摘要： 本文先談了綠色化學(xué)的產(chǎn)生，繼而介紹了綠色化學(xué)的概念及其由來和涵義，并說明了綠色化學(xué)的原理和原則及對其的解釋，闡述了綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展這一人類共同關(guān)注的重大問題的密切關(guān)系，從而說明了綠色化學(xué)的重要作用，最后介紹了綠色化學(xué)的發(fā)展方向和未來展望。

關(guān)鍵詞： 綠色化學(xué)概念 綠色化學(xué)原則 綠色化學(xué)的發(fā)展方向及重要性

一、引言

世界化學(xué)化工產(chǎn)品已達(dá)到7萬種之多，化工總產(chǎn)值約1萬億美元（中國約5000億人民幣）?；瘜W(xué)品極大地豐富了人類的物質(zhì)生活，提高了生活質(zhì)量，并在控制疾病、延長壽命，增加農(nóng)作物品種和產(chǎn)量，幫助食物的儲存和防腐等方面起到了重要作用。在我們的衣食住行及戰(zhàn)勝疾病等很多方面，化工科技的進(jìn)步，為人類帶來了巨大的益處。藥品的發(fā)展有助于治愈不少疾病，延長人類的壽命；聚合物科技創(chuàng)造新的制衣和建造材料；農(nóng)藥化肥的發(fā)展，控制了蟲害，提高了生產(chǎn)。這些樣樣都離不開化學(xué)家的幫助?？梢院敛豢鋸埖卣f，人類的生活離不開化學(xué)的發(fā)展。但傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)給人類環(huán)境帶來的污染十分嚴(yán)重，已引起了社會各界的關(guān)注，在使用這些化學(xué)產(chǎn)品的過程中也產(chǎn)生了大量的廢物，污染了環(huán)境，全世界目前每年產(chǎn)生的3—4億噸危險廢物（中國化學(xué)工業(yè)排放的廢水、廢氣和固體廢物分別占全國工業(yè)排放總量的22.5%、7.82%、5.93%），給人類帶來了災(zāi)難。解決這一矛盾已成為21世紀(jì)人類環(huán)境問題的科學(xué)挑戰(zhàn)。

今天，研究人員正努力探討各種物質(zhì)對環(huán)境造成的影響及研究怎樣清除污染，應(yīng)付各種環(huán)境問題?；瘜W(xué)家已提出綠色化學(xué)概念，提倡綠色化學(xué)和綠色生產(chǎn)，以及防止污染、治理污染的方法來消除環(huán)境污染，使化學(xué)成為環(huán)境的朋友。

二、概念

1.概念的由來

化學(xué)品的生產(chǎn)、使用與處理，給環(huán)境造成越來越嚴(yán)重的污染，起初人們試圖通過減少廢氣、廢水和固體廢棄物的排放量來解決污染問題，而后又通過法規(guī)來對廢棄物進(jìn)行管理?，F(xiàn)在，人們已經(jīng)充分認(rèn)識到，最佳的環(huán)境保護(hù)方法是從源頭上防止污染的產(chǎn)生，而不是產(chǎn)生后再去治理。1991年，美國化學(xué)會提出了“綠色化學(xué)”的概念，作為從源頭上防止環(huán)境污染的一種重要、策略和手段，越來越受到人們的關(guān)注。

綠色化學(xué)（Green Chemistry），又稱環(huán)境無害化學(xué)（Environmentally Benign Chemistry）、環(huán)境友好化學(xué)（Environmentally Friendly Chemistry）、清潔化學(xué)（Clean Chemistry），是可持續(xù)發(fā)展的基本化學(xué)問題，是一門從源頭阻止污染的化學(xué)，是國計民生亟須解決的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。

2.綠色化學(xué)定義

綠色化學(xué)是一種以保護(hù)環(huán)境為目標(biāo)來設(shè)計、生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的最新科技成果，是一門從源頭上阻止污染的化學(xué)。綠色化學(xué)概念從一提出來，就明確了它的現(xiàn)代內(nèi)涵，是研究和尋找能充分利用的無毒害原材料，最大程度地節(jié)約能源，在各環(huán)節(jié)都實現(xiàn)凈化和無污染的反應(yīng)途徑。它的主要特點(diǎn)是：①充分利用資源和能源，采用無毒、無害的原料；②在無毒、無害的條件下進(jìn)行反應(yīng)，以減少廢物向環(huán)境排放；③提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納，實現(xiàn)“零排放”；④生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護(hù)、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。

3.綠色化學(xué)的涵義

它的具體內(nèi)涵之一體現(xiàn)在“5R”上。

（1）減量（Reduction），既節(jié)省資源，又減少“三廢”的排放。

（2）重復(fù)使用（Reuse），既是降低成本的需要，又是減廢的需要，諸如化學(xué)過程中催化劑、載體等。

（3）回收（Recycling），可以有效實現(xiàn)“省資源、少污染、減成本”要求，如回收未反應(yīng)原料、回收副產(chǎn)物、回收助溶劑、催化劑、穩(wěn)定劑等非反應(yīng)試劑。

（4）再生（Regeneration），既變費(fèi)為寶，節(jié)省資源、能源，又減少污染，如離子交換樹脂、磺化煤等。

（5）拒用（Rejection），指對一些既無法代替，又無法回收、再生和重復(fù)使用、有毒副作用、污染作用的原料，拒絕在化學(xué)過程中使用。

綠色化學(xué)的另一個核心內(nèi)容是“原子經(jīng)濟(jì)性”，即充分利用反應(yīng)物中的各個原子，因而既能充分利用資源，又能防止污染。用原子利用率衡量反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性，為高效的有機(jī)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個原子，使之結(jié)合到目標(biāo)分子中，達(dá)到零排放。綠色有機(jī)合成應(yīng)該是原子經(jīng)濟(jì)性的。原子利用率越高，反應(yīng)產(chǎn)生的廢棄物越少，對環(huán)境造成的污染也越少。

三、綠色化學(xué)的基本原理

1.綠色化學(xué)的12項原則

（1）防止污染的產(chǎn)生優(yōu)于治理產(chǎn)生的污染；（2）原子經(jīng)濟(jì)性；（3）只要可行，應(yīng)盡量采用毒性小的化學(xué)合成路線；（4）更安全的化學(xué)品的設(shè)計應(yīng)能保留其功效，但降低毒性；（5）應(yīng)盡可能避免使用輔助物質(zhì)（如溶劑分離劑等），如用時應(yīng)是無毒的；（6）應(yīng)考慮到能源消耗對環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的影響，并應(yīng)盡量少地使用能源；（7）原料應(yīng)是可再生的，而非將耗竭的；（8）盡量避免不必要的衍生化步驟；（9）催化性能試劑（有盡可能好的選擇性）優(yōu)于當(dāng)量試劑；（10）化工產(chǎn)品在完成其使命后，不應(yīng)殘留在環(huán)境中，而能降解為無害的物質(zhì)；（11）在化學(xué)轉(zhuǎn)換過程中，所選用的物質(zhì)和物質(zhì)形態(tài)應(yīng)盡可能地降低發(fā)生化學(xué)事故的可能；（12）在化學(xué)轉(zhuǎn)換過程中，所選用的物質(zhì)和物質(zhì)形態(tài)應(yīng)盡可能地降低發(fā)生化學(xué)事故的可能性。

2.對本原則的理解

（1）開發(fā)“原子經(jīng)濟(jì)”反應(yīng)。Trost在1991年首先提出了原子經(jīng)濟(jì)性（Atom economy）的概念（為此他曾經(jīng)獲得了1998年度的總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎的學(xué)術(shù)獎），即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉(zhuǎn)化成了產(chǎn)物。理想的原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)是原料分子中的原子百分之百地轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物，不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物，實現(xiàn)廢物的“零排放”（Zero emission）。對于大宗基本有機(jī)原料的生產(chǎn)來說，選擇原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)十分重要。

（2）采用無毒、無害的催化劑。采用新型、高效、對環(huán)境友好、可回收的催化劑，可以提高反應(yīng)的選擇性，并避免副產(chǎn)物的生成，提高原子的利用率，減少有害物質(zhì)對環(huán)境的排放。

（3）采用無毒、無害的溶劑。致力于開發(fā)無溶劑存在下的反應(yīng)，如固態(tài)反應(yīng)；開發(fā)和應(yīng)用無毒、廉價、不危害環(huán)境的水介質(zhì)體系；以超臨界流體做介質(zhì)的反應(yīng)將成為綠色合成工藝的重要途徑。

大量的與化學(xué)品制造相關(guān)的污染問題不僅來源于原料和產(chǎn)品，還源自在其制造過程中使用的物質(zhì)。最常見的是在反應(yīng)介質(zhì)、分離和配方中所用的溶劑。當(dāng)前廣泛使用的溶劑在使用過程中有的會引起地面臭氧的形成，有的會引起水源污染。因此，需要限制這類溶劑的使用。采用無毒無害的溶劑代替揮發(fā)性有機(jī)化合物作溶劑已成為綠色化學(xué)的重要研究方向。

（4）利用可再生的資源合成化學(xué)品。利用再生的資源合成化學(xué)品，采用可再生資源做化學(xué)化工原料，是綠色化學(xué)的一項重要任務(wù)和方向。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在95%以上的有機(jī)化學(xué)品都來自石油和煤炭，但石油和煤炭的儲量有限，屬不可再生能源。同時，石油和煤炭的開發(fā)和加工又嚴(yán)重污染環(huán)境。

利用生物質(zhì)（生物原料）（Biomass）代替當(dāng)前廣泛使用的石油，是保護(hù)環(huán)境的一個長遠(yuǎn)的發(fā)展方向。生物質(zhì)主要由淀粉及纖維素等組成，前者易于轉(zhuǎn)化為葡萄糖，而后者則由于結(jié)晶及與木質(zhì)素共生等原因，通過纖維素酶等轉(zhuǎn)化為葡萄糖難度較大。Frost報道以葡萄糖為原料，通過酶反應(yīng)可制得己二酸、鄰苯二酚和對苯二酚等，尤其是不需要從傳統(tǒng)的苯開始來制造作為尼龍原料的己二酸取得了顯著進(jìn)展。由于苯是已知的治癌物質(zhì)，以經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上可行的方式，從合成大量的有機(jī)原料中去除苯是具有競爭力的綠色化學(xué)目標(biāo)。

另外，Gross首創(chuàng)了利用生物或農(nóng)業(yè)廢物如多糖類制造新型聚合物的工作。由于其同時解決了多個環(huán)保問題，因此引起人們的特別興趣。其優(yōu)越性在于聚合物原料單體實現(xiàn)了無害化，生物催化轉(zhuǎn)化方法優(yōu)于常規(guī)的聚合方法，Gross的聚合物還具有生物降解功能。

（5）環(huán)境友好產(chǎn)品。采用新的工藝、新的原料、新的配方，合成新的對人類和環(huán)境無毒、無害的綠色產(chǎn)品是綠色化學(xué)的最終使命和終極目標(biāo)。如開發(fā)新型的制冷劑，減少對臭氧層的破壞；開發(fā)新型的、可生物降解的高分子材料，解決“白色污染”問題在環(huán)境友好產(chǎn)品方面。

（6）從產(chǎn)品開發(fā)的途徑上考慮。傳統(tǒng)的化學(xué)工藝的開發(fā)是經(jīng)過漫長的實驗探索，并不斷地改進(jìn)、優(yōu)化和完善。在這種研究模式下，必將消耗大量的化學(xué)試劑、溶劑和能源，并源源不斷地產(chǎn)生副產(chǎn)物和廢物。往往開發(fā)一條可行的化學(xué)工藝需要經(jīng)過漫長的時間和消耗大量的人力、物力。目前，計算機(jī)輔助分子設(shè)計和材料設(shè)計是一門新興學(xué)科分支，并在實踐中取得了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。如在有機(jī)合成和藥物合成中，科學(xué)家首先建立了一個已知的有機(jī)合成反應(yīng)盡可能全的資料庫，然后在確定目標(biāo)產(chǎn)物后，第一步找出一切可產(chǎn)生目標(biāo)產(chǎn)物的反應(yīng)；第二步把這些反應(yīng)的原料作為中間目標(biāo)產(chǎn)物找出一切可產(chǎn)生它們的反應(yīng)路線；接著應(yīng)用計算機(jī)智能技術(shù)優(yōu)化出價廉、物美、不浪費(fèi)資源、不污染環(huán)境的最佳反應(yīng)路線；最后通過化學(xué)方法合成出所設(shè)計的目標(biāo)分子。

四、綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展

實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略已成為世界許多國家指導(dǎo)經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的總體戰(zhàn)略，即經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必須和人口、環(huán)境、資源統(tǒng)籌考慮。1987年世界環(huán)境與發(fā)展委員會提出采用可持續(xù)發(fā)展的總原則是：“今天的人類不應(yīng)以犧牲今后幾代人的幸福而滿足其需要。”可持續(xù)發(fā)展的核心思想是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，注意保護(hù)資源和改善環(huán)境，合理地保護(hù)和改善環(huán)境為可持續(xù)發(fā)展提供物質(zhì)基礎(chǔ)。環(huán)境對發(fā)展的約束是由于不合理的發(fā)展破壞了環(huán)境所致，而合理的發(fā)展又為治理環(huán)境提供了更多的技術(shù)和資金，綠色化學(xué)是可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。

綠色化學(xué)提出全新產(chǎn)生綠色化學(xué)技術(shù)及驅(qū)動機(jī)制，從而提高了人類從事物質(zhì)生產(chǎn)的能力。首先，它給人類、社會和自然環(huán)境帶來了積極影響，控制了污染在時間上的延續(xù)和空間上的擴(kuò)展，為可持續(xù)發(fā)展起到了促進(jìn)作用；其次，它為人類可持續(xù)發(fā)展提供了調(diào)節(jié)和制約的保護(hù)作用，它能夠不斷調(diào)整和平衡資源的有序開發(fā)和綜合利用，制約利用資源的速度和規(guī)模，揚(yáng)長避短，變害為利，減少和克服人類社會發(fā)展過程中給自然所造成的負(fù)面影響，保護(hù)瀕于滅絕物種和不斷減少的使用資源，使人類社會和經(jīng)濟(jì)增長協(xié)調(diào)發(fā)展；再次，它為可持續(xù)發(fā)展提供觀察和監(jiān)測的規(guī)劃作用，如全球變暖、臭氧層被破壞等環(huán)境問題，需要全球各國共同努力，而綠色化學(xué)的功能恰恰能夠不斷地觀察和監(jiān)測全球發(fā)展的表現(xiàn)和動向，對人類社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境的發(fā)展的決策和行動提供智力支持，從而形成有效的規(guī)劃藍(lán)圖。由此可見，綠色化學(xué)為人類的可持續(xù)發(fā)展提供了完整的體系和方式，是可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

綜上所述，綠色化學(xué)徹底拋棄了“先發(fā)展、后治理”，發(fā)展經(jīng)濟(jì)以犧牲環(huán)境為代價的發(fā)展模式，進(jìn)而采用綠色的與環(huán)境友好相結(jié)合的發(fā)展模式，從源頭上堵住污染的產(chǎn)生，從根本上減少或消除污染，滿足了現(xiàn)代社會可持續(xù)發(fā)展的要求，是一條人口增長、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步、環(huán)境治理和節(jié)約資源相互協(xié)調(diào)發(fā)展的必由之路。

五、綠色化學(xué)的發(fā)展方向

從綠色化學(xué)的目標(biāo)來看有兩方面必須重視：一是開發(fā)以“原子經(jīng)濟(jì)性”為基本原則的新化學(xué)反應(yīng)過程，二是改進(jìn)現(xiàn)有化學(xué)工業(yè)，減少和消除污染。（1）新的化學(xué)反應(yīng)過程研究；（2）傳統(tǒng)化學(xué)過程的綠色化學(xué)改造這是一個很大的開發(fā)領(lǐng)域；（3）能源中的綠色化學(xué)問題和潔凈煤化學(xué)技術(shù)；（4）資源再生和循環(huán)使用技術(shù)研究；（5）綜合利用的綠色生化工程如用現(xiàn)代生物技術(shù)進(jìn)行煤的脫硫、微生物造紙及生物質(zhì)能源等的研究。

六、未來展望

展望21世紀(jì)，我國的工業(yè)化、城市化將繼續(xù)發(fā)展，人口還要增加，對化學(xué)工業(yè)的需求也還將增多，而傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)雖在農(nóng)藥、聚合物、材料科學(xué)、去污劑、石油添加劑、水處理、廢物處置等方面做出了巨大貢獻(xiàn)，但它也帶來了一個負(fù)面影響——環(huán)境污染，增加了對環(huán)境的壓力，而人民群眾對改善環(huán)境、提高生活質(zhì)量的要求又越來越強(qiáng)烈。黨中央、國務(wù)院反復(fù)強(qiáng)調(diào)：“保護(hù)環(huán)境是我國的一項基本國策，是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容，直接關(guān)系到現(xiàn)代化建設(shè)的成敗和中華民族的復(fù)興?！薄凹涌旖?jīng)濟(jì)建設(shè)，決不能以破壞環(huán)境為代價，決不能把環(huán)境保護(hù)同經(jīng)濟(jì)建設(shè)對立起來或割裂開來，決不能走先污染后治理的老路，那樣代價太大?！薄胺乐官Y源浪費(fèi)?！本G色化學(xué)以其“原子經(jīng)濟(jì)性”為基本原則，一方面充分利用資源防止浪費(fèi)，另一方面實現(xiàn)“零排放”，達(dá)到了不污染環(huán)境的效果。因此，它對于我國的現(xiàn)代化建設(shè)和人類未來生活都有著不可估量的巨大意義。只要我們提高科技水平，用好綠色化學(xué)技術(shù)，搞好搞活我國經(jīng)濟(jì)，必須使我們祖國的水更清，天更藍(lán)，山川更秀麗，家園更美好，人民更健康。

參考文獻(xiàn)：

［１］北海若.綠色化學(xué).

［２］趙振.綠色化學(xué)——人類可持續(xù)發(fā)展的必由之路.

［３］張智芳.綠色化學(xué)——創(chuàng)造綠色生活.

［４］申泮文.綠色化學(xué)的廣闊前景.