化工污染

化工污染是指化學工業生產過程中產生的廢氣、污染物等，這些廢物在一定濃度以上大多是有害的，有的還是劇毒物質，進入環境就會造成污染。有些化工產品在使用過程中又會引起一些污染，甚至比生產本身所造成的污染更為嚴重、更為廣泛。

基本介紹

• 中文名：化工污染
• 外文名：Chemical pollution
• 廢氣治理率：56%
• 廢渣治理率：50%
• 具體包括：副反應所產生的廢料
• 發展階段：發生期、發展時期、泛濫時期
• 危害：造成環境污染，危害人類健康

化工發展歷程

越發達的國家，化學工業發展的越迅速，化工污染也越嚴重。從化學工業的發展過程來看，國外化工污染大體可以分為三個階段。

化學工業污染的發生期

早期的化學工業(大約在19世紀末)，是以生產酸、鹼等無機化工原料為主，所以當時化學工業的污染物主要是酸、鹼、鹽等無機污染物。另外，這一時期的無機化工生產規模沒法與現在的化學工業相比，品種也比較少，因此產生的污染物比較單一，這不足以構成大面積的區域性污染，環境污染問題還不明顯。

化學工業污染的發展時期

從20世紀初到20世紀40年代，由於冶金、煉焦工業的迅速發展，化學工業也隨之發展，並進入以煤為原料來生產化工產品的煤化學工業時期。煤不僅可以作為燃料燃燒，而且成為化學工業的主要原料。一系列以煤、焦炭和煤焦油為原料的有機化學工業產品開始大量生產，大量新建的化工企業不斷興建，世界化學工業有了較快的發展。同時在這個時期內無機化學工業的規模和數量也不斷擴大，所以造成的無機污染在數量上及危害程度上都有所加劇，而且有機化學工業也開始發展，導致有機污染對環境污染的影響加大，有時與無機污染物有協同作用。因此，化學工業污染現象顯得更加重要。

化學工業污染的泛濫時期

從20世紀50年代開始，世界各國陸續發現了儲量豐富的油氣田，從此石油工業發展迅速，石油工業已成為現代能源及國民經濟的重要組成部分，石油工業的崛起，引起世界各國的燃料結構逐步從煤轉向石油和天然氣。從而，化學工業也進入了以石油和天然氣為主要原料的“石油化工時代”，石油化學工業開始迅猛發展，環境污染泛濫成災，達到了前所未有的地步。污染類型也發生了質的轉變，由原先的煤煙型轉化為石油型污染。

化工污染，是化學工業發展過程中亟待解決的一個重大問題，若不能妥善加以解決，勢必會制約化學工業的可持續發展。現在已進入了治理與防止化工污染的年代，環保要求不斷苛刻，無污染的生物化工和綠色化工被提倡，並得到了迅速發展。

化工污染的來源

化工污染物的種類，按污染物的性質可分為無機化學工業和有機化學工業污染；按污染物的形態來分，有廢氣、廢水及廢渣。化工污染物的主要來源大致可分為兩個方面，即化工生產的原料、半成品及產品；化工生產過程中排放出的廢物。

化工生產的原料、半成品及產品

(1) 化學反應不完全

所有的化工生產中，都有一個轉化率的問題，即原料不可能全部轉化為半成品或成品。未反應的原料雖然可以回收利用，但因回收不完全或不可能回收，總有一部分被排放掉。若化工原料為有害物質，排放後便會造成環境污染。化工生產中的“三廢”，實際上是生產過程中流失的原料、中間體、副產品。甚至是寶貴的產品。因此，對“三廢”的有效處理和利用，既可創造經濟效益又可減少環境污染。如氮肥工業利用氨與硫酸的中和反應製取硫酸銨時，雖然反應過程比較簡單，技術也比較成熟，但260kg氨和750kg硫酸，生產的硫酸銨也只有1000kg，還有約1%的原料不能有效反應，隨著排氣跑到空氣中去了。

(2)原料不純

有時化工原料本身純度不夠，其中含有雜質。一般情況，這些雜質是不需要參與化學反應的，最後要被排放掉。可是，大多數雜質為有害的化學物質，會造成環境污染。有些化學雜質甚至還參與反應，而生成的反應產物同樣也是所需產品的雜質。對環境而言，也是有害的污染物。如氯鹼工業電解食鹽溶液製取氯氣、氫氣和燒鹼，只能利用食鹽中的氯化鈉，其餘占原料約10%左右的雜質則排入下水道，成為污染源。

(3) “跑、冒、滴、漏”

物料在儲存、運輸以及生成過程中，由於設備、管道等封閉不嚴密，往往會造成化工原料、產品的泄漏，習慣上稱之為“跑、冒、滴、漏”現象。這一現象不僅造成經濟上的損失，同時還可能造成嚴重的環境污染事故，甚至會帶來難以預料的後果。

化工生產過程中排放出的廢物

(1) 燃燒過程

絕大多數的化工生產過程需要在一定的壓力和溫度下進行，因此，需要有能量的輸入，通常獲取能量的方式是燃燒大量的燃料。但是在燃料的燃燒過程中，不可避免地要產生大量的廢氣和煙塵，對環境造成極大的危害。煙氣中各種有害物質的含量與燃料的品種有很大的關係。

(2)冷卻水

化工生產過程中除了需要大量的熱能外，還需要大量的冷卻水。在生產過程中，用水進行冷卻的方式有直接冷卻和間接冷卻兩種。當採用直接冷卻時，冷卻水直接與被冷卻的物料進行接觸，這種冷卻方式很容易使水中含有化工物料，而成為污染物質。當採用間接冷卻時，雖然冷卻水不與物料直接接觸，但因為在冷卻水中往往加入防腐劑、殺藻劑等化學物質，排出後也會造成污染問題，即便沒有加入有關的化學物質，冷卻水也會對周圍環境帶來熱污染問題。

(3)副反應

在化工生產中，進行主反應的同時，經常伴隨著副反應，並得到一些人們所並不希望的副產物。雖然可以回收副產物，但副產物的數量往往不大，且成分又比較複雜，使得回收必須面臨技術和經濟問題，所以實際上往往將副產物作為廢料排棄，故會引起環境污染。

(4) 生產事故造成的化工污染

經常發生的生產事故是設備事故。在化工生產中，因為原料、半成品或成品很多都是具有腐蝕性，容器、管道等很容易被化工原料或產品腐蝕損壞，如檢修不及時，就會出現“跑、冒、滴、漏”等現象，流失的原料、成品或半成品就會造成對周圍環境的污染。偶然發生的生產事故是工藝過程事故，如化工生產過程中反應條件沒有控制好，或者催化劑沒有及時更換，或者為了安全而大量排氣、排液，或者生產了不需要的物質。這種廢氣、廢液和不需要的物質，數量比平時多，濃度比平時高，就會造成一時的嚴重污染。

總之，化學工業排放出的廢物，不外乎是三種形態的物質，即廢氣、廢水和廢渣，總稱為化工“三廢”。然而，任何廢物本身並非是絕對的“廢物”，從某種意義上講，任何物質對人類來說都是有用的，一旦人們合理地利用廢物，就完全能夠“變廢為寶”。

化工污染的特點

化學工業排出的污染物對水和大氣都會造成污染，其中尤其以水污染問題更為突出。

水污染的特點

化工廢水是在化工生產過程中所排出的廢水，其成分取決於生產過程中所採用的原料及工藝，可分為生產污水和生產廢水兩種。生產廢水是指較為清潔，不經處理即可排放或回用的化工廢水，如化工生產中的冷凝水。生產污水是指那些污染較為嚴重，需經過處理後才可排放的化丁廢水。化工廢水的污染特點有以下幾個方面。

(1) 有毒性和刺激性

化工廢水中含有許多污染物，有些是有毒或劇毒的物質，如氰、酚、砷、汞、鎘和鉛等，這些物質在一定濃度下，大多對生物和微生物有毒性或劇毒性；有些物質不易分解，在生物體內長期積累會造成中毒，如六六六、DDT等有機氯化物；有些是致癌物質，如多環芳烴化合物、芳香族胺以及含氮雜環化合物等；此外，還有一些有刺激性、腐蝕性的物質，如無機酸、鹼類等。

(2) 生物需氧量(BOD)和化學需氧量(COD)都較高

化工廢水特別是石油化工生產廢水，含有各種有機酸、醇、醛、酮、醚和環氧化合物等，其特點是生化需氧量和化學需氧量都較高。有的高達幾萬毫克每升。這種廢水一經排入水體，就會在水中進一步氧化水解，從而消耗水中大量的溶解氧，直接威脅水生生物的生存。

(3) pH不穩定

化工生產排放的廢水，時而呈強酸性，時而呈強鹼性，pH很不穩定，對水生生物、構築物和農作物都有極大的危害。

(4) 營養化物質較多

化工生產廢水中有的含磷、氮量過高，造成水域富營養化，使水中藻和微生物大量繁殖，嚴重時還會形成“赤潮”，造成魚類窒息而大批死亡。

(5) 廢水溫度較高

由於化學反應常在高溫下進行，排出的廢水水溫較高。這種高溫度水排入水域後，會造成水體的熱污染，使水中溶解氧降低，從而破壞水生生物的生存條件。熱污染會影響到漁業生產，一方面水溫升高可使水中溶解氧減少，另一方面又使魚的代謝率增高而需要更多的溶解氧，魚在熱應力作用下發育受到阻礙，甚至死亡。

(6) 油污染較為普遍

石油化工廢水中一般都含有油類，不僅危害水生生物的生存，而且增加了廢水處理的複雜性。

(7) 恢複比較困難

受化工有害物質污染的水域，即使減少或停止污染物排出，要恢復到水域的原料狀態，仍需很長時間，特別是對於可以被生物所富集的重金屬污染物質，停止排放後仍很難消除污染狀態。

大氣污染的特點

空氣和水一樣是人類生存不可缺少的關鍵性物質，空氣提供人們需要的氧氣，對人類生命起著決定作用。當空氣中污染物數量超過一定濃度時，將引起空氣品質惡化，從而影響人體的健康和生物的生存。化工生產過程中排放的氣體即化工廢氣，通常含有易燃、易爆、有刺激性和有臭味的物質。污染大氣的主要有害物質有硫的氧化物、氮的氧化物、碳氫化合物、碳的氧化物、氟化物、氯和氯化物、惡臭物質和浮游粒子等。化工廢氣對大氣的污染特點有以下幾個方面。

(1) 易燃、易爆氣體較多

化工廢氣中的易燃、易爆氣體有低沸點的酮、醛、易聚合的不飽和烴等。在石油化工生產中，特別是發生事故時，會向大氣排出大量易燃、易爆氣體，如不採取適當措施進行處理，容易引起火災、爆炸事故，危害很大。為了防止火災和爆炸的危害，通常都把這些易燃、易爆氣體排到專設的火炬系統進行焚燒處理。

(2) 排放物大都有刺激性或腐蝕性

化工生產排出很多的刺激性和腐蝕性氣體，有二氧化硫、氮氧化物、氯氣、氯化氫和氟化氫等，其中以二氧化硫和氮氧化物的排放量最大。這是因為化工生產過程中需要加熱和燃燒的設備較多，這些設備無論用煤、重油或天然氣作燃料，在燃燒過程中都會產生大量的二氧化硫和氮氧化物等氣體。此外，在硫酸生產和使用硫酸的生產過程中，也會產生大量的二氧化硫。二氧化硫氣體直接損害人體健康，腐蝕金屬、建築物和器物的表面，而且還易氧化成硫酸鹽降落地面，污染土壤、森林、河流和湖泊。在硝酸、硫酸、氮肥、尼龍和染料的生產過程中，會產生大量的氮氧化物，它除直接損害人體健康外，對農林業也有極大破壞作用。

(3) 浮游粒子種類多、危害大

化工生產排出的浮游粒子種類繁多，包括粉塵、煙氣和酸霧等。其中以各種燃燒設備排放的大量煙氣和化工生產排放的各種酸霧對環境的危害較大。煙氣中微小碳粒子吸附性很強，能吸附煙氣中的焦油狀碳氫化合物。其中如苯並芘是一種致癌物質，它容易被煙氣吸附而污染環境，威脅人體健康。特別是浮游粒子與有害氣體同時存在時能產生協同作用，對人體的危害更為嚴重。

固體廢物污染的特點

由工礦企業的生產過程中所排出的丟棄物質，都稱為廢物，這些廢物以固體形式存在的，就叫做固體廢物，通常又叫做廢渣。工業廢渣，按照其來源的不同，可以分為冶金廢渣、採礦廢渣、燃料廢渣、化工廢渣等。化工廢渣是由化學工業生產中排出的工業廢渣，包括硫酸礦渣、電石渣、鹼渣、塑膠廢渣等。其中以硫酸礦渣數量較大，每生產1t硫酸，要排出1.1t廢渣。工業廢渣對環境的污染有以下幾個方面。

(1) 對土壤的污染

不僅存放廢渣需要占用大量的場地，而且在自然界的風化作用下，廢渣會到處流散。尤其是有毒的廢渣，既使土壤受到污染，又可導致農作物等受到污染。如果污染物轉入農作物或者轉入水域後，會給人類健康帶來很大的危害。此外，一旦土壤受到污染，很難得到恢復，甚至永遠成為不毛之地。

(2) 對水域的污染

工業廢渣既可能滲入到地下水中，又可能通過風和雨被帶人地面水中，對水體造成污染。廢渣對水域的污染以化工廢渣最為突出，尤其是將化工廢渣不做任何處理，直接倒入江河、湖泊或沿海海域，將造成更為嚴重的水體環境污染。

(3) 對大氣污染

化工廢渣在堆放過程中，在溫度、水分的作用下，某些有機物質發生分解，產生有害氣體擴散到大氣中，對大氣造成污染。例如，石油化工廠排出的重油渣及瀝青塊等，在自然條件的作用下，會產生環芳烴氣體。

防治途徑

要有效防治化工污染，應從兩方面考慮。一是減少排放；二是加強治理。治理包括對廢物的妥善處理、回收及資源化利用。

開展清潔生產，採用少廢無廢工藝

化工生產中，生產一種產品往往有多種原料路線和生產方法，不同的原料路線和生產方法產生的污染物的種類和數量有很大的差異。採用和開發無廢、少廢工藝可將污染物最大限度地消除在工藝過程中，對保護環境具有決定性的作用。如製造乙醛時，可用乙炔為原料，硫酸汞作催化劑，利用水合法：

C₂H₄+H₂O→CH₃CHO

其中催化劑硫酸汞是一種溶液，每升中相當含有硫酸200g、汞0.4g～0.5g和氧化鐵40g。由於採用汞催化劑而造成了對環境較大的污染。改用乙烯為原料，利用直接氧化法：

C₂H₄+1/2O₂→CH₃CHO

此反應不用汞作催化刑，從而避免了汞的污染。

在改變原料路線、生產方法的同時，改進生產設備也是實現清潔生產、控制污染源的重要途徑。如化學物質的直接冷卻改為間接冷卻，可以減少污染物的排放量。另外，提高設備、管道的嚴密性，加強企業的管理，提高操作人員的素質，減少原料產品漏損，同樣也會降低污染程度。

採用密閉循環系統是當前化工生產污染防治的一個新的發展方向。所謂密閉循環，是指生產過程的廢棄物通過一定的治理技術，重新回到生產系統中加以使用，避免污染物排入周圍環境，同時提高原料的利用率、提高產品的產率。這種生產系統又稱“零排放”系統，既可降低原料消耗定額，又減少了污染物的危害。例如，過去採用氨鹼法生產純鹼，原料食鹽的利用率比較低，大量的無機鹽物質排入水域，造成周圍水源的環境污染。近年來，日本發展了聯合制鹼工藝，採用密閉循環流程代替傳統工藝，基本不排放廢液，在很大程度上改善了過去的環境污染問題。

加強廢物綜合利用的資源化

要實現化工的可持續發展，必須走由“末端治污”向“清潔生產”轉變的道路，大力發展循環經濟，加強廢物的資源化利用。近年來在化肥、氯乙烯、炭黑等行業的污染治理中，已經開發推廣了不少資源合理利用項目。事實證明，化工行業“三廢’’綜合利用還有巨大潛力。促進化工行業綜合利用向廣度和深度發展的主要問題是：要儘快開發和完善淨化分離廢物的關鍵技術。

加強化工生產過程中的安全管理

化工生產過程中，確保全全生產是至關重要的。化工生產中的事故不僅會對工廠本身會造成人員與經濟上嚴重損失，而且對周邊環境的污染與危害更是巨大的。無論是歷史上的“八大公害”事件，還是我國近年來發生的多起大面積的惡性污染事件，無不與化工生產事故密切相關。因此加強化工生產過程中的安全教育與管理，杜絕事故發生，也是防止化工污染的重要途徑。