第一版序
面向21世纪，科学技术和生产力的发展给人类物质生活和精神生活的提高开闢了空前的美好前景，也为人类的生存和人类文明的发展提出了许多严峻的问题。于是摆在人类面前的一个重要问题是如何进一步增强认识和改造客观世界的能力来应付这种前所未有的机遇与挑战。其中很重要的一点就是需要改革高等教育的课程，改变受教育者的知识结构，深化和丰富他们对于当今面临的重大问题的认识。
将科学相对地分几门基础学科是历史上科学发展的结果，它表明人类对于客观世界认识的深化，在科学发展的历史中具有十分重要的意义。但在科学的进一步发展中，人们愈来愈清楚地认识到，各种学科之间有着密切的联繫，而且往往由于不同学科的交叉渗透而形成新的学科领域。甚至，不仅自然科学的不同学科之间的交叉渗透十分重要，在社会科学与自然科学之间的不同学科交叉渗透也很重要，因为自然科学不仅是建设物质文明的基础，也是建设精神文明的基础。至于现代技术的发展离不开综合套用各种基础学科的知识，就更不用说了。化学，作为一门重要的基础学科，同人类的现代文明有着十分密切的关係。它过去在改变人类的物质文明和精神文明的面貌中起过重要的、无可替代的作用，在今后迎接新世纪的机遇与挑战中将会起到更加重要的作用。所以在高等教育的受教育者中普及一些有关化学及其在各重要领域中所起的作用的知识，是很有必要的。在王明华教授主编的这本为文管类和数学、力学、计算机等一些原来不开设化学类课程的专业而编写的教材《化学与现代文明》中，除了用一章的篇幅简明扼要地介绍关于化学反应的热力学和动力学方面的知识外，其他篇幅都结合着当前社会文明发展中大家所十分关心的重大论题。如：环境和环境保护问题、能源问题、发展新材料问题、与生命科学有关的问题和涉及人类生存和健康的问题等，介绍相应的化学知识。相信通过这门课程不仅会使上述专业的学生获得基本的化学知识，也会使他们对于这些当前普遍关心的论题有更清楚的了解。无疑，这对于扩大他们的知识面，增强他们认识和改造客观世界的能力是极为有益的。由于这本书的主要篇幅是结合当前备受瞩目的重大论题来介绍化学知识的，所以它对于有普通化学课程的专业的学生也不失是一本较好的充实实际知识的化学参考书。
编写《化学与现代文明》教材，是在探索建立面向2l世纪的化学课程方面所作的一个尝试。既然是开创性的和探索性的工作，不可能一开始就十全十美的。但是负责编写这本教材的同志们的态度都是十分严肃认真的，各章的内容都是在收集了丰富的材料的基础上编写的，具有将专门性的科学技术知识作儘可能扼要而清楚地表述的特点。因此我认为这本教材的编写对于探索建立面向21世纪的化学课程来说，是一项很有意义的工作。王明华教授嘱我为本书写序，我在阅读了本书初稿后，感到自己也很受教育，有一些感想。上面所写的，与其说是“序”，不如说是我的读后感。
中国科学院院士 曹楚南
浙江大学化学系教授
1998年4月

第1章 化学反应的基本原理
1．1 几个基本概念
1．1．1 系统与环境
1．1．2 单相系统与多相系统
1．1．3 状态与状态函式
1．1．4 过程和可逆过程

1．2 化学反应中的能量守恆定律
1．2．1 热力学第一定律
1．2．2 化学反应的反应热
1．2．3 反应标準摩尔焓变的计算

1．3 化学反应进行的方向
1．3．1 反应的熵变
1．3．2 自发过程与吉布斯自由能
1．4 化学反应进行的限度
1．5 化学反应速率
1．5．1 化学反应速率的定义
1．5．2 化学反应的速率方程
1．5．3 温度对反应速率的影响
1．5．4 反应的活化能和催化剂
1．5．5 链反应和光化反应
思考题与习题

第2章 大气与人类
2．1 人类生存的珍贵资源——空气在污染中
2．1．1 大气圈及其结构
2．1．2 重要大气污染物和大气污染事件
2．1．3 我国的大气环境状况与环境空气品质标準

2．2 保护臭氧层
2．2．1 臭氧层空洞对人类的威胁
2．2．2 氟利昂的功与过
2．2．3 保护臭氧层的全球对策

2．3 全球变暖的化学
2．3．1 二氧化碳与温室效应
2．3．2 全球变暖及其对人类的影响
2．3．3 控制全球变暖的综合对策
……

2．对人体健康的影响气候变暖会导致极热天气频率的增加，使得由于心血管和呼吸道疾病的死亡率增高（尤其是对老人和儿童），传染病（疟疾、脑膜炎等）的频率由于病原体（病菌、病毒）的更广泛传播而增加。
3．对水资源的影响气温上升导致水体挥发和降雨量的增加，从而可能加剧全球旱涝灾害的频率和程度，并增加洪灾的机会。
4．对森林的影响森林树种的变迁可能跟不上气候变化的速率；气温的上升会增加森林病虫害和火灾的可能性。
5．对农作物的影响气候变暖对农业影响有利也有弊。某些地区的农业生产因气温上升，农作物产量增加而受益，但全球範围农作物的产量和品种的地理分布将发生变化，农业生产可能必须相应改变土地合作方式和耕作方式。对农业生产水平较低的国家，容易造成农业的减产。
6．对生物物种的影响很多动植物的迁徒将可能跟不上气候变化的速率，温度上升还会使一些特殊的生态系统（如常绿植被、冰川生态等）及候鸟、冷水鱼类的生存面临困境。上述影响，在一定程度上正在产生。儘管我们对全球气候变化的本质、趋势和程度的认识还有相当大的不确定性，但我们必须着眼于现在，加强科学研究，并在此基础上採取有效措施，控制全球气候变暖。
2．3．3 控制全球变暖的综合对策全球气候变化一直是国际社会高度重视的重大全球环境问题，也是20世纪80年代以来一系列国际政府间高层会晤讨论的焦点之一。1992年6月，联合国环境与发展大会①签署了《气侯吏化枢架公约》。该公约是一项原则公约，它为国际社会在对付气候变化问题上加强合作提供了法律框架，并对已开发国家和开发中国家规定了有区别的义务。在该公约中制订的控制气候变化的最终目标是将大气圈中的温室气体的浓度稳定在一个水平上，以防止人类对气候系统的有害干预。该水平应该在一个时间框架内达到，以使生态系统自然地适应气候的变化，保证粮食生产不受威胁，并可以持续的方式发展经济。全球气候变化的控制对策及实施，是一个複杂的全球环境、经济和国际政治问题。这一问题的根本分歧存在于已开发国家和开发中国家之间。已开发国家认为，开发中国家温室气体的排放量正在增加，必须像已开发国家一样制订限制指标，并採取限制措施。开发中国家则一直坚持，目前的全球气候变化是由于已开发国家长期大量排放温室气体的结果，从现实和历史角度看，已开发国家应为此承担主要责任，他们应率先採取行动，控制温室气体的排放。大多数开发中国家正处在发展的初级阶段，温室气体人均排放低，没有义务制订限控指标。其次，已开发国家之间由于各自利益不同，在此问题上也存在很大的分歧。其中欧盟表现最为激进，提出到2010年在1990年基础上削减15%等等。1997年12月又在日本签署了旨在延缓全球变暖的《都都协定书》。协定书规定：2008～2012年间已开发国家温室气体排放量，要在1990年的基础上平均削减5．2%；其中世界排放量最大的美国应削减7%，欧盟8%，日本6%。协定书生效有两个条件：①至少要有55个国家批准；②至少要达到占工业化国家温室气体排放量55%的国家批准。至今（2002年8月）批准国已达90个（我国已批准美国则拒签），但第②条未达到（只占35%），所以《京都协定书》尚不能生效。2002年9月再次召开了可持续发展世界首脑会议@，共商全球可持续发展大计，认为目前的重点必疆是履行已经达成的田际公约，已开发国家应该带头，田为遣些国家拥有财富和技术，它们培全球环境建成的问题也更大。美国总统既不与会、又拒签《京都协定书》，即一个温室气体排放量最大的又是全球最发达的国家，却不愿承担“共同但有区别的责任”，限控温室气体的排放。事实再次说明，围绕气候变化的斗争早巳超出“气候”、“环境”的範畴，直接涉及经济、政治和国家的发展。气候变化仍将是21世纪国际社会一大热点问题。我国在争取最大的国家利益的同时，也会积极地承担与我国社会经济状况相应的国际义务。控制全球气候变暖的对策涉及社会生活的各个方面，主要有：
1．调整能源战略人类对能源的需求和使用是造成对气候影响的直接原因。调整能源战略包括提高现有能源利用率、改善能源结构和增加清洁能源比重。提高现有能源利用率，减少CO。排放。在保证经济成长的同时，通过改进工艺过程、设备和技术，达到减少能耗的目的，在许多国家尤其是开发中国家具有很大潜力和广阔的前景。改善能源结构、增加清洁能源比重主要是指从使用含碳量高的燃料（如煤），转向含碳量低的燃料（如天然气），或转向不含碳的能源，如太阳能、风能、核能、燃料电池、地热能、水能、海洋能、生物质能等。这些选择都将使我们向减少CO2排放的方向迈进。
2．植树造林，发展植物净化将C02从大气转移到植物体中，是去除大气中CO2的重要途径之一。为抑制COz增长，应大面积植树造林。若20年内造林10亿公顷，即每年世界新增林地5千万公顷，20年后新增林地将可以吸收CO2约200亿吨，达到阻滞COz增长的目的。植物还具有美化环境、调节气候、截留粉尘、吸收大气中有害气体、消除噪声等功能。植物可以在大面积的範围内，长时间、连续地净化大气，尤其是在大气中污染物影响範围广、浓度较低的情况下，植物净化是行之有效的方法。在城市和工业区有计画、有选择地扩大绿地面积也是大气污染综合防治具有长效能和多功能的保护措施。
3．控制人口，提高粮产，限制毁林欠已开发国家人口失控和已开发国家无节制消费及短期行为是造成温室灾害的本质原因，因而应在全球推行控制人口数量（每一位地球公民都应审慎考虑是否值得再生一个孩子），提高人口素质，使人口发展与环境和经济相适应。解决第三世界的粮食问题，应依靠农业技术进步，发展生态农业，走提高单产之路，摒弃毁林从耕的落后生产模式。
4．加强环境意识教育，促进国际合作缺乏环境意识是环境恶化的重要原因，为此，应通过各种渠道和宣传工具，进行危机感、紧迫感和责任感的教育，使越来越多的人认识到温室灾害已经开始，气候有可能日益变暖，人类应为自身和全球负责，建立长远规划，防止气候恶化。而且这类环境污染是没有国界的，必须把地球环境作为整体统一考虑、合作治理，已开发国家不但应採取有力措施限制温室气体的排放，而且应提供资金和技术，支持开发中国家为保护气候变暖所作的努力。
2．4 汽车与光化学烟雾光化学烟雾是以汽油作动力燃料（主要是汽车）之后出现的一种新型空气污染现象。1940年首次出现在美国洛杉矶市，因此，也称为洛杉矶烟雾。自20世纪50年代以来，光化学烟雾在世界各地不断出现，从出现次数及分布地域来看，都有明显增加。如日本、加拿大、德国、澳大利亚、荷兰等国的一些大城市和我国兰州、北京也都发生过。由于光化学烟雾污染已成为一个世界性的问题，因此，也引起了人们的广泛关注。大气中的氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物，在阳光强烈照射下经过一系列光化学反应，生成臭氧（占反应产物的85%以上）、过氧乙醯硝酸酯（PAN，约占反应产物的10%）及高活性自由基、醛类、酮类、有机酸等二次污染物。由这些一次和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。它具有很强的氧化性、刺激性，对人类及动植物危害极大。