有機化學在環境工程中的有效運用
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摘要：隨著我國經濟的快速發展,人們的環保意識也越來越強,環境工程越來越受到廣大民眾的高度關注。為了實現經濟發展的可持續,社會發展的更加和諧,社會各界必須給與環境工程高度重視。有機化學作為一門成熟的學科,為我國環境污染的治理和環境工程的發展起到了非常關鍵的指導作用。本文對新時代背景下有機化學在環境工程中的作用進行了分析討論,以期對環境工程的進一步改進提供參考。
1引言
有機化學作為一門成熟的學科,也是一種新型的高精尖科學技術,在環境污染治理和環境保護方面發揮著舉足輕重的作用。有機化學又稱為碳化合物的化學,是研究有機化合物的組成、結構、性質和制備方法與應用的科學,是整個廣大化學體系中及其重要的一部分。有機化合物和無機化合物之間沒有絕對的分界,有機化合物之所以成為化學界的一門重要的獨立學科,是因為有機化合物確有其在內的聯系和特性。有機化學的發展初期,有機化學工業的主要原料是動物、植物,有機化學也主要研究從動物、植物中分離出的有機化合物。本文基于對有機化學基礎的認識和了解,廣泛討論了有機化學在環境工程中的作用,分析了傳統化學合成工藝對于環境的破壞以及新時代有機化學在環保問題中的重要意義。
2有機化學內涵
有機化學(OrganicChemistry)這一名詞于1806年由貝采里烏斯首次提出,因此貝采里烏斯也被后人稱為“有機化學之父”。由于當時的科學條件比較艱苦,各種資源有限,當時作為“無機化學”的對立產物而命名為“有機化學”。有機化學早起的研究主要集中在天然動植物,有機化學的研究對象就是從這些動植物的有機體中提取有機物,在當時眾多科學家一致認為,在生物體內由于存在所謂的“生命力”,才能產生有機化合物,也就是有機化合物是生命力的象征,但是有機化合物不能實驗室合成獲得。1824年德國化學家維勒從氰中經過水解獲得得草酸,幾年后他無意中發現,經過加熱氰酸銨可以轉化為尿素。在這一發現中,氰和氰酸銨都是無機化合物,而草酸和尿素都是有機化合物,由此可見,有機化合物可以通過兩種或者多種無機化合物制得。維勒的重大發現給予“生命力”學說一次重大震撼,從此之后,乙酸等有機化合物相繼由碳、氫等元素合成,“生命力”學說逐漸被人們拋棄。隨著試驗方法的改進和合成方法的發展,越來越多的有機化合物不斷地在實驗室中合成出來,其中,絕大部分是在與生物體內迥然不同的條件下合成出來的。“生命力”學說漸漸被拋棄了,“有機化學”這一名詞卻沿用至今。在科研領域,有機化合物和無機化合物之間沒有絕對的分界線。有機化學之所以成為化學中的一門獨立的學科,是因為有機化合物之間確有其內在的聯系和特性。位于周期表當中的碳元素,一般是通過與別的元素的原子共用外層電子即形成共價鍵,而達到穩定的電子構型,這種結合方式決定了有機化合物的特性。大多數有機化合物由碳、氫、氮、氧幾種元素構成,少數還含有鹵素和硫、磷、氮等元素。因而大多數有機化合物具有熔點較低、可以燃燒、易溶于有機溶劑等性質,這與無機化合物的性質有很大不同。在含多個碳原子的有機化合物分子中,碳原子互相結合形成分子的骨架,別的元素的原子就連接在該骨架上。在元素周期表中,沒有一種別的元素能像碳那樣以多種方式彼此牢固地結合。由碳原子形成的分子骨架有多種形式,有直鏈、支鏈、環狀等。在有機化學發展的初期,有機化學工業的主要原料是動、植物體,有機化學主要研究從動、植物體中分離有機化合物。
3有機化學在環境工程中的利與弊
有機化學的出現揭示了物質組成的元素,以及有機物和無機物之間相互轉換的規律,其研究范圍包括新事物的合成、物質之間的反應、反應試劑的研究、反應理論的進步。有機化學的發展經歷了從研究初期的手動操作,到后來逐步發展為機械化、自動化、智能化,有機化學的出現不僅為生命科學、環境科學、材料科學等學科的研究提供了強大的理論基礎,并在很大程度上推動了生命醫學研究、環境工程發展、材料技術革新等多個方面的跨越式飛躍,有效的推動了社會的進步,提高了人類的生活質量,對于改善人們賴以生存的生態環境具有極其重要的意義。有機化學作為一門具有創新性的應用學科,對于現代化農業生產和科技進步起到了重要的推動作用,但是有機化學也是一把雙刃劍,有機化學的廣泛應用也導致了一些問題的出現,比如經過有機化學研究出的新型藥物、農藥、食用添加劑等,它們在很大程度上改善了人們的生活質量,提高了生活水平,但是藥物的濫用也確實造成了很大的環境污染。另外,在材料制造領域,有機化學的出現對于材料的生產制造帶來了春天,有機化學的靈活運用可以生產出具有聲、光、電、電磁等多種性能結合的化合物,這些化合物有多種功能的分子材料進行化學或者物理的方法組合而成,其功能也是聲、光、電、電磁的結合,這對于材料制造行業具有很大的現實意義。對于可持續發展,有機化學還面臨著很大的挑戰,大自然中有著豐富的有機物和無機物樣本,通過先進的有機化學合成方法,制造出更多的新事物對于全球經濟的可持續化發展和人類生態環境的改善具有重要意義。隨著時代的變化,有機化學的研究重點也不止局限于生物制藥、食品工程和材料生成方面了。經濟迅速發展導致了環境的日益惡化,有機化學在環境監測、污染治理方面的作用也日益凸顯。雖然有機化學給人類創造了豐富多彩的物質生活,大大的提升了人們的生活質量和健康狀況,但是我們需要清醒的認識到,任何事物都是一把雙刃劍,有機化學也不例外,在有機化學廣泛推廣使用的同時,自然環境遭受到了極大的重創。比如在農業生產中,傳統的肥料是遠遠供不上農作物生長需求的,所以之前人們的農業生產效率很低,農業產量很低,農民的生活水平也是很差的,全年圍繞那一塊農田,但是收獲卻未必能夠填飽肚子。隨著有機化學的廣泛應用,化肥出現了,在農業生產方面,化肥的使用極大的提高了農作物的收成,農田的產量直線上升,農民的生活水平也的得到了極大的提高。在提高農作物收成時,化肥是好,但是隨著人們對于化肥越來越依賴,這就導致了農田離開化肥就不長莊稼,長時間的使用化肥又會導致農田板結,而且化肥的使用導致了農作物生長速度過快,其質量必然下降,最關鍵的一點,化肥的濫用會直接導致農作物的污染。這就意味著雖然人們能吃飽了,但是尚不能吃好。再者就是農藥,農藥類似于化肥,農藥的使用明顯的降低了農作物的蟲害和雜草影響,但是打過農藥的農作物畢竟會存在殘留,所以人們的飲食安全問題值得深度思考。在農藥方面,由于農藥的大面積使用,農田里的蟲子明顯減少,但是這也就間接導致了相應蟲子的天敵沒有了食物來源,所以很多鳥兒瀕臨滅絕。拋開農業生產,在生活家居方面,有機化學的廣泛應用給人們帶來了很多便利,各種各樣新事物的出現,為人們的裝修提供了很多色彩,但是這些色彩的背后卻是健康隱患,比如油漆、膠水、甲醛等材料都是有機化合物,這些化合物在家具家電中的殘留時間很長,單憑空氣的稀釋會很慢,這也就對人體的健康造成了一定程度的影響。同樣,在室外環境中,隨著人們生活水平的提升,家家戶戶都有小汽車,汽車的使用便利了生活,但是汽車尾氣的排放卻對環境造成了極大的破壞,汽車尾氣會直接導致大氣層中臭氧的分解,沒有了臭氧我們的生活就失去了保護。由此可見,有機化學在環境工程中的利弊皆有,如何去更好的利用有機化學實現環境保護的最大化,降低環境污染的影響值得每一個人思考。
4有機化學在環境工程中的有效運用
4.1合理選擇有機化學類型
隨著時代的變遷,人們生活的不斷變化,環境工程面臨的問題也在不斷地變化,所以,有機化學在環境工程中的運用也要與時俱進,不斷創新。在過去,由于物質的匱乏,有機化學的出現主要為人們提供物質保障服務,人們并沒有過多的去考慮其負面作用,但是隨著經濟發展的突飛猛進,我們必須意識到有機化學有著雙面作用,只有合理的選擇有機化學的類型,針對不同的需求提供不同的有機化學方式方法,才能夠在最大程度上降低有機化學造成的環境污染,同樣,在污染治理方面,隨著新污染物的不斷出現,有機化學研究也必須不斷改進,比如過去石油在海上泄露,可以通過燃燒法,也可以通過化學物反應消除法,這就是有機化學在環境污染問題上的應用。最近幾年PM2.5受到人們的廣泛關注,有機化學在這方面應該有所作為,針對這個問題給出相應的解決辦法,如果能夠做到這一點,有機化學的真正意義就得以實現。
4.2大力提倡綠色發展
綠色發展并不單純的指農業發展的健康、無污染,有機化學的發展也可以實現綠色發展,比如,在專修行業里,有機化學相關專業可以研究那種污染物含量低的涂料、膠水等。綠色發展其實是一種理念,它可以貫穿到社會的方方面面,綠色化學更是一種發展方式,也是有機化學可持續發展、不斷進步的必經之路。隨著人們生活水平的不斷提升,生活質量、健康狀況必然越來越得到人們的重視,這就導致了有機化學的發展必然會受到人們的關注,如果依舊延續過去的粗放式發展理念,那么勢必會被市場所淘汰。有機化學的發展必須堅持先進的發展理念,本著以提高人們生活質量、保護人類賴以生存的生態環境為目標,去研發、制造新產品,以更加優質的服務去實現人們生活水平的提高,人們健康水平的保障。
5結語
綠色發展是更加先進的發展,是可持續發展的要求,也是人類發展歷史的必然,這期間也必然會導致短期的效益下降。作為研發部門,應當保持足夠的研究熱情和長遠的發展眼光,腳踏實地。不僅要做好當下的科研和生產任務,更要增加時展的使命感和責任感,為將來人類生態環境的日益改進做出應有的貢獻,這也是每一位科研人員的理想,這樣也就實現了有機化學在環境工程中的有效運用。
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作者：彭興華 蔣高華 單位：云南能源職業技術學院
