隨著化學在生活中扮演著越來越重要的角色，我們的衣食住行已經離不開化學了，化學染料將生活變得五彩繽紛，但同時不當的使用，也會對身體造成傷害； 食品添加劑一定程度上改良了食物的色香味，但同時也讓越來越多的毒害食品應運而生； 高科技材料讓生活更便利，同時造成的環境問題不容小覷[1].化學是一把雙刃劍，我們只有好好利用才能充分發揮它的優點。綠色化學就是以更加健康，無害的方式使用化學，減少化學帶來的危害。

1 綠色化學的基本概念

1. 1 綠色化學的概念

“綠色化學”由美國化學會（ ACS） 提出，核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染； 反應物的原子全部轉化為期望的最終產物。

按照美國《綠色化學》（ GreenChemistry） 雜志的定義，綠色化學是指： 在制造和應用化學產品時應有效利用（ 最好可再生） 原料，消除廢物和避免使用有毒的和危險的試劑和溶劑。而今天的綠色化學是指能夠保護環境的化學技術。 它可通過使用自然能源，避免給環境造成負擔、避免排放有害物質。 利用太陽能為目的的光觸媒和氫能源的制造和儲藏技術的開發，并考慮節能、節省資源、減少廢棄物排放量。綠色化學又稱“環境無害化學”、“環境友好化學”、“清潔化學”,它涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科，內容廣泛。世界上很多國家已把“化學的綠色化”作為新世紀化學進展的主要方向之一[2].

1. 2 綠色化學產生的背景

隨著現今人口的急劇增加，各行業的迅猛發展，全球人類正面臨著有史以來非常嚴重的環境危機。而作為國民經濟支柱產業之一的化學工業及相關產業，其大范圍的普及在為創造物質文明做出重要貢獻的同時，在生產活動過程中不斷排放大量有毒有害物質，危害人類健康，給全球環境帶來不可忽視的威脅[3].環境問題： 全球氣候變暖、核冬天的威脅、臭氧層的破壞、光化學煙霧與大氣污染、酸雨、生物多樣性銳減、森林的破壞、荒漠化。綠色化學的產生是必然的，我們要為開創美好的生活而發展化學利用化學，而不能讓化學的過度使用毀掉了我們的生活環境。

2 可發展的綠色能源

綠色能源也指清潔能源，指的是對環境友好的能源，意思為環保，排放少，污染程度小。包括可再生能源與非可再生能源。其中可再生能源指消耗后可得到恢復補充，不產生或極少產生污染物。如太陽能、風能，生物能、水能，地熱能，氫能等。非再生能源指在生產及消費過程中盡可能減少對生態環境的污染，包括使用低污染的化石能源（ 如天然氣等） 和利用清潔能源技術處理過的化石能源，如潔凈煤、潔凈油等。

2. 1 太陽能

太陽能是由內部氫原子發生氫氦聚變釋放出巨大核能而產生的能，來自太陽的輻射能量。人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽[4].植物通過光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽能轉變成化學能在植物體內貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經過漫長的地質年代演變形成的一次能源。地球本身蘊藏的能量通常指與地球內部的熱能有關的能源和與原子核反應有關的能源。

2. 2 風能

風能蘊藏量豐富，是全球水能的 10 倍以上； 風能可以再生，取之不盡，用之不竭。風能作為一種清潔、安全的可再生能源，千百年來一直受到人類的重視，成為 21 世紀人類理想的能源資源。

以風電取代煤電，可減少大量污染物的排放量，如： 二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、粉塵等。隨著風電技術的逐步成熟和風電機性能價格比的提高，使風電成本降低，逐步具備了與其他能源競爭的實力。風電在某些國家能源構成及消費中的比例越來越高，而且隨著技術的進步，社會的發展，這一比例還會更高。

風能等潔凈、可再生能源的開發與利用將成為人類實施能源可持續發展戰略的重要舉措與途徑。同時太陽能具有普遍性、無害性、巨大而長久等優點，加大太陽能的開發利用，可大大減少煤石油產生的污染物，對環境保護起著重要作用。

2.3 水能

水能是一種可再生能源，水能主要用于水力發電。水力發電將水的勢能和動能轉換成電能。以水力發電的工廠稱為水力發電廠，簡稱水電廠，又稱水電站。水力發電的優點是成本低、可連續再生、無污染。缺點是分布受水文、氣候、地貌等自然條件的限制大。水能資源最顯著的特點是可再生、無污染。開發水能對江河的綜合治理和綜合利用具有積極作用，對促進國民經濟發展，改善能源消費結構，緩解由于消耗煤炭、石油資源所帶來的環境污染有重要意義。

2.4 核能

核能是通過轉化其質量從原子核釋放的能量，利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發電的方式。它與火力發電極其相似。只是以核反應堆及蒸汽發生器來代替火力發電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學能。核能的優點： 核能發電不像化石燃料發電那樣排放巨量的污染物質到大氣中，因此核能發電不會造成空氣污染，也不會造成空氣污染； 核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，能產生巨大的能量，并方便儲存運輸。雖然核能也存在很多缺點： 核能電廠會產生高低階放射性廢料，或者是使用過之核燃料具有放射性，必須嚴格保證安全，防止射線對人們和環境造成傷害，同時核電廠會產生大量的熱污染，若是小心謹慎的使用核能，或是采取有效措施避免核能帶來的危害，核能也將是未來清潔能源的主力軍。

3 綠色工廠

化工廠是造成環境污染的一大源頭，排出的廢氣廢水廢渣對環境造成了巨大的危害，甚至嚴重影響了周邊居民的生活，近年來，隨著環保的呼聲越來越高，人們開始反對化工廠，現代化工廠必須考慮環境帶來的后果[5].同時工業三廢的治理也是一項讓人頭疼重大工程。然而在工廠的運作中引進綠色原料，使用綠色催化劑，并設計一個綠色有效的生產路線，從源頭開始減少污染，將比忙著處理污染帶來的危害更有實際作用。

3. 1 綠色原料

有機合成反應中，有許多原料是有毒的，甚至是劇毒物質，如光氣、氫氰酸、氰化物、硫酸二甲酯等[6].它們的化學性質活潑，以它們為原料生產一些傳統的化學品已經相當成熟，工藝簡單，條件緩和，成本較低，所以沿用至今。但是，大量使用這些原料將危害從業人員的健康，并對環境造成嚴重污染。選擇環保有效原料，盡量將污染降低，如可以通過對CO2的利用合成所需的有機產物，氧化劑上可以選擇雙氧水，生成的產物無毒無污染。使用 DMC 在諸多領域全面替代光氣、硫酸二甲酯（ DMS） 、氯甲烷及氯甲酸甲酯等劇毒或致癌物進行羰基化、甲基化、甲酯化及酯交換等反應生成多種重要化工產品。選擇綠色的原料也許會耗費更多的資金，但是最大限度的保護了環境，這才是一份無價的財富。

3. 2 綠色溶劑

大量的與化學制造相關的污染問題不僅來源于原料和產品，而且源自在其制造過程中使用的物質。

最常見的是在反應介質，分離和配方中所用的溶劑。

在傳統的有機反應中，有機溶劑是最常用的反應介質，這主要是因為它們能較好地溶解有機化合物。但有機溶劑的毒性和難以回收又使之成為對環境有害的因素。因此，在無溶劑存在下進行的有機反應，用水作反應介質，以及超臨界流體作反應介質或萃取溶劑將成為發展潔凈合成的重要途徑。

超臨界流體是指超臨界溫度及超臨界壓力下的流體，是一種介于氣態與液態之間的流體。在無毒無害溶劑的研究中，最活躍的研究項目是開發超臨界流體（ SCF） ,特別是超臨界 CO2作溶劑。超臨界 CO2是指溫度和壓力在其臨界點（ 31. 10 ℃，7 477. 79KPa） 以上的 CO2流體。它通常具有流體的密度，因而有常規常態溶劑的溶解度； 在相同條件下，它又具有氣體的粘度，因而又具有很高的傳質速度[7].而且，由于具有很大的可壓縮性，流體的密度，溶劑溶解度和粘度等性能可由壓力和溫度的變化來調節。其最大優點是無毒、不可燃、價廉等。

3. 3 綠色催化劑

工廠的運作離不開催化劑，好的催化劑將大大提高生產效率，綠色化學要求化學品的生產最大限度地合理利用資源，最低限度地產生環境污染和最大限度地維護生態平衡。它對化學反應的要求是： 采用無毒、無害的原料； 在無毒無害及溫和的條件下進行； 反應必須具有高效的選擇性； 產品應是環境友好的。這四點要求之中有兩點涉及到催化劑，人們將這類催化反應成為綠色催化反應，其使用的催化劑也就稱為綠色催化劑[8].

目前烴類的烷基化反應一般使用氫氟酸、硫酸、三氯化鋁等液體酸催化劑，這些液體催化劑的共同缺點是，對設備的腐蝕嚴重、對人身危害和產生廢渣、污染環境。為了保護環境，多年來國外正從分子篩、雜多酸、超強酸等新催化材料中大力開發固體酸烷基化催化劑。其中采用新型分子篩催化劑的乙苯液相烴化技術引人注目，這種催化劑選擇性很高，而且催化劑壽命長，污染小 .

3. 4 綠色反應

在化學合成特別是有機合成中，減少廢物的關鍵是提高選擇性問題，即選擇最佳反應途徑，使反應物原子盡可能多地轉化為產物原子，最大限度地減少副產物，才會真正減少廢物的生成。對于大宗基本有機原料的生產來說，選擇原子經濟反應十分重要。對原子的利用率大，可以節約原料，節約成本，還可以減少反應廢料，以減少其對環境造成的污染。

4 綠色食品

隨著農用化學物質源源不斷地、大量地向農田中輸入，造成有害化學物質通過土壤和水體在生物體內富集，并且通過食物鏈進入到農作物和畜禽體內，導致食物污染，最終損害人體健康。綠色食品在中國是對無污染的安全、優質、營養類食品的總稱。由于先后出現大量的有毒食品： 毒奶粉，毒大米，打了激素的水果，肉類……這些不健康的食物時刻威脅著我們的生命安全。在培養食物的過程中，不隨意添加化學物質，讓他們自然的生長，同時注意保證土地、水源的干凈，防止污染進入食物。在食物的加工過程中，不因某種目的，隨意添加食品添加劑，或為達指標參入危害健康的化學物質。在食品的保存過程中，也不能因為延長保質期而隨意添加化學物質。

4. 1 綠色農藥

在我國的農業生產中，為保證農作物增產，農藥不可避免地被運用。農藥在防治農作物病蟲害，保證農作物正常生長，提高單位面積產量上起到了舉足輕重的作用。但由于農藥種類繁雜，長期使用或濫用會嚴重污染環境，給動植物和人類造成嚴重危害。由于農藥的頻繁使用，導致各種害蟲的抗藥性逐漸增強，最終導致農藥的使用次數和濃度不斷增加。農藥的使用不僅影響農作物本身的生產，同時還對周圍的生態環境產生影響。

生物農藥主要包括三個類別： 微生物農藥，包括細菌、真菌、病毒和原生動物等制劑； 農用抗生素，即微生物新陳代謝中產生的活性物質，具有致病殺蟲的功效； 生化農藥，指那些自然界存在的生物化學物質經人工或從自然界的生物源中分離或派生出來的化合物。生物農藥對于環境的影響甚微，在農業生產中可大力推廣使用。

5 綠色化學的發展前景

綠色化學的最大特點在于它是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。綠色化學是人類的一項重要戰略任務。

綠色化學的根本目的是從節約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革傳統化學，從而使我們對環境的治理可以從治標中轉向治本。綠色化學的發展不僅將對環境保護產生重大影響，而且將為我國的企業與國際接軌創造條件！

參考文獻

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