化學(xué)與環(huán)境問題生活在21世紀的人們，在享受到了比以前皇帝還要舒適便捷的生活的同時，也被迫承擔(dān)了相應(yīng)的代價。我們能夠在一天內(nèi)到達幾千公里以外，也能隨時隨地與另一塊大陸上的人們實時通訊。我們能在中午的四川吃到廣州今天早上剛撈上岸的海鮮，晚上可以在明亮的燈光下讀書玩耍。種地不再像過去那么困難，人們不需要自己下田一只只的捉蟲……但與此同時，我們不得不用各種證據(jù)說服我們?nèi)肟诘氖澄餂]有所謂的添加劑，戴著口罩在滿是霧霾的城市里奔波，我們不能再隨時隨地的在小溪池塘里舀水喝……我們和環(huán)境不斷的相互影響和作用，由此產(chǎn)生了環(huán)境問題。到今天為止，世界上共產(chǎn)生了十大主要的環(huán)境問題：1氣候變暖

2臭氧層破壞

3生物多樣性減少

4酸雨蔓延

5森林銳減

6土地荒漠化

7大氣污染

8水體污染

9海洋污染

10固體廢物污染而在這其中與化學(xué)直接相關(guān)的就有6個環(huán)境問題（2,4，7,8,9,10），而剩下四個則與化學(xué)間接相關(guān)（1,3,5,6）。2臭氧層破壞：臭氧和臭氧層臭氧（O3）分子是由3個氧原子通過電子吸引結(jié)合形成的。這種電價鍵比氧氣中的共價鍵弱得多，使得臭氧比氧氣更具活性。高空中的氧氣在紫外光的作用下從普通的氧氣構(gòu)型轉(zhuǎn)變成了臭氧。高空平流層中的氧分子吸收波長為180~240nm的紫外光后解離：O2+紫外線→O+O自由氧原子加入一分子氧氣形成臭氧：O+O2→O3地面上，當(dāng)陽光作用于化石燃料污染物如氮的氧化物（NOx），形成光化學(xué)煙霧后，可生成臭氧。少量臭氧可在低空對流層分解，但更多臭氧在波長為200~320nm的紫外輻射下進行光化學(xué)反應(yīng)，解離為氧氣：O3+紫外線→O2+O但是氧原子結(jié)合臭氧分子的一個氧原子形成了兩分子氧氣：O+O3→O2+O2大氣中約90%臭氧分布在距地表20~30km處的大氣平流層中，這一氣層稱為臭氧層。臭氧層在保護生態(tài)環(huán)境方面起著十分重要的作用，這可從兩方面體現(xiàn)：一方面臭氧層吸收太陽紫外輻射把電磁能變?yōu)闊崮?，使平流層大氣因吸收太陽短波輻射而增溫，使我們行星上的生命得以持續(xù)下去。此外由于臭氧層有強烈吸收太陽紫外輻射功能，特別是有效吸收對人類健康有害的UV-B（波長為290~315nm）段紫外線，使地球生命免受傷害。與此同時，讓對地球生命無害的紫外線和可見光等太陽輻射通過，支持各種生物生長，構(gòu)成食物鏈的基礎(chǔ)。同時，透過的少量紫外線可起到殺菌治病的作用。b)臭氧層破壞造成的影響一般認為臭氧層大量損耗后，吸收紫外輻射能力大大減弱，到達地球表面的紫外輻射也會變化。臭氧層形成之前，生物能在水中生活，因為水能反射紫外線，陸地生物不可能出現(xiàn)，因為DNA吸收紫外線，尤其是波長在280~320nm之間。紫外輻射中斷DNA復(fù)制，致使繁殖失敗和死亡。因此，臭氧層的完整是陸生生物存在的先決條件。紫外輻射的相對少量增加會使DNA復(fù)制過程中發(fā)生突變的幾率增加，從而導(dǎo)致癌變，引起皮膚癌等癌癥。紫外線同樣對光合作用系統(tǒng)有極大破壞，會減少初級生產(chǎn)力，從而影響整個生態(tài)系統(tǒng)。近二十年的研究表明，地球大氣平流層中的臭氧體積分數(shù)正在減少。國際臭氧趨勢觀察小組提供的1978~1987年高空飛行觀測數(shù)據(jù)顯示，南緯39~60°臭氧減少5%~10%，北緯40~64°減少1.2%~1.4%，20世紀80年代中期觀測還發(fā)現(xiàn)南極上空每到春季（9~11月）臭氧層極薄，與周圍相比像是形成一個“洞”，直徑達上千公里，形成“臭氧空洞”。而平流層中臭氧減少1%，到達地球表面的紫外線輻射量將增加2%。據(jù)現(xiàn)行臭氧層破壞速度推算，到2075年，臭氧將比1985年減少40%，全球皮膚癌患者將達1.5億，農(nóng)作物產(chǎn)量將減少7.5%，水產(chǎn)品將損失25%，人體免疫功能也將減退。c)破壞臭氧層的物質(zhì)臭氧層缺損來源于人類活動，多數(shù)科學(xué)家認為，人類過多使用氟氯碳類物質(zhì)是臭氧層破壞的一個主要原因。人工合成的含氯和含溴的物質(zhì)破壞臭氧層，被稱之為破壞臭氧層物質(zhì)（ODS）。典型的是氟氯化碳（CFCs）及哈龍（Halon）。含氯氟烴（CFCs）作為超制冷劑、煙霧劑、殺蟲劑被廣泛應(yīng)用。研究表明含氯氟烴能上升到平流層降解臭氧。CFCs在紫外線照射下分子鍵結(jié)合改變，使得一個氯原子松散的連接在分子上。這種活化的CFCs遇到一個臭氧分子，一個氯原子能脫離下來，從臭氧分子中奪取一個氧原子。Cl-+O3=ClO+O2形成的氧化氯活性仍然很大，當(dāng)它遇到另一個臭氧分子時，會奪取臭氧分子中的一個氧原子：ClO+O3=ClO2+O2二氧化氯在紫外線作用下裂解成一個自由氯原子和一個氧分子。ClO2+紫外線=Cl-+O2據(jù)統(tǒng)計，按這種方式，一個氯分子能裂解100000個臭氧分子。目前，《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》規(guī)定了95種受控物質(zhì)。除氟氯化碳和哈龍，還包括：四氯化碳作為一種清洗劑，在大氣中經(jīng)過42年才會分解甲基氯仿1，1，1-三氯乙烷，一種清洗劑，需要5.4年時間才能分解氟溴烴HBFCs，雖不被廣泛應(yīng)用，但是為了防止其新用途，也被列入《議定書》受控物質(zhì)中含氫氟氯烴HCFCs，作為CFCs的第一種主要替代品開發(fā)出來。雖然比CFCs對臭氧破壞要小得多，但仍對臭氧造成一定的破壞，可在大氣中存活1.4至19.5年。甲基溴CH3Br，被用于高經(jīng)濟附加值的農(nóng)作物的熏蒸劑和殺蟲劑，農(nóng)業(yè)口商品的檢疫處理，全世界年度總消費量約為70000t，大部分應(yīng)用于工業(yè)化國家。4酸雨蔓延

a)酸雨的主要成分酸雨是指PH值小于5.6的雨水、凍雨、雪、雹、露等大氣降水。酸雨形成的主要原因酸雨主要是人為地向大氣中排放大量的酸性物質(zhì)造成的。我國的酸雨主要是因大量燃燒含硫量高的煤而形成的，此外，各種機動車排放的尾氣也是形成酸雨的重要原因

。酸雨形成的主要原因其實還是得歸結(jié)于我們?nèi)祟悓ψ匀坏牟粩嗬?，不斷開發(fā)，工業(yè)生產(chǎn)、民用生活燃燒煤炭排放出來的二氧化硫，燃燒石油以及汽車尾氣排放出來的氮氧化物，也排放酸性氣體NOx。它們在高空中為雨雪沖刷，與水結(jié)合形成了PH值小于7的液體，形成了酸雨。酸雨形成的化學(xué)公式N2+O2在雷電的作用下生成NO4NO+302+2H2O=4HNO3酸雨多成于化石燃料的燃燒S→H2SO4S+O2（點燃）→SO2SO2+H2O→H2SO3（亞硫酸）2H2SO3+O2→2H2SO4（硫酸）（也可以被認為是SO2先被氧化為SO3，SO3再與水反應(yīng)生H2SO4）總的化學(xué)反應(yīng)方程式：S+O2（點燃）＝SO2,2SO2+2H2O+O2＝2H2SO4氮的氧化物溶于水形成酸：NO→HNO3（硝酸）2NO+O2＝2NO2,3NO2+H2O=2HNO3+NO總的化學(xué)反應(yīng)方程式：4NO+2H2O+3O2＝4HNO3NO2→HNO3總的化學(xué)反應(yīng)方程式：4NO2+2H2O+O2→4HNO38水體污染水污染由有害化學(xué)物質(zhì)造成水的使用價值降低或喪失，污染環(huán)境。污水中的酸、堿、氧化劑，以及銅、鎘、汞、砷等化合物，苯、二氯乙烷、乙二醇等有機毒物，會毒死水生生物，影響飲用水源、風(fēng)景區(qū)景觀。污水中的有機物被微生物分解時消耗水中的氧，影響水生生物的生命，水中溶解氧耗盡后，有機物進行厭氧分解，產(chǎn)生硫化氫、硫醇等難聞氣體，使水質(zhì)進一步惡化。分類方法廢水從不同角度有不同的分類方法。據(jù)不同來源分為生活廢水和工業(yè)廢水兩大類；據(jù)污染物的化學(xué)類別又可分無機廢水與有機廢水；也有按工業(yè)部門或產(chǎn)生廢水的生產(chǎn)工藝分類的，如焦化廢水、冶金廢水、制藥廢水、食品廢水等污染物主要有：（1）未經(jīng)處理而排放的工業(yè)廢水；（2）未經(jīng)處理而排放的生活污水；（3）大量使用化肥、農(nóng)藥、除草劑而造成的農(nóng)田污水；（4）堆放在河邊的工業(yè)廢棄物和生活垃圾；（5）森林砍伐，水土流失；（6）因過度開采，產(chǎn)生礦山污水。案例水俁?。?956年日本熊本縣水俁鎮(zhèn)一家氮肥公司排放的廢水中含有汞，這些廢水排入海灣后經(jīng)過某些生物的轉(zhuǎn)化，形成甲基汞。這些汞在海水、底泥和魚類中富集，又經(jīng)過食物鏈使人中毒。當(dāng)時，最先發(fā)病的是愛吃魚的貓。中毒后的貓發(fā)瘋痙攣，紛紛跳海自殺。沒有幾年，水俁地區(qū)連貓的蹤影都不見了。1956年，出現(xiàn)了與貓的癥狀相似的病人。因為開始病因不清，所以用當(dāng)?shù)氐孛?991年，日本環(huán)境廳公布的中毒病人仍有2248人，其中1004人死亡。由此可見，化學(xué)正在被與各色各樣的環(huán)境問題聯(lián)系在一起?；瘜W(xué)的發(fā)展在不斷促進人類進步的同時，在客觀上使環(huán)境污染成為可能，但是起決定性的是人的因素，最終要靠人們的認識不斷提升來解決這個問題。一些著名的環(huán)境事件多數(shù)與化學(xué)有關(guān)，諸如臭氧層空洞、白色污染、酸雨和水體富營養(yǎng)化等；另一方面把所有的環(huán)境問題都歸結(jié)為化學(xué)的原因，顯然是不公平的，比如森林銳減、沙塵暴和煤的燃燒等。這當(dāng)然與化學(xué)沒有樹立好自己的品牌有關(guān)系，在最早的化學(xué)工藝流程里面，根本沒有把廢氣和廢渣的處理納入考慮范圍，因此很多化學(xué)工藝都是會帶來環(huán)境污染的?，F(xiàn)在，有些人把化學(xué)和化工當(dāng)成了污染源。人們開始厭惡化學(xué)，進而對化學(xué)產(chǎn)生了莫名其妙的恐懼心理，結(jié)果造成凡是有“人工添加劑”的食品都不受歡迎，有些化妝品廠家也反復(fù)強調(diào)本產(chǎn)品不含有任何“化學(xué)物質(zhì)”。事實上，這些是對化學(xué)的偏見，監(jiān)測、分析和治理環(huán)境的卻恰恰是化學(xué)家。綠色化學(xué)是應(yīng)對挑戰(zhàn)的必然：科學(xué)不但要認識世界和改造世界，還要保護世界?；瘜W(xué)也如此，為了應(yīng)對化學(xué)所面臨的挑戰(zhàn)，提倡綠色化學(xué)是刻不容緩。綠色化學(xué)的概念：綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)或清潔化學(xué)，是指化學(xué)反應(yīng)和過程以“原子經(jīng)濟性”為基本原則,即在獲取新物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)中充分利用參與反應(yīng)的每個原料原子，在始端就采用實現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段，因而過程和終端均為零排放和零污染，是一門從源頭阻止污染的化學(xué)。綠色化學(xué)不同于環(huán)境保護，綠色化學(xué)不是被動地治理環(huán)境污染，而是主動的防止化學(xué)污染，從而在根本上切斷污染源，所以綠色化學(xué)是更高層次的環(huán)境友好化學(xué)。綠色化學(xué)的核心內(nèi)容：原子經(jīng)濟性是綠色化學(xué)的核心內(nèi)容，這一概念最早是1991年美國Stanford大學(xué)的著名有機化學(xué)家Trost（為此他曾獲得了1998年度的“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”的學(xué)術(shù)獎）提出的，即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉(zhuǎn)化成了產(chǎn)物。理想的原子經(jīng)濟反應(yīng)是原料分子中的原子百分之百地轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物，不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物，實現(xiàn)廢物的“零排放”。他用原子利用率衡量反應(yīng)的原子經(jīng)濟性，認為高效的有機合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個原子，使之結(jié)合到目標分子中。綠色化學(xué)的原子經(jīng)濟