化學的今天和明天-課件

1、化學的今天和明天任課教師：彭正合 (教授) 李仁杰 (博士)武漢大學化學系教學大綱第1章 化學是核心科學第2章 化學是健康和生命的科學第3章 化學是實用和創(chuàng)造性的科學第4章 化學與環(huán)境科學第5章 化學與信息科學第6章 化學與催化科學第7章 化學家怎樣創(chuàng)造分子第8章 認識分子結(jié)構(gòu)和化學變化課程安排及要求學分 1，學時 36平時成績：按聽課次數(shù)（課前簽到課后點名為準）記分?？荚嚪绞剑鹤赃x專題寫一篇2000字左右的正規(guī)學術論文。要求：引文獻 4 6 篇，并注明文獻號。 講授 8 10次，自學（包括復習和寫論文）23 次。第4章 化學與環(huán)境科學Hurt not the earth, neither t

2、he sea, nor the trees.- The Bible : Book of Revelation 4.1 我們能否擁有先進的可持續(xù)發(fā)展的技術？ 4.2 工業(yè)能否干凈的制造化學品？ 4.3 化學對核廢料的處理能作出什么樣的貢獻？ 4.4 人們?nèi)粘Ｉ顣斐墒裁礃拥奈廴荆?4.5 能否選擇性的殺死害蟲？ 4.6 能否保證新合成化學品沒有不良反應？ 4.7 新的化學分支學科 - 環(huán)境化學，綠色化學 4.8 關于未來4.1 我們能否擁有先進的可持續(xù)發(fā)展的技術？ 圖表漫畫：投降！？ 當今的地球面臨著人口膨脹和資源過度消耗，大氣、水質(zhì)的污染，有毒廢物的排放，溫室氣體導致的全球氣候變暖，生物物種

3、的大量消失等一系列危機。面對如此困境，脆弱的地球還能承受嗎?。?藥物化學家正在積極開發(fā)避孕藥，但有諷刺意義的是，人口過剩在一定程度是由化學造成的，人類的死亡率曾經(jīng)是如此的高，因此不存在人口過剩。藥物化學大大提高了我們的生存率，為此，我們有了人口問題。當然，我們肯定不會回到過去一個流行感冒就死亡數(shù)萬人的日子，我們要出于自擇的辦法來控制人口，而不依靠大規(guī)模死亡的辦法黑死病The Black Death散播與年份14世紀襲擊歐洲的鼠疫, 患者會皮下出血,皮膚呈現(xiàn)黑色,故名.在整個十四世紀，大部分人口密度較高的城市，死亡率都在50%以上。在許多地方，“尸體象垃圾一樣被扔上了手推車”。據(jù)估計，14世紀的

4、100年中，歐洲有大約2500萬人死于黑死病，占當時歐洲人口的三分之一。不過，這次流行并沒有到此為止。直到15世紀末，歐洲每十年就遭到一次黑死病的襲擊。至于究竟有多少人死于黑死病，此后300年間，黑死病還曾多次暴發(fā)，可能總共殺死了多達2億人。我們和地球的關系從根本上改變了，我們必須看到這種轉(zhuǎn)變，理解它將會帶來什么。環(huán)境破壞的種種驚人圖景引起我們的警覺的程度也許各不相同，但這些在世界各地都出現(xiàn)的圖景卻有一點是共同的我們必須鼓起勇氣來承認：它們都是同一個深層問題的癥狀，而這個深層問題比人類任何時候面臨的問題都來得更加廣泛更加嚴厲。全球變暖，臭氧層損耗，物種滅絕，森林毀壞這一切有個共同的原因：人類文

5、明與地球的自然平衡之間的一種新型關系。 我們面臨的問題其實有兩個方面。一方面是認識到我們傷害地球的能力的確可能具有全球規(guī)模、的確可能是永久性的。我們已經(jīng)成為造成地球現(xiàn)狀的一個主要原因。另一方面是認識到我們必須首先把自己看作這個復雜系統(tǒng)的一個組成部分，才能夠理解人在這個系統(tǒng)中的新角色。我們從前習慣于把這個系統(tǒng)看成一個因果作用的簡單系統(tǒng)。現(xiàn)在看來，首要問題不在于我們對環(huán)境起了什么作用，而在于我們和環(huán)境處在怎樣一種關系之中。于是，無論我們用什么方式來解決環(huán)境危機，我們首先都需要重新審視人與環(huán)境的關系，這包括每一文明內(nèi)部的種種因素之間的復雜關系，各個文明之間的關系，以及生態(tài)系統(tǒng)各種主要自然成分之間的關

6、系。 圖表漫畫：“。只有今天待遇好！” 隨著“世界地球日”的來臨，全人類都自發(fā)地敲響了保護家園的警鐘，舉行著各項對地球有益的活動。然而，我們僅在一天大張旗鼓地關愛地球是遠遠不夠的，只有把每一天都當成“地球日”看待，才能盡快救治地球的沉疴，延緩她的衰老。（4月22日） 科技的高度發(fā)展，是環(huán)境污染的主要原因之一，在高唱污染問題嚴重性的今天，研究科學的人成為千夫所指的罪人，但研究科學的人最值得欽佩的一點，就是他們并不逃避責任。真正的科學家與工程師都抱著為人類謀福利的宗旨，努力不懈，當在這個過程中，出了毛病，他們并不否認他們錯了，但他們?nèi)匀宦耦^苦干，潛心研究，只盼望有朝一日能將功折罪。平心而論，解鈴還

7、須系鈴人，污染問題仍須用科技方法解決?，F(xiàn)在舉個明顯的例子：洛杉磯的空氣污染：洛杉磯因為污染問題十分嚴重，一般民眾早已普遍覺醒，在一九四八到一九六六年之間，他們利用科學方法完成了一個計劃包括研究現(xiàn)象形成的原因，對人口的增加、工廠數(shù)目、汽車的使用、燃料的消耗加以廣泛調(diào)查；一方面做橫向的調(diào)查，一方面也作縱向的整理，并得到立法的支持，頒布若干禁令，確立污染的規(guī)范。再利用科學技術的方法，研究發(fā)展許許多多的改進設施?，F(xiàn)在這地區(qū)的污染已大為減低。4.2 工業(yè)能否干凈的制造化學品？在美國和其他一些發(fā)達國家，化學加工業(yè)是制造業(yè)中最大的一個行業(yè)，物質(zhì)經(jīng)過化學變化而轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)品，但一般也產(chǎn)生了廢物，對它們采取什

8、么樣的處理辦法是做到干凈生產(chǎn)的關鍵。有一時期，廢棄物只是簡單的傾倒到河流中或埋在地下或直接排放到空氣中。但由于每一種物質(zhì)都包含多種化學品，這種做法不是一種真正有效的方法。1995年左右美國對全國的的有毒廢物堆放處展開了一項規(guī)模龐大的清理工作，這些地方大自然是不會照顧到的，我們必須自己來解決問題。新的工業(yè)革命 - 觀點的革命屬于化學制造商協(xié)會的化學制造商在美國制造了90的化學產(chǎn)品。他們通過了一個稱為負責與關心（Responsible Care)的綱領，在此綱領中他們立誓只制造不破壞環(huán)境的商品。An important aspect of Responsible Care is to have h

9、ealth, safety, environmental, and security (HSES) performance measures readily available to the public. Eastman 化學公司下屬的一家工廠。廠里所采用的工藝，每年可節(jié)省150萬桶原油。美國田納西州的一家化工廠從環(huán)境觀點出發(fā)，利用它的負責與關心綱領來指導操作，建造了這個國家最革新的廢水處理設備。這個設備高出地面，使得地下水的保護更容易一些。燃煤鍋爐所排放出的煤灰不像過去一樣被填埋，而是用來制造混凝土磚塊。這個工廠還有國家唯一的商業(yè)化設施，將煤轉(zhuǎn)化為各種化學產(chǎn)品，并最后用在合成纖維等的制作上

10、。利用當?shù)厝〉玫母吡蛎?，這個廠每年省用了約150萬桶原油。更值得一提的是這個設備回收了煤中所含硫的99.7。這個煤化工設備是如此的富有創(chuàng)新精神，以致被稱為1995年化學里程碑。另一個污染問題是與溶解各種各樣化學品的溶劑有關，當有機溶劑揮發(fā)時，它們會污染空氣。越來越多的制造商正在學會在加工工藝上如何使用水作為溶劑。水基油漆，包括用于汽車的烤漆，正在取代含有機溶劑的油漆。 4.3 化學對核廢料的處理能作出什么樣的貢獻？不是所有的廢棄物都能變?yōu)橛杏玫漠a(chǎn)品，化學品的毒性可以通過化學來解決，但放射性的物質(zhì)只能靠時間使其變的安全。利用現(xiàn)有的技術無法避免核能發(fā)電廠產(chǎn)生放射性廢料。然而，我們很清楚的看到核能是

11、我們未來的能源，在有些國家，它早已是主要能源。從核電廠產(chǎn)生的放射性物質(zhì)的物理量實際是不太大的，但它被嵌在許多其他物質(zhì)中，目前是將其整體存放，但這個量是如此之大，以致引起了麻煩?；瘜W家正試圖將放射性物質(zhì)分離出來并加以濃縮。只是存放有害物質(zhì)，這樣相當于是將放射性物質(zhì)變成了有用的東西。我國的核電發(fā)展最新統(tǒng)計顯示，截止到2008年2月底，我國已有秦山一期核電站、大亞灣核電站、嶺澳核電站一期、秦山二期核電站、秦山三期核電站、田灣核電站共6座核電站11臺核電機組建成投產(chǎn)運行，總裝機容量為906.8萬千瓦。 中國廣東核電集團與湖北省人民政府3月4日在京正式簽署了合作開發(fā)湖北核電項目協(xié)議，雙方將采取多種措施，

12、積極開展我國內(nèi)陸第一座核電站湖北咸寧大畈核電項目前期工作。這標志著我國核電建設將由沿海向內(nèi)陸拓展. 4.4 人們?nèi)粘Ｉ顣斐墒裁礃拥奈廴?？廢水處理：利用化學方法（中和法、氧化法）處理廢水是治理水污染的常用方法。 4.4 人們?nèi)粘Ｉ顣斐墒裁礃拥奈廴荆?汽油燃燒時會釋放出一些有毒性的一氧化碳，同時空氣中的一部分氮氣被轉(zhuǎn)化為氧化氮。未燃盡的汽油產(chǎn)物也同時散放出來。它們本身氣味就難聞，但在太陽光下它們結(jié)合起來形成刺鼻的化學品，而成為煙霧的一部分。 化學家知道了引起煙霧的原因，通過對燃燒過程的研究，將發(fā)動機改進以降低所產(chǎn)生的污染物的量，為了處理其剩余的污染氣體就需要在發(fā)動機的排氣管中安裝上催化轉(zhuǎn)化

13、器。這些固體催化劑能將污染物轉(zhuǎn)化為危害較少的物質(zhì)。點燃酸雨的形成過程：（弱酸）（強酸）有害氣體的排放，在空氣中會形成酸雨討 論 題 酸雨可能對環(huán)境造成什么樣的破壞？建筑物受損文物面目皆非森林植物枯死農(nóng)業(yè)嚴重減產(chǎn) 此外，酸雨能導致土壤的酸化、水體的污染、金屬制品的銹蝕。如何認識酸雨問題？酸雨已成為全世界范圍的環(huán)境問題注：pH值越小，酸 性越強。 用一組蓄電池驅(qū)動的電動車才是真正無污染的。 主要問題在于電池。蓄電池是一種以化學方法儲存電能的裝置，當電池中發(fā)生一種化學變化時，電流就產(chǎn)生了。當產(chǎn)生電流的化學用品用完后，電池就耗完了。但它可以重新加以充電，電流通過電池后，逆轉(zhuǎn)了化學變化并使化學物質(zhì)得以再

14、生，所以可以重復使用。 描述是很容易的，但要實際應用卻還有一段距離。一些特殊用途的電池該圖為筆記本電腦電池圖航空燃料電池上圖為太陽能電池氫氣燃燒放出的熱量大，生成物不污染環(huán)境，制氫的資源也很豐富。但氫氣的制取成本高，安全儲運困難，氫氣作為能源目前還不能廣泛使用。化學家們正在研究高效、廉價的儲氫材料，并取得了很大的進展。環(huán)保汽車的悄然興起汽車是人們生活中的重要交通工具，而汽車排放的尾氣又是造成環(huán)境污染的重要原因，為此人們急需尋找一種代用燃料?？茖W家經(jīng)過幾十年的盡心研究發(fā)現(xiàn)，用氫燃料電池作為汽車的動力，是無污染的理想能源。因此使用氫燃料電池的汽車才是名副其實的“綠色燃料”汽車。上圖為氫燃料電池汽車

15、電池的要求高容量，充電時間短重量輕，不會對車造成負擔使用年限長成本低，普及方便安全可靠4.5 能否選擇性的殺死害蟲？ 我們需要控制那些帶來疾病與破壞我們食物的某些蟲類。白蟻等甚至能破壞我們的房子。然而，沒有蜜蜂的話，很多植物就不能繁殖。我們?nèi)绾斡行У挠羞x擇的控制害蟲而不致毒害我們自己或其他無害的動物呢？DDT（注：二氯二苯三氯乙烷）事件 DDT是一種非常有效的合成殺蟲劑，用DDT來控制蚊子，使流行在熱帶國家的瘧疾得以大大的減少。 DDT的效果如此的明顯和重要，它的發(fā)明者Paul Muller榮獲了1948年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎。然而，DDT現(xiàn)在很少使用了，它在美國和許多國家都已經(jīng)被禁止。DDT

16、事件恐怕很少有哪一種化合物，會像DDT的歷史一樣，在過去的幾十年里，人類對其傾注了又愛又恨的復雜情感。 自從1939年，瑞士科學家保羅米勒發(fā)現(xiàn)了DDT的殺蟲功效以來，它被廣泛使用來撲殺蚊子這種斑疹傷寒、瘧疾等致命疾病的傳播者。此前，瘧疾是人類遭受到的最嚴重的災難之一每年的死者超過100萬，但在此后25年中，DDT挽救了超過500萬人的性命，并使至少10億人免于傳染。 那時，DDT被譽為“上帝賜予人類的最好禮物”，保羅米勒由此獲得1948年的諾貝爾醫(yī)學獎DDT事件1962年“世界衛(wèi)生日”，在世界衛(wèi)生組織的建議下，100多個國家同時發(fā)行了一套“世界聯(lián)合抗瘧疾”郵票，許多國家都不約而同地采用了DDT

17、噴灑滅蚊的設計。但這也是DDT最后一次享受殊榮。 這一年，美國作家蕾切爾卡遜出版了寂靜的春天。在這本被很多環(huán)保主義者奉為經(jīng)典的書籍中，卡遜用優(yōu)美的文筆，將DDT的負面作用傳達給公眾，并很快影響了政府的決策。 卡遜發(fā)現(xiàn)，DDT高度穩(wěn)定的化學結(jié)構(gòu)，使其在土壤中可持續(xù)存在數(shù)十年。通過一種叫做“蝗蟲作用”的過程，DDT在大氣中傳播，到達遠離源地的區(qū)域。在北極熊和南極企鵝的血液中，都能夠監(jiān)測到DDT的殘留物。 作為一種有毒的化學物質(zhì)，DDT一度對環(huán)境產(chǎn)生難以估量的嚴重危害。它使得鳥類的蛋殼變薄，幼鳥大量死亡，包括作為美國象征的白頭海雕、英國雀鷹等一大批珍稀鳥類瀕臨滅絕。 然而，有關使用DDT的爭辯一直在

18、持續(xù)。2005年2月，英國化學家約翰亭布瑞在新作毒物魅影中提出自己的觀點：“DDT曾經(jīng)給人類帶來莫大的好處，只要人類在使用時更加小心謹慎，就可以改善危險和利益之間的平衡?！?戰(zhàn)后的美國，DDT被廣為使用來消滅多種害蟲。盡管每英畝土地只要使用1磅DDT,就足夠除掉所有的害蟲，但人們在“越多越有效”的錯誤觀念驅(qū)使下，出現(xiàn)濫用DDT的趨勢。在美國的許多地區(qū)，數(shù)度對樹林噴灑每英畝超過25磅劑量的DDT。 而與此相反，英國人從未停止過使用DDT。但在使用前，他們經(jīng)過了審慎的評估。1963年，DDT被用來對付松樹尺蠖毛毛蟲，按照每英畝1磅的劑量，大區(qū)域地噴灑DDT，在害蟲被成功控制之后，雖然在當?shù)匾恍B類

19、身上發(fā)現(xiàn)了殘留的DDT，但從未出現(xiàn)死亡和數(shù)量減少的現(xiàn)象。 人們往往認為，人體內(nèi)累積的DDT，將對健康造成威脅。事實上，在第二次世界大戰(zhàn)中，軍人身上被噴灑DDT粉末，穿的是經(jīng)過DDT處理的內(nèi)衣褲，但幾乎沒有出現(xiàn)不良副作用；英國一些志愿者，每天口服一顆半毫克的DDT，連續(xù)服用一年，也沒有出現(xiàn)中毒跡象。 科學的爭論 更具諷刺意味的是，在禁用DDT后，用來代替DDT的大部分殺蟲劑毒性更強，DDT不曾造成任何人類死亡，可取代DDT的有機磷殺蟲劑（DDVP ，敵敵畏 ），每年都造成大量死亡事件。 在DDT被禁用后，消滅瘧疾的行動也遭到沉重打擊，瘧疾很快就在第三世界國家中卷土重來。在今天的非洲國家，每年大約

20、有1億多的瘧疾新發(fā)病例，大約有100多萬人死于瘧疾，其中大多數(shù)是兒童。 終于，在2006年9月一次“并不很隆重”的新聞發(fā)布會上，世界衛(wèi)生組織宣布，正式解除對DDT的禁令。 “來自科學和實踐的證據(jù)，都支持對DDT的這一重新評價。”世界衛(wèi)生組織一名官員表示，“（DDT）只要使用得當，并不會對人和動物的健康造成不良影響?！?如今，在撒哈拉以南的非洲，已有10個國家在采取這種方式控制瘧疾，在重新啟用DDT之后，這些國家的瘧疾發(fā)病率和死亡率，都降到了歷史最低點。 “當人類誤解和扭曲化學物的毒性資料，并且毫不仔細地衡量它的危險利益比例，就會造成原本很可貴，并且曾經(jīng)解救過數(shù)百萬人生命的化學物遭到濫用或禁用，

21、這對它們很不公平?！蔽覀儜撛趺醋?？開發(fā)有選擇性的農(nóng)藥，能控制蟲害而不引起不良的副作用，甚至可以利用蟲類本身所具有的特別的化學性能。用不同蟲類的化學密碼來做到誘捕。當我們從化學和生物化學方面認識了蟲類與其他動物的不同以及一種蟲類與其他蟲類的不同，可以期望在我們的努力下，使那些對人類構(gòu)成威脅的蟲類得以控制。我們不希望擾亂大自然的平衡，同時也不同意留在一個有些蟲類引起人類蒙受苦難或疾病的世界上，利用現(xiàn)代的手段，我們應該能夠達成一個恰如其分的和解。4.6 能否保證新合成化學品沒有不良反應？ 因為農(nóng)藥和除草劑是為了要有實用的生物效應而設計的。它們要經(jīng)過認真地審查以保證其不會產(chǎn)生非故意的傷害。對新的藥品

22、也是一樣對待的，它們必須通過嚴格的試驗以保證不存在不良副作用。在過去的幾年中，人們對新品種的出人意料的不良副作用已經(jīng)變得越來越敏感。冰箱和空調(diào)的設計原理 冰箱和空調(diào)需要使用一種氣體，它容易被壓縮成液體，隨著這種壓縮過程物質(zhì)散熱-熱量從冰箱的冷凍室散發(fā)出去或從空調(diào)器散發(fā)到外面的空氣中去。當液體膨脹成氣體時，熱則被吸收到冰箱的冷卻圈上或被吸收到空調(diào)器的冷卻面上。 早期的冰箱是用氨或二氧化硫作致冷劑來運轉(zhuǎn)的，但一旦吸入這種氣體非常危險。早期的冰箱泄漏，曾造成了一些人的死亡。因此化學家著手發(fā)明一種含有恰當性能的新型化學品，當它從液態(tài)膨脹成氣態(tài)的時候，它必須能吸收大量的熱，但它也必須是低生物毒性的。為了

23、達到這個目的，經(jīng)過大量的研究后，發(fā)明了似乎是理想的CFCs-（氯氟烴）（chlorofluorocarbons)根據(jù)氟里昂制冷劑的分子結(jié)構(gòu)，大致可以分為以下3類： 1.氯氟烴類：簡稱cfc，主要包括r11、r12、r113、r114、r115、r500、r502等，由于對臭氧層的破壞作用以及最大，被蒙特利爾議定書列為一類受控物質(zhì)。此類物質(zhì)目前已禁止使用，在制造聚氨酯海綿的過程中，r11已由r141b作為過渡性替代品。 2.氫氯氟烴：簡稱hcfc，主要包括r22、r123、r141b、r142b等，臭氧層破壞系數(shù)僅僅是r11的百分之幾，因此，目前hcfc類物質(zhì)被視為cfc類物質(zhì)的最重要的過渡性替

24、代物質(zhì)。在蒙特利爾議定書中r22被限定2020年淘汰，r123被限定2030年，發(fā)展中國家可以推遲10年。 3.氫氟烴類：簡稱hfc，主要包括r134a，r125，r32，r407c，r410a、r152等，臭氧層破壞系數(shù)為0，但是氣候變暖潛能值很高。在蒙特利爾議定書沒有規(guī)定其使用期限，在聯(lián)合國氣候變化框架公約京都議定書中定性為溫室氣體。 從生物學上看，它們確實達到了真正無害的程度，并在其他方面也被廣泛采用。當在液體面上的壓力減小后，由液體變成氣體時的膨脹性質(zhì)對于生產(chǎn)供絕緣用的泡沫塑料是很理想的，同時在油漆，剃須膏包括很多噴霧罐中也大量的使用CFCs的廣泛使用第一次提醒有麻煩的證據(jù)是來自于對臭

25、氧分子的基礎研究。1995年諾貝爾化學獎-發(fā)現(xiàn)氯原子在高空層中是分解臭氧的一種強有力的催化劑。1995年諾貝爾化學獎授予三位環(huán)境化學家Crutzen, Rowland和Molina 在這個分解過程，一個臭氧分子（O3）與一個氧原子（O）被轉(zhuǎn)化為兩個普通的氧分子（O2）氯原子從臭氧上取走第三個氧原子，生成一個O2分子和一個反應性極活潑的氧化氯（Cl-O），從而催化了這個分解反應，然后這個Cl-O將它的氧原子轉(zhuǎn)移給一個自由氧原子并成為一個O2分子。經(jīng)過此轉(zhuǎn)移過程后，氯原子能重新進行這個順序。 因此少數(shù)幾個氯原子就能破壞一大群臭氧分子-多達1000個（最后，氯原子與其他分子結(jié)合而終止了這個順序）。這

26、個效應不僅破壞了臭氧分子；而且兩個反應的每一順序也阻止了另外臭氧的形成。當高能量的紫外線照射到一個O2分子上所產(chǎn)生的自由氧原子通常會加到O2上生成一個O3分子，但Cl-O捕獲到了氧原子并制止了它與O2的反應。 臭氧在高空中臭氧是非常重要的-它吸收太陽光的高能量紫外線。紫外線能危害地球上所有的生命，包括人類生命在內(nèi)，那么這些與CFCs有什么關系呢？ 高能量紫外線也能將CFCs斷裂并釋放出氯原子。從這個反應過程的速率測定結(jié)果看，從排放到大氣層的CFCs量來估計，氯原子的數(shù)量是足夠多的，足以對臭氧層構(gòu)成一種危險。 對大氣層的研究表明，地球南極上空的臭氧層正在暫時的被破壞，已經(jīng)出現(xiàn)大面積的空洞。 這些

27、事實導致對CFCs無害的說法已不能接受，因為過去對這種新的危險沒有嚴肅地思考過。由于這個原因，現(xiàn)已發(fā)明用于冰箱與空調(diào)器中的新化學品種，并在灌裝噴霧罐方面引入了新化學品。這些新品種不像CFCs那樣具有強的破壞臭氧的能力，但更新?lián)Q代仍在繼續(xù)。自1987年關于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書在加拿大簽約生效，目前全世界已有188個國家的政府簽字同意執(zhí)行這份旨在保護地球臭氧層的國際環(huán)境公約。我國政府1991年6月在蒙特利爾議定書上簽字后，有關部門制定了氟利昂制冷劑加速淘汰計劃，明確提出我國要在2007年7月1日前停止氟利昂制冷劑的生產(chǎn)與消費。 蒙特利爾議定書從CFCs中吸取的教訓 對待化學品和對待人不同

28、-對廣泛推廣的化學新品種必須先認為它可能有罪（指起破壞作用），然后證明是清白無辜的。所有新的醫(yī)用化學品都要如此對待，其他的化學品一定也要經(jīng)過試驗。 我們不能因無知所造成的恐懼而簡單地將全部的進展放棄掉。假如冷藏法從來沒有被發(fā)明，我們的境況會好些嗎？假如我們還在用早先使用的有毒性的冷卻劑，我們的境況會好些嗎？當發(fā)明了CFCs，它解決了我們當時考慮到的所有問題，當新的問題出來的時候，化學家就針對的發(fā)明了與CFCs起同樣功能但不產(chǎn)生問題的新品種。這是對過去所用方法的改進，同時也是未來要采用的方法。重要的是我們要努力研究，這樣面向未想到的不良效應就不會感到太多驚奇。 是不是所有的不良化學效應都是致命的

29、？ DDT事件中的教訓：有些化學品即使它們不屬于致命的毒物，也能對人類或其他生物帶來不良的效應。所以，化學品的檢驗不僅僅是對人類是否會致命，還要加上一些非致命性效應進行篩選。任何新的化合物，不論它被引入到環(huán)境中或和人類接觸，必須要做過審慎試驗，了解它可能具有的副作用。 在過去，曾有過一種傾向，即假設任何一種新的化學品只要不是一種毒物或不會致癌就不成問題?，F(xiàn)代科學告訴我們不是這樣的，蝴蝶效應時常發(fā)生，科學越深入，我們才越安全。4.7 新的化學分支學科 - 環(huán)境化學 環(huán)境污染問題促進了環(huán)境化學研究的發(fā)展。 為了探討環(huán)境問題，逐漸發(fā)展了新的研究方法和手段，提出了新的觀點和理論，于是形成了一門新的化學

30、分支學科-環(huán)境化學。 環(huán)境化學的發(fā)展大致可以劃分為三個階段： 孕育階段(1970年以前) 形成階段(70年代) 發(fā)展階段(80年代) 什么是環(huán)境？ 中華人民共和國環(huán)境保護法把環(huán)境定義為：“影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經(jīng)過人工改造的自然因素的總體，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然保護區(qū)、風景名勝、城市和鄉(xiāng)村等?！?80年代，環(huán)境化學進入了新的發(fā)展階段，各研究領域開始向縱深發(fā)展，出現(xiàn)一些新的趨勢。 第一個趨勢是全面開展對主要元素，尤其是生命必需元素的生物地球化學循環(huán)和主要循環(huán)之間的相互作用，人類活動對這些循環(huán)產(chǎn)生的干擾和影響，以及對這些循環(huán)有重大影響的各種因素的研究。

31、 第二個趨勢是重視化學品安全評價。環(huán)境化學的發(fā)展趨勢 第三個趨勢是80年代出現(xiàn)的全球變化研究，涉及臭氧層耗損、全球變暖、海平面上升這樣一些次級環(huán)境效應或更高級環(huán)境效應的研究。 第四個趨勢是污染控制化學的研究，從深入地開展管端控制的過程化學和材料化學研究以尋找更加高效的控制方法和材料，逐步轉(zhuǎn)向“污染預防”概念的研究。 80年代末到90年代初，提出了“污染預防”、“清潔生產(chǎn)”、“零排放”等概念。環(huán)境化學的發(fā)展趨勢環(huán)境化學的研究內(nèi)容（1）查明潛在有害物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中存在；（2）對這些潛在有害物質(zhì)溯本求源，并查明它們 在環(huán)境介質(zhì)中和不同環(huán)境介質(zhì)之間的遷移轉(zhuǎn)化和歸宿(環(huán)境行為)；（3）查明這些潛在有害物

32、質(zhì)對環(huán)境(生態(tài)系統(tǒng))和人體健康發(fā)生作用的途徑、方式、程度和風險.（4）探索緩解或消除這些有害物質(zhì)已造成的影響或防止它們可能造成影響的方法和途徑。環(huán)境的形成和發(fā)展 在地球的原始地理環(huán)境剛剛形成的時候,只有原子、分子的化學及物理運動。 在大約35億年前，出現(xiàn)了生命現(xiàn)象。 大約在30多億年以前出現(xiàn)了原核生物。 大約在4億2億年前大氣中氧的濃度趨近于現(xiàn)代的濃度水平，并在平流層形成了臭氧層。綠色植物 (自養(yǎng)型生物)的出現(xiàn)和發(fā)展繁茂，及臭氧層的形成對地球的生物進化具有重要意義。 環(huán)境的形成和發(fā)展 在距今2億多年前出現(xiàn)爬行動物。 在距今大約200萬300萬年前出現(xiàn)了古人類。 人類是物質(zhì)運動的產(chǎn)物，是地球的地

33、表環(huán)境發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，環(huán)境是人類生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎，人類與其生存環(huán)境是統(tǒng)一的；人與動物有本質(zhì)的不同，人通過自身的行為來使自然界為自己的目的服務，來支配自然界。環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展 20世紀，由于近代社會經(jīng)濟的高度發(fā)展，環(huán)境污染和衰退更加嚴重，構(gòu)成了所謂社會公害，使人類的生存和發(fā)展受到更大的威脅。 世界上曾發(fā)生過八大公害事件： 1932年12月比利時馬斯（Meuse）河谷煙霧事件。 1943年5月到10月美國洛杉磯光化學煙霧事件。 多諾拉煙霧事件。 倫敦煙霧事件。環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展 日本四日市哮喘事件。 痛痛病事件。 水俁事件。 米糠油事件。 隨著人類社會經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境問題也在不斷產(chǎn)

34、生和發(fā)展。環(huán)境污染的公害事件發(fā)生頻率加快。 馬斯河谷事件1930年12月15日比利時馬斯河谷工業(yè)區(qū)工業(yè)區(qū)處于狹窄的盆地中，12月15日發(fā)生氣溫逆轉(zhuǎn)，工廠排出的有害氣體在近地層積累，三天后有人發(fā)病，癥狀表現(xiàn)為胸痛、咳嗽、呼吸困難等。一周內(nèi)有60多人死亡。心臟病、肺病患者死亡率最高。多諾拉事件1948年10月2631日美國賓夕法尼亞洲多諾拉鎮(zhèn)該鎮(zhèn)處于河谷，10月最后一個星期大部分地區(qū)受反報旋和逆溫控制，加上2630日持續(xù)有霧，使大氣污染物在近地層積累。二氧化硫及其氧化作用的產(chǎn)物與大氣中塵粒結(jié)合是致害因素，發(fā)病者5911人，占全鎮(zhèn)人口43。癥狀是眼痛、喉痛、流鼻涕、干咳、頭痛、肢體酸乏、嘔吐、腹瀉，

35、死亡17人。洛杉磯光化學煙霧事件40年代初期美國洛杉磯市全市250多萬輛汽車每天消耗汽油約1600萬升，向大氣排放大量碳氫化合物、氮氧化物、一氧化碳。該市臨海依山，處于50公里長的盆地中，汽車排出的廢氣在日光作用下，形成以臭氧為主的光化學煙霧。倫敦煙霧事件1952年12月58日英國倫敦市58日英國幾乎全境為濃霧覆蓋，四天中死亡人數(shù)較常年同期約多40000人，45歲以上的死亡最多，約為平時3倍；1歲以下死亡的，約為平時2倍。事件發(fā)生的一周中因支氣管炎死亡是事件前一周同類人數(shù)的9.3倍。四日市哮喘事件1961年日本四日市1955年以來，該市石油冶煉和工業(yè)燃油產(chǎn)生的廢氣，嚴重污染城市空氣。重金屬微粒

36、與二氧化硫形成硫酸煙霧。1961年哮喘病發(fā)作，1967年一些患者不堪忍受而自殺。1972年市共確認哮喘病患者達817人，死亡10多人。米糠油事件1968年3月 日本北九洲市、愛知縣一帶生產(chǎn)米糠油用多氯聯(lián)苯作脫臭工藝中的熱載體，由于生產(chǎn)管理不善，混入米糠油，食用后中毒，患病者超過1400人，至七八月份患病者超過5000人，其中16人死亡，實際受害者約13000人。水俁病事件19531956年日本熊本縣水俁市含甲基汞的工業(yè)廢水污染水體，使水俁灣和不知火海的魚中毒，人食用毒魚后受害。1972年日本環(huán)境廳公布：水俁灣和新縣阿賀野川下游有汞中毒者283，其中60人死亡。痛痛病事件19551972年日本富

37、山縣神通川流域鋅、鉛冶煉廠等排放的含廢水污染了神通川水體，兩岸居民利用河水灌溉農(nóng)田，使稻米和飲用水含鎘而中毒，1963年至1979年3月共有患者130人，其中死亡81人。環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展 70年代以來，所發(fā)生的許多公害的嚴重程度，已遠遠超過了八大公害。 1984年印度博帕爾市的一家農(nóng)藥廠，大約有45萬噸農(nóng)藥劇毒原料甲基異氰酸酯泄漏,發(fā)生了2500人中毒死亡，十余萬居民受害的悲慘事件。 1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站泄漏爆炸事件，使北歐、東歐等國大氣層中放射性塵埃增高達一周之久,是世界上第一次核電站污染環(huán)境的嚴重事故。環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展 海灣戰(zhàn)爭造成的環(huán)境污染。 我國的環(huán)境污染也相當嚴重

38、。 SO2排放量 顆粒物排放量 西南地區(qū)酸雨 水污染嚴重環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展 化學品急劇增加也帶來環(huán)境污染的問題。 全世界化學品的產(chǎn)量已從50年代的700萬噸發(fā)展到80年代的2500萬噸?，F(xiàn)在國際上已登記的化學品種達800萬種，而且每年還以上千種速度在發(fā)展，它們通過生產(chǎn)、儲藏、運輸、應用及最后處理進入環(huán)境。例： 鄰苯二甲酸酯（Phthalate Esters, PAEs） 為了減少鄰苯二甲酸酯對人體的危害，平時要注意最好不要用泡沫塑料容器泡方便面。不要用聚氯乙烯（含有鄰苯二甲酸酯成分）塑料容器在微波爐中加熱食品，正確的做法是把食品移到耐熱玻璃器皿或陶瓷器皿中進行加熱。 環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展 常

39、用PAEs有17種。 目前，城市垃圾和工業(yè)廢棄物中塑料及其制品的比例為10% ，PAEs（一種或多種PAEs）在塑料及其制品中占整體重量的20 50%。由于PAEs呈現(xiàn)游離狀態(tài)，極易直接轉(zhuǎn)移進入環(huán)境，而廣泛存在于大氣、土壤和水體中，并參與生物（包括人體）代謝作用。 環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展1982年，美國國家毒理規(guī)劃署的實驗報告，確證大白鼠和小白鼠能通過食物長期吸收鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯而引起肝癌；1988年美國學者提出了鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）作為嬰幼兒的橡皮奶頭和玩具成分的綜合風險評價報告。PAEs也屬環(huán)境激素類物質(zhì)，可導致生物與人體的性激素分泌量及活性下降、生殖器官異常、癌癥等發(fā)病率增加等 。環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展 環(huán)境問題已成為世界各國的主要政治問題和社會問題。 1972年聯(lián)合國在瑞典首都斯德哥爾摩召開了人類環(huán)境會議。 把環(huán)境問題與社會因素聯(lián)系起來。 正式組建了聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)。 20世紀80年代對環(huán)境的認識有新的突破性發(fā)展，提出持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。 20世紀90年代，鞏固和發(fā)展了這種指導思想，形成當代主導的環(huán)境意識。人類生存面臨挑戰(zhàn) 人口“爆炸”