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第三节 环境保护与绿色化学
(1) 化学与环境保护
(2) 绿色化学
第八章 化学与可持续发展
“破坏环境，地球不会毁灭，毁灭的是人类”
人类和其他生物生存的生物圈与大气圈、水圈和岩石圈不断地进行着物质和能量的交换，共同构成了地球生态系统。环境问题，主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。
水源污染
空气污染
土壤污染
海洋污染
“破坏环境，地球不会毁灭，毁灭的是人类”
化学与
环境保护
Part I
对污染物的存在形态、含量等进行分析和鉴定，提供可靠的分析数据 —— 环境质量评价和污染治理的基础。
声污染监测
水污染监测
大气污染检测
水质检测
一、化学在环境保护中的任务
1. 环境质量监测：
2. 治理工业三废：
废渣
废水
废气
这部分知识如何走上试卷？
本质：考察化学品的物理化学性质。
注意：① 是否可反应或吸附除去污染物？ ② 生成啥，是否有害？
一、化学在环境保护中的任务
一、化学在环境保护中的任务
3. 化工生产工艺改进：
“污染的源头治理”
—— 减少甚至杜绝污染物的排放
—— 提升资源的利用率
1. 大气污染物来源：
① 主要来自 化石燃料燃烧 和 工业生产 过程产生的 废气 及其 携带的颗粒物。
② 这些污染物在在太阳辐射等因素作用下，经复杂变化形成 次生污染物，
在一定的天气条件下，造成 酸雨、雾霾、光化学烟雾 等污染现象。
CO、 NOx、SO2
烟尘
挥发性有机物
阳光、空气和水蒸气等作用
酸雨
雾霾
光化学烟雾
次生污染物
化石燃料的燃烧
二、大气污染及“废气”治理
2. 大气中的常见污染物：
污染物 一次污染物 次生污染物
含硫化合物 SO2、H2S SO3、H2SO4、硫酸盐
碳的化合物 CO -
含氮化合物 NO2、NO、NH3 HNO3、硝酸盐、过氧乙酰硝酸酯
碳氢化合物(CxHy) C2~C6化合物 醛、酮、过氧乙酰硝酸酯
卤素化合物 HF、HCl、Cl2 -
注：CO2不算污染物(大气成分之一)，但过量会造成“温室效应”过强。
二、大气污染及“废气”治理
二、大气污染及“废气”治理
3. 大气污染的危害：
4. 大气污染的防治：
危害人体健康
影响动植物生长
破坏建筑材料
改变地球的气候
调整能源结构
合理规划工业发展和城市建设布局
充分利用环境自净能力
运用各种防治污染的技术
制定大气质量标准
加强大气质量监测
注：我国空气污染指数监控的项目
SO2、NO2 和 可吸入颗粒物（如PM10、PM2.5） 等
“PM10”— 粒径在 10微米 以下的颗粒物
工农业生产和生活中产生的污水往往含有复杂的成分，任意排放会导致土壤和水体的污染，必须经过多步处理才能达到排放标准。
三、水污染及“废水”治理
1. 水污染种类：
病原体、放射性、悬浮固体物和热污染
重金属、酸、碱、某些盐等无机物
耗氧物质的污染
植物营养物质的污染
石油和难降解有机物的污染
2. 污水的防治：
污水处理方法有：物理法、化学法和生物法等。
化学方法（通过反应）：中和法、氧化还原法、沉淀法等。
例如：加入铁、铝盐类（易水解形成氢氧化物胶体）等，
使污水中细小悬浮物等聚集成较大颗粒，经沉淀、过滤除去。
三、水污染及“废水”治理
一级
处理
方法：物理方法
目的：除去不溶的
污染物
二级
处理
方法：微生物法
+ 一些化学方法
目的：除去可降解的
有机污染物
三级
处理
方法：化学沉淀法、氧化还原法、
离子交换法、反渗透法等
目的：对污水进行深度净化
三、水污染及“废水”治理
3. 污水处理流程：
可排放
的水
可用于绿化
和景观用水
工业废渣和生活垃圾等固体废物的处理：
遵循 无害化、减量化 和 资源化 的原则
达到 减少环境污染 和 资源回收利用 这两个重要目的
四、“废渣”及固体生活垃圾的处理
附：各种环境问题（初中回顾）
环境问题 形成原因 主要危害
温室效应过强 大气中CO2含量不断增加 全球变暖，冰川融化
酸雨（pH<5.6） SO2和氮氧化物的排放 土壤酸化，腐蚀建筑物
光化学烟雾 NOx和碳氢化合物排放 危害人体健康和植物生长
臭氧层空洞 NOx和氟氯代烃的排放 地球上生物受紫外线伤害加剧
赤潮和水华 含 P 洗衣粉的大量使用及废水的任意排放 藻类过度繁殖, 水质恶化。
海水中称赤潮，淡水中称水华
白色污染 聚乙烯塑料的使用、丢弃 破坏土壤结构和生态环境
雾霾 废气中的颗粒物 如 PM10、PM2.5 引发雾霾，增加交通事故；
可吸入，危害人体健康。
绿色
化学
Part II
长期以来，科学技术为人类带来了巨大的物质财富，而社会发展却面临着越来越大的环境压力。如何协调资源开发利用与环境保护的关系，实现人类社会的可持续发展？
可持续发展
一、“绿色化学”定义及核心思想
“绿色化学”也称为“环境友好化学”
核心思想：
改变“先污染后治理”的观念和做法
利化学原理和技术手段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的
有害化学物质，实现从源头减少和消除环境污染
理解：从一开始就“不产生污染”
提高能源的利用率
反应过程
反应物
反应产物
无毒、无害原料可再生资源
环境友好产品
(安全、可降解和再利用)
原子经济性反应高选择性反应
安全的生产工艺
应用无毒、无害的催化剂
应用无毒、无害的溶剂
绿色化学示意图：
一、“绿色化学”定义及核心思想
理解：从一开始就“不产生污染”
一、“绿色化学”定义及核心思想
【思考】在汽车的排气管上安装“催化转化器”，可以把汽车尾气中的有害气体
CO 与 NO 催化生成无毒气体 CO2 和 N2。
这种尾气处理的方法符合“绿色化学”的概念吗
仍不符合！
绿色化学的核心：从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。
而此：先产生污染气体，再被动治理污染，不符合绿色化学概念。
二、关注：原子利用率
化学反应 原子重新组合的过程
绿色化学中最理想的：
“原子经济性反应”—— 反应物的原子 全部转化为 期望的最终产物
原子利用率为 100%
【相应地：污染物一定零排放】
原子利用率 = ×100%
其中期望产物总质量
所有生成物的总质量
方法一：CH2=CH2 ＋ Cl2 ＋ H2O ClCH2CH2OH ＋ HCl
2 ClCH2CH2OH ＋ Ca(OH)2 2 ＋ CaCl2 ＋ 2 H2O
总反应为：CH2=CH2＋Cl2 ＋Ca(OH)2 ＋ CaCl2 ＋ H2O
二、关注：原子利用率
【例 p.120 】以乙烯制环氧乙烷有两种方法，
① 试计算两种方法的原子利用率。
方法二的原子利用率：
2× 44
2× 44
×100%
=
100%
方法一的原子利用率：
44
44 ＋ 111 ＋ 18
×100%
≈
25.4 %
方法二：2 CH2=CH2＋ O2 2
Ag催化剂
二、关注：原子利用率
【例 p.120 】以乙烯制环氧乙烷有两种方法，试从反应物、产物对环境的影响，
生产工艺，原子经济性反应等角度分析两方法的优劣。
方法一：反应物 Cl2 和 Ca(OH)2 对环境及设备有污染性和腐蚀性，
生产工艺分二步，繁琐；原子利用率低，产物中有大量的非期望物质。
方法二：反应物中O2无毒无污染；生产工艺简单；原子利用率为100%。
二、关注：原子利用率
产率＝ ×100%
实际产量
理论产量
转化率＝ ×100%
已反应的反应物的量
反应总量
原子利用率＝ ×100%
期望产物的总质量
生成物的总质量
注意！以下三者不同：
Reuse
再利用
Reduce
减量化
Recycle
再循环
02
01
03
三、开发和利用自然资源遵循的三原则 (3R原则)
环境保护与绿色化学
环境监测
化学与环境保护
治理工业三废
绿色化学
核心思想——不产生污染
原子经济性反应
大气污染物来源
污水的处理
“废渣”及生活垃圾的处理
小 结
课堂练习
选项 污染物 处理措施 方法类别
A 含Cr2O72-的废水 加FeSO4反应 物理法
B 含纯碱的废水 加石灰水反应 化学法
C 含Cu2+等重金属离子的废水 加硫酸盐沉降 化学法
D 含复杂有机物的废水 通过微生物代谢 生物法
E 含苯的废水 用活性炭吸附 物理法
1.【多选】工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法类别都正确的是 (　 　)
DE
2. 下列反应最符合绿色化学原子经济性要求的是 ( )
A. 乙烯聚合为聚乙烯高分子材料
B. 甲烷与氯气制备一氯甲烷
C. 以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜
D. 用SiO2制备高纯硅
A
3.“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，由单质镁制硝酸镁的下列 4 个方案中，可行而且最符合“绿色化学”要求的是( )
C
课堂练习

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