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化学家的反思------绿色化学•当今社会，环境污染问题日益突出，人们发出了对“绿色社会”的呼唤，同时也迫使化学家们提出了“绿色化学”的新观念。在绿色化学的热潮中进行冷静的思考，我们不难发现绿色化学并非解决环境问题的关键，其根本应是全人类绿色观念的建立，即化学家们不仅要消灭“化学盲”，而且要全社会消灭“绿盲”。•化学——环境污染的“替罪羊”•现在，公众对化学存在着一种很深的误解，认为化学就是带来环境污染的罪魁祸首，甚至歧视化学、厌恶化学，产生了“恐化学症”，似乎有化学就不会有“绿色”，“化学”已经被许多人所误解为“污染”同义词。•在日常生活中，某些所谓“绿色食品”的广告经常声称“本产品绝不含有任何化学元素(化学品)”，或许他们是一些“化学盲”，可以原谅。即使在科技发达的美国，报刊也有类似荒唐的报道。•不幸的“化学人”必须认识到：化学已经成为环境污染的“替罪羊”。•不可否认，化学、化学工业在某些场合给环境带来污染，但公众采取的是“一叶障目”的做法。专家指出，这是不公平的！事实上，化学的历史贡献是不容抹杀的：在解决粮食生产以养活人类的世界性问题上，如果没有哈伯的合成氨化学固氮法，世界总人口由本世纪初的十几亿到现在的六十亿以上是不可能的；同样，在延长人类寿命的世界性问题上，如果没有磺胺药、青霉素、链霉素等许多药物的化学制药方法，人的预期寿命的空前提高也是不可能的。•其实，作为知识本身而言，化学只不过告诉人们，哪些物质对人类有益，哪些对人类有害，如何操作全在于人类自己。但是，人们只在利用化学吃饱、医好、穿好等等之余却记住了哪些是有害的，从而将人类自身偶尔的操作之错迁怒于化学。•于今，化学家们因从事化学、告诉人们化学物质的真相而蒙冤。•作为一个真正的化学家，他不仅应在学科领域去突破，而且应在化学宣传领域去努力。•尽管如此，由于环境问题是一个综合性的问题，因此即使绿色化学家们在学科与化学教育方面作出了努力，他们也只能消除人们对化学的误解，并非解决问题的关键，真正解决环境问题还依赖于全人类的反思。•作为一个系统工程，全球每一个人都应反思，因此绿色观念贯穿于所有领域，而且互相联系，互相依存。具体地说，为了适应环境保护和可持续发展的要求，只有进行真正在观念上进行绿色革命，即人文社会领域宣传绿色伦理，科技界坚持绿色科技观，政府推行绿色政策，人人自我开始绿色行动，世界的明天才会更美好，中国在国际舞台上才会具有竞争力，我们的未来才会充满绿色。如果说不懂化学、科技的人是“化学盲”、“科盲”，那么不懂绿色观念的人应该是“绿盲”，真正的“色盲”。•一、绿色化学的产生•传统化学虽然为人类提供了数不尽的物质产品，同时在生产过程中产生的大量有害物质造成了严重的环境污染。•随着环境污染的日益严重和公众对环境问题的日益关心，人们开始对化学工业提出质疑，对化学科学提出怀疑。也使化学进入了两难境地，一方面社会持续地要求大量的增加先进的化学品，另一方面对制造这些化学品的工业的怀疑和恐惧的程度也增加了，保护生态环境、加强污染治理成为公众的共同心声。第一节绿色化学的产生和发展1、环境保护经历的三个时期(1)20世纪中期以前——稀释废物来防治污染时期在20世纪中期以前，由于对化学物质的长期毒性、生物积累乃至致癌性缺乏足够的认识，认为只要充分降低某一化学物质在特定介质中的浓度就足以减轻其最终影响，人们是将化学品直接排放到大气、水体和土壤中作为其最终处理方法的。应当说自然生态系统对某些外来的化学物质是有一定的抵抗和净化能力(称为环境的自净能力)的，但这种能力是有一定限度的，当污染物超出环境的自净能力时，就会对环境造成严重破坏，进而通过呼吸、饮食等途径进入人体，威胁人类健康。因此，采用稀释废物来防治污染的办法导致了20世纪30年代以来世界范围内的八大公害事件。1930年比利时马斯河谷烟雾事件1943年洛杉矶光化学烟雾事件1948年美国多诺拉烟雾事件1952年伦敦烟雾事件1953～1956年日本水俣病事件1961年日本四日市哮喘事件1968年日本北九州米糠油事件1972年日本富山县骨痛病事件•(2)20世纪中期至八十年代末——末端治理时期•由于对化学品的环境危害有了较多的了解，各国政府相继立法限制废物的排放浓度和排放量，于是许多企业不得不将废水、废气和废渣进行处理后才能排放，然而这并没有从根本上解决环境污染问题。一方面有毒有害物质仍源源不断地被排放到环境中，1993年美国仅以365种有毒物质估算，其排放量就达到了30亿吨。另一方面，处理污染物所需费用十分巨大。1992年，美国化学工业用于环保的费用为1150亿美圆，而美国政府清理已污染地区的费用更高达7000亿美圆。•高昂的费用使环境治理陷入困境。•(3)20世纪九十年代以后——污染预防为主，末端治理为辅时期•1990年，美国颁布了污染防止法案，将污染防止确定为美国的国策。绿色化学在这一背景下应运而生。绿色化学的目标是改变现有化学化工生产的技术路线，实现从“先污染，后治理”向“从源头上根除污染”的转变。•2、绿色化学的提出•为了从根本上预防和治理由化学产生的环境污染，1990年，美国国会通过了《污染防止条例》，该条例制定了国家环境政策，并指出了最佳的环境保护方法应是在源头上防止污染的产生。•1990年，美联邦政府通过了“防止污染行动”的法令，将污染的防止确立为国策。•所谓污染防止就是使废物不再产生，该法令条文中第一次出现了“绿色化学”(GreenChemistry)一词。•1991年“绿色化学”成为美国环境保护局的中心口号，从而确立了绿色化学的重要地位。•二、绿色化学的发展•1、1995年3月16日，美国总统克林顿设立了“总统绿色化学挑战奖”。旨在推进社会各界合作进行化学防止污染和工业生态学研究，从根本上减少乃至杜绝化学污染源。从1996年开始，每年颁奖一次，最初下设五个奖项：•更新合成路线奖（2006年更名为绿色合成路线奖）•变更溶剂/反应条件奖（2006年更名为绿色反应条件奖）•设计更安全化学品奖（2006年更名为设计绿色化学品奖）•小企业奖•学术奖•2、1997年美国成立了绿色化学协会（GCI），它是一个非营利性组织，致力于环境友好化学教育、科研的工作组织。旨在推动绿色化学的研究和教育。•3、1999年，澳大利亚皇家化学研究所设立了“绿色化学挑战奖”，旨在推动绿色化学在澳洲的发展。下设三个奖项：•科研技术奖•小型企业奖•绿色化学教育奖•其重点是：更新合成路线、更新反应条件、设计更安全化学品奖•4、1998年，第一部有关绿色化学的专著出版，《GreenChemistry:TheoryandPractice》,可以说是绿色化学发展史上的里程碑。•1991年1月，由英国皇家化学学会主办的国际性杂志“GreenChemistry”正式创刊，2001年该杂志首次被SCI收录，2006年该杂志的影响因子已上升到4.192，2007年的影响因子达到4.836，由此表明该领域的工作越来越受到关注。•5、2005年的诺贝尔化学奖授予了法国科学家伊夫-肖万、美国科学家罗伯特-格拉布和理查德-施罗克，以表彰他们在绿色化学方面的突出贡献。6、1995年中国科学院化学部组织了《绿色化学与技术——推进化工生产可持续发展的途径》院士咨询活动，对国内外绿色化学的现状与发展趋势进行了大量调研，并结合国内情况，提出发展绿色化学与技术、消灭和减少环境污染源的七条建议，将绿色化学与技术研究列入‘九五’基础研究规划”。1997年由国家自然科学基金委资助的“九五”重大基础研究项目《环境友好石油化工催化化学与化学反应工程》正式启动，项目涉及我国石油化工的一些重要过程，开展采用无毒无害原料、催化剂和“原子经济”反应等新技术的探索研究。同年，为实施科教兴国战略，实现到21世纪中叶我国经济、科技和社会发展的宏伟目标，确保科技自身发展能力不断增强，制定了《国家重点基础研究发展规划》，亦将绿色化学的基础研究项目作为支持的重要方向之一。三、绿色化学教育•化学科学的发展必然要带动化学教育内容的变化，化学教育也应体现化学学科的新知识、新进展。因此，在各级各类学校进行绿色化学教育是培养具有可持续发展理念和专业素质人才的需要。•目前国内外很多大学都开设了“绿色化学”课程，中国科技大学1998年率先在国内为学生开设了选修课“绿色化学”，国内的许多大学成立有“绿色化学协会”等社团组织。第二节绿色化学的原理一、绿色化学的定义1992年，里约热内卢会议提出了“绿色科技”的概念，并指出“环境科学家的任务不再局限于环境污染的治理，而是要求对环境污染进行有效控制和对污染的环境进行修复，以及从污染源头开始杜绝环境污染的产生”。由于“绿色”的概念是一种全新的概念，代表了一种全新的生产模式。因此，至今对它的定义和理解还没有完全统一，出现了各种专业名词，如绿色化学、清洁生产、洁净技术、环境友好技术、零排放等。•绿色化学（GreenChemistry），又称为环境无害化学（EnvironmentalBenignChemistry），是利用化学来防止污染的一门科学。其研究目的为，通过一系列的原理与方法来降低或除去化学产品设计、制造和应用中有害物质的使用与产生，使所设计的化学产品或过程更加环境友好。绿色化学包括所有可以降低对人类健康与环境产生负面影响的化学方法、技术和过程。二、绿色化学的特点绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿，它吸收了当代化学、物理、生物、材料、信息等科学的最新理论和技术，是具有明确的社会需求和科学目标的新兴交叉科学。从科学观点看，绿色化学是化学科学基础内容的更新；从环境观点看，它是从源头上消除污染；从经济观点看，它合理利用资源和能源、降低生产成本，符合经济可持续发展的要求。目前，绿色化学作为未来化学工业发展的方向和基础，越来越受到各国政府、企业和学术界的关注。绿色化学是更高层次的化学。三、绿色化学与环境化学和环境治理的区别环境化学是一门研究污染物的分布、存在形式、运行、迁移及其对环境影响的科学。环境治理则是对已被污染了的环境进行治理，即研究污染物对环境的污染情况和治理污染物的原理和方法。绿色化学是从源头上阻止污染物生成的新学科，它是利用化学原理来预防污染，不让污染产生，而不是处理已有的污染物。四、绿色化学12原则为国际化学界所公认，它反映了近年来在绿色化学领域中所开展的多方面研究工作内容，同时也指明了未来发展绿色化学的方向（1）污染防止优于污染治理一般说来，一个化学物质的毒性越大，其处理的费用也越大避免与降低这些费用的唯一办法是，利用绿色化学的技术来防止或减少废物的产生，从而避免或减少由于废物的工程控制、操作人员保护等方面所造成的支出。污染治理要比污染防止所消耗的费用大得多。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，所造成的损失将是难以估量的。因此，环境保护同其他事情一样，预防永远优于治理。（2）设计合成方法时应最大限度地使所使用的全部原料均转化至最终产品中（提高原子经济性）对于一个化学反应若所使用的全部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，是化学反应的理想目标。长期以来人们一直使用产率。但该方法存在较大的缺陷，即产率没有考虑最终产品以外的其他产物的使用与产生。往往会出现这样的情况，一个合成路线的产率为100%，但却生成了比所需产品更多的废物。这是因为产率的计算是基于单位摩尔原料所生产的产品物质的量。如果1mol原料产生了1mol产品，则该合成方法的产率为100%，似乎是一个完美的合成方法。但该合成过程却可以产生1mol或更多的废物。因此，用产率来评价一个合成过程的效率与效益是不完全的。为了克服这个缺点，Trost于1991年提出了“原子经济“的概念。原子经济考察一个合成过程中所有反应物转化成最终产物的情况。若所有反应物均全部转化至产物中，则这个合成过程是100%的原子经济性反应。显而易见，原子经济的概念是评价合成过程效率与效益的科