绿色化学高中化学校本课程

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1、绿色化学绿色化学绿色化学化工绿色化学化工 有关的教材、专著和文献资料有关的教材、专著和文献资料 绿色化学化工导论绿色化学化工导论李德华编著李德华编著 科学出版社科学出版社 2005 绿色化学理论与应用绿色化学理论与应用Paul T. Anastas, 李朝军译李朝军译 科学出版社科学出版社 2002 绿色化学化工实用技术绿色化学化工实用技术 贡长生编贡长生编 化工出版社化工出版社 2002 绿色化学导论绿色化学导论Albert S. Matlack, 汪志勇等译，汪志勇等译，中国石化出版社，中国石化出版社，2006 Pollution Prevention: Fundamentals and

2、Practice Paul L. Bishop, 清华大学出版社，清华大学出版社，2002绿色化学化工绿色化学化工 Green Chemistry: Theory and Practice by Paul T. Anastas, John C. Warner, New York; Oxford University Press, 1998 Green Chemistry: Frontiers in Benign Chemical Syntheses and Processes, by Paul Anastas, Tracy C. Williamson, 1998 Green Chemistry

3、: Challenging Perspectives (Green Chemistry Series), by Pietro Tundo, Paul Anastas, 2000 Introduction to Green Chemistry, by Albert S. Matlack, Marcel Dekker, Inc, 2001 绿色化学化工绿色化学化工Resources are available on the Internet USEPAs Green Chemistry Program, http:/www.epa.gov/greenchemistry; ACSs green ch

4、emistry website, http:/www.chemistry.org/education/greenchem; GCIs website (Green Chemistry Institute), http:/www.lanl.gov/greenchemistry; Royal Society of Chemistrys Green Chemistry Network, http:/www.chemsoc.org/networks/gcn/index.htm绿色化学化工绿色化学化工Comments 听课听课 课程论文课程论文 考试考试绿色化学化工绿色化学化工主要内容主要内容 1.绪论

5、绪论 2.绿色化学原理绿色化学原理 3.化学工业的可持续性发展化学工业的可持续性发展 4.工业生态学原理工业生态学原理 5.绿色化学化工技术绿色化学化工技术 6.绿色无机化学绿色无机化学 7.绿色有机化学绿色有机化学 8.绿色制药及农药绿色制药及农药 9.绿色化学发展趋势绿色化学发展趋势 10.环境治理及综合利用环境治理及综合利用绿色化学化工绿色化学化工第一章第一章 绪论绪论Chapter 1Chapter 1IntroductionIntroduction绿色化学化工绿色化学化工内容提要内容提要1.1 人类十大环境危机人类十大环境危机1.2 人类将面临的环境问题人类将面临的环境问题 1.3

6、环境污染及治理工程环境污染及治理工程1.4 中国中国21世纪的绿色科技世纪的绿色科技1.5 绿色化学化工引论绿色化学化工引论绿色化学化工绿色化学化工1.1 人类十大环境危机人类十大环境危机 1. 全球变暖全球变暖 有资料表明，由于大量排放温室气体，在过有资料表明，由于大量排放温室气体，在过去的去的100年中，全球气温上升了年中，全球气温上升了0.6。 全球变暖是一种大规模的环境灾难，它会导致全球变暖是一种大规模的环境灾难，它会导致海洋水体膨胀和两极冰雪融化，使海平面上升，海洋水体膨胀和两极冰雪融化，使海平面上升，危及沿海地区的经济发展和人民生活，影响农业危及沿海地区的经济发展和人民生活，影响农

7、业和自然生态系统，加剧洪涝、干旱及其他气象灾和自然生态系统，加剧洪涝、干旱及其他气象灾害，此外，气候变暖还会影响人类健康，加大疾害，此外，气候变暖还会影响人类健康，加大疾病危险和死亡率，增加传染病。病危险和死亡率，增加传染病。 绿色化学化工绿色化学化工2.臭氧层破坏臭氧层破坏 1985年，英国科学家观测到南极上空出现臭年，英国科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞，并证实其同氟利昂分解产生的氯原子氧层空洞，并证实其同氟利昂分解产生的氯原子有直接关系。这一消息震惊了世界。有直接关系。这一消息震惊了世界。 臭氧层耗损意味着大量紫外线将直接辐射到地臭氧层耗损意味着大量紫外线将直接辐射到地面，导致人类皮肤

8、癌、白内障发病率增高，并抑面，导致人类皮肤癌、白内障发病率增高，并抑制人体免疫系统功能；农作物受害而减产；破坏制人体免疫系统功能；农作物受害而减产；破坏海洋生态系统的食物链，导致生态平衡的破坏。海洋生态系统的食物链，导致生态平衡的破坏。 高空中臭氧虽在减少，但低空中臭氧含量的增高空中臭氧虽在减少，但低空中臭氧含量的增加还会引起光化学烟雾，危害森林、农作物、建加还会引起光化学烟雾，危害森林、农作物、建筑物等，并会造成人的机体失调和中毒。筑物等，并会造成人的机体失调和中毒。 绿色化学化工绿色化学化工 3.生物多样性减少生物多样性减少在地球上大约在地球上大约1000万万3000万的物种中，只有万的物

9、种中，只有140万已万已经被命名或被简单地描述过。当前地球上生物多样性损失经被命名或被简单地描述过。当前地球上生物多样性损失的速度比历史上任何时候都快，鸟类和哺乳动物现在的灭的速度比历史上任何时候都快，鸟类和哺乳动物现在的灭绝速度可能是它们在未受干扰的自然界中的绝速度可能是它们在未受干扰的自然界中的100倍至倍至1000倍。倍。大面积地砍伐森林，过度捕猎野生动物，工业化和城大面积地砍伐森林，过度捕猎野生动物，工业化和城市化发展造成的污染，植被破坏，无控制的旅游，土壤、市化发展造成的污染，植被破坏，无控制的旅游，土壤、水、空气的污染，全球变暖等人类的各种活动是引起大量水、空气的污染，全球变暖等人

10、类的各种活动是引起大量物种灭绝或濒临灭绝的原因。物种灭绝或濒临灭绝的原因。物种减少是人类的灾难。物种减少是人类的灾难。绿色化学化工绿色化学化工 4.酸雨蔓延酸雨蔓延被称为被称为“空中恶魔空中恶魔”的酸雨目前已成为一种的酸雨目前已成为一种范围广泛、跨越国界的大气污染现象。酸雨会破范围广泛、跨越国界的大气污染现象。酸雨会破坏土壤，使湖泊酸化，危害动植物生长；会刺激坏土壤，使湖泊酸化，危害动植物生长；会刺激人的皮肤，诱发皮肤病，引起肺水肿、肺硬化；人的皮肤，诱发皮肤病，引起肺水肿、肺硬化；会腐蚀金属制品、油漆、皮革、纺织品和含碳酸会腐蚀金属制品、油漆、皮革、纺织品和含碳酸盐的建筑。盐的建筑。 我国目

11、前已发现有我国目前已发现有30%的地区有降酸雨的现象，的地区有降酸雨的现象，主要集中在长江以南。主要集中在长江以南。20余年来，酸雨受害面积余年来，酸雨受害面积已扩大到国土的已扩大到国土的30%以上，甚至连土质碱性的北以上，甚至连土质碱性的北方也有一些城市（如青岛、图门）出现酸雨。方也有一些城市（如青岛、图门）出现酸雨。绿色化学化工绿色化学化工 5.森林锐减森林锐减联合国有关资料表明，全球森林面积的减少联合国有关资料表明，全球森林面积的减少主要发生在主要发生在20世纪世纪50年代以后，其中年代以后，其中1980年至年至1990年期间全球平均每年损失森林年期间全球平均每年损失森林995万公顷，约

12、等于万公顷，约等于一个韩国的面积。一个韩国的面积。近近100年来，中国原有的森林面积已经减少了年来，中国原有的森林面积已经减少了50%，木材蓄积量减少了，木材蓄积量减少了33%；森林覆盖率为；森林覆盖率为13.92%，不到全世界森林覆盖率，不到全世界森林覆盖率30%的一半，居的一半，居世界第世界第100位左右。位左右。 绿色化学化工绿色化学化工 6. 土地荒漠化土地荒漠化据有关资料记载，全球每年有据有关资料记载，全球每年有600万公顷的土地变万公顷的土地变为荒漠。为荒漠。 亚太地区如中国、阿富汗、蒙古、巴基斯坦、印亚太地区如中国、阿富汗、蒙古、巴基斯坦、印度是土地荒漠化问题突出的国家。度是土地

13、荒漠化问题突出的国家。绿色化学化工绿色化学化工 7.大气污染大气污染 8 水体污染水体污染 全世界多数河流都受到不同程度的污染，其中约全世界多数河流都受到不同程度的污染，其中约有有40%的河流稳定流量受到较为严重的污染。全的河流稳定流量受到较为严重的污染。全球每年水污染导致球每年水污染导致10亿人患病，亿人患病，300万儿童因腹泻万儿童因腹泻死亡。死亡。 绿色化学化工绿色化学化工无锡太湖无锡太湖太湖蓝藻暴发致自来水污染太湖蓝藻暴发致自来水污染-搜狐新闻搜狐新闻.htm绿色化学化工绿色化学化工昆明滇池昆明滇池2007年年6月月24日，昆明滇池海埂一线的日，昆明滇池海埂一线的岸边，蓝藻大量繁殖，让

14、湖水绿浪翻岸边，蓝藻大量繁殖，让湖水绿浪翻滚，远处是著名的睡美人西山。滚，远处是著名的睡美人西山。2007年年6月月24日，因天日，因天气闷热，滇池蓝藻大气闷热，滇池蓝藻大量繁殖，在昆明滇池量繁殖，在昆明滇池海埂一线的岸边，湖海埂一线的岸边，湖水如绿油漆一般。水如绿油漆一般。绿色化学化工绿色化学化工淮河淮河 被污水围困的家园被污水围困的家园(CCTV共同关注共同关注) 五十年代淘米洗菜，五十年代淘米洗菜， 六十年代洗衣灌溉六十年代洗衣灌溉七十年代水质败坏，七十年代水质败坏， 八十年代鱼虾绝代八十年代鱼虾绝代九十年代拉稀生癌九十年代拉稀生癌一首广泛流传于淮河边的民谣一首广泛流传于淮河边的民谣 绿

15、色化学化工绿色化学化工 9 .海洋污染海洋污染 目前，全球每年都有数十亿吨的淤泥、污水、目前，全球每年都有数十亿吨的淤泥、污水、工业垃圾和化工废物等直接流入海洋，河流每年工业垃圾和化工废物等直接流入海洋，河流每年也将近百亿吨的淤泥和废物带入沿海水域。也将近百亿吨的淤泥和废物带入沿海水域。 赤潮现象赤潮现象1.rm 赤潮现象赤潮现象2.rm绿色化学化工绿色化学化工 10. 垃圾围城垃圾围城固体废物侵占大量土地，对农田破坏严重；严固体废物侵占大量土地，对农田破坏严重；严重污染空气和水体。重污染空气和水体。 垃圾填埋产生的垃圾渗漏液呈红棕色或深黑色、垃圾填埋产生的垃圾渗漏液呈红棕色或深黑色、恶臭，成

16、分复杂多变，垃圾渗漏液的处理是一个恶臭，成分复杂多变，垃圾渗漏液的处理是一个世界性的难题。世界性的难题。绿色化学化工绿色化学化工1.2 人类将面临的环境问题人类将面临的环境问题 1. 生命伦理生命伦理”概念受到挑战概念受到挑战 一是新的生物投放自然界后可能不受控制地繁一是新的生物投放自然界后可能不受控制地繁殖、传播，从而影响现有的生态系统平衡；殖、传播，从而影响现有的生态系统平衡；二是改变了的基因遗传特征可能不知不觉地二是改变了的基因遗传特征可能不知不觉地传给其他生物（基因自然转移）并在这些生物中传给其他生物（基因自然转移）并在这些生物中形成不受控制的或者是危险的特性；形成不受控制的或者是危险

17、的特性；三是如果基因工程用于制造武器，就可能造三是如果基因工程用于制造武器，就可能造出比原子弹威力更大的毁灭性武器。出比原子弹威力更大的毁灭性武器。 绿色化学化工绿色化学化工 2 . 人类遭受新旧传染病的围攻人类遭受新旧传染病的围攻 全球变暖，病菌传播范围扩大，病菌繁殖速度全球变暖，病菌传播范围扩大，病菌繁殖速度加快。加快。 环境污染，缺乏安全、卫生的饮用水和清洁新环境污染，缺乏安全、卫生的饮用水和清洁新鲜的空气，现代病和环境怪病增多。鲜的空气，现代病和环境怪病增多。 人畜异体器官移植，病毒可能产生变异，成为人畜异体器官移植，病毒可能产生变异，成为人体内的新病原体或者同人体内原有病毒重新结人体

18、内的新病原体或者同人体内原有病毒重新结合，形成新病毒菌株。合，形成新病毒菌株。 抗菌素和杀虫剂的广泛使用，导致抗药性新病抗菌素和杀虫剂的广泛使用，导致抗药性新病源体的出现。源体的出现。 食品生产、加工、运输和销售的国际化，大大食品生产、加工、运输和销售的国际化，大大增加了食物源传染病的发病危险。增加了食物源传染病的发病危险。 绿色化学化工绿色化学化工 3. 人类活动污染宇宙人类活动污染宇宙 人类在太空活动人类在太空活动40年来，留在太空的垃圾如废弃卫星、年来，留在太空的垃圾如废弃卫星、火箭残骸、爆炸碎片等已满布太空，数以百万计。这些高火箭残骸、爆炸碎片等已满布太空，数以百万计。这些高速飘游的太

19、空垃圾已成为危险的太空速飘游的太空垃圾已成为危险的太空“飘流炸弹飘流炸弹”，对在，对在轨道上运转的太空器造成了严重威胁。轨道上运转的太空器造成了严重威胁。 1983年，苏联一颗核动力间谍卫星烧毁，反应堆中的年，苏联一颗核动力间谍卫星烧毁，反应堆中的110磅放射性铀有磅放射性铀有80%被释放出来，使高层大气中的放射性被释放出来，使高层大气中的放射性最强的铀最强的铀235含量增加了含量增加了50%。 由于实验的需要，越来越多的地球生物进入太空。这由于实验的需要，越来越多的地球生物进入太空。这些进入太空的生物，在受到强烈紫外线和宇宙射线的照射些进入太空的生物，在受到强烈紫外线和宇宙射线的照射后发生突

20、变，可能成为具有强烈毒性的生物。后发生突变，可能成为具有强烈毒性的生物。 绿色化学化工绿色化学化工 4 . 人类自身隐忧增加人类自身隐忧增加21世纪的人类社会在各种高新技术的装备下，世纪的人类社会在各种高新技术的装备下，现代化和自动化程度越来越高，人类可以在各种现代化和自动化程度越来越高，人类可以在各种人造环境中舒舒服服地坐享其成，而人类的适应人造环境中舒舒服服地坐享其成，而人类的适应力和抗逆性将会渐渐减弱。英国伦敦大学基因教力和抗逆性将会渐渐减弱。英国伦敦大学基因教授史蒂夫授史蒂夫琼斯在琼斯在1997年初发表的研究报告中惊呼：年初发表的研究报告中惊呼：社会在进步，人种在退化。社会在进步，人种

21、在退化。因为在舒适的环境中自然选择淘汰的机率越因为在舒适的环境中自然选择淘汰的机率越来越小，使得大量基因变异产生的素质不高的基来越小，使得大量基因变异产生的素质不高的基因也能够遗传下去，最终导致人种的总体退化。因也能够遗传下去，最终导致人种的总体退化。绿色化学化工绿色化学化工1.3 环境污染及治理工程环境污染及治理工程1. 环境污染对人体的危害环境污染对人体的危害 急性危害：污染物在短期内浓度很高，或者几种污染物急性危害：污染物在短期内浓度很高，或者几种污染物联合进入人体可以对人体造成急性危害。联合进入人体可以对人体造成急性危害。 慢性危害：慢性危害主要指小剂量的污染物持续地作用慢性危害：慢性

22、危害主要指小剂量的污染物持续地作用于人体产生的危害。如大气污染对呼吸道慢性炎症发病率于人体产生的危害。如大气污染对呼吸道慢性炎症发病率的影响等。的影响等。 远期危害：环境污染对人体的危害，一般是经过一段较远期危害：环境污染对人体的危害，一般是经过一段较长的潜伏期后才表现出来，如环境因素的致癌作用等。长的潜伏期后才表现出来，如环境因素的致癌作用等。绿色化学化工绿色化学化工 2. “八大公害事件八大公害事件” 马斯河谷烟雾事件（马斯河谷烟雾事件（1930年，比利时）年，比利时）富山骨痛病事件（富山骨痛病事件（1931年，日本）年，日本）洛杉矶化学烟雾事件（洛杉矶化学烟雾事件（1943年，美国）年，

23、美国）多诺拉烟雾事件（多诺拉烟雾事件（1948年，美国）年，美国）伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件(1952年，英国）年，英国）熊本熊本水俣病事件（水俣病事件（1953年，日本）年，日本）四日市哮喘病事件（四日市哮喘病事件（1955年，日本）年，日本）爱知米糠油事件（爱知米糠油事件（1968年，日本）年，日本） 绿色化学化工绿色化学化工 3. 寂静的春天寂静的春天 1962年，美国科学家卡逊女士发表年，美国科学家卡逊女士发表寂静的寂静的春天春天，以通俗的笔法，提醒世人警惕过度使用，以通俗的笔法，提醒世人警惕过度使用农药的恶果。农药的恶果。寂静的春天寂静的春天像是黑暗寂静中的一声呐喊，像是黑暗寂静中的一

24、声呐喊，唤醒了广大民众。唤醒了广大民众。绿色化学化工绿色化学化工其他环保思想及经典著作其他环保思想及经典著作 人口原理人口原理 TR马尔萨斯马尔萨斯 1798年，年，TR马尔萨斯在马尔萨斯在人口原理人口原理一书中一书中根据资源有限，而人口按几何级数增长的情况，根据资源有限，而人口按几何级数增长的情况，首次提出人类应控制人口增长的思想。首次提出人类应控制人口增长的思想。 北大校长马寅初教授在中国首次提出实施计划生北大校长马寅初教授在中国首次提出实施计划生育国策。育国策。绿色化学化工绿色化学化工 1851年，印第安索瓜米西族酋长西雅图年，印第安索瓜米西族酋长西雅图西雅图宣西雅图宣言言；1962年，

25、年，美美 蕾切尔蕾切尔卡逊卡逊寂静的春天寂静的春天；1972年，罗马俱乐部年，罗马俱乐部美美 丹尼斯丹尼斯米都斯米都斯 等等增长增长的极限的极限；1972年，年，美美 芭芭拉芭芭拉沃德，勒内沃德，勒内杜博斯杜博斯 只有一只有一个地球个地球；1972年，年，美美 巴里巴里康芒纳康芒纳封闭的循环封闭的循环；1975年，年，英英 彼得彼得辛格辛格动物解放动物解放；1987年，年，“世界环境与发展委员会世界环境与发展委员会”我们共同的我们共同的未来未来；1991年，年，美美 阿尔阿尔戈尔戈尔濒临失衡的地球濒临失衡的地球；1992年，年，美美 艾伦艾伦杜宁杜宁多少算够多少算够；1998年，年，瑞士瑞士

26、苏伦苏伦埃尔克曼埃尔克曼工业生态学工业生态学。 绿色化学化工绿色化学化工 4.全球环境保护对策大事记全球环境保护对策大事记 1970年年4月月22日日 美国发起第一个美国发起第一个“地球日地球日”活动。活动。1972年年6月月16日日 联合国人类环境会议通过联合国人类环境会议通过联合国人类环境联合国人类环境宣言宣言。1972年年11月月 通过通过保护世界文化和自然遗产公约保护世界文化和自然遗产公约。1973年年1月月 联合国成立环境规划署。联合国成立环境规划署。1973年年11月月 通过通过濒危野生动植物国际贸易公约濒危野生动植物国际贸易公约。1977年年8月月 联合国通过联合国通过“防止荒漠

27、化行动计划防止荒漠化行动计划”。1979年年6月月 通过通过保护移动性野生动物物种公约。保护移动性野生动物物种公约。1982年年5月月18日日 联合国人类环境会议通过联合国人类环境会议通过内罗毕宣言内罗毕宣言。1984年年4月月 非洲召开环境保护会议，决定每年非洲召开环境保护会议，决定每年4月月10日为日为“非洲环境保护日非洲环境保护日”。 1985年年3月月5日日 通过保护臭氧层的通过保护臭氧层的维也纳公约维也纳公约。 绿色化学化工绿色化学化工 1987年年4月月27日日 世界环境与发展委员会公布世界环境与发展委员会公布我们共同的未来我们共同的未来长篇报长篇报告。告。 1987年年9月月16

28、日日 联合国环境署保护臭氧层会议通过联合国环境署保护臭氧层会议通过蒙特利尔协定蒙特利尔协定。 1989年年3月月23日日 联合国环境署控制危险废物越境转移会议通过联合国环境署控制危险废物越境转移会议通过巴塞尔巴塞尔公约公约 1992年年6月月3日至日至14日日 联合国环境与发展大会，联合国环境与发展大会，102个国家元首出席会议。个国家元首出席会议。大会通过了大会通过了里约热内卢环境与发展宣言里约热内卢环境与发展宣言以及以及二十一世纪议程二十一世纪议程。 1992年年11月月16日日 1575名著名科学家起草的名著名科学家起草的世界科学家对人类的警告世界科学家对人类的警告发表发表 。 1993

29、年年9月月17日至日至19日日 联合国环境规划署与澳大利亚民间环境团体联合联合国环境规划署与澳大利亚民间环境团体联合倡议的倡议的“让世界清洁起来让世界清洁起来”的运动在的运动在61个国家得到热烈响应。个国家得到热烈响应。 1994年年9月月5日至日至13日日 联合国第三次世界人口与发展大会通过了遏制世界联合国第三次世界人口与发展大会通过了遏制世界人口增长、促进社会发展的人口增长、促进社会发展的行动纲领行动纲领，与会代表，与会代表15000人。人。 绿色化学化工绿色化学化工一一. 中国中国21世纪的绿色科技世纪的绿色科技1. 绿色科技的含义及其发展绿色科技的含义及其发展 可持续发展的基本国策促进

30、了绿色科技的诞生，可持续发展的基本国策促进了绿色科技的诞生，绿色科技是国家为实现经济可持续发展实施的一绿色科技是国家为实现经济可持续发展实施的一项技术战略。项技术战略。 绿色科技是以保护人体健康和人类赖以生存的环绿色科技是以保护人体健康和人类赖以生存的环境，促进经济可持续发展为核心内容的所有科技境，促进经济可持续发展为核心内容的所有科技活动的总称。无论从内涵和外延都超越了环境科活动的总称。无论从内涵和外延都超越了环境科技，然而，它将保护自然资源和生态环境作为主技，然而，它将保护自然资源和生态环境作为主要价值目标之一，对我国环保事业发展将提供全要价值目标之一，对我国环保事业发展将提供全方位和系统

31、的技术支持，对全国科技发展具有重方位和系统的技术支持，对全国科技发展具有重要指导意义。要指导意义。绿色化学化工绿色化学化工 国外绿色科技发展现状国外绿色科技发展现状 近十年来，发达国家在扭转环境保护困境、调整近十年来，发达国家在扭转环境保护困境、调整技术方向的过程中，逐渐出现和形成了绿色科技。技术方向的过程中，逐渐出现和形成了绿色科技。 自自20世纪世纪90年代初，工业发达国家相继采取措施，年代初，工业发达国家相继采取措施，使环保工作由污染治理向污染预防转变。使环保工作由污染治理向污染预防转变。绿色化学化工绿色化学化工 1994年年7月，美国政府发布了月，美国政府发布了“面向可持续发展的未来技

32、术面向可持续发展的未来技术”报告，强调指出环境技术发展的重心是预防而不是治理已报告，强调指出环境技术发展的重心是预防而不是治理已经发生的污染。经发生的污染。 德国也努力致力于以绿色科技推动社会经济朝向良性循环德国也努力致力于以绿色科技推动社会经济朝向良性循环方向发展，并使其成为现代化发展的重要组成部分。一个方向发展，并使其成为现代化发展的重要组成部分。一个成功的例子就是制成成功的例子就是制成“绿色电视绿色电视”，它具有耗电省、电磁，它具有耗电省、电磁辐射低、使用材料种类少且便于回收利用、避免过早淘汰辐射低、使用材料种类少且便于回收利用、避免过早淘汰等特点。等特点。 加拿大联邦政府早在加拿大联邦

33、政府早在1993年就已制定绿色计划。年就已制定绿色计划。 日本政府非常重视节约资源和能源，倡导和推广绿色技术，日本政府非常重视节约资源和能源，倡导和推广绿色技术，已把环境技术、电子技术和汽车技术并列为三大领先绿色已把环境技术、电子技术和汽车技术并列为三大领先绿色技术。技术。绿色化学化工绿色化学化工 世界范围绿色技术革命浪潮的中心在于：世界范围绿色技术革命浪潮的中心在于： 但是由于发达国家制订苛刻的环境标准，世界贸但是由于发达国家制订苛刻的环境标准，世界贸易中出现了所谓易中出现了所谓“绿色壁垒绿色壁垒”。许多国家开始实。许多国家开始实行环境标志制度，对促进绿色产品开发、引导绿行环境标志制度，对促

34、进绿色产品开发、引导绿色消费起到了重要作用。环境标志是对产品符合色消费起到了重要作用。环境标志是对产品符合绿色要求的一种认定。绿色要求的一种认定。 德国是率先实行环境标志计划的国家，美国的污德国是率先实行环境标志计划的国家，美国的污染预防法，日本的环境协调型产品计划，加拿大染预防法，日本的环境协调型产品计划，加拿大的的“环境优选环境优选”等都对绿色科技的发展起了重要等都对绿色科技的发展起了重要的促进作用。的促进作用。绿色化学化工绿色化学化工2. 2. 环保事业对绿色科技的需求环保事业对绿色科技的需求 2121世纪初，我国国民经济的稳步增长和环境保护事世纪初，我国国民经济的稳步增长和环境保护事业

35、的飞速发展，要求环境科技不仅要为污染治理提业的飞速发展，要求环境科技不仅要为污染治理提供技术支持，为管理提供决策依据，还要为预防可供技术支持，为管理提供决策依据，还要为预防可能出现的新污染问题提供可行的方案和措施。能出现的新污染问题提供可行的方案和措施。绿色化学化工绿色化学化工 例如，例如，2121世纪环保所需的清洁生产技术主要包括世纪环保所需的清洁生产技术主要包括绿色能源绿色能源技术技术、环境协调材料新技术环境协调材料新技术、废物减量化技术废物减量化技术等。等。 环境协调材料环境协调材料是资源和能源消耗最少，对环境影响最小，是资源和能源消耗最少，对环境影响最小，再生循环利用率最高的各种新型材

36、料。它的开发和研制是再生循环利用率最高的各种新型材料。它的开发和研制是2121世纪初绿色环保科技攻关的重要方向之一。世纪初绿色环保科技攻关的重要方向之一。 在污染治理技术方面重点是要发展在污染治理技术方面重点是要发展高新分离和生物技术设高新分离和生物技术设备备以解决难降解、高浓度有机废水的处理问题。以解决难降解、高浓度有机废水的处理问题。 在自然生态保护与恢复方面，要着重探索资源开发后的在自然生态保护与恢复方面，要着重探索资源开发后的生生态恢复技术态恢复技术，生态建设中的单元技术生态建设中的单元技术，如生物农药、生物，如生物农药、生物肥料、可降解地膜、肥料等。还要重点推进肥料、可降解地膜、肥料

37、等。还要重点推进生态保护与恢生态保护与恢复技术的产业化进程复技术的产业化进程。绿色化学化工绿色化学化工1.5 1.5 绿色化学化工引论绿色化学化工引论1. 绿色化学的定义和发展简史绿色化学的定义和发展简史 绿色化学，也可叫作可持续的化学（绿色化学，也可叫作可持续的化学（Sustainable Chemistry），它是一个概括性的概念：），它是一个概括性的概念：“化学是一种给予化学是一种给予能力的或可操作的科学，利用它可使经济和环境的发展协能力的或可操作的科学，利用它可使经济和环境的发展协调地进行。调地进行。” （Chemistry is an enabling science that wi

38、ll allow economic progress and environmental progress to proceed in harmony）。）。绿色化学化工绿色化学化工有一些重要事件促使了绿色化学的诞生和迅速发展有一些重要事件促使了绿色化学的诞生和迅速发展:D 1987年联合国提出关于年联合国提出关于“Our Common Future”的报告，率先的报告，率先提出了可持续发展的概念。随之，提出了可持续发展的概念。随之，1992年在巴西里约举行的年在巴西里约举行的联合国环境与发展大会上受到百余国家元首一致肯定。这意联合国环境与发展大会上受到百余国家元首一致肯定。这意味着工业增长、

39、经济发展必须既符合当代社会需要并能为人味着工业增长、经济发展必须既符合当代社会需要并能为人类后代保护资源和环境。类后代保护资源和环境。D 美国美国1990年通过了污染预防法（年通过了污染预防法（Pollution Prevention Act of 1990）。这是关于着眼源头污染预防的第一个环境法规。它）。这是关于着眼源头污染预防的第一个环境法规。它促使促使USEPA于于1991年建立了绿色化学规划，当时在年建立了绿色化学规划，当时在Office of Pollution Prevention & Toxics 的的Dr. Paul T. Anastas创造并定创造并定义了绿色化学专名词。此

40、人现在义了绿色化学专名词。此人现在White House Office of Science & Technology Policy。绿色化学化工绿色化学化工D USEPA与与USNSF合作支持开展并在合作支持开展并在ACS范围内组范围内组织了题为织了题为“Design for the Environment of 21 Century”，“Environmentally Benign Chemistry”，“Environmental Friendly Chemistry”等专题学术等专题学术讨论会。讨论会。D 通过美国通过美国EPA，学术界，工业界，政府部门等协作，学术界，工业界，政府部门

41、等协作提出利用化学开发新的污染预防技术并建议设立提出利用化学开发新的污染预防技术并建议设立总统绿色化学挑战奖以资鼓励。美国于总统绿色化学挑战奖以资鼓励。美国于1995年建年建立了此种特殊奖励，每年颁发一次。立了此种特殊奖励，每年颁发一次。D 目前在目前在U.K., Australia, Italy, & Germany等国都设等国都设立了类似的国家级奖励。立了类似的国家级奖励。绿色化学化工绿色化学化工D Dr. Paul T. Anastas 和麻省大学的和麻省大学的John C. Warner教授提出教授提出了有关绿色化学的了有关绿色化学的12条原则，为绿色化学奠定了理论基础。条原则，为绿色

42、化学奠定了理论基础。D 美国建立了世界第一个绿色化学研究所（院，美国建立了世界第一个绿色化学研究所（院，GCI）。）。1997年年5月先是由工业界，学术界，国家重点实验室等在互联网月先是由工业界，学术界，国家重点实验室等在互联网上组成的虚拟非盈利组织，目前已在上组成的虚拟非盈利组织，目前已在17个国家有它的联合组个国家有它的联合组成部分。成部分。2001年初年初GCI已与已与ACS合作，以便加强化学在环境合作，以便加强化学在环境研究中的作用。研究中的作用。GCI已在已在ACS总部中设立办公室，并且总部中设立办公室，并且ACS将提供给将提供给GCI核心基金。核心基金。D GCI所长所长Dr. D

43、ennis L. Hjeresen 当前致力于把绿色化学从学当前致力于把绿色化学从学术领域扩展到社会各个方面，使其成为有力的重要工具。术领域扩展到社会各个方面，使其成为有力的重要工具。绿色化学化工绿色化学化工2. 2. 环境中有毒化学品和事故危害环境中有毒化学品和事故危害D DDTDDT是人所共知的曾是应用广泛的杀虫剂。是人所共知的曾是应用广泛的杀虫剂。CCl3ClClDDT绿色化学化工绿色化学化工 然而，它在鸟类体内累积后，造成蛋壳变薄，使然而，它在鸟类体内累积后，造成蛋壳变薄，使很多鸟类种群显著减少，如猎鹰，秃鹰，鹗和棕很多鸟类种群显著减少，如猎鹰，秃鹰，鹗和棕色鹈鹕等。色鹈鹕等。 Rac

44、hel CarsonRachel Carson在在“寂静的春天寂静的春天”著作中第一次提著作中第一次提出了这类问题。目前仍有一些国家生产和使用。出了这类问题。目前仍有一些国家生产和使用。 其它一些持久性多氯代化合物，如其它一些持久性多氯代化合物，如PCBsPCBs，二恶英，二恶英，已知是具有雌激素性质，成为环境内分泌干扰物。已知是具有雌激素性质，成为环境内分泌干扰物。绿色化学化工绿色化学化工 在在1950年代后期到年代后期到1962年曾用作处理孕妇作呕的药剂，年曾用作处理孕妇作呕的药剂，然而后来发现在然而后来发现在46个国家中有个国家中有8000个儿童具有出生缺陷。个儿童具有出生缺陷。 在巴西

45、，曾用此种药治疗麻疯病，导致数十个生育畸形。在巴西，曾用此种药治疗麻疯病，导致数十个生育畸形。NNHOOOOthalidomideD绿色化学化工绿色化学化工 由于很多化学品有毒，出现了一些憎化学品（由于很多化学品有毒，出现了一些憎化学品（Chemphobia）的呼声，认为全天然的呼声，认为全天然(All natural)总比化学品为好！其实不总比化学品为好！其实不然，天然物中也含有有毒化学物质。然，天然物中也含有有毒化学物质。 当用发霉的花生喂火鸡时造成火鸡发病或死亡才发现了它，当用发霉的花生喂火鸡时造成火鸡发病或死亡才发现了它，已知它是致癌物。已知它是致癌物。OCH3OOOOOAflatox

46、in B1，黄曲霉毒素，黄曲霉毒素D绿色化学化工绿色化学化工 人吃了由黑麦上生长的麦角酸制成的麦角酸衍生人吃了由黑麦上生长的麦角酸制成的麦角酸衍生物后，即变得发狂。物后，即变得发狂。Lysergic acid，麦角酸麦角酸NNHCH3COOHH绿色化学化工绿色化学化工 当人吃了未处理好的河豚鱼，可能中毒致死，由当人吃了未处理好的河豚鱼，可能中毒致死，由于它含有河豚毒素，可造成肺脏麻痹而死亡。于它含有河豚毒素，可造成肺脏麻痹而死亡。 有些商人用黄樟树根提取物作软饮料的香味剂，有些商人用黄樟树根提取物作软饮料的香味剂，其中就含有黄樟素，它是一种致癌物。其中就含有黄樟素，它是一种致癌物。OOSafr

47、ole，黄樟素，黄樟素绿色化学化工绿色化学化工D 天然食物中有的也含有有益的化学物质，比如水天然食物中有的也含有有益的化学物质，比如水果和蔬菜中常常含有天然抗氧化剂，像葡萄中含果和蔬菜中常常含有天然抗氧化剂，像葡萄中含有的有的resveratrol即可抑制肿瘤的发生发展。即可抑制肿瘤的发生发展。 绿色化学中尽量选择无毒少毒原料并最少使用易绿色化学中尽量选择无毒少毒原料并最少使用易燃易爆和具有高反应活性的材料。燃易爆和具有高反应活性的材料。OHOHHOResveratrol绿色化学化工绿色化学化工 加强研究，卫生保健和食品监督管理以及克服不良生活习惯加强研究，卫生保健和食品监督管理以及克服不良生

48、活习惯对生命安全起很大作用。此处列举一些美国的数据可见一斑。对生命安全起很大作用。此处列举一些美国的数据可见一斑。吸烟吸烟430，700酗酒酗酒100，000被动吸烟被动吸烟53，000汽车事故汽车事故43，300AIDS37，500杀害杀害24，926火灾火灾3，200可卡因可卡因4，202海洛因和吗啡海洛因和吗啡4，175氡气氡气2，500美国每年可防止的死亡估计美国每年可防止的死亡估计(艾滋病艾滋病)绿色化学化工绿色化学化工世界各国发生的关于有毒化学品的环境事故很多。世界各国发生的关于有毒化学品的环境事故很多。 近年，著名的世界化学品事故如：近年，著名的世界化学品事故如：1984年年12

49、月月3日印度波帕尔日印度波帕尔40吨甲基异氰酸酯从一个农药厂吨甲基异氰酸酯从一个农药厂泄漏到人口稠密区，造成泄漏到人口稠密区，造成3500人死亡，人死亡，150，000人受伤。人受伤。1986年年4月月26日，乌克兰切尔诺贝利核反应堆爆炸，使放射日，乌克兰切尔诺贝利核反应堆爆炸，使放射性物质传播远至瑞典。死亡了性物质传播远至瑞典。死亡了 45人，并使人，并使500公里外的儿公里外的儿童甲状腺癌患者明显增加。童甲状腺癌患者明显增加。1996年年4-6月间，英国利物浦附近的一家化工厂溢出了月间，英国利物浦附近的一家化工厂溢出了704磅二氯乙烯和磅二氯乙烯和331，000磅的三氯甲烷。磅的三氯甲烷。

50、不久前，我国河南洛阳公路上一辆载有若干吨氰化钾的载不久前，我国河南洛阳公路上一辆载有若干吨氰化钾的载重汽车翻倒在洛河中造成严重事件。重汽车翻倒在洛河中造成严重事件。绿色化学化工绿色化学化工3. 绿色化学的一些原理和效果绿色化学的一些原理和效果 由于可持续发展的战略需要和工业产品必须符合由于可持续发展的战略需要和工业产品必须符合工业生态学的原则要求，传统的化学品的设计、工业生态学的原则要求，传统的化学品的设计、合成方法面临严峻的挑战。合成方法面临严峻的挑战。 绿色化学作为国际上学科前沿一个十分有生命力绿色化学作为国际上学科前沿一个十分有生命力的发展方向涉及多学科交叉非常广泛的领域。的发展方向涉及

51、多学科交叉非常广泛的领域。绿色化学化工绿色化学化工4. 绿色化学的主要研究内容绿色化学的主要研究内容1 设 计 或 重 新 探 索 对 人 类 健 康 和 生 存 环 境 更 安 全 的 目 标 物 质设 计 或 重 新 探 索 对 人 类 健 康 和 生 存 环 境 更 安 全 的 目 标 物 质 这是绿色化学的关键部分，它是利用化学构效关系和分子改性以这是绿色化学的关键部分，它是利用化学构效关系和分子改性以达到效能和毒性之间的最佳平衡。达到效能和毒性之间的最佳平衡。 绿色化学不仅重视新化合物的设计，绿色化学不仅重视新化合物的设计，同时要求对多种现有化工产品重新评价和设计。同时要求对多种现有

52、化工产品重新评价和设计。 例如：联苯胺是个很好的染料中间体但具有极强的致癌作用，已被例如：联苯胺是个很好的染料中间体但具有极强的致癌作用，已被很多国家禁用。但对其分子结构加以改造，变为二乙基联苯胺后既很多国家禁用。但对其分子结构加以改造，变为二乙基联苯胺后既保持了染料的功能，又消除了致癌性。保持了染料的功能，又消除了致癌性。绿色化学化工绿色化学化工Designing safer and effective target molecules(设计更安全的目标物质）设计更安全的目标物质）绿色化学化工绿色化学化工1.The designing of new safe and effective mo

53、lecules.2. The designing of new safer and effective molecules to which effective but not benign.绿色化学化工绿色化学化工 We have more than 18,000 thousands of compounds up to now, while 600 thousands of new compounds appear every year. .绿色化学化工绿色化学化工Traditional ways of finding an effective molecule:Practical nee

54、dssynthesistestsynthesistestNew molecular designing ways :Trial and errorsPractical needsdesigning by SAR(=Safety Analysis Report)synthesisGuided theoreticallytestUsing CO2 to substitute （光气）（光气） in the synthesis of polyurethane(聚氨酯聚氨酯)Example 1ClCClO 绿色化学化工绿色化学化工Polycarbonate(聚碳酸酯聚碳酸酯)Phosgene is w

55、idely used for the production of:isocyanate (异氰酸酯异氰酸酯)polyurethane(聚氨酯聚氨酯)绿色化学化工绿色化学化工RNH2 + COCl2 RNCO + 2HCl RNHCO2R1The synthesis of isocynate (异氰酸酯异氰酸酯)绿色化学化工绿色化学化工What kinds of functional group would phosgene provide in a chemical reaction? providing -CO groupClCClO绿色化学化工绿色化学化工Carbon dioxide is

56、 used to substitute phosgene in the production of isocyanate (providing carbonyl group)The function of phosgene: providing -CO groupRNH2 + CO2RNCO + H2ORNHCO2R1绿色化学化工绿色化学化工The synthesis of isocyanate (异氰酸酯异氰酸酯) using CO2C6H5NH2 + CO2 C6H5N(H)CO2HC6H5N=C=OH2OAniline绿色化学化工绿色化学化工2CH3OH + COCl2CH3OOCOOC

57、H3 + 2HCl2CH3OH + CO + O2CH3OOCOOCH3 + H2OCatalyst2CH3OH + CO2CH3OOCOOCH3 + H2OThe synthesis of di-methyl carbonateThe elimination of the use of HCN (hydrocyanic acid) (hydrogen cyanide, prussic acid) by changing the processExample 2CNH绿色化学化工绿色化学化工 Hexane dinitrile(己二腈己二腈); Series of methylpropenoic

58、 acid(甲基丙烯酸系甲基丙烯酸系列列); Series of intermediate chemicals such as chelator / chelating agent(螯合剂螯合剂), methionine (蛋氨酸蛋氨酸) etc.Hydrocyanic acid Hydrocyanic acid HCNHCN is widely is widely used for the production of:used for the production of:绿色化学化工绿色化学化工The synthesis of sodium iminodi-acetate(亚氨基二乙酸二钠)

59、involves two steps: NH3 + 2CH2O + 2HCN NCCH2NHCH2CN + 2NaOH NaO2CCH2NHCH2 CO2Na + NH3绿色化学化工绿色化学化工A new starting material HOCH2CH2NHCH2CH2OH (diethanolamine, 二乙醇胺二乙醇胺) is used 绿色化学化工绿色化学化工Replacing HCN The synthesis of adipic acid ( /hexanedioic acid己二酸) and hexamethylene diamine (己二胺)CH2=CHCH=CH2 +

60、HCNNCCH2CH2CH2CH2CNHOOC(CH2)4COOHH2N(CH2)6NH2绿色化学化工绿色化学化工Replacing HCNC6H12OxidationCH2=CHCH=CH2 + 2CO + 2H2OHC(CH2)4CHOHN=CH(CH2)4CH=NHH2N(CH2)6NH2O2catalyst2NH3 - 2H2O2H2绿色化学化工绿色化学化工Replacing HCNThe synthesis of phenyl acetic acidC6H5CH2Cl +HCNC6H5CH2CN + HCl H2OC6H5CH2Cl + COOH / H2OExample 3绿色化学

61、化工绿色化学化工Could anyone tell me the disadvantages of this method绿色化学化工绿色化学化工 Photochemical smog Depletion of ozone, Acid rainDisadvantages of the traditional methodThe starting material (Benzene) is hazardous (carcinogentic)The release of nitrogen oxides which are multifunctional pollutantsUse of heavy

62、 metals (cobalt)绿色化学化工绿色化学化工Elimination of the use of , the use of , the corrosive capacity of is not as severe as nitric acid, produced.Kamzuhiko Sato, 1998, , 281:1646-1647绿色化学化工绿色化学化工The synthesis method is . .Drath and Frost, 1990, 1991Not only , but also develop a new method to use (glucose).绿色

63、化学化工绿色化学化工 Practical need: great amount of possible routes for a giving target molecule. Computer aided designing of synthetic routeCorey and BersohnCorey and Bersohn , 30 years ago , 30 years agoused computer to help designing of synthetic route绿色化学化工绿色化学化工30 3030 30 3030 305 24 million routesCompu

64、ter aided designing of synthetic routee. g.If the synthesis of a compound needs 5 steps, and 30 methods are possible for each step, thus we will have The progress in computer science and technology绿色化学化工绿色化学化工 Construction of a data base of chemical reactions as complete as possible. Put forward our

65、 requirement Let the computer give us the possible starting materials which could form the target moleculeComputer aided designing of synthetic route Further search for the starting material using the former starting material as the target molecules until the provided starting material is needed Com

66、pare all possible routes, and choose the most favorable one from the viewpoint of economical and environmental effect.绿色化学化工绿色化学化工 2 着眼于基本原料的改变着眼于基本原料的改变 如生产尼龙的己二酸，一直用有致癌作用的如生产尼龙的己二酸，一直用有致癌作用的苯为起始物制备，苯为起始物制备，1994年通过遗传工程利用微生年通过遗传工程利用微生物为催化剂，以葡萄糖为起始物成功地合成了己物为催化剂，以葡萄糖为起始物成功地合成了己二酸。这个新技术去除了大量有毒的苯，在技术二酸。这个新技术去除了大量有毒的苯，在技术上、经济上都完全可行，是绿色化学的一个范例。上、经济上都完全可行，是绿色化学的一个范例。绿色化学化工绿色化学化工Using of renewable starting material(基本原料的改变）基本原料的改变） 150 years ago, industrial organic chemicals were all derived from biomas