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第38章 绿色化学的兴起(2)

研究表明,人体血液中的60多种元素的含量与地壳及海水中这些元素的分布有明显的相关性。在正常情况下,环境物质与人体之间保持着的动态平衡,使人能够正常生存;但是,如果环境中某些有害物质(如废气、废水、废渣等)增加,轻则影响人的生活质量,重则危及人类生存。化学贯穿于人类活动与环境的相互作用之中,与能源、资源、信息和生命紧密相连。我们应从科技——经济——社会协调发展的角度来认识化学与环境的关系。科技进步可以促进生产的发展,但也会因而引发各种公害以及破坏自然环境的问题。例如,在现代社会里,化学家和化学工程师们运用自己的智慧,借助于化学工业创造出数不胜数的化学产品,这些化学制品和化学物质几乎渗透到人类生产和生活的各个方面,使人的生活更加丰富,更加方便,人类生活质量也得到了前所未有的提高。这些为人类作出有益贡献的化学物质,如塑料、合成纤维、橡胶、洗涤剂、装饰材料、有机溶剂、化肥、农药等,在使用后被排放到环境中,然后在环境中发生一系列的迁移或转化过程,有的转化为各种元素,再次进入循环,再次被人利用;但也有的不发生变化,直接进入环境或变成有害物质进入环境,对环境造成污染;有的通过各种途径侵入人体,危害人体健康。在相当长的时期里,人们只知道一味地向自然索取,过度消耗资源,因而遭到了大自然的报复,结果是资源日趋衰竭,环境严重污染,引发了全球的许多严峻环境问题,如空气污染、气候变化、臭氧层损耗、淡水资源枯竭、水污染、森林锐减、水土流失、沙漠化、物种的灭绝、生物多样性锐减等。化学家较早地意识到在严峻的环境问题中,尤其是造成污染的各种因素中,化工生产排放的废物及废弃化学品对环境造成的影响最大,并积极参与环境污染问题的研究与治理。化学日益与人类生存的自然环境状况紧密地联系在一起。同时,人们也应认识到,环境问题的最终解决,还是要依靠科技进步,很多环境污染的治理要依靠化学方法。相信绿色化学的创导,一定会平定化学给人类带来的负面影响!也相信化学在人类的发展过程中再创辉煌。

四、“绿色交通”

世界上第一辆汽车是德国人卡尔·本兹(K.Bcnz,现已成为著名汽车品牌,即“奔驰”)于1886年制造出来的。汽车问世伊始,由于价格昂贵,当时成为只有少数有钱人才能买得起的奢侈物。l908年,美国福特公司创始人亨利·福特(Henry Ford,1863-1947年)的汽车公司生产出坚固耐用的T型汽车,每辆汽车售价只有850美元,相当于一个中学教师的年收入。1913年,福特又从屠宰场的传送带上得到启示,发明了汽车人批量生产装配流水线,由此大人降低了福特T型汽车的生产成本,汽车的价格也直线下降。1918年,福特汽车公司的汽车产量占到美国汽车产量的一半,福特T型汽车的售价也降到260美元一辆,本厂工人两个月的工资就能买得起。福特汽车的大幅度降价使汽车购买率扶摇上升,汽车制造业也从此一路飙升地发展起来,汽车很快就成为最普遍的交通工具,成为人们生活中不可缺少的部分。

汽车的普及极大地改变了人类的生产和生活方式,它无形中缩短了社会整体的空间和时间距离,扩大了人们的生活领地范围,加快了人们的生活节奏。汽车的普及无疑极大地促进了人类社会经济发展,在不到100年的时间里,汽车已成为许多人生活中形影不离的伙伴。

目前,全世界的汽车保有量已超过6亿辆,全世界每千人拥有汽车116辆。全世界的汽车保有量以每年3000万辆的速度递增着,预测到2010年全球汽车量将增到10亿辆。2003年中国的汽车保有量已超过2000万辆,北京的机动车已超过200万辆,其中私家车数量以每年50%的增长速度上升。汽车加快了人类社会发展的新陈代谢,然而却耗竭着地球资源的生命。

汽车制造是资源密集型产业,全世界每年用于汽车制造上的金属材料、陶瓷、玻璃等就超过6000万吨。同时,机动车的燃料消耗又成为无情吞噬石油资源的无底洞。目前,汽车使用的汽油约占全球汽油消费量的1/3。美国、加拿大、日本和西欧地区生产的汽油还不到全球供应量的1/4,但他们每年合计消费的汽油却远远超过世界汽油产量的一半。

汽车排放的尾气会严重影响人类健康,其含有的主要污染物有铅、一氧化碳(CO)、碳氧化合物(HC)和氮氧化物(NOx)。首先是铅的危害问题。一辆汽车一年内可放出2.5千克的铅。人体对大气中的铅的吸收率为40%,汽车尾气中的铅粒随呼吸进入人体,可伤害人的神经系统,还会积累于骨骼中;如落在土壤或河流中,会被各种动植物吸收而进入人类的食物链。人体内积蓄一定程度的铅,会出现贫血、肝炎、肺炎、肺气肿、心绞痛、神经衰弱等多种症状。所幸的是,无铅汽油的普及应用有效地改变了这一状况。

其次是一氧化碳的危害问题。汽车尾气中的一氧化碳是汽油未完全燃烧的产物。一氧化碳与血液中的血红蛋白结合的速度比氧气快250倍。所以,即使有微量一氧化碳的吸入,也可能给人造成可怕的缺氧性伤害。轻者眩晕、头疼,重者脑细胞受到永久性损伤。现在全世界汽车总量大概有7亿多辆,估计每年排放一氧化碳7亿多吨,碳氢化合物1.4亿多吨,氮氧化合物0.7亿吨。汽车污染占整个大气污染的1/3。据报道奥地利、法国和瑞士等国由于长期暴露于汽车废气中引起2.1万人早亡,造成30万儿童支气管的额外病案,39.5万成年人气喘……在交通工具造成的危害中,我国也没能幸:1998年世界卫生组织公布的全球大气污染最严重的10个城市中,中国就占了3个,北京、上海、广州“榜上有名”。

在屡次污染事故之后,人们终于惊觉到环境保护的重要性。以欧美国家为主的先进国家,纷纷开始强调保护环境、提升居住品质的重要性,为解决这些问题,人们开始呼唤“绿色交通工具”的出现、迫切要求实施“交通绿色化工程”。

城市绿色交通工具主要是指污染物零排放的各种机动车辆。于是人们又重新求助于电动汽车,使它们重新焕发青春。从环境保护的角度来讲,真正的城市绿色交通工具应当包括地铁、城市轻轨和无轨电车以及高能电动汽车、燃氢汽车、太阳能汽车和自行车等,它们具有运量大、能耗小、污染少等特点。首推的当属自行车,因为它的废气排放量为零,这是其他任何一种交通工具都无法比拟的,随着自行车性能的不断改进,出现了电力驱动自行车,今后还会出现太阳能自行车,其舒适度及便捷度也将大大提高。近年来液化石油气(LPG)为燃料的“绿色汽车”在我国许多大型城市街头陆续出现。该类车比普通汽车多了一个液化气钢瓶和一个油气转换器,每充一瓶气可跑300千米,更重要的是其尾气中一氧化碳、二氧化碳及碳氧化合物等污染物排放量比汽油汽车少90%左右!

绿色交通同时也包括绿色交通系统的建设。一方面在城市交通中我国以国产车为主,旧车居多,其车辆性能质量不高,使用的燃料品质也较低,加上又存在车辆维护保养差等问题,致使这类车辆有害物质排放量大,成为最丰要的污染源,所以首先应该加强对车辆尾气污染的监控和治理。具体办法包括实现汽油无铅化,推广使用高品质燃油;加强车辆检查维修力度。另一方面由于近年来车路矛盾急剧恶化,造成交通设施在总量和结构上与快速增长的交通需求不相匹配,交通拥堵严重,车辆行驶缓慢。这不仅加剧了车辆配件的磨损,缩减了汽车使用寿命,更使得机动车排放污染高于常态。因此,改善道路交通环境,提高道路通行能力,疏导交通瓶颈,既是治理城市火气污染的一项重要措施,也是实现绿色交通不可或缺的重要环节。

作为运输行业的龙头老大——铁道系统,在“绿色交通系统”的建设中当然不甘落后,自当挑起自己的责任。在几年前一提到铁路,即使是几岁的小孩子,只要乘过火车,那他一定会对铁路两旁触目惊心的“白色小山”留有深刻的印象。铁路沿线的白色污染不但给旅客造成不便,更为关键的是铁路附近的居民深受其害。为了人类生存发展、为了广给子孙后代留下一片青山绿水,铁路系统已经禁止在列车上使用一次性发泡塑料餐具;并加强了对铁路沿线白色垃圾的治理,已基本解决京广、京沪、京哈、京九、陇海、浙赣六大干线的“白色垃圾”污染问题。另外,在铁路建设中的水土保持、生态环境建设等方面也给予了高度重视。相信不久的将来铁路沿线出现的将是葱葱郁郁的绿色屏障,而不再是白色垃圾筑起的高墙……

另外,要真正“赎回”人类赖以生存的新鲜空气,我们还要付出很多努力,譬如加速城市绿地的建设也是“绿色交通”建设的霞要内容,因为植物对净化大气污染、改善空气质量具有十分重要的作用。

五、绿色居住

生态建筑大概是20世纪末建筑领域最时髦、最具诱惑力的词了。但不知道大家对生态建筑的概念了解多少,是不是一提起生态建筑脑海中就会浮现这样一幅画面:山清水秀,避风向阳,让人神情愉悦;流水潺潺,草木欣欣,使人流连忘返;莺歌燕舞,鸟语花香,使人心旷神怡……

的确,由于生态建筑在我国还是一个新名词,人们自然会存在三些概念误区。对一个住宅区而言,园林、水景的确能起到美化作用,然而“生态建筑”并不是简单的绿化和阳光,其真正的目标是尽量减少能源、资源消耗,减少对环境的破坏,并尽可能采用有利于提高居住品质的新技术、新材料。生态建筑无论朝南朝北,一年四秀都将充满阳光。建筑的这些独特“性格”并非一串机械不变的硬指标,而是在“智能大及”的统一指挥和多个探头的感应和反馈下,建筑的通风、采光、空调等各个系统,将根据天气的具体情况和人们的真实感受自动调节,最大限度地利用自然,活脱一幢会动脑筋的“聪明屋”。大家是不是感觉很奇妙?那生态建筑何时诞生的呢?

一般认为,“生态建筑”的萌芽,始发于环境污染。我们都知道,环境事业是与我们人类幸福密切相关联的,并与自然界的原材料的持续开发联结在一起;还关系到减少温室气体的排放和控制废料。而将这一理念溶入到建筑和城建中,就诞生了生态建筑。20世纪的两次世界大战后,从战争桎梏中解脱出来后的世界人民,急于运用各类手段获取最大限度的物质文明,不顾后果的迅猛发展工业,环境污染日益严重,先进的工业化国家的环境污染,在1970年代达到“登峰造极”之地步。

在此污染恐慌中出现的“生态建筑”雏形,迅即成为时代的宠儿。通过相当长的一段时间的发展,世界对“生态建筑”认识有了一个比较一致的概念:所采用的材料必须纯天然、无化学合成、很少产生并能有效控制污染;设计主导思想是采用古代建筑技术和现代建筑技术,取长补短综合筛选;建筑物的形成和内涵必须充分体现出自然生态与社会生态;在具体功能上,必须节约能源、降低建筑造价和使用费用,强调实用性和对人体及环境有益而无害等等。

关于是否属于“生态”型建筑,也有其独特的评估属性:要素之一,建筑物在不影响环境前提下,合理地利用地球资源,确保地理地貌的和谐;建筑物的关键功能之一,确保能源需要,应最大限度地利用自然热能、光能、风能、潮汐能,包括自然降落的雨水利用;对太阳的利用,通常达到85%的供能需要。屋顶设置太阳能电池装备,具有存储性能,供电不足时作为补充,盈余时可纳入供电部门输出;建筑物不论住宅还是办公楼,设计中应用自然通风、采光,尽量达到在人员密集条件下,也能较好地保持空气的新鲜;此外,人体健康是首要标准,强调建筑材料的无污染、无害,不产生过敏性疾病等等。

国际太阳能建筑和建筑革新领域内的开拓者托马斯·赫尔佐格认为,所谓生态建筑其实并无统一或符号化的固定格式,而是应该从建筑的材料、形成等各个方面结合本土实际气候、地理位置等情况,进行有效整合,以达到节约能源的目的。这就要有合理的选扯与规划,心理保护原有的生态系统,减少对周边环境的影响,并且充分考虑自然通风、日照、交通等因素。要实现资源的高效循环利用,尽量使用再生资源。尽可能采取太阳能、风能、地热、生物能等自然能源。尽量减少废水、废气、固体废物的排放,采用生态技术实现废物的无害化和资源化处理,以便回收利用。控制室内空气中各种化学污染物质的含量,保证室内通风、日照条件良好。生态建筑的建筑功能要具备灵活性、适应性和易于维护等特点。

清华大学建筑学院教授、中国工程院院士江亿也指出:评价建筑的生态技术水平可用Q/L·E来表示。其中,Q(Quality)指建筑环境质量和为使用者提供服务的水平;L(Load)指能源、资源和环境负荷的付出;E(Economy)指综合经济全寿命造价。照此说法,生态建筑就是追求消耗最小的L、E,而获得最大的Q建筑新技术。生态建筑对于建筑理念、发展模式和消费方式,是一次深刻的革命。它从建筑生命周期全过程出发,全面考虑资源、能源、环境和健康舒适要求,是最能体现可持续发展能力的建筑模式。

有关“生态”型的住宅和办公楼,很多国家都有成功的例子,如英国英克都的“生态”办公楼、日本的“生态”住宅群、荷兰的“绿色”住房、美国芝加哥的“生态”大楼等等,都显示出生态建筑的无限生机。美国前不久又标新立异,建造了一座雄伟壮观的植物建筑大楼,声称“植物建筑是生态建筑的发展展形”。这座“植物建筑”外观用料,不外乎采用自然的土、石、木材、纤维、草茎,但在原来应设置墙壁的地方,纵横的隔墙体,都是移栽的鲜活的植物。就是说,用活枝分划出每个房间,称之为“绿色墙体”。这种生态植物建筑物,施工的完成是建筑师与园艺联手作品。其施工简便,就地取材,以树林为主材,替代墙体支柱,运用园艺中的变折法,连接顶梁建造出新型奇特的楼宇大厦。

总之,“生态建筑”绝不是简单的朴古返真,有人谓之是建筑业的一场革命,是产业革命以来对传统建筑提出新的要求,是时代发展的产物。作为21世纪世界建筑发展的方向,生态建筑不仅可实现人、建筑与自然的协调统一,还可带析型节能墙体、节能门窗、新能源利用等30多个产业的发展,成为拉动城市经济持续高速发展的重要杠杆之一。可以预言,随着世人环保意识的提高,生态建筑业务将茁壮成长。

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