人类进步与环境代价 —— 绿色化学关注的问题 孙立广 （中国科技大学极地环境研究室）. 一、引言 从绿色革命到绿色科技 20 世纪 60 年代 “ 绿色革命 ” 的结果： 农作物高产 高产水稻品种 化肥大量使用烈性农药 水土污染、 肥力降低 水荒.

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1 人类进步与环境代价 —— 绿色化学关注的问题 孙立广 （中国科技大学极地环境研究室）

2 一、引言 从绿色革命到绿色科技 20 世纪 60 年代 “ 绿色革命 ” 的结果： 农作物高产 高产水稻品种 化肥大量使用烈性农药 水土污染、 肥力降低 水荒

3 1987 年联合国环境与发展大会发表了著名的 《布伦特兰报告》 ( Brundtland Report ) 可 持续发展： “ 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。 ”

4 导致 1. 1992 年巴西里约联合国环发大会将清 洁生产纳入 “ 廿一议程 ” ，各国政府首脑会 议 ; 导致 2. 环境科学思维的划时代转变：从单纯 的环境防护到可持续发展，到原子经济性， 从源头上控制污染物来源。

5 二、从绿色化学角度重新审视传统概念 《资源》 传统：生产资料或生活资料的天然来源， 包含矿产资源、能源、水资源、生物资源、 土壤和大气资源。 绿色化学： “ 资源也是废弃物、污染物的来 源。 ”

6 《污染物》 传统：指人类直接或间接的生产活动产生的导致 破坏生物资源、危害人体健康、降低大气、水 土使用量的那部分物质。 绿色化学：污染物是尚待利用的宝贵资源与能源， 每一个垃圾场都是一个资源和能源的富矿。

7 “ 绿色科技 ” 承担着完成这个转变的任务。 回收 1300 万吨垃圾 / 年 150 万吨可利用废料 有机废料 Au 、 Ag 、 Cu （纯度 99 ． 9% ） 沼气

8 资源评价：以矿床评价为例 传统的要领是：矿床的储量、品位、矿床形态、 深度是矿床评价的基本因素。 绿色科技的角度来看：还是要考虑，可综合利 用的元素，暂时不可利用的有害、有用和无 害元素的种类和数量以及它们作为开采废弃 物对环境的破坏程度。 中国矿产资源的分布和开发问题。

9 矿渣、脉石中元素的综合利用： 进步与代价 新疆的小煤窑； 塞里木湖的污染； 攀枝花的铬铁矿； 铜陵铜矿

10 工程决策的科学性和必要性  扭转 “ 北煤南运 ” 1966 年 — 1987 年长江以南小型煤矿产量达 1 亿吨， 1993 年发现为了保证长江以南中小城 市环境质量控制在国家二级标准以内，必须 将硫品位控制在职 1.32% 以下。  “ 南水北调 ” 与扭转 “ 南粮北调 ”

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14  大炼钢铁、大跃进  西部大开发 了解自然资源现状，开发石油天然气， 把整个西部变成中国的国家公园，保护 生态、退耕还林、退耕还草，宜林则林、 宜草则草，西部开发需要绿色化学的保 障。

15 三、环境代价：人类活动在南极的历史记录

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17 1. 大气温室气体的浓度变化 1850 年的 280ppm 上升到 1998 年的 365ppm.

18 南极 CH 4 浓度变化 表. 法尔兹半岛不同环境近地面大气 CH 4 浓度观测结果（ 1999 年与 2000 年夏季） 观测区域样品数 CH 4 浓度范围 （ ppbv ） CH 4 浓度均值 （ ppbv ） 标准偏差 （ ppbv ） 退潮海藻带 82373~20202119.6122.7 企鹅活动区 191836~24832077.5157.7 人类活动区 231835~20922016.785.0 内陆无人区 141727~18351778.452.4 苔藓植被区 541550~18351719.630.1 地衣植被区 101651~17721720.838.3

19 南极 N 2 O 浓度变化

20 2. 南极臭氧洞的变化 南极哈雷湾站观测的 10 月份平均气柱 O 3 总量

21 1970 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 年的诺贝尔化学奖。

22 变化的原因 大气动力学 太阳黑子活动 NO 2 +O 3 → NO 3 +O 2 人类活动（汽车、喷气式飞机尾气、工农业生产） NO X （ NO 、 NO 2 、 N 2 O ） O+NO 2 → NO+O 2 O 3 +NO → NO 2 +O 2 总反应： O+O 3 → 2O 2

23 氟里昂的使用 Farman （ 1985) 提出氯催化化学反应能破坏 南极 O 3 层： Cl+O 3 → ClO+O 2 ClO+NO → NO 2 +Cl O+NO 2 → NO+O 2 O+O 3 → 2O 2

24 南极 O 3 和 N 2 O 浓度关系 南极 1999 南极 2000

25 3. 过去 3000 年粪土中 Pb 的历史记录

26 过去 2000 年 Hg 的历史记录与人类文明 海豹毛中的 Hg

27 海豹毛中的 Hg & Se 拮抗关系 海豹毛 海豹粪土

28 湖泊沉积的 210 Pb 、 137 Cs 定年与沉积速率 表 15-5 南极阿德雷岛湖泊沉积物中 210 Pb 、 137 Cs 的含量 深度 （ cm ） 210 Pb （ Bq/Kg ） 226 Ra （ Bq/Kg ） 137 Cs （ Bq/Kg ） Y2 湖 G湖G湖 G湖G湖 G湖G湖 0.0-1.075.10169.2026.0046.5024.2040.30 1.0-2.076.90186.6046.8052.8026.6063.90 2.0-3.0124.30127.4039.6043.1025.1032.50 3.0-4.064.10154.8030.2049.2027.30 4.0-5.0121.0067.3037.9032.6040.80 5.0-6.0112.2045.0036.7037.6037.40 6.0-7.079.4034.5022.2038.2034.40 7.0-8.074.8046.1023.3046.5025.70 8.0-9.0130.80/36.20/45.90 9.0-10.0109.2048.4035.8046.1035.80 10.0-11.097.00 35.80 51.10 11.0-12.0186.90 46.90 48.20 12.0-13.074.90 31.70 58.30 13.0-14.074.60 61.00 51.90 14.0-15.075.00 27.40 32.70 引自孙立广等（ 2001 ）

29 Pb-210 定年

30 Cs-137 定年

31 有机难降解农药在冰缘沉积物中的分布 NR X

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33 4. 南极站区的污染状态 (1) 能源问题

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36 (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

37 5. 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

38 谢 谢！