綠色化學與綠色化學教育

尹永奎+李瑩+張海峰

[摘 要]綠色化學屬于高層級化學，同時也是創造性思想的體現。綠色化學是環境友好化的過程，其主要研究目的在于通過一個基本方法使某產品或過程的本質發生改變，降低其對人體健康和生態環境的不良影響，從源頭上解決污染。這對于可持續發展而言非常重要。文章主要分析綠色化學的概念、原則、研究內容以及方向，并提出了綠色化學教育實施的方法與意義。

[關鍵詞]綠色化學；綠色化學教育；研究動態

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.15.022

國際化學研究的前沿內容即綠色化學，該研究主題受到世界各國的廣泛關注。化學不僅能夠為人們生活提供保障，還可以保護自然環境，使化學工業處于有利競爭地位。化學知識以及研究成果的應用為人們日常生活帶來福音，在衣、食、住、行上均得到了有效應用。但是，伴隨化學品的生產和應用，在一定程度上破壞了生態環境，污水、廢物、煙塵等給人們身體健康和生態環境帶來嚴重威脅，應引起廣泛關注。對于此，我們應充分認識到綠色化學的重要意義和價值，這也將作為素質教育的重要內容之一。

1 綠色化學的概念與原則

1.1 概念

綠色化學是指基本原則為原子經濟性的化學過程和化學反應，即在化學反應中對每個參與反應的原料因子進行充分利用，在獲得新物質的同時確保零排放，使資源得到充分利用，且不會造成環境污染問題。同時通過無毒害的催化劑、助劑以及溶劑等，生產出對人體健康、環境保護有積極作用的環境友好型化學產品。綠色化學的核心是通過化學原理使污染在源頭上得到消除。綠色化學與環境化學之間存在差異，環境化學作為一門科學，其主要研究對象是污染物，研究內容包括污染物存在形式、分布特點、遷移與運行、對生態環境造成的影響等。綠色化學是從開始階段就通過化學原理預防污染，這也是其最大特點，所以綠色化學的過程及其終端才能夠實現零污染與零排放。綠色化學又被稱為環境友好化學、環境無害化學、清潔化學，針對傳統化學中對環境產生破壞的反應，綠色化學將通過新環境友好反應將其取代。

1.2 原則

綠色化學的應用需要遵循一定原則，只有遵循應用原則才能將綠色化學的實際意義充分發揮出來。綠色化學應用原則概括起來主要包括以下內容：第一，從廢物產生上進行預防，避免產生之后再進行處理。第二，化學反應應盡量控制能量消耗，以經濟條件和生態環境可接受為準。第三，化學反應中盡量避免分離試劑、溶劑等輔助性物質的應用，若有涉及應選擇無毒的輔助性物質。第四，化學產品的設計不僅要將原功能保持，還應盡量減少毒性或做到無毒。第五，化學反應所涉及的物質應盡量減少毒性甚至做到無毒，避免給人體健康和生態環境造成影響。第六，在最終產物中嵌入、并入所有起始物質是合成方法設計的重中之重。第七，化學產品設計時應將產品本身性質考慮在內，當其功能發揮之后不能在環境中滯留，應降解成為無毒、無害的產物。第八，針對衍生中一些不必要的過程應盡量避免，如臨時修改化學過程、物理過程等。第九，盡量選擇具備高選擇性的催化劑，而非依靠反應物配料比的提高。第十，如果經濟條件和技術條件允許應使用可再生原材料。第十一，深入研究并開發綠色化學的分析方法，使其實現現場監控和實時監控，避免有害物質產生。第十二，化學過程中涉及的物質應盡量避免著火、爆炸等危險事件的存在。

2 綠色化學的研究內容和方向

2.1 研究內容

通常情況下，化學反應容易受以下幾方面因素影響：第一，起始物或原料性質。第二，合成路線或試劑特點。第三，反應條件。第四，目標分子或產物性質。這一系列因素之間存在著密切聯系，在一定條件下可產生關聯，所以這些方面也是綠色化學的主要研究內容。

綠色化學研究內容的重點在于：第一，重新設計化合物，保證人體健康和生態環境，這也是研究綠色化學的重要內容。第二，探索更安全、更新、更利于環境友好的生產工藝與合成路線，這部分內容的研究可以從起始化合物以及原料的變換、新試劑引入上著手。第三，不斷改善并突破化學反應條件，使其對人體健康和生態環境的危害降低，廢棄物排放減少。綠色化學追求更安全的理念，不僅體現在人體健康方面，還體現在整個生命周期影響下的動物、植物等方面。在考慮直接影響的同時，不能忽視代謝物毒性等間接影響。

2.2 研究方向

綠色化學以原料、溶劑、化學反應、催化劑、產品為中心展開研究，主要包括以下方面：第一，對綠色反應進行開發，使原子利用率得到提升。第二，選用無毒害原料。第三，在催化劑選擇上應注意無毒害。第四，在溶劑選擇上應注意其無毒、無害。第五，發展綠色工藝技術。第六，開發綠色產品。

3 綠色化學教育實施的方法和意義

3.1 實施方法

首先，通過化學知識滲透綠色化學意識。綠色化學的相關教育是中學化學教育工作的重點內容。由于中學化學課程中包括了化工生產相關知識，這是滲透綠色化學意識的素材，在傳授知識過程中可通過實例講解、對比的方式逐漸滲透給學生，使學生建立綠色化學意識。例如：可通過三個途徑固定氮：一是人工化學固定；二是苜蓿與豆科植物根部瘤菌固定；三是閃電固定。其中人工化學固定的方式工藝復雜且能源消耗較高，生產過程會影響環境。而植物根部瘤菌固定的方式不僅不會造成能源消耗，還不需要機械設備等，同時不會污染環境，此種固定氮的方法體現了綠色化學。其次，通過化學實驗滲透綠色化學意識。在綠色化學應用原則中要求化學過程中涉及的物質應盡量避免著火、爆炸等危險事件的存在。這可以在化學實驗中得到體現，進而引起學生思考。例如：在化學實驗中，藥品取用應定量化，部分藥品的取用需要通過微型化操作或取最小量；在氫氣、乙烯、甲烷等物質點燃之前應先檢驗其純度；在銀氨溶液配置過程中，應做到隨配隨用，不能長時間放置等；稀釋濃硫酸過程中應謹防其爆沸等。最后，通過社會實踐活動中滲透綠色化學意識。化學教育除具備知識性特點之外，還具備社會性、開放性特點，因此可由學校組織，帶領學生進入造紙廠進行參觀，對其污水排放給環境帶來的影響進行深入了解，讓學生在參觀過程中親身體驗到綠色化學的重要意義，豐富學生感受，增強學生意識。

3.2 實施意義

伴隨著環境污染越發嚴重，人們對環境問題的關注程度也隨之提升。在化學工業方面，人們提出了諸多質疑，懷疑化學的科學性。人們認為環境污染嚴重的根本原因是化學。對于此，化學研究者除堅信化學屬于中心科學之外，還應做好宣傳工作。首先，應面向學生進行宣傳，將化學在人們生活質量提升、身體健康、社會發展等方面的積極影響介紹給學生，并宣傳化學在科學技術中的關鍵性地位。其次，在化學研究方面應做好反思工作，積極總結前人的經驗教訓并努力改進和完善，以綠色化學應用的基本原則為依據，對合成路線進行深入研究，對生產工藝和技術進行認真檢討，探索出新反應條件，使原子合成路線得到突破，開發并生產出更新、更安全的化學物，讓化學工業成為綠色工業。為社會發展提供更多、更優質的技術材料，同時實現環境友好。

4 結 論

綠色化學不僅是一種思想，也是一個方針、政策，是科學技術與現代社會之間存在聯系的體現。就化學本身來說，綠色化學是化學研究的新階段，應將綠色化學的思想和理念深入到教育工作中，使學生們充分認識綠色化學，形成綠色意識，不斷發掘和培養學生在綠色化學研究方面的能力，使其將來有能力為化學研究貢獻一份力量。

參考文獻：

[1]何樹華，田開江.大學化學專業應加強綠色化學教育[J].涪陵師范學院學報，2002（5）.

[2]朱清時.綠色化學與可持續發展[J].中國科學院院刊，1997（6）.