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當今，化學的發展非常迅速。在20世紀發現和人工合成的化合物的種類是2285萬多種，是此之前發現的所有化合物總數的41倍強。但“化學家太謙虛”，20世紀化學取得的輝煌成就，并未獲得社會應有的認可。

1化學所面臨的挑戰

1.1化學的形象正在被與其交叉的學科的巨大成功所埋沒

化學是一門中心科學，化學與生命、材料等八大朝陽科學有非常密切的聯系，產生了許多重要的交叉學科，但化學作為中心學科的形象反而被其交叉學科的巨大成就所埋沒。化學這門重要的中心科學（centralscience）反而被社會看作是伴娘科學（bridesmaidscience）而不受重視。

1.2化學正被各種各樣的環境污染問題所困擾

化學的發展在不斷促進人類進步的同時，在客觀上使環境污染成為可能，但是起決定性的是人的因素，最終要靠人們的認識不斷提升來解決這個問題。一些著名的環境事件多數與化學有關，諸如臭氧層空洞、白色污染、酸雨和水體富營養化等；另一方面把所有的環境問題都歸結為化學的原因，顯然是不公平的，比如森林銳減、沙塵暴和煤的燃燒等。這當然與化學沒有樹立好自己的品牌有關系，在最早的化學工藝流程里面，根本沒有把廢氣和廢渣的處理納入考慮范圍，因此很多化學工藝都是會帶來環境污染的。現在，有些人把化學和化工當成了污染源。人們開始厭惡化學，進而對化學產生了莫名其妙的恐懼心理，結果造成凡是有“人工添加劑”的食品都不受歡迎，有些化妝品廠家也反復強調本產品不含有任何“化學物質”。事實上，這些是對化學的偏見，監測、分析和治理環境的卻恰恰是化學家。

2綠色化學是應對挑戰的必然

科學不但要認識世界和改造世界，還要保護世界。化學也如此，為了應對化學所面臨的挑戰，提倡綠色化學是刻不容緩。

2.1綠色化學的概念

綠色化學又稱環境無害化學、環境友好化學或清潔化學，是指化學反應和過程以“原子經濟性”為基本原則,即在獲取新物質的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子，在始端就采用實現污染預防的科學手段，因而過程和終端均為零排放和零污染，是一門從源頭阻止污染的化學。綠色化學不同于環境保護，綠色化學不是被動地治理環境污染，而是主動的防止化學污染，從而在根本上切斷污染源，所以綠色化學是更高層次的環境友好化學。

2.2綠色化學的產生及其背景

當今，可持續發展觀是世人普遍認同的發展觀。它強調人口、經濟、社會、環境和資源的協調發展，既要發展經濟，又要保護自然資源和環境，使子孫后代能永續發展。綠色化學正是基于人與自然和諧發展的可持續發展理論。在1984年，美國環保局(EPA)提出“廢物最小化”，這是綠色化學的最初思想。1989年，美國環保局又提出了“污染預防”的概念。1990年，美聯邦政府通過了“防止污染行動”的法令,將污染的防止確立為國策,該法案條文中第一次出現了“綠色化學”一詞。1992年，美國環保局又了“污染預防戰略”。1995年，美國政府設立了“總統綠色化學挑戰獎”。1999年英國皇家化學會創辦了第一份國際性《綠色化學》雜志，標志著綠色化學的正式產生。我國也緊跟世界化學發展的前沿，在1995年，中國科學院化學部確定了《綠色化學與技術》的院士咨詢課題。

2.3綠色化學的核心內容

原子經濟性是綠色化學的核心內容，這一概念最早是1991年美國Stanford大學的著名有機化學家Trost（為此他曾獲得了1998年度的“總統綠色化學挑戰獎”的學術獎）提出的，即原料分子中究竟有百分之幾的原子轉化成了產物。理想的原子經濟反應是原料分子中的原子百分之百地轉變成產物，不產生副產物或廢物，實現廢物的“零排放”。他用原子利用率衡量反應的原子經濟性，認為高效的有機合成應最大限度地利用原料分子的每一個原子，使之結合到目標分子中。綠色化學的原子經濟性的反應有兩個顯著優點：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地減少了廢物的排放。原子利用率的表達式是：

原子利用率=（預期產物的式量/反應物質的式量之和）×100%

如無公害氧化劑過氧化氫的制備可采用乙基蒽醌法，即由氫和氧在2-乙基蒽醌和Pd為催化劑作用下直接合成，2-乙基蒽醌復出并可循環使用。此反應原子利用率為100%，體現了原子經濟性，減少廢物的生成和排放,是典型的零排放例子。

2.4綠色化學的12項原則和5R原則

為了簡述了綠色化學的主要觀點，P.T.Anastas和J.C.Waner曾提出綠色化學的12項原則，這12項原則對我們今后從事綠色化學的研究具有一定的指導作用。

Ⅰ．防止——防止產生廢棄物要比產生后再去處理和凈化好得多。

Ⅱ．講原子經濟——應該設計這樣的合成程序，使反應過程中所用的物料能最大限度地進到終極產物中。

Ⅲ．較少有危害性的合成反應出現——無論如何要使用可以行得通的方法，使得設計合成程序只選用或產出對人體或環境毒性很小最好無毒的物質。

Ⅳ．設計要使所生成的化學產品是安全的——設計化學反應的生成物不僅具有所需的性能，還應具有最小的毒性。

Ⅴ．溶劑和輔料是較安全的——盡量不同輔料（如溶劑或析出劑）當不得已使用時，盡可能應是無害的。

Ⅵ．設計中能量的使用要講效率——盡可能降低化學過程所需能量，還應考慮對環境和經濟的效益。合成程序盡可能在大氣環境的溫度和壓強下進行。

Ⅶ．用可以回收的原料——只要技術上、經濟上是可行的，原料應能回收而不是使之變壞。

Ⅷ．盡量減少派生物——應盡可能避免或減少多余的衍生反應（用于保護基團或取消保護和短暫改變物理、化學過程），因為進行這些步驟需添加一些反應物同時也會產生廢棄物。

Ⅸ．催化作用——催化劑（盡可能是具選擇性的）比符合化學計量數的反應物更占優勢。

Ⅹ．要設計降解——按設計生產的生成物，當其有效作用完成后，可以分解為無害的降解產物，在環境中不繼續存在。

Ⅺ．防止污染進程能進行實時分析——需要不斷發展分析方法，在實時分析、進程中監測，特別是對形成危害物質的控制上。

Ⅻ．特別是從化學反應的安全上防止事故發生——在化學過程中，反應物（包括其特定形態）的選擇應著眼于使包括釋放、爆炸、著火等化學事故的可能性降至最低。

為了更明確的表述綠色化學在資源使用上的要求，人們又提出了5R理論：

Ⅰ．減量——Reduction減量是從省資源少污染角度提出的。減少用量、在保護產量的情況下如何減少用量，有效途徑之一是提高轉化率、減少損失率。②減少“三廢”排放量。主要是減少廢氣、廢水及廢棄物（副產物）排放量，必須排放標準以下。

Ⅱ．重復使用——Reuse重復使用這是降低成本和減廢的需要。諸如化學工業過程中的催化劑、載體等，從一開始就應考慮有重復使用的設計。

Ⅲ．回收——Recycling回收主要包括：回收未反應的原料、副產物、助溶劑、催化劑、穩定劑等非反應試劑。

Ⅵ．再生——Regeneration再生是變廢為寶，節省資源、能源，減少污染的有效途徑。它要求化工產品生產在工藝設計中應考慮到有關原材料的再生利用。

Ⅴ．拒用——Rejection拒絕使用是杜絕污染的最根本辦法，它是指對一些無法替代，又無法回收、再生和重復使用的毒副作用、污染作用明顯的原料，拒絕在化學過程中使用。

3綠色化學的發展前景

3.1反應原料的綠色化即反應原料符合5R原則。

3.2原子經濟性反應在基本有機原料的生產中，已有一些原子經濟性反應的典范，如丙烯氫甲酰化制丁醛、甲醇羰化制醋酸和從丁二烯和氫氰酸合成己二腈等。

3.3高效合成法不涉及分離高效的的多步合成無疑是潔凈技術的重要組成部分。

3.4.提高反應的選擇性———定向合成如不對稱合成。

3.5.環境友好催化劑例如在正己烷的裂解反應中，固體酸SiO2-AlCl3比普通AlCl3具有更好的選擇性，更小的腐蝕性。

3.6.物理方法促進化學反應如微波引發和促進DielsAlder反應、Claisen重排、縮合等許多重要的有機反應。

3.7.酶促有機化學反應酶促有機化學反應有高效性、選擇性、反應條件溫和和自身對環境友好等特點。

3.8溶劑化學污染不僅來源于原料和產品,而且與反應介質、分離和配方中使用的溶劑有關,有毒揮發性溶劑替代品的研究是綠色化學的重要研究方向。如超臨界流體、水相有機合成和室溫熔鹽溶劑等。

3.9.計算機輔助綠色化學設計和模擬在化學化工領域,計算機已廣泛用于構效分析、結構解析、反應性預測、故障診斷及控制等許多方面。無疑,計算機在尋找符合綠色化學原則的最佳反應路線、化工過程最優化、產品設計等方面推動了綠色化學的更快發展。

3.10環境友好產品如可降解塑料、環境友好農藥、綠色燃料、綠色涂料和CFCs替代物等。

綠色化學為化學的發展注入了新的活力，在21世紀化學必將大有可為。</P><P>參考文獻

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