造纸企业污水处理池
四、造纸治污颁布的法令和取得的成就 造纸工业水污染治理的沿革:
1983年《造纸工业水污染排放标准》第一部造纸工业污染排放标准,限定了SS、BOD、PH值三项指标。
1992年《造纸工业水污染物排放标准》限定造纸工业水污染最高允许排放浓度、吨产品最高允许排水量和污染物排放量,并在1998年国家颁布的相关文件将废水的COD指标引入排放标准的基础上,添加了AOX指标。
1993《恶臭污染物排放标准》国家开始加大对造纸废气的治理力度,以减轻对大气以及周边居民的影响。
1999年《草浆造纸工业废水污染防治技术政策》国家开始治理制浆企业污染,特别是草浆企业,并要求在2000年前完成污染治理任务。
2001年《造纸工业水污染排放标准》以吨产品负荷为控制基点,进一步严格排放标准,以碱回收加两级生化,并辅以适当的物化处理为技术依托,加快关停小型制浆企业。
2003年《造纸工业水污染排放标准》对废纸造纸部分的排水量、污染物各指标进一步严格。
2008年《造纸工业水污染排放标准》增加了色度、氨氮、总氮、总磷和二恶英指标,并对排水量和控制指标限值进一步严格。[6]
图6 清洁生产示范单位金东纸业(镇江)
建国60多年来,中国造纸在吨纸的清水用量,重复水用量、能耗、COD排放量、BOD排放量及废渣、废气的治理上都取得了突破性的成绩。其中比较突出的有金东纸业有限公司、昆山钞票纸厂、保定钞票纸厂、芬欧汇川(常熟)纸业有限公司、宁波中华纸业有限公司等造纸企业被国家环保局授予“国家环境友好企业”称号。
位于江苏省镇江市的金东纸业有限公司在2007年通过国家旅游局验收成为造纸业首个工业旅游企业。在金东的厂区,我们可以看到用制浆造纸废水养鱼、灌溉、甚至供人引用。
五、“十二五”规划中对造纸行业的发展要求
2012年1月9日,国家发改委、工信部、国家林业局联合发布《造纸工业发展“十二五”规划》,明确了“十二五”期间我国造纸业发展的六大主要任务:改善原料结构,增加国内供给;增强创新能力,提升技术水平;优化产业布局,合理配置资源;推进清洁生产,保护生态环境;优化企业结构,推进兼并重组;调整产品结构,提高产品质量;建立节约模式,倡导合理消费。
《规划》中的几个说法尤其值得注意。第一,《规划》基于对部分纸种产能过剩的宏观判断,提出将严格控制产能过剩纸种的重复建设。
其次,《规划》反复强调造纸工业要加快推进林纸一体化工程建设,提高原料中木纤维的比重,在“十二五 ”期间,我国造纸原料中木浆比重将由22.0%提高至24.3%,木浆增量约为 700 万吨,其中国产木浆比重由8.4%提高至10.3%,木浆增量约为400万吨。所需木材纤维原料依靠国内外两种资源,国内逐步实现造纸工业用材以原料林基地供应为主。
第三,淘汰落后产能,《规划》要求“十二五”期间要淘汰年产5.1万吨以下的化学木浆生产线、单条年产3.4万吨非木浆生产线和单条年产1万吨及以下废纸浆生产线,以及窄幅、低车速、高消耗、低水平造纸机。到2015年,年产100万吨以上大型综合性制浆造纸企业集团达到20余家。
另外,《规划》提出要将制浆造纸装备自主化比重由30%提高至50%,科技是第一生产力,装备自主化水平不断提高,中国造纸行业的“蛋糕”越做越大,而真正掌握核心科技的国内设备制造企业将迎来新的发展契机。[7]
图7 十二五环境保护主要指标
六、中国造纸行的发展方向—清洁生产
所谓清洁生产是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施,从源头削减污染,提高资源利用效率,减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放,以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。
[8]
其实早在2003年1月1日我国就开始实行《中华人民共和国清洁生产促进法》,十年来取得了初步的成就,特别是在造纸行业效果十分显著。清洁生产标准对资源和能源的消耗、生产技术、资源综合利用、污染物产生、生产工艺与装备环境管理等方面都作出相应要求,在污水处理效率相同的情况下,有效地减少了污染物的排放。
[9]
我国先后通过三批造纸企业清洁生产试点验收,以此带动其他企业改革的推行和实施。据统计,截止2009年底,全国已有12650家企业实施了清洁生产审核,通过实施清洁生产方案累计削减化学需氧量227万吨,二氧化硫71.2万吨,氨氮5.1万吨,节水118亿吨,节能4932万吨煤,取得经济效益482亿元。
[10]
然而要想彻底实现《中华人民共和国清洁生产促进法》为我们描绘的宏伟蓝图,我们还有很长的路要走。我们必须从以下四点着手:
(1)推广清洁生产技术和资源化利用过程(2)加快调整产业结构,淘汰技术落后产能(3)改善原料结构,增加优质纸浆供给
(4)推进生产过程预防污染,实施源头和全过程控制
[11]
七、造纸业的明天将由我们来创造
也许我和几乎所有我们专业的同学一样,都是很不情愿地来到制浆造纸这个专业,曾经有过抱怨也有过彷徨。但有一句话叫做“既来之,则安之”,也是在这句话的鞭策下,我慢慢地改变对造纸的看法,现在我差不多已经喜欢上这个专业和这个行业。而且,中国乃至世界造纸将如何发展,我们究竟能不能有效解决好造纸与生态的关系,这些都取决于我们!
如今已是大二年级的学生,课程正逐步地从基础课向专业课过渡。我应该在平时不仅仅为了成绩去学习,而应该勤思考、多钻研,主动与专业导师交流学习上的疑惑和想法,积极参加科技创新锻炼活动,悉心关注造纸行业和造纸企业发展动态,争取毕业时把自己塑造成一名优秀的造纸技术人员。
然而除了专业知识的学习和能力的锻炼外,我还应该在生活的点点滴滴中做到以下方面:
(1)不浪费任何一张纸,注意纸制品循环使用。中国纸制品回收率极低,国内大部分生产用废纸都必须从国外进口,每年需要花费大量资金。而我们的废纸却被当做垃圾埋进了土里,丢尽了河里。我们必须行动起来,利用起废纸这个“绿色森林”。
(2)爱护花草树木,保护环境。为了减少草浆生产带来的污染问题,纯木浆生产越来越受到造纸厂青睐。但同时也意味着我们要砍掉更多的树,这是无法避免的。我们能做的就是尽我们所能地减少对生物资源的损坏和开发,并通过植树来弥补我们的过失。(3)尊重造纸行业和造纸人。之前我们曾抱怨甚至痛恨那些造纸厂只为了少数人利益而不顾大家生命安全,肆意破坏我们的生存环境。但当我自己渐渐接触这个领域,我发现在这里大家都在努力的减少自己的错误,降低对社会的危害。他们也不愿看到灰天乌云、荒山臭水,他们心中也有对造纸绿色的梦。
只需做,莫多言!只因为我们都是造纸人,生态和谐是我们共同的追求!也是我们不可推卸的责任!
参考文献
[1]百度百科,http://baike.baidu.com/view [2]中国造纸的世界地位,中华纸业,2012(第二十期)
[3]造纸工业发展历程,中华纸业,2012(第二十期)[4]造纸工业污染物及其能耗特征,造纸工艺节能减排技术指南,(17-26)
[5]我国造纸工业污染现状,造纸工艺节能减排技术指南,(26)
[6]造纸工业发展历程,中华纸业,2012(第二十期)[7]《造纸工业发展“十二五”规划》,国家发改委、工信部、国家林业局
[8]《造纸行业清洁生产评价指标体系(征求意见稿)》,中华人民共和国国家发展和改革委员会,2013年3月14日
[9]我国清洁生产发展历程和成就,造纸行业清洁生产培训教材,环境保护部清洁生产中心轻工业环保研究所编著
[10]中国清洁生产发展及其在纸浆造纸行业实施回顾,中华纸业,2013(第一期)
[11]顾民达,造纸工业清洁生产现状与展望 中华纸业 2013(第一期)
第二篇:环境生态学期末课程论文
xxxxxx大学
环境生态学期末论文
题目:关于家乡生态农业的一些看法
学生姓名:xxx
指导老师:xxx
学院:地球与环境学院
专业班级:环境工程xxx
完成时间:20xx年x月
I
论文题目 :关于家乡生态农业的一些看法
题目类型 :理论研究题目来源 :生产实际问题论文写作时间:2011年3月至2011年4月
摘要:随着农业的发展,如何提高农业的生产效率和经济效益,成为农业生产者越来越关心的问题。近年来生态农业的可行性和认可度进一步提高,人们对生态农业的重视程度也越来越高,然而人们对生态农业的理念还存在一定的误解。生态农业中也还存在相关的问题,下面是我结合自己的观察就家乡生态农业的一些看法。其中存在问题的主要是当地环境资源的利用效率太低,农业子系统设计不合理,层次结构有待调整,模式类型应用不当,生产产品的质量不达标,以及经济效益难以提高等。针对这些方面,通过完善生态农业系统结构,增强生态系统协调性,优化产业模式,这些问题也是可以解决的。
关键词:生态农业误解存在问题农业子系统改进意见
一、生态农业的概念:
生态农业:是指在保护、改善生态农业环境的前提下,遵循生态学
生态经济学规律,运用系统工程方法和现代科学技术,集约化经营的农业发展模式,是按照生态学原理和经济学原理,运用现代科学技术成果和现代管理手段,以及传统农业的有效经验建立起来的,能获得较高的经济效益、生态效益和社会效益的现代化农业。
对这一概念,很多人还存在误解,当然仅仅通过字面的了解,很容易想到绿色食品和自然条件下的生产模式,那么在这就有一个中国对生态农业的定义:按照生态学原理和生态经济规律,因地制宜地设计、组装、调整和管理农业生产和农村经济的系统工程体系。它要求把发展粮食与多种经济作物生产,发展大田种植与林、牧、副、渔业,发展大农业与第二、三产业结合起来,利用传统农业精华和现代科技成果,通过人工设计生态工程、协调发展与环境之间、资源利用与保护之间的矛盾,形成生态上与经济上两个良性循环,经济、生态、社会三大效益的统一。
我国的生态农业遵循发达国家在提出生态农业时所坚持的发展农
村经济必须与环境保护相协调的原则和生态原理,摒弃了西方生态农业主张不用农药、化肥、机械等外部投入的非集约化农业技术路线的那种回归自然的倒退做法;坚持增加科技含量,合理投入,实施集约农业产业工程化的技术路线。
所以我们应排除对生态农业的误解,生态农业并不是纯自然条件下
没有现代化干预的农业生产模式,而是充分发挥自然区位优势,充分利用自然生态条件、利用科学技术手段提高生产效率的一种新型农业
生产模式,而且生产的产品也未必是绿色食品。生态农业是以生态学理论为主导,运用系统工程方法,以合理利用农业自然资源和保护良好的生态环境为前提,因地制宜地规划、组织和进行农业生产的一种农业。
二、家乡农业存在的问题:
我们先来看一下我家乡的地理区位,宣城地处皖南,位于长江的下游地
区,属泛长三角,气候属于典型的温带季风气候,全年降水丰富,植被繁茂。而且是典型的丘陵地形,地形不单一,适合不同形式的作物,日照充分,非常适合综合型农业的发展,尤其是生态农业的发展。
然而现在的当地农业发展却在承接长三角产业转移的浪潮下渐渐被忽
视,一是原本单薄的农业发展基础不能很好的带来经济效益,相反工业生产利润丰厚;二是不合理的生产模式给当地居民带来了很多的困扰。
现就家乡的某一处农业结构作一下概述,虽然也算是一种生态农业,但
还存在着一些问题。当地地形是东北面是山,西南面是农田,而且大小不一的池塘很多,有着良好的农业生产条件。然而当地现实的情况是山上全部种的是一种名叫外国松的引进的树种,农田里只是在夏天种一季水稻,山脚下建设一些养殖厂,饲养的主要是鸡和猪。我们可以看到农业生产要素之间都是孤立的,并没有建立起能量和物质的联系,仅仅靠的是人工的肥料投入,养殖业的饲料也主要靠的是购买,过分依赖人工投入,其农业的生态系统物质和能量循环并没有形成。其种植的树木需要将近十年才能产生经济效益,而且每年还要在护林防火方面投入很多。再看其养殖方面的产出,其产生的肉制品并未经过深加工,只是投放当地的肉制品市场,其价格方面并没有多大的竞争优势,所以其经济效益也是可想而知,而且养殖风险也不能有效地规避。养殖方面的产生的家禽粪便只是托运到山里面倾倒,然而每年的雨水冲刷使得家禽粪便的肥力作用根本没有发挥,相反被雨水冲刷后流淌到山下的排水网络里,导致环境的污染,蚊虫滋生,气味难闻。山下居民的生活用水受到污染,居民的生活受到一定影响。
三、理论意见:
①、生态农业是20世纪60年代末期作为“石油农业”的对立面而出现的概念,其区别在于资源尽量的取自自然环境,发挥当地的资源优势,而非大量的人工投入。
②、为提高生产的效率,要尽量建立农业子系统之间的联系,食物链网络化、农
业废弃物资源化,充分发挥资源潜力和物种多样性优势,建立良性物质循环体系,农业子系统设计涉及到种植业种群结构,但要注意各作物组分之间、农林牧产业间的协同适应性,在此基础上提出相应的用地比例、劳动力配置结构、投资结构等,并建立起实现农业生态系统良性循环的复合结构。农林牧产业在生态农业系统中不是大拼盘,而是在资源条件下市场下的合理量比关系,才能达到物质循环能量的畅通流动。具体的生态农业结构类型有:空间结构型、食物链型、时空食物链综合型三种类型。
③、生态农业强调发挥生态农业系统的整体功能,以大农业伟出发点,按“整体、协调、循环、再生”的原则,全面规划,调整和优化农业结构,使农林牧副渔各业和农村一、二、三产业综合发展,并使各业之间互相支持,相得益彰,提高综合生产能力。
④、生态农业仍然施用化肥和低毒高效农药等,突破传统农业的局限性,但又保
持其精耕细作、施用有机肥、间作套种等优良传统,摒弃了西方生态农业主张不用农药、化肥、机械等外部投入的非集约化农业技术路线的那种回归自然的倒退做法;坚持增加科技含量,合理投入,实施集约农业产业工程化的技术路线。
四、具体改进意见:
①、明确当地的资源条件:
较多的水域和较为宽裕的农业用地有利于建立农业子系统,在进一步完
善水生态系统的基础上,可以具体的增加养殖业的项目,比如水体养殖,可以适当的在当地的池塘里放养鱼类,而不是仅仅限制在家禽家畜的养殖,这样就充分利用了闲置的池塘,池塘介入人为管理后能更好得发挥其在生态系统中的作用。在种植方面也要摆脱单一的种植模式,山上可以引种一定的果树,与现有的植物(松树)进行套种,而农田中也可以采用农作物套种的方式,南方的水田有较好的气候条件,可以套种多年生的经济作物,这样就可以充分利用生态空间。即形成时空结构型的生态农业子系统。例如,可以种植葡萄,吊瓜等易于管理的作物,其中套种蔬菜,能降低在种植方面的劳动力力资源的投入。
②、建立起农业子系统之间的联系(即建立养殖与种植方面的联系):
在整个当地的农业生态系统中,其生产者主要分布在林地和农田,产出
主要有粮食、水果及其他作物产品,还有一个重要产出就是农业废弃物。例如,果树产生的有水果,此等产品可直接输入市场,但是其产生的农业废物有:挑选剩下的水果,果树的枯枝败叶。农田中会产生粮食等可以直接输入市场的作物,同时也会产生作物秸秆、蔬菜枯叶和其他经济作物的藤蔓等农业废物。还有即养殖方面的养殖废物。
农业子系统之间的联系并不是很紧密,农田归农田,林地归林地。我可
以调整一下,主要是生产者产生的农业废物和养殖业产生的养殖废物的处理途径。最基本的就是建立起循环关系,农业废物是良好的养殖资源,而养殖废物又是良好的种植业资源,这样基本的联系即可建立。根据食物链的方向,合理安排能量和物质的流动,即形成食物链型生态农业系统。
③、优化农业子系统的结构:
优化的具体实施可以体现在将农业子系统交叉在一起,比如养殖业的场
地选择,可以直接定位在林区,实行散养与圏舍养殖相结合的模式,这样就就解决了养殖废弃物的转运问题,直接将其作为作物的肥料,节省了人力物力。还可以将禽类的养殖空间与畜类的养殖空重叠。例如鸡鸭的粪便并不是消化的很彻底,鸡粪甚至还可以直接作为猪的饲料;鸭是喜好湿地的,在种植水稻的区域是可以将鸭在其中放养的,而且鸭在田间觅食可以大大降低虫
害。种植区域产生的作物中不合格的产品可以直接用来做饲料,比如藤本植物的秸秆只要处理得当,就可以作为羊越冬的良好的饲料。这些是通过建立农业子系统之间的联系来优化生态农业结构的,可形成时空食物链综合型的生态系统类型。
此外,优化生态农业结构还可以通过增加人工投入,例如,为了提高
养殖的数量,林区面积又能满足场地需要,但是在饲料难以自给自足的情况下,我们就可以通过人工向系统中投放能量的方式来弥补生态系统中的“木桶效应”。
④、产品升级:
生态农业尽管不是指绿色农业,但是生态农业可以作为绿色农业的基
础。我们之前提到的中国的生态农业理念是摒弃西方不使用农药、化肥的做法,然而,现在我们的看到绿色农业在社会中的认可度,生态农业是可以向绿色农业转型的。当我们的农业子系统的协调机制建立完善,物质和能量循环能够有效地进行时,我们就可以减少人工投入,甚至可以在不添加人工因素的前提下保证相应的农业产值,而且绿色食品的市场竞争优势是显而易见的,所以在生态农业向绿色农业转型时我们的经济效益是可以保证的。
另外,在承接长三角产业转移的的同时,我们更应看到农业发展的契机,我们可以建立农业与加工业之间的联系,进行农产品深加工,减少靠出售初级农产品的农业收入比例,而且农产品的深加工是可以大幅度提高农产品的附加值的,从而提高农业收入。
⑤、管理方面的改善:
鉴于生态农业系统的统一协调性的需要,管理人员要有较高的专业知识
和技术,而不是再过分的依赖旧有的肤浅的经验进行管理。所以环境工程方面的人才是可以涉足这一方面的。从现在的情况看,中国农业的生产模式任然缺乏科学理论知识在基层的指导,知识分子在农业基层方面的研究也不是很多。所以生态农业的进一步发展要进一步依靠知识分子,要注重吸收环境工程等专业的知识分子作为提高管理和推动生态农业继续进步的力量。
[参考文献]
[1] 黄斌.对我国生态农业发展的思考[J].安徽农业科学.2007
[2] 何传启.要现代化 也要生态现代化[J].北京:科学与现代化.2007
[3] 蔡拓.可持续发展——新的文明观[M].太原:山西教育出版社,1999.
第三篇:化学与环境 论文
化学与环境
1引言
环境化学(environmental chemistry)是研究化学物质,特别是化学污染物在环境中的各种存在形态及特性、迁移转化规律、污染物对生态环境和人类影响的科学,主要研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法。它是环境科学研究和环境科学的基础内容之一。2概述
造成环境污染的因素可分为物理的、化学的及生物学的三方面,而其中化学物质引起的污染约占80%-90%。环境化学即是从化学的角度出发,探讨由于人类活动而引起的环境质量的变化规律及其保护和治理环境的方法原理。就其主要内容而言,环境化学除了研究环境污染物的检测方法和原理(属于环境分析化学的范围)及探讨环境污染和治理技术中的化学、化工原理和化学过程等问题外,需进一步在原子及分子水平上,用物理化学等方法研究环境中化学污染物的发生起源、迁移分布、相互反应、转化机制、状态结构的变化、污染效应和最终归宿。随着环境化学研究的深化,为环境科学的发展奠定了坚实的基础,为治理环境污染提供了重要的科学依据[1]。
从学科研究任务来说,环境化学的特点是要从微观的原子、分子水平上来研究宏观的环境现象和变化的化学机制及其防治途径,其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。它所研究的环境本身是一个多因素的开放性体系,变量多、条件较复杂,许多化学原理和方法则不易直接运用。
3主要研究领域和内容
3.1研究污染物(主要是化学污染物)在环境(包括大气圈、水圈、土壤岩石圈和生物圈)中的迁移、转化的基本规律,形成环境污染化学这一介于环境科学与化学之间的一门新兴的边缘分支学科。
3.2研究环境中污染物的种类和成分及其定量分析方法,形成环境分析化学(常简称环境分析)。它是环境化学的分支学科。
3.3研究环境中天然的和人为释放的化学性质的迁移、转化规律及其与环境质量和人类健康的关系,形成环境地球化学。它是介于环境与地球化学之间的一门新兴的边缘分支学科。4环境概况及解决方法 4.1有害化学品的污染危害
有害化学品是指任何已经被确认为对人类健康和环境有危害性的化学品。随着工农业迅猛发展,有毒有害污染源随处可见,而给人类造成的灾害要属有毒有害化学品为最重。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,4.11人为施用直接进入环境;
4.12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;
4.13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; 4.14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,随着农药科技和农业的迅速发展,农药的使用越来越普遍,从不使用农药的自然农业发展到使用农药的现代农业,对于我国这样一个人口众多,耕地面积紧张的大国,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[2]。
同时工业废水也是对环境最大的污染源之一,譬如工业废水中的氰化物等有害物质严重污染了全国主要江河湖泊,使水质恶化,特别是淮河、海河、辽河、滇池、巢湖和太湖(简称“三河三湖”)水污染问题更为突出,给当地经济发展和人民生活带来严重影响。工业废水中排放的氰化物对鱼类危害更甚,含苯酚废水可抑制水中细菌、藻类和软体动物生长。用含酚废水灌溉农田能抑制光合作用和酶的活性,破坏农作物生长素的形成,造成减产。生活污水和某些工业废水中常含有一定量的氮和磷,进入水体后会使封闭性湖泊、海湾形成富营养化,造成浮游藻类大量繁殖、水体透明度下降、溶解氧降低、威胁鱼类生存、水质发臭出现“赤潮”。化学废弃物的不适当处置,会造成土壤板结和地下水污染,直接威胁人体健康和人类生存。目前癌症已成为严重威胁人类健康和生命的疾病之一。据世界卫生组织估计,全世界每年有癌症患者600万人,每年因癌症死亡约500万人,占死亡总人数的1/10。我国每年癌症新发病人有150万人,死亡110万人,而造成人类癌症的原因10%~15%与化学因素有关。
再则冷冻与空调设备释放出的氯氟烃气体造成大气平流层的臭氧层破坏,引起地球表面紫外线辐照增强,使人群皮肤癌发病率上升。燃煤发电厂等排放的二氧化硫引起的酸雨导致河流湖泊酸化,影响鱼类繁殖甚至种群消失。土壤酸度增高可使细菌种类减少,肥力减退,影响作物生长。酸雨还使土壤中锰、铜、铅、镉和锌等重金属转化为可溶性化合物,转移进入江河湖泊引起水质污染。
有害化学品对人体健康和环境的危害是我国环境保护中亟待解决的重要问题,必须引起全社会高度重视。4.2化学品的环境污染控制
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情况,包括: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等。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,如是属于一次污染或二次污染、长期污染或短期污染、可逆污染或不可逆污染、局部污染或大面积污染、单因素污染或多因素复合污染等等。化学品的污染危害控制,应采取以下主要措施: 4.21制定和健全环境立法,加强环境执法力度
我国于1979年已经颁布了《中华人民共和国环境保护法》,该法是我国有关环境保护的综合性法规,也是环境保护领域的基本法律,主要规定了国家的环境政策、环境保护的方针、原则和措施等;国务院还制定了《水污染防治法实施细则》、《大气污染防治法实施细则》和《固体废物污染环境防治法》等环境保护法律、国务院颁布了《化学危险物品安全管理条例》和《农药管理条例》等化学品管理行政法规。国家还专门制定了环境保护标准、污染物排放标准、环保基础标准和环保方法标准。如已颁布的环境质量标准有《环境空气质量标准》、《地面水环境质量》等;污染物排放准有《工业“三废”排放标准》、《污水综合排放标准》等等;同时地方性环境保护法规、环境保护部门规范性文件都作了明确规定等。这些法律法规的颁布实施对加强有害化学品的安全管理,防止化学物质污染环境和保障人民群众身体健康发挥了重要作用。但是,我国尚未建立起完整的化学物质环境管理法规体系,对化学物质的生产、储存、运输、销售、使用和进出口实行全过程有效管理[3]。
我国现行化学品环境立法需要针对当前化学品管理法律法规中的薄弱环节加以补充完善,并与国际化学品管理体制接轨。此外,当前迫切需要加强的是对化学品管理法律法规的执法力度。对环境保护造成严重污染的企业,应依法给予追究,对人身由环境污染造成危害的应依据法律给予处罚和赔偿。这在日本等工业发达国家早已实行了的法律管理制度。我们还应通过宣传教育提高从事化学危险品生产、贮存、经营、运输和使用的单位和个人的遵法守法意识,加强对有害化学品的安全和环境管理。特别是应按着我国环境保护法来严格管理有害化学品。
4.22加强对重点有害化学品的环境管理
建立相应登记管理制度,对那些已知或怀疑对人类有致癌、致畸、致突变物质或者对环境有严重危害化学品采取禁止或严格限制使用和淘汰、替代措施,以有效减少这些化学物质的污染危害。
4.23推行清洁生产,严格控制有害化学物质向环境中排放
化工污染之所以严重,一个重要原因是一大批老企业长期以来没有进行技术改造,资源、能源消耗太高,排污量太大。全面推行清洁技术改造,通过改革工艺设备,尽可能把“三废”消除在生产过程之中,减轻末端治理的负担,是改变化工生产消耗高、污染大的落后局面的根本途径。积极推行清洁生产,就要选用清洁原料,采用无毒无害物质替代有害原材料、设计清洁工艺、生产清洁产品。同时改善和加强企业内部安全管理等措施,在污染的源头削减污染物和废物产生量并回收利用废物。最大限度消除或削减有害物质的排放。对通过预防不能解决的污染物,应采取源控制措施进行安全处理处置,使污染物达到国家或地方规定的排放标准。
4.24强化危险废物管理
危险废物是指具有易燃性、腐蚀性、反应性、爆炸性、急性毒性、传染性等危险特性之一的废弃物。根据《固体废物污染环境防治法》的规定,从事危险废物的收集、贮存、处置经营活动的单位,必须经环境保护行政主管部门批准并领取经营许可证。4.25公众监督
通过建立和实行危险化学品的安全标签和安全技术说明书制度,在企业员工和化学品使用者中普及化学品安全和环境保护知识。并在全社会积极宣传有关化学品安全与环境保护知识,提高社会公众对有害化学品的危害、安全防护措施和环境保护的认识,大力鼓励公众参与监督有害化学物质的污染防治。5结论
要时刻关注生态系统的表现,尽早发现失调的信息,及时扭转不利的情况。积极提高生态系统的抗干扰能力,保护生态系统,预防生态失调。
参考文献
[1]袁加程.环境化学.化学工业出版社,2010 [2]张瑾.环境化学导论.化学工业出版社,2008 [3]周启星,李培军.污染生态学,科学出版社,2001
第四篇:环境与生态论文
环境与生态论文
坏境是人类生存的基础,越来越多的事实证明坏境的恶化给人类的生活带来严重的灾难,如何保护坏境,实现社会的可持续发展,是地球上每个人都必须认真考虑的问题,作为21世纪的地球公民,我们有责任共同努力,为我们的子孙后代留下一个美好的世界。
近年来,随着地区经济的迅猛发展,环境污染问题也越来越严重,防止环境污染保护坏境,维持生态平衡,已成为社会发展的一项重要举措,也是每个公民应尽的义务。
我的家乡是河南,不久前豫皖两省发生跨省污染事件,近日安徽获得来自河南的首笔400万元污染赔款。近年来,类似跨省界水污染纠纷呈逐年增加之势。这是由于我国目前实行的以部门管理与行政区管理相结合的流域管理体制,束缚了管理效力的发挥,加上流域上下游间的污染转嫁,存在流动性和不好定性等问题,增加了协调治理污染的难度。
前段时间,留言板接连收到不同地区有关地下水污染问题的留言。3月14日,有浙江绍兴网友称,当地一在建污水沉井由于施工工艺原因,使用后可能会泄露,造成地下水及土壤污染,建议采取相关补救措施。3月15日,河南网友发帖称,位于开封市通许县的某公司将工业污水通过深井排入地下,给周围居民的饮水安全造成威胁。两则留言都得到了当地有关部门的回应,表示“未发现污水排入深井的情况”、“不 靠的。但类似留言的集中出现却实实在在地反映出民众对于当前地下水污染问题严重性的担忧。据国土资源大调查计划项目《华北平原地下水污染调查评价》显示,华北平原浅层地下水综合质量整体较差,几乎无Ⅰ类地下水。其中,直接可以饮用的Ⅰ—Ⅲ类地下水仅占22.2%,且沿地下水流向下游逐渐变为以Ⅳ类地下水为主,至中部平原下游和滨海平原主要分布为Ⅴ类地下水。这说明在华北平原人口稠密地区地下水污染已经到了一个很严峻的地步。几乎是与此项研究相佐证,近日,山东、河北等地相继爆出地下水污染事件,而当地环保部门的一些回应,更是引起媒体和网友的质疑。
地下水,作为一种更新和净化相当缓慢的自然资源,其污染所给生态环境、民众健康、日常生活所造成的损害常是持续和难以逆转的。回顾一段时间以来网友针对水污染的留言不难发现,这样的损害呈现出一种全方位凸显的态势。有网友称,生产污水直接流入农田耕地和小溪沟造成农作物减产、鱼虫绝迹;有网友称喝了不干净的水会影响身体健康,尤其是孩子发育;有网友留言中写道“曾经带来太多欢乐的大河,现在有难闻的刺鼻气息”。然而,更让人忧心的是,频发的污染事件对政府公信力本身的伤害。近年来在一些地区出现的由环境类问题引发的群体性事件足资为鉴。有舆情分析指出,我国社会发展进入环保敏感期,降低环境风险其实也是降低社会风险。面对问题,是坦诚公布信息、探讨解决办法,还是藏着掖着、百般否认,不仅是一个态度问题,更是一个怎么“算账”的问题。只算经济账,为企业污染行为辩护,也许短期内对经济增长的数字有作用,“政绩”好看些;而这样以牺牲环境、民众健康和公共机构公信力为代价换来的“发展”必然是不可持续的,在环境账、健康账乃至“公信力账本”上都是减分的。长此以往,也必将影响到经济发展。在这方面,河南济源市针对当地河流污染留言的办理态度值得学习。回复不仅坦陈由于当地工业区快速发展造成了污水直排,还公布了诸如增设水泵将污水泵入城市污水管网、启动永久污水泵站工程、专人值守等具体的措施。我们相信,看到这样确确实实在采取行动的回复,民众心里至少是踏实的。
近期,洛阳偃师市山化镇东屯村突发猪、狗等家畜死亡的异常情况,不少村民反映说村里出现这么大面积死猪死狗的情况,和村子附近化工厂排放出来的奇怪气体有关。据村民介绍,发出怪味的这家化工厂在村里已经有十几年了,他们曾多次去厂里要求他们停产,厂方不仅不理,近两年排放的废气反而越来越多,不少村民身体出现不适状况,“闻见这气儿头晕,嗓子也疼,村子里30岁到50岁去世的人检查原因多是癌症。”
河南省许多农村地区农民焚烧玉米秸秆造成周边浓雾弥漫,能见度很低,并伴有明显的呛人烟味,造成局部地区空气污染严重,给当地群众的生产、生活带来不利影响。郑州市环保局发布的数据显示,郑州市空气污染指数:171,空气质量:三级2,属于轻度污染。河南省委常委、郑州市委书记连维良对此作出批示:要求各县(市、区)人民政府和市禁烧督察组要加强督察力度,不间断地进行巡查;加大信息日报制度,每天下午5点前将禁烧工作情况报市委督察室,同时加大处罚力度,凡发现一个焚烧点对县(市、区)政府罚款10万元。同时,郑州市禁烧办下发紧急通知,要求各县(市、区)政府加大现场检查力度,并设立禁烧举报电话,24小时接听和受理群众的举报,严厉查处焚烧秸秆行为,并集中力量,确保市区周边、重点交通干线、机场周围的大气环境质量。
我的家住在郑州,据了解,为大力加强环保宣传,继去年世界环境日在郑州文博广场建成环保警示钟的基础上,今年郑州市政府决定将其改建成以环保为主题的文化广场。该环保广场是在原文博广场建设风格基础之上,着眼凸显环保主题和理念,从环保示范、艺术雕塑、图文宣传三个层面,进行了科学合理的补充和改造。
环保示范类的太阳能灯、风力发电机、无水生态环保厕所、环保小路、示范性环保垃圾箱等,能够比较集中、直观且通俗的向人们介绍、推广环保知识和产品、材料,增强公民的环保意识。艺术雕塑类,如雕塑《泪》、《绿城一家》、《流失》等;廊顶壁画《绿色长廊》;地面铺装《绿色家园》、《同行》以及十六组石刻小品,从不同角度,以不同的艺术形式、手法,关注生态环境和环境保护的宏观主题,作品由小及大,由表及里,以点带面,象征性的表述,给人以赞美、警示、感悟、联想和启发,形成美而丰富、深刻的环保氛围。图文宣传类主要是以大屏幕电视为媒体,宣传国家、政府关于环境保护方面的法律、法规和政策;传播环境保护的科技知识;发布实时的环境灾害警示、预报;宣传环境保护建设成就和发布环境破坏案例等。有关人士称,建设此广场,旨在通过丰富的内容和环保表现形式,营造浓厚的环保文化氛围,寓教于乐,陶冶情操,让市民在潜移默化中得到教育和启迪。为推动郑州市环境综合整治工作更快、更健康发展,打击污染企业“反弹”现象,河南省环保局近日对郑州市上半年环保工作进行督察。督察组在3天时间里分别对郑州市荥阳、巩义、登封、新密、新郑、中牟和市区重点企业进行了检查。
督察组对郑州市今年以来的节能减排和环境综合整治工作给予了肯定和鼓励,认为郑州市工作措施有力,成效显著,同时对督察中出现的问题提出了批评和建议。针对郑州市环境综合整治与节能减排工作中出现的问题,督察组提出各县(市)、区政府主要领导要高度重视环境综合整治和污染物减排工作,切实把环境综合整治和污染物减排工作落到实处;要建立健全机制,完善基础统计数据,为进一步做好环境管理工作打下基础;要进一步完善在线监测系统,加快电力行业脱硫和污水处理厂在线监测系统的建设;要摸清重污染企业底细,对拟关闭企业加强现场监督,开展连续监测,依法采取关闭措施;要求环境综合整治工作要脚踏实地,严防已关闭企业“死灰复燃”以及企业治理设施闲置不用等问题,全方位地组织“回头看”行动,切实把环境综合整治与污染物减排结合到一起。
郑州市环保局局长刘炳辰提出具体措施:一是把污染物减排工作和综合整治工作情况上报市政府,并尽快列入政府常务会例题。二是加大日常调度,真正摸清全市环境基础数据,并使之系统化、网络化。三是加强现场督察,重点对电力脱硫工程、污水处理厂、垃圾处理场等项目进行检查,对检查中发现的问题要采取有效措施整改到位。四是将省局对全市督察中发现的问题汇总、分类,并通报给各县(市)区政府,以引起各县(市)区主要领导的重视,同时发送到市政局、水利局等相关单位,以便联合办公。五是认真总结典型经验,加大宣传力度,激励先进,鞭策落后。针对存在的问题,定期召开工作通报会、调度会,确保各项环保任务圆满完成。
据我收集到的一份报告说:“环境问题是由于人类不合理地开发和利用自然源所造成的。触目惊心的环境问题主要有大气污染、水质污染、噪声污染、食品污染、不适当开发利用自然资源这五大类。”一个个铁一样的事实告诉我们,它们像恶魔般无情地吞噬着人类的生命。它威胁着生态平衡,危害着人体健康,制约着经济和社会的可持续发展,它让人类陷入了困境。为此我作出宣告:“只要我们——人类有时刻不忘保护环境的意识,有依法治理环境的意识,地球村将成为美好的乐园”。未来的天空一定是碧蓝的,水是清澈的,绿树成荫鲜花遍地,人类可以尽情享受大自然赋予我们的幸福。
“真正检验我们对环境的贡献不是言辞,而是行动。”虽然我现在做得只不过是一些微小的事,但是我坚信要是我们人人都有保护环境的责任心,从自己做起,从小事做起,携手保护我们的家园,自然会给人类应有的回报。在温暖的摇篮——草原上小憩;在慈祥的笑脸——天空下成长,在爱的源泉——河流中沐浴
第五篇:化学与环境(化学污染论文)
化学污染
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学院、专业: 班级:
化学污染
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摘 要 建立绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点出发,重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标转向治本。为此,工业、农业、日常生活等采用无毒、无害并可循环使用的物料,化学反应的绿色化。关键词 绿色化学 环境保护 生物技术
人类正面临有史以来最严重的环境危机,由于人口急剧的增加,资源的消耗日益扩大,人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少,人口与资源的矛盾越来越尖锐;环保问题就成为经济与社会发展的重要问题之一。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、副产物等的使用和产生。
化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质,但是在许多场合中却既未有效地利用资源,又产生大量排放物,造成严重的环境污染。绿色化学则是更高层次的化学,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。采用无毒、无害并可循环使用的新物料
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。
1.2 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。
1.2.1 固相反应
固相化学反应实际上是在无溶剂化作用的新颖化学环境下进行的反应,有时可比溶液反应更为有效并达到更好的选择性。它是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向。
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,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。
1.3 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。化学反应的绿色化
为了节约资源和减少污染,合成效率成了当今合成方法学研究中关注的焦点。合成效率包括两方面,一是选择性(化学、区域、非对映体和对映体选择性),另一个就是原子经济性,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化为产物,理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百的转变为产物,不产生副产物或废弃物,实现废物的“零排放”。为此,化学化工工作者在设计合成路线时,要减少“中转”、增加“直快”、“特快”,更加经济合理地利用原料分子中的每一个原子,减少中间产物的形成,少用或不用保护基或离去基,避免副产物或废弃物的产生。实现原子经济反应的有效手段很多,在些不作赘述。生物技术的应用
生物科学是当代科学的前沿。生物技术是世界范围内新技术革命的重要组成部分,生物化工是21世纪最具有发展潜力的产业之一,它将成为创造巨大社会财富的重要产业体系。采用生物技术已在能源、采油、采矿、肥料、农药、蛋白
质、聚合物、表面活性剂、催化剂、基本有机化工原料、精细化学品的制造等方面得到广泛应用。从发展绿色化学的角度出发,它最大的特点和魅力就在节约能源和易于实现无污染生产而且可以实现用一般化工技术难以实现的化工过程,其产品常常又具有特殊性能。因此,生物技术的研究和应用倍受青睐。
绿色化学是人类的一项重要战略任务。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标中转向治本。绿色化学的发展不仅将对环境保护产生重大影响,而且将为我国的企业与国际接轨创造条件。
参考文献朱清时.绿色化学和新的产业革命[J].现代化工,1998(6)闵思泽.环境友好石油炼制技术的发展[J].化学进展,1998(1)黄培强.绿色合成:一个逐步形成的学科前沿[J].化学进展,1998(4)高兆林, 谭丕亨.绿色化学浅说[J].山东化工,1999(2)