化学对环境的影响

化学对环境的影响 化学112班 方雪燕 摘要:化学使人类开始自己创造新物质，而同时又对环境造成了前所未有的恶劣影响。为了解决这一问题，许多化学家投身于环境化学等处理化学与环境关系的领域中，但是至今化学家们仍然无法准确说出许多他们创造出的物质究竟会对环境造成什么样的影响，直到这些物质进入环境中去。针对这些问题，我利用大学生活空余时间，总结了化学物质对水的污染，饮食污染，海洋污染以及农药污染。 关键词:化学;环境;污染;保护 环境的好坏，关系着人类的生存与兴衰。保护环境，已成为人类紧迫和重要的任务。 随着国家对环境污染问题的重视和公众环境保护意识的提高，跨世纪的环境化学任重道远。无论是控制或防治环境污染和生态恶化，还是从改善环境质量、保护人体健康、促进国民经济的持续发展等各个方面，环境化学都可以发挥重要作用。在环境监测，大气复合污染的化学机制、污染与防止对策，水体中复合污染及土壤多介质污染机制研究，有毒化学品生态效应及危险性评价，内分泌干扰物质的筛选，污染控制原理，环境修复技术等诸多领域，环境化学，大气、水体和土壤环境化学，污染生态化学，污染控制化学等分支学科都面临着挑战和良好的发展机遇。 面对越来越被人们所关注的环境污染问题，以及精神生活与物质生活的不断提高之下随之而来的环境影响也一度让人困惑不已。仅从陆地污染来说，那难以处理的塑料.橡胶.玻璃.铝等废物，无一例外均是化工生产的产物，无论是在生产过程中还是使用过后的处理途径，均是难以权衡的种种矛盾。当然，环境污染的最直接.最容易被人所感受的后果是使人类环境的质量下降，影响人类的生活质量.身体健康和生产活动。为改变现状，用所学的现有知识探寻一些切实可行的环保方法，并对化学学科的知识得以巩固。 一、化学物质对环境造成的破坏 1. 化学物质对水资源的影响 水污染主要是由人类活动产生的污染物造成，它包括工业污染源、农业污染源和生活污染源三大部分。工业废水是水域的重要污染源，具有量大、面积广、成分复杂、毒性大、不易净化、难处理等特点。据1998年中国水资源公报资料显示:这一年，全国废水排放总量共539亿吨，不包括火直电流冷却水。其中，工业废水排放量409亿吨，占69%。实际上，排污水量远远超过这个数，因为许多乡镇企业工业污水排放量难以统计。农业污染源包括牲畜粪便、农药、化肥等。农药污水中一是有机质、植物营养物及病原微生物含量高，二是农药、化肥含量高。中国目前没开展农业方面的监测，据有关资料显示，在1亿公顷耕地和220万公顷草原上，每年使用农药110.49万吨。中国是世界上水土流失最严重的国家之一，每年表土流失量约50亿吨，致使大量农药、化肥随表土流入江、河、湖、库 随之流失的氮、磷、钾营养元素，使2/3的湖泊受到不同程度富营养化污染的危害，造成藻类以及其他生物异常繁殖，引起水体透明度和溶解氧的变化，从而致使水质恶化。生活污染源主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，生活污水中含氮、磷、硫多 致病细菌多。据调查，1998年中国生活污水排放量184亿吨。中国每年约有1/3的工业废水和 90%以上的生活污水未经处理就排入水域。全国有监测的1200多条河流中，目前850多条受到污染，90%以上的城市水域也遭到污染，致使许多河段鱼虾绝迹。符合国家一级和二级水质的河流仅占32.2%。污染正由浅层向深层发展，地下水和近海域海水也正在受到污染，我们能够饮用和使用的水正在不知不觉地减少。 2.饮食污染 食品中的化学污染物品种多，成分复杂。主要包括:化肥(氮肥、磷肥、钾肥等);农药(有机氯类、有机磷类、氨基甲酸酯类、沙蚕毒素类、有机砷类、有机氟类、有机汞类等);各种有害金属和非金属(汞、砷、铅、镉、镍、锑、硒、钴、氟等);各种有机物、无机物(苯并芘、亚硝胺、酸、碱、苯胺等)。 食品中化学污染物涉及范围较广，污染情况也较复杂。在农业生产中，化肥的合理科学施用不但能够改善土壤结构，而且能够增加农作物产量。由于近几年大量长期地乱施化肥，使土壤的理化性状变劣，肥力下降，同时造成了农业环境的污染，进而给食品带来了污染。 为了防止通过化肥、农药、带入土壤过量的有害物质，必须经常进行环境污染物含量的检测管理，加强环保教育，推广科学施肥技术，提高肥料的利用率，制定各种农药和作物使用、收获、食用的合理安全间隔期。要加强对工业“三废”的治理和对食品包装材料卫生的管理工作。制订食品中化学污染物的卫生标准，使之成为国家实行食品卫生监督执法的依据，用以保证人们的饮食安全，保障人体健康。 3.海洋污染 海洋污染是指有害物质进入海洋环境 而造成的污染。可损害生物资源，危害人类健康，妨碍捕鱼和人类在海上的其他活动，损坏海水质量和环境质量等。 海洋污染物依其来源、性质和毒性，可分为以下几类:?石油及其产品(见海洋石油污染)。?金属和酸、碱。包括铬、锰、铁、铜、锌、银、镉 、锑 、汞 、铅等金属，磷、砷等非金属，以及酸和碱等。它们直接危害海洋生物的生存和影响其利用价值。?农药。主要由径流带入海洋。对海洋生物有危害。?放射性物质。主要来自核爆炸、核工业或核舰艇的排污。?有机废液和生活污水。由径流带入海洋。极严重的可形成赤潮。?热污染和固体废物。主要包括工业冷却水和工程残土、垃圾及疏浚泥等。前者入海后能提高局部海区的水温，使溶解氧的含量降低 ，影 响生物的新 陈代谢，甚至使生物群落发生改变;后者可破坏海滨环境和海洋生物的栖息环境。海洋污染的特点是，污染源多、持续性强，扩散范围广，难以控制。海洋污染造成的海水浑浊严重影响海洋植物(浮游植物和海藻)的光合作用，从而影响海域的生产力，对鱼类也有危害。重金属和有毒有机化合物等有毒物质在海域中累积，并通过海洋生物的富集作用，对海洋动物和以此为食的其他动物造成毒害。石油污染在海洋表面形成面积广大的油膜，阻止空气中的氧气向海水中溶解，同时石油的分解也消耗水中的溶解氧，造成海水缺氧，对海洋生物产生危害，并祸及海鸟和人类。由于好氧有机物污染引起的赤潮(海水富营养化的结果)，造成海水缺氧，导致海洋生物死亡。海洋污染还会破坏海滨旅游资源。因此，海洋污染已经引起国际社会约来约多的重视。防止海洋污染的措施主要有:海洋开发与环境保护协调发展，立足于对污染源的治理;对海洋环境深入开展科学研究;健全环境保护法制，加强监测监视和管理;建立海上消除污染的组织;宣传教育;加强国际合作，共同保护海洋环境。 当今，化学的发展非常迅速。在20世纪发现和人工合成的化合物的种类是2285万多种，是此之前发现的所有化合物总数的41倍强。但“化学家太谦虚”， 20世纪化学取得的辉煌成就，并未获得社会应有的认可。 二、化学所面临的挑战 1.化学的形象正在被与其交叉的学科的巨大成功所埋没 化学是一门中心科学，化学与生命、材料等八大朝阳科学有非常密切的联系，产生了许多重要的交叉学科，但化学作为中心学科的形象反而被其交叉学科的巨大成就所埋没。化学这门重要的中心科学(central science)反而被社会看作是伴娘科学(bridesmaid science)而不受重视。 2.化学正被各种各样的环境污染问题所困扰 化学的发展在不断促进人类进步的同时，在客观上使环境污染成为可能，但是起决定性的是人的因素，最终要靠人们的认识不断提升来解决这个问题。一些著名的环境事件多数与化学有关，诸如臭氧层空洞、白色污染、酸雨和水体富营养化等;另一方面把所有的环境问题都归结为化学的原因，显然是不公平的，比如森林锐减、沙尘暴和煤的燃烧等。这当然与化学没有树立好自己的品牌有关系，在最早的化学流程里面，根本没有把废气和废渣的处理纳入考虑范围，因此很多化学工艺都是会带来环境污染的。现在，有些人把化学和化工当成了污染源。人们开始厌恶化学，进而对化学产生了莫名其妙的恐惧心理，结果造成凡是有“人工添加剂”的食品都不受欢迎，有些化妆品厂家也反复强调本产品不含有任何“化学物质”。事实上，这些是对化学的偏见，监测、分析和治理环境的却恰恰是化学家。 三、绿色化学 1.绿色化学是应对挑战的必然 科学不但要认识世界和改造世界，还要保护世界。化学也如此，为了应对化学所面临的挑战，提倡绿色化学是刻不容缓。 2.绿色化学的概念 绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学或清洁化学，是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则,即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，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和零污染，是一门从源头阻止污染的化学。绿色化学不同于环境保护，绿色化学不是被动地治理环境污染，而是主动的防止化学污染，从而在根本上切断污染源，所以绿色化学是更高层次的环境友好化学。 3.绿色化学的产生及其背景 当今，可持续发展观是世人普遍认同的发展观。它强调人口、经济、社会、环境和资源的协调发展，既要发展经济，又要保护自然资源和环境，使子孙后代能永续发展。绿色化学正是基于人与自然和谐发展的可持续发展理论。在1984年，美国环保局(EPA)提出“废物最小化”，这是绿色化学的最初思想。1989年，美国环保局又提出了“污染预防”的概念。 1990年，美联邦政府通过了“防止污染行动”的法令,将污染的防止确立为国策,该法案条文中第一次出现了“绿色化学”一词。1992年，美国环保局又发布了“污染预防战略”。1995年，美国政府设立了“总统绿色化学挑战奖”。1999年英国皇家化学会创办了第一份国际性《绿色化学》杂志，标志着绿色化学的正式产生。我国也紧跟世界化学发展的前沿，在1995年，中国科学院化学部确定了《绿色化学与技术》的院士咨询课题。 4.绿色化学的核心内容 原子经济性是绿色化学的核心内容，这一概念最早是1991年美国Stanford大学的著名有机化学家Trost(为此他曾获得了1998年度的“总统绿色化学挑战奖” 的学术奖)提出的，即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不产生副产物或废物，实现废物的“零排放”。他用原子利用率衡量反应的原子经济性，认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中。绿色化学的原子经济性的反应有两个显著优点:一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。原子利用率的表达式是: 原子利用率= (预期产物的式量/反应物质的式量之和)×100% 如无公害氧化剂过氧化氢的制备可采用乙基蒽醌法，即由氢和氧在2-乙基蒽醌和Pd为催化剂作用下直接合成，2-乙基蒽醌复出并可循环使用。此反应原子利用率为100%，体现了原子经济性，减少废物的生成和排放,是典型的零排放例子。 四、化学对社会的影响 然而化学对社会的影响，最大的一块就是环境污染:比如化工厂排放的废水废气，影响我们的地下水及破坏海洋生态;一些油漆有甲醛，会污染空气;一些人工化肥，破坏土壤结构，影响土里的微生物生长。还有很多可以归纳到对环境污染这一块。 食品污染:一些色素添加剂，有些对人体不说有害与否，但大部分都是无益的。还有一些不法的人添加一些有毒物质，如三聚氰胺等，危害到人类健康。还有比如苏丹红啊什么的，都是一些数见不鲜的例子。当然对于一些做药物合成这类跟化学物质研究有关的人员，因为长期和化学物质接触，身体或多或少都会有一定的影响。 五、保护环境和绿色化学刻不容缓 1(防止——防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。 2(讲原子经济——应该设计这样的合成程序，使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。 3(较少有危害性的合成反应出现——无论如何要使用可以行得通的方法，使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。 4(设计要使所生成的化学产品是安全的——设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能，还应具有最小的毒性。 5(溶剂和辅料是较安全的——尽量不同辅料(如溶剂或析出剂)，当不得已使用时，尽可能应是无害的。 6(设计中能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量，还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。 7(用可以回收的原料——只要技术上、经济上是可行的，原料应能回收而不是使之变坏。 8(尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应(用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程)，因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。 9(催化作用——催化剂(尽可能是具选择性的)比符合化学计量数的反应物更占优势。 10(要设计降解——按设计生产的生成物，当其有效作用完成后，可以分解为无害的降解产物，在环境中不继续存在。 11(防止污染进程能进行实时分析——需要不断发展分析方法，在实时分析、进程中监测，特别是对形成危害物质的控制上。 12(特别是从化学反应的安全上防止事故发生——在化学过程中，反应物(包括其特定形态)的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。 加强宣传，激发公众环保意识，倡导人与自然环境的和谐;加大检查的力度，严禁在生产、运输、使用、过程中将化学污染物直接或间接的排放到环境中;严格生产标准，减少有害化学污染物的排放;推广循环生产，变“废”为料，提高原料利用率;严格化工生产和原料运输法规，建立生产运输安全责任追究制度， 安全生产和运输，尽一切可能，减少化学物品泄露到环境中。 参考文献: 1、常元勋编著 环境中有害因素与人体健康 化学工业出版社 第一版 2004、01，05 2、河南日报2006—12—18第三版 3、杨士弘等编著 城市生态环境学 北京 科学出版社 第二版 2003、08，17，89，1842、 4、杜海燕科学与生活《2006年环境绩效排名》 5、河南日报 2006—06—06—06、第七版 6、河南日报 2006—09—16 第四版