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中国化工业的发展与环境保护 你还不行动起来么?

  化学工业在各国的国民经济中占有重要地位,是很多国家的基础产业和支柱产业。化学工业的发展速度和规模对社会经济的各个部门有着直接影响。由于化学工业门类繁多、工艺复杂、产品多样,生产中排放的污染物种类多、数量大、毒性高,因此,化学工业是污染大户。同时,化工产品在加工、贮存、使用和废弃物处理等各个环节都有可能产生大量有毒物质而影响生态环境、危及人类健康。
化学工业中的环境保护
  一、化工对环境的污染
  化学工业是对环境中的各种资源进行化学处理和转化加工的生产部门,其特点是产品多样化、原料路线多样化和生产方法多样化。由于其生产特点决定了化学工业是环境污染较为严重的行业。
  1、污染物的来源
  化工生产中,随着化工产品的原料路线和生产工艺的不同,所排放出的污染物也多种多样。
  化学反应不完全。化工生产过程中,随着反应条件和原料纯度的不同,原料不可能全部转化为成品或半成品。余下的低浓度或成分不纯的物料,常作为废弃物排出而进入自然环境。
  化学反应的副产品、产品和中间产物。化工生产过程中,在进行主反应的同时,也常伴随一些副反应。这些副产品如不加以回收利用,当作废料排出就会污染环境。
  化工生产过程中排放的废弃物。化学工业排放出的废弃物,不外乎三种形态的物质,即废水、废气和废渣,总称工业“三废”。
  燃料燃烧可以为化工生产过程提供能量,以保证化工生产在一定的温度和压力下进行。但燃烧产生大量烟气和烟尘对环境产生极大的危害。
  无论采用直接冷却还是采用间接冷却,都会有污染物质排出。另外,升温后的废水对水中溶解氧产生极大影响,破坏水生生物和藻类种群的生存结构,导致水质下降。
  化工生产大都是在气相和液相条件下进行,物料大都使用管道输送,在生产和输送过程中,由于设备和管道不严密、密封不良、腐蚀严重或操作不当等原因,往往造成物料泄漏。化学物料或产品从设备和管道中泄漏出来不易回收而造成环境污染。   
  二、污染物的污染特点
  化工厂一般多集中在水源较丰富的江、河、湖、海附近,生产中的废水大都排入水域,因此化工产业对水域的污染变尤为严重。化工污染的特点可归纳为以下几个方面:
  (1)毒性大,有刺激或腐蚀性
  化工厂排出的废弃物中,有些是有毒或剧毒物质如废水中所含的氰、酚、砷、汞、镉和铅及无机酸、碱类等带有刺激性、腐蚀性的物质,这此物质对生物或微生物有毒性或剧毒性;废气中含有刺激性和腐蚀性气体很多如二氧化硫、氮氧化物、氯气、氯化氢和氟化氢等,能直接损害人体健康,腐蚀金属、建筑物,污染土壤等。
 (2)种类多,危害大
 化工生产排出的污染物种类繁多,除氰、酚、砷、汞、镉、铅等外,还有各种有机酸、醇、醛、酮、酯、醚和环氧化合物以及粉尘、烟气和酸雾等浮游粒子。这些污染物对环境、对生物、对人体都有很大危害。污染物进入水体会增加水中酸碱度或大量消耗水中的溶解氧,或造成水体富营养化,使水体遭到破坏。酸碱污染物进入土壤,会使土壤遭到破坏,植物生长受到影响。大气中的污染物浓度增加,还可能影响气候和气象的变化。
  (3)污染后恢复困难
  受化工污染物污染的水域,即使减少或停止污染物排出,要恢复到水域的原来状态,需要很长时间。特别是对于能被生物吸收的重金属污染物质,即使停止排放后也很难消除污染。被农药污染的土壤,恢复原来状态一般需要数百年。
图:转自网络
  三、化学工业中的环境保护
  21世纪要求从传统的线形经济到循环经济的变革即可持续发展。通向可持续发展道路则要经过以下几个阶段:末端治理—清洁生产—生态工业—低碳经济—可持续发展。  
  1 、化工的清洁生产
  清洁生产是将预防和治理污染。贯穿于整个工业生产过程和产品的消费使用过程中,尽量使之不产生或少产生废物,以期对人类和环境不产生或产生最小的危害,这是由联合国环境规划署工业与环境规划行动中心提出的。它表述了原材料-生产-产品-消费使用的全过程的污染防治途径。
  化学工业清洁生产的内容有以下几个方面:
  清洁的生产过程:尽量少用或不用有毒有害的原材料,选用少废、无废的新工艺和新技术,改善、强化生产操作和控制技术,完善生产管理,提高物料的回收利用和循环利用率;开发、采用新的催化剂和各种化学助剂,使之有利于提高物料收率、降低消耗、减少和防止污染;改进装置和设备,或采用新装置、新设备,尽量减少污染;开发和采用闭路循环技术,其核心在于将生产工艺过程中产生的污染物最大限度地加以回收利用和循环利用,以最大限度地减少生产过程中排出的三废数量。
  清洁的产品:产品设计应考虑节约原材料和能源,少用昂贵、短缺及有毒有害的原料,改变产品品种结构,使之达到高质量、低消耗、少(或无)污染;产品在消费使用过程中和使用后,不会对人体健康和生态环境产生不良影响;产品的包装安全、合理,在使用后易于回收、重复使用和再生,产品的使用功能和寿命合理。
  清洁的能源:开发和利用各种节能技术,合理利用常规能源,尽量做到高效率、低消耗;开发和利用可再生的能源和新能源,节约能源,提高其有效利用率。
  清洁后处理:有效处理和综合利用生产和消费过程中不可避免排出的副产物或废弃物,使之减少或消除对人类和环境的危害;研究开发和利用低耗、节能、高效的三废治理技术,强化管理,使最后必须排放的污染物对环境的污染及对人类的危害达到许可范围或最低限度。
  清洁生产从狭义上讲,是一种具体的技术(方法),它包括节能、降耗、节水、安全、无污染等内容;从广义上讲,是一种包括哲学、经济学、环境科学、企业管理学、生产工艺学等方面的综合科学,是实现经济可持续发展的一种新模式。   
  2、 生态工业
  生态工业是指仿照自然界生态过程物质循环的方式来规划工业生产系统的一种工业模式,在生态工业系统中各生产过程不是孤立的,而是通过物料流、能量流和信息流互相关联,一个生产过程的废物可以作为另一过程的原料加以利用。生态工业追求的是系统内各生产过程从原料、中间产物、废物到产品的物质循环,达到资源、能源、投资的最优利用。
图:理想工业生态系统的示意图 
  生态工业的研究内容主要包括:
  (1)如何应用系统工程的理论和方法研究实现生态工业系统内各过程间的物质集成和能量集成。生态工业的物质集成,包括反应过程的物质转化集成及净化分离过程的物质交换集成;生态工业的能量集成就是要实现对生态工业系统内能量的有效利用,不仅要包括每个生产过程内能量的有效利用,这通常是由蒸汽动力系统、热回收换热网络等组成,而且也包括各过程之间的能量交换,也即一个生产过程多余的能量作为另一过程的热源而加以利用。提高能源利用率、降低能耗不仅节约能源,同时也意味着减少环境污染。
  (2)研究和建立生态工业园区信息管理和决策进行工业生产中产品和过程的生命周期分析,包括从原料、工艺、产品到消费、回收全过程对环境影响的分析,要研究如何应用有限的、不确定的包括经验性的数据即可方便地做出较为客观的生命周期评价的方法。
  (3)开发废物资源化的新工艺,进行环境友好的工艺替代,包括原料、催化剂、产品的无害化工艺,产品可降解工艺,材料生产中的“非物质化”等。生态工业将环境问题的解决提高到了一个更高的层次,它是一个极富有吸引力的工业生产模式,能从根本上解决资源、能源和环境的可持续发展,做到人类的生产活动与自然协调发展。
  三、绿色化工
  绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿,是21世纪化学工业可持续发展的科学基础,其目的是将现有化工生产的技术路线从“先污染、后治理”改变为“从源头上根除污染”。绿色化学的理想一方面是实现反应的“原子经济”性,要求原料中的每一原子进入产品,不产生任何废物和副产品,实现废物的“零排放”,并采用无毒无害的原料、催化剂和溶剂 ;另一方面是生产环境友好的绿色产品,不产生环境污染。目前绿色化学与化工越来越受到各国政府、企业和学术界的关注。
  绿色化工技术还包括采用无毒无害原料、催化剂和容器替代有毒有害化学物质、清洗剂,减少和消除健康危害和环境污染的技术以及对环境友好的清洁产品的开发。
  四、总结
  化工生产建设必须与环境保护协调发展。这就要求化工生产,要由传统的高污染、高物耗能耗、粗放经营状态向以精细化学品、化工新材料、生物技术为核心的技术密集型产业的转变。环境保护日益重要,这就需要我们研究出更多利于化学工业可持续发展的措施,在保证化工产业快速发展的同时对环境的污染也降到最小。

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