绿色化学与环境肖唐文材料工程技术09-01 2009630406摘要：环境污染的日益加剧给人类社会的可持续发展带来了严峻挑战。
绿色化学应运而生，改变着人们旧有的环保观念，对指引人类从根本上消除污染、实现社会自然的和谐意义重大。
关键字：绿色化学环境保护环境污染1引言传统化学工业给人类社会创造了无尽的财富，但也给人类的生存环境带来了危难。
随着化学工业的迅猛发展，各种化学品的产量大幅度增加，产生了大量的化学废物，其中不乏有毒有害物质，污染物的大量排放使得我们的生存环境状况日益恶化。
而环境的好坏，又直接关系着人类的生存与兴衰。
保护环境，已成为人类紧迫和重要的任务。
每一门科学在其发展过程中都充满着探索与进步，化学工作者既然能够用自己的聪明才智为人类社会增辉添彩，同样也有办法来解决化工生产过程中出现的种种污染。
绿色化学的出现和发展势必会对环境保护起到推动作用，指引人类走进绿色生活。
2绿色化学概论2.1绿色化学的定义绿色化学是20 世纪90年代出现的一个多学科交叉的研究领域。
其目标为开发可以消除或减少有害物质的使用与产生的环境无害化学技术[6]，是从源头上防止污染的科学方法，也是使化工生产可持续发展的途径，已成为国际科研的前沿与未来化学发展的主要方向之一。
绿色化学是绿色化学即环境友好化学，主要指在制造和应用化学产品时应有效利用原料,消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。
其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染[1]，因而过程和终端均为“零排放”[2]或零污染。
它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,是新世纪化学进展的主要方向之一。
2.2绿色化学的目标绿色化学的研究目标是利用可持续方法来降低维持人类生活水平及科技进步所需化学产品与过程所使用与产生的有害物质。
危险性(risk)是有害性(hazard)与暴露性(exposure)的函数[6]，可以简单的表示为两者的乘积：危险性=危害性×暴露性[6]传统上，人们通过环保条例与规则来控制有害物质的暴露性来降低危险性。
但暴露控制不仅耗费了大量的资金，而且有失败的可能性。
对人类健康与环境具有较大的潜在的危险，因此不是一个理想的危害防止与处理方法。
与以上传统方法不同的是，绿色化学通过降低有害物质内在的危险性来减少危险性。
因此，不仅可以避免暴露控制的需要，还可以预防由于意外事故而造成的环境污染，是从源头防止环境污染的科学方法。
2.3绿色化学的研究内容(1) 从源头制止污染[1], 而不是在末端治理污染；(2) 合成方法应具“原子经济性”, 即尽量使参加过程的原子都进入最终产物；(3) 在合成方法中尽量不使用和不产生对人类健康和环境有毒有害的物质；(4) 设计具有高使用效益、低环境毒性的化学产品；(5) 尽量不用溶剂等辅助物质, 不得已使用时它们必须是无害的；(6) 生产过程应该在温和的温度和压力下进行, 而且能耗应最低；(7) 尽量采用可再生的原料, 特别是用生物质代替石油和煤等矿物原料；(8) 尽量减少副产品；；(9) 使用高选择性的催化剂；(10) 化学产品在使用完后应能降解成无害的物质并且能进入自然生态循环；(11) 发展适时分析技术以便监控有害物质的形成；(12) 选择参加化学过程的物质, 尽量减少发生意外事故的风险。
2.4绿色化学的原理绿色化学座位一门新的学科，也作为一门高层次的化学，尚有不成熟的地方。
但经过近10连得研究与探索，绿色化学的研究者们总结出了绿色化学的12条原则[6]，以此可作为实验化学家开发和评估一条合成路线、一个生产过程、一个化合物是不是绿色的指导方针和标准:(1)防止污染优于污染形成后处理；(2)设计合成方法时应最大限度地使所用的全部材料均转化到最终产品中；（3）尽可能使反应中使用和生成的物质对人类和环境无毒或毒性很小；（4）设计化学产品时应尽量保持其功效而降低其毒性；（5）尽量不用辅助剂，需要使用时应采用无毒物质；（6）能量使用应最小，并应考虑其对环境和经济的影响，合成方法应在常温、常压下操作；（7）最大限度地使用可更新原料；（8）尽量避免不必要的衍生步骤；（9）催化试剂优于化学计量试剂；（10）化学品应设计成使用后容易降解为无害物质的类型；（11）分析方法应能真正实现在线监测，在有害物质形成前加以控制；（12）化工生产过程中各种物质的选择与使用，应使化学事故的隐患最小。
2.5绿色化学的特点及优点绿色化学是解决世纪环境基本问题之一的污染问题的一种方法。
与传统污染处理不同，绿色化学通过化学产品或过程的内在本质，来减少或消除有害物质的使用与产生。
这种方法非常科学的，因为物质化学结构同其毒性具有内在的联系。
由于这个联系，绿色化学可以设计或重新设计化学物质的分子结构，使其具备所需的特征又避免或减少有毒基团的使用与产生。
同时绿色化学追求高效选择性化学反应，极少副产物，甚至达到原子经济性（atom economy）[6]、实现零排放（zero emission）[2]。
绿色化学的最大特点是原子的经济性反应，即在反应过程中，尽量将反应物的原子全部转化到期望的最终目标产物中，确保原子的效率，实现废物的“零排放”(zero emission)[2] 。
2.6绿色化学的网上资源绿色化学是始于20世纪90年代初的新兴交叉学科，已经成为21世纪的主要的研究方向之一。
虽然在美国等发达国家已有较多的研究领域，但对于多数科研人员来讲，仍是较陌生的研究领域。
因特网(Internet)是近年来计算机与通讯方面的最重要发展之一。
由于互联网的出现，使因特网成为人们交流与获取最新信息的主要手段。
目前因特网的使用者不断增加，而因特网资源的数量与质量也在不断地提高。
目前因特网上已经存在较多的同绿色化学相关的一些科研机构、企业、学术出版物的网址。
感兴趣的读者可以通过这些网上资源获得国内外绿色化学方面的研究方向、最新发展、教育、出版等方面的资料。
3绿色化学在环境中的地位及实施措施绿色化学与环境保护密切相关，其目标和任务是积极主动地防治环境污染，但又绝不是简单意义上的环境保护。
绿色化学是在绿色化学新学科基础上开发的从源头上阻止环境污染以及全程治理、综合利用的化工技术，以期在化工生产和使用过程中实现废物的“零排放”[2]，并生产出环境友好安全和无毒的化工产品[4]。
绿色化学的根本在“防”，而非“治”，其在始端就采取了有效的预防措施，以杜绝污染物的生成。
绿色化学的出现得益于环境保护全球重视度的提高，随着科学技术的进步和社会的日益发展，绿色化学必将在环境保护中扮演越来越重要的角色，为环境保护开辟一条崭新途径[5]。
3.1污染防治优于污染形成后处理化学工业及其他化学品的制造与加工者都曾避开考虑有害物质产生的防止问题。
他们的理由是，虽然默写物质是有害的，但是化学家们知道怎样处理与消除这些物质。
这种想法是很不合逻辑的。
因为废物一经形成，就需要相应的分离、处理等程序。
而这些废物一旦对人类健康及环境产生污染，所造成的损失时不可估量的。
因此，环境保护同其他事情一样，预防永远优于污染后处理。
3.2最大限度的利用资源对于一个化学反应，若使用的所有材料均转化至最终目标产物中，则该反应就没有废物或副产物排放。
这种反应的效率最高、最节约能源与资源，同时也避免了废物或副产物的分离与处理等过程，是化学的理想目标。
Trost提出了“原子经济”（atom economy）[6]的概念。
下面介绍一些常用反应的原子经济性：（1）重整反应；（2）加成反应；（3）取代反应；（4）消除反应。
3.3另外还有一些措施[6]，如：（1）最大限度地使用或产生无毒或毒性小的物质；（2）设计化学产品时应尽量保持其功效而降低其毒性；（3）尽量不用辅助剂而需要使用时应采用无毒物质；（4）能量使用应最小并应考虑其对环境及经济的影响；（5）最大限度地使用可更新原料；（6）尽量避免不需要的衍生步骤；（7）催化剂优于化学计量试剂；（8）化学产品设计成使用后容易降解为无害物质；（9）分析方法应能实现在线监测并在有害物质形成前加以控制；（10）化工过程物质的选择与使用应使化学事故的隐患最小。
4绿色化学在我国发展前景展望绿色化学是一门具有明确的社会需求和科学目标的新兴学科，代表了未来化学的发展方向，是人类实现可持续发展的必由之路。
展望未来，我国的城市化还将继续发展，人口还要增加，对化学工业的需求也将增多，对环境的压力也将增加，所有这些正与我国人民群众改善环境、提高生活质量的要求渐行渐远。
党中央国务院反复强调：“保护环境是我国的一项基本国策，是可持续发展战略的重要内容，直接关系到现代化建设的成败和中华民族的复兴”，“加快经济建设，决不能以破坏环境为代价，决不能把环境保护同经济建设对立起来或割裂开来，决不能走先污染后治理的老路”。
为此，绿色化学以其原子经济性为基本原则,一方面充分利用资源防止浪费,另一方面实现“零排放”[2]，这对我国的现代化建设有着不可估量的意义。
只有提高科技水平，利用好绿色化学，才能使我们祖国的水更清，天更蓝，山川更秀美，营建人类美好家园。
参考文献[1] 闵恩泽傅军．化学通报，1999，(1)：10.[2] 梁文平唐晋当代化学的一个重要前沿——绿色化学 [J] ,化学进展2005，12（2）.[3] Anasta R T，Warner J C．Green Chemistry Theory and Practice．New York：Oxford University Press．1998.[4] 王大全．中国的绿色化工 [J] ．广州化工，2000，(4)：1—3.[5] 田观领．绿色化学在环境保护中的地位和作用 . 河北工程技术高等专科学校学报，2002 (3)：21—22．[6]仲崇立绿色化学导论化学工业出版社。