關(guān)注我們 獲取更多精彩內(nèi)容

精選優(yōu)質(zhì)文章分享給大家，希望文章內(nèi)容對您有所幫助，歡迎您繼續(xù)關(guān)注，如能轉(zhuǎn)發(fā)不勝感激，我們愿和大家一起學(xué)習(xí)交流，共同提高。

上一篇文章回顧：化學(xué)是什么？-第6章 化學(xué)是材料的研制者（2）

第7章  化學(xué)是環(huán)境的保護(hù)者

近年來，制作鞭炮焰火的廠家為了追求高利潤，加大火藥的用量，爆炸威力不斷增大，給人民生命和財產(chǎn)帶來巨大的威脅和損失。2009年2月，中央電視臺新樓的建筑工地，因周邊施放禮花引起火災(zāi)，消防人員1死6傷，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1.6億元，間接的經(jīng)濟(jì)損失之巨和對國家聲譽(yù)損害之大，更是難以計算。2010年12月湖南寧鄉(xiāng)縣一輛運(yùn)送鞭炮的貨車發(fā)生爆炸，當(dāng)場炸死9人，重傷9人，車輛全毀，周邊50米內(nèi)數(shù)十間房屋被震壞?；瘜W(xué)工作者有義務(wù)身體力行，不放鞭炮，并用各種方式宣傳放鞭炮對社會和環(huán)境的危害，消除這種不良的風(fēng)俗習(xí)慣，提高這類產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量。

2018年1月，北京市政府正式規(guī)定五環(huán)路以內(nèi)的城區(qū)全年都禁止燃放煙花爆竹，五環(huán)路以外的郊區(qū)由當(dāng)?shù)卣畡澏男┑赜驗榻艆^(qū)，燃放煙花爆竹只能在指定的地點(diǎn)進(jìn)行。這個規(guī)定為改善環(huán)境、平安生活創(chuàng)造了條件。我們從事化學(xué)教育和化學(xué)工作的讀者，除了積極擁護(hù)、嚴(yán)格遵守政府的規(guī)定外，還有責(zé)任借此機(jī)會普及化學(xué)知識，為改善環(huán)境、保護(hù)人民大眾的健康作貢獻(xiàn)。

7.1.3　綠色化學(xué)

綠色是環(huán)境保護(hù)的代名詞。綠色化學(xué)又稱清潔生產(chǎn)，它和環(huán)境化學(xué)密切相關(guān)。環(huán)境化學(xué)著重研究影響環(huán)境的化學(xué)問題，綠色化學(xué)研究對環(huán)境友好的化學(xué)生產(chǎn)過程。綠色化學(xué)是利用化學(xué)原理從源頭上減少或消除化學(xué)品在生產(chǎn)和使用過程中對環(huán)境的污染，是引導(dǎo)化學(xué)家和化學(xué)工程師密切關(guān)注化學(xué)生產(chǎn)的整個周期，生產(chǎn)出對人類和環(huán)境安全的化合物，不僅對人類健康，也包括生態(tài)環(huán)境、動物、植物和水生生物的和諧發(fā)展，不僅考慮直接影響，而且考慮轉(zhuǎn)化物和代謝物等的間接影響。綠色化學(xué)是能夠達(dá)到下列要求的工業(yè)化學(xué)：

（1）生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的方法能最低限度地排放廢物和廢氣；

（2）使能耗、物耗最低化；

（3）發(fā)展對環(huán)境沒有破壞性和毒性的新產(chǎn)品；

（4）循環(huán)使用原料，使生產(chǎn)一種產(chǎn)品的廢物成為生產(chǎn)下一產(chǎn)品的原料，最終沒有廢料和廢氣出現(xiàn)。

實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)要求化學(xué)家和化學(xué)工程師全方位地把握生產(chǎn)過程。首先要通過化學(xué)分析了解生產(chǎn)中的原料、產(chǎn)品和排放物的化學(xué)成分和性質(zhì)，生產(chǎn)過程各階段所起的化學(xué)反應(yīng)情況，所得產(chǎn)品的質(zhì)量，有無夾雜污染物，排放物怎樣加以利用等；其次要對生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行研究，用同樣原料、不同生產(chǎn)過程或使用不同的催化劑對產(chǎn)品的質(zhì)和量進(jìn)行比較，還要對排放物的多少和品種進(jìn)行比較，借以選出最優(yōu)的生產(chǎn)工藝和流程。

清潔生產(chǎn)需要化學(xué)家發(fā)揮聰明才智。例如以前用作聚苯乙烯塑料發(fā)泡劑的氟氯烴在生產(chǎn)過程中會散布到大氣中，逐漸對流到高空，破壞臭氧層，改用二氧化碳代替氟氯烴，大大減少了污染。又如以烯烴烷基化反應(yīng)生產(chǎn)乙烯和異丙苯的過程中，以前用氫氟酸溶液作催化劑，污染較大，將它改用固定床分子篩酸性催化劑，大大減少了對環(huán)境的污染。清潔生產(chǎn)也需要廣大人民群眾的參加。例如塑料的年產(chǎn)量達(dá)1億噸，其中部分用作包裝袋、飯盒和地膜等?，F(xiàn)在我國每天生產(chǎn)的塑料袋數(shù)目達(dá)30億個，這些袋、盒和膜用過以后常常是隨手丟棄，田間地頭、街頭巷尾、公路和鐵路沿線到處可見白色塑料廢棄物，已經(jīng)造成了一種“白色污染”。加強(qiáng)環(huán)境意識教育，節(jié)約利用、回收再利用，當(dāng)會有顯著效果。

綠色化學(xué)指引改善環(huán)境的最有效措施是植樹造林，依靠自然的力量可持續(xù)發(fā)展。2017年底，距離北京北面約200千米的塞罕壩112萬畝（）世界上最大的人工林，榮獲聯(lián)合國地球衛(wèi)士獎，就是一個用汗水鑄就的光輝榜樣。1962年，369名青年人奔赴內(nèi)蒙古塞罕壩林場，他們以艱苦奮斗的精神，扎根落戶在荒漠，55年來寒來暑往，一代接一代堅持植樹造林，三代人依靠科技創(chuàng)新力量和艱苦奮斗精神，使沙漠變綠洲，荒原變林海，筑牢綠色發(fā)展的根基，鑄就綠色長城。112萬畝人工種植的森林，在五十多年生長過程中，在陽光照射下，不斷吸收二氧化碳和水，通過葉綠素等進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維素，成為大樹成長的骨干。纖維素分子的化學(xué)分子式為（C6H10O5）n，分子量為162n，分子中的碳原子，主要來自CO2，每個纖維素分子需要6n個CO2，相應(yīng)的分子量之和為：

由計算可見，樹木生長1噸纖維素，需吸收1.6噸二氧化碳。

五十多年來，每畝每年生長的樹木，包括根、莖、葉、樹皮，近似地按1噸纖維素計算，塞罕壩林場累計為大氣減少二氧化碳約1億噸，對改善環(huán)境作出重大貢獻(xiàn)。另據(jù)報道，現(xiàn)在塞罕壩每年向京、津、冀提供凈水1.37億立方米，釋放氧氣55萬噸，并以它的植被阻止風(fēng)沙向南侵襲，成為守衛(wèi)京津的生態(tài)屏障。

7.2　水的污染和治理

人類的生存離不開水，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也離不開水。在地球上，海洋鹽水占97.4％，而江河、湖泊、冰川和地下水等淡水只占2.6％。潔凈的淡水資源是一種十分珍貴的社會財富?；瘜W(xué)的一項重要任務(wù)是保證為社會提供潔凈的淡水，為此要了解水體受到污染的程度和原因，并針對不同的水質(zhì)和不同的用途對水進(jìn)行凈化治理。

7.2.1　水體的污染

水體是指水和水中溶解物質(zhì)、水中懸浮物、水生生物和泥底的總稱。泥底也包括在水體中，是因為它所含的雜質(zhì)會不停地向水中擴(kuò)散。水體被污染是指水體中污染物的含量超過水體的本體含量及其自凈能力，造成水質(zhì)惡化，破壞水體的正常功能，降低其使用價值。

隨著人們生活水平的提高和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，若不注意珍惜愛護(hù)水資源，很容易造成水體污染的嚴(yán)重問題。水體受污染的途徑可歸納如下：

（1）城市生活廢水和生活垃圾大量增加，有許多是人和動物的排泄物，其中含有有機(jī)物甚至病原體，它們排入江河湖海，或堆放地面，直接或間接地進(jìn)入水體。

（2）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中施用大量化肥和農(nóng)藥，工業(yè)生產(chǎn)中排放大量的廢水、煙塵、廢渣、廢液。這些物質(zhì)有的未經(jīng)處理直接排入水體，有的通過風(fēng)吹、雨淋進(jìn)入水體，有的通過地下水進(jìn)入水體。

（3）過度砍伐森林、放牧開荒、破壞草原植被，使雨水直接沖刷土地，夾帶大量泥沙、廢物，滾滾濁流進(jìn)入江河湖海。

（4）用水量增大，有限的淡水資源難以為繼，破壞水的正常循環(huán)，破壞生態(tài)平衡，超過水的自凈能力。

水體受污染的問題和人們的生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都有著極密切的聯(lián)系。首先它影響人體的健康，現(xiàn)在全世界約有2/3人口的飲用水達(dá)不到安全水平；其次水的品質(zhì)會影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，對產(chǎn)品的品質(zhì)和成本有很大影響，水質(zhì)不好，會增加水處理費(fèi)用，損壞設(shè)備，會造成工業(yè)產(chǎn)品不合格，農(nóng)產(chǎn)品（如蔬菜、魚蝦）的質(zhì)量下降。

化學(xué)的作用首先是對水質(zhì)進(jìn)行分析，了解水體所含雜質(zhì)的化學(xué)組成及其來源，這是一項不能停頓而繁重的工作。一旦檢測到污染物的來源，就要千方百計在源頭加以處理。其次是根據(jù)用途及所含雜質(zhì)擬定處理的方法。

7.2.2　水的治理

根據(jù)不同的水質(zhì)和用途，對水進(jìn)行凈化處理。1．飲用水飲用水是指對人體無害而又無臭、無味，適合人們飲用的水。除符合飲用條件的山泉、井水以外，取自江河、湖泊中的水一般要經(jīng)過除去懸浮物和消毒兩方面的處理。水中的懸浮物往往呈細(xì)小的膠體狀態(tài)，不易通過沉降和過濾除去，通常是加入少量的明礬［KAl（SO4）2·12H2O］，使它在水中形成氫氧化鋁等，將水中懸浮物一起聚沉于底部除去。如果水中的重金屬離子和F-等負(fù)離子含量不高，符合飲用標(biāo)準(zhǔn)，消毒的方法可將水煮沸飲用，也可在水中加漂白粉或氯氣，或用紫外線照射消毒殺菌飲用。

2．工業(yè)用水軟化處理水中含金屬離子對于不同化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)流程常有害處，需要加以處理除去，水中含Ca2＋、Mg2＋和Fe2＋等離子的稱為硬水。硬水中存在的負(fù)離子一般是。

通常把水中含有的Ca2＋、Mg2＋等的總濃度稱為硬度。水的硬度單位是mmol·dm-3或mol·m-3。水的硬度名稱和濃度關(guān)系如下：

含的水稱為暫時硬水，加熱煮沸產(chǎn)生碳酸鹽沉淀，就可使水軟化，反應(yīng)如下：

含Cl-和等的硬水，不能通過煮沸變軟，常用下面兩種方法軟化：（1）加碳酸鈉或石灰乳［Ca（OH）2］，使它們和Ca2＋、Mg2＋等形成碳酸鹽沉淀：

（2）離子交換法軟化，將水通過鈉型的聚苯乙烯磺酸型離子交換樹脂，使水中的Ca2＋置換樹脂上的Na＋而除去Ca2＋。含Ca2＋的樹脂可用濃食鹽水使之再生。

3．有毒元素和離子的處理

若干有毒元素和離子在水中的狀態(tài)、來源、毒性及飲水中的限量列于表7.2.1中。對表中所列的元素和離子，首先要分析它們的濃度及其來源，濃度超標(biāo)的必須加以清除。一般是用化學(xué)的方法，即加進(jìn)和這些有毒成分能生成沉淀或能將其氧化還原成另一種無毒物種的制劑。

下面列出一些具體的方法：

（1）沉淀法

大多數(shù)重金屬離子（M2＋）在堿性溶液中都會和OH-生成氫氧化物沉淀：

含離子可用鋇鹽作沉淀劑：

表7.2.1　水中的有毒元素和離子

（2）氧化還原法

氰化物可在堿性條件下，用次氯酸鈉（NaClO，漂白粉的主要成分）使之產(chǎn)生Cl2，氧化CN-成為無毒成分：

用此方法還可同時除色、除臭，以及除去硫化物、酚和醛等。

水中的Hg2＋可加入鐵粉或鋅粉，使之還原沉淀除去：

人們對水中包含元素的認(rèn)識，是隨著對人們飲用及接觸到的水的治理而加深的?，F(xiàn)在認(rèn)為水中的元素可以分為三類：第一類是人體必需元素，它除碳、氫、氧、氮、磷等之外，還有鈉、鉀、鎂、鈣、鐵、鈷、鋰等金屬元素和硼，人體需要這些元素，稍有欠缺，會導(dǎo)致生理平衡的破壞，產(chǎn)生疾病，但是又不能過量。第二類是鋅、銅、錳、鉻、硒、砷等，人體需要微量。有的要注意，所需量是依賴于該元素所形成的化合物而定。第三類是人體完全不需要的元素，如鎘和鉛。人們對鉛的毒害的認(rèn)識還是近二十多年來隨著醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展而逐步提高的。

未完待續(xù)......

免責(zé)聲明：資料來源網(wǎng)絡(luò)，以傳播知識、有益學(xué)習(xí)和研究為宗旨，所提供內(nèi)容僅供讀者參考交流，科學(xué)研究使用，其他用途不得轉(zhuǎn)載或下載。如涉及侵權(quán)，請聯(lián)系我們及時刪除。