化學與STSE知識點演講人：日期:目錄02化學與技術(shù)革新01STSE基礎概念03化學與社會發(fā)展04化學與環(huán)境治理05可持續(xù)發(fā)展議題06責任與未來展望01STSE基礎概念Chapter社會（Society）與環(huán)境的互動影響：STSE框架下需分析社會需求如何塑造科技發(fā)展方向，同時評估科技應用對社會結(jié)構(gòu)、文化價值觀及環(huán)境可持續(xù)性的綜合影響。環(huán)境（Environment）保護的科技責任：STSE要求科技發(fā)展必須考慮生態(tài)承載力，通過綠色化學、循環(huán)經(jīng)濟等技術(shù)手段減少污染，實現(xiàn)人與自然和諧共生。倫理與決策的平衡：STSE倡導在科技政策制定中納入公眾參與和倫理審查，確保技術(shù)發(fā)展符合社會公平與代際正義原則?？茖W（Science）與技術(shù)（Technology）的協(xié)同作用：STSE強調(diào)科學發(fā)現(xiàn)與技術(shù)創(chuàng)新的雙向驅(qū)動關系，科學研究為技術(shù)突破提供理論基礎，而技術(shù)應用又推動科學研究的深入發(fā)展。STSE定義與核心內(nèi)涵化學在STSE中的核心地位材料創(chuàng)新的化學基礎從高分子材料到納米技術(shù)，化學為新能源電池、可降解塑料等環(huán)境友好型材料提供分子設計支持。02040301綠色化學的可持續(xù)發(fā)展原子經(jīng)濟性、無毒溶劑替代等綠色化學原則顯著降低工業(yè)生產(chǎn)的資源消耗與廢棄物排放。污染治理的化學解決方案化學通過催化轉(zhuǎn)化（如光催化降解污染物）、吸附分離（如活性炭凈水）等技術(shù)直接參與大氣、水體及土壤修復。生命科學的化學支撐藥物合成、基因編輯技術(shù)（如CRISPR）依賴化學工具，推動精準醫(yī)療與農(nóng)業(yè)生物技術(shù)發(fā)展?？鐚W科關聯(lián)性分析化學與物理學的界面研究量子化學計算、光譜分析技術(shù)融合物理學理論，為材料性能預測與反應機理研究提供工具。化學與生物學的交叉領域生物化學揭示酶催化機制，合成生物學則利用化學方法重構(gòu)生物代謝通路以生產(chǎn)高值化合物?；瘜W工程與經(jīng)濟學的協(xié)同生命周期評估（LCA）結(jié)合化學工藝優(yōu)化，量化技術(shù)路線的經(jīng)濟成本與碳足跡，指導產(chǎn)業(yè)政策制定。環(huán)境化學與地理學的整合通過同位素示蹤技術(shù)研究污染物遷移規(guī)律，結(jié)合GIS系統(tǒng)實現(xiàn)區(qū)域環(huán)境風險動態(tài)監(jiān)測與預警。02化學與技術(shù)革新Chapter新材料研發(fā)與應用（如納米材料、高分子）納米材料特性與功能化應用智能響應材料開發(fā)高分子材料的改性技術(shù)納米材料因其獨特的尺寸效應和表面效應，在催化、傳感、醫(yī)藥等領域展現(xiàn)出卓越性能，例如納米金顆粒用于癌癥靶向治療，碳納米管用于高強度復合材料。通過共聚、交聯(lián)或添加助劑等方式優(yōu)化高分子材料的力學性能、耐熱性及可降解性，如聚乳酸（PLA）在可降解包裝和醫(yī)療器械中的應用。環(huán)境響應型材料（如溫敏水凝膠、光致變色材料）在柔性電子、藥物控釋系統(tǒng)中具有重要潛力，可實現(xiàn)對外界刺激的動態(tài)響應。通過優(yōu)化反應路徑減少副產(chǎn)物生成，如催化氫化替代傳統(tǒng)還原劑，降低廢棄物排放并提高資源利用率。原子經(jīng)濟性反應設計利用酶的高效性和專一性替代傳統(tǒng)化學催化劑，例如脂肪酶催化合成生物柴油，減少能源消耗和污染。生物催化與酶工程技術(shù)開發(fā)超臨界流體、離子液體等綠色溶劑體系，并實現(xiàn)溶劑的閉環(huán)回收，如超臨界CO?在萃取和清洗工藝中的應用。溶劑替代與循環(huán)工藝綠色化學與清潔生產(chǎn)技術(shù)鋰離子電池材料優(yōu)化降低鉑基催化劑用量或探索非貴金屬替代品（如Fe-N-C催化劑），以提高質(zhì)子交換膜燃料電池的經(jīng)濟性和耐久性。燃料電池催化劑開發(fā)固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)突破開發(fā)硫化物或氧化物基固態(tài)電解質(zhì)，解決傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)易燃問題，推動全固態(tài)電池商業(yè)化進程。研究高容量正極材料（如富鋰錳基氧化物）和硅基負極材料，提升能量密度并解決體積膨脹問題，推動電動汽車發(fā)展。能源化學轉(zhuǎn)化技術(shù)（電池、燃料電池）03化學與社會發(fā)展Chapter洗發(fā)水、洗滌劑等日化產(chǎn)品通過表面活性劑實現(xiàn)去污功能，需嚴格檢測其pH值、刺激性及生物降解性，避免對皮膚和環(huán)境造成危害。日化產(chǎn)品的功能與安全性防腐劑（如苯甲酸鈉）、抗氧化劑（如維生素E）、著色劑（如檸檬黃）等可延長保質(zhì)期或改善感官特性，但需符合國家標準，防止過量使用引發(fā)健康風險。食品添加劑的分類與作用推廣無磷洗衣粉、可降解塑料等環(huán)保產(chǎn)品，減少水體富營養(yǎng)化和白色污染，促進可持續(xù)發(fā)展。綠色化學在日化領域的應用日常生活化學品（日化、食品添加劑）利用重組DNA技術(shù)生產(chǎn)疫苗（如HPV疫苗），或通過單克隆抗體（如PD-1抑制劑）治療癌癥，推動精準醫(yī)療發(fā)展。疫苗與生物制劑研發(fā)分析藥物在體內(nèi)的吸收、分布、代謝和排泄（ADME）過程，評估肝毒性、腎毒性等潛在風險，確保用藥安全。藥物代謝與毒理學研究通過計算機輔助設計（CADD）和結(jié)構(gòu)修飾優(yōu)化藥物分子，提高靶向性和生物利用度，如抗生素的迭代升級。藥物設計與合成醫(yī)藥化學與健康保障易燃易爆品（如液氨）需專用容器儲存，運輸時需配備防泄漏裝置和應急處理預案，遵守《危險化學品安全管理條例》。公共安全與化學品管理（?；?、禁毒）?；穬Υ媾c運輸規(guī)范采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）快速篩查生物樣本中的毒品成分，結(jié)合社區(qū)宣傳和執(zhí)法打擊遏制毒品濫用。毒品檢測與防控技術(shù)對持久性有機污染物（POPs）開展遷移轉(zhuǎn)化研究，制定土壤修復和水體凈化方案，降低生態(tài)危害?；瘜W品環(huán)境風險評估04化學與環(huán)境治理Chapter污染物化學分析（水/氣/土壤）通過色譜法、光譜法及電化學分析法等，精準測定水體中的重金屬、有機污染物（如多環(huán)芳烴、農(nóng)藥殘留）及營養(yǎng)鹽含量，評估水質(zhì)污染程度。水質(zhì)污染物檢測技術(shù)利用質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）、激光誘導擊穿光譜（LIBS）等，分析PM2.5、二氧化硫、氮氧化物及揮發(fā)性有機物（VOCs）的組成與濃度分布。大氣污染物成分解析結(jié)合X射線熒光光譜（XRF）和紅外光譜（FTIR），檢測土壤中持久性有機污染物（POPs）、微塑料及酸堿鹽的賦存形態(tài)與遷移規(guī)律。土壤污染特征識別化學污染修復技術(shù)采用芬頓試劑、臭氧氧化或光催化降解水體中的難降解有機物，通過自由基鏈式反應實現(xiàn)污染物高效礦化。高級氧化技術(shù)（AOPs）利用熱解生物質(zhì)制備的多孔生物炭，通過物理吸附和離子交換作用固定土壤中的重金屬及有機污染物，降低其生物有效性。生物炭吸附修復通過施加直流電場或注入螯合劑（如EDTA），驅(qū)動土壤污染物定向遷移并富集回收，適用于低滲透性污染場地治理。電動修復與化學淋洗在線監(jiān)測傳感器技術(shù)利用穩(wěn)定同位素（如δ13C、δ15N）追蹤污染物來源與遷移路徑，結(jié)合質(zhì)譜技術(shù)量化環(huán)境介質(zhì)中的污染貢獻率。同位素示蹤分析微流控芯片檢測集成微流控技術(shù)與比色/熒光探針，實現(xiàn)土壤或水樣中多污染物高通量、便攜式檢測，提升監(jiān)測效率與覆蓋范圍。開發(fā)基于納米材料（如石墨烯、量子點）的電化學傳感器，實時監(jiān)測水體中重金屬離子或氣體污染物的動態(tài)變化。環(huán)境監(jiān)測化學方法05可持續(xù)發(fā)展議題Chapter工業(yè)廢水重金屬處理利用化學沉淀、離子交換和吸附技術(shù)去除廢水中的鉛、鎘等有害金屬離子，實現(xiàn)水資源的凈化與回用。金屬回收與提純技術(shù)通過濕法冶金、電解精煉等化學工藝實現(xiàn)廢棄電子產(chǎn)品中貴金屬（如金、銀、鈀）的高效回收，減少礦產(chǎn)資源消耗。塑料化學降解與再生采用催化裂解、溶劑分解等方法將廢棄塑料轉(zhuǎn)化為單體或燃料，解決白色污染問題并實現(xiàn)碳資源閉環(huán)利用。資源循環(huán)化學工藝03生物質(zhì)化學轉(zhuǎn)化利用02木質(zhì)素高值化應用采用催化氧化、氫解等反應將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為芳香族化學品（如香蘭素），提升生物質(zhì)資源的經(jīng)濟價值。藻類油脂提取與轉(zhuǎn)化利用超臨界流體萃取技術(shù)從微藻中提取油脂，進一步催化加氫制備生物柴油，實現(xiàn)碳中性能源生產(chǎn)。01纖維素生物燃料合成通過酶解、發(fā)酵和熱化學轉(zhuǎn)化將農(nóng)業(yè)廢棄物（如秸稈）轉(zhuǎn)化為乙醇、丁醇等清潔能源，替代化石燃料。二氧化碳電化學還原通過銅基催化劑將捕獲的CO?轉(zhuǎn)化為乙烯、甲酸等化工原料，降低碳排放并創(chuàng)造經(jīng)濟收益。光催化CO?轉(zhuǎn)化設計半導體材料（如TiO?、MOFs）在光照條件下將CO?和H?O轉(zhuǎn)化為甲烷、甲醇等太陽能燃料。鈣循環(huán)捕集技術(shù)利用氧化鈣吸附燃煤煙氣中的CO?生成碳酸鈣，再通過高溫分解實現(xiàn)CO?富集與吸附劑再生。碳中和化學路徑（碳捕集、轉(zhuǎn)化）06責任與未來展望Chapter嚴格遵守實驗室安全規(guī)程，包括個人防護裝備穿戴、危險化學品規(guī)范存儲及廢棄物分類處理，確保實驗過程零事故。堅持學術(shù)誠信原則，禁止數(shù)據(jù)篡改或選擇性報告，建立同行評審機制以保障研究成果的可重復性和公信力。推行綠色化學理念，優(yōu)先選擇低毒性試劑和節(jié)能工藝，量化評估項目對生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響并制定緩解方案。聯(lián)合法律、社會學專家制定化學品全生命周期管理政策，平衡技術(shù)發(fā)展與公共健康權(quán)益?；瘜W倫理與安全規(guī)范實驗操作倫理準則科研數(shù)據(jù)真實性環(huán)境責任承擔跨學科倫理協(xié)作科技創(chuàng)新風險預判通過德爾菲法調(diào)研公眾對合成生物學等敏感技術(shù)的接受度，設計科學傳播策略預防技術(shù)抵制。社會認知沖突管理構(gòu)建化學品全球供應網(wǎng)絡脆弱性評估模型，識別關鍵原料斷供風險并開發(fā)替代技術(shù)路線。供應鏈韌性分析采用計算機模擬和微型中試平臺預判規(guī)?；a(chǎn)的爆炸極限、副產(chǎn)物毒性等風險，嵌入本質(zhì)安全設計。工業(yè)放大安全隱患系統(tǒng)評估納米材料、基因編輯等前沿技術(shù)的生物累積性風險，建立暴露限值標準和長期監(jiān)測體系。新興技術(shù)雙刃劍效應可持續(xù)化學教育方向01020