環(huán)境污染治理中綠色化學(xué)技術(shù)的運(yùn)用

吳帥澎

（延邊大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院，吉林 延吉133002）

環(huán)境污染帶來(lái)影響程度日益嚴(yán)重化，同時(shí)影響范圍也在不斷擴(kuò)大，不僅僅會(huì)給當(dāng)代人造成影響，甚至還會(huì)威脅到后代人的生存，因此必須正視生態(tài)平衡被破壞等環(huán)境問(wèn)題，治理突出的環(huán)境污染問(wèn)題。在新一輪的環(huán)境治理活動(dòng)中，可以積極地使用一些先進(jìn)的科技手段，以此來(lái)提升治理效率，強(qiáng)化治理效果。綠色化學(xué)技術(shù)已被研發(fā)成熟，其可被運(yùn)用到治理環(huán)境的工作中，現(xiàn)根據(jù)對(duì)綠色化學(xué)技術(shù)的了解，分析其如何在治理環(huán)境的過(guò)程中發(fā)揮作用。

1 綠色化學(xué)技術(shù)概述

如何防治環(huán)境污染，以確保生態(tài)環(huán)境持久的平衡發(fā)展，是新世紀(jì)人類(lèi)必須解決的重大課題。環(huán)境破壞問(wèn)題主要表現(xiàn)為： 大氣污染，臭氧層破壞，全球變暖，海洋污染，淡水資源緊張和污染，土地退化和沙漠化，森林銳減，生物多樣性減少，環(huán)境公害，有毒化學(xué)品和危險(xiǎn)廢物增多。在上述問(wèn)題中，多數(shù)與化學(xué)或化工產(chǎn)品中的化學(xué)物質(zhì)污染直接有關(guān)，少數(shù)問(wèn)題也與其間接有關(guān)。在這種形勢(shì)下，一門(mén)新興的化學(xué)——綠色化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。

綠色化學(xué)是設(shè)計(jì)研究沒(méi)有或只有盡可能小的環(huán)境負(fù)作用的、并在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上可行的化學(xué)品或化學(xué)過(guò)程的學(xué)科。1995 年美國(guó)環(huán)保局(EPA)在全美化學(xué)學(xué)會(huì)年會(huì)上，將綠色化學(xué)定義“設(shè)計(jì)出降低或消除有害物質(zhì)的使用或產(chǎn)出的化學(xué)過(guò)程和化學(xué)產(chǎn)品”。具體地說(shuō)，綠色化學(xué)即是利用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或消滅那些對(duì)人類(lèi)健康、環(huán)境安全和生態(tài)過(guò)程有害原料、催化劑、溶劑和試劑、產(chǎn)物和副產(chǎn)物等的使用和產(chǎn)生。綠色化學(xué)的目標(biāo)是不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，不再處理廢物。它是一門(mén)以源頭上阻止污染的化學(xué)。

綠色化學(xué)技術(shù)可以在治理多種不同類(lèi)型的污染問(wèn)題的工作中發(fā)揮作用，進(jìn)而解決世界性的污染問(wèn)題，對(duì)比已有的環(huán)境化學(xué)，其在經(jīng)濟(jì)層面有更強(qiáng)的可行性，環(huán)境化學(xué)的研究重點(diǎn)在于治理末端的污染，而綠色化學(xué)關(guān)注如何從源頭處控制污染與防治污染問(wèn)題，減少污染物的排放，其主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)：綠色化學(xué)技術(shù)所使用的原材料是無(wú)害與無(wú)毒的；其還具有原子經(jīng)濟(jì)性的特征，對(duì)于目標(biāo)產(chǎn)物有較強(qiáng)的選擇性，基本可以實(shí)現(xiàn)零排放；需要開(kāi)展化學(xué)活動(dòng)時(shí)，整個(gè)過(guò)程的反應(yīng)條件是安全、無(wú)害與無(wú)毒的，綠色化學(xué)產(chǎn)品被使用以及后續(xù)回歸到環(huán)境中之后，對(duì)于環(huán)境也是非常友好的?？芍?，綠色化學(xué)技術(shù)在充分防止與控制污染問(wèn)題的同時(shí)，還可提升能源與資源的使用率，以此提升化工實(shí)施過(guò)程的經(jīng)濟(jì)型收益，持續(xù)發(fā)展化學(xué)工業(yè)需要有這一技術(shù)基礎(chǔ)，綠色化學(xué)可以被看作是更高層次的化學(xué)技術(shù)。

2 在治理環(huán)境污染問(wèn)題的工作中運(yùn)用綠色化學(xué)技術(shù)

2.1 治理大氣污染

大氣污染治理工作非常緊迫，大氣污染物中的二氧化硫主要是燃燒煤后形成的產(chǎn)物，煤中有一定的含硫物質(zhì)，經(jīng)過(guò)燃燒作用后，通過(guò)二氧化硫來(lái)污染環(huán)境，對(duì)煤炭進(jìn)行脫硫處理時(shí)，可使用的技術(shù)有燃后煙氣脫硫、燃中固硫與燃前脫硫等，在燃燒前進(jìn)行脫硫處理屬于預(yù)防污染，而燃后的脫硫與燃中固硫的行為均屬于治理污染。無(wú)論是在國(guó)外，還是在國(guó)內(nèi)，所使用的潔凈煤技術(shù)均可達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在生產(chǎn)硫、酚、輕油、重油、水煤漿、甲醇與城市煤氣時(shí)均可運(yùn)用潔凈煤技術(shù)，以此來(lái)縮減排放出二氧化硫的數(shù)量，對(duì)大氣污染展開(kāi)有效預(yù)防。

加工柴油時(shí)也開(kāi)辟了綠色化途徑，同樣是為了縮減柴油中的硫物質(zhì)的含量，對(duì)硫化物類(lèi)催化劑進(jìn)行應(yīng)用，如鉬鎳與鉬鈷，對(duì)現(xiàn)有的加氫脫硫技術(shù)實(shí)施改進(jìn)。為了控制這種催化劑再生與硫化時(shí)產(chǎn)生的污染問(wèn)題，需繼續(xù)研發(fā)新型材料，如結(jié)構(gòu)特殊的金屬氮化物；制備金屬氮化物的技術(shù)手段被持續(xù)改進(jìn)，其中負(fù)載多組元素類(lèi)的氮化物相關(guān)的研究獲得諸多進(jìn)展；生產(chǎn)工業(yè)柴油時(shí)，注重達(dá)到綠色化加工指標(biāo)?？s減柴油中芳烴成分含量，開(kāi)發(fā)兩端脫硫芳烴深度飽和技術(shù)，使用的催化劑是貴金屬型。國(guó)內(nèi)研發(fā)的微晶非晶態(tài)的合金材料具備穩(wěn)定的芳烴飽和作用，對(duì)耐硫性進(jìn)行突破之后，可將該技術(shù)運(yùn)用到加氫精制的柴油，可繼續(xù)研發(fā)示范裝置。

通過(guò)生物脫硫技術(shù)來(lái)處理煤炭，具體技術(shù)包括微生物絮凝法、浮選法與生物浸出法，可嘗試將非生物型乳化技術(shù)與煤炭生物技術(shù)結(jié)合運(yùn)用，新型綜合化的煤炭脫硫技術(shù)可將脫硫時(shí)間縮短，針對(duì)微生物菌種技術(shù)展開(kāi)基礎(chǔ)性研究，國(guó)內(nèi)對(duì)傳統(tǒng)菌種進(jìn)行馴化時(shí)，可使用遺傳學(xué)技術(shù)，改良過(guò)去所用的脫硫處理微生物技術(shù)。雖然這種生物脫硫技術(shù)暫時(shí)停留到初期試驗(yàn)階段，但是其應(yīng)用前景相對(duì)廣闊。

2.2 治理水污染

對(duì)水污染問(wèn)題進(jìn)行控制，對(duì)水處理技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)，重點(diǎn)在于避免生成二次污染、低能耗、低毒與高效，為了強(qiáng)化水污染的綜合治理效果，可聯(lián)用多種技術(shù)，包括生物氧化技術(shù)、無(wú)毒藥劑氧化、電、磁、聲以及光技術(shù)等，確保綠色技術(shù)切實(shí)融入到水處理系統(tǒng)中。

處理城市廢水以及工業(yè)廢水時(shí)，需重點(diǎn)把控污染源，實(shí)現(xiàn)零排污目標(biāo)，在中間過(guò)程、終端與始端都積極地切入，最大程度地控制污染，同時(shí)進(jìn)行節(jié)水活動(dòng)。在既有的零排污循環(huán)冷卻水技術(shù)系統(tǒng)很早就發(fā)揮作用，濃縮倍數(shù)超過(guò)5，甚至能夠接近10。有些國(guó)家處理廢水，可使其重新達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，提升處理后的廢水利用率。國(guó)內(nèi)注重開(kāi)發(fā)熱水鍋爐可使用的零排污技術(shù)，該技術(shù)影響之下，規(guī)避再生煮爐水與廢鹽水的問(wèn)題，對(duì)沖洗水進(jìn)行有效啟用與停用，確保連續(xù)化地排放污水，滿足定期排放污水的目標(biāo)。針對(duì)蒸汽鍋爐使用的零排污技術(shù)還有一定的研發(fā)空間。

很多農(nóng)業(yè)活動(dòng)中應(yīng)用的農(nóng)藥屬于高毒品種，無(wú)論是生產(chǎn)還是使用環(huán)節(jié)中都會(huì)形成公害，因此開(kāi)發(fā)綠色且無(wú)公害型農(nóng)藥的工作也變得更加必要，新型農(nóng)藥主要有光活化農(nóng)藥、現(xiàn)代化學(xué)農(nóng)藥與生物農(nóng)藥，運(yùn)用這些農(nóng)藥來(lái)替代原本的農(nóng)藥，以此控制環(huán)境污染。

開(kāi)展化學(xué)教學(xué)工作時(shí)，需要進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，而很多院校進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對(duì)陳舊化，其中驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)占比例較大，教師與學(xué)生所運(yùn)用的化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備與手段都不夠先進(jìn)，導(dǎo)致污染加重。需要引進(jìn)綠色化學(xué)技術(shù)，并進(jìn)行改進(jìn)。

2.3 治理固體廢棄物

治理固體廢棄物造成的污染時(shí)，首先要考慮到城市垃圾，處理城市垃圾時(shí)可用技術(shù)具有多元化的特點(diǎn)，首先可運(yùn)用無(wú)害化的衛(wèi)生垃圾填埋場(chǎng)，需要運(yùn)用的技術(shù)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但是需要一次性投入大量的資金，同時(shí)需要使用較多的土地空間，部分垃圾可展開(kāi)無(wú)害化處理，但是處理垃圾黑液的難度很高。

發(fā)達(dá)國(guó)家曾經(jīng)運(yùn)用焚燒垃圾這一手段處理垃圾，部分垃圾可能出現(xiàn)資源化的特點(diǎn)，同時(shí)也能夠達(dá)到減量化的目標(biāo)，然而同樣需要一次投入大量資金，處理垃圾后形成的廢氣中含有大量的HCI、NOx、H2O 以及SO2，甚至還有重金屬，形成的二次污染物有極大的毒性。應(yīng)對(duì)這些污染物時(shí)，可使用的化學(xué)技術(shù)主要有電離氣化技術(shù)與熱分選煤氣化技術(shù)等，一些技術(shù)可以使固體廢棄物達(dá)到無(wú)害化的程度，并可以將其轉(zhuǎn)化為可用的資源，在此過(guò)程中，并不會(huì)如以往形成二次污染問(wèn)題，同時(shí)整體運(yùn)行成本不高，在1 到2 年之間可對(duì)建設(shè)成本進(jìn)行收回，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)收益也很顯著。

白色污染主要是指塑料廢棄物帶來(lái)的污染，這些被排放到自然環(huán)境中的塑料廢棄物大多為具有一次性的使用功能，并未對(duì)其進(jìn)行集中收集與處理，最終造成環(huán)境污染問(wèn)題，具體有一次性餐具、塑料材質(zhì)的包裝袋與農(nóng)用地膜等，處理這類(lèi)污染物時(shí)，主要運(yùn)用降解法、熔融法與燃燒法，使用這些方法進(jìn)行處理后均會(huì)產(chǎn)生污染，因此應(yīng)當(dāng)開(kāi)發(fā)能夠生物降解的塑料制品，加強(qiáng)對(duì)這方面的綠色化學(xué)產(chǎn)品的研發(fā)力度。

在礦物開(kāi)采過(guò)程中，產(chǎn)生了許多尾礦和廢堆礦石，即通常所說(shuō)的二次資源，目前在這方面的研究和利用較少，造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)和環(huán)境污染。金屬礦物資源的高效利用，是以最低的能耗和最少的環(huán)境污染，來(lái)達(dá)到最高的礦物資源綜合利用。

結(jié)束語(yǔ)

運(yùn)用綠色化學(xué)技術(shù)最為根本的目標(biāo)就是保護(hù)環(huán)境、控制污染與節(jié)約資源，世界中的很多國(guó)家都對(duì)綠色化學(xué)技術(shù)予以了高度重視，我國(guó)也在不斷加強(qiáng)研究綠色化學(xué)的深度，確保在治理環(huán)境時(shí)，使用更加友善溫和的技術(shù)，最大程度地抑制化學(xué)污染，減少其給環(huán)境帶去的損害。本文首先對(duì)綠色化學(xué)技術(shù)本身展開(kāi)研究，而后從多個(gè)角度探討了綠色化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用情況，確定了其在治理水污染、大氣污染等問(wèn)題中的價(jià)值，日后需繼續(xù)研究更新綠色化學(xué)技術(shù)，解決更多的環(huán)境污染問(wèn)題。