周健

　　　 任何事物都有两面性，在人类发展史上曾经做出巨大贡献的化学学科也不例外。化学在为人类创造财富的同时，给人类也带来了危害。化学的发展史上充满着探索与进步，化学家在研究过程中不可避免地会合成出未知性质的化合物，只有通过经过长期应用和研究才能熟知其性质，这时新物质可能已经对环境或人类生活造成了影响。目前全世界的传统化学工业每年产生的有害废物达5亿吨，给自然环境造成巨大危害，也威胁着人类的生存。严峻的现实使得各国必须寻找一条不破坏环境，不危害人类生存的可持续发展的道路。化学工业能否生产出对环境无害的化学品？甚至开发出不产生废物的工艺？绿色化学的口号最早产生于化学工业非常发达的美国。1990年，美国通过了一个“防止污染行动”的法令。1991年后在，“绿色化学”由美国化学会（ACS）提出并成为美国环保署（EPA）的发展目标，也立即得到了世界很多国家的积极响应。

绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”，它是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。它可通过使用自然能源，避免给环境造成负担、避免排放有害物质，并考虑节能、节省资源、减少废弃物排放量。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；并达到反应物的原子全部转化为期望最终产物的目标。十多年来，绿色化学方兴未艾。它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科，内容广泛。

绿色化学的主要特点是：1.充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；2.在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废物向环境排放；3.提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；4.生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为二十一世纪化学发展的主要方向之一。1996年，美国设立了“绿色化学挑战奖”，以表彰那些在绿色化学领域中做出杰出成就的企业和科学家。

绿色化学的研究者们总结出了绿色化学的12条原则，这些原则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.能量使少使用，合成方法最好在常温、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。

下面我结合比较熟悉的催化领域来谈谈绿色化学的应用。

近年来，国内外均在开发钛硅分子筛上催化氧化丙烯制环氧丙烷的原子经济新方法。此外，针对钛硅分子筛催化反应体系，开发降低钛硅分子筛合成成本的技术，开发与反应匹配的工艺和反应器仍是今后努力的方向。在已有的原于经济反应如烯烃氢甲酰化反应中。虽然反应已经是理想的。但是原用的油溶性均相铑络合催化剂与产品分离比较复杂，或者原用的钴催化剂运转过程中仍有废催化剂产生，因此对这类反应的催化剂仍有改进的余地。所以近年来开发水溶性均相络合物催化剂已成为一个重要的研究领域。以上可见，对于已在工业上应用的化学反应。也需要从环境保护和技术经济等方面继续研究，并加以改进。

目前烃类的烷基他反应一般使用氧氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸催化剂。这些液体催化剂共同缺点是，对设备的腐蚀严重、对人身危害和产生废渣、污染环境。为了保护环境，多年来国外正从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料中大力开发固体酸烷基化催化剂。其中采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃他技术引人注目，这种催化剂选择性很高。乙苯重量收率超过99.6%。而且催化剂寿命长。异丁烷与丁烯的烷基化是炼油工业申提供高辛烷值组分的一项重要工艺。近年新配方汽油的出现，限制汽油中芳烃和烯烃含量更增添了该工艺的重要性。

利用生物原料代替当前广泛使用的石油，是保护环境的一个长远的发展方向。1996年美国总统绿色化学挑战奖中的学术奖授予TaxaA大学M. Holtzapp教授，就是其开发了一系列技术把废生物质转化成动物饲料、工业化学品和然料。物质主要由淀粉及纡维素等组成。前者易于转化为葡萄糖。而后者则由于结晶及与木质素共生等原因，通过纤维素酶等转比为葡萄糖。

中国在绿色化学方面的活动也逐渐活跃。1998年，在合肥举办了第一届国际绿色化学高级研讨会；上世纪末，中国科学院化学部确定了《绿色化学与技术》的院士咨询课题，召开了"工业生产中绿色化学与技术"研讨会，并出版了《绿色化学与技术研讨会学术报告汇编》。国家自然科学基金委员会与中国石油化工集团公司联合立项资助了" 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"；香山科学会议以“可持续发展问题对科学的挑战——绿色化学”为主题召开了第72次学术讨论会。很多高校成立了绿色化学与技术研究中心。上述活动推动了我国绿色化学的快速发展。