化学与环境保护
摘要:从环境保护出发,介绍了环境污染的现状及防治方法,综述了绿色化学的定义、特点及研究内容。指出绿色化学是近年来国际上普遍提倡和开展的研究课题,绿色化学的发展能节省资源,减少环境污染,将成为可持续发展战略的核心内容。
关键词:环境污染,环境治理,绿色化学
1 前言
人类在改造自然创造物质财富的进程中,特别是20世纪,随着有机化学工业的发展,石油、天然气生产的急剧增长,使化工污染越来越突出,环境问题日趋严重。不可否认,化学科学的研究成果和化学知识的应用为推动人类的进步作出了巨大的贡献,化学及其制品已经渗透到人类生活、生产和国民经济的各个领域。但另一方面,随着化学品的大量生产和广泛应用,给人类本来绿色平和的生态环境带来了黑色的污水,黄色的烟尘,五颜六色的废渣和看不见的无色毒物。在大气方面,有马斯河谷烟雾事件、多诺拉烟雾事件、伦敦烟雾事件。特别是伦敦烟雾事件,其致死人数最多,5天内4OOO多人死亡。原因就是燃煤产生的二氧化硫转化成硫酸雾,导致人们胸闷、咳嗽、呕吐,年老体弱者因而死亡。1956年,13本熊本县水俣湾被化工厂排放含汞废水污染,诱发水俣病,使一些人四肢麻木,精神失常,一会酣睡,一会兴奋异常 惨痛而死。环境污染威胁着人们的健康,给人类赖以生存的自然环境的可持续发展带来了巨大的威胁,如何保护我们赖以生存的自然环境,已成为世界各国共同关注和思考的问题。
2 环境污染与治理
2.1 水污染及治理
水是一切细胞和生命组织的重要成分,是构成自然界一切生命的重要物质基础。由于人类大规模的生产活动,在使用水的同时,也往往使某些有害物质进人水体,引起天然水体发生物理和化学上的变化,造成水污染。水污染按污染物质的类型可分为:病原体污染、需氧物质污染、植物营养物质污染、石油污染、热污染、有毒化学物质污染、无机物污染、放射性污染。
在水污染防治技术上,我国科技工作者通过不懈的努力,取得了一定的成果。历时五年的“甲基汞污染综合防治与对策研究”,取得可喜成果;“长江中下游浅水湖生态渔业研究”通过专家鉴定;无磷洗衣粉的研制生产等,为水资源保护与可持续利用作出了积极的贡献。
2.2 大气污染及治理
排放到大气中的主要污染物有二氧化硫、飘尘、氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳、二氧化碳等。大气污染来源主要有三个方面:一是生活污染源,包括饮食或取暖时燃料向大气排放有害气体和烟雾;二是工业污染源,包括火力发电、钢铁和有色金属冶炼,各种化学工业给大气造成的污染;三是交通污染源,包括汽车、飞机、火车、船舶等交通工具的煤烟、尾气排放。人类活动导致全球大气层的主要变化及环境问题可以归结为三方面:一是大气中温室气体增加导致气候变化;二是大气臭氧层破坏;三是酸雨和污染物的越界输送。为了保护全球大气环境,改善本国的环境质量,一些国家在治理大气污染方面制定了新的计划。比如,英国政府宣布实施为期l0年的“全国空气质量战略”计划,以使英国的空气变得清新;我国已加人联合国《气候变化框架公约》和修正后的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》,颁布了《中华人民共和国大气污染防治法》,从调整能源政策人手,改善能源生产结构,增大一次能源中水电、核电及太阳能比例。
3 环境污染的预防
虽然当今的化学污染防治已取得了巨大的成绩,发展了新的灵敏分析监测手段,测定环境中的污染物;从化学品中鉴定出有毒化合物的类型;发明了化学方法处理废弃物;减少了废弃物的排放等等,并对一些全球性的化学污染,如原油泄漏,燃煤烟尘,酸雨,汽车尾气,温室效应,有机氯农药,环境致癌物等的研究、控制、治理,已取得了肯定的进展。然而多年来解决化工生产过程中产生的废弃物,有毒有害物质的大量排放问题,基本上是以治理为主,这些办法的效果是有限的,所需费用昂贵且日益增长。因此,我们需要大力研究与开发绿色化学,这样可以减少末端治理,从根本上解决环境污染问题。
3.1 绿色化学的定义及重要性
“绿色化学”是在20世纪90年代提出的,“绿色化学”又称为无害化学、环境友好化学和清洁化学。绿色化学是指以绿色意识为指导,研究和设计环境负作用没有或尽可能小的,并在技术上,经济上可行的化学品与化学过程。其核心是利用化学知识和技术预防污染,从源头消除污染,避免或减少废物的产生。绿色化学的目标是研究与寻找能充分利用的无毒无害原材料,最大限度地节约能源,在各环节都实现净化和无污染的反应途径的工艺。绿色化学的最大特点,在于它是在始端就采用实现污染预防的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。由于它在通过化学转化获取新物质的过程中就已充分利用了每个原料的原子,具有“原子经济性”,因此它既充分利用了资源,又实现了防止污染。传统化学虽然具有不可替代的作用,但在许多场合却不能有效地利用资源,又大量排放废物造成严重污染。以1993年为例,美国仅按365种有害物质排放估算,化学工业的排放量为136万吨,1992年美国化学工业用于环境的费用为l150亿美元,清理已污染地区花费7000亿美元,所以从环保、经济和社会的要求来看,化学工业已不能再使用和产生有毒、有害物质了,需大力研究与开发从源头上减少和消除污染的绿色技术.而不仅是对废水、废气、废渣等局部性终端治理技术的开发。绿色化学包括节约材料和能源,淘汰有毒原材料;在生产过程排放废物之前减降废物的数量和毒性;对产品而言,绿色化学旨在减少从原材料的提炼到产品的最终处置全过程的不利影响。绿色化学不仅对传统的化学工业带来革命性的变化,而且还将推进绿色能源工业、绿色农业的建立和发展。
(2)“闻着臭,吃着香” 臭豆腐是广大人民喜爱的一种食品。“闻着臭,吃着香”是臭豆腐的特有风味。越臭的臭豆腐,吃起来越香。没有吃过臭豆腐的同学一定不可能想象,为什么那么臭不可挡的臭豆腐却有着那么多的食客?你如果捏着鼻子,硬着头皮去勇敢地一尝,那你肯定不会问为什么了。
原来臭豆腐虽奇臭,但却鲜美异常,难怪它臭味挡不住了。
臭豆腐的制法是:先用大豆加工成含水量较少的豆腐,然后接人毛霉菌种发酵。臭豆腐都是在夏天生产的,此时发酵温度高,豆腐中的蛋白质分解比较彻底。蛋白质分解后的含硫氨基酸还进一步分解,产生了少量的硫化氢气体。硫化氢有刺鼻的臭味,因而臭豆腐闻起来有服浓烈的臭味。
又由于豆腐中的蛋白质分解得比较多,比较彻底,臭豆腐中就含有了大量的氨基酸。许多氨基酸都具有鲜美的味道,例如味精的成分就是一种氨基酸,叫麸氨酸。因此臭豆腐吃起来就无比的鲜美可口,芳香异常了。
臭豆腐还是一项中国的专利产品呢!许多著名的名吃都与臭豆腐有关,例如油炸臭豆腐就是特别有名的小吃。
醇母与发酵粉的较量
在我们的生活中,制作糕点、馒头等的面团一般都要添加酵母或发醇粉进行发酵,这样制成的糕点、面包才会疏松可口,用酵母与发酵粉进行发酵,究竟哪个好呢?
我们先来分析分析。
酵母中含有一定量的麦芽糖酶及蔗糖酶,它不能直接使面粉中的大量淀粉发生变化。面粉本身含有少量淀粉酶,它能使淀粉水解成麦芽糖:
2(C6H10O5)n+nH2O nC12H22O11
淀粉 麦芽糖
接着,酵母中的酶发挥作用,促进面粉中原含有的微量蔗糖以及新产生的麦芽糖发生水解:
C12H22O11+H2O C6H12O6
蔗糖葡萄糖果糖
C12H22O11+H2O&n
电子商务资料库3!7614,003$3/+1bsp;2C6H12O6
麦芽糖葡萄糖
酵母利用葡萄糖与果糖氧化提供的能量,将两种糖转化成二氧化碳和水:
C6H12O6+6O2→6CO2十6H2O十热量
生成的二氧化碳气体在面筋的网络中出不去,在加热蒸烤时,二氧化碳气体受热膨胀,将糕点撑大了许多。
用酵母做成的食品松软可口,有特殊风味,易于消化。酵母本身含有丰富的蛋白质及维生素B,可以增加成品的营养价值。因此面制品大都用酵母发酵。
但是用酵母发酵对于含糖与油较多的面团往往达不到预期的效果,其原因是糖和油对酵母菌有抑制作用。另外,用酵母发酵耗费的时间长,搞得不好,要么面团发不起来,要么面团发酸,发酵过了头。因此,也有用发酵粉来代替酵母来制作糕点的。
发酵粉一般是碳酸氢钠(NaHCO3,又称小苏打)同磷酸二氢钠(NaH2PO4)的混和物,也有用碳酸氢铵(NH4HCO3)的。发酵粉调和在面团中,受热时就产生出二氧化碳气体,使面制品成为疏松、多孔的海绵状。发酵粉使用时不受发酵时间限制,随时可用,对多油多糖的面团照样起发泡疏松作用。缺点是它的碱性会破坏面团中的维生素,降低营养价值,还会产生混合不均匀而导致面制品中有的地方碱太多发黄而不能吃的情况。
由此可见,两者各有千秋,但总的说来,一般情况下,人们总是用酵母来发酵的。
(3)不要让颜色迷惑了眼睛
我们经常会看到在塑料日记本、活页夹等用品上烫有金字或金色的图案花纹。这金字或金色的图案是用金粉烫上去的。这黄金色的金粉难道是用黄金磨成的粉吗?当然不是。金太昂贵了,人们绝不会拿它来磨粉用来装饰一般的用品,那么,金粉到底是用什么做成的呢?
原来,金粉是用铜和锌的合金——寅铜傲成的。它的颜色与黄金一模一样,在我国汉朝时人民就会制造黄铜了,这就是后人称的“伪黄金”,当时的法律就明文禁止使用。我们知道铜是紫红色的,锌是银白色的,它俩的合金——黄铜,与金子一样黄澄澄、亮闪闪的。人们将黄铜的薄片和少量润滑剂经过捣碎和抛光制成的金粉。金粉广泛用于油漆与油墨中。
也不是银子做的。银粉是使用价格便宜而且还和银一样有银白色光泽的铝制成的。铝粉质量轻,在空气中很稳定,对光线的遮断力大,反射光的能力强……这一系列的优点,使铝粉夺得了“银粉”的桂冠。制铝粉有两种方法。一种方法是将纯铝薄片同少量润滑剂混和后用机械捣碎。另一种方法是将纯铝热熔融成液体(铝的
熔点较低,只有660℃),然后喷雾成微细的铝粉。
名不符实的“樟脑丸”
衣服与书放在橱里,过一段时间,打开橱门一看,啊,好好的衣服与书本上面竟有一个个小洞洞!这是谁捣的鬼?
这是专靠吃衣服与书本为主的蠹鱼干的,所以人们又常叫这种蛀虫为“衣鱼”。为了赶走这些坏家伙,人们总在橱或箱里放进一些“樟脑丸”。樟脑很容易挥发,有股浓烈的气味,蠹鱼闻得了只得退避三舍,逃之夭夭。
但樟脑价格较贵,并且在医药上(用以配强心药)、化学工业上(制赛璐珞塑料)有着更为重要的用途。所以日常买来的“樟脑丸”并不是用樟脑作的,而是用萘制的。
萘的分子组成是C10H8,纯萘是无色片状结晶,与樟脑一样,可直接蒸发成气体——升华。萘的气味同样能使蠹鱼受到刺激,因此是一种良好驱虫防蛀剂。
萘是从煤焦油中提炼出来的,价格比樟脑便宜。不过使用要注意,乎时买来的卫生球不很纯。里面还含有一些煤焦油,会让衣服上沾上煤焦油的污迹。因此用时应将一个个卫生球分别用纸包起来,再放到橱里或衣箱里去,等它全部挥发完毕,残留的煤焦油杂质就会被纸吸附住了,再不会给衣服增添麻烦了。
泻药一种——酚酞
稍有化学知识的人都知道,往氢氧化铂的水溶液中滴入一两滴某种溶液,溶液立即呈现鲜艳的红色。这就是大名鼎鼎的指示剂——酚酞。如果往上述红色溶液中加入一定量的硫酸,红色的溶液又会变成无色。
酚酞是一种最常用的酸碱指示剂,使用时把它溶解在酒精中。它遇到碱溶液会呈现红色,在中性或酸性溶液中则仍旧是无色溶液。
可是,学过化学的人未必都
电子商务资料库,;;#27")413.-(.知道,酚酞还是大夫治病的良药呢!在医药上,酚酞是一种缓泻药。酚酞能温和地刺激肠壁,增强肠的蠕动,促使排便,对于习惯的便秘很有疗效。“果导’冲就含有酚酞。
如何除去水瓶中的水垢
烧水的锅子,装水的热水瓶,里面常常积聚起一层土黄色的水垢。它是怎样生成的?对我们有什么影响?如何除掉它?
自来水看上去是澄清透明的,没有尘土与泥沙。可是将自来水煮沸时,溶解在水中的碳酸氢钙与碳酸氢镁会发生分解反应,生成碳酸钙与碳酸镁沉淀:
Ca(HCO3)2 CaCO3↓+H2O+CO2↑
Mg(HCO3)2 MgCO3↓+H2O+CO2↑
日积月累,在锅底与瓶底就形成了一层水垢。积聚在锅底的水垢会影响热量的传递,造成燃料的浪费。特别是含碳酸氢钙与碳酸氢镁较多的井水及河水更易形成水垢。
碳酸钙与碳酸镁的沉淀由小颗粒聚集成大颗粒时,还会把水中的其它金属离子共同沉淀下来。据研究,水垢中含有的对人体有害的重金属,如铝、铂、铬等含量都比水中提高几十倍甚至几百倍以上。如果将有水垢的热水瓶又去装酒或其它酸性食物,水垢中的有害杂质就会被溶解而进入食物中。因此必须及时洗掉水垢。
洗水垢的办法很方便,可利用醋酸的酸性化碳酸的酸性强的原理,将少量热的醋酸放到热水瓶中摇一会儿,这时发生化学反应,沉淀就会被消除:
这样,将热水瓶中的溶液倒出,再用清水冲洗几下,对人体有害金属便被洗掉了。
鸡蛋、牛奶——中毒急救用
也许你听说过鸡蛋、牛奶与豆浆对中毒的病人可以用作急救药,这是何道理?
鸡蛋、牛奶与豆浆的营养丰富,含有大量蛋白质。蛋白质有个特点,碰到重金属离子,例如汞、铝等金属离子会发生沉淀。重金属离子进入人体时会使构成人体的器官和血液的蛋白质发生沉淀而失去作用,造成中毒。这时,给病人服牛奶、生鸡蛋白与豆浆后,食物中丰富蛋白质会和重金属离子作用,于是就减轻了中毒的毒性。同时,这些食物还给中毒虚弱的病人提供营养,有助于病人康复。