基于國內(nèi)外環(huán)境化學(xué)工程發(fā)展的新思考

姜磊

摘要：隨著國家對環(huán)境污染問題的重視和公眾環(huán)境保護意識的提高，跨世紀(jì)的環(huán)境化學(xué)任重道遠(yuǎn)。無論是控制或防治環(huán)境污染和生態(tài)惡化，還是從改善環(huán)境質(zhì)量、保護人體健康、促進國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展等各個方面，環(huán)境化學(xué)都可以發(fā)揮重要作用。

關(guān)鍵詞：環(huán)境化學(xué)工程 現(xiàn)狀 發(fā)展

化學(xué)工程隨化學(xué)工業(yè)的發(fā)展而發(fā)生并演變，反過來又推動化學(xué)工業(yè)的發(fā)展。在過去的一百年，化學(xué)工業(yè)與化學(xué)工程技術(shù)歷經(jīng)了孕育、誕生、發(fā)展，直至形成今天龐大產(chǎn)業(yè)的過程。它每年為社會提供數(shù)以億噸計的千百萬種合成產(chǎn)品，是我們衣、食、住、行須臾難以離開的物質(zhì)基礎(chǔ)，為社會繁榮做出了巨大的貢獻。

一、環(huán)境化學(xué)工程的現(xiàn)狀

20世紀(jì)60年代和70年代初期，工業(yè)發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟發(fā)展迅猛，增長速度較快。但由于忽視對環(huán)境污染的控制與治理，致使環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，公害事件不斷發(fā)生，社會反應(yīng)強烈，引起了各國政府的關(guān)注，采取了各種環(huán)境保護措施和對策，加強環(huán)境管理，制訂各種環(huán)境保護法規(guī)和法律，規(guī)定污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，增加環(huán)境保護投資，以控制污染，改善環(huán)境。這些措施雖然在局部地區(qū)或一定時期內(nèi)起到一定的作用，但卻未從根本上消除或減少污染的增長，不能適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展和人類進步的要求。

1979年在日內(nèi)瓦召開的“環(huán)境保護領(lǐng)域內(nèi)進行國際合作的全歐高級會議”上，通過了《關(guān)于少廢無廢技術(shù)（工藝）和廢物利用宣言》，指出：“無廢技術(shù)是使社會和自然取得和諧關(guān)系的戰(zhàn)略方向和重要手段”。歐洲共同體委員會在一篇報告中對“清潔工藝”下的定義為：清潔工藝就是以最合理地使用原料和能源來生產(chǎn)產(chǎn)品的一種技術(shù)，同時在生產(chǎn)過程和成品的使用過程中，減少排入環(huán)境中的可產(chǎn)生污染的廢水和廢物量。同時對環(huán)境的任何作用都不致破壞它的正常功能。有的學(xué)者認(rèn)為，無廢工藝的概念應(yīng)當(dāng)包括無害、節(jié)能、省地、復(fù)用、閉路等內(nèi)涵。從技術(shù)上講是一種具體技術(shù)。

化學(xué)工業(yè)作為造成大規(guī)模嚴(yán)重環(huán)境污染的主要過程之一，為了從根本上解決環(huán)境污染問題，實現(xiàn)化學(xué)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須以預(yù)防為主，從源頭著眼，從工藝入手，開辟綠色化工技術(shù)，將污染減少或消除在生產(chǎn)工藝過程之中；化學(xué)工程進入了環(huán)境化學(xué)工程時期。

二、環(huán)境化學(xué)工程的發(fā)展

新原理、新方法和新技術(shù)研究開發(fā)仍然是環(huán)境分析化學(xué)獲得質(zhì)的飛躍的原動力。可適用于極復(fù)雜基體中眾多已知和未知污染物同時定性鑒定和準(zhǔn)確定量的具有高分辨能力的新型色譜和質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)需要給予高度關(guān)注，例如，色譜技術(shù)中的多維色譜由于其高分辨能力可在復(fù)雜環(huán)境樣品分析中發(fā)揮重要作用，而親水性相互作用色譜則可完成高度極性和水溶性代謝產(chǎn)物和降解產(chǎn)物的分析和鑒定。飛行時間質(zhì)譜（TOF-MS）、四極桿飛行時間質(zhì)譜（Q-TOF-MS）和高分辨質(zhì)譜（HRMS）等具有全掃描和準(zhǔn)確質(zhì)量分析功能的質(zhì)譜與各種色譜技術(shù)的聯(lián)用將使得同時鑒定和測定目標(biāo)和非目標(biāo)污染物以及超復(fù)雜基體樣品的分析變得更加簡單，從而在新型污染物發(fā)現(xiàn)和識別中扮演重要角色。先進的同位素質(zhì)譜技術(shù)和手性分離分析技術(shù)將在微量污染物的準(zhǔn)確定量、污染源解析中獲得更多應(yīng)用，生物檢測、生物標(biāo)志物和被動采樣等可反映污染物生物效應(yīng)和環(huán)境風(fēng)險的新方法將得到更大發(fā)展，原位、現(xiàn)場、快速檢測方法將在環(huán)境污染事件的快速處置中大顯身手。此外，要高度重視新型污染物、納米材料污染物、污染物代謝和降解產(chǎn)物的分析技術(shù)研究，而前蘇聯(lián)切爾諾貝利和日本福島核事故造成的嚴(yán)重核素污染提醒我們必須高度關(guān)注核污染的檢測、預(yù)警和處置研究。

環(huán)境污染化學(xué)研究在貼近世界環(huán)境科學(xué)前沿的同時，要密切結(jié)合我國環(huán)境污染的復(fù)合型、壓縮型、結(jié)構(gòu)型和嚴(yán)重性特點。在污染生態(tài)化學(xué)和環(huán)境健康研究方面，需要高度重視典型污染物的生物轉(zhuǎn)化和生物致毒機制，低劑量、長時間、復(fù)合污染暴露下的生態(tài)毒理效應(yīng)的分子機制，復(fù)合污染在種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)水平上的生態(tài)毒理效應(yīng)，污染脅迫下生物的抗性和適應(yīng)機制，重要污染物在體內(nèi)的吸收、分布、轉(zhuǎn)化與消減排泄過程，污染脅迫下疾病發(fā)生的機制，納米材料本身及其與有機污染物相互作用、生物有效性和毒性機制等關(guān)鍵科學(xué)問題的研究。

新原理、新方法和新技術(shù)的研究仍然是污染控制化學(xué)研究的重點。基于新型納米材料催化劑、分子氧和可見光體系的高效、綠色、溫和條件的高級氧化技術(shù)仍然是水體、大氣污染控制技術(shù)的前沿課題，基于電化學(xué)原理的氧化還原、絮凝、沉積、氣浮等將在電活性污染物的處理中發(fā)揮作用，用于大氣和室內(nèi)氣體污染物處置處理的高效高選擇性吸附劑、催化劑和低溫等離子體技術(shù)仍然是持續(xù)努力的方向，綠色、環(huán)保、分散性、穩(wěn)定性和運移性良好的納米吸附和降解材料將更多地應(yīng)用于地下水污染的修復(fù)治理，高效的植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)和重污染場地的強化修復(fù)技術(shù)是土壤污染修復(fù)的關(guān)鍵。在對以上各新型的末端治理技術(shù)研究探索的同時，環(huán)境化學(xué)工作者需要比以往任何時候更密切地與工業(yè)、農(nóng)業(yè)、工程技術(shù)等領(lǐng)域合作，盡可能地將清潔生產(chǎn)、綠色化學(xué)、生態(tài)工業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟等源頭控制理念貫徹于生產(chǎn)和環(huán)境治理當(dāng)中，改變主要依靠末端治理的被動局面。

三、總結(jié)

環(huán)境化學(xué)仍然處于快速發(fā)展中，其學(xué)科的理論體系仍有待進一步完善。發(fā)展基于機理的可以用于反應(yīng)性混合化學(xué)品環(huán)境暴露與聯(lián)合毒性理論模擬的混合物毒性-構(gòu)效關(guān)系預(yù)測方法，建立可用于污染物生物毒性分子機制和復(fù)雜環(huán)境過程研究的基于量子化學(xué)計算、分子力學(xué)和蒙特卡羅模擬結(jié)合的理論模擬方法，進行以污染物風(fēng)險評價為目標(biāo)的環(huán)境理論計算方法和模型研究，將是今后理論環(huán)境化學(xué)研究的重點。