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摘要：隨著全球對環(huán)境污染問題的重視，環(huán)境保護工作也逐漸成為全球所關注的焦點。本文對綠色化學進行了分析，研究了綠色化學在環(huán)境保護及環(huán)境污染治理方面的應用，提出綠色化學是環(huán)境保護工作不可或缺的重要手段。

關鍵詞：綠色化學；環(huán)境污染；環(huán)境保護

1.綠色化學的重要地位

綠色化學也叫環(huán)境無害化學，其是指在化學產(chǎn)品生產(chǎn)開始就最有效的利用原料，采用預防的科學手段及環(huán)境友好的化學反應，最大限度地降低能耗，最大的生產(chǎn)出環(huán)保、有用的產(chǎn)品，在整個生產(chǎn)始末過程中，均為零排放或者零污染。

(1)人類生存的需要。人類社會的發(fā)展過程就是自然資源消耗及應用的過程，在化工為我們提供物質基礎、改善生存條件的同時，也帶來了很多因自然環(huán)境破壞而產(chǎn)生的不利人類生存的危害，如全球變暖、臭氧層空洞、霧霾及紫外線輻射等。

(2)社會經(jīng)濟發(fā)展的需要。隨著技術的發(fā)展，化學工業(yè)在推動社會的進步及經(jīng)濟發(fā)展的同時，環(huán)境污染問題也隨之產(chǎn)生，由于企業(yè)對污染物處理成本的增加，進而對于社會經(jīng)濟的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。

(3)企業(yè)健康發(fā)展的需要。企業(yè)在化工生產(chǎn)的同時產(chǎn)生了無經(jīng)濟價值并對環(huán)境有害的廢水、廢氣及廢渣，嚴重破壞了自然界的生態(tài)環(huán)境，增加了企業(yè)處理的成本，降低了企業(yè)的競爭力。以上因化學工業(yè)而導致的問題都可以使用綠色化學技術得以緩解及解決，所以在化工生產(chǎn)過程中推行綠色化學是相當必要的。

2.綠色化學的理念

從科學角度來看，傳統(tǒng)化學的思維方式因綠色化學產(chǎn)生而更新和發(fā)展，綠色化學的核心是研發(fā)新的合成方法、新的工藝路線，尋找傳統(tǒng)化工原料的替代品，特別是可再生的生物資源，使用新的反應條件，如環(huán)境無害化反應介質、超臨界流體，最終設計、生產(chǎn)出環(huán)境友好型產(chǎn)品。從環(huán)境角度來看，在源頭上消除了環(huán)境污染是綠色化學的宗旨，其從源頭上避免使用對生態(tài)環(huán)境有害的化學原料、化學溶劑及反應催化劑，不產(chǎn)生副產(chǎn)物或副產(chǎn)物無害化，生產(chǎn)出不污染環(huán)境并且有利于環(huán)境的產(chǎn)品，實現(xiàn)了化工生產(chǎn)的“零排放”與“原子經(jīng)濟性”。從經(jīng)濟角度來看，綠色化學使資源和能源得到了更合理利用，使生產(chǎn)成本降低，其符合了經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的要求。

(1)P.T.Anastas和J.C.Waner綠色化學12原則。①防止污染物的產(chǎn)生比生產(chǎn)過程中產(chǎn)生污染物后再處理要好。②在進行合成方法設計時，應使全部原輔材料盡量的、最大程度的轉化為產(chǎn)品。③盡最大可能的使生產(chǎn)過程中使用的原輔材料及產(chǎn)品對生態(tài)環(huán)境無污染。④合成的化合物既要具有所需要的性能，又應具備低毒、低污染特性。⑤在設計合成方法時應盡量降低反應所需能耗，還需考慮化學反應對環(huán)境及經(jīng)濟的影響。常溫、常壓下進行化學反應是有效降低反應能耗的重要手段。⑥在技術及經(jīng)濟效益允許情況下，最大限度的回收廢棄物中可重復利用的原料。⑦盡可能避免衍生反應合成化合物，因衍生反應過程中需額外添加反應物及產(chǎn)生無用的廢棄物。⑧使用反應催化劑比化學計量數(shù)試劑更占優(yōu)勢。⑨盡量使用可降解材料設計產(chǎn)品，材料降解后生成無害的產(chǎn)物，不污染環(huán)境。⑩使用在線監(jiān)控的分析方法，將對環(huán)境有害的產(chǎn)物在產(chǎn)生前就對反應加以控制。11根據(jù)燃燒、爆炸、有毒、腐蝕等特性選擇反應物，使化學過程中事故可能性降到最低。12在化學反應過程中，盡可能不使用或少使用輔助試劑，若需使用時應采用無毒、無害試劑。

(2)綠色化學5R原則。①Reduction（減量），在化學反應過程中，應減量使用原輔料，達到節(jié)約自然資源，減少“三廢”排放的目的。②Reuse（重復使用），重復使用是降低生產(chǎn)成本，減少污染物排放的重要手段。如化學工程中催化劑、載體等，在設計之初就應考慮重復使用。③Recycling（回收），通過回收未反應的原料、不參加反應的溶劑、反應副產(chǎn)物及反應助劑，實現(xiàn)節(jié)約資源、減少污染和節(jié)約成本的目的。④Regeneration（再生），在生產(chǎn)過程中使原材料得到再生，提高資源、能源利用率，減少污染物排放。⑤Rejection（拒用），拒絕使用對環(huán)境有污染性且不可回收、不可再生、不可替代的原輔料。

3.綠色化學的發(fā)展方向

（1）探索綠色化學的反應原料。參加反應過程的化學原輔料，要符合綠色化學5R要求。

（2）提高原子經(jīng)濟性反應。原子經(jīng)濟性的氧化反應、催化的加成反應、周環(huán)反應中具有代表性的Diels-Alder反應。

（3）提高反應的選擇性。使用定向合成的方法，減少副反應產(chǎn)生及衍生物的產(chǎn)生。

（4）開發(fā)環(huán)境友好型催化劑。選擇使用催化劑，除關注催化劑活性、選擇性及催化壽命外，要考慮催化劑的環(huán)境友好性。如雜多化合物在催化氧化、烷基化、異構化等石油化工領域使用。

（5）使用物理方法促進化學反應。使用微波、輻照等物理方法促進化學反應，減少化學品的使用及污染物的排放。

（6）計算機輔助助力綠色化學設計和模擬。利用計算機可進行化合物結構分析、化學反應程度預測及化工流程控制等方面的計算和模擬，為開發(fā)出符合綠色化學12原則的最佳工藝路線及產(chǎn)品設計方案提供助力。

（7）研發(fā)環(huán)境友好產(chǎn)品。如可降解塑料、環(huán)境友好農(nóng)藥、綠色燃料、綠色涂料等。

4.環(huán)境保護中綠色化學的應用

化學工業(yè)具有行業(yè)復雜，品種多，工藝差別大等特點，是國民經(jīng)濟的重要支撐之一。但隨著現(xiàn)階段全球生態(tài)危機的加劇，環(huán)境保護已經(jīng)成為了世界各國特別關注的重點問題。綠色化學作為預防及治理環(huán)境的有效手段，近年在環(huán)境保護方面具有廣泛的應用，具體如下。

(1)綠色化學在大氣污染預防中的應用。煤炭燃燒產(chǎn)生的二氧化硫，二氧化硫是大氣污染中最主要的污染物，大氣污染預防的關鍵在于減少、控制二氧化硫的排放。綠色化學中預防和治理空氣污染最有效的方法是使用煤炭脫硫技術。目前有三種燃煤脫硫技術，第一種從污染預防角度出發(fā)，在煤炭燃燒之前，使用物理及化學方法對煤炭進行燃前脫硫處理；第二種在煤炭燃燒過程中，從污染治理角度出發(fā)，對煤炭進行固硫處理；第三種，從污染治理角度出發(fā)，對煤炭燃燒后產(chǎn)生的煙氣進行煙氣脫硫處理。綠色化學中煤炭生物脫硫技術是人工加速自然界硫循環(huán)的方法，采用該技術在環(huán)境保護方面效果好、經(jīng)濟效益高、反應溫和等特點，目前該技術是大氣污染防治的主要發(fā)展方向。生物脫硫技術分為處理浮選法、生物浸出法及微生物絮凝法。在煤炭生物脫硫技術基礎上，煤炭生物—非生物脫硫技術也是當前煤炭脫硫技術研究的新方向，此技術可有效縮短脫硫時間，提高經(jīng)濟效益[1]。此外，在現(xiàn)有馴化菌種選育研究基礎上，正努力探索利用遺傳學新技術、新成果對煤炭脫硫生物進行改良研究[2]。

(2)綠色化學在水污染中的應用。水污染主要來源于城市污水及工業(yè)廢水，其中工業(yè)廢水中含有大量的酸堿離子、金屬離子，甚至具有放射性性質的物質[3]。這些工業(yè)廢水中的大部分物質可作為生產(chǎn)中的原料來使用，它們具有很高的可回收利用價值，并且工業(yè)廢水中的物質對生物健康產(chǎn)生嚴重的影響。而傳統(tǒng)的水污染治理由于技術水平低，提取廢水中化學物質效果差，即對大量工業(yè)原材料造成浪費，也沒達到污水治理的目標。當前，工業(yè)廢水的凈化效果隨著綠色化學技術的快速發(fā)展而顯著提高，清潔原材料在化工生產(chǎn)中的引入，新型的化工合成技術和方法的實施，降低了工業(yè)廢水中有害物質提取難度，并降低了工業(yè)廢水的外排量，達到增加原材料使用率、污水零排放的目的。除從源頭控制化工原料及生產(chǎn)工藝外，水污染處理技術也得到了長足進步，特別是聯(lián)用聲、光、電、磁、微生物氧化等手段的水處理技術的研究和開發(fā)，并開發(fā)出了高效、經(jīng)濟、環(huán)保的水處理技術[4]。

(3)綠色化學在固體廢棄物污染中的應用。化工生產(chǎn)固體廢棄物、城市生活垃圾、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)固體廢棄物是自然界中固體污染物的主要來源。傳統(tǒng)的固體廢棄物一般采用填埋法或燃燒法進行處理，但燃燒法會產(chǎn)生大量對環(huán)境有毒有害的氣體，使大氣環(huán)境遭受二次污染；而采用填埋法處理固體廢棄物雖然不會產(chǎn)生有毒有害氣體，但占用大量耕地，且廢棄物降解困難，廢棄物在填埋后會造成土壤的污染，最終造成地下水受到污染。綠色化學技術是解決上述問題的有效手段，采用熱分選煤氣化或電離氣化技術，其在固體廢棄物處理過程中操作簡單，經(jīng)濟效益高，具有較高的自然資源利用率，處理時不產(chǎn)生有毒有害物質，可以避免二次環(huán)境污染現(xiàn)象發(fā)生。另外超聲波降解技術也有較大進步，通過超聲波的聲能對白色污染物進處理，能夠在空氣氣泡內使有機物發(fā)生化學鍵發(fā)生斷裂，達到有機物降解的效果[5]。

5.結語

綠色化學是傳統(tǒng)化學與可持續(xù)發(fā)展理念相結合的一門新興的科學領域，在現(xiàn)階段是前沿性的技術，在生態(tài)環(huán)境保護領域具有不可替代的作用。只有不斷的加大綠色化學研究，不斷創(chuàng)新綠色化學方法，全力發(fā)展綠色化學工業(yè)，才能自源頭上預防環(huán)境污染，提高化學工業(yè)的“原子經(jīng)濟性”，實現(xiàn)化學工業(yè)“零排放”。

參文文獻

[1]謝作晃.幾種細菌對煤炭脫硫作用的初步研究[D].貴州大學,2008:71.

[2]布魯斯·E·里特曼.環(huán)境生物技術的實踐(英文)[J].上海師范大學學報(自然科學版),2014,43(01):1-8.

[3]王建東.環(huán)境污染治理中綠色化學技術的應用探究[J].世界有色金屬,2019(10):270-272.

[4]江紅,王連軍,江莞.綠色化學概念在水處理劑材料中的應用及發(fā)展狀況[J].無機材料學報,2003,18(5):998-1004.

[5]陳秀敏.淺談環(huán)境污染治理中綠色化學技術的應用[J].智能城市,2016,2(07):300.

作者:慈曉琳 單位:上海永道環(huán)境技術有限公司