梁婷 吕咨蔓 孙启维

【摘要】：当今社会，随着环境污染危害性的曝光，环境保护也成了政府和人民共同关注的话题。环境保护不仅需要治理环境污染，更重要的是预防环境污染的发生，在此背景之下，发展绿色化学的效益日渐凸显，已经在全球范围内达成共识并推广。本文以绿色化学为主要内容，针对现在存在的环境问题进行了研究，并结合我国的国情对绿色化学的应用进行了深入地研究。

【关键词】：绿色化学；环境保护；应用分析；

在世界范围内，经济发展和人口增长需要提供越来越多的资源和能源，发展过程中出现的环境污染问题越来越引起人们的重视。面对越来越严峻的环境问题，绿色化学出现在了人们的视野中。绿色化学是新兴的技术概念，能够有效地节约资源并预防环境污染，涵盖了传统的化学、物理、材料、环境和信息等相关学科知识理论，在治理环境污染问题上发挥着重要的作用。

1、绿色化学的产生及研究内容

1.1绿色化学的产生及定义

传统化学通常是只考虑收率和选择性，而忽略在生产过程中所产生的污染，或者是采取先污染后治理措施，但是这种方法确实治标不治本，“野火燒不尽，春风吹又生”，在如此反复的情况下，我们的精力和资金并没有得到节省，从长远上考虑，反而会造成更大的影响。

绿色化学的概念最早由美国学者Paul Anastas研究提出，又可称为清洁化学、环境友好化学或者环境无害化学。绿色化学是指对于人类健康或者自然环境有害的产物、原料、溶剂、试剂和副产物的生产和应用，通过化学的技术手段进行消除或者减少的新兴学科 [1]。绿色化学通过从源头消除环境污染，达到零污染和零排放的目的，从而起到环境保护的作用。

1.2绿色化学的研究内容

绿色互学研究的指导方针和标准是绿色化学的“十二条原则”和“5R理论”，在降低成本，节省资源、能源，减少污染的前提下，通过对深层次的环境无害化学展开研究，充分运用先进的科学技术手段和人文理念对物质中的每个原子进行开发利用，从而减少和消除传统化学中对人类健康和自然环境有害的一面，达到绿色环保、低毒无污染的目标，实现可持续发展。

2目前存在的环境问题及发展趋势

2.1目前存在的环境问题

随着经济全球化的不断发展，人们的生活水平提高的同时，对于资源和能源的需求也随之加大，环境问题已经变成人类需要共同面对的问题。英国《自然》周刊研究报告警告说，如果温室气体排放量继续增加，全球变暖可能在我们有生之年超过安全值[2]。根据相关的调查显示，目前全球共存在十个方面的环境问题：（1）全球气候逐渐变暖（2）太空臭氧层遭到破环（3）大气环境污染（4）海洋环境污染（5）淡水资源紧张和污染（6）土地退化和沙漠化（7）森林锐减（8）全球酸雨蔓延（8）自然生物多样性变少（10）有毒的化学品和危险废物。其中中国存在的最为严重的主要是大气污染、淡水资源紧张和污染，虽然如今污染防治已经取得了一定的成绩，但是都是治标不治本，环境问题已经成为悬在人们心头的达摩克利斯之剑，我们要重点绿色研究和应用绿色化学，掐断环境污染的发生源头，治标更治本，实现可持续发展。

2.2绿色化学的发展趋势

发展绿色化学适应了经济社会的发展，体现了环境保护的要求。随着科学技术的进步，和人们意识的不断提高，近年来绿色化学已经引起了国内外各界的关注。美国总统克林顿设立总统绿色化学挑战奖以来，截至目前共颁奖20余次，颁奖的项目共有100多项。我国也在1993年编制了《中国21世纪议程》，坚决贯彻落实世界环境和发展大会的要求，决心走可持续发展之路。2017年在全国代表大会中，提出了“树立和践行绿水青山就是金山银山”的理念，并指出要推进绿色发展，着力解决突出环境问题，加大生态系统保护力度，改革生态环境监管体制。

2.3绿色化学技术的优势

一直以来我国对于环境污染的治理都是采取末端治理的方法，因为治理时污染已经存在，治理污染的过程中需要花费高昂的资金成本和时间成本。绿色化学技术优势体现在，一方面能够提高治理污染的工作效率，减少耗费的时间，另一方面可以有效减少资金开支，预防污染的形成。除此之外，由于污染已经形成，所以在治理期间需要预防污染的扩散，其中部分污染还会存在一些毒性，而绿色化学技术的治理方法操作简便，安全性好，不会产生有毒有害物质，不会产生二次污染，便于推广和普及。

3.绿色化学在环保中的研究与应用

3.1治理水污染

水污染问题一直以来都是我国政府和人民关注的问题，主要包括居民排放的生活污水、企业排放的商业废水和海水污染问题。造成水污染的化学物质多种多样，主要包括各类有机物、无机物、重金属和放射性物质等。在处理水污染的同时，我们还可以先将这些化学物质进行二次利用和回收，这样不仅可以提高我们处理水污染的治理效果，在利用这些回收的化学物质的同时，也节约了其他流程的成本，这深刻的体现了我国可持续发展的理念，真正做到变废为宝，降低成本。

目前我国处理污水都是采用化学法、物理法、生物法、电渗析、膜技术等方法。在这些处理方法中，最常用的是生物法。相对而言，采用化学法虽然投入资金少，但是容易发生再次污染问题，所以不能大规模推广使用；采用物理法虽然操作方法和原理简单，但是设备占地面积太大，成本过高；电渗析和膜技术污水处理效果好，但投资费用较大，使用过程中维修管理困难；而生物法成本低，可以直接应用，不会产生二次污染，用于处理污染的生物能够进行自我修复，相对来说较为实用[3]。

3.2治理大气污染

近年来，我国大气污染问题较为突出，污染问题日益严峻。大气污染的来源多种多样，大气污染造成的后果也各种各样，像雾霾、全球气候升温、酸雨等问题都是由大气污染引起的。虽然我国现在实施了低碳环保的政策（汽车限号、大力支持共享单车、供暖由煤炭改为天然气等）措施，但是距离我们理想的效果还相差很远，大气污染的治理仍需要我们的不断努力和支持。

SO2是大气污染源之一，可以通过生物脱硫的方法进行处理，减少SO2的排放。Newlight Technologies公司开发了一种以温室气体甲烷为原料合成高性能热塑性塑料的方法，并同时包揽了2016年美国总统绿色化学奖中的两个奖项[4]，这种合成方法不仅成本低廉，用途广泛，还达到了治理大气污染，减小温室效应和全球变暖的可能性。

3.3在绿色催化剂中的应用

在很多的化学反应过程中，通过催化剂可以加快其化学反应的速度。但是目前看来，很多的均相催化剂造成了环境污染，甚至会危害人类健康，所以，绿色催化剂的使用有着至关重要的作用，合理的使用选择性的绿色催化剂，可以减少能源的消耗，提升反应速度，减少环境污染。

通常情况下，绿色催化剂属于非均相催化剂。固体酸碱催化剂是一种优良的绿色催化剂，与传统的催化剂相比有良好的选择性，而且不会腐蚀仪器，可以回收并重复使用。沸石分子筛就是一种固体酸催化剂，能够择形催化，对环境无害，现在已经大规模运用在石油化工领域了。由西比埃（CB&I;）公司和雅保公司开发的AlkyClean催化剂是第一个用于商业規模生产的固体酸催化剂，主要作用是在生产各类烷基化油过程中充当清洁汽油的成分。这种催化剂替代了传统的毒性大、腐蚀性强的液体酸性催化剂，使石油行业开始变得“环境友好”，2015年8月我国的淄博海益精细化工公司也开始使用这项技术生产烷基化油。

3.4在绿色溶剂中的应用

在制造加工和利用化学品的过程中，很多时候会用到辅助性有机溶剂。这些溶剂具有挥发性，挥发后形成的化学烟雾会造成环境污染特别是水体污染，破坏水生动植物生存环境，甚至还会危及人类的生命健康。代替挥发性有机溶剂的绿色溶剂，主要由水、离子液体、超临界流体和无溶剂系统等无毒无害的液体组成，有效避免了挥发性有机溶剂的缺陷。

水溶剂是应用最简单的一种绿色溶剂，它不是单纯以水作为溶剂，而是使用水溶性的均相催化剂，与有机反应物构成两相催化体系，在界面进行反应，利用水溶性催化剂进行的反应得到的产物容易被分离出来，反应选择性好，不但能够简化操作流程，消除环境污染，还能提高反应速率，提高产率，实用性非常广泛。

超临界流体（SCF）是指超出了物质的临界压力、温度的一种流体，其密度与液体接近，而黏度则与气体接近，具有很高的可压缩性和传递速度。最常用的是超临界CO2，CO2来源于工业副产物，在利用的同时可以减少温室气体的排放，并且具备无毒害、不可燃、成本低、易分离、化学稳定性好等特点。将超临界CO2运用到生产过程中，能够有效纯化产物，确保溶剂无残留，还能溶胀和扩散高聚物，是环保上可接受的优良有机溶剂。超临界流体可以普遍的应用在电子、化工、精密仪器、医疗器械、食品、化妆品等领域。

3.5在绿色化学品中的应用

绿色化学品是环境友好型产品，即使使用之后，再循环也能降解为环境无害的H2O和CO2。绿色化学品的应用十分广泛，如今已经成功的应用到绿色农药、无磷洗衣粉和可生物降解塑料等化学品的使用中了。传统的塑料长期残留会污染土壤和地下水，还可能会携带并传染各种疾病，最重要的是很难被降解，如果丢到农田之中还会阻碍农作物的生长，属于“白色污染”，危害很大，受到了政府的高度关注。因此，研究开发可生物降解塑料产品的意义十分重大，这类产品能够通过微生物的作用，分解成为环境无害的CO2和H2O，对我们的环境保护具有重要意义。

3.6在绿色原料中的应用

为达到绿色化学无毒无害的目标，绿色化学应用的第一步就是绿色原料的选择。通常在四方面对原料是否绿色化进行评价：（1）原料的起源（2）原料的可更新性（3）原料的危害性（4）原料选择的下游影响。碳酸二甲酯（DMC）作为一种能够代替光气的无毒害化工材料，可以通过与不同的化学物品产生的化学反应，衍生出一系列我们所需要的化合物。相对于毒性较大的光气，DMC更安全、无污染，更易于推广，作为羰基化试剂、甲基化试剂、汽油添加剂被广泛使用。目前沙特基础工业公司、旭精工株式会社、三菱公司等已经实现了PC和PU的无光气商业化生产技术。

3.7在绿色能源中的应用

由人口增加和生活质量提高引发的资源短缺已经成为世界性难题，我们所使用的传统能源都是不可再生的，所以我们要将目光转向一些可重复利用、来源广泛的新能源，这样才能在提高生活所需的同时又不破坏环境。目前新能源主要有风能、太阳能、地热能、生物质能和海洋能以及氢能、核能等。其中使用最为便捷的是氢能，氢能具有燃烧性能好、来源广泛、导热性好、利用形式多样的特点，可以作为电池、发动机燃料、混合燃料。2016年南京大学建成了亚洲第一座“氢能源”绿色大楼，楼内使用的所有能源几乎都来源于废弃的“氢气”，这是利用氢能源的标志性事件，为研究开发利用新能源造福生活提供了很好的借鉴和思路。。

结语

绿色化学是建立在传统化学的基础之上，通过运用先进科技方法和环境保护理念，实现了集约高效无污染，是面向21世纪的高层次有内涵的新思想、新理念。绿色化学面对长久以来的环保问题，不仅能够在提高我们的经济效益，也能做到环境治理的高效率，实现环境和利益的双赢。但是我们的环境保护也不能只靠一些技术手段或方法就能解决，还需要我们所有人的实际支持，形成人人参与环境保护氛围，让环境保护的观念深入人心，实现政府和人民齐心协力保护环境的良好格局。

【参考文献】：

[1]Matlack A. Introduction to green chemistry[M].2nd ed. Boca Raton FL： CRC Press，2010

[2]李京友，范小振.绿色化学应用型人才实践能力探微[J].沧州师范学院学报，2012，28（1）：12-15

[3]李育友.浅谈有关重金属废水处理的研究进展[J].企业导报，2012（16）：270-270

[4]程海涛，申献双.2016年美国总统绿色化学挑战奖项目评述[J].现代工业，2016，36（10）：1-3