解讀綠色化學(xué) 加強(qiáng)環(huán)境治理

綠色化學(xué)作為一個多學(xué)科交叉的新研究領(lǐng)域，已成為當(dāng)今國際化學(xué)化工研究的前沿，是21世紀(jì)化學(xué)科學(xué)發(fā)展的重要方向之一。1996年聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署對綠色化學(xué)給予了明確定義:“用化學(xué)技術(shù)和方法去減少或消滅那些對人類健康或環(huán)境有害的原料、產(chǎn)物、副產(chǎn)物、溶劑和試劑的生產(chǎn)和應(yīng)用”。

綠色化學(xué)即是用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或消滅那些對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等的使用和產(chǎn)生。綠色化學(xué)的理想在于不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，不再處理廢物。它主張?jiān)诜磻?yīng)過程和化工生產(chǎn)中對環(huán)境友好，從根本上也即生產(chǎn)源頭上消除污染，符合理想要求的反應(yīng)就是綠色反應(yīng)，符合理想要求的化學(xué)工業(yè)就是綠色化學(xué)工業(yè)，整個化學(xué)就可稱之為綠色化學(xué)。

一、綠色化學(xué)研究的主要內(nèi)容

綠色化學(xué)的研究是圍繞化學(xué)反應(yīng)、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化而開展的，如圖所示:

原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)最先由美國Stanford大學(xué)的B.M.Trost教授提出，它是綠色化學(xué)的核心內(nèi)容之一。它的特點(diǎn)是:化學(xué)反應(yīng)中所有參加反應(yīng)的原子都進(jìn)入產(chǎn)物中，沒有“廢棄物”。例如:化合反應(yīng)、加成反應(yīng)和分子間結(jié)構(gòu)互變或異構(gòu)化的重排反應(yīng)都是原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)。然而，它們畢竟只是眾多化學(xué)反應(yīng)中的少數(shù)幾種，所以在化學(xué)反應(yīng)中純粹的原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)是不多見的。（在此需要特別指出的是，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，即使是原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)，也往往會變成非原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中得到的產(chǎn)物，通常都被當(dāng)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(jīng)濟(jì)性反應(yīng)變成原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)。

二、綠色化學(xué)的十二條原則

Anastas和Warner兩人于1998年提出了“綠色化學(xué)的12條原則”，這些原則可作為開發(fā)和評估一條合成路線、一個生產(chǎn)過程、一個化合物是不是綠色的標(biāo)準(zhǔn)。

1.防止污染優(yōu)于污染治理—最好是防止廢物的產(chǎn)生而不是產(chǎn)生后再來處理。

2.提高原子經(jīng)濟(jì)性—合成方法應(yīng)設(shè)計成能將所有的起始物質(zhì)嵌并入最終產(chǎn)物中。

3.無害化學(xué)合成—反應(yīng)中使用和生成的物質(zhì)應(yīng)對人類健康和環(huán)境無毒或毒性很小。

4.設(shè)計安全化學(xué)品—設(shè)計的化學(xué)產(chǎn)品應(yīng)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(yīng)盡量不使用輔助性物質(zhì)（如溶劑、分離試劑等），如果一定要用，也應(yīng)使用無毒物質(zhì)。

6.提高能源經(jīng)濟(jì)性—能量消耗越小越好，應(yīng)能為環(huán)境和經(jīng)濟(jì)方面的考慮所接受。

7.利用可再生資源合成化學(xué)品——只要技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行，使用的原材料應(yīng)是能再生的。

8.減少衍生物—應(yīng)盡量避免不必要的衍生過程（如基團(tuán)的保護(hù)與去保護(hù)，物理與化學(xué)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(yīng)物的配料比。

10.設(shè)計可降解化學(xué)品—設(shè)計化學(xué)產(chǎn)品時，應(yīng)考慮當(dāng)該物質(zhì)完成自己的功能后，不再滯留于環(huán)境中，而可降解為無毒的產(chǎn)物。

11.預(yù)防污染的現(xiàn)場實(shí)時分析—分析方法需要進(jìn)一步研究開發(fā)，使能做到實(shí)時、現(xiàn)場監(jiān)控，以防有害物質(zhì)的形成。

12.防止生產(chǎn)事故的安全工藝—個化學(xué)過程中使用的物質(zhì)或物質(zhì)的形態(tài)，應(yīng)考慮盡量減小實(shí)驗(yàn)事故的潛在危險，如氣體釋放、爆炸和著火等。

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

三、綠色化學(xué)中重要的概念

以下幾個有關(guān)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(xué)。

1.原子經(jīng)濟(jì)是由斯坦福大學(xué)Barry Trost教授提出來的，它是一個關(guān)于有多少反應(yīng)物轉(zhuǎn)變成最終產(chǎn)物的概念。它的定量表述是:

％原子利用率＝期望產(chǎn)物式量×100／(期望產(chǎn)物＋廢棄產(chǎn)物)式量

由于反應(yīng)中生成的副產(chǎn)物不易確定，又采用“原子經(jīng)濟(jì)百分?jǐn)?shù)”：

％原子經(jīng)濟(jì)＝被利用的原子總式量×100／使用的所有反應(yīng)物的總式量

2.綠色化學(xué)反應(yīng)理想的綠色化學(xué)反應(yīng)是參加反應(yīng)的分子中的原子100％轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)“零排放”，充分利用了資源，又不產(chǎn)生污染。

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

四、綠色化學(xué)與環(huán)境治理

綠色化學(xué)是研究和設(shè)計在科研與生產(chǎn)過程中，實(shí)現(xiàn)沒有或盡可能少的環(huán)境負(fù)作用，遵循“原子經(jīng)濟(jì)性”原則，并在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上可行的化學(xué)過程。綠色化學(xué)與環(huán)境治理是屬于兩個不同層次的概念。環(huán)境治理是對已被污染的環(huán)境進(jìn)行治理，使之恢復(fù)到被污染前的面目；而綠色化學(xué)則是從源頭上阻止污染物生成的新策略，即污染預(yù)防，如果沒有污染物的使用、生成和排放，也就沒有環(huán)境被污染的問題，所以說防止污染優(yōu)于污染治理。

綠色化學(xué)是對環(huán)境更友善的化學(xué)，這種綠色意識是人類追求自然界完美的一種高級表現(xiàn)。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(guān)系。它和通常講的“環(huán)保意識”不同。通常講的環(huán)保意識帶有明顯的被動狀態(tài)，帶有明顯強(qiáng)的功利目的。當(dāng)我們談到污染，污染給人類帶來多少疾病，多大經(jīng)濟(jì)損失的時候，實(shí)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(diǎn)上來處理人與自然的關(guān)系，在這種思想的指導(dǎo)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(chǎn)生危害而僅危害自然的行為反應(yīng)就不那么積極了。只有在以綠色意識為核心談環(huán)保意識的時候，才會有正確持續(xù)的作用。

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