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1、 人类进步与环境代价人类进步与环境代价 绿色化学关注的问题绿色化学关注的问题孙立广孙立广（中国科技大学极地环境研究室）（中国科技大学极地环境研究室）一、引言一、引言从绿色革命到绿色科技从绿色革命到绿色科技20世纪世纪60年代年代“绿色革命绿色革命”的结果：的结果：农作物高产农作物高产高产水稻品种高产水稻品种化肥大量使用化肥大量使用烈性农药烈性农药水土污染、水土污染、肥力降低肥力降低水荒水荒19871987年年联联合合国国环环境境与与发发展展大大会会发发表表了了著著名名的的布布伦伦特特兰兰报报告告(BrundtlandBrundtland ReportReport)可持续发展：可持续发展：“在满
2、足当代人需要的同时，不损害人类在满足当代人需要的同时，不损害人类后代的满足其自身需要的能力。后代的满足其自身需要的能力。”导导致致1.1992年年巴巴西西里里约约联联合合国国环环发发大大会会将将清清洁洁生生产产纳纳入入“廿廿一一议议程程”，各各国国政政府府首首脑脑会议会议;导导致致2.环环境境科科学学思思维维的的划划时时代代转转变变：从从单单纯纯的的环环境境防防护护到到可可持持续续发发展展，到到原原子子经经济济性性，从源头上控制污染物来源。从源头上控制污染物来源。二、从绿色化学角度重新审视传统概念二、从绿色化学角度重新审视传统概念 资源资源n传传统统：生生产产资资料料或或生生活活资资料料的的天
3、天然然来来源源，包包含含矿矿产产资资源源、能能源源、水水资资源源、生生物物资资源源、土壤和大气资源。土壤和大气资源。n绿绿色色化化学学：“资资源源也也是是废废弃弃物物、污污染染物物的的来源。来源。”污染物污染物传传统统：指指人人类类直直接接或或间间接接的的生生产产活活动动产产生生的的导导致致破破坏坏生生物物资资源源、危危害害人人体体健健康康、降降低低大大气气、水水土使用量的那部分物质。土使用量的那部分物质。绿绿色色化化学学：污污染染物物是是尚尚待待利利用用的的宝宝贵贵资资源源与与能能源源，每一个垃圾场都是一个资源和能源的富矿。每一个垃圾场都是一个资源和能源的富矿。“绿色科技绿色科技”承担着完成
4、这个转变的任务。承担着完成这个转变的任务。回收回收1300万吨垃圾万吨垃圾/年年150万吨可利用废料万吨可利用废料有机废料有机废料Au、Ag、Cu（纯度纯度999%）沼气沼气资源评价：以矿床评价为例资源评价：以矿床评价为例 传传统统的的要要领领是是：矿矿床床的的储储量量、品品位位、矿矿床床形形态态、深度是矿床评价的基本因素。深度是矿床评价的基本因素。绿绿色色科科技技的的角角度度来来看看：还还是是要要考考虑虑，可可综综合合利利用用的的元元素素，暂暂时时不不可可利利用用的的有有害害、有有用用和和无无害害元元素素的的种种类类和和数数量量以以及及它它们们作作为为开开采采废废弃弃物对环境的破坏程度。物对
5、环境的破坏程度。中国矿产资源的分布和开发问题。中国矿产资源的分布和开发问题。矿渣、脉石中元素的综合利用：矿渣、脉石中元素的综合利用：进步与代价进步与代价新疆的小煤窑；新疆的小煤窑；塞里木湖的污染；塞里木湖的污染；攀枝花的铬铁矿；攀枝花的铬铁矿；铜陵铜矿铜陵铜矿工程决策的科学性和必要性工程决策的科学性和必要性 扭转扭转“北煤南运北煤南运”19661966年年19871987年年长长江江以以南南小小型型煤煤矿矿产产量量达达1 1亿亿吨吨，19931993年年发发现现为为了了保保证证长长江江以以南南中中小小城城市市环环境境质质量量控控制制在在国国家家二二级级标标准准以以内内，必必须须将硫品位控制在职
6、将硫品位控制在职1.32%1.32%以下以下。“南水北调南水北调”与扭转与扭转“南粮北调南粮北调”大炼钢铁、大跃进大炼钢铁、大跃进西部大开发西部大开发 了了解解自自然然资资源源现现状状，开开发发石石油油天天然然气气，把把整整个个西西部部变变成成中中国国的的国国家家公公园园，保保护护生生态态、退退耕耕还还林林、退退耕耕还还草草，宜宜林林则则林林、宜宜草草则则草草，西西部部开开发发需需要要绿绿色色化化学学的的保保障。障。三、环境代价：人类活动在南极的历史记录三、环境代价：人类活动在南极的历史记录1.1.大气温室气体的浓度变化大气温室气体的浓度变化18501850年的年的280ppm280ppm上升
7、到上升到19981998年的年的365ppm.365ppm.南极南极CH4浓度变化浓度变化 表表.法尔兹半岛不同环境近地面大气法尔兹半岛不同环境近地面大气CH4浓度观测结果（浓度观测结果（1999年与年与2000年夏季）年夏季）观测区域观测区域样品数样品数CH4浓度范围浓度范围（ppbv）CH4浓度均值浓度均值（ppbv）标准偏差标准偏差（ppbv）退潮海藻带退潮海藻带8237320202119.6122.7企鹅活动区企鹅活动区19183624832077.5157.7人类活动区人类活动区23183520922016.785.0内陆无人区内陆无人区14172718351778.452.4苔藓植
8、被区苔藓植被区54155018351719.630.1地衣植被区地衣植被区10165117721720.838.3南极南极N2 O浓度变化浓度变化2.南极臭氧洞的变化南极臭氧洞的变化 南极哈雷湾站观测的南极哈雷湾站观测的1010月份平均气柱月份平均气柱O O3 3总量总量n1970年的一天，保罗格森教授发现肥料和超音速飞机释放的氮氧化物可能对臭氧层造成破坏。他的研究提醒人类开始关注头顶上那根本看不着的臭氧层的变化。4年后，罗兰德和简莫里纳教授也证实了氟里昂在大气中分裂并释放出破坏臭氧层的氯原子，灭火剂中的哈龙也在破坏臭氧层。这3位科学家因发现了危及人类生存的重大问题，而获得1995年的诺贝尔化
9、学奖。变化的原因变化的原因 n大气动力学大气动力学n太阳黑子活动太阳黑子活动 NONO2 2+O+O3 3 NO NO3 3+O+O2 2n人类活动（汽车、喷气式飞机尾气、工农业生产）人类活动（汽车、喷气式飞机尾气、工农业生产）NONOX X（NONO、NONO2 2、N N2 2O O）O+NOO+NO2 2 NO+O NO+O2 2 O O3 3+NO NO+NO NO2 2+O+O2 2总反应：总反应：O+OO+O3 3 2O 2O2 2氟里昂的使用氟里昂的使用 FarmanFarman（1985)1985)提提出出氯氯催催化化化化学学反反应应能能破破坏坏南极南极O O3 3层：层：Cl
10、+OCl+O3 3 ClO+O ClO+O2 2 ClO+NOClO+NO NO NO2 2+Cl+Cl O+NO O+NO2 2 NO+O NO+O2 2 O+O O+O3 3 2O 2O2 2 南极南极O O3 3和和N N2 2O O浓度关系浓度关系 n南极南极19991999n南极南极200020003.过去过去3000年粪土中年粪土中Pb的历史记录的历史记录 过去过去2000年年Hg的历史记录与人类文明的历史记录与人类文明海豹毛中的海豹毛中的Hg海豹毛中的海豹毛中的Hg&Se拮抗关系拮抗关系 海豹毛海豹毛海豹粪土海豹粪土湖泊沉积的湖泊沉积的210Pb、137Cs定年与沉积速率定年与沉
11、积速率表15-5 南极阿德雷岛湖泊沉积物中210Pb、137Cs的含量深深度度（cm）210Pb（Bq/Kg）226Ra（Bq/Kg）137Cs（Bq/Kg）Y2湖湖G湖湖Y2湖湖G湖湖Y2湖湖G湖湖0.0-1.075.10169.2026.0046.5024.2040.301.0-2.076.90186.6046.8052.8026.6063.902.0-3.0124.30127.4039.6043.1025.1032.503.0-4.064.10154.8030.2049.2027.304.0-5.0121.0067.3037.9032.6040.805.0-6.0112.2045.003
12、6.7037.6037.406.0-7.079.4034.5022.2038.2034.407.0-8.074.8046.1023.3046.5025.708.0-9.0130.80/36.20/45.909.0-10.0109.2048.4035.8046.1035.8010.0-11.097.0035.8051.1011.0-12.0186.9046.9048.2012.0-13.074.9031.7058.3013.0-14.074.6061.0051.9014.0-15.075.0027.4032.70Pb-210定年定年Cs-137定年定年有机难降解农药在冰缘沉积物中的分布有机难降解农药在冰缘沉积物中的分布 NRX4.南极站区的污染状态南极站区的污染状态(1)能源问题(2)运载系统的尾气污染(3)建筑材料的锈蚀(4)垃圾处理系统(5)污水处理系统(6)食物残体5.绿色化学在南极环境维护中的研究目标绿色化学在南极环境维护中的研究目标(1)绿色石油化学(2)环境催化研究(3)低温下可降解高分子材料研究(4)防止火灾的环保建筑材料及防腐油漆的研究谢谢 谢！谢！