201803产业生态学第六章绿色化学
《绿色化学报告》课件
05 结论
绿色化学的贡献
环境保护
绿色化学通过减少废物 和污染物的产生，有效 保护环境，降低对生态
系统的破坏。
资源高效利用
绿色化学提倡资源的循 环利用，提高资源利用 率，降低对自然资源的
依赖。
可持续发展
绿色化学有助于推动经 济、社会和环境的协调 发展，实现可持续发展
。
人类健康改善
绿色化学通过减少有毒 有害物质的产生和使用 ，降低对人类健康的危
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VS
详细描述
绿色催化剂是实现绿色化学的关键之一， 它们可以加速化学反应，提高产物的纯度 和收率，同时降低能耗和资源消耗，减少 废物和有害物质产生。常见的绿色催化剂 包括酶、金属催化剂和有机催化剂等。
绿色溶剂
总结词
具有低毒或无毒、低挥发性、可再生或可降 解的溶剂。
详细描述
在化学反应中，溶剂是必不可少的物质，但 传统的有机溶剂对环境和人类健康存在危害 。绿色溶剂是采用环境友好的、可再生或可 降解的溶剂，如水、离子液体、超临界流体 等，以替代传统的有机溶剂，减少对环境的 负担。
详细描述
随着人们对环境问题的关注，绿色化学逐渐发展起来。1998年，美国国家科学研究委员会发表了《绿 皮书》，提出了绿色化学的12个原则和25个研究目标，成为绿色化学发展的重要里程碑。此后，绿色 化学在全球范围内得到了广泛关注和应用，涉及领域包括能源、材料、医药、农业等。
02 绿色化学的核心原则
预防污染
03 绿色化学的应用实例
绿色合成路径
总结词
采用环境友好的合成方法，减少或消除对人类健康和环境的影响。
详细描述
绿色合成路径旨在减少或消除化学过程中产生的废物和有害物质，通过使用高效、选择性高的反应和催化剂，降 低能耗和资源消耗，实现可持续的化学工业发展。
产业生态学
第三章 物质流分析与能流分析 1. 物质流分析：概论
MFA:基于通量的物质流分析 SFA：基于单一物质的物质流分析
2. SFA（基于单一物质的物质流分析）
1. 定义及演变过程 2. 基本方法体系（基本要素，基本程序，方法） 3. SFA应用
3. MFA （经济系统物质流分析方法）
丹麦卡伦堡生态工业园 美国的生态工业园
3. 工业生态系统结构设计及其理论基础（成员与结构，生态产业链，构
建生态工业链的原则，设置调节手段-调节链；关键种理论与企业共生体 的构筑）
4. 生态工业园评价指标体系
第八章 产业生态学管理与政策 1. 生产者责任延伸制概述（定义，特点，目标） 2. 生产者责任延伸制的基本原理 3. 国内外生产者责任延伸制的发展
第二章 产业生态学基础—概念、理论 1. 自然生态系统：定义，结构特征，结构组成，基本特征 2. 产业生态系统：基本原则（对比生态系统） 3. 产业生态系统的演化：一级生态系统，二级，三级……. 4. 产业共生的定义及要求 5. 产业共生的发展模式：五种类型（基本特征） 6. 产业代谢：研究内容，类型
清 洁 生 产
清 洁 生 产 审 核
9. 清洁生产审核概念及其理解 10. 清洁生产原则及主要内容 11. 清洁生产分类：自愿性审核；强制性审核 12. 清洁生产审核的思路：3层 13. 清洁生产审核分析的8个方面 14. 清洁生产审核对象 15. 清洁生产审核程序和方法：7个阶段，35个步骤
1. 2. 3. 4. 5. 物质流分类，物质流数据来源 研究框架（输入端与输出端） 物质流分析的主要指标 物质输入—输出核算原则 物质输入/输出的数据来源及方法
《产业生态学》课件
04
CHAPTER
产业生态学的应用与实践
企业层面的产业生态学实践
总结词
企业是产业生态学实践的重要主体，通 过采用绿色生产方式、资源循环利用等 措施，实现企业层面的产业生态学实践 。
VS
详细描述
企业层面的产业生态学实践是指企业在生 产过程中，采取一系列的环保措施和资源 循环利用手段，实现经济效益和环境效益 的双重目标。这些措施包括采用绿色生产 方式、节能减排、废弃物回收利用等，旨 在降低企业的环境影响，提高资源利用效 率。
通过物质流分析，可以量化经济活动中各种物质的输入、输出 、排放和利用效率，为企业优化生产过程和资源利用提供依据
。
物质流分析有助于企业发现资源利用瓶颈和环境排放问题，提 高资源利用效率和减少环境污染。
通过分析物质流动的过程和环节，企业可以发现资源利用的浪 费和排放的污染问题，进而采取针对性的措施进行改进。
02
CHAPTER
产业生态学的核心理念
产业生态系统的概念
产业生态系统
由企业、资源、市场等要素构成的相互依存、 相互制约的有机整体。
产业生态系统的特征
开放性、动态性、自适应性、协同性。
产业生态系统的目标
实现资源高效利用、环境友好和经济效益的共赢。
产业生态系统的结构与功能
结构
由生产者、消费者、分解者以及生态 基质等构成。
功能
物质循环、能量流动、信息传递和价 值流动。
产业生态系统的演化与平衡
演化
产业生态系统随时间推移而发生的一 系列变化，包括形成、成长、成熟和 衰退等阶段。
平衡
产业生态系统在一定时间内保持相对 稳定的状态，实现资源利用和环境保 护的动态平衡。
03
绿色化工-论文
绿色化工清洁生产一、绿色化学与环境保护的关系自18世纪以来，工业革命促使社会生产力迅速向前发展，但随之也带来了对自然资源的无限消耗及严重的环境污染和生态平衡的破坏，而传统的化学工业，已经被公认为是世界上最大的污染根源，但是化学工业又是与、人类生活关系最密切的工业，已经渗透到人类生活的各个方面，对社会的进步和可持续发展做出了巨大的贡献。
现在最根本的解决方法就是彻底改变传统的生产模式，倡导绿色化生产，在污染的源头防止污染的产生，走可持续发展的道路，发展绿色化学工艺来代替传统的化学工艺尤为重要。
绿色化学不但有重大的社会、环境和经济效益，而且说明化学的负面作用是可以避免的，显现了人的能动性。
绿色化学体现了化学科学、技术与社会的相互联系和相互作用，是化学科学高度发展以及社会对化学科学发展的作用的产物，对化学本身而言是一个新阶段的到来。
作为新世纪的一代，不但要有能力去发展新的、对环境更友好的化学，以防止化学污染;而且要让年轻的一代了解绿色化学、接受绿色化学、为绿色化学作出应有的贡献。
在“循环经济”成为我国经济发展重要策略的今天，绿色化学在化学教育界被提到一个前所未有的重要位置。
2006年高考中，多套化学试卷的化学试题都融合了绿色化学思想，体现了绿色化学精神。
无须置疑，与绿色化学相关的试题已成为今后高考化学的热点。
绿色化学倡导不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物。
从科学观点看，绿色化学是化学科学基础内容的更新；从环境观点看，它是从源头上消除污染；从经济观点看，它合理利用资源和能源，降低生产成本，它是一门从源头上阻止污染的化学，符合经济可持续发展的要求。
绿色化学特点：①采用无毒、无害的原料②在无毒无害的反应条件(催化剂、溶剂)下进行③具有“原子经济性”，即反应具有高选择性，极少副产品，甚至实现“零排放”④产品应是环境友好的。
绿色化学代表了未来化学发展和人类进步的方向，是人类和自然和谐的化学。
绿色化学：其目标是既从根本上保护环境，又能推进工业生产的发展。
产业生态学第六章绿色化学
产业生态学2013年02月大连理工大学环境学院主要内容课程介绍——导论产业生态学基础—概念、理论产业生态学技术与方法——LCA技术与方法—物质流分析、为环境而设计产业生态学实践—绿色化学产业生态学实践—清洁生产、生态产业园产业生态学管理与政策一、绿色化学的诞生★20世纪40~50年代——稀释废物★20世纪60~70年代——废物后处理★20世纪90年代——从源头消除污染源二、绿色化学的定义和发展简史•绿色化学（Green Chemistry）亦称可持续的化学（Sustainable Chemistry）。
绿色化学就是研究利用一套原理在化学产品的设计、开发和加工生产过程中减少或消除使用或产生对人类健康和环境有害物质的科学。
绿色化学(Green Chemistry)——环境无害化学——环境友好化学——清洁化学利用化学来防止污染的科学从源头消除污染的途径新设计化学合成方法和化工产品来根除污染源各国政府推动绿色化学的措施★美国1990年美国颁布了《污染防治条例》，将污染的防治定为国策1996年设定“总统绿色化学挑战奖”★日本制订“21世纪重建绿色地球”的新阳光计划，设立“为地球创新技术的研究院”★欧盟各国德国1991年制订“为环境而研究的计划”英国2000年设立“Jerwood Salters环境奖”荷兰制订“清洁生产手册”1990年，美国通过了一项“防止污染行动”的法令。
1991年后，绿色化学由美国化学会（ACS）提出并成为美国国家环保局（EPA）的中心口号。
1995年，美国前总统克林顿设立了“总统绿色化学挑战奖”，从1996年开始在华盛顿国家科学院每年颁发一次，这是化学领域唯一的总统级科学奖。
1999年，世界上第一本《绿色化学》杂志诞生。
2000年，美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。
★中国制订了“科教兴国”和可持续发展策略，并于1993年世界环境和发展大会之后，编制了《中国21世纪议程》郑重声明走可持续发展道路的决心。
绿色化学
微生物肥料是由人工培养的某些有益的土壤 微生物制成的肥料，也叫作菌肥。如根瘤菌剂、 固氮菌剂、磷细菌剂、钾细菌剂、抗生菌剂等。 这类肥料本身不含有养分，也不能替代化学肥 料和有机肥料，但它们可以通过有益微生物生 长繁殖分泌的代谢产物来改善作物营养，刺激 作物生长，抑制有害病菌在土壤中的活动，从 而达到提高作物产量的目的。
大量实用化肥造成的危害：
1.生产中施用化肥破坏了土壤中有益酶,如诱 导抗病虫的酶甲壳素酶、壳聚糖酶、葡聚糖酶等 导致土壤有害生物增加,植物免疫功能降低,不抗 病虫,易感病等。 2.过度施入化肥，通过淋失、挥发和固定，大量 的化学物质进入土壤、空气和水系，致使环境状 况逐渐恶化，特别是水系化学物质的增加，富营 养化严重影响人身安全。 3.土壤理化性状恶化。长期施用化肥，土壤有机 质下降，团粒结构性能降低，土壤板结现象加剧， 保肥保水能力降低。 4.有机质中营养腐殖质的数量急聚下降,土壤失去 农药、化肥、化学有毒物质的解毒和自我清洁功 能。造成地力差,作物受害,品质差、产量低。
有机原料发酵腐熟技术直接关系到有机肥料的产品质量, 其与微生物菌种、发酵方法和指标调控密切相关。 微生物菌种:部分来源于国内科研机构和企业培养,部分 从国外引进,但安全性高、功能强、效果佳的还较少。而 且国外引进的还存在着菌种不明、价格过高等问题,因此, 迫切需要培育出新型的、多元复合微生物菌种。 发酵腐熟方法:目前主要有四种,一是平地堆置发酵法; 二是发酵槽发酵法;三是密封仓发酵法;四是塔式发酵法。 其中平地堆置发酵法占73%。但是,究竟以哪一种发酵方 式最好,发酵时间多长,温度控制多高,发酵的腐熟程度如何 判定等等,都需要进一步的研究总结。
我国土壤的氮肥利用率很低，一般只有30%左右。据试 验测算，在亩土壤中，作物最多只能吸收不超过40公斤的 氮，其余多出来的氮则通过雨水渗入地下。中国农业科学院 土壤肥料研究所提供的一项报告表明：我国部分地区氮肥用 量偏高，特别是城市周围蔬菜种植区域氮肥用量过高，已引 起了非常严重的地下水污染。 氮肥造成污染的主要成分是其中所含的硝酸盐。硝酸盐 对人类最大的危害是它进入人体后会变成亚硝酸盐，进而在 体内化合形成亚硝基化合物，该物质是一种强致癌物，特别 容易引起消化系统的癌症。医学研究，当饮用水中的硝酸盐 含量超过90毫克/公斤时，就会危及人类的健康。而在我国 北方15个县市连续3年对地下水和饮用水进行测试，有近一 半地下水和饮用水不符合人类健康饮用水标准，含量最高的 达到300--500毫克/公斤。
绿色能源PPT
绿色化学
制作人：毕思峰
什么是绿色化学？
绿色化学又称环境无害化学，主要是 用化学的方法和技术去减少或消除那些对 人类健康，社区安全，生态环境有害的原 料、试剂、产物、副产物等的使用和产生， 绿色化学摒弃了先污染后治理的旧观念， 一切从源头抓起，其核心是“杜绝污染 源”，核心概念是“原子经济性”， 即百 分之百的利用反应物中各个原子，因而不 但能充分利用资源，有机物在厌氧条件下，经过微生物的发
酵作用而生成的一种可燃性气体。由于这种气体最先是在沼泽 中发现的，所以称为沼气。人畜粪便、秸秆、污水等各种有机 物在密闭的沼气池内，在厌氧（没有氧气）条件下发酵，即被 种类繁多的沼气发酵微生物分解转化，从而产生沼气。
沼 气
太阳能能源是来自地球外部天体的能源（主要
量均居世界第一，三峡大坝荣获世界纪录协 会世界最大的水利枢纽工程世界纪录。 三峡水库两岸的2006年5月，全长2309米的 三峡大坝全线建成，全线浇筑达到设计高程 185米，是世界上规模最大的混凝土重力坝。 。 三峡工程是迄今世界上综合效益最大的水利 枢纽，在发挥巨大的防洪效益和航运效益外， 其1820万千瓦的装机容量和847亿千瓦时的 年发电环境污染
追求的目标是：舍弃有毒的原材料从源头上 消除污染，探求崭新的合成路线，使其产率更大， 向人类所需的方向发展、采用无污染的反应过程 和工艺，能最大限度地减少三废，并实行原材料 筛选 - 产品生成 - 产品使用 - 循环再利用的“全过程 控制”。
《绿色化学》PPT课件
O
C l
+
O
O O H
O
O
C l
+
O O H
3-氯过氧化苯甲酸氧化剂，原子经济性42%，产生3-氯苯甲酸废物 ➢ 绿色工艺
O + H2O2
O
O + H2O
锡/β-沸石
负载锡的沸石催化剂，过氧化氢氧化剂，原子经济性86%，副产物只有水
2021/2/1
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24
环境友好催化剂
COCl
O
envirocat EPZG
OH
OH
OH
OH
OH OH
2021/2/1
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使用安全的化学品(1)
发展与应用对人和环境无毒且无危险性的试剂和溶剂 以及其他实用化学品是绿色化学的重要一环。
O 1.HCN
2.H2SO4
3.MeOH
H2SO4
O
MeO
原子利用率46%
+ (NH4)HSO4
H3CC
CH + CO + CH3OH
聚氨酯是一种热缩性树脂，1995年世界总消耗量为650万吨， 80%作泡沫塑料，广泛应用于建材、家具、汽车、制革、纤维等行 业。
7
工业化学品对生态环境的影响
类别
炼油产品 大宗化学品 精细化学品 药物
化工产品生产规模与环境因子
生产规模 /ｔ
106～ 108 104～ 106 102～ 104 10～ 103
环境因子 （ｋｇ副产物 /ｋｇ主产物）
< 0.1 <1～ 5
5～ 50 2 5～ 1 0 0以上
精细化工生产对生态环境造成的影响最为突出 。
《绿色化学》思考题参考答案
绿色化学思考题第一章绪论1.二十世纪人类面临的环境危机是什么？○1温室气体大量排放导致全球变暖○2臭氧层空洞○3生物多样性削减○4酸雨成灾○5森林锐减○6土地沙漠化○7大气污染○8淡水资源污染○9海洋污染○10垃圾围城—最严峻的城市病○11核冬天(核污染)2.绿色化学的定义、特点及其与环境化学和环境治理的区分。
定义：绿色化学，又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。
它是利用化学原理和方法来削减或消退对人类安康、社区安全、生态环境有害的反响原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物的使用和产生的兴学科。
是一门从源头上削减或消退污染的化学。
特点：从科学观点看，绿色化学是对传统化学思维方式的创和进展；从经济观点看，绿色化学为我们供给合理利用资源和能源、降低生产本钱、符合经济持续进展的原理和方法; 从环境观点看，绿色化学是从源头上消退污染，保护环境的科学和技术方法。
绿色化学是更高层次的化学。
与环境化学和环境治理的区分：环境化学是一门争论污染物的分布、存在形式、运行、迁移及其对环境影响的科学。
环境治理则是对已被污染了的环境进展治理，即争论污染物对环境的污染状况和治理污染物的原理和方法。
而绿色化学是从源头上阻挡污染物生成的学科，它是利用化学原理来预防污染，不让污染产生，而不是处理已有的污染物。
3.绿色化学的十二条原则是什么？○1防止污染优于污染治理；○2提高原子经济性；○3尽量削减化学合成中的有毒原料、产物；○4设计安全的化学品；○5使用无毒无害的溶剂和助剂；○6合理使用和节约能源；○7利用可再生资源代替消耗性资源合成化学品；○8削减不必要的衍生化步骤；○9承受高选择性催化剂优于使用化学计量助剂；○10产物的易降解性；○11进展分析方法，对污染物实行在线监测和把握；○12削减使用易燃易爆物质，降低事故隐患其次章不产生三废的原子经济反响1.什么是原子经济性及如何计算原子利用率。
绿色化学的“原子经济性”是指在化学品合成过程中，合成方法和工艺应被设计成能把反响过程中所用的全部原材料尽可能多的转化到最终产物中；化学反响的“原子经济性”〔Atom economy〕概念是绿色化学的核心内容之一。
绿色化学第三部分-6-10章
第六章 绿色食品与生态农业
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二、绿色食品 2、绿色食品的标志、标准和分类 (1) 中国的绿色食品管理机构及标志 中国的绿色食品由农业部中国绿色食品 发展中心负责认证与管理。 绿色食品标志图形由三部分构成：上方的太阳、下方的叶片和蓓蕾，象征自然生态；颜色为绿色，象征着生命，农业、环保；标志图形为正圆形，意为保护、安全。
*
第六章 绿色食品与生态农业
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绿色食品 绿色食品的标志、标准和分类 绿色食品的标准与分类 我国绿色食品的标准分为两个技术等级： A级绿色食品，系指在生态环境质量符合规定标准的产地、生产过程中允许限量使用限定的化学合成物质，按特定的生产操作规程生产、加工、产品质量及包装经检 测、检查符合特定标准，并经专门机构认定，许可使用A级绿色食品标志的产品。
第七章 绿色农药——生态农药
二、现代农药的生态美 1、神奇的生态农药——昆虫拒食剂 内源性的昆虫激素和植物生长调节剂等为代表的化学信息物质类生态农药已取代了大部分的合成农药。 新型的生态农药具有高效、低毒(甚至无毒)、对环境无污染等特点，如天然的昆虫拒食剂。
瓦尔堡醛
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第七章 绿色农药——生态农药
第六章 绿色食品与生态农业
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绿色食品 绿色食品的标志、标准和分类 绿色食品标志的有效期 通过绿色食品认证的产品可以使用统一格式的绿色食品标志，有效期为3年，时间从通过认证获得证书当日算起，期满后，生产企业必须重新提出认证申请，获得通过才可以继续使用该标志，同时更改标志上的编号。 中国绿色食品产业的发展
第六章 绿色食品与生态农业
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二、绿色食品 2、绿色食品的标志、标准和分类 (1) 中国的绿色食品管理机构及标志 不同等级绿色食品标志的颜色有所区别： AA级绿色食品标志与字体为绿色，底色为白色; A级绿色食品标志与字体为白色，底色为绿色。 绿色食品标志商标属证明商标，对符合绿色食品标准的产品给予绿色食品标志商标的使用权，实现质量认证和商标管理的结合。
6讲-第六章生态产业系统
第一节 工业共生
二、工业共生体系的特征 （三）整体性。研究共生时应按照系统理论，从工业
园、区域等整体上进行系统考虑。 首先根据当地的环境条件和资源限制考虑生态产业系统， 其次，考虑共生单元的协调性。（共生单元的类型与数
量协调、要素运行规律的协调及系统结构功能协调）； 第三，考虑合作性。合作是工业共生的本质特征。不是
第六章 生态产业系统
第一节 生态产业系统
一、生态产业系统
生态产业的产生主要有三大背景： 1、资源与环境问题是其根本原因； 2、可持续发展观是其思想基础； 3、模拟自然生态系统是其基本思路； 生态产业的概念源于产业生态学，生态产业的 本质是模拟自然生态系统物质循环和能量转化规 律的一种产业存在和发展模式。
影响工业共生发展的不仅是技术问题，许多情况下，协调 和管理各合作企业之间关系更重要
第三节 工业共生类型
一、按共生层次分类 按照考虑系统边界不同，将工业共生分三个层次： －共生单元内部：企业是共生基础，从源头上达到
资源及能源高效利用减轻环境压力；
－共生单元间：企业之间，可以消除单个单元内部 共生难以消除的环境影响和资源浪费；
双向专性共生
+
+
两种单元共同生活，彼此收益并相 互依存，如果分开，不能存活
双向单性共生 +
+
两种单元紧密合作，彼此获利，一 方独立生存，另一方依存于它
+收益
0不受益不受害
第三节 工业共生类型
二、按组织形式分类 （一）偏利共生：～特点体现在偏利性上，即对
一方无害而对另一方有利。 ～中必定存在一种共生单元具有强烈的利他倾向，
它以生态学的观点研究工业化背景下人类社会经济活动 与生态环境的相互关系，考察人类社会从取自环境到返 回环境的物质转化全过程，探索实现生态化的途径。
《产业生态学》课程笔记
《产业生态学》课程笔记第一章产业生态学概述一、产业生态学的产生背景随着工业化和城市化的快速发展，人类对自然资源的开发和利用达到了前所未有的规模。
然而，传统的生产方式往往以牺牲环境为代价，导致资源枯竭、环境污染和生态破坏。
为了解决这一矛盾，产业生态学应运而生。
产业生态学起源于20世纪80年代，当时科学家们开始关注经济活动对环境的影响，并寻求一种能够实现经济与环境兼容发展的新模式。
产业生态学的核心理念是将人类社会视为一个生态系统，通过模拟自然生态系统的物质循环和能量流动，实现资源的循环利用和能量的高效利用，从而实现可持续发展。
二、产业生态学的概念产业生态学是一门研究经济和环境相互作用的学科，旨在通过资源循环和能源高效利用实现经济与环境的兼容和可持续发展。
它要求转变传统的环境保护观念，将环境因素全面系统地纳入产品和服务的设计开发过程中。
产业生态学的基本思想是循环经济，即通过减少资源消耗、提高资源利用效率和延长资源使用寿命，实现资源的最大化利用。
循环经济的三原则是减量化、再利用和资源化。
三、产业生态学的发展历程产业生态学的发展可以分为三个阶段：1. 起源阶段（20世纪80年代）：产业生态学的概念首次被提出，科学家们开始关注经济活动对环境的影响，并寻求一种能够实现经济与环境兼容发展的新模式。
2. 形成阶段（20世纪90年代）：产业生态学逐渐形成独立的研究领域，相关理论和方法得到进一步发展和完善。
在这一阶段，产业生态学开始应用于实践，如生态工业园的建设和清洁生产技术的推广。
3. 成熟阶段（21世纪初至今）：产业生态学得到广泛关注和深入研究，相关理论和方法不断完善。
同时，产业生态学开始在各个领域得到广泛应用，成为可持续发展的重要理论基础和实践指南。
四、产业生态学的研究意义产业生态学的研究具有重要的理论和实践意义：1. 理论意义：产业生态学为研究经济与环境相互作用提供了新的理论框架和方法论，有助于深化对可持续发展规律的认识。
绿色化学：第六章绿色有机合成
• Trost认为，合成效率（Synthetic Efficiency） 成了今天合成方法学研究中关注的焦点。近 年来，化学家们孜孜不倦地研究原子经济性 反应，取得很多成果。
• 6.1.2常见有机合成反应的原子经济性 • 1重排反应 • 分子中共价键结合顺序发生改变的反应。这种改 变可导致碳架或官能团位置发生变化，有时因为 伴有进一步变化而得到分子组成与反应物并
• 在一般的有机合成反应中：
C + D 主产物 副产物 • 反应产生的副产物D往往是废物，因此可成为环 境的污染源。 • 绿色有机合成应该是原子经济性的，即原料的原 子100%转化成产物，不产生废弃物。如DielsAlder反应就是一个原子经济性的反应： A + B =
• 原子利用率=[ 82／(28+54)]×100%=100%
• 反应以氢氰酸为原料，经三个步骤得甲基 丙烯酸甲酯，第二步反应的副产物也是氢 氰酸，因此是环境不友好的。 • 美国壳牌公司用丙炔-钯催化甲氧碳基化合 成甲基丙烯酸甲酯(反应式6-16)。新合成路 线避免使用氢氰酸和浓硫酸，且原子利用 率达到100%，是环境友好的。
• 2替代氢氰酸制造甲基丙烯酸甲酯 • 3替代氢氰酸制造己二酸和己二胺 • 6.2.3取代硫酸二甲酯的原料 • 硫酸二甲酯，分子式（CH3O）2SO2，分子量 126.63，无色，略有洋葱气味的油状液体，18℃ 以上时易溶于水，溶于乙醇和乙醚。工业上本品 主要用作甲基化剂，见于制药、染料和香料等工 业。在生产和使用过程中的职业危害常见于设备 泄漏或爆炸，或运输装卸过程中的容器破损，或 清洗、检修带有残液的设备等。 • 本品属高毒类，作用与芥子气相似，第一次世界 大战中曾用作化学毒剂，可影响机体氧化还原酶 系统的甲基化反应，引起呼吸系统、神经系统及 肝、肾、心肌损害，具有迟发性生物效应，并是 可疑的人类致癌物。国家卫生标准0.5mg/m3。
绿色化学第六章
绿色化学的任务之一是要从源头上消除或减少有害物质的排放。
友好设计的概念应可用于目标产物的分子设计，通过目标产物的分子设计使其减少毒性，可生物降解为无毒产物，即在化学品制造过程中，首先对目标产物本身进行设计而不是设计其生产过程。
增大分子的可生物降解性是预防污染的一条+分重要的途径。
一种化学模拟生物降解法处理污水的方法，其基本技术特征是:向污水中加入少量的活性物质，在常温常压下，鼓入空气，降解污水中的有机物。
加入的活性物质，是一类能够分解有机物，其后，自身又能在氧气的作用下再生的化合物或其它具有类似作用的物质如锰的化合物，铁的化合物、镍的化合物等。
因而可以不断地循环发生作用。
生物降解的细菌基础●在生物降解过程中，微生物(主要是细菌和真菌)是目前自然界生物降解中起主要作用的试剂，无论是从其转化的物质还是其使物质降解的程度均如此。
●大量的证据表明，不能被有机体影响(降解)的是靠微生物来完成的。
动物:排泄出他们不能代谢的化学物质;植物:把他们转化为不溶于水的物质以存与其中.微生物:具有代谢分解多面手的特征，在食物存在下快速增长，具有高代谢活性和种属多样性特征。
有机化合物的最终矿化，可以归因于微生物降解。
生物降解过程进入细胞内后，物质能发生的反应就与其分子结构有关，在细胞内发生的数百种转化，大致可分为如下:氧化反应还原反应水解反应联合反应物质生物降解在很大程度上取决其化学结构。
研究，调查和环境监测:相对微小分于结构的变化可极大影响化学品的生物降解性能!不易降解化学结构具有下述结构特征的分子，对需氧化物降解具有抗据作用1.卤素，尤其是氯，氟;2.链物质，尤其是季碳或是极度分支的物质;3.硝基，亚硝基，偶氮基，芳氨基;4.多环残基，比如多环芳香烃;尤其是超过三元的多环稠环或芳烃;5.杂环残基，比如吡啶环;6.脂肪族醚键7.高取代化合物比低取代的化合物更不易降解可降解化学结构具有如下结构分了具有很好的生物降解能力:1.具有水解酶潜在作用位点的物质(比如:酯、胺);2. 在分子中引入以羟基，醛基或者羧基形式存在的氧;3.存在未取代的直链烷基和苯环时;4.水中溶解度大的物质;5.相对低取代的化合物。
201803产业生态学第二章
1、产业生态系统的演化
当前产业系统发展模式
很大的程度上属于一级
生态系统向二级生态系
统过渡的模式：
(一) 产业系统利用物质
与能量的有限性；
(二) 物质与能量流动的
简单网络化；
(三) 产业系统的废物很
少回收再利用——没有
普遍的“分解者”——
封闭循环尚未形成，这
样的系统是不可持续的
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产业生态学基础|产业生态系统的演化与平衡（进化）
交叉学科划分 应用领域划分
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第二章 产业生态学基础
1. 自然生态系统与产业生态系统 2. 产业生态系统的演化与平衡（进化） 3. 产业共生 4. 产业代谢
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产业生态学基础|自然生态系统
1、生态系统：在一定时间和空间内，由生物成分和非生物成分 组成的一个生态学功能单位。
热带雨林
湿地
产业生态学基础|自然生态系统
1、产业生态系统的演化
资源 开采者
有限的 资源
废物 处理者
加工者 消费者
有限的 废物
地球吸收
理想产业生态系统的模式
理想的产业生态系统模式并没有被表达为三级生态系统模式 。对于产业系统而言
，发展成为三级生态系统模式并不是实现可持续发展的唯一途径和必须条件。人类
难以持续发展是因为人类活动已经严重地破坏了作为地球一个特殊成员与地球之间
1、产业生态系统的演化
三级生态系统
组成组成部部分分
能量
生态生态系系统统
系统中物质和能量的流动复杂而活跃， 但整个系统受太阳能驱动，物质来源于 系统本身，又消化于系统本身，被充分 利用而没有废物产生。
组组成成部部分分
组成组部成部分分
三级生态系统中循环性物料流动
第六章绿色化学品1
1．由于合成材料的广泛应用和发展，一些塑料 制品带来的环境污染就是“白色污染”
2．白色污染的危害 3．白色污染的治理 A．废弃塑料的再利用（如直接作为材料、 制作单体和燃料油、制作气体等）； B．制造易降解材料。
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白色污染的治理
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①直接用作材料．如回收聚乙烯塑料并制成再生薄膜， 用作包装袋； ②热解成单体．如有机玻璃热解得到单体，再重新聚 合为成品；又如，聚苯乙烯包装材料和一次性饭盒j 经处理，使其在高温下分解成单体，然后再制成树 脂；
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CFCs的替代物
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HFCS与HCFCs均为易挥发、不溶于水的烃 类衍生物。与CFCs相比，HFCs和HCFCs含 有一个或更多C-H键，因而在低大气层中， 它们容易受到OH的进攻。HFCs不含氯，所 以不具有与已证实存在的氯催化有关联的 臭氧消失的可能性。HCFCs含氯，但研究表 明其散发到平流层中的氯相对较少，它在 对流层中就已降解。
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4、臭氧层空洞造成的影响
损害人类免疫系统，导致免疫机制减退
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白内障眼疾和皮肤癌发病率上升
破坏生态系统，减慢农作物的生长速度，减低农作物的质 量和产量，甚至造成绝收 减少海洋生物数量，大量鱼类死亡，同时可能导致生物物 种变异
造成全球气候变暖与温室效应。 塑料等高分子材料更加容易老化和分解，带来光化学大气 污染
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我国于1991年6月正式加入议定书。 议定书签约国在 1990 年的伦敦会议和 1992 年的哥本哈根会议上，对议定书进行了修正。 在修正案中，扩大了控制物质的范围，提前 了控制时间。除原来两类控制物质外，增加 控制其它全氯氟烷、含氢氟烷、四氯化碳和 甲基氯仿等，使控制物质总共有 8类 89 种。 同时要求开发新产品来取代这些物质，
第六章化学生态学
可卡因（cocain）和相近的生物碱存在于古 柯（Erythroxylon coca）中。吲哚碱的名称是因 为吲哚核的存在，其中的马钱子碱（士的宁， strychnine）（65）和奎宁（50）对人有苦味， 对许多昆虫有拒食作用。
多数生物碱都是从被子植物中发现的，它 们很少在裸子植物（如真叶树）或隐花植物（ 如蕨类）中存在。
2 .1 生物碱类
生物碱（alkaloid）是一类含氮的环状化合物， 类型很多，有的结构通常并没有相关性，一般用其前 体分子加以识别。多数来自于有限的几种氨基酸，如 赖氨酸、酪氨酸、组氨酸和鸟氨酸。
尼古丁（nicotine）是由鸟氨酸和烟酸（nicotinic acid）形成的。下面看几个生物碱的例子。茄科有代 表性的许多生物碱属于托品碱类（tropane alkaloids ），例如，茛菪胺（scopolamine）及存在于毒性颠 茄（Atropa belladona）中的颠茄碱（atropine）。
多数单萜为挥发性化合物，是精油的主要 成分，决定着许多植物气味的特点。单萜可以 是开环（如牛儿醇）、单环（如苎烯）或双环 （如蒎烯）。为避免自毒，植物需要特化的储 存结构临时保存单萜。
萜类中最大的一个类别是倍半萜，也常是精 油的成分。著名的化合物有蓼二醛和 Warburganal， 它 们 对 许 多 昆 虫 有 拒 食 作 用 （ Van Beek，de Groot 1986）。倍半萜内酯类如 glaucolide可在菊科植物的腺毛或乳液管中发现 。 棉 子 酚 （ gossypol） 是 在 锦 葵 科 的 棉 属 （
2 植物次生物质的主要类别
植物的次生物质数量巨大，种类繁多，已鉴 定的植物次生物质超过10万种（Buckingham 1993），且每天都有新鉴定化合物的报道。世界 上已知的次生物质80％以上都来自植物（ Harborne 1993）。
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绿色化学的主要内容
环境友好产品 回归自然 废物回收利用
无毒无害原料 可再生资源
原子经济反应
无毒无害 催化剂
无毒无害 溶剂
基本原理
绿色化学|绿色化学的基本原理
一、绿色化学的12条原理 1、预防：防止产生废弃物比在它产生后再处理或清除更好。 2、原子经济性：合成方法应设计成能将所有的起始物质嵌入 到最终产物中； 3、无害的化学合成：反应中使用和生成的物质应对人类健康 和环境无毒或毒性很小； 4、设计无危险的化学品：设计的化学产品应在保护原有功效 的同时尽量使其无毒或毒性很小； 5、安全的溶剂和助剂：尽量不使用辅助性物质（如溶剂、分 离试剂等），如果一定要用，也应使用无毒物质； 6、设计要讲求能效：能量消耗越小越好，应能为环境和经济 方面的考虑所接受；
产业生态学
大连理工大学环境学院 2018年3月
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主要内容
课程介绍——导论 产业生态学基础—概念、理论
产业生态学技术与方法——LCA
技术与方法—物质流分析、为环境而设计 产业生态学实践—绿色化学
产业生态学实践—清洁生产、生态产业园
创新研究与产业生态学
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绿色化学|绿色化学的诞生和发展简史
一、绿色化学的诞生 ★ ★ 20世纪40~50年代 —— 稀释废物 20世纪60~70年代 —— 废物后处理
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2018/6/15
绿色化学|绿色化学的基本原理 7、使用可再生的原料：只要技术上和经济上可行，使用的原材料应 是能再生的； 8、减少衍生物：应尽量避免不必要的衍生过程（如基团的保护，物 理与化学过程的临时性修改等）； 9、催化作用：尽量使用选择性高的催化剂，而不是提高反应物的配 料比； 10、设计要考虑降解：设计化学产品时，应考虑当该物质完成自己 的功能后，不再滞留于环境中，而可降解为无毒的产品； 11、为了预防污染进行实时分析：分析方法也需要进一步研究开发 ，使之能做到实时、现场监控，以防有害物质的形成； 12、防止事故发生的固有安全化学：化学过程中使用的物质或物质 的形态，应考虑尽量减少实验事故的潜在危险，如气体释放、爆 炸和着火等。
超临界流体是温度和压力同时高于临界值的流 体，亦即压缩到具有接近液体密度的气体。
（1）超临界流体 • 一些物质在超临界条件下，其物理化学性质介于气体和液 体之间，兼具两种状态的特点。 • 如具有与液体相近的溶解能力和传热系数，同时具有与气 体相近的粘度系数和扩散系数。 • 超临界CO2无毒、不可燃、相对不活泼、来源丰富、价廉。 处于超临界状态即可作为溶剂。 • SCCO2适于作诸如氢化、氨化、羰基化、烷基化、异构化、 氧化、成环作用等小分子反应的介质，也可用于无机的和 有机金属的反应、自由基反应。
一、机械法：借助强烈搅 拌，把大量空气或其他气 体引入液态塑料中。 二、物理法：常将低沸点 烃类或卤代烃类溶入塑料 中，受热时塑料软化，同 时溶入的液体挥发膨胀发 泡。如聚苯乙烯泡沫塑料 三、化学法 ①采用化学发泡剂，它们 在受热时分解放出气体。 ②利用聚合过程中的副产 气体，典型例子是聚氨酯 泡沫塑料，当异氰酸酯和 聚酯或聚醚进行缩聚反应 时，部分异氰酸酯会与水、 羟基或羧基反应生成二氧 化碳。
• 以CO2作发泡剂除了环境效益之外， DOW公司还发现，以CO2作发泡剂生 产的泡沫型聚苯乙烯韧性更强，这 意味着以CO2作发泡剂比以HCFCs、 CFCs作发泡剂生产的泡沫袋使用寿 命更长。 • 因此，DOW公司开发的这一发泡工艺 ，在环境保护与经济效益两方面都 是有利可图的。
四、 非光气法合成异氰酸酯
传统方法通过如下步骤生产：ａ）使氯气与一氧化碳反应生产光气，ｂ）使光气 与有机胺反应形成异氰酸酯和氯化氢，ｃ）将异氰酸酯和氯化氢分离出来，ｄ） 纯化氯化氢，ｅ）制备氯化氢水溶液，ｆ）纯化氯化氢水溶液，ｇ）使氯化氢水 溶液进行电化学氧化形成氯气，和ｈ）使至少部分步骤（ｇ）中产生的氯气返回 （ａ）。 Monsanto公司的 Rilly等研究了用二氧化碳和胺直接生成异氰酸酯和氨基甲酸酯并 成功开发出合成聚氨基甲酸酯的新方法。在有机碱存在下生成氨基甲酸酯阴离子， 再在脱水剂例如醋酸酐或邻磺酸基苯甲酸存在下脱水生成异氰酸酯：生成的醋酸加 热脱水后又可回收醋酐循环使用。
二、生物质转化为化学品
生物质是包括所有动物、植物和微生物以及由这些有生命物质
派生、排泄和代谢出的许多有机质。
Texas A&M University 的研 制人员开发了一种 可将生物质转化为 动物饲料，化学工 业品和燃料的技术
三、CO2作发泡剂
• 过去用于生产聚苯乙烯泡沫塑料的发泡 剂有CFC-12等。CFC-12（CCl2F2）之所 以用做发泡剂，是因为它价格便宜，性 质不活泼且不燃烧，操作安全，并且它 在较大的温度范围内可保持气态。但是 ，CFC-12的使用会导致环境问题
• DOW化学公司已开发出一种以100%CO2作发泡剂，生产挤压型聚苯乙 烯泡沫塑料的工艺。 • 在DOW公司以前已有人将CO2用作发泡剂，但只是将CO2混合于HCFCs 、CFCs或脂肪烃中，在这些混合物里，CO2的含量只有25%。尽管这 种方法可以使臭氧消耗及形成烟雾的问题有所改善，但并不能从 根本上解决问题 • DOW化学公司以100%CO2作发泡剂来生产泡沫型聚苯乙烯，就从根本 上消除了使用HCFCs、CFCs和脂肪烃带来的影响。 • 以CO2代替HCFCs、CFCs和脂肪烃作发泡剂，有如下优点： 1） CO2不会消耗臭氧； 2） CO2不会形成烟雾； 3） CO2不能燃烧，操作更安全； 4） CO2更廉价。 • 但是，CO2会造成“温室效应”
★
日本
制订“21世纪重建绿色地球”的新阳光计划， 设立“为地球创新技术的研究院”
★
欧盟各国
德国 英国 荷兰 1991年制订“为环境而研究的计划” 2000年设立“Jerwood Salters环境奖” 制订“清洁生产手册”
绿色化学|绿色化学的诞生和发展简史
1990年，美国通过了一项“防止污染行动”的法令。 1991年后，绿色化学由美国化学会（ACS）提出并成为美国国
绿色化学|绿色化学的基本原理
12条原理的有关说明
1、非传统原材料——绿色原料 • 凡是利用太阳能经光合作用合成的多种天然有机物，如农作 物、草、树木和藻类等都属于生物质（biomass）。 • 生物质代替石油作原料，可大大节约石油类不可再生资源的 消耗。 • 生物质中都含有一定量的氧，可避免或减少像以石油作原料 时需使用有毒试剂的烃类加氧反应带来的环境污染问题。 • 生物质能分解成多种结构的材料，有利于开发新的合成反应 和化学品。 • 以生物质作原料，其燃烧时除放出与植物生长过程中吸收的 相同量CO2外，不会向大气排放更多的CO2，有助于缓解因温 室效应造成的全球气候暖人现象。
日本旭化成公司和美国杜邦公司开发了用一氧化碳和胺直接氧化 羰化合成氨基甲酸酯，然后分解生成异氰酸酯的方法。
其关键是研制成功了活性高、选择性好的氧化羰化催化剂，使反 应过程生成副产物减少，第二步热分解反应副产物也很少，异氰酸 酯收率高，聚合很少发生。生成的甲醇可循环使用，此方法已用于 工业生产。
绿色化学|绿色化学的基本原理 2、非传统性溶剂
绿色化学(Green Chemistry)
——环境无害化学 ——环境友好化学 ——清洁化学 利用化学来防止污染的科学 从源头消除污染的途径 新设计化学合成方法和化工产品来根除污染源
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2018/6/15
绿色化学|绿色化学的诞生和发展简史
各国政府推动绿色化学的措施
★ 美国
1990年美国颁布了《污染防治条例》，将污染的防治定为国策 1996年设定“总统绿色化学挑战奖”
O2
Cat
O OH Cu,NH4VO3
HNO3
O OH
adipic acid
Байду номын сангаас
+
N2O
OH O2 H+
Benzene
H2O2
OH OH
+
OH
Cat.
OH
• 苯作为起始原料合成己二酸和邻苯二酚、对苯二酚，都 会引发环境和健康问题。 • 苯是一种易挥发的有机物(VOC)，在室温下容易汽化，长 期少量吸入大气中的苯可导致白血病和癌症。 • 苯是由石油生产的产品，消耗的是不可再生的资源。 • 有N2O副产物产生，会破坏臭氧层。
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2018/6/15
应用：
超临界萃取与分离 超临界萃取是最早研究和应用的超临界技术之 一，适用于食品和医药工业。在美国和欧洲，年生 产能力上万吨的茶叶处理和脱咖啡因工厂早已投入 生产，啤酒花有效成分、香料等的萃取在不少国家 已达到产业化规模。超临界萃取技术在药物、保健 品提取等方面的研究和应用也取得了较大进展，美 国科学家已开始用超临界CO2从植物中提取抗癌药物
• 在合成己二酸的过程中，最后一步是利用硝酸氧化环己酮和环己醇 ，这一反应的副产物N2O的浓度以每年10%的水平增长。 • N2O在对流层无沉降，因此可上升进入平流层，起到破坏臭氧层的 作用。 • 这一过程为：N2O与氧原子反应生成NO· ，NO·自由基作为催化剂消 耗臭氧。 NO· 从 O3 分子中夺取一个氧原子，形成 O2 和 NO2· ，然后 NO2·自由基 与一个氧原子反应又生成NO· ，同时形成一个分子氧。
家环保局（EPA）的中心口号。
1995年，美国前总统克林顿设立了“总统绿色化学挑战奖”，
从1996年开始在华盛顿国家科学院每年颁发一次，这是化学领
域唯一的总统级科学奖。 1999年，世界上第一本《绿色化学》杂志诞生。 2000年，美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。
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绿色化学|绿色化学的诞生和发展简史
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2018/6/15
绿色原料
一、从葡萄糖合成己二酸和邻苯二酚 二、生物质转化为化学品 三、CO2作发泡剂 四、 非光气法合成异氰酸酯 五、碳酸二甲酯作甲基化试剂 六、苄氯羰化合成苯乙酸