[李静海]:尊敬的各位来宾,各位老师,同学们大家上午好!

作为国际化学年在中国的重要活动,化学百年回顾与展望国际化学年在中国报告会,今天在北京大学百年讲堂隆重召开,本次报告会由中国科学院化学部,北京大学,中国化学会,中国石油和化学工业联合会,中国化工协会和国际化学品制造商协会共同举办,庆祝2011年国际化学年的报告会,也是中国科学院学部科技创新与战略决策高层论坛开坛,以及北京大学化学文化节的闭幕式。

参加今天活动的有中国科学院院长白春礼、中国石油和化学工业联合会会长李勇武教授、国家自然科学基金委员会副主任,中国化学会理事长姚健年院士。参加报告会的有来自北京20余所科研院所高校的科研骨干,大学生,部分中学生的代表,共计1700余人。这是我国化学界共同欢庆国际化学年的隆重聚会,让我们对大家的到来表示热烈的欢迎。下面请本次活动的东道主,北京大学副校长吴志攀教授致欢迎词。

[吴志攀]:尊敬的白院长,李会长,姚院士,尊敬的各位领导,各位来宾,各位专家,老师们,同学们,大家上午好,首先请允许我代表北京大学,代表周校长向各位光临北大,出席化学百年回顾与展望国际化学年在中国报告会的各位领导,专家,学者表示最热烈的欢迎和衷心的感谢。这样一场报告会能够在北大举办,还有着特别的纪念意义,因为在近代中国化学科学的发展史上,北京大学曾扮演过不可替代的角色,京师大学堂就专门设立了(格志科)大学门,至今101年的时间里,北大化学学科名师辈出,群星璀璨,培养出一大批学者树立了自己的学风。近代以来化学学科获得了非常快速的发展,对人类文明的进程产生了重大的影响,极大的改变了我们的生活和生产方式,极大的改变了我们所处的这个世界。今天,人类社会正面临着能源,环境,资源,食品等很多方面的危机和挑战,要解决这些问题我们不可能离开化学。所以,化学学科的发展将在很大程度上决定着我们人类文明的未来。

2011年,也是居里夫人获得诺贝尔化学奖100周年,还是化学联盟成立100周年,联合国大学通过了专门的决议,把今年定为国际化学年,作为国际化学年的提案国之一,中国积极响应联合国的决议,举办了一系列的活动,比如说在5月24日,在国家大剧院举办了“乐以化学”专场音乐会,用音乐的方式解读化学独特的美丽,周校长亲自撰写了一首“化学是你,化学是我”的歌词,化学学院举办了化学节活动,普及科学知识,弘扬科学精神。我们请到了著名的化学家,大家在北大济济一堂,发表高论,这是中国科学院学部科技创新与战略决策高层论坛的开坛报告,也是北京大学化学文化节的闭幕式,几代化学人共同展望化学的科学未来,这将是一场非常重要的学术盛会。今天在座的主要是化学学科的老师和同学们,在你们肩上担负着历史的重任,未来靠你们做出大学问,成就大事业,我们相信并祝愿在国家科教兴国的战略指引下,各兄弟单位关心和帮助下,北大化学学科一定能够弘扬优良传统,创造新的辉煌。非常感谢大家。谢谢。

[李静海]:谢谢吴校长,国际化学年在中国的宣传口号是“化学——我们的生活,我们的未来”。今天我们容幸地邀请到中国科学院白春礼院长,中国石油和化学工业联合会的李院长等专家与我们回顾和探索未来,下面请白院长做报告,题目是“化学:发现与创造的科学”。

[白春礼]:各位老师,各位同学,今天非常高兴在这个报告会上做一个开场的报告,我记得多年以前我任中国化学会的理事长,在国际化学联盟担任职务,那个时候国际化学联盟策划为了庆祝国际化学联盟成立一百周年和居里夫人获得诺贝尔奖一百周年搞一个化学年,当时希望中国支持这个提案。

当时教育部张部长和我住邻居,以中国化学会的名义写了报告,张部长非常的支持,中国作为提案国之一复议了其他国家的提案,几年之后的今天,化学年在全世界进行庆祝,举办了一系列的活动。我发现很多青少年都积极的参与,有人讲说中国青少年参与这份工作似乎不是很踊跃,看到今天很多老师和学生一起参与这个活动,刚才看到短片当中北大化学系做了很多工作,到中小学做科普活动,我认为这都非常好。

我的报告主要讲化学,化学是研究物质的结构,性能和物质的科学,探索新物质,探索新应用的学科。化学与物理,生物学等学科共同构成了自然科学和谐的基础。如果说我们以长度来作为人类研究物质世界这样一个对象来看,我们研究宇宙,研究地球,有天文学,地球科学和空间科学。有人和细胞之类的是生命科学的范畴,分子,原子层次是化学纳米物理的研究范畴,这些都是基础学科。我们知道有宇宙的起源与演化,生物的基本结构。我们知道研究空间有天地化学,研究地球有地球化学,还有生命化学,在各领域都发挥着重要的作用。

化学在人类的进程中发挥了非常重要的作用,上面这张图是1679年巴黎科学院的科学实验室,原著发表在植物学当中,对化学有这样的描述,对人类描述自然有一个新的通道。下面的图是18世纪末的一个彩色石英画,画中有老有少在看一个魔术,北大也有类似的科普活动,普及性质的讲座在18世纪中期英格兰就出现了。

我的报告主要是基础科学的角度以及对未来化学的希望进行探讨,回顾百年来化学的发展,应该说建立了重要的理论体系,创造了新的物质,这是第一点启示。百年来化学作为一门中心学科,推动了其他学科的发展。百年来化学的发展支撑了人类社会的可持续发展。有几个例子来说明这个观点。

在过去一百年,比如说化学学科自身不断的壮大发展,化学理论的建立促进了化学的日臻完善,比如说在化学理论指导之下,我们对组成分子的化学键的本质,催化机理,分子间相互作用等认识逐步的系统和深入。鲍林提出的价键学说杂化轨道理论,莫利肯提出的分子轨道理论等等,这些理论指导了我们对化学键深刻的认识。我们的研究从小分子反映到化学键的催化,理论与计算化学都是不可或缺的,化学理论的建立和完善使化学本身更加系统,更加深入。

化学强大的创造力是改造物质世界的主要方法和手段之一,化学家合成和制备了数以千万计的化学物质,为化学的壮大发展提供了基石。过去一个世纪新分子从几十万种增加到几千万种以上,成为取之不尽的资源宝库。合成化学对结构和成键有深入的了解,20世纪中期以后化学与生命、材料、能源、环境、信息等学科的交叉融合,不仅推动了化学自身的发展,也催生了众多新兴交叉前沿科学。化学与生命科学交叉过程当中,诞生了生物化学,分子生物学,生物无机和生物有机化学,化学生物学,以及细胞层次的化学。与材料科学交叉融合的基础上,先后产生了材料化学和纳米化学,当然纳米化学不仅仅局限于材料。环境学科交叉中形成了环境化学,并分化出大气化学,水化学,环境毒理等学科。

化学架起了生命科学的桥梁,化学获得了很多诺贝尔奖都是与生命科学密切相关的,从1929年研究辅酶到2008年的绿色荧光蛋白,2009年的核糖体结构和功能,都是架起了化学科学与生命之间的桥梁。生物学家和药学家因为对分子调控和机理的深入认识而获益匪浅,比如说硝酸甘油能够缓解心绞痛,很多年来对机理不是很清楚,上世纪80年代才被药理学家出色的工作所解决,并于1998年获得了诺贝尔生理学和医学奖。硝酸甘油能够释放NO,而NO能使血管扩张,它是一种传递精神信息的信使分子。

化学推动了材料创新,高分子领域有四个诺贝尔奖奠定了高分子工业的基础,1953年提出高分子概念,1963年催化剂获奖,关于高分子物力理论的试验,到2000年一共三位获得了导电高分子领域的发现,可以说这些诺贝尔奖的获得奠定了现在高分子工业的基础。1838年问世了第一种人造塑料,1840年开发出天然橡胶的硫化技术,1907年真正意义上合成塑料,1939年促成了尼龙的商品化,1940年各种通用塑料和特种工程塑料相继问世。高分子材料的问世推动了材料的创新,广泛的满足了人民群众生活的需要。塑料,橡胶和纤维产量巨大,与人民生活密切相关,高分子涂料,胶粘剂被广泛的使用,所以说高分子材料的诞生,推动了材料不断的创新。

第三,化学的发展支撑了人类社会的可持续发展,过去的百年发展当中,化学对人类社会的可持续发展起到了核心作用,现在化学已经渗透到生活的各方面,人民的生活可以改善,甚至是国家安全,化学为新能源,新材料研究,乃至信息、医药、资源和环境方面的发展提供了物质基础和技术保障。比如说化肥,合成氨的方法,结束了人类完全依靠天然氮肥的历史,没有合成氨农作物的产量不能有今天的产量。高分子纤维改善了我们的生活,告别了单纯的依靠大自然赋予的棉、麻、毛、蚕丝编织衣着的时代。

药物是人类健康的守护神,从天然药物到合成药物,比如说吗啡,阿司匹林目前都在使用,不仅是镇痛,降低血液粘稠度,现在老年人每天吃一片阿司匹林。立普妥是降低血脂的,燃料的发明应用使我们的生活更加多姿多彩。化学在能源领域得到了广泛的应用,美国油田的发现,石油在1951年成为超过煤的最主要的燃料来源。由原油当中分离出不同的化学油份,在石油的广泛应用当中不断的改进,最初原油炼油技术是常压蒸馏后来是减压蒸馏,到现在是催化裂解。能源领域催化剂是被广泛使用的,也是不可或缺的。对核能源来说,42年是以军用为目的建立起第一个核反应装置,包括核电在内的和平利用核技术始于1951年,当时美国总统艾森豪威尔提出了和平用核能的计划。用于反应堆的核燃料,和用于调节放射性衰败产生的中子流的控制棒,用过燃料棒的再加工,核废料处理等产生了很好的能源。

短短200年电池成为人类生活不可或缺的宝物,随着电池的发展,化学的身影是无处不在的。最早是意大利的科学家解剖青蛙的时候,发现青蛙有生物电现象,1781年发表了“关于电对肌肉运动的作用”的论文。最早的电池是受到其中的启发而发明的。1859年发明的铅酸蓄电池主要用于各种内燃机车,目前的产量最大,应用最广,目前是很普及的,包括内燃机车,甚至是汽车的蓄电池。1868年发明的锌锰湿电池,到普通干电池,到碱性电池,镍氢电池,更高容量低环境污染记忆效应小,锂电池容量轻,容量大,无记忆效应,目前是大规模使用的。从电池的发展史中可以看到化学所起到的作用。目前太阳能是唯一的取之不尽的,免费的能源,如何把太阳能转化成我们可以使用的能量,是目前科学界研究的一个热点问题。从1839年光伏效应发现以来,54年第一个硅基太阳能电池,1977年第一个非晶硅的太阳能电池,86年有机太阳能电池得到了新的突破,90年代世界太阳能电池产量稳步的增长,95年有薄膜的太阳能电池,07年太阳能的发展达到了高峰,当然目前还有很多技术问题有待于解决。

化学与材料的关系是密不可分的,比如说公路,尤其是沥青路,不管天气多热多冷,长期的受压,载荷使用条件下,外表保持平坦不破坏,建筑维护创新应该说是发挥了重要的作用,使道路的翻修间隔越来越长。化学分子起到了联合添加剂的作用,避免产生车辙和开裂,采用了SPS在路面材料当中。最早的橡胶产品是天然橡胶,19世纪初。1839年发明了天然橡胶的硫化过程,使天然橡胶可以更好的使用,目前的橡胶硫化技术,加入化学促进剂和稳定剂,这样的技术还在使用。1945年合成橡胶实现了商业化的生产,随着轮胎使用的增加有了一些改进,比如用内胎代替实心的橡胶胎,天然的或合成纤维帘子线增强来增加轮胎的强度,减少磨损的添加料,轮胎中化学技术发挥了非常重要的作用。航天火箭推进剂,1926年第一枚火箭是液态氧做氧化剂,航天发射的使用是铝和高氯酸铵作为推进剂。

关于化学的进展,我国古代在化学的发展过程中作出了重要的贡献,体现在冶金、造纸、陶瓷和中草药方面。这是中国第一篇化学文章,是光绪26年11月初八,讲的是橡皮的替代物,是翻译的日本物理学校的杂志。这是中国的首张元素周期表,1901年3月13日,这是近代化学传入到中国。1932年8月4日在南京成立中国化学会,这张照片是32年8月在南京教育部召开化学研讨会期间化学会的发起人合影。20世纪中国化学在世界化学快速发展的大背景下,经过了几代化学家的不懈努力,化学的基础研究和以化学为依托的化学工业取得了长足的发展。侯德榜发明了侯氏制碱法。青蒿素是我国唯一被世界承认的原创新药,上世纪60年代越南抗疟疾的药产生了抗药性,我国发明了青蒿素,在此基础上实现了青蒿素的全合成,为青蒿素衍生药物的发展提供了基础,实现了青蒿素的联合疗法。

中国的化学家在极端艰苦的条件下奋发图强,勇于探索,坚信外国人能够做到的事情中国人也能够做到,用自己的汗水谱写了一段段美丽的科学神话。科学出版社已经出版了20世纪化学界第一分册,弘扬了科学精神。

改革开放以来特别是新世纪中国化学发展迅速,不仅在基础研究领域取得了一批国际上有相当影响的成果,而且在国民经济发展中作出了重要贡献,产生了一大批有重要影响的成果。2000年,中国大陆化学领域的SCI论文居美日德之后,列世界第四位。2007年接近美国,2008年超过美国,位居世界第一。论文只是一个指标之一,但是大家都公认我们论文的质量,影响和引用效率与美国还有很大的差距,这只是一个侧面来讲这个方面的文章发展很快,专利数量来讲,过去一段时间发展的专利,中国的专利数量发展数量很快,我们看到这几条线是各国家的情况。我们一方面看到中国的专利从原来的不够重视,到现在的快速增长,这是一个可喜的好事。我最近看到国外的一篇评论,认为我们专利数的增长,掩盖了一些问题,一个问题是中国的专利很多不是发明专利,是实用新型专利,在美国没有实用新型专利,因为这种专利审查不是很严,也很快,这种专利的混淆使我们的专利数量表面上增加很快。这只是一个侧面说明大家重视了专利申请,专利的数量有所增加,专利可被转化的程度,转化的数量方面还有相当的不足。中国化学家被世界化学界认可的程度,一个指标是说在化学领域重要期刊当中是否有任职,最近的排名是不错的。某种程度上表明了贡献和水平被重要期刊承认的一个指标,总计有50位中国科学家在20种比较重要的化学期刊当中担任了职务,这个数据是截止到上个月,就是5月17日。

《德国应用化学》和《美国化学会志》,公认的化学界最好的期刊,中国大陆发表的论文数量迅速增加,2000年中国在两个杂志当中,《德国应用化学》是22篇,美国的JACS是36篇,2010年《德国应用化学》是215篇,JACS是301篇,十年间我国在两个重要的期刊中发表文章是8.4倍和9.8倍,表明了中国的化学发展质量有显著的提升。我们原来的进步比较快,我们要注意到从重量上,百分比上,还是有一定的差距。中国大陆在2000年至2008年在JACS上发表文章的比例占3.79%,2010年底是6.67%,08、09年,美国是第一,日本第二。

2009年中国大陆SCI论文排名居世界第一的学科分别是化学和材料科学,两个学科成为中国大陆19个学科发展中的领跑者。此外,两个学科的引文排名均列世界第二。这是一个雷达图,05年到09年化学领域中国大陆SCI论文、引文,分别占据大陆全部SCI论文、引文份额的25%、30%。各个学科分享本国份额如利刃型,剑锋直指向化学,揭示了化学是中国学科的主要基石。俄罗斯科学院比中国科学院的体量要大,法国研究中心都比中国科学院要多,我们的论文数量和引文都排前列,这个数据是去年5月17日汤林路透获得的数据。

谈一下化学未来的发展,有四点趋势。第一,化学将向更广度、更深层次的方向延伸,新工具的不断创造和应用促进化学创新发展,绿色化学将引起化学化工生产方式的变革,化学在解决战略性,全局性,前瞻性重大问题当中将继续发挥更大的作用。化学向更广更深的层次延伸体现在几个方面,对原子,分子的认识将更为深入,多层次分子研究更为系统,创造新分子,新材料的基础上更加注重功能性。超分子是一个分子结构与宏观性能的关键纽带,是产生更高级结构的基础。如何设计超分子结构和材料,对复杂生命体系的理解和模拟及调控都是前沿的课题。这是化学向更深层次,更复杂拓展的延伸。

新工具的创造和应用会促进化学的发展,随着技术能力和仪器设备的不断进步,空前准确和灵敏的仪器不断被创造和应用,科学家不仅能在原子,分子甚至电子层次观察并研究微观世界的性质,而且能够对其物质结构和能量过程进行操控。1981年,人类实现了观察单个原子的愿望,实现了移动单个原子和单个分子,促进了化学的创新和发展。同步辐射及各种实验方法和技术的改进,使同步辐射光源在化学研究领域中发挥重要的作用,比如真空紫外辐射光可以在量的水平上观察化学共振态。原位气固反应X射线吸收精细结构谱实验新方法,各种应用促进了化学向更深层次的发展。

绿色化学将促进化学化工生产方式的变革,绿色化学不仅是对现有过程的改进和新过程的研究,未来化学的研究将更加注重绿色产品设计的理念。绿色化学将注重经济,高效,制备与人类生活相关的物质,绿色化学不仅是创造可持续的化学产品,也需要变废为宝,将今天的废弃物变为明天有用的资源,将引起化学化工的变革。美国在1995年设立了总统绿色化学挑战奖,07年通过了绿色化学研究和发展法案。日本在上世纪90年代旨在防止全球气候变暖,在21世纪重建绿色地球的新阳光计划开始实施,主要内容为能源和环境技术研究开发。97年德国提出为环境而研究的计划。化学家开发了大量的化学合成反应,制备人类息息相关的物质,超过80%的化学生产需要催化剂,70%以上的化学化工过程使用溶剂。我们现在考虑如果从合成方法学来讲,原子经济学,计算化学,绿色化学结合,合成方法学的角度上进行绿色化学的研究。80%化学品的生产需要催化剂,如何通过发展新型的高效催化剂高稳定性,并且在制造的过程中对环境是无害,使用的过程可以回收再利用,使催化剂不污染环境这也是一个非常重要的方面。70%以上的化学化工过程要使用溶剂,我们要采用绿色的溶剂,二氧化碳做溶剂,离子液体,聚乙二醇等等使之更加清洁和可持续。绿色化学还需要变废为宝,把引起气候变暖的二氧化碳转化利用,通过开发新的技术进行转化应用。前不久我们曾经在宝钢与新西兰研究一个新的技术,利用钢厂的尾气对二氧化碳进行转化研究。秸秆,树木,藻类转化为燃料,重要化学品核材料,木质素,纤维素为原料的新化学反应,粘土等天然无毒原料在材料科学中的应用,不仅是创造新一代的可持续的化学产品,还要考虑如何变废为宝,这是下一步发展的重要方面。

第四方面,化学在解决全局性,前瞻性,战略性的重大问题中会发挥重要的作用,社会的发展不断对化学发展提出新的需求,比如能源危机要求我们如何像光合作用那样高效的利用太阳能。前不久有仿造树叶的光合作用来高效利用太阳能。环境保护方面如何控制降解驱除污染,资源利用方面必须做到合理高效的利用资源,最大显著的利用资源,材料方面绿色化及智能化,可再生循环利用,社会安全方面防患于未然,比如易燃品,爆炸品的检查和防护,有很多的工作需要化学家发挥更大的作用。

刚才讲了环境,能源,资源利用等方面,在材料化学方面,要设计铸造分子,生命科学方面不仅是研究生命起源,调控机制,疾病发生机制和药物的作用机制,在脑科学和认知科学方面,如何在生物分子的水平上认识结构,化学都有十分重要的作用。

对于广大化学工作者提出几点期望,化学家要挑战自身的原始创新能力,培养造就出杰出的化学家,争取在未来百年化学的发展史上更多的刻上中国人的名字。化学家要挑战自身的创造能力,提出绿色、高效,智能的解决方案,提出变革性的技术,开展一场绿色革命,使我们的化学与化工产生革命性的变化,实现化工化学的转型。化学家要勇于承担社会责任,引导公众关关注化学,了解化学,创造更加绿色,安全的化学产品,创造我们更加美好的生活,美好的未来。

化学引导着发现与创造,化学是最具有创新性的一个学科,化学是唯一的一个学科,一个领域,能够合成新的物质,稳定存在新的物质。化学是带来重大发明创造的学科,支撑了人类社会可持续发展,引领了科学与技术进步,化学将向更广度深度的方向延伸,必将促进能源,环境,材料,生命等战略领域的发展。化学的发展是无限的,人类的认知创造能力是无限的,衷心地祝愿我国的化学家能够借助国际化学年东风,以更加创新的意志,更加崇高的责任感和使命感共同迎接新一轮的黄金时代。谢谢大家!

[李静海]:谢谢白院长!白春礼院长回顾了化学科学的发展和对其他学科的促进作用,以及为人类作出的重要贡献,展望了化学发展的趋势,对化学工作者提出了期望。白院长的报告对科学家和公众都有重要的启示作用,再次感谢白春礼院长的报告。下面请中国石油核化学工业联合会会长李勇武做报告,题目是“坚持推动科学发展,加快转变发展方式,为建设石油和化学工业强国而努力奋斗”。

[李勇武]:尊敬的白春礼院长,吴校长,各位院士,老师,同学们大家上午好!很高兴在国际化学年,在中国活动深入开展之际来到世界著名的学府北京大学,与思想活跃,充满创造力的师生见面,大家知道北大是一个科学研究与传播知识的殿堂,是培养输送高素质人才的摇篮,为我国国民经济和社会发展,为石油和化学工业取得的成就发挥了至关重要的作用,作出了重大的贡献。借此机会,请允许我代表中国石油和化学工业联合会向老师和同学们致意崇高的敬意和诚挚的问候。

刚才白春礼院长做了一个非常精彩的报告,从理论上,从化学的作用,以及发展史上做了一个非常科学的报告,我听了很受启发。我主要是从现在石油和化学工业的现状与大家汇报一下我的看法。今年是中国共产党成立90周年,也是中国的“十二五”开局之年,石油和化学工业正在以各种形式隆重庆祝党的生日,歌颂在党的英明领导下繁荣发展所取得的重大成就,激励广大干部和职工以昂扬的精神状态为实现“十二五”规划目标而奋斗。石油和化学工业是我国重要的能源和原材料工业,也是国民经济的支柱产业,对保证国家的能源安全和粮食安全,促进国民经济和社会健康发展都具有十分重要的意义。

新中国成立以后,我们党以维护国家经济安全的战略眼光大力发展自主的石油化学工业,取得了巨大的成就,我们用短短的60多年走过了西方发达国家100多年的发展历程。我们的总产值从1949年的1.71元增长到2011年的8.88万亿,成为世界石油和化学工业的第二大国。从仅能生产有限的基础化学燃料和初级的化学产品,到炼油基础化学原料,农药专用化学品,橡胶制品等50多个重要的子行业,6万多种产品,门类齐全,完整的工业体系,创造了世界石油和化工化学发展史上的奇迹。因此专门安排石油工业的报告会,不仅符合联合国开展这项活动的本意,而且对国际化学年活动的丰富和拓展具有特殊和重要的现实意义。根据报告会的安排,今天我主要讲三个方面的内容。

一是我国石油和化学工业的“十一五”发展成就,二是我国石油和化学工业面临的新形势,三是关于“十二五”的发展思路和前景的展望。

第一个问题,我国石油和化学工业“十一五”发展的成就。“十一五”是我国石油和化学工业在经受严峻考验当中实现跨越式发展的五年,我们经历的宏观经济环境具有高增长低通涨的理想格局,也有高增长的过热场面,百年一遇的金融危机遭受了经济急速下滑考验,党的领导下石油工业的全体职工开拓进取,五年间年均21.5%,主营业务增加21%,利润增长13.5%,资产总额年均增长24%,投资年均增长23.8%,进出口总额年均增长20%,各项经济指标为历史上增长最快的时期。所以,从数字上来看,我们没有危机,甚至是战胜危机而取得的成绩。第一,经济总量快速攀升,行业规模快速扩大,2010年石油总产值达到8.88万亿,比2005年增长1.5倍,达到6900亿元,利润总额比2005年增长86.4%,主营业务达到8.68万亿,比2005年增长163%,“十一五”累计投入4.3万亿,是历史上投资最大,增速最快,强度最高的五年,重点产品增势强劲,目前已有40多种大宗产品的产量位居世界前列。化学工业产值2010年已超过5万亿元,尽管各国的统计口径有所不同,但是从主要国家化学工业的经济总量来看,我国已经跃居世界第一,石油和化学工业的发展作出了重要的贡献。

第二个成就我们的油气稳产增储,管网建设取得了历史性的突破,2010年原油产量突破2亿吨,海洋油气当量5千万吨,五年来实现了南泥湾等63个油田,国内新增地质探明储量42亿吨,加工能力达到5.1亿吨,千万吨级的炼厂20多座,原油,成品油干线网络初步形成,管道达到3.7万公里,比“十五”末增长85%,开发了长庆都油田,建成了西气东输二线西段,川气东送等天然气骨干管线,天然气管道总长达到4万公里。国家石油储备从无到有,2010年四大基地全面建成并投入使用,石油战略储备和商用储备达到1.78亿桶和1.68亿桶,形成了36天消费量的储存能力,中长期规划通过了审查和先后开工。储油设备从地上储罐发展到水峰岩洞。科技创新能力显著提高,一大批重大关键技术取得突破,“十一五”全行业获得国家技术发明奖48项,科技进步奖104项,行业技术发明奖114项,科学进步奖1159项,许多成果创造了世界第一。年产20万吨MDI装置,巨型工程子午胎成套生产技术与设备,石脑油催化重整成套技术,海洋油气勘探开发科技创新体系分别荣获2007、2009、2010年国家科技进步一等奖。经党中央国务院批准,大庆油田有限责任公司获得我国工业领域最高奖项,首届中国工业大奖。

近五年,我们建成了世界首套年产百万吨级的直接液化煤制油装置,标志着我国新型煤化工技术已经处于世界领先地位。与此同时,化工新材料研制已经取得了新突破,碳纤维实现了千吨级的规模,1313和1414实现了产业化,过去的五年重大技术装备研制开发取得了丰硕的成果,年产千万吨级的大型炼油设备国产化率达到90%,60万吨,乙烯30万吨,百万吨的钾肥成套装备实现自主化,百万吨的乙烯及配套设备的国产化达到78%以上,世界最先进的第六代3000米深水半潜平台即将投入使用,百万吨级的海上浮式生产储油系统接近国际先进水平。我们形成了一支以国家科技大奖获得者,我国炼油催化剂应用科学奠基人著名的石油化工专家(敏文责)为代表的队伍。

五年来全行业努力探索,大刀阔斧的进行了企业改革和机制转换,较好地适应了社会市场的要求和经济全球化的趋势。通过实施大公司,大集团,大基地战略,企业并购,重组和现代企业制度的建立,石油和化学工业产业的集中度进一步提高,经营管理进一步规范,形成了一大批带动力强,联系紧密的大型企业集团,对节约资源,环境保护实现产业结构性升级取得了重要作用。中石化、中石油、中国中化、神华和中海油均列入《财富》杂志世界500强。民营企业快速发展,数量占到全行业的86%,占全行业销售收入比重提高到22.5%,一批企业敢于创新发展模式,实现从传统产业向化工新材料和精细化工等高段产业领域转型,以资本为纽带形成了跨地区,跨行业,跨领域的产业集团。在资源综合利用和产品深加工领域取得了显著的成效。产业布局更加合理,结构调整取得了进展,五年来石油和化学工业积极推进集群化,规模化,园区化发展模式,调整产业布局,东部地区形成了长三角,珠三角,环渤海三大石油化工积聚地,建立了上海,宁波,惠州等为代表的产业先进紧密特色突出,综合效益高的石油和化工产业园区。在引进项目,物流运输,环境保护,管理服务等方面创造出许多好的发展模式和建设经验。建设成发展产业转移,安全生产的重要载体。西部地区抓住发展的机遇,煤炭资源迅速崛起,实现了超常规跨越式发展,建成了甘肃,兰州北部湾等多个石化基地,以及内蒙和宁夏煤化工基地,形成了云贵鄂磷肥产业区和青海钾肥的生产基地。推进石油和化工产业结构向功能化,差异化和高端化发展,五年来传统高耗能行业比重不断下降,精细化工,专用化学品比重不断上升。高浓度的磷肥达到86.3%,提高了21.9%,全行业产值年增长率21.2%,专用化学品产量产值从2005年16%上升到2010年31%,增长将近一倍。

扎实推进节能环保,广泛开展“责任关怀”。“十一五”期间,把节能减排、环境保护和三废治理作为关系行业生存与发展的大事来抓,大力发展循环经济,推广环保新技术,深入开展资源综合利用,高度重视清洁生产和安全运营,取得了良好的经济效益和社会效益。2009年全行业万元增加值能耗为3.65吨标准煤,降低了13.5%,重点产生的能耗下降,环保治理水平明显提高,化学需氧量,二氧化硫主要排放物减排指标完成了“十一五”国家规定的要求。各行业加强了节能减排技术的研发和推广,磷酸行业开发的预热回收系统,替代光气等原料化学技术,子午胎行业开发的技术,已经广泛应用于各行业的工业冷水节能,废水零排放的技术等,在推进行业节能减排中发挥了重要的作用。五年来,全行业广泛开展了以注重社会效益,关心职工身心健康,强化化学品安全为主要内容的安全活动,为建设安全环保的和谐社会作出贡献,以人为本的发展理念普遍树立,日益收到了政府,社会,以及国际同行的认可和支持。

广泛开展国际合作对外开放取得显著成效。五年来尤其是国际合作取得重大成就,与43个国家和地区签订了131个油气投资并购和勘探开发合同,获得原油权益可采储量9亿多吨,天然气权益可采储量3200亿立方米。2010年我国的石油和化工公司已经在30多个国家开展了油气上游业务,三大石油公司海外并购金额达300亿美元,再创历史新高,中俄原油管道已经建成,中缅管道已经在建设过程中。我国陆上西北,西南和海上四大油气战略管道基本形成。这几年石油化工贸易快速发展,进口总额增长124.2%,出口总额增长136%,截至2010年底有石油化工企业3061家,港澳台企业2171家,世界大多数石油化工公司在华建厂,有的还建设了研发中心,为行业发展带来了新的发展理念和管理模式,很多新产品,新技术,新工艺填补了国内的空白。“十一五”是化学工业发展史上不平凡的五年,这五年行业的面貌发生了新的历史变化,行业的发展水平跃上一个新的台阶,这是党中央国务院正确领导的结果,也是全行业广大职工坚持科学发展,奋力前进攻克实践的结果,也是全国各族人民,各兄弟行业大力协同关心支持的结果。

同学们,老师们,石油和化学工业是技术密集型的产业,行业发展取得的任何成就都离不开基础化学学科的繁荣与发展,都需要科技创新的有力支持,经过60年的精心培育,我国已经形成了门类比较齐全,专业基本配套的化学学科体系,形成了以大专院校,科研院所为主体的化学科研的教学体系,为石油和化学工业培养造就了一支高素质的科技人才队伍,石油和化学工业取得的巨大的发展和成就,与你们的努力是分不开的,在此我向你们,并通过你们向辛勤工作的石油和化学工业的广泛工作者表示崇高的敬意和深切的感谢!

“十二五”期间,我国石油和化学工业面临的新形势,“十二五”是我国全面建设小康社会的关键时期,是深入改革转变发展方式的攻坚时期,我国仍处与可以大有作为的重要战略机遇期,石油和化学工业面临难得的发展机遇,也面临一系列的挑战,我们面临石油和化学工业大国向强国的发展征途中,经济全球化深入发展,将进一步促进石油国际间的交流与合作,为我国企业走出去,统筹利用国际国内两个市场创造有利条件。由于金融危机的冲击,世界经济格局发生调整,我国面临更加严峻的调整,日本地震及核泄露,北非的动荡等使不确定的因素进一步增多,美国等发达国家为提整经济,快速的货币政策,提高原油等大宗资源,能源的价格。另外一方面,以绿色发展,低碳经济为契机,实施再工业化和扩大出口战略。大力发展新能源,新材料,生物医药,节能环保等新型产业,抢占未来科技和产业竞争的制高点。中东等发展中国家与地区正在积极发展各自的优势大力发展石油和化学工业,我国中低端石化产品将面临新型的经济体,特别是中东,印度的挑战,高端产品将面临欧美,日本等发达国家的堵截。

目前针对我国的贸易摩擦呈现增多的趋势,预计“十二五”期间我国石化产品市场竞争的压力将超过以往的任何一个时期。从国内看,我国经济长期向好趋势没有变,工业化,信息化,城镇化,市场化,国际化深入推进,居民消费结构持续升级,相关产业对石化产品提供更多更高的配套要求,为我们的发展提供了强大的动力。农业需求增加大颗粒的要素缓释肥,配方肥,高效安全环境友好型的农药,汽车,高铁,大飞机等高端制造业需要高等级的油品,低滚阻的轮胎与之配套,高档染料,印染助剂的性能,轻工对化工材料提出了新要求,国防军工现代化需要高端的染料,材料,特种化学品。

“十二五”化油和化学工业仍然面临着广阔的市场需求和空间,从行业的自身来看,长期积累的深层次矛盾和问题比较突出,一是我们的产业结构不合理,传统的原料产品产能过剩,形成了“十二五”期间特殊的矛盾,高端高附加值,差异化的产品大量依赖进口,产品供应整体数量短缺转化为结构性的过剩。行业基础性的研究和共性技术开发不足,企业科技开发投入少,原始创新能力较弱,以企业为主体的科技创新体系尚没有形成,成果转化率低,重大的工程装备,以及跟踪模仿为主。三是资源短缺将成为长期制约工业发展的瓶颈,石油,天然橡胶,钾肥等对外依存度过高,能源消费量和三废排放量居全国的工业部门前列,节能减排,节能环保十分严峻。讲到资源短缺,我们去年对外依存度,石油是55%,“十二五”末要超过60%,这是非常严峻的一个问题。

我们产业集中度总体偏低,企业过多过散,市场竞争力不强,我国的石油和化学工业呈现大而不强的特征,高投入,高消耗,高排放,低效率粗放的发展模式不能持续,行业的可持续发展迫使我们进入加快转变发展方式的一个战略转型期。

我国的石油化学工业“十二五”的发展思路和前景。中国石油和化学工业联合会作为全国性,综合性的行业组织,承担协调,联合,引导行业发展的职责,在政府与企业之间发挥着重要的桥梁和纽带作用。最近,我们根据十七届五中全会精神和十一届人大四次会议通过的“十二五”发展指南,以科学发展为主体,加快转变发展方式为主线,以结构调整和科技创新为重点,为行业“十二五”发展指出了方向,确定了远景和目标。

我介绍一下行业十二五发展的思路和前景。要促进行业结构优化升级,保持行业平稳较快发展,产业结构不合理是影响化学石油工业发展的障碍,我们把调整产业结构作为转变发展方式的主攻方向,作为长期的战略任务。我们认为,十二五期间推动行业的科学发展,必须把加快转变发展方式和保持行业经济平稳运行有机的结合起来。通过技术设备和工艺的改造,提高传统产业的节能降耗,提高环保,增强传统产业的竞争优势。二是发展壮大化工新材料高端专用化学品,新能源,生物化工,节能环保等战略性的新型产业,抢占未来的战略制高点。三是做好煤化工的完善,评估推广新型煤化工产业发展。四是统筹协调产业转移,促进产业基地建设,引导企业向化工园区集中,提高产业集中度,优化产业布局。在未来五年,我们预计行业总产值年均增长10%,到2015年达到16万亿以上,产业结构明显优化,竞争力明显增强。

要加快推进科技进步和创新,创建一批世界知名品牌。转变石油化学工业的发展方式,必须充分发挥科学技术的支撑和引领作用,着力突破产业发展当中的技术瓶颈,抢占科技创新的制高点。一是围绕着资源能源的替代发展战略性的新兴产业,推进节能减排,重大工程项目建设进一步突破一批关键共性技术。二是围绕产品升级,节能减排,推广一批成熟的先进技术适应技术与设备,促进工业设计,装备制造与技术工艺配套协调,全面提升科技成果转换的能力。三是要加强技术创新平台建设,进一步完善以企业为主体,产学研相结合的技术创新体系。四是实施质量兴业的战略,加快产品质量提升和品种的更新换代,创建一批具有国际影响力的知名品牌。2015年全行业将突破80到100项关键技术,重要的领域抢占一批制高点,建立国家级的工程研发中心,技术联盟,国家工程实验室和企业技术中心。自主品牌国内市场占有率达到90%,形成500个行业的知名品牌和10个世界级的自主品牌。

大力推进节约安全清洁发展,逐步形成绿色、低碳、安全的可持续发展模式。一是转换发展方式,必须坚持以人为本,立足绿色发展,低碳发展,走科技含量高,经济效益好,资源消耗,环境污染少的发展方式。首先要加强重点用于企业的节能管理,完善主要节能产品能源消耗限额标准体系。二是要推广清洁生产。三是要大力发展可再生能源和过程的排放控制技术,强化源头和过程管理,减少三废除一和二氧化碳的排放。四是要进一步推进责任关怀,把责任关怀HSE和化学品安全监管工作紧密结合起来,开展企业园区试点,减少和防止环境与安全事故。2015年预计行业万元生产增加值能耗和二氧化碳排放量均比2010年下降15%,废水排放量,化工固体废弃物利用率,处置率达到90%,责任关怀在行业内普遍实施,行业重大的事故明显减少,安全生产事故多发易发的势头得到根本性的转变。

以培育大型企业和企业集团为重点,构建大中小协调的行业企业体系。企业是市场的主体,是科技创新和物质财富的创造主导力量,十二五时期要通过改革和改造重组,加快转变企业经营机制,加快构建产业的合理布局,管理水平先进,竞争优势明显,大中小配套的企业体系。要培育大型的企业和企业集团,通过并购,吸收产权股权上下游的拓展,进一步做大做强,形成一批具有国际竞争力的大型石油化工企业,2015年超过千亿的达到15个,支持中小企业实施精品战略,要做特做精做专,通过质量和品牌建设,提升市场竞争力。加快发展科学研究、勘探设计、工程建设、项目承包、物流仓储,软件开发等现代服务业,建立一批规范化,专业化的勘察、设计、工程、仓储、物流、信息服务企业提升行业整体服务水平。

统筹引进来和走出去,提升对外开放层次和水平。优化出口结构,提高利用外资水平,加快实施走出去战略,增强国际化运营能力,开拓国际市场。要支持国内企业开展境外油气,钾矿和天然橡胶的合作化力度,建立安全多元的体系,加快统筹规划,推动无机盐,燃料等优势企业到国外投资建厂,要增强国际化的运营能力,开拓国际市场。经过十二五的艰苦努力,我国的石油和化学工业将取得实质性的进展,一批具有自主知识产权的技术将战略制高点新兴产业大幅度提升,涌现出一批机制灵活,管理科学,充满活力的现代化的大型企业和企业集团,环境友好型,资源节约型的发展模式基本确立。推动全行业进入总量规模稳步增长,产业结构优化,节能减排成果显著,经济效益显著提升,国际竞争力显著增强的时期。

各位老师,同学们,十二五时期是充满调整的时期,希望大家发展孜孜以求,努力创新的精神,把科研教学工作与我国石油和化学工业紧密地结合起来,为建设石油和化学工业强国作出贡献。我们希望大家这些志存高远,前程远大的同学们肩负起石油和化学工业的重任,将自己的前途与我国石油和化学工业的明天紧密结合起来,为投身于建设石油和化学强国的力量作出我们应有的贡献!谢谢。

[李静海]:刚才李会长向我们展示了十一五期间我国化学工业取得的进步,也指出了存在的问题和挑战,我们化学工作者仍然任重道远,再次感谢李会长!下面的报告由中国科学院化学部副主任何鸣元院士主持。

[何鸣元]:各位上午好,下一位报告人是中国科学院院士,国家自然科学基金委副主任,中国化学会理事长姚建年院士,题目是“化学走向精准化”。

[姚建年]:尊敬的李勇武会长,吴校长,李院长,各位来宾,各位与会的朋友大家上午好!我们国际化学年在中国已经开展了系列的活动,包括我们在大会堂有一个启动仪式,我们在新的科技馆有一个国际化学年在中国的官方网站的启动仪式,24日北京大学的“乐与化学”音乐活动,我们的活动内容非常丰富,我代表中国化学会对北京大学的师生,以及方方面面的朋友的支持表示衷心的感谢。

刚才白春礼院长和李勇武会长从基础跟工业的角度,对化学的发展乃至中国化学的发展作出了很好的总结,给我很好的启发。我今天要做的题目是“化学走向精准化”。这个题目相对有一点点新,刚才休息的时候,包括从休息室到会场的时候,有多位专家问我,为什么叫“精准化”,为什么不叫“定量化”,为什么要提出“精准化”。我希望下面60多张的PPT可以精准的,满意的回答这个问题。

化学深入到人类生活的各方面,刚才的几位报告中都有很多说明。所有的物质,包括气体、液体、固体都有化学元素,或者是化学元素组成的化合物。人类对化学物质的了解都基于对化学的了解,所有生命过程均由化学反应控制。化学对人类的经济进步作出巨大的贡献,化学工业如医药、燃料、金属、食品、肥料等生产都依赖于化学。当今世界面临重重挑战,如全球气候、水污染、食品安全、能源问题等,化学为解决这些挑战发挥了重要作用。

举两个例子来看,首先看高分子化学的发展。高分子化学的发展为我们的生活提供了非常多的方便,比如说我们穿的衣服,开的汽车,坐的飞机,里面很多是塑料制品,由于长期的使用高分子制品某个程度上给社会上带来了所谓的“白色污染”。怎么看待污染的问题,我认为污染问题是一个复杂的问题,现在有一种说法,如果不用塑料可能需要用大量的钢材和木材,使用了钢材和木材同样会带来很多环境问题,现在有一种计算,说用塑料好像比用钢材和木材对环境的压力小一点。我刚才说了,污染是一个复杂的问题,我们不在这里做重点讨论,但是,我们对化学本身学科的发展,应该严格的要求自己,我们要提出化学的“精准化”。

制冷剂的发现是非常重要的,1928年美国化学家托马·米奇利找到了一个方法,无毒的有效稳定的制冷剂-氟利昂,大量使用以后形成了对大气臭氧层的破坏。目前臭氧层的破洞是澳大利亚的三倍,这是比较重要的问题。人类面临着很多重要的问题,比如能源问题,疾病和健康的问题,环境的问题,有一些人把这三个问题说成是可持续发展的三个关键问题。我们用的石化资源总有一天是会没有的,那么怎么办。疾病和健康的问题,比如艾滋病,癌症,还不断有新的疾病发生,最近德国大肠杆菌的病例,都对人类的发展造成很大的威胁。还有环境的恶化,对社会的发展造成了严重的影响。怎样在化学学科的发展如何更加进一步的关注这些问题,是我们当前紧迫的一个任务。作为合成化学,我们说首先肩负着改善人类生活的任务,同时要尽量的减少环境的污染,这里面有减少反应的步骤,提高原子经济性等问题需要研究。

我下面对化学走向“精准化”进行说明,化学与人类的生活息息相关,随着社会的文明发展我们对化学的要求就越来越严,希望在合成的过程里面有更好的选择性。我们知道中国是从古代的炼丹开始化学研究的,从炼丹术,炼金术可以认为是化学学科发展的起点到现代合成化工是追求“精准化”的过程。二十一世纪以来,人类逐渐的意识到我们面临的很多问题和挑战,比如说刚才讲的能源问题,环境问题,以及疾病和健康都已经被认为是最严峻的三大挑战,这三大挑战和化学,尤其是合成化学非常密切,如何从提高反应效率,选择性,原始经济学,简化试验操作,实现绿色合成,这是重要的目标和任务。合成化学已经深入到我们生活的每一个角落,大到航天航空,小到衣食住行都与合成化学相关。有的时候合成化学有一些负面的情况,比如爆炸,污染等等。2001年诺贝尔化学奖获得者野依良治2009年提出未来化学的发展要求,即对合成化学反应的精准性控制。合成化学具有百分之百的收益和百分之百的选择性,并且没有废气物产生。我不妨作为我们合成化学重要的发展目标。由于合成手段的局限,合成工业达不到理想的精准要求,发展更加绿色的,高效的,高选择性的合成方法迫在眉睫。现代合成的目标就是发展理想的新反应和新方法,寻找更加精准的新一代物质转化途径。

在历史上合成不能很好的实现精准控制,而导致了人间悲剧的例子是不少的,比如说上世纪五六十年代,沙利度胺被广泛的应用于早孕反应,但是随后发现会引起多种胎儿先天性的畸形,这就是不能实现对应体的精准控制。我们说合成化学中的精准控制,重要的是不对称氢化和不对称环氧化。不对称氢化中,过渡金属催化剂彰显了神奇的魅力,不仅实现了氢化过程中立体化学的精准控制,同时实现了100%合成效率和没有污染的绿色合成过程,这正是化学合成过程中的一个成功的精准控制的范例,这种方法已经开始应用于药物合成,如非麻醉性止痛消炎药,S萘普森的合成。

2005年的诺贝尔化学奖烯烃复分解,过渡金属同样扮演着同样的角色,体现了科学与艺术完美的结合。交换舞伴的反应已经在各方面获得了应用,比如说在生物医药和材料领域应用非常多。2010年诺贝尔化学奖授予了金属有机化学领域,过渡金属交叉偶联反应,充分体现了现代合成化学中的精准性,这个方法体现了无与伦比的魅力,吸引了数以万计的科学家投身研究,为医药工业所青睐,目前市场销售的很多药物都是通过这种焊接技术构建的。化学中的焊接技术可以应用在化学家来实现材料分子的构建,过去的十年终有三次诺贝尔化学奖授予了合成化学的精准控制直接相关的金属有机方法学,体现了社会对精准控制的苛求和期待。

说起来容易做起来不容易,我们通过这个表可以看到不同原料原子经济性的问题,合成的时候比较多的是卤化物作为前期的使用原料,这类化合物从原子经济性来说转化率是比较低的,原子的转化率比较高是用水,有很多反应是在水里面不容易发生的,怎么样解决这些问题,给我们合成化学带来新的挑战,我们说如果能够用自然界中的广泛存在,廉价,毒性更低的醇、酚和碳氢化合物做原料,不仅提高原子经济性和步骤经济性,也能避免产生大量的污染物,这是目前发展的碳氧和碳氢的问题。

随着资源的日益枯竭,我们一方面寻求不可再生资源的可持续利用,过去的一个世纪,作为石油和天然气的主要成分,碳氢化合物主要通过燃烧的方式提供能量,庞大化学品的需求让我们进一步审视此类不可再生资源的高效合理利用问题。我们知道此类化合物主要由碳氢和碳碳构成,他们在化学工业高效利用依赖于碳氢和碳碳的应用,易得可再生的生物物质资源成为我们关注的目标,而此类富氧资源的利用本质上来说是如何选择性切断特定的CO键,目前相关的研究就是希望利用过度金属催化的方法,来研究相对惰性的CH和CO的选择性活化,通过积累形成新一代的合成理论和合成物质基础。

我们说传统的合成化学含有活性原料一般来自于碳氢化合物,通过碳氢化合物进行的有机构建将更加简单,高效,经济,绿色。怎样把这个反应性比较低的活化选择性的转化,是我们当今需要解决的重要问题。从合成化学的绿色和化学的精准性考虑,新型催化剂的开发已经成为最为重要的研究领域之一。我刚刚在与何主任讨论,说一次在一个会上提出来催化剂能不能智能化的制备,就是定量的制备催化剂,像印刷电路板一样的印催化剂,这样的催化剂能够有效的转化我们所要发生的化学反应。我觉得这也是说说容易,做起来相当难的一件事情。但是应该是催化剂发展的一个方向之一,我有意向利用基金委的一些会议,找一些人在这方面进行一些研讨。

催化剂的种类很多,有超分子的,有机手性的催化,还有纳米技术的发展,比如纳米笼,可以带来催化剂制备方面的好处,增加了选择性。多组论的协调作用,来通过这样的选择性的精准控制来实现我们原来实现不了的化学反应。比如说近年来协同催化,逐渐成为有机合成新的方法,通过过渡金属和小分子的协同作用,实现单一的催化剂无法实现的复杂化学反应。这是协同催化剂的一个例子,因为时间的关系就不介绍了。现在的化学家都讲从自然中获得灵感,向自然学习,现在开始尝试着利用酶,在催化中的高度专业性和精准性的长处进行研究一些有特色的催化反应。

我简单的介绍了合成化学,主要想讲的就是如何精准控制合成化学的合成化学步骤,控制选择性和转化率,这是社会可持续发展,对合成化学学科提出的更高的一个要求。

下面我从第二个层次讲精准化的问题,单分子,单原子操纵,走向化学反应的精准化控制。不同的原子有不同的形态和不同的排列,这是纳米科技之父,美国的著名物理学家费曼讲的,原子操纵的方法,最终将被用于化学合成。刚才白院长讲了很多操纵原子起到眼和手的作用。我们看几个例子,用STM实现化学反应很简单的例子,如何把静化学点断掉,两个氧原子的成像,加上脉冲电流,这个键就断开了,再进行一次操作两个变成四个,这个是很精准的控制键的断开,可能速度很慢。新化学键的断裂首先用探针把氧化碳移走,移到铁的地方,使其接上,完成了一个新的反应,生成新的化合物的过程,展示完整的化学反应,针尖电子诱导将I从碘代苯中分离,移去单个典原子,侧向操纵苯基到一起。从刚才的例子来看,STM的手段能够有效的精准控制化学键的断裂,生成跟化学反应,比如三个分子进行裁减,新的化学分子进行合成,反应物,中间产物和产物实时表征,高选择性,排出其它分子,杂质,缺陷等干扰,没有副反应的化学反应,从根本上实现精准控制。

但是,也面临着很大的挑战,目前为止查文献,能够精准控制的化学反应还寥寥无几,里面有很多的问题需要进一步的改善,比如说单原子成像,操纵技术提高与改进,原子的三维排列怎样更加有效,STM的图象和能级的理论计算,复杂的分析体系怎样通过进行控制反应。需要投入更多的人和物和研究经费,怎样与其它分子技术相结合,用STM精确控制化学反应才刚刚开始,要达到工业上面的应用还有很长的路要走。利用STM和自组装技术可以提高反应效率,时间的关系就不介绍了。最终要走向化学应用和化学反应中,但是难度还是很大的。

自组装,是新一代的“精确”合成方法,自组装是指组装基元通过弱相互作用自发地行程有序结构的过程,是创造新物质和产生新功能的重要手段。自然界的自组装现象是很多的,大到细胞膜和细胞等都是自组装的例子,这些自组装体系是十分复杂,高度有序,它们的功能不再仅仅取决于构成这些体系的组装基元,而表现出更多的一种综合效应,各组装基元在自组装体的基元是精准的。我们说揭示自组装过程的本质和规律,发展可控制的自组装体系,以建立调控生命过程的方法和技术,创造功能集成的新材料和信息处理系统,是人类认识和改造自然,提高生存质量所面临的重大科学技术挑战。我们在去年国家自然科学基金委化学部牵头做了一个重大研究计划,就是围绕着自组装开展的,投资大概是2亿。

2005年,自组装是二十一世纪将要解决的重大科学问题之一。自组装是从分子及以上层次构建新的物质的必经之路,新功能的设计和调控的有效手段,以及等学科汇聚的高地,发现新效应的基础,现代生命、材料、信息等科学技术的发展对自组装研究提出了重大需求。比如,不同尺度笼状化物的精准制备,基于分子设计的有机纳米结构的形貌调控,分子手臂的张角大小决定分子聚集体的形貌,分子机器的有效构建,利用DNA实现精准的组装,利用嵌段工具物的相分离实现每平方英寸的分列。利用组装技术有效构件特异材料和超材料,自组装技术生产下一代芯片,这是第一个将自组装应用于半导体工业的例子。自组装有这样几个发展的态势,从多种功能组装基元出发,创造新型的自组装体系仍将是自组装研究的主要内容。实现对自组装过程的调控是当前自组装研究的难点,也是自组装发展的突破点。构筑自组装体系并赋予其各种功能。实现高度可控,集成的自组装体系,发表理论与表征分析技术,这些都需要得到大力的发展。

从目前来看,发展新的组装基元仍然是自组装研究前沿的一个很重要的问题。就是说我们现在做自组装的研究工作很多,这种基元大部分是老外弄出来的,我们怎么样有效的构建出,发明出我们自己的有特色的自组装单元,是我们下面一个重要的任务。从组装的历史来看,87年三位化学家获得了诺贝尔奖,这些是组装的例子,时间的关系就不介绍了。2010年《科学美国人》选出了十大科学进展之一,克雷格文特这位教授是因为在这方面的贡献在自组装方面享誉声誉。

化学通过化学键的重组,以及超越分子层次的非共价作用和组装,创造和构建了一个全新的物质世界,为其它学科的创新研究和快速发展提供了不竭知识基础和物质保障。纵观化学科学近年来的发展,化学正在不断的走向精准化,我今天主要从三个方面阐述,我想除了这三个方面还应该包括两个方面的内容,就是精准化的检测,精准化的化学反应,每一个过程一定要有精准化的检测手段跟上做支撑,我们才能有效的检验和证明整个反应进行的情况。刚才跟何主任讲了,怎么样把这些实验室的成果,能够精准化的进行工业化的放大,这个课题都是很大的,我们知道化工产业的放大,都是N级的,就是先放大这样一点点,没有问题了再放得大一点,没有问题了再大一点。所谓的精准化就是我们能不能建立在一次性就能不偏离的放大到工业放大生产的需要,这里面就是分子水平的化工研究,可能需要做更多的努力。

总的来说,我今天先从三个方面对化学需要走向精准化做一个比较粗浅的认识的汇报,希望这个概念能够不断的深入,能够引导我们,把我们的化学可持续发展做得更好,谢谢大家!

[何鸣元]:非常感谢姚建年老师做了精彩的报告,化学精准化这个命题我认为是可以成立的,我们做化学反应,大家都知道化学变化,化学反应过程都讲选择性,应该注意到选择性这个词越用越多,出现各种各样的选择性,从开始分子选择性到后面的形状选择性,区域选择性,立体选择性,一直到不对称选择性,选择性的词汇用得越来越多,说明了这个化学反应确实存在精准化的问题。高的境界是原子经济性,这个境界一般不容易实现,姚建年教授从几个方面,分子键的变化一直到分子层次以上结构的构建,怎样实现精准化,这个命题我认为是有新意,而且是值得我们进一步思考的。在对精准化的定义,学科的背景方面学科的理论基础是什么,我觉得还可以再进一步的思考,希望姚建年老师进一步的再考虑。关于化学精准化的报告我们就到这里,再一次的对姚建年教授表示感谢。
下面有请中国科学院院士、北京大学化学与分子工程学院教授高松做报告,题目是我国高等化学教育的现状与思考。

[高松]:刚才几位老师都报告了关于化学的发展,关于化学的一些研究,以及化学工业方面的进展。我的报告是关于我国高等化学教育方面的报告,本来是安排周校长做的,因为他出差了,就请我来讲这个问题,我给大家简要的介绍一下关于中国高等化学教育的历史状况,以及现在的状况,以及初步的一些思考。

我想从这样几个方面来讲,一个是历史,教育的改革和取得的成果,现在的一些基本情况,简单的介绍一下美国的高等教育,进行一些比较,最后谈一点思考和展望。

准备这个报告还要感谢我的同事,李教授和段教授提供了很多材料,帮助我准备报告。教育部有一个化学教育指导委员会的一些看法,或者是研究结果。从历史上看我国的高等教育可以分成这样的阶段,到现在为止将近150年,最早是从19世纪60年代中期开始,当时北京有京师同文馆,上海有江南制造局,开创了中国近代的化学教育,当时的主要教工作是翻印了一批化学教材。上世纪初,1903年的时候,清政府命张百熙等人以日本的学制为蓝本拟定学堂章程,于1904年1月公布,张百熙曾门北京大学校长,是第三任校长,当时是京师大学堂。从清政府颁布的第一部《奏定学堂章程》,应该是近代教育第一个政府法规及涵盖了各类学制中均应开设化学课,有25年到29年的学制。民国成立之后,1922年11月,中华民国北洋政府颁发了《学校系统改革案》,效法美国“六三三制”,缩短了学制。这个学校系统改革案主要是针对中小学和高中,实际上没有涉及到大学,大学的课程是依照各校的意见送教育部核定,当时的学制高中分普通科和职业科,普通科又分文理两种,可以看出近一百年学制方面并没有很大的变化。从化学学科来说,1910年是京师大学堂,格致科化学门创立,是近代化学的开端,1930年的时候,全国已经有近40所大学设立了化学系,当时学成回国的化学家,从事化学基础课的教学,特别重视实验教学,并提出了一些启发式的教育思想。当时的教育模式主要是参照西方的模式,因为我们的化学科学也是向西方学习的。

京师大学堂化学门刚成立的时候,第一任系主任俞同奎,是利物浦大学毕业的。北大的化学系曾昭抡对我国的化学教育作出了很大的贡献,三次担任北大化学系的系主任,参与创建了中国化学会,是前18届的理事和常务理事,曾任四届的会长和理事长。31年和37年这个时期,他很多的做法奠定了中国高等化学教育的基础,可以概括为三个方面,一个是延揽优秀的年轻学者,改革完善教学体系,积极倡导科学研究,34年的时候在大学本科实施毕业论文的制度。建立的课程体系,这是36年北大化学系的课程体系,可以看出一些基本的化学课程,外语的课程,数理的课程,是比较完整系统的课程体系,而且重视实验,实验的课时和理论课是1:1的状态。刚才提到了这两位先生,中国化学学科的建立和发展,前一百多年,化学化工的留学生,作出了非常大的贡献,从1850年到1950年的一百年间,将近有400位的化学化工留学生回国工作,在不同的高等院校,研究部门,工业部门从事于化学相关的研究工作,对于我国化学学科的建立和发展作出了很大的贡献。

第三个时期是1937年到1949年,是巩固时期,这段时期抗战爆发,很多名师云集到西南,化学教学开始向生物、地质、医学、农学、林学等渗透,化学教材多为英文教材或英译本,这一时期的化学教育为新中国的建设和之后化学的建设培育了人才。50年代初大家都很熟知全国范围的院系调整,全国是182所高等院校,14所综合大学,31所师范都设立化学系。当时的化学教育的目标是理论和基础研究工作的教学和研究的专门人才,目标是培养专门人才,教学计划除了公共必修课,专业基础试验课,专门化的实验,学制是五年,有是六年制的。化学设了二级学科,由教研室负责教学和科研工作,这个时期有很多名师,大家编写了一大批的中国人自己的化学的教材,包括戴先生,张先生的《无机化学教程》,邢先生的《有机化学》,黄先生的《物理化学》,林先生的《高分子化学》,一大批中国人自己编的各学科教材这个时间问世。

这个时间化学教育规模空间扩大,培养了一大批化学专业各领域的骨干人才,出版了较完整的化学基础课教材,实验教学得到加强,实验条件有所改善,取得了重要的研究成果,1965年秋完成人工全合成牛胰岛素获全国自然科学一等奖,是几个单位合作完成的,北大的化学系,上海的有机所,生化所。77年以后恢复高考招生,80年教育部在长春组织全国理科基础课教学大纲的审定会议,81年高等教育恢复整顿。这个时期全国开设化学系的大学大概有200余所,综合性大学30多所,还有师范大学,示范专科等。81年以后,教育部成立理科化学课程的结构研究小组,开展教学质量调查和课程结构研究。85年成立高等学校化学教育研究中心,组织教学研究项目,对我国高等化学教育进行全面研究并提出对策。研究的主要内容包括两个方面,一个是化学教育改革的方针,任务和实践,另外一方面提出精选课程内容,适当减少授课学时,加强试验训练。90年在兰州召开全国理科教育工作会议,提出面向二十一世纪适度规模,布局合理,结构优化,加强基础,重视应用,分馏培养,水平较高的具有中国特色的社会主义理科教育体系。化学专业从原来比较窄的专业统一叫化学专业,并增设应用化学专业,从教育思想上提出了培养基础扎实,知识面宽,能力强,素质高的创新人才。从91年开始,全国陆续建立了一批基础科学研究与教学人才培养基地,就是所谓的理科基地,这个开始是教育部每年有资助现在是由基金委对基地进行资助。2000年以后,特别是2004年教育部召开了第二次全国普通高校的本科教育工作会议,制订了《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》,提出了教学内容,教学思想等方面的措施,提出了加大教学经费的投入,深化教学改革,以社会需求为导向,走多样化的教学培养之路,强化教师的教学培养之度,加强教材建设,确保高质量教材进课堂,加大教学信息化建设力度,推进优质教学资源的共享,大力加强实践教学,切实提高大学生的实践能力,积极推动研究型的教学,提高大学生的创新能力,继续推进素质教育,促进学生德智体美全面发展。各方面都提出了一些改革的意见。

之后教育部启动了全国高校本科教学水平的评估工作,化学学科是三年时间,化学类的400多个专业点通过评估,2007年教育部制订了《进一步深化本科教学改革全面提高教育质量的若干意见》并且在同年和财政部一起印发关于《高等学校本科教育质量语教学改革工程项目管理暂行办法》的通知。加大教学投入,全面提高教学质量。

这一时期,我国高等教育化学改革提出的重点是提高质量,培养创新性人才,核心就是提高质量,培养创新性人才,减少授课时间,增加人文、素质等课程,加强实验教学,把科学研究和教学结合起来,融合到本科教学当中。从教育思想的转变来说,教育目标的转变来说,计划经济时代,刚才强调了50年代提出的目标,大学教育是培养了专门的人才,在计划经济时代是这样的目标,优点是专业知识深厚,部分学生有较强的分析问题和解决问题的能力,缺点是基础不宽,缺少创新意识和创新能力。本科教育是高等教育的基础教育阶段,基础素质和能力在这个阶段是得到全面的培养。从教学内容和课程体系方面提出了加强基础和淡化专业,本科教育大部分的学校都是大化学的专业来招生和培养,这里面包括减少课堂的学时,包括课程结构的中心设计,公共基础,专业基础,选修,包括多元化课程的体系,特别是改革实验课的教学。专门成立了实验教学中心,加强实验室的管理,取消了专门化的实验,在50年代的时候到改革开放之初,二级学科有一些专门化的实验,是以综合化学实验取代的,实验的教学是基本训练,综合实验和研究型实验,组织开放实验,开放实验室。实验课是单独设课。

我国的高等教育取得了很多的成果,从这几个数字可以看出来,我国的化学教育方面国家级的教学名师03年有18位,国家级精品课程78门,国家级的教学团队从07年到现在39个,化学基地91年以来18个,20年来培养了一大批基础扎实的化学后备人才,国家级实验教学示范中心37个改善了实验教学条件,实验教学质量稳步提高。一百多位中科院的院士,大部分是国内化学大学系,本科受的教育,全国的数据不是很清楚,以北大一百年的化学学科的情况看,本科生培养了1.2万名,研究生2600名,其中博士生1100多名,在北大学习和任教过的两院院士44名。他们在世界各地为科学进步和社会发展作出贡献,包括白春礼院长是北大化学系毕业的,前一段当选美国科学院院士的谢晓亮教授是哈佛大学的科学院教授,是我校80级学生。国家级的教学成果从89年到09年包括特等奖三项,一等奖近十项,化学教学的成果还是很多的。

刚才回顾了一下我国化学教育的发展历史,一些改革的措施,现在的规模,09年的数据,全国普通学校的数据是1000余所,综合大学200多所,1000多所当中有化学专业,不包括化学应用专业,大概是300多学校,化工和应用化学专业的数目超过500,加起来有近900,大部分学校有化学,应用化学和化工的专业。从规模来说,前两天报上有数据说,今年全国的高考平均录取率70.3%,从这二三十年的发展,高等教育的规模有着快速的发展,在校的本科生学生数1000多万,化学专业的大概有20多万,化工和应用化学70多万,将近一共100万,占总数的十分之一左右。09年本科生毕业不到300万,理学28万,化学专业6万,化工和应用化学18万,从每年的研究生毕业的情况看,09年的理学的研究生状况是3万多硕士生和近1万博士生,化学占10%,也就是说大概有1000多博士生和3000多的硕士生。现在的规模应该比这个数字还要大。

大规模的发展,扩招带来了教学资源的紧张,尤其是实验室的数量,实验教学的设备跟不上,教师队伍存在着师资不足,政策偏差上导致了对教学工作的不重视,青年教师的成长需要一个过程。如何评价教学?研究本身就很难评价,教学工作就更难评价,如何有一个科学的,分类的权威的评估,都存在着一些问题。总的来说,本科生和研究生的培养质量都有待于提高。前面简要的回顾了我国高等教育的发展,对照美国的高等化学教育,从本科的教育,从学士学位的授予来说,总共有1000所学校,还有1000所两年制的学院,授予学士学位的有1000所,当中有650多所是ACS-approved,在美国的基础教育,高等教育都是州来进行管理的,美国整体并没有一个机构,像我国的教育部一样的,他们是很小的教育部,不像我国的教育部对各专业,比如化学课有一个基本要求的设置。美国化学会作为教育委员会做了这方面的工作,美国的学校有自己的结构,课程体系,并没有得到ACS的认可。美国的化学教育总共有1000所,每年的毕业生是10000多,我们的化学专业60000多学生,所面临的挑战是类似的,包括远程教育怎样进行实验课的教学,师资方面存在问题,很多教学经验丰富的老师面临退休,谁来替代他们,包括课程体系的改革。

刚才讲到美国化学会在化学教育方面,2008年教育委员会有一个关于化学学士学位教育指南与评估,对化学的各类课程,有机,无机,物化等每门课程提出了一些基本要求,非常类似我们教学指导委员会的课程的基本要求,但是基于怎么完成,实现这些基本要求,课程体系怎么设置,由各学校自己自主安排。

最后谈一点对高等学校化学教育的思考和展望,一些个人的意见供大家参考。不单单是一个化学教育的问题,本科教学规模的急剧扩张,带来了刚才讲到基础设施,条件以及师资的问题,需要继续加大投入,改善办学条件,提高教育质量。从三个方面来谈,一个是化学教育本科,或者是整个本科教育的目标,应该有多样化的培养模式和目标,对于研究型大学,普通大学和师范大学,不同类型的大学应该有自己的目标,课程体系和培养的模式。不应该都是一个模式的。在目标和定位方面我们应该有一些更加具体的目标,比如说通过不管是通识教育,还是专业教育,是具体目标的几个,清晰准确的进行表达,包括口头和书面的表达,独立的批判性的思考,推理判断,包括是非的判断能力。具体目标的实践贯穿在课程的设计当中,从课程体系方面,基本上是化学,应用化学,还有材料化学,包括美国的一些学校设立了化学生物学这样一个专业,除了化学的一些基础课之外,再选修一些生物方面的课程。

课程的结构从36年到现在没有太大的变化,包括人文,社科,外语等等,专业的课程,选修的包括相关学科的课程,实验课教学单独设课有它的优势,但是有一些问题,跟理论课的衔接和配合需要加强。课程体系是09年开始实施的化学实验科学体系,跟36年的,基本的框架是有一些痕迹,更加了很多新课,课程的增加如果内容不做精简的话也会带来很多的问题。通过这样的化学教育,化学学习是否能够使学生对化学有一个认识,比较全面的深刻的认识,是在一个分子层面对物质的研究,物质的组成,结构,性质和转化的研究,核心的概念和内容,不外乎分子间的,分子内的相互的作用,合成和反应,结构和性质,这些内容刚才白院长和姚理事长都提到了一些核心的化学问题。在化学教育里面通过认识化学怎样认识社会,认识自然,而且能够通过本科的教育对自身有一个正确的认识,自身到底是适合做什么,我的一生是适合做什么,应该在大学这个教育阶段来完成。

最后一点,如何“教”和“学”的方面,以前教学改革更多的是在课程的结构,上什么课,不上什么课,讲什么内容方面讨论得比较多,如何进行教学,如何进行学习,这样的一些方面上,可能还需要进一步的提倡教学研究,改进教学方法,从教的方面提倡讨论式的,对话式的,问题导向的教学。教学跟研究用一个合理的结构,合理的承担一些教学,是对于促进学习新知识,加深理解,系统的梳理,相关领域的知识,深入浅出的传授知识,激发创造新知识都是有帮助的。适当的教学对研究是有促进作用的,因为我们现在很多的实验是由研究生承担的,应当加强研究生助教的培训。这是教的方面,如果是学习方面应该激发学生的兴趣,主动的学习,提倡小组式合作的学习,提倡通过探究的实验和科学研究进行学习,在教和学两方面在方法上还有很多可以改进的余地,希望能够和大家一起研讨。

我的报告没有什么结论,教学的改革也是一个开放的课题,应该是没有什么结论的,期望大家能够投入更多的精力进行研究和改进我们的方法。我想我就讲这么多,谢谢大家。

[何鸣元]:高松教授的报告非常好,今天上午所有的报告已经完成了,关于化学教育的题目对大家来讲是非常重要的,高松教授回顾了我国高等化学教育的情况,搜集的资料非常齐全,有很多问题是非常值得我们思考的,高松教授在报告里面对一些问题提出了一些思考,结合白院长的报告,化学从教育到科研,应该说这几十年以来所取得的进步是非常显著的,化学教育在中间起到了多少作用,到底是我们化学教育的成果体现在科研上面的,还是化学教育本身做得还是不够尽善尽美,这里面有很多问题是值得我们进一步深入考虑分析的。今天由于时间的关系,不可能再进一步的探讨这么多问题,让我们再次感谢高松教授的精彩报告。今天上午的报告就到这里。

[李寿生]:尊敬的各位领导,各位来宾,尊敬的同学们,老师们,大家下午好!我是中国石油和化学工业联合会常务副会长李寿生,今天下午第一部分的活动由我来主持。化学在知识创新和研究科学前沿方面发挥着不可替代的重要作用,而化学工业作为化学学科在人类经济活动中的具体实践,已经成为国民经济的重要基础原材料产业和支柱产业,为国民经济建设和社会的发展作出了突出的贡献。进入二十一世纪,人类面临着许多新的前所未有的挑战,环境恶劣,气候变暖威胁着人类的健康和安全,能源和资源的短缺制约着经济和社会的发展。在这一背景下,化学工业发挥的作用,面临着哪些挑战和机遇,应该如何确定未来发展的重点方向,未来又会将以怎样的面貌呈现在我们的面前?这些问题都是我们在座的各位非常关注的问题。下面有请石油和化学工业规划院副院长史献平同志向大家介绍石油和化学工业应对人类面临严峻挑战中的作用,大家欢迎。

[史献平]:尊敬的各位领导,各位老师,各位同学,大家下午好!今天上午各位领导和专家在他们的报告里面都回顾了我国的化学和化工在近百年里取得的成就,我因为长期在这个行业从事工作,有点不识卢山真面目,通过他们的演讲,我深深的为我们的行业所取得的成就感到自豪,同时,我也相信应对未来人类所面临的挑战中,我们的石化工业还会发挥巨大的作用。这就是我今天演讲的主题。

我的报告分三个部分,人类未来所面临的主要挑战,石化工业的作用和面临的机遇,近期中国石化工业应该关注的主要领域。最近很多未来学家都在研究未来人类面临哪些挑战,有人说十大挑战,有人说八大挑战,我不是未来学家,但是我比较关注石化工业,所以我把我们和我们石化工业有关的人类在未来所面临的挑战归为四种。第一是能源和资源的不足,第二是气候和生态的恶化,第三是食物短缺,第四是城镇化压力的加大。

能源和资源方面的挑战,我想能源短缺不是未来的事,现在我们已经感受到,在座的各位都生活在北京可能还比较幸运,前几天我遇到了一位南方的朋友,是一位企业家,我问他最近的生产形势怎样,他说这两年都不好,我问为什么,说去年是有电不让用,主要是因为节能减排我们要达到目标,有些部门强制限电,有电不让用。我问今年会好一些吧?朋友说是想用没有电。原来是一星期开四天停三天,现在是开三停四了,还没有到用电高峰期有一些南方省份已经缺电了。有关预测显示,到2050年全球的能源短缺达到14TW,TW是10的12次方瓦,这个缺口是巨大的。资源也是一样的情况,最近全球的人类生活水平都在不断的提高,如果说全世界的生活水平达到英国目前的标准,将需要三个地球的资源,遗憾的是我们现在只有一个地球。再看看水,根据联合国的预测,2015年18亿人口用水紧张或者受限,人类要寻找新的能源,水源,或者是提高传统能源、水源的能效来应对挑战。

温室气体及污染物排放造成气候和生态恶化带来的挑战,到2030年温室气体排放量比目前提高55%,2050年比工业革命前翻一番,大量的温室气体排放给气候带来了严峻的后果,长江中下游遇到了前所未有的干旱,刚刚下了雨就发生涝灾,这都是温室气体排放带来的恶果,人类面临的挑战就是发展经济的同时减少温室气体排放量,保护生态环境。

第三方面挑战是人口增长和耕地减少造成的食物短缺带来的挑战,今年10月将迎来全世界人口发展的里程碑,10月末的时候全球人口的总量将达到70亿,到2030年将达到80亿,到2050年将达到90亿,每过一二十年就会增加10亿人口,这些人口都需要饭吃。同时,由于生活水平的提高,人均粮食消费不断增加,耕地面积在不断的减少,给人类的生存带来巨大的挑战。

最近,中央政府一直在强调加快城市化进程的步伐,城市化进程加快是一件好事情,但是给我们带来了一些挑战。根据统计和预测,50年代世界城市人口占大约30%,目前城市人口是百分之四五十,20年后将达到60%,但是城市人口的增加会给资源带来很大的压力,城市占地球面积的2%,却消耗了75%的地球资源,而且这个消费强度还在不断的提高。在这方面人类面临的挑战是如何为越来越多的城市居民提供住所,便利的出行条件,以及废弃物的处理技术。

所有的挑战我想人类不能坐以待毙,要积极的应对,应对过程中石化行业会发挥巨大的作用,也是我们面临着巨大的机遇,下面我给大家介绍一下。
首先看应对资源能源挑战中石化工业的作用,首先强调一条要解决能源短缺问题,设备要寻找新的能源,其次要提高现有能源的利用效率。在发展新能源方面石化应该是重要的基础,以太阳能利用,风能利用,氢能利用介绍一下。

最近一段时间太阳能的发展速度相当快,09年底全球太阳能装机能量2300MW,到2014年全球太阳能装机容量将达到30000MW,比09年增速30%,增长速度是相当快的。第一代是单晶硅电池,多晶硅电池。第二代是通过光伏材料在硬质基质上的镀膜生产太阳能电池来提高发电效能。第三代是有机太阳能电池,石化工业在这三代太阳能发展电池中都会起到巨大的作用,相对于第一代,第二代太阳能电池而言,石化化工作用主要是降低在光伏材料生产过程中消耗的能量和物资,同时提高生产效率,寻找一些容易得到的材料替代一些稀有的材料,或者是污染比较大的材料,来改进一二代太阳能电池的生产。谈到第一代太阳能电池虽然我国没有主流的产品,我个人认为不是一种特别先进的,为什么这样讲,打个比方来说,相当于我们生产第一代太阳能电池,就是晶硅和单晶硅,相当于把一笔钱存到银行里,一次性的存入,分期分批的支出,最后消费掉。一次性存钱,就是说在生产第一代太阳能电池的时候要消耗大量的能源,随后再来获取太阳能。可能存的少一些,支取的多一点,总而言之不是一种高效的产品。今后的化学工业要通过技术的改进降低生产过程中的能耗,以尽量少的存钱,尽可能多的取钱。这是一二代太阳能电池改进中发挥的作用。第三代光伏材料有机太阳能电池的生产,我们石化行业发挥的作用会更大,包括开发分子,聚合,及纳米形态的材料,以稳定,高效连续的在柔性表面镀膜,优点有如下几点,首先是制造方面,通过柔性的基材,通过一种设备镀上光伏材料的膜,卷起来送到应用现场,可以生产柔性的电池组,目前这种太阳能电池的转化效率达到8%,以后还会逐步提高,使用的原料丰富,容易获得,对环境的影响非常小,因为是聚合材料,生产出来的电池组很容易安装,任何形式的屋顶上都可以安装,而且不影响建筑物的美观。这就是一个示意图,上面是阳极,下面是阴级,中间是光伏材料,太阳光的照射下正负电荷产生分离达到发电的效果。根据预测到2015年,有机太阳能电池的销售额将达到5亿美元,2020年将达到20亿美元,这三代太阳能电池的发展都离不开石化工业。

再看风能的发展,2020年世界风电装机容量达到190万MW,约为2010年的10倍,石化工业可以为发电机组提供涂料和高档滑脂等,以3MW的发电机为例,叶片重量十几吨,60%是纤维织物,30%是树脂,都是化工产品。化工在氢能的利用中的作用,提高常规水电解制氢技术,如改造电极和电解槽。开发催化水电解制氢技术。这是太阳能制氢装置的原理图,是把太阳能电池和电解槽有机结合在一起,利用太阳能发电,电流对水进行电解生产氢气和氧气。光伏材料,二氧化钛的薄膜,纳米晶体薄膜,都要通过化工技术进行生产,还有电极,导电玻璃都是化工产品,太阳能制氢过程中会发挥重要的作用。

传统能效提高方面化工发挥重要的作用,油田的勘采技术,洁净煤的技术都会用到化工技术。化工会在生物资源利用方面发挥独特的作用,大家谈到生物资源的利用首先会想到粮食耕地的问题,通过培育适宜在苛刻条件生长,具有较高光合作用效率的转基因作物,优化生物质储存及预处理项目,纤维素及木质素高效水解技术,提高发酵过程中酶的转化效率,海藻养殖和加工也是利用生物的有效途径。以色列通过海藻养殖生产柴油驱动汽车。中国是缺水的国家,发展低能耗海水淡化项目是重要项目,还有各种水处理用膜的开发,节水工艺的开发,风冷,绿色合成等等。高效循环水和中水利用系统是石化开发出来的高新技术,微滤,超滤都是化工的用武之地。

再看气候变化的挑战中石化发挥的作用,化工生产要排出大量的废物废气,化工可以通过推广绿色化学,开展清洁生产,降低本行业的排放当量来作出对本行业的贡献。这是辉瑞公司生产的一种产品,工艺改革前后的对比,图中可以看出溶剂的种类,工艺的简化,结构比的比例,原料的消耗,三废的排放量方面,新工艺都比老工艺取得非常好的效果,这项改革获得了美国的总统绿色化学挑战奖。化学工业还是温室气体减排的助推剂,石化减少一吨可以为其他的工业减少两吨的排放量。巴斯夫公司最近投资1.36亿美元建设一套装置,以氧化氮和丁二烯为原料生产环十二酮。日本三井公司已开发了生产二氧化碳和氢气的燃料,应对食品短缺中化工发挥的作用,我们的人口不断增加,耕地不断的减少,靠传统的耕作方式不可能在未来养活这么多的人口,我们化工要发挥自己的作用,来满足人类在粮食生产方面不断增长的需求。

首先要发展高效、低能耗的肥料和各种调节剂,还要研究作物养分需求和代谢机理,促进作物对养分的吸收,应用化学和生物传感技术监控作物和土壤中养分组成变化,适时,适量,精准施肥,还要减少病虫害的威胁。除了粮食生产过程中化工可以发挥作用,还可以在粮食的加工储存中发挥作用,提高过程效率和减少浪费,减少粮食的不必要损失。

应对城镇化的挑战,化工可以在发展绿色建筑方面作出贡献,可以提供保温材料,采光材料,密封材料和建筑涂料。拜耳材料科学公司推出生态商用建筑项目,基本可以使建筑物达到零能耗和零温室气体排放,包括聚氨酯保温板,LED照明光源等。生态建筑的建设投资比普通建筑会提高15%,但是节能会使使用成本大大降低,只用8年就可回收投资。这是拜耳在印度建设的办公楼,面积1000平方米,投资500万欧元,印度比较热,只需要制冷不需要采暖,无需外供电。

其他方面化工也可以做很多的贡献,首先是轻量化,是通过使用化工产品,就是各种各样化工新材料实现的,包括碳纤维,工程塑料和生物塑料,通过轻量化可以节省很多材料,还有各种橡胶和复合材料都是石油化工产品。化工为城市垃圾处理提供技术支持,图中显示的是近几年全世界城市垃圾和工业垃圾的增长趋势,可以看出增长速度是比较快的。化工可以通过水结,厌氧处理,气化及等离子乎电弧等技术将废弃物转化成生化制品。

刚才谈到了化工在应对人类未来挑战可以发挥的一些重要作用,现在这些都还相对遥远一些,把目光放回到近期,看一下中国的石化工业发展有哪些主要的切入点,这些可能和在座的,尤其是各位同学们的关系目前不大,但是未来的就业和选择研究方向的时候可以参照一下。这张表给出的是09年我国的石化和化工进出口额的分布,进口比例比较高的产品有原油和天然气,说明资源是比较短缺的。有一些间接的进口资源,大部分是我们还不能生产的产品。我个人认为,我国石化工业发展面临三大短板,一个是资源缺乏,技术开发落后,有一些产品不能自己生产,特别是一些高档的产品。小厂比较多,集中度不够高,在三废治理,节能环保方面存在巨大的压力,这是我国石化工业的三大短板。

我们首先要拓宽资源来源,包括低质原料的利用,包括煤矸石和煤泥的利用项目,液化气化工利用技术,高硫、重质原油加工,先进煤气化技术的利用技术都是我们拓宽资源来源的技术。开发战略型新兴产业项目技术,比如特种橡胶,工程塑料,树脂基复合材料,高性能增强纤维,新型建材,纳米材料,生物材料和智能材料,超导材料,这些都是“十二五”应该关注的项目。第三方面应该关注的是降低高耗能产业的能耗,包括生产化肥的工艺要进行改进,进行清洁生产,减少三废的排放,减少温室气体的排放。

我的演讲到这里要结束了,这张图是国际化学年的一张宣传画,我用它来作为我本次演讲的结语。可以说化学和化学工业与千家万户有着紧密的联系,在过去的百年过程中化学和化学工业取得了辉煌的成就,在今后我们在应对人类所面临的各种各样挑战中还会发挥出巨大的作用。今天在座的青年朋友居多,都是和石油化工有联系的青年朋友,青年是社会的未来,更是石油化工希望的所在,希望你们能够沿着这条老一代化学工作者开拓的道路积极的应对人类在未来所面临的各种各样挑战,再铸石油化学工业的辉煌,谢谢各位。

[李寿生]:史献平院长的发言时间掌握得非常精准,正好30分钟。史献平院长的发言详细阐述了化学工业在帮助人类,应对新时期挑战方面发挥的作用,指出了未来行业发展的基理和重点方向,信息量非常大,很具有启发性,我提议让我们再次以热烈的掌声为史献平院长的精彩发言表示感谢。改革开放以来我国的化学工业取得了长足的进展,行业的国际化程度不断提高,如今跨国公司已经成为我国化学工业的重要组成部分,他们在推动科技进步,节能环保,促进行业发展和繁荣经济方面都发挥了积极的作用。从跨国公司的视角对化学工业有什么样的理解,又怀抱什么样的发展愿景,下面有请荷兰帝斯曼集团中国总裁蒋惟明先生发言。

[蒋惟明]:谢谢大家,刚才院长讲下午比较容易睡觉,我希望我的演讲没有让大家睡得更多,能有机会与大家交流,首先非常感谢李会长,对我来讲能够到北大与大家交流非常荣幸。化工行业发展处于一个新的时期这是有目共睹的,中国是全世界化工行业最大的国家,这是一个很值得荣耀的事情,同时是很有挑战的事情,我们肩负着如何可持续的发展这个百年的老行业,化工行业说起来历史就是百年多,所面临的问题和挑战,是每一个人,特别是年轻一代的同学们所应该共识的。我非常高兴讲一个公司,我们作为一个化工公司怎样看待化工行业的转型和我们自己发展的道路。

我想当今的社会里面公司是很重要的元素,我们经常有句话叫做企业社会责任制,曾看到一个幻灯片讲到责任关怀运动,我认为这是非常重要的,一个企业牵扯到千家万户的产品,企业也是一个大家庭,中国有很多大的国有企业,也有很多的私营企业,企业的行为和准则对整个化工行业的发展将起到非常重要的作用。

我首先讲的第一点是转型的必需,荷兰化工公司,帝斯曼公司是能源公司,108年前是挖煤的一个集团,对于我们来讲,跟目前很多国内的化工公司面临同样的挑战,化工行业是非常短缺的行业,如果化工能源还基于靠化石能源生存的话,对于每一个人都面临很大的挑战,我们必须考虑可持续发展,必须考虑如何成功的发展化工行业,同时又是环保的,能够进一步的发展环保行业。我们的答案就是一点,要转型一个企业,要根据自己企业的强项,根据自己企业的定位,来发展我们的化工行业。

首先,对我们来讲,我们认为化工行业发展有三条路必须做好,第一条是刚才讲的节能减排,因为节能减排是国内经常提到的一个问题,如果同学们知道的话,整个中国的能源利用率,就是说每单元的能源产生的GDP在全世界是非常低的,我们大概只比俄罗斯好一点,这是国际公认的一些数字。就现在我们所存在的能源,刚才看到了院长的一个表格,进口大量的能源,包括煤炭资源,哪怕我们提高我们的利用率,达到日本、美国的水平,或者是欧洲一些国家的水平,相信我们的生存的空间会好得很多。这是第一个大话题,对我们化工公司,对所有搞化工材料的人士的一个重要话题,就是如何节能减排。刚才看到院长举了许多化工公司的案例是大有可为的,我认为传统的产品经过工艺改造和完善完全可以减少大量的排放,甚至可以非常好的,绿色的环境生产。第二点我们觉得很重要的是要关注新兴能源的开发,刚才提到三个非常主要的关注点,太阳能,风能,我今天集中讲生物质能,这是比较具有争议的话题,我认为这个话题应该摆在桌面上来谈。核能源面临着一些挑战和危机,对于我们人类来讲,如果要养活70亿、80亿、90亿人口,要使大家的生活水平提高到英国这样的生活水平,能源,资源是我们必须解决的问题。对于化工人士,对化工企业,对于每位在座的人,开拓新能源,开拓新技术,来考量新能源是非常重要的。第三点是我们如何把化工产品做成新型的化工产品,新型的材料。院长有一张图片讲到如何把材料变轻,变强,我认为这点非常到位。大家看到水泥厂很多,钢铁厂很多,这些材料使用了几百年,是大家非常认可的这就是几百年的历史,我们完全可以靠自己的智慧搞一些新材料,我并不是说要替代百分之百的钢铁材料,但是要有一个志向,要用新材料替代大量的能源消耗所带动的行业,因此,我个人认为化工行业,也是我公司认为必须从三个方面找自己的突破点,使我们可以更加持续的发展。

在中国,乃至全世界都是有争议的,我认为有争议的东西应该放在桌面上聊,从政府,广大的民众,以及企业都要有一个准则,不能以人类的生存为代价,粮食不仅是人吃,牲畜都需要大量的农业作物,这些农业作物对我们的生活,生存是非常重要的。我们要证明生物能源是否真正的减少碳排放,这是一个非常重要的替代能源,对于化石能源来讲是可再生的,也是可持续的,我相信这些方面技术的突破,不管是北大,清华,还有很多知名的学校都在全力以赴的突破对于生物能源的技术瓶颈,我相信只要有再生的机会,我们减少这些对人类的负面影响的可能性是足够大的。而不像一次性的资源面临的挑战很大,发展一个新型的行业,新兴的能源不能是一个公司的行为,而应该是整个社会的行为。希望能够与国际知名机构共同携手推动这个行业的研讨,甚至是争论,我相信总能够找到一个方法来发展生物能源。

我们讲工业的生物技术,刚才讲到了海藻,很多其他的生物技术,我们知道叫蓝色生物技术,这是流行的生物语言。红色生物技术,绿色生物技术大家了解比较多,蓝色生物技术推广更多的就是以生物资源为主。大家知道我们这里谈到第一代淀粉,可能是很多人有反感的事情,因为淀粉可以产生很多粮食相关的东西,而且我们的粮食作物,中国是缺粮的地方,必须保证粮食。第二代技术的开拓,以及一代半技术的开拓,就是非粮作物的应用开拓,不论在国内的很多院校,有很多教授致力于发展这方面的技术,这些技术据我所知,据我们公司的科研人员的努力,达到商品化不是很远的道路,也许大家就业的时候这是一个非常重要的行业。还有一点是通过自然的一些材料,比如说像酶制剂,酵母,真菌这些自然菌体的功能转化成生物燃料,生物材料,生物化工品,就是碳水化合物的分解,这本身是我们非常想关注的,也是希望中国的化工行业作为未来百年的突破点,我相信这对我们可持续发展会有很大的帮助。

帝斯曼公司在这样的大途径下有这样一张表,与同学们分享一下,这个表就是一个战略,战略不是很多纸写出来的,一张表就可以表现出来。图中有三个黄球,我们认为代表世界上发展的大趋势,首先最左边的是我们相信全世界的经济在转移,不光是传统的欧美市场,当然他们的市场是很重要,是很值得我们借鉴和学习的基础科研和工业。随着人口和经济的发展,动力需求的发展,在印度和中国这样的国家越来越多的转移是必须的,也是必然的。中间是刚才院长讲的,是非常重要的,气候对人类的压力,资源的短缺是不可回避的事实,不管哪个学家计算能源能够撑多少的年,我们这一代看不到,但是为了子孙万代的负责这是一个事实,必须找再生能源,完成这个使命。人类的发展,食品的短缺,人类老龄化带来的需修,食品工业和安全是非常重要的。我们从传统的煤炭公司认定了下面两个圈圈是我们主要的技术平台,第一是材料,我相信新兴材料是一个公司必须要做好的,不论是巴斯夫,还是刚才讲的其他公司,帝斯曼是重视材料的发展,新兴材料带来了纳米材料,生物材料的发展。左边是生物化工,也是一个突破点,可以大量的节能减排,可以大量的发展新兴的生物资源。真正的发展的四条曲线,一个公司真正的发展是创新,每年要投入大量的资源来搞研发,搞科研,这才是真正的所在。像我们公司的5%到10%的税前营业额都放在研发方面,将近50亿人民币,这是一个很重要的承诺,这样才能够把研发搞上去。可持续发展绝对不是一个口号,更重要的要落实到一些指标,一会儿给大家分享一个我们评价每个管理层的一些指标。最后一点是非常重要的,我们叫并购与合作,今天的价值链不像过去的传统公司,大包大揽,应该是学会上通下达,互通有无的一个合作形式,只有互相的联通,跟一些资源性的公司发挥下游的长项,才能真正的发展一个行业。转型到发展中国家,到中国,到印度,到巴西,到俄罗斯是非常重要的另外一个关注点。

我相信我们这样一百多年传统的老牌能源公司会有崭新的面貌,我们非常关注自己的发展。我们定了五年计划,我认为有一些非常重要的指标可以供大家参考,我们非常关注可持续发展的综合指数,不光是生产的节能减排,还有人员培养的可持续发展,对年轻一代的培养,投入,奖学金也好,项目也好,我更关注的是项目,能够真正的创造出一些有价值的技术平台,哪怕这个技术平台并不是为我们公司所用,为大家所用也是非常重要的,只有这样才能扩大生物行业的发展。希望这个评比指标上永远是名列前茅的公司,从2004年有这个评比,到今年连续六年,帝斯曼是全球第一名、第二名,两年第二名,其他四年第一名,对于这个指标我非常高兴,证明了我们非常认真的得到了所有的投资者,我们的相关用户,各政府机关的认可,我觉得这是非常重要的。第二,所有新产品出来以后,每年都需要新产品,我们希望80%都是用生物基做的,就是刚才讲的通过生物可再生的原料做出来我们需要的一些化工品,80%是非常高的要求,有没有可能做到,有。已经和中国的很多企业,很多民营企业,在东北、在山东,在浙江有很好的合作,我们通过有创意的,有创业精神的企业家合作,我们完全可以做到80%的新产品都是生物基,在传统的产品,我们作为老牌的化工公司有很多传统产品,希望现在30%左右来自生物基,提高到50%的左右,通过五年的努力翻一番也是有可能的,这类的发展是我们非常看重的。节能减排,能源20%的指标要不断的降低,使我们能够在所有的生产基地上,不再扩大排放指标的基础上,扩大我们一倍,两倍的能源。我们有一个南京的厂,化工行业很熟悉的一个很大型的厂,最近准备翻一番,从20万吨到40万吨,与中石化一起,我们对环保的指标,向江苏省承诺不仅不翻,而且比原来20万吨的厂提供的指标还要减少,这就是我们的承诺,因为只有这样才能有更大的要求,我相信这是将来竞争力的所需,能源只会越来越贵,如果从能源中拿到了很多的效益,我相信立于不败之地,而不是靠便宜的劳工,劳力挣钱,而是要靠技术的发展,我相信这是大家认可的,也希望得到媒体朋友的支持。

这是我们做的研发,已经落实在生产上,与大家分享一下,刚才院长分享了辉瑞的一个技术,有13步的化学步骤,大家都是搞化工都知道工艺的走向是怎么过来的,现在是两部的酶法,大家知道生物酶的基本特性不是高压、高温,是常温低耗能的工序,而且应该是环保的,这样的基础上我们得到的结果是我们承诺为什么厂的产量翻一番,而能源降低,这是我们降低50%的成本,这是一个企业真正要发展的一个重要动力,也是我讲化工行业可以可持续发展,哪怕是做现在有的产品也大有文章可做,希望同学们投入精力做清洁生产,搞节能减排。

我们还关注新兴材料,刚才提到了很多新材料,这也是我们的关注重点,我们关注各种各样的复合材料,各种各样的超强纤维,因为材料变得越轻越强就能够替代传统很多耗能的材料,这方面尤其是中国给了一个非常得天独厚的环境,我们的风能大概装机能量是全世界最大的,当然有很多利用率要提高,但是需要大量的材料,我们的高铁,轻型汽车,国家的政策支持轻型汽车的使用,材料的使用,反光材料,复制材料能耗,刚才说到是8%,现在提高到10%左右,我认为这是真正可以大力发展的材料,新兴材料,超强纤维。这里有一个飞机的集装箱,原来坐的飞机大多数是铁皮的,现在基本上是复合树脂和超强纤维,重量只是原来的十分之一,而且强度是绝对比钢铁还强的,这些材料的发展,可以想象减少二氧化碳排放,节省对大气的污染就有多大的贡献。这是我们要在中国扎根,把所有的新兴材料开展起来。

我再提到一点生物能源,对不可再生资源的发展,变成一种可再生资源的发展,有半径的问题,有发展工业的问题,我知道石化企业,我们讲一个大型的装置,可能有一个规模效应的问题,我个人的观点相信生物行业的发展有一个半径的问题,不管是沼气行业,生物的一代到一代半,到非农业作物有半径的问题,有半径的使用资源的问题,我相信整个工业行业,包括协会不断的探讨,这种行业的扶植是否回到过去大规模的模式。在德国前两天宣布核能被禁止了,当然有一个时间表,很重要的替代就是靠大量的生物能源,大量的沼气。中国已经有很好基础,我相信这方面得到行业,得到很多学术者,包括在座的同学们的支持,开动脑筋肯定会把生物行业大量的做起来。

最后的图表跟大家分享所谓的可持续发展有这样的几个步骤,从最早的全世界化工协会有一个指标,叫做责任关怀,作为化工企业要满足政府和社区、员工的要求,我认为这是最基础的,如果没有这些基础的责任关怀,大家很难生存,我们也不应该再破坏当地的环境,破坏当地的生存条件,我们必须要做好这点。实际上真正的可持续发展绝对不能停留在那,应该不断的创造新产品,创造新的价值链,我们相信通过价值链,通过再生能源的开发,化工行业,生物化工行业有非常远大的发展空间,有美好的生活发展愿景。谢谢大家给我的时间,祝你们一切顺利。

[李寿生]:蒋惟明总裁的发言也做到了完全正点,围绕行业可持续发展的道路,通过清洁生产,节能减排两大路线提出了行业未来发展的三大重点领域,新材料,新能源和生物化工。更进一步揭示了节能环保是企业的责任,追求技术创新和内在价值的动力,蒋惟明总裁的发言使我们更加有理由相信清洁生产,节能减排和可持续发展具有强大的生命力。史献平院长和蒋惟明总裁作为中外产业界的代表,不约而同的指出了要抓紧清洁生产和节能环保,通过科技生产孕育行业新的突破。化学工业必将会在节约发展,绿色发展,低碳发展,建立资源节约型,环境友好型和本质安全型的过渡中发挥不可替代的作用。让我们再次以热烈的掌声感谢两位嘉宾的精彩发言。下面把主持人的工作交给北京大学吴凯院长。

[吴凯]:大家下午好,我是北大化学院的吴凯,刚才前面两位报告人给我们讲了能源,化工,可持续发展。化学涉及到社会的方方面面,大家可以想到中国面临极具挑战的问题,就是我们生存的环境,在这个过程当中化学可以做些什么,我想这是一个非常重要的课题,这也是我们化学工作者应该要接受的一个挑战。大家知道一旦讲起化学的时候,总是会想起化学是制造污染的,是引起污染的一个源头,公众经常会有这样的想法。实际上化学很多时候是消除污染,提高我们环境,提高居住的条件。下面有请中国科学院生态环境研究中心研究员江桂斌给我们讲讲水环境污染与新型化学污染物的问题。

[江桂斌]:各位老师、同学下午好,非常高兴有这样的机会给大家汇报这样的题目,“水环境污染与新型化学污染物”。我今天的演讲并不能回答化学、化学家怎么来解决环境问题,这是一个太大的课题,但是通过我的介绍,希望让大家了解一些我们国家水环境污染比较粗浅的一些现状。同时,让大家了解我们作为环境化学,作为环境科学这个领域的工作者,我们在思考哪些问题,我们在做哪些研究,这些研究最终会为我国制定政策环境保护的策略提供科学的依据。同时,为全人类了解环境污染的规律,保护人类的健康作出一些工作。

今天的报告分四个部分,首先谈一下我国水环境污染的现状,让我讲水污染这是一个命题作文,让我自己选择的话我肯定不会选择的,因为我并不是做水,气和生物,因为环境污染是密不可分的,大气污染会传导水,会造成生物影响。谈到环境污染,我国的生态环境基本面临这样四个方面的问题,我国是缺水的国家,我国的水资源不足,水资源分布不均匀,水资源的利用率很低,尽管我们的水并不丰富,但是利用率很低。第三,水质污染严重,包括化学污染,同时,水生态系统退化,大江,大河,湖泊的功能在退化。我国有669个城市,400个城市供水不足,110个城市严重缺水。很多大江大河断流,从1972年开始,1997年有226天,差不多三分之二的时间断流。湖泊在过去的几十年当中总面积减少了20%,地下水位下降,2007年全国有区域地下水降落漏斗212个,许多地区地面下沉,海水倒灌等现象。时空分布不均匀,南多北少,南部的江河多一些,东多西少,与人口,耕地,矿产等资源分配完全不匹配。

水资源的利用非常低,我们有一个统计,万元GDP用水量是世界平均水平的四倍,美国的八倍,尽管美国的水资源比较丰富,但是万元利用率是非常低的,灌溉用水是0.3到0.4,发达国家是0.7到0.8。工业万元产值用水量是103立方米,是发达国家的10到20倍,工业用水重复利用率只有40%左右。城市生活用水浪费也很严重。

尽管我们的水并不多,但是水的质量并不高,2007年七大水系一到三类的水只有49.9%,六到五类的有四分之一多。湖泊的水平是很差的,六类是35%,水质的情况是比较差的。第四方面水生态系统退化,水体富营养化,沉水植物,浮水植物,挺水植物以及低栖生物的种类大幅度减少,生物量降低,生物多样性减少,众多珍惜水生生物减少。天然湿地面积减少,功能下降甚至丧失。水质与化学品相关,今天谈到水质的问题,谈到水污染的问题,有的人讲是因为化学工业的发展,很多的化学品排放到水体中,这个问题实际上并不是这样客观。因为水体本身如果没有化学工业的发展,水体本身因为有地球,雨水冲刷,微生物的作用也会造成污染的问题。我们要分成两类,一类是由于人为的污染造成的,另外是由于自然的因素。地球上比较发达的国家,比如日本的环境保护做得非常好,美国和欧洲这些地方是做得不错的,但是他们的环境问题照样存在,为什么照样存在,尽管他们的污染物排放量有很好的控制还解决不了这个问题,环境污染有一定的规律,一方面受到自然因素的影响,一方面在低剂量的情况下有很大的效应,我们的环境非常糟糕,再过20年我们的水变清,天变蓝以后,是否还会不会有城镇污染的问题,我可以负责任的回答大家,那个时候还会有污染的问题,问题有不同的表现侧面,不见得比现在不复杂。这是一个很重要的任务,但这是一个法规的问题。

现在排放到环境中,水环境中的一些污染物的分类,如果按照挥发的程度分为三类,一类是不挥发的,重金属,离子化合物,表面活性剂,还有一类是室内空气污染大气污染物,还有持久性有机污染物。今天用三个例子介绍一下目前我国所面临的问题。

人为的排放和次要因素的,砷污染达到75ppb的时候会造成皮肤损伤,造成皮肤癌等疾病,全世界很多国家都面临着地下水,饮用水中的砷污染,南美的智利,欧洲的匈牙利,泰国,中国的台湾,都是地下水砷污染比较重的地区。我国从1994年把砷中毒列为重点防治的地方病进行关注,在全国开展了普查。目前十几个省、自治区发现了饮用水中的砷中毒,1500万人口,2万多村庄,5%的地下水当中的砷含量超过50ppb。介于这方面的工作我们与瑞士合作绘制了分布图,我国的新疆、吉林、辽宁、宁夏、陕西、内蒙砷超标比较严重。砷的污染是自然污染,工业生产硫酸会江河的污染,第二个我讲汞的问题,存在自然源和人为源。我国存在三个方面,燃煤的汞排放,工业生产的灯管,电池等等。土法练金,这是汞面临着比较大的问题,我国汞排放比较高的地方,比如贵阳,从汞矿来讲占我国的75%。汞的严重性来讲,非洲和澳大利亚有增加,欧洲降的很快,北美降得比较慢,增量最大的是亚洲,占到全球汞排放56%,中国是一个很大的贡献国。冶金的问题在我国是比较严重的,这个图不是我国的,是坦桑尼亚的一个图,我国存在类似的问题,一会儿杨教授会讲稀土,土地法冶金的过程会造成很大的影响,我国很多地区也存在这样的问题。汞的问题对人类有严峻的教训,水俣病在日本50年代开始,使用二氯化酚,产生了甲基化的现象,造成了神经疾病。2003年去水俣湾参观,这里得非常漂亮,已经填了几十米高,下面还有很高的甲基汞,2006年已经有了纪念水俣病的纪念碑。水俣病研究所负责看管现在的水俣病儿童,他们是水俣病胎儿,将近50岁的年龄,但是神经都有问题。这是在汞方面一个非常严峻的教训,我国在70年代有这样的苗头,我们采取了有效的控制,使水俣病在中国没有发生。关于汞的问题在谈判全球汞协议,大概在2013年会签字,我们会在7月参加讨论汞的问题。

以自然源为主的,汞是人为源和自然源共同作用的结果,有机污染物主要是5亿排放所造成的。有机污染物有四大特点,很难降解,可以长距离的迁移,世界任何一个地方都可以发现一些污染物,可以生物有机放大,水体当中的含量可以很低,到了高等生物体内累计倍数可以上百万的增加,可以致癌,致畸,致突变。这些问题受到了全球非常大的关注,从科学来讲这些污染物的结果非常复杂,二恶英201种,多氯联苯209种。从公众来讲非常关注垃圾焚烧过程中二恶英的排放。由于这些驱动力,联合国斯德哥尔摩公约针对这些物质专门签署了一个公约,2004年我国人大常委会在11月批准,我国加入这样一个公约,在全球范围内要限制12利污染物,包括二恶英等等。随着科学研究不断的推进,大家发现了在我们的环境当中使用了十年,五年,甚至是两年的化学品,发现有一些在环境当中存在的现象,在水体中存在,在生物体中存在,被称之为新型化学污染物。

中国饮用水是氯气消毒,饮用水的副产物是很多的,欧美用二氧化氯消毒,饮用水中也可以找到一千多种致癌物。第二类是个人护理产品和抗菌剂,我们使用的四环素,一些激素类的化合物四千多类,是一个很大的家族,已经引起了全球的关注。全氟化合物,溴代阻燃剂,短链氯化石蜡,农药降解产物,藻毒素,高氯酸,大气新污染物,纳米污染物。这些都是新型污染物,这些产量并不是太大,即便是不太高的产量我们也是全球最高的,溴代阻燃剂每年的产量很高,短链氯化石蜡有130多个工厂。联合国斯德哥尔摩公约是开放式的公约,2009年5月有9种化合物加入限制条约,牵扯到我国100多加工厂,可能会在明年或者是后年受限。做这方面的工作是国家的需求,也是为了保护我们的健康。举个例子来说全氟化合物的毒性并不是很高,与二恶英相比等于是没有毒的,为什么要同意限制它,因为这样的化合物在血液当中每时每刻在提高,在环境当中,包括珠峰这种地方都在提高,如果有一天我们发现这些污染物在体内跟某个物质结合是不可逆转的,所以我们要限制这些污染物。这是国家需求,另外一个是我们现在为什么要做这些事情。还有一些污染物跟暴光率很高的污染物不是一样的,这些化合物是政策范围内的事情,不能说没有科学的问题,但是科学问题比较简单,法规的方面做得不是太好,造成了这类污染物产生了很多的影响,这是我们需要清楚理解的问题。

第二方面简单的谈一下我们目前做的事情,我们的分析方法,二恶英这样的物质很难分析,我们需要大量的建高分辨基础实验室,需要经过质量认定认可的,我们现在的数据是非常准确的数据,这是我们做研究所必需的。复杂环境的样品,无论是水体,大气,生物体要有很好的方法,现在的技术可以为我们提供很好的技术依据,像纳米材料等等,现在这些方法慢慢的通过科学家的研究,也可能成为标准和方法。

第三,关于生物质生物,评价水体是健康还是不健康的,我们需要发现很多的东西,是生态毒理学要研究的范畴。第四,鱼的模型,水体的研究鱼类模型非常重要,常用的鱼类模型有三种,一个是斑马鱼,成熟期就是两三个月,可以大量的用于试验,还有日本的一种鱼,还有我国的一种鱼。关于生物累计方面,水体当中含量是很低的,但是在生物体就是很高的,生物累积的速度取决于代谢的速度,取决于环境的温度。我们要研究化学污染物长距离的迁移,我自己是非常有幸去过南极、北极,珠峰,一周前刚从珠峰回来,我们到那里不是去玩,因为污染物有长距离迁移的特点,希望在三极地区建立联系,解释污染物在全球迁移的研究,我们积累了很多的数据,比如在北极PFOS化合物是很轻的,在北极有很高的含量,高等的生物含量更高。要考虑生物体内的代谢问题,是目前所做的工作,我们的出发点是污染物,要建立不同的生物体内的代谢情况,有的污染物本身的毒性不是很高,但是代谢的产物毒性是很高的。

考虑降解的问题,现在有很多方法,催化的方法可以使污染物降解,我们考虑降解的时候必须要考虑中间体,2009年被联合国斯德哥尔摩公约限制的,这是全溴饱和的,在生物体内很少有累积的现象,毒性比较低,如果采用不恰当的方法降解可能会产生很大的毒性化合物。

大家要考虑污染物,尤其是对儿童,污染物暴露对儿童的影响有多大,我们要特别慎重的考虑神经的毒性,体内不同碳的结合,这个数据表明了化合物对神经的生长发育都是有影响的,尽管我们的暴露量是比较大的。利用新技术在环境科学领域,充分的利用化学家所创造的物理学家创造的新技术,新方法解释微观的机制,我们用同位素的技术提高环境科学研究水平,从哪来的,到哪去的,过程也是非常重要。这是我们目前所做的十个方面的工作,基本是这个方面的前沿工作。

水污染的控制有五个方面,污染源的控制很重要,有物理的方法,化学的方法,生物的方法,这些方法都是比较有效的,但是大面积的推广比较困难,所以说控制比较重要。物理法,化学法,生物化学的方法都是非常有效,建立长期的机制还是存在问题的。可以把污染物的降解当中,在源控制当中发挥一定的作用。生态修复技术是一个长期的技术,通过生态的修复可以为我们做很多的工作,用化学和生物,物理的方法做不到的方法。我们发明了多水塘体系,是目前比较提倡的生态技术。综合治理的技术,考虑恢复,排放和降解。水的应急处理技术,我国最近几年不断的出现水污染的事件,污染物应急是三个方面,第一个是偶然的人为的因素,主要工业的排放。第二是突发性的自然灾害,会造成大规模的生态灾难。第三是污染物的长期累积造成的污染事件,就是化学定时炸弹,当炸弹爆炸的时候会出现严重的问题。

最后谈几点思考,我们要在国家层面有严格的法规控制水污染,这块我们做得是不够的,尽管我们有水专项,做了一百多亿,但是收效甚微,与我们的心里想象的高度还有很大的差距。要正确的评价我们的工作,不能乐观的工作,也不能盲目的乐观,这是我国工业经济发展的过程,要尽量的缩短这个过程,要都可持续发展的道路。第五方面从国家的层面,我们是九龙治水,这是一个很大的问题,水利部负责一块,城乡建设保护部负责一块,海洋局管海洋,环保部管的不知道是哪一块,所以说九龙治水是很大的问题。资源共享,信息共享,人才共享都做得不好,如果这些问题解决了,我国的水污染治理工作会有突飞猛进的发展。我就汇报这么多,谢谢大家。

[吴凯]:谢谢江老师给我们做的报告,让我们以热烈的掌声感谢江老师的报告,我们的环境治理还有很艰巨的任务,江老师说不是哪一个人,哪一个单位,哪一个部门做的事情,是整个社会,要全社会动员来做的事情。在座的很多同学应该是我们未来处理这方面的主力,只有全社会动员起来意识到这个问题,刚才江老师讲了,引起污染的基本数据都没有,就谈不上治理,谈不上怎么寻找对策,所以还有很长的路要走,很多的事情需要做。不管怎么样,化学是无罪的,就像我们做核武器出来,核技术可以做能源,也可以去杀人,就看使用的人是怎么使用它。化学家只是提供这个的物质,至于这个物质怎么使用,还需要社会公众,专业人士的指导下做事情,才能尽可能的减少化学污染。我们刚才看到化学污染不是唯一的污染,还有自然界本身的污染,要讲到化学,白院长已经进到要问化学和其他学科的区别,最重要的是化学能够制造出新的稳定物质的学科,化学家最大的本领是能够按照自己的意愿获得新的物质,利用它特殊的性质为人类和社会服务的,这是体现了化学的美。下面请中科院上还有机研究所所长丁奎岭研究员讲“合成我们的未来”。

[丁奎岭]:谢谢吴老师的介绍,尊敬的各位老师,亲爱的同学们,我非常感谢会议的组织者给我这样一个机会,来讲一讲合成化学的问题。给我出了一个题目叫做“合成我们的未来”。今天上午和下午很多的老师报告里面已经讲到化学的创造性,化学在合成方面所作出的巨大贡献,从宏观的,从策略的角度,方方面面都给了很好的报告,我从中学习到了很多。

我的报告主要是从下面几个方面,从四个方面谈一下合成化学,因为我做有机化学的,主要包括有机合成化学相对比较多一些,合成化学在现代化学中,应该是处于一个基础和核心的地位,我们知道化学是研究物质的组成结构,性质以及变化规律的科学。化学跟材料,跟生命,跟信息空间和地球能源,环境等都有非常密切的关系,很多老师的报告里面已经体现了这个方面的作用,化学作为一门核心实用和富有创造性的科学,在人类认识自然和改善自然,提高人类的生活质量和健康水平,促进其他学科的发展,推动社会进步方面已经发挥了巨大的作用,并且继续在这方面发挥着作用,不可替代的作用。合成化学在现代科学里面,在现代化学里面扮演什么样的角色,我用野依良治教授的一个题目,化学是现代科学的中心,而合成化学则是化学的中心。吴老师讲到了合成化学区别于其他学科显著的特点是有强大的创造力,合成化学不仅能够合成出世界上已经存在的物质,而且还可能创造出具有理想性质和功能的自然界里面不存在的新的物质。因此,合成化学还可以进一步的通过与其他学科的交叉与融合产生了越来越多的跨学科的前沿交叉领域,这些领域为合成化学的发展提供了新的机遇,也对合成化学本身在不同的时空尺度上提出了更高的要求和更大的挑战。因此,合成化学需要极高水平的科学创造力,以探索无限的可能性,这里面有很多未知的领域可以继续探索。合成化学在人类社会的发展过程中作出了巨大的贡献,我想从四个方面来进行说明。

首先,合成化学是一种创造新物质的手段,合成化学如果追溯的话可以到古代的炼金术,炼丹术,1828年德国化学家维勒从人工尿素中物质标志着合成化学的诞生。合成化学可以分为有机合成化学,无机合成化学,这里面有很多的例子,很多专家已经谈到了材料,医药,农药和生命科学,无机化学在很多的材料方面,耐高温,耐低温,耐高压,光学,电学等方面都有很大的贡献。无机化学带动了催化领域的发展,无机合成化学产生的新材料对空间技术,原子能工业,海洋工业提供了发展的物质基础。合成化学为人类社会作出了巨大的贡献,徐光宪院士讲到了20世纪的六大发明,信息技术,生物技术及核科学与核武器技术,航空航天与导弹技术,激光技术和纳米技术,无不需要合成化学的新材料,如果没有合成化学,六大技术是根本无法实现的。换个角度思考,如果没有合成化学创造的抗生素和药物人类的健康就不能达到现在的水平,没有合成氨,维持70亿人口地球,粮食的问题就会有很大的问题。如果没有合成化学提供的材料,很难想象今天的生活能够达到这样高的水平。

首先从合成化学与人类健康的方面探讨一下合成化学在这里面所起的作为是怎样的。20世纪人类社会发展发生了很大的变化,过去的一百多年里面,特别是从20世纪50年代以后,人类的寿命和健康水平得到了空前的提高,随着医疗技术的发展,仪器的进步有很大的关系,但是也跟药物的发展是分不开的。抗菌素就是一个很好的例子,磺胺药物的发现,开始的时候是染料,19世纪后半叶,苯胺类染料的基础上对细胞进行染色,成功创建了细菌染色法。杜马可试验过程中发现被称为“百浪多息”的红色偶氮类染料对感染溶血性细菌有疗效。“百浪多息”作为抗菌的药物是化合物进入人体以后分解成苯磺先胺,合成化学家受到了磺胺的启发,又合成了很多的磺胺类似物,研究构效关系,研究成更为广谱的抗菌剂,从这个过程可以看出合成化学对磺胺类药物,对抗菌素药物的发展起到了极大的作用。从最早的人们不知道这样的功能,到后来了解到磺胺的作用,用合成的方法进一步发展不同结构的磺胺,如果没有合成化学,磺胺这样看来非常平常的药物是不可能被发现的,更不用说结构更加复杂的其他合成药物。

另外一个例子是青霉素的改造,1928年英国细菌学教授弗莱明发现的,和钱恩他们从青霉菌里面提炼出来青霉素。青霉素作为自然界里面发现的一类抗生素药物曾经挽救了无数人的生命,但是存在的问题是随着微生物对抗生素耐药性的增加,使抗生素使用的寿命越来越短,使用的剂量越来越大。从天然来源发现新结构的,效果更好的抗生素越来越困难,有的时候变成几乎不可能。这个时候合成化学发挥了多少,在原来青霉素的基础上,通过合成化学进一步的改造结构,从这部分进行了大量的改造工作,在青霉素的基础上创造出了更多的效果更好的抗生素系列药物,有效地解决了这个问题。2009年,全世界销售最高的200例药物里面,超过140种都是化学合成类药物,反映出来我们的药物对化学的作用越来越忽视,今天讲到药物都有很好的名字,只想到是跟生物,跟蛋白质,跟基因等结合起来。加上广告里面给出很好的名字,想一下这些感冒药不管给了多么好的名字,里面都是化学合成的物质,组成和配方都是差不多的。

化学就像很多老师介绍的,一讲到化学总是给高污染,高耗能,耗水,跟不健康联系在一起。这需要我们全体的化学家共同努力,进行宣传,改变化学在公众的形象,发展合成化学。合成药物已经为人类的健康作出了非常卓越的贡献,在未来仍然存在着巨大的挑战,从药物的角度讲,虽然我们解决了一些问题,但是很多重大的疾病问题还没有解决,科学家需要朝着这样的方向继续努力,在相当长的时间里面,化学合成的药物仍然是当代新药研发的主题,所以说合成化学家是新药发现的主要动力,也是药物制造工业技术进步的源头。合成化学在生命科学方面作出了巨大的贡献,SL教授是化学生物学家,说生命的过程归根到底生物体内一系列的化学变化的过程。

化学与生物学医学和物理学的关系,化学是提供了一种物质的基础,所以说是中心的,非常基础的学科。合成化学与生命学科联系在一起,从尿素的合成开始已经联系在了一起,再看一下生命集里面基本的物质,蛋白和酸和碳水化合物,这三大物质在认识生命过程中,合成化学作出了巨大的贡献,20世纪费歇尔提出了多肽是由氨基酸通过酰胺键连接而成,我国65年完全人工合成结晶牛胰岛素,标志着人工合成蛋白质时代的开始。我国在核酸方面有非常重要的贡献,1981年我国科学家在世界上首次完成了人工酵母算转移核糖核酸。碳水化合物不仅能验证坦然存在的寡糖,而且能进一步的为化学修饰,合成自然界不存在的但具有强大产生能量的化学创造能力,合成化学扮演着重要的角色。随着人类基因组草图的完成,蛋白质组的研究成为重要的一个方向,在这里合成化学能够起到什么样的作用,在这里生命的过程是通过基因对蛋白的调控,蛋白担负着新陈代谢的作用,这里面产生了成千上万有机小分子,对生命的过程,对蛋白有调控的作用。这里面合成化学依然会发挥作用,根据估计,这里面可以调控不同基因,以及下游基因小分子30万个,如果从一个合适的调控剂,要从成百上千,乃至上百万个分子中筛选才能得到,再乘30万,就需要300万,甚至3亿,所以说合成化学家是可以大显身手的,可以通过有机小分子作为工具解决生物学的问题,通过干扰和调节生物正常过程了解蛋白质的功能,有机合成化学可以发挥重要的作用。关于一个皮肤干细胞的发表,有四个基因来控制,但是里面有一个基因是致癌的,通过这种方法得到的皮肤干细胞是不能治疗疾病的,发现用这样的有机小分子来替代这样的基因,可以获得皮肤的干细胞,这样为疾病的治疗提供了一种新的可能。关于合成化学与生命科学,关于合成生命,合成细胞的问世,这一成果的出现使得人类在未来有可能通过这种合成的方法,通过组装的方法,产生人造生命,用于制造生物燃料,制造药物,或者是其他的化学品。所以说人类生命的诞生是合成化学,分子生物学,其他一系列的学科共同作用的结果,体现了人类对改造自然的无限能动性。

合成化学在现代农业中发挥着非常重要的作用,合成氨就是一个非常重要的例子,从1909年对锇的催化剂,到39年用铁做催化剂,使合成氨,尿素的产量达到1.5亿吨。合成氨的技术被评为20世纪最重要的发明。除了合成氨以外,农药和滴灌的技术,杀菌剂的使用,包括对一些外来物种的侵袭,紧急的处理,都需要一些合成的农药,或者是合成的除草剂,所以说合成化学对现代农业的贡献是非常大的,我国的化肥用量和粮食产量的关系图,当然也离不开生物学家在种子品种改造方面的贡献。

使用农药,使用化肥,对环境带来了一些问题,DDT发生在上世纪的例子就是一个很大的教训,也是对生态带来了一些负面影响。但是遇到这样的问题,合成化学家或者是相关方面的研究工作是不断的在挑战过去,从农药的发展,第一代农药到第五代农药,从原来的杀伤光谱,到后来的控制低度选择性,合成化学依然在其中发挥着作用。合成化学现在追求天然,追求有机,现在的宣传,包括三聚氰氨,化学火锅,塑化剂等等,这些问题的出现不是化学的错误,不要因为一个化学问题的出现就把整个化学的贡献磨灭掉了,这里面有很多的例子就不详细讲了。要求我们不仅要执法机关严格的执法,也需要化学家不断的努力,需要化学家不断的宣传化学,以减少化学在公众中负面的印象。

合成化学与材料科学,改变了人类的生产方式,从最早的炼铁,铸造技术,到现在的人工合成的高分子材料,从分群树脂,到后来的尼龙的出现,40年代出现的自由基引发的聚合,都改变了我们材料的格局。高分子材料,黏合剂等等在很多方面发挥了广泛的应用,无机合成的材料还有一些纤维,碳纤维材料,陶瓷纤维材料,在航天航空领域发挥了重要的推动作用。86年挑战者号航天飞机失事以后,就是里面一个关键的材料,O型圈。发射的时间是1月份,这个时候的天气是非常冷的,这个密封圈在0度的时候就会失去弹性,导致高压气体外泄,使推进剂的液化氢气泄露导致了爆炸。从材料的角度来说还有很多的例子,比如说波音787飞机里面大量的使用了碳纤维的材料,占重量的61%,占体积的80%,空客380大量使用的碳纤维的复合材料,每个乘客每百公里的油耗不到3公升,相当于一辆经济型的家庭轿车。所以说合成化学,合成材料彻底改变了人类的生活方式,合成化学虽说作出了很大的贡献,还面临很大的挑战和机遇,主要任务是从姚主任和白院长讲的从小分子到大分子,从单分子到超分子的构筑,实现了化学区域和一体选择性的控制,要精准的化学产生出理想的性质和理想的功能。

进入二十世纪以后的诺贝尔化学奖四次授予了合成化学,反映了这个学科的创造力和活力,以及对人类社会的贡献。合成化学已经达到了非常空前的水平,比如说维生素B12这样一个复杂的分子,1972年由两位教授宣布合成,当时19国家的100多位化学家参加。另外一个分子是海葵毒素,是日本化学家领导合成的,不管多么复杂的分子,只要给予足够的时间,人力和资金的支持就能够合成出来。

未来合成化学的挑战是什么,野伊良治有一个很好的描述,未来的合成化学必须是经济的,安全的,环境友好的,以及节省资源和能源的化学,化学家需要为实现完美的反应化学而努力,百分之一百的选择性和百分之一百的收率,只生成需要的产物而没有废物的产生。听起来有点拗口,就是要让合成化学走向精准,合成化学的未来需要与其他学科融合,需要高水平的科学创造力和洞察力,合成化学方面一个非常重要的概念,要求化学反应要高效率,高产率,要容忍各种环境和条件,对生命科学,材料科学,很多领域都有非常重要的意义,要不断的提出新概念,要不断的创新研究方法。合成化学的未来依然将会在人类健康,在现代农业,新材料,生命科学等领域作出更多的贡献。合成化学家可以在元素周期表里面尽情的驰骋,同时,合成化学还会继续创造人类所需要的各种性能的,各种功能的物质。合成化学未来要走向绿色化,要原子经济学,要使用催化剂要能够符合资源的322原则,要实现绿色化学的目标需要科学家和政府,工业界,社会各界的倡导和支持,要完善相关的法律法规,更重要的是要加强执法的力度,加大宣传的力度,提高全民全社会的环境保护意识。

从合成化学家来讲,解铃仍须系铃人,由化学产生的问题应该由化学解决,从源头上解决。绿色化学与其说技术的改良,不如说科学的基本问题,通过新概念,新方法的提出,运用基本的原理实现这样的一个梦想。要创造一个可持续发展的社会,在很大程度上要依靠全社会共同努力,合成化学一定能够为我们的明天,为我们美好的生活发挥出无限的创造力,作出新的更大的贡献。谢谢。

[吴凯]:再次用热烈的掌声谢谢丁老师,我想合成永远是化学当中一个基本的任务,或者说我们讲化学就是提出合成的美,化学对公众留下了不好的印象,我个人认为是怀璧其罪,合成的功能被别人用歪了就会出现很多的问题。我今天主持人的工作到此结束,下面把话筒交给中科院化学研究所的杨振忠。谢谢大家。

[杨振忠]:非常荣幸能够有机会主持今天最后两个报告,各位同学和各位老师,各位嘉宾在前面的报告当中一定会有很多的感受,更多的了解化学,更深刻的感受到化学是一门中心的学科,化学是一门创造新物质的学科,同时,化学也是一门在改造物质的学科。化学和其他的学科密切相关,其中非常重要的就是化学和能源密切相关。我们都见过煤,都用过煤,煤炭在我们的日常生活中发挥着重要的作用,煤炭可以取暖,可以烧水,可以做饭可以发电,化学家眼中的煤炭究竟是怎样的,下面有请中国科学院山西煤炭研究所的王建国所长告诉我们化学家眼中的煤炭究竟是怎样的,掌声欢迎。

[王建国]:各位老师,各位同学,感谢大家,坚持一天听报告,感谢组委会给我们这次机会,让我们能够向大家汇报同行在煤炭利用方面所做的工作。这些工作主要是我们国内的研究人员做的,特别是科学院在这方面做了一些工作,我今天利用这个机会给大家汇报一下。

说到煤炭能源,大家都认为是劣质的能源,我虽然在搞煤炭,我也不认为这是一个优秀的能源。但是在十九世纪英国工业革命的时候,开始大量的使用蒸汽机,大量练钢铁的时候感觉能源不够用了,原来是用木材提供的,无论是数量和密度和煤炭差很多,那个时候开始人类大量的使用煤炭。和所有的能源一样,煤炭是使用各种各样能源过程里面一个过渡的阶段。这个阶段可能会拖得长,但是有开始就会有结束,大家意识到这些年可再生能源发展非常迅速,我们在座的各位有生之年恐怕,煤炭能源,化石能源,包括石油天然气和煤炭,可能还会承担非常重要的作用,也许,50年以后,我们可再生能源的比例会超过化石能源。我这里主要介绍国内的情况,因为中国是世界上产煤的大国,也是使用煤炭的大国,是煤炭作为最主要的能源国的大国。发达国家大家不要以为他们用煤炭少,德国也是超过40%,美国和俄罗斯都不少,因为它的热能还是很高的,最好的煤热值可以达到8000大卡每公斤这样的能量,油的热值是10000多卡,所以说煤还是能量很高的能源。

报告分三部分,一个是我国能源的现状,一个是中国的清洁煤气取得了怎样的进展,中国的科学院下一步准备怎么做,改革开放以后我国的经济快速发展,大家知道我们在国际经济里面,我们所处的地位,我们的分工,就是大规模的生产存积产品,这个过程和发达国家靠编软件,搞标准带来GDP的增长是完全不一样的,我们必然带来能源消耗大幅度的攀升。从02年的时候,我们使用的能源消费的动量,把所有用的煤油气和其他生物质方面的东西折合成标准煤,作为标准煤就是每公斤放出7000大卡热量的煤,这是一个定义出来的虚拟的一个标志,2002年是15.94,到了2009年的时候,我们就翻一番达到30.66,以后这个趋势也不会太多的降下来,因为我们还是大的存积产品消费大国,生产大国。

煤炭在我国是最主要的能源,如果有同学来自陕西,山西和内蒙产煤大省的话,应该对这两张图片不陌生。第一张图片大秦铁路,每年可以运出4.2亿吨煤炭,现在一列火车可以拉出去2万吨煤,如果一节车厢拉60吨煤的话,大家算算这个车有多长,照片中我们只能看见车头看不见车尾。第二张照片,大家有没有见过60公里的公路上堵上7000辆大卡车,半个月只走了80公里。这两条路如果稍微拉得慢一点,山西因为矿难事故稍微节省一点,在座的马上会感觉到能源的紧张,今年电力的紧张,煤炭的紧张已经成为定数,石油的价格已经涨到了100美元以上,煤炭价格达到了多少呢?新疆100块,200块一吨,内蒙,陕西,四五百块一吨,山西的无烟煤卖到1600块钱一吨,洗净的煤2000块钱一吨,和玉米是一个价格。所以煤矿公司的老板不让职工说一吨煤多少钱,以后必须告诉大家一公斤煤是多少钱,我讲这个话的意思是忘掉过去的便宜的,廉价的能源价格,必须适应高价格的能源。

2009年我国消耗掉20亿吨瞄准煤,占一次能源的64.5%,电力是二次能源是煤炭发电过来的,保守的估计,我国以煤炭为主的能源结构在未来的30年至少不会发生改变,也就是说还会超过50%。这些煤炭都干了什么,80%的煤炭用于燃烧发电和工业供热,最多的是发电,占了80%里面的56%,下面是冶金16%,建材13%,家里使用的燃料10%,包括北方家里的取暖做饭,只有5%是用来做化学品,包括化肥和甲醇。现在开汽车用到的液体燃料,包括汽油,柴油和做饭用的天然气,很多是来自于石油,或者是石油伴生的,天然气,煤存气。09年我国进口的原油对外依存度达到51%。2010年达到55%,今天李会长讲很快会达到60%,大家可以设想一下,我国生产的汽车量是1400万台,每台汽车一年消耗2吨汽油,就是2800万吨汽油,这个数字是很大的。

再一个是我国进口的路线比较单一,都是一些国际上的热点地区,中东占了50%,北非洲占了30%,还有俄罗斯地区。我们本来就没有油,我们还烧了大量的油去拉煤,所以能源结果非常扭曲,没有什么我们需要什么,这几种因素加起来以后,我国能源安全有很大的问题。煤炭既是一种能源又是宝贵的碳资源,石油发现之前煤炭里面是什么样的物质都有,过去的化学家,过两天从煤里面,煤焦油里面拿出一点东西,发表一篇文章炫耀一下,当时可以做到从煤里面拿到1500多种化学品。后来,石油发展的以后,石油比较容易加工,大家就把煤作为燃料使用,不再作为化学品了,但是大家不要忘记煤炭仍然是碳资源,化石资源,和油没有本质上的区别。

这几年大力发展可再生能源,包括大家到处可以看到的太阳能,风能,还有其他的一些能源,对我们减排二氧化碳都是非常有利的,这个替代是逐渐的过程,这些过程提供的是电力,作为电力的补充,我们人类发展需要的碳资源从哪里来,我们目前来看只有煤炭是最为可靠的,目前发展人类唯一可以依靠的就是生物资源,今年种下去收获之后明年还可以种。这样大力发展可再生能源里面应该逐渐的摸出一部分煤炭来,不要去燃烧了,变成液体燃料和化学品,来弥补石油资源的不足。在这个过程中建立自己的技术体系,这个技术体系大家后面会看到和石油化工的技术体系是不一样的,石油化工的技术体系,反应一些就可以写出来,煤炭是不一样的,给一氧化碳和氢气写不出来产品。

总之,我国的煤炭能源面临的问题主要是三个方面的问题,一个是要提高效率的问题,怎样把少烧煤多发电提高效率,再一个是降低污染的排放,我们过去硫的问题,硝的问题,二氧化碳的问题,汞的问题,重金属的问题,需要缓解石油的缺口,要用一部分煤炭作为碳资源补充液体资源的不足。国家对洁净煤技术非常重视,企业非常关注这样的技术,几十年来国家主要围绕这样的路线图开展工作,上面看到的是超临界发电,低温段越高及低温段越低效率越高,就是要把温度提高到一个尽可能高的温度,这样发电的效率就会大幅度的提高。CFB是循环硫化发电,大量使用这个技术可以用不同的煤炭,包括劣质煤发电。

汽化是把煤和空气、水进行反应,里面的化学成份打乱,有了这两个做基本原料,重新组合以后可以合成一系列的液体燃料和化学品,原理来讲凡是石油里面可以拿到的这里面都可以拿到,石油里面拿不到的这里面也可以拿到。可以直接把煤液化成液体燃料,神华鄂尔多斯108万吨/年煤直接液化装置,只有汽油,柴油,石脑油和其他材料。2008年12月建成,运行超过5000小时,采用神华集团直接液化技术。大规模的制氢要煤气化,把一氧化碳和氢气分开,把氢气加热,这个反应的条件有多苛刻,480度,280大气压,所以说对装备的制造非常严格,也正因为这些技术大大推动了我国极端情况下的使用装备制造业的发展,过去我们是做不出来的。

间接液化是把煤和氧气,水反应,变成一氧化碳氢气,在催化剂的作用下面生成各种各样的产品,间接液化是我们要得到柴油,得到石脑油和石油液化气,LPG,目前我们可以做到16万吨的工业示范,有三家企业投了80亿做工业示范,每年生产16万吨产品,柴油加石脑油和石油液化气,这是中科院山西煤化所的技术,在山西的卢安,生产30万吨的二氧化碳,内蒙的准格尔旗16万吨,经过了国际社会72小时的考核验收,结果是我们做得非常好。国际上唯一一家工业化的指标是蓝色的,红色是我们的指标,单位催化剂重量,单位时间内可以得到的油,我们大概是他们的4倍左右,催化剂的产能,一吨催化剂可以在全声明周期得到的产能,一吨油的催化剂成本只占80元,南非是300元。整体的能量效率达到40%到41%,投进去多少煤,产生多少热量,出来的产品有多少热量,如果达到百万吨级的工业化厂可以达到45%到47%。这个过程化学方面来讲很简单,一氧化碳加氢气,催化剂的作用下生产出一系列的产品,同时也是一个放热反应。这个产物的分布非常复杂,我们可以解释到了碳150,碳200的化合水平,共同的特点都是直列,后面通过连接的办法切断,可以得到汽油,柴油,石脑油和LPG,最不希望得到的是甲烷,把煤变成天然气不合算,我们希望得到油。这个是放热的反应,从热力学讲温度越低越好,这么多年是比较温和条件下做的,但是低温有低温的好处,也有低温不好的地方,低温产出的蒸汽压力很低,导致整个系统里面能量效率很低,如果把能量升上去,反应热变成的蒸汽频率就高,系统的能量效率就可以上去,但是把温度升上去以后,催化剂就会受到影响。

每年有540万吨的厂,直径是11.6米,单台产180万吨油。从煤制汽油,经过甲醇,没有经过气化,一氧化碳加氢做成甲醇非常成熟的技术,国内一放开就乱了,09年的时候甲醇所有的企业不赚钱,开工率只有40%,其他的都是停工。甲醇进一步的转化下去非常重要,甲醇转化为汽油就是一个非常好的例子,山西有一套装置把30万吨的甲醇转成10万吨的汽油,用的汽化技术是山西煤化所的技术,可以处理劣质煤。煤制乙二醇的工作09年被评为中国十大科技进展之一,目前在做放大试验,河南投入了五套装置进行这个工作,仅次于乙烯和丙烯的大宗化工原料,走煤炭路线的话,用一吨半的标准煤加上空气和水就可以得到一吨的乙二醇,是所有的煤化工过程里面经济效益最明显的。

这个过程是第一步把煤经过汽化,变成一氧化碳和氢气,要求一氧化碳里面几乎没有一点氢气,因为后面是羰基合成。180万吨的甲醇制60万吨烯烃,神华包头的项目,甲醇转化率100%,乙烯是一个国家化学工业发展的水平和标志,乙烯和丙烯进口40%,原油会产生汽油和柴油,石脑油才会产生乙烯,1500万吨乙烯靠600万吨标准煤就可以解决了,对石油来讲是大的数量,对煤炭来讲是小的数量。一个煤矿一年就可以生产6000万吨,如果对油来说就是一个很大的数字。

煤炭的利用主要是燃烧发电,对锅炉的技术要求是越来越高的,只有锅炉技术提高以后,发电的效率才会提高,科学院的工程物理所专门进行这项工作,已经与企业合作推广了2500台锅炉。下一步科学院的工作是瞄准低阶煤,煤炭和人一样有一些煤是年轻的有一些煤是年老的,不同年龄的煤的碳氢的比例不一样,有机物的含量不一样。年轻的煤就是褐煤的低电质的烟煤,水分比较高,有机物比较多,碳化的程度不很高,我国的煤炭里面占55%以上,挥发程度非常高,稍微加热,五六百度之后里面的有机物就会跑出来,如果燃烧就全部浪费掉了,如果汽化把里面的化学成份打乱,重新组合起来效果很好,必须采用分级转化的概念处理。整体的方案针对低阶煤拿出20%的油气,进行分离加工以后就是很好的油品和化学品,再进行燃烧和发电就会有很好的效率。

依兰长焰煤燃烧发电是781元,热解之后半焦发电达到1029元,油品提质,热解后半焦发电可以达到更多的钱。直接液化也好,间接也好,能量效率都不太高,如果把容易挥发的部分提前拿出来,剩下不容易挥发的汽化效率会提高很多。这是呼伦贝尔的褐煤,水分含量非常大,达到35%,热只有4000大卡,里面的挥发分有40%,如果用合成油的办法,间接液化的办法能量效率只有45%,如果采取分级液化的话可以达到50%,五个百分点对百万吨级的生产厂家来说是非常了不起的数字。澳大利亚也有大量的褐煤,如果直接气化合成油能量只有35%,分级液化可以达到43%,可以提高8个百分点。

通过这些手段下去,我们预计未来的五到十年,科学院可以形成十项以上的重大技术,这些技术一部分要走向工业示范,一部分要走向产业化应用。总体目标通过这样的办法来改变煤炭的利用方式,推动煤电和煤化工两个行业的技术进步,使能量的梯级转化提高,达到30%到45%的二氧化碳。谢谢大家。

[杨振忠]:非常感谢王所长的报告,让我们以热烈的掌声对他表示感谢,化学除了与能源密切相关,我们知道化学与材料更加的密切相关,化学与材料是孪生兄弟一样的关系,我们在做菜的时候加点味精可以调味,使菜非常有味道。材料里面的味精是什么呢?我们知道材料里面的味精是稀土材料,中国的稀土研究现状和产业的现状怎样,下面有请北京大学分子与工程学院严纯华教授告诉我们中国稀土的现状是怎样的。

[严纯华]:非常感谢组委会给我这样一次机会,更加感谢在座的听众,我们的同学,同事,还有领导坚持一天不容易,因为唱戏的轮流转,观众是咬定青山没有放松。今天给大家汇报的是我国稀土科学和产业的机会和挑战,因为在过去的两年里面,稀土从一个元素周期表,或者是从化学家手中的研究对象,变成了一个公众的话题,特别是过去的一年当中,随着我们国家对出口政策和资源管理,以及环保政策的紧缩,导致了稀土已经不仅是一个工业,一个材料,或者是一个科研的命题,成为了一个政治和外交的命题,所以,经常在欧盟,北美,包括我们的邻居日本,他们的政治家来到我国,我们的政治家来到他们的国土,稀土作为非常重要的话题被提起来。由于时间有限我分四个部分进行汇报。

首先是稀土的简介,当我们打开,或者是看到一个元素周期表的时候,我们就会非常清楚的看到这是在圆数周期表的下面的位置,稀土是蓝系原数和Y和L17个元素组成,稀土本身在自然界并不多,但是由于过于分散,往往是共生的形式,所以人们在过去的200多年知道稀土之后,始终是成为一个研究方面的难题。刚才杨振忠研究员谈到稀土是材料的味精,假如从稀土研究者的角度,或者是稀土用户的角度,我更愿意把味精教成维生素,因为味精可有可无,只是改变了口味,而维生素是我们不可或缺的,从中可以看到17个元素,与其他的元素在原子结构,或者是电子结构有什么不同的地方,用红色标记的就是镧系元素与过渡元素不同的,具有F电子轨道,而且F电子轨道可以从全空到全充满,这样一个有序的变化。并且稀土本身从原子来说具有更为丰富的性质,独特的4F电子亚层,大的原子磁矩,强的各相异性,丰富的越迁能级,大范围可变的配位数,有序变化的原子和离子半径,等等。

对于过渡金属来说是6到8个配比,对稀土来说配备数从目前的数据来可以从6到14之间变化,这样一中大范围可变的配位数,给我们的生命活动,包括催化过程带来非常好的先机,对稀土本身来说有一个非常重要的性质,就是镧系收缩,一般而言对原子,或者是对离子来说,这原子周期,原子迅速的增加个头会增加,对镧系元素来说,反而是随着原子序数的增加尺寸反而下降,这样的一个下降是又有一定的序列,于是,就可以在我们作为结构材料,或者功能材料需要填充的时候就有了更多的选择,正因为如此稀土有丰富而不可替代的磁光电等功能的性质。

从我们认识自然,或者认识这个元素本身来说,我们从自主的,或者是不由自主的认识这个世界,显然是从主族元素,到过渡金属元素,到锕系元素,与原子弹相关的,到4F元素,跟人类在历史的演变当中,旧石器,新石器,最后又回到了镧系元素,这样认识世界的进程密切相关的。这样的一张图片有红色的标记,左边的标记都是具有稀土可开采资源的一些国家,在亚洲来说中国、印度,以及越南,印度尼西亚,朝鲜,南朝鲜,斯里兰卡等多少都具有稀土的储藏。欧洲来说,俄罗斯,乌克兰,特别是最近几年大家关心的格陵兰岛,靠近北极圈冰山覆盖下的大量稀土存在。大洋洲的澳大利亚是稀土资源丰富的国家,北美来说美国、加拿大,美国跨越了加拿大以外的,阿拉斯加地区具有丰富的资源。作为金砖国家之一的巴西,无论是发展潜力以及自然资源都是一个不可小觑的国家,这样的国家除了熟知的必和必拓卡着我们脖子,在铁矿石方面的资源以外,稀土在巴西也非常的丰富,在南非是我们大家不太熟悉,但是经常在媒体当中知道的地方,即使是在南非这样的一个地方,也有大量的稀土存在。到目前为止具有工业开采价值的稀土资源国家全世界将近40个。

中国北边的白云鄂博,微山湖的湖底是大的稀土矿藏,包括两大基地,一个是西部,一个是西南,攀枝花地区是全世界第二大稀土矿藏,还有一些其他的矿藏。华南五省,或者是七省地区存在着我国独特的,也是全世界到现在为止尚未见到开采的离子吸附型的稀土矿,稀土离子吸附在高度风化的高岭土的表面,用另外一个阳离子就可以简单的交换下来,这样的稀土矿藏不仅是开采容易,而且具有全世界其他国家发现资源当中所没有的资源,就是丰富的中稀土资源以及独一无二的重稀土资源,我国的包头,攀枝花西,和微山湖地区都不具备。

我国的稀土不仅地域分布广,资源丰富,并且便于开采。这样便于开采,资源丰富给我们带来了便利,同时给我们带来了麻烦,过去改革开放30多年的历史中,我们的自然资源随着社会经济和人类生存需求的快速发展,这样的一个资源也遭到了不同程度的浪费和损坏。从这张表可以看到,我们在讲我们的自然资源非常丰富的时候,我们往往会回忆起我自己当学生,80年代的时候,我们占全世界稀土资源85%以上,短短的30年过去,我们依然是老大,但是这个老大已经是36%,除了其他国家在稀土资源勘探的数据,汇集和数据增长的前提下,我们自己的祸害也是一个重要原因。如何能够把这样一个老祖宗留下来的,不多的,同时又是非常重要的资源在我们,或者我们下一代,或者下下一代的手里面,依然能够使用,能够享受,能够改善,或者是便利于我们的生活,这就是我们现在面临的一个非常重要的问题。

从稀土的分离本身来说,从化学的角度,或者是从化工操作单元的角度,我们可以分成简单的四个部分,第一个部分是所有的稀土的分级试剂是酸,带有羧酸基团或者是磷酸基团,作为配体结合稀土离子的时候,首先必须从化学的角度说有一个综合,也就是一个造化的过程,把这个质子拔掉,就变成盐,随后进入到萃取,稀土离子从水的萃取剂结合到有机项当中,下面是水项,下面是有机项,稀土本身有17个元素,17元素共存的情况下,由于元素与元素之间的结合能力不同,于是开始自我排队,结合化工试剂的消耗,用酸碱加快交换,或者是脱除,就进入到了离子交换和反萃取。从这样的过程可以看出必然会消耗大量的酸和碱,酸碱在稀土离子的平衡过程当中,为了使稀土离子完全的到有机项,或者是完全的回到水项,这样的化工试剂必然是过量的,必然造成对水和气的污染。

好在过去的三四十年的时间当中,以北京大学的徐光宪先生为代表的几代科学家,经过了长期的努力,使得我们解决了从资源的开采,分离以及加工当中的最关键的问题,形成了我们国家后面这张表所看到的,形成了第一次的飞跃,从稀土的资源大国进入到生产大国,1988年我国替代了美法日成果全球稀土最大的供应国。我们要问自己的是这样宝贵的资源,当全球停止开采的时候,我们在这充老大,提供了全世界97%以上的供应,对于我们的子孙后代,对环境和生态是过度消费。在老先生的工作基础上形成我国的第二次飞跃,就是从生产大国到科技大国的飞跃。这样的工作从现实的角度和科学发展的规律来看,要远难于前面的20年的工作。下面进入到了第三个部分,就是稀土的应用。

刚才已经谈到了,我更愿意用稀土是现代材料,或者是高新技术材料的维生素来形容,显然在各方面都有重要的应用。我们可以简单的看一下,从50年代初到最近的几年,每隔五到十年,由于稀土和稀土元素的参与,对于我们整个的科学技术,以及我们人类的生活都是非常非常大的提升和促进。就像是我们的热离子的发射,使我们能够远距离的传输信号,这就是无线电发射的源泉,对于红色的荧光粉可以从黑白世界走入到色彩斑斓的世界。从第一代的永远磁材料到超导材料,使得能源通讯,IT行业中得到非常广泛的应用。储氢材料也是非常重要的材料,西方国家在他们国家的白皮书中把稀土元素列为二十一世纪的战略元素,对于资源匮乏的日本来说有40个元素列为战略元素,稀土的17个元素均在其中,就是17/40,对于美国来说是资源丰富的国家,人均资源占有量是世界前列,但是依然把17个稀土作为25个战略元素。我们可以看到稀土对于无论是技术,经济,以及对于政治来说都扮演了一个非常重要的角色。

宏观的来说,就像前面谈到的,在磁,在光和超导等材料当中具有非常重要的作用。从铁阳体进入到现在高磁的永机体,磁场下可控的分子基材料,过去依赖化学的项变导致的传热,或者是制冷,现在可以在磁场的作用下,由于物质本身磁结构的变化可以有一个大的吸热或者是放热,这样是环保的,可以避开卡诺循环的制冷体系。发光当中能够见到亮地方,除了高分子体系,除了有机的小分子体系,其他所有的都跟稀土有关。照明,显示,1.55微米的光通讯当中也是重要的,对记录材料方面也不可或缺。对电的材料,几年前获得诺贝尔奖的电阻体系都具有非常重要的作用。其他的功能材料,催化剂,汽车尾气净化,稀土生意,医学材料,吸氢材料,信息传输材料都有重要的应用,稀土牵引的行业占到5000亿,这是一个不小的数字,跟煤或者是石油相比还是小行业。

综上所述,我国的稀土是资源第一,生产第一,出口第一,应用第一。巨大部分的稀土是我们自己在使用,可以用到非常大的领域当中,包括在一些与国防,与国家的安全,以及尖端技术方面,都具有非常重要的,包括我们的家电,包括我们的通讯以及绿色能源当中具有非常重要的作用。正因为如此,2015到2020年国家中长期发展规划,稀土都是作为重中之重。最近的几年,中央政府提出了要转变经济增长模式,培育战略型新兴产业,稀土也是作为材料领域当中的一个培育点。假如我们以稀土的永磁材料来看,这里面有是我们说的机会和问题就来了,我们可以看到的是从1985年到2010年15年多的时间里,我们的生产量,就是左边的纵坐标,可以看到增长非常的快,但是,我们的这样一个增长速度与产值的增长速度并没有完全的匹配,隐含着我们造了大量的东西,但是没有造最贵的东西。

我们看一下作为稀土永磁来说,我们知道的凡是能够驱动,转动,以及这样的一些驱动材料当中都会用到。燃油车,或者是电动和燃油的混合车当中,无论从发动机,以及到整个的传动装置,以及雨刷和汽车门窗的管理,方向盘的减重和稳定都用到了这样的材料。我们开起一辆中档的轿车时,稀土的永磁材料在这台汽车上将有30到50个点用到了这样的材料,而且这样的材料往往标志着这台汽车本身的档次。

前面的几位老师讲到了能源,能源当中我国作为一个风能发电,或者是风能应用成长最迅速的国家,我们可以看到对于稀土永磁电机来说具有效率高,结构简单,维护成本低的要求,对于这样的风车来说,几十吨的东西装到一个几十米高的柱子上,服役期要求长达20年,就是说20年当中主体的运转机械不要拆下来,因为拆下来也很难装上,这样的过程中,免维护,维护成本低的特点就日显重要。按照国家的规划,到2020年的时候我国的风电装机达到三四千万千瓦,按照每兆瓦的装机需要一吨稀土永磁体的话,到2020年是万吨级,现在是千吨级的需要量。凡是跟转起来的东西,动起来的东西都具有非常重要的应用,在国防和先端的行业当中更是非常重要的,而且是不可或缺的地方。正因为如此,当国外的发达国家,政治家,当我国对资源,对材料出口紧缩的时候,他们开始紧张,或者开始抱怨,或者是外交的,或者是WTO抱怨和投诉的形式抱怨我国。在新兴战机,包括G20,包括潜艇,包括爱国者导弹,上面都有4公斤以上的永磁体,可以飞得远,打得准,还有一个非常重要的是调制灵活。因为相应非常快,在这种超音速的飞行过程中是以微妙计算的,机械的相应速度也是非常重要的。在我国60周年大阅兵的时候,可以看到一些重型的,长距离的一些装备,100%的都用到了稀土。

介绍一下机会与挑战,在过去30多年的快速发展历程当中,我们已经稳居了稀土生产和出口,应用的老大地位。我也讲到了,我们的产值并未与之匹配,还带来了其他的一些问题。从稀土本身来说,现在最大的用途是在永磁材料,就是新材料领域占到55%,在农轻纺,玻璃陶瓷,农业领域这个材料是非常重要的。从过去的发展趋势从简单的粗加工向深加工方向发展,从简单的低端制造到高附加值,从中国制造到中国创造,这个方向就是要轻,要小,要微,而且精度要高,并且要制造成本低,而且制造的过程要绿色。稀土永磁材料在今后的20乃至30年的时间里,在大家的预测当中,依然是以钕铁硼作为最重要的家族,需求量每年将以20%以上的增长速度,对中国来说可能会更快,因为中国的汽车行业,中国的高速铁路,中国的航空,特别是风力发电和水力发电的需求,将依然保持在25%以上的增长,这对于现在的材料提出了更高的要求。

因为对稀土永磁材料来说,本身是一个金属,而稀土之所以成为稀土,这个土字就来自于性质与碱土金属相仿,碱土金属在水和氧气的气氛中非常容易腐蚀,即便是以电镀的形式,有机和高分子包覆的形式,腐蚀依然是不可避免,对金属来说除了腐蚀,还有(金戈和金相)的疲劳,如何制备面组混合电动汽车,包括风力发电,我国国防用途,使用时间超过20年稳定控制的工作,依然是我们的挑战。这张图横坐标是年代,纵坐标是磁能级,标志着单位体积磁性强度的标志,进入到90年代以来,中国是非常快速的增长,占到全世界80%以上。80%多的产能与60%的产值,或者是收益并不相仿,如何突破日本、美国在早期的专利地位,依然是这个领域当中最最重要的核心问题,对催化来说,与煤的高效利用,以及化石能源的高效利用当中,非常重要的是除了前面说的石油催化炼化的关系,对脱硫,脱氮,清洁油品是发展方向,欧四欧五也是发展的方向,与我们的精细化工,乃至于化妆品的制备工艺都具有非常重要的用途。从十几年前的以(英级射线)为主体的发光显示,现在是平板化,轻量化,制造成本的降低化肯定是发展趋势。

这个发展的过程中稀土发光经历了一个非常难堪的记忆,随着大宗用途的消失,必然要影响这个行业的发展,同时,也必须找到一些新的发展领域。目前的这个发展来看,包括一些新性的显示当中,因为液晶本身不发光,还是要有外来的外场的光,还有包括其他的一些三基色,白光和显示照明方面的用途。这张我们说的是照明用的白光LED将于2013年到2014年正式的迈入普及期,这是稀土发光材料的一个非常重要的发展领域,有大量的用途。对稀土的储氢材料也是如此,我们的笔记本用一段时间之后会发现,一年之后充一次电用一天,充电时间越来越短,使用时间越来越段,这是离子变相过程中的衰败,如何避免材料疲劳和相变的过程是稀土储氢必须研究的问题。

以徐光宪为代表的几代科学家为我国的稀土产业作出了非常重要的工业,随着人类对环境要求的提高,随着人类对生态环境要求的提高,过去的这些工艺往往也不能满足现在的要求,分离过程的绿色,高效,无害化是重要的发展方向。不仅是前面说到的以萃取作为主体的,包括以还原过程作为主题的过程中也是如此,我们简单的说铝是电解当中人类在技术开发当中作得最好的之一,现在的稀土在电解过程当中的电能利用率只是13%,是铝的三分之一,如何能够对大量的金属和合金类的制造过程节能减排也是一个非常重要的问题。现在国外的发展方向来看的话,我们可以说一个是重点转移,第二个是材料体系更多的面向能源信息,和与生命相关的体系,目标的测定更多的注重高稳定性和高可靠性,过去以简单的超导为例,超导的温度是重要的指标,真正要用的时候,温度仅仅是重要指标之一,因为能不能用取决于可靠性和稳定性。

国外是一种协同研究,产学研用和政府结合在一起,还有战略意图,作为中国人来说必须看到我们的危机感,我们有好的资源,好的工艺,但是国外也不差。只是国外在过去的30年里过于依赖中国的便宜货,他们不想自己干了。最近的过程他们是希望依然占据技术的制高点,弥补他们在资源方面的劣势,抓住一两个拳头产品反制我们,我们虽然占了全世界用的97%,是由中国人制造的,但是就3%卖回来的时候,可能卖了20%的钱,这就是我们的一个窘境。而且现在不卖给你,他们知道这些东西将会用到核心的,包括激光,包括一些单晶,包括一些核心的元器件当中。这就是我前面谈到的,在过去的几年当中国际社会非常的关注,包括一些非常纯粹的科学的杂志,或者是科学的刊物,也开始涉足到了外交与经济,与资源相关的问题。比如说这是一篇两年前的文章,题目是中国稀土研发日益精进,令其他国家发抖恐慌。过去的几年中以美国为代表的,日本为推手的境外发达国家制订了一系列的发展策略,包括美国的地质调查局,是全球在地质资源数据方面最具权威的机构,包括美国的能源部,包括美国的一个特殊的机构,叫美国政府问责局,是专门负责向两参众两院提出战略咨询,质询政府,给总统提出决策的。他们的报告当中认为稀土在他们可以预测的20年时间里,依然还会受制于中国,并且在国防这样的一些关键期间当中还离不开稀土。这就是一个战略的背景。

我们面临的问题就非常严重了,36%的东西,稀土元素的使用不均衡是非常难的问题,我现在储量少的,恰恰是大家所需要的,储量多的大家用得还比较少。这种元素分布和应用不均衡,导致了开采,管理,使用政策方面的调整。今年2月24日,国家环保部颁布了全世界首个稀土工业污染物排放标准,按照这样的标准,现在所有的稀土生产企业无一幸免,都不达标。于是给了两年的缓刑期,从今年开始两年的时间,从10月1日开始要建这个企业,就必须一步达到这个标准。从公众的角度认识这个标准非常有必要,对于人类的生存环境,保护我们的资源,保护我们的地球都非常重要。同时,也是一个双刃剑,因为要想把一个工业当中排出来的水可以达到饮用水的要求,这是一个何其难的过程。

这里面还有一个问题,从资源方面有一个新的名词,要城市采矿,就是二次资源的回收,利用和再循环的问题,就不多说了。我国今后十几年,乃至二十年的发展中,是南钇北铈。必须关注的是稀土矿产资源的高效利用,除了涉及科技以外还涉及到政策和维稳。稀土当中重要的伴生元素钍,我国是全世界第二大的钍资源国家,包头矿放射性的废渣300万吨,超过了5000吨的钍不翼而飞,不知道进入到了谁的身体里面,这是非常严峻的问题。

稀土功能材料和器件的开发和应用,在发光材料当中一些新的发光材料,高效的用到通讯,生物和日常大家能吃能用的最是最广泛的。生物陶瓷,以氧化锆为陶瓷当中的明星,把硬和脆,软和韧两个矛盾结合到了一起,同时具有结构材料的特点以外,在催化方面有很重要的特点,以化学所和北大在高分子非常具有传统的,在特殊的行业的,尼龙铸剂是很重要的方面。2月16日总理召开了会,5月19日颁布了关于促进稀土行业持续健康发展的若干意见,这就是我们的机会,因为政府将会给钱,同时,也是我们的挑战,如何能够拿人钱消人灾。中央强调要用5年左右的时间,整顿这个行业,用15年左右的时间发展和壮大这个行业,这就是我们要做的。谢谢大家。

[杨振忠]:我们非常感谢严老师做的精彩报告,我们再次用热烈的掌声感谢严老师。今天在这里举行隆重的国际化学年在中国的报告会,我们一方面回顾百年的化学,另外一方面展望化学怎样影响着我们的生活,怎样影响我们的未来。通过一天的报告,各位一样与我有同样的心情,有更多的感受和思考,我相信通过今天的活动,大家一定会有更多的行动。在这里我们感谢本次报告会的组委会,感谢默默无闻的志愿者,感谢精彩的报告者,尤其感谢一直坚持在这里的热情参与这次活动的各位朋友,让我们把热烈的掌声献给他们,献给你们。

我宣布今天的报告会圆满结束。谢谢大家!