淺談綠色化學(xué)化工問題的發(fā)展和創(chuàng)新

　　隨著全球范圍內(nèi)人口的膨脹、能源和資源的短缺、環(huán)境污染問題的日益突出，世界各國政府以及人們?cè)谙硎墁F(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)給人們帶來的巨大便利和快樂的同時(shí)，也逐漸意識(shí)到人們未來面臨的巨大生存危機(jī)和困難。為了喚起人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視和綠色產(chǎn)品和工程的關(guān)注，許多諸如可持續(xù)發(fā)展、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色產(chǎn)品、綠色化學(xué)等詞匯大量涌現(xiàn)。盡管“綠色化學(xué)”這個(gè)詞的使用頻率非常之高，如政府、媒體、工廠、研究機(jī)構(gòu)人員等均將其廣泛使用于政府報(bào)告、規(guī)劃、研究論文中。但是，象使用“納米”一樣，許多人只是更多將其作為一種“時(shí)髦”的詞在使用，而對(duì)其真正含義以及其中一些深層次的問題，卻不甚了解，甚至經(jīng)常將其與環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展以及循環(huán)經(jīng)濟(jì)混為一談。這些問題不僅造成了綠色化學(xué)概念的濫用和混亂，而且還尚未引起人們，特別是學(xué)術(shù)界的普遍注意?；谶@種情況，作者認(rèn)為非常必要對(duì)綠色化學(xué)與化工的基本問題，諸如其定義、原理、它的本質(zhì)、特征、研究范圍、對(duì)象等以及產(chǎn)品和過程綠色度的定量評(píng)價(jià)等，應(yīng)該有一個(gè)清晰的界定。而對(duì)其存在的問題，如離子液體等研究中出現(xiàn)的“綠色非綠”等問題，應(yīng)該有清醒的認(rèn)識(shí)，并力爭(zhēng)去加以解決。

　　特別需要說明的是：“綠色化學(xué)”與“綠色化學(xué)化工”概念相同，使用“綠色化學(xué)化工”是為了強(qiáng)調(diào)“綠色化學(xué)”與“化工”的關(guān)系。為此，作者結(jié)合綠色化學(xué)以及綠色化工發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，從綠色化學(xué)化工的基本問題出發(fā)，從多個(gè)角度或多個(gè)層面來談?wù)劸G色化學(xué)與化工的基本問題，希望能引起學(xué)術(shù)界和政府部門的重視和討論，在大家討論和爭(zhēng)論的基礎(chǔ)上，最終達(dá)到正本清源的效果。
　　一、綠色化學(xué)化工基本問題的發(fā)展及研究進(jìn)展
　　1984 年美國環(huán)保局首先提出“廢物最小化”，初步體現(xiàn)綠色化學(xué)的思想。而到1989 年美國環(huán)保局提出“污染預(yù)防”——綠色化學(xué)思想才初步形成，1990 年美國聯(lián)邦政府通過“防止污染行動(dòng)”的法令，將污染的防止確立為國策之后，才第一次出現(xiàn)“綠色化學(xué)”這個(gè)詞匯。盡管這個(gè)詞出現(xiàn)至今已近17年，但其含義，也即其定義卻也在不斷的發(fā)展和變化。剛出現(xiàn)時(shí)，它更多的是代表一種理念、一種愿望。但隨著時(shí)間的流逝，它本身在不斷的發(fā)展變化中逐步趨于實(shí)際應(yīng)用，且其發(fā)展與化工密切相關(guān)。實(shí)際上，綠色化學(xué)代表了化學(xué)和化工學(xué)科的共同發(fā)展趨勢(shì)和目標(biāo)之一，即無論是化學(xué)還是化工，不僅要面對(duì)社會(huì)發(fā)展對(duì)環(huán)境、健康和能源等方面日益嚴(yán)格的要求，而且還要面臨來自其他新興學(xué)科前所未有的挑戰(zhàn)。而綠色化學(xué)在連接化學(xué)與化工中所起的橋梁作用就體現(xiàn)得越來越明顯。
　　二、綠色化學(xué)和化工的發(fā)展趨勢(shì)
　　按照技術(shù)領(lǐng)域作者提出了綠色化工產(chǎn)品設(shè)計(jì)、新型反應(yīng)技術(shù)、溶劑的綠色化及綠色溶劑等幾個(gè)方面綠色化學(xué)和化工的發(fā)展趨勢(shì)。
　　1.綠色化工產(chǎn)品設(shè)計(jì)
　　綠色化工產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求對(duì)環(huán)境的影響最小化，這包括設(shè)計(jì)過程中的生命周期分析和循環(huán)回收、回用設(shè)計(jì)等。如果一個(gè)產(chǎn)品本身對(duì)環(huán)境有害，僅僅降低其成本和改進(jìn)其生產(chǎn)工藝對(duì)環(huán)境的影響是不夠的，化學(xué)工業(yè)需要思考更多的是產(chǎn)品全生命周期中的成本和收益，特別是要考慮社會(huì)和環(huán)境的成本。因此，國家在這方面的法律法規(guī)對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綠色化具有很大的影響。其中發(fā)達(dá)國家對(duì)于化工產(chǎn)品“綠色化”的要求，以及發(fā)展中國家受到“綠色壁壘”的限制，使得化工產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綠色化成為必然趨勢(shì)。在綠色化工產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，要遵循全生命周期設(shè)計(jì)、再循環(huán)和再使用設(shè)計(jì)、降低原料和能量消耗設(shè)計(jì)以及利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行綠色化工產(chǎn)品的設(shè)計(jì)等原則。由于大多數(shù)人只考慮到他們直接控制的產(chǎn)品生命周期部分，造成化工產(chǎn)品全生命周期的想法尚不能深入化學(xué)工業(yè)界。另外，化工產(chǎn)品設(shè)計(jì)的綠色化并沒有成為企業(yè)發(fā)展的機(jī)遇，而更多的是企業(yè)被大環(huán)境所逼而致的。因此，綠色化設(shè)計(jì)的積極性急需提升。綠色化設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和方法尚未建立也是其發(fā)展的重要障礙。還有新材料，如納米材料的安全性等方面的問題。
　　2.新型反應(yīng)技術(shù)
　　迄今為止，化學(xué)家構(gòu)筑了大量的化學(xué)反應(yīng)，已有十幾年沒有新的人名反應(yīng)出現(xiàn)，因此僅從化學(xué)反應(yīng)本身開發(fā)新的反應(yīng)已經(jīng)難上加難。從綠色角度來看，由于很多傳統(tǒng)有機(jī)合成反應(yīng)用到有毒試劑和溶劑，這些有毒試劑和溶劑的綠色替代物的開發(fā)給這些傳統(tǒng)反應(yīng)的重新構(gòu)筑提供了機(jī)遇。另外反應(yīng)與生物技術(shù)、分離技術(shù)、納米技術(shù)等的結(jié)合使得開發(fā)新型反應(yīng)路徑仍有空間。
　　3.溶劑的綠色化及綠色溶劑
　　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，而且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。目前廣泛使用的溶劑是揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)，其在使用過程中有的會(huì)引起臭氧層的破壞，有的會(huì)引起水源和空氣污染，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，在新工藝過程需要限制這些溶劑的使用，最好不用，或用環(huán)境友好的代替物替代環(huán)境不友好的溶劑。對(duì)溶劑實(shí)現(xiàn)閉環(huán)循環(huán)，是解決溶劑對(duì)人類和環(huán)境影響的最終解決方法。另外超臨界流體和離子液體與生物催化的結(jié)合、水作為溶劑和無溶劑系統(tǒng)均是目前研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　本文在綜述國內(nèi)外綠色化學(xué)化工研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，分別從其定義、原理、評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，研究對(duì)象和內(nèi)容，研究任務(wù)和目標(biāo)等方面，嘗試將綠色化學(xué)作為一門學(xué)科來進(jìn)行全面的闡述，期望能夠給大家展示一個(gè)不斷發(fā)展的完整的綠色化學(xué)化工體系，引起學(xué)者和政府官員，以及大眾對(duì)綠色化學(xué)化工有一個(gè)相對(duì)清晰的認(rèn)識(shí)，并在討論和爭(zhēng)論得基礎(chǔ)上促進(jìn)綠色化學(xué)化工的健康發(fā)展。但由于綠色化學(xué)發(fā)展的歷史還很短，涉及的面很寬，發(fā)展的速度很快，本文尚有很多有關(guān)綠色化學(xué)方面的論述并不全面，有些觀點(diǎn)有待質(zhì)疑。因此，本文拋磚引玉，期待更多的綠色化學(xué)工作者推進(jìn)綠色化學(xué)這門學(xué)科進(jìn)一步發(fā)展。