解讀綠色化學 加強環境治理

綠色化學作為一個多學科交叉的新研究領域，已成為當今國際化學化工研究的前沿，是21世紀化學科學發展的重要方向之一。1996年聯合國環境規劃署對綠色化學給予了明確定義:“用化學技術和方法去減少或消滅那些對人類健康或環境有害的原料、產物、副產物、溶劑和試劑的生產和應用”。

綠色化學即是用化學的技術和方法去減少或消滅那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產物、副產物等的使用和產生。綠色化學的理想在于不再使用有毒、有害的物質，不再產生廢物，不再處理廢物。它主張在反應過程和化工生產中對環境友好，從根本上也即生產源頭上消除污染，符合理想要求的反應就是綠色反應，符合理想要求的化學工業就是綠色化學工業，整個化學就可稱之為綠色化學。

一、綠色化學研究的主要內容

綠色化學的研究是圍繞化學反應、催化劑、溶劑和產品的綠色化而開展的，如圖所示:

原子經濟性反應最先由美國Stanford大學的B.M.Trost教授提出，它是綠色化學的核心內容之一。它的特點是:化學反應中所有參加反應的原子都進入產物中，沒有“廢棄物”。例如:化合反應、加成反應和分子間結構互變或異構化的重排反應都是原子經濟性反應。然而，它們畢竟只是眾多化學反應中的少數幾種，所以在化學反應中純粹的原子經濟性反應是不多見的。（在此需要特別指出的是，在化學實驗中，即使是原子經濟性反應，也往往會變成非原子經濟性反應，因為實驗中得到的產物，通常都被當作“廢棄物”扔掉。）但是，我們卻可以通過“收回重用”的辦法，使部分非原子經濟性反應變成原子經濟性反應。

二、綠色化學的十二條原則

Anastas和Warner兩人于1998年提出了“綠色化學的12條原則”，這些原則可作為開發和評估一條合成路線、一個生產過程、一個化合物是不是綠色的標準。

1.防止污染優于污染治理—最好是防止廢物的產生而不是產生后再來處理。

2.提高原子經濟性—合成方法應設計成能將所有的起始物質嵌并入最終產物中。

3.無害化學合成—反應中使用和生成的物質應對人類健康和環境無毒或毒性很小。

4.設計安全化學品—設計的化學產品應在保持原有功效同時，盡量使其無毒或毒性很小。

5.采用安全的溶劑和助劑—應盡量不使用輔助性物質（如溶劑、分離試劑等），如果一定要用，也應使用無毒物質。

6.提高能源經濟性—能量消耗越小越好，應能為環境和經濟方面的考慮所接受。

7.利用可再生資源合成化學品——只要技術上和經濟上可行，使用的原材料應是能再生的。

8.減少衍生物—應盡量避免不必要的衍生過程（如基團的保護與去保護，物理與化學過程的臨時性修改等）。

9.盡量使用選擇性高的催化劑，而不是靠提高反應物的配料比。

10.設計可降解化學品—設計化學產品時，應考慮當該物質完成自己的功能后，不再滯留于環境中，而可降解為無毒的產物。

11.預防污染的現場實時分析—分析方法需要進一步研究開發，使能做到實時、現場監控，以防有害物質的形成。

12.防止生產事故的安全工藝—個化學過程中使用的物質或物質的形態，應考慮盡量減小實驗事故的潛在危險，如氣體釋放、爆炸和著火等。

綠色化學使用化學品的原則是:(1)不用危害品（reject）;(2)減少用量(reduce）;(3)循環使用（recycle）;(4)收回重用（reuse）。簡稱為4R原則。它的核心是預防污染。

三、綠色化學中重要的概念

以下幾個有關的概念，將有助于大家從定性到定量角度更深刻地理解綠色化學。

1.原子經濟是由斯坦福大學Barry Trost教授提出來的，它是一個關于有多少反應物轉變成最終產物的概念。它的定量表述是:

％原子利用率＝期望產物式量×100／(期望產物＋廢棄產物)式量

由于反應中生成的副產物不易確定，又采用“原子經濟百分數”：

％原子經濟＝被利用的原子總式量×100／使用的所有反應物的總式量

2.綠色化學反應理想的綠色化學反應是參加反應的分子中的原子100％轉化成產物，實現“零排放”，充分利用了資源，又不產生污染。

3.綠色產品指產品在使用過程中和使用后不會危害生態環境和人體健康，產品具有合理的使用功能和使用壽命，產品易于回收利用和再生，在自然環境條件下易于降解。

四、綠色化學與環境治理

綠色化學是研究和設計在科研與生產過程中，實現沒有或盡可能少的環境負作用，遵循“原子經濟性”原則，并在技術上、經濟上可行的化學過程。綠色化學與環境治理是屬于兩個不同層次的概念。環境治理是對已被污染的環境進行治理，使之恢復到被污染前的面目；而綠色化學則是從源頭上阻止污染物生成的新策略，即污染預防，如果沒有污染物的使用、生成和排放，也就沒有環境被污染的問題，所以說防止污染優于污染治理。

綠色化學是對環境更友善的化學，這種綠色意識是人類追求自然界完美的一種高級表現。它不把人看成是自然的主宰者，而是看成自然界中普通的一員，追求的是人對自然的尊重以及人與自然和諧的關系。它和通常講的“環保意識”不同。通常講的環保意識帶有明顯的被動狀態，帶有明顯強的功利目的。當我們談到污染，污染給人類帶來多少疾病，多大經濟損失的時候，實際上還是把人放在與自然相對立的位置上，是在以人為中心的基點上來處理人與自然的關系，在這種思想的指導下，人們可以去治理和解決一些急迫的污染問題，但對于眼下不對人產生危害而僅危害自然的行為反應就不那么積極了。只有在以綠色意識為核心談環保意識的時候，才會有正確持續的作用。

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