绿色化学与环境保护

绿色化学与环境保护

环境是当今一个非常重要的话题，在本节中，我们首先简单地谈一下环境污染，然后着重谈一谈如何防止环境污染，即绿色化学。绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。它是一门从源头上阻止污染的化学。

首先，让我们来看一看近年来，有关化学污染对环保严重的负面影响以及对人身造成重大伤害事故的事例。

2002年1月25日，广东东莞市某家具厂一名油漆工在突发性头痛后，死在一家医院中。当地的采访记者在工人工作的车间里呆了不到一分钟，就被迷漫的油漆气味熏得眼泪直流；黑龙江哈尔滨市气体中毒急救治疗中心，2005年11月以前收治“装修气体中毒”患者是2000年全年的10倍，这其中还不包括尚未意识到已经中毒、还在看“心脏病”、“感冒”而延误治疗的“装修气体中毒”患者；中国消费者协会组织在北京和杭州两地对部分装修后的室内环境状况进行了人室测试，结果发现半数样本存在苯污染。据统计，我国每年因建筑涂料（主要是苯中毒）引起的急性中毒约400起，1万余人。

再如：聚苯乙烯发泡餐具其废弃物被随意丢弃的现象相当普遍，从而给市容景观、生态环境造成了严重的负面影响，被形象的比喻成“白色污染”，由此引发了新的环境问题。近年来，“白色污染”日益严重，已引起社会极大的关注和强烈的反响，铁路沿线、旅游景点、江河湖泊以及大中城市的城乡结合部等地区的“白色污染”尤为受到各级政府和百姓的重视，同时也引起了中央国务院领导的高度重视，要求尽快治理。

一、常见的三大污染

（一）空气主要污染物

空气中主要污染物有二氧化硫、氮氧化物、粒子状污染物、酸雨。

1．二氧化硫（SO₂）。二氧化硫主要由燃煤及燃料油等含硫物质燃烧产生，其次是来自自然界，如火山爆发、森林起火等产生。

二氧化硫对人体的结膜和上呼吸道黏膜有强烈刺激性，可损伤呼吸器管可致支气管炎、肺炎，甚至肺水肿呼吸麻痹。短期接触二氧化硫浓度为0．5毫克／立方米空气的老年或慢性病人死亡率增高，浓度高于0．25毫克／立方米，可使呼吸道疾病患者病情恶化。长期接触浓度为0．1毫克／立方米空气的人群呼吸系统病症增加。另外，二氧化硫对金属材料、房屋建筑、棉纺化纤织品、皮革纸张等制品容易引起腐蚀，剥落、褪色而损坏。还可使植物叶片变黄甚至枯死。国家环境质量标准规定，居住区日平均浓度低于0．15毫克／立方米，年平均浓度低于0．06毫克／立方米。

2．氮氧化物（NO_x）。空气中含氮的氧化物有一氧化二氮（N₂O）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO₂）、三氧化二氮（N₂O₃）等，其中占主要成分的是一氧化氮和二氧化氮，以NO_x（氮氧化物）表示。NO_x污染主要来源于生产、生活中所用的煤、石油等燃料燃烧的产物（包括汽车及一切内燃机燃烧排放的NO_x）；其次是来自生产或使用硝酸的工厂排放的尾气。当NO_x与碳氢化物共存于空气中时，经阳光紫外线照射，发生光化学反应，产生一种光化学烟雾，它是一种有毒性的二次污染物。NO₂比NO的毒性高4倍，可引起肺损害，甚至造成肺水肿，慢性中毒可致气管、肺病变。吸入NO，可引起变性血红蛋白的形成并对中枢神经系统产生影响。NO_x对动物的影响浓度大致为1．0毫克／立方米，对患者的影响浓度大致为0．2毫克／立方米。国家国家环境质量标准规定，居住区的平均浓度低于0．10毫克／立方米，年平均浓度低于0．05毫克／立方米。

3．粒子状污染物。空气中的粒子状污染物数量大、成分复杂，它本身可以是有毒物质或是其他污染物的运载体。其主要来源于煤及其他燃料的不完全燃烧而排出的煤烟、工业生产过程中产生的粉尘、建筑和交通扬尘、风的扬尘等，以及气态污染物经过物理化学反应形成的盐类颗粒物。在空气污染监测中，粒子状污染物的监测项目主要为总悬浮颗粒物、自然降尘和飘尘。

总悬浮颗粒物是指粒径在100微米以下的颗粒物，简称TSP。其对人体的危害程度主要决定于自身的粒度大小及化学组成。TSP中粒径大于10微米的物质，几乎都可鼻腔和咽喉所捕集，不进入肺泡。对人体危害最大的是10微米以下的浮游状颗粒物，称为飘尘。可经过呼吸道沉积于肺泡。慢性呼吸道炎症、肺气肿、肺癌的发病与空气颗粒物的污染程度明显相关，当长年接触颗粒物浓度高于0．2毫克／立方米的空气时，其呼吸系统病症增加。国家环境质量标准规定居住区日平均浓度低于0．3毫克／立方米，年平均浓度低于0．2毫克／立方米。

自然降尘指粒径大于10微米在空气中经重力作用就能沉降到地面上的灰尘。其来源以风沙扬尘为主。人吸入灰尘会增加呼吸道的阻力，呼吸道出现狭窄现象。

飘尘是指在风的作用下，飘浮再空气中的各种微型有害物质。

4．酸雨。指降水的pH值低于5．6时，降水即为酸雨。煤炭燃烧排放的二氧化硫和机动车排放的氮氧化物是形成酸雨的主要因素；其次气象条件和地形条件也是影响酸雨形成的重要因素。降水酸度pH＜4．9时，将会对森林、农作物和材料产生明显损害。

5．一氧化碳（CO）。一氧化碳是无色、无臭的气体。主要来源于含碳燃料、卷烟的不完全燃烧，其次是炼焦、炼钢、炼铁等工业生产过程所产生的。人体吸入一氧化碳易与血红蛋白相结合生成碳氧血红蛋白，而降低血流载氧能力，导致意识力减弱，中枢神经功能减弱，心脏和肺呼吸功能减弱；受害人感到头昏、头痛、恶心、乏力，甚至昏迷死亡。我国空气环境质量标准规定居住区一氧化碳日平均浓度低于4．00毫克／立方米。

6．氟化物（F）。指以气态与颗粒态形成存在的无机氟化物。主要来源于含氟产品的生产、磷肥厂、钢铁厂、冶铝厂等工业生产过程。氟化物对眼睛及呼吸器官有强烈刺激，吸入高浓度的氟化物气体时，可引起肺水肿和支气管炎。长期吸入低浓度的氟化物气体会引起慢性中毒和氟骨症，使骨骼中的钙质减少，导致骨质硬化和骨质疏松。我国环境空气质量标准规定城市地区日平均浓度7微克／立方米。

7．铅及其化合物（Pb）。指存在于总悬浮颗粒物中的铅及其化合物。主要来源于汽车排出的废气。铅进入人体，可大部分蓄积于人的骨骼中，损害骨骼造血系统和神经系统，对男性的生殖腺也有一定的损害。引起临床症状为贫血、末梢神经炎，出现运动和感觉异常。我国尿铅80微克／升为正常值，血铅正常值小于50微克／毫升。

8．挥发性有机物和放射性元素。主要污染物有芳香族化合物，甲醛，氡等。苯是一种无色具有芳香气味的液体，专家们称之为“芳香杀手”。国际卫生组织已经把苯定为强烈致癌物质，长期吸入会破坏人体的循环系统和造血机能，导致白血病。此外，妇女对苯的吸入反应格外敏感，妊娠期妇女长期吸入苯会导致胎儿发育畸形和流产。苯主要来自室内装修用的涂料、木器漆、胶黏剂及各种有机溶剂里。氡也是两种世界卫生组织确认的致癌物质，一般从漆中挥发出来。氡的来源主要有两大方面，一是地层土壤岩石中所含的氡向上扩散，进入建筑物后在室内积聚；二是室内花岗石等天然石材及水泥、石膏等可能释放出氡。氡是一种无色无味放射性气体，进入人体后形成辐射，研究表明，氡是除吸烟以外引起肺癌的第二大因素。氡在人体内的潜伏期较长，一般会达到15年以上。

甲醛被广泛用来制造板材黏结剂，我们平时装饰用的各种高密度板、胶合板、复合地板以及人工板材等都是甲醛的载体，而甲醛除主要损害人的呼吸系统外，还能导致神经系统疾病、孕妇胎儿畸形，严重时可诱发鼻咽癌、皮肤癌等。目前我国规定复合地板的甲醛含量不得超过9MG／100G。

（二）地面水主要污染物

地面水中主要污染物有氨氮、石油类、高锰酸盐指数、生化需氧量、挥发酚、汞和氰化物。

1．氨氮。指以氨或铵离子形式存在的化合氨。氨氮主要来源于人和动物的排泄物，生活污水中平均含氮量每人每年可达2．5～4．5千克。雨水径流以及农用化肥的流失也是氮的重要来源。另外，氨氮还来自化工、冶金、石油化工、油漆颜料、煤气、炼焦、鞣革、化肥等工业废水中。

当氨溶于水时，其中一部分氨与水反应生成铵离子，一部分形成水合氨，也称非离子氨。非离子氨是引起水生生物毒害的主要因子，而氨离子相对基本无毒。国家标准Ⅲ类地面水，非离子氨的浓度≤0．02毫克／升。

氨氮是水体中的营养素，可导致水富营养化现象产生，是水体中的主要耗氧污染物，对鱼类及某些水生生物有毒害。

2．石油类。主要来源于石油的开采、炼制、储运、使用和加工过程。石油类污染对水质和水生生物有相当大的危害。漂浮在水面上的油类可迅速扩散，形成油膜，阻碍水面与空气接触，使水中溶解氧减少。油类含有多环芳烃致癌物质，可经水生生物富集后危害人体健康。

3．化学耗氧量。是指化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需氧量。化学耗氧量越高，表示水中有机污染物越多。水中有机污染物主要来源于生活污水或工业废水的排放、动植物腐烂分解后流入水体产生的。水体中有机物含量过高可降低水中溶解氧的含量，当水中溶解氧消耗殆尽时，水质则腐败变臭，导致水生生物缺氧，以至死亡。

4．生化需氧量。生化需氧量也是水质有机污染绿色化学又称环境无害化学（Environmentally Benign Chemistry）、环境友好化学（Environally Friendly Chemistrqy）、清洁化学（Clean Chemistry）。绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物。不再处理废物。它是一门从源头上阻止污染的化学综合指标之一，是指在一定温度（20℃）时，微生物作用下氧化分解所需的氧量。其来源、危害同化学需氧量。

5．挥发酚。水体中的酚类化合物主要来源于含酚废水，如焦化厂、煤气厂、煤气发生站、石油炼厂、木材干馏、合成树脂、合成纤维、染料、医药、香料、农药、玻璃纤维、油漆、消毒剂、化学试剂等工业废水。酚类属有毒污染物，但其毒性较低。酚类化合物对鱼类有毒害作用，鱼肉中带有煤油味就是受酚污染的结果。

6．汞。汞（Hg）及其化合物属于剧毒物质，可在体内蓄积。水体中的汞主要来源于贵金属冶炼、仪器仪表制造、食盐电解、化工、农药、塑料、等工业废水，其次是空气、土壤中的汞经雨水淋溶冲刷而迁入水体。

水体中汞对人体的危害主要表现为头痛、头晕、肢体麻木和疼痛等。总汞中的甲基汞在人体内极易被肝和肾吸收，其中只有15%被脑吸收，但首先受损是脑组织，并且难以治疗，往往促使死亡或遗患终生。

7．氰化物。氰化物包括无机氰化物、有机氰化物和络合状氰化物。水体中氰化物主要来源于冶金、化工、电镀、焦化、石油炼制、石油化工、染料、药品生产以及化纤等工业废水。

氰化物具有剧毒。氰化氢对人的致死量平均为50微克；氰化钠约100微克；氰化钾约120微克。氰化物经口、呼吸道或皮肤进入人体，极易被人体吸收。急性中毒症状表现为呼吸困难、痉挛、呼吸衰竭，导致死亡。

（三）噪声污染

从物理定义而言，振幅和频率上完全无规律的震荡称之为噪声。从环境保护角度而论，凡是人们所不需要的声音统称为噪声。噪声的著特点是：无污染物存在、不产生能量积累、时间有限、传播不远、振动源停止振动噪声消失、不能集中治理。噪声来源于交通工具、工厂机器设备、建筑施工和人们的社会、家庭活动。

噪声对人类的危害个是多方面的，其主要表现为对听力的损伤、睡眠干扰、人体的生理和心理影响。当人在100分贝左右噪声环境中工作时会感到刺耳、难受，甚至引起暂时性耳聋。超过140分贝的噪声会引起眼球的振动、视觉模糊，呼吸、脉膊、血压都会发生波动，甚至会使全身血管收缩，供血减少，说话能力受到影响。

（四）光污染不可忽视

人们都知道水污染、大气污染、噪声污染对人类健康的危害，却没有发觉身边潜在的威胁——光污染，正严重损害着人们的眼睛。

近年来，环境污染日益加剧。无数悲剧的发生，让人们越来越懂得环境对人类生存健康的重要性。人们关注水污染、大气污染、噪声污染等，并采取措施大力整治，但对光污染却重视不够。其后果就是各种眼疾，特别是近视比率迅速攀升。据统计，我国高中生近视率达60%以上，居世界第二位。

我国每年都要投入大量资金和人力用于对付近视，见效却不大，原因就是没有从改善视觉环境这个根本原因入手。有关卫生专家认为，视觉环境是形成近视的主要原因，而不是用眼习惯。

据有关专家介绍，视觉环境中的光污染大致可分为三种：一是室外视环境污染，如建筑物外墙；二是室内视环境污染，如室内装修、室内不良的光色环境等；三是局部视环境污染，如书簿纸张、某些工业产品等。

随着城市建设的发展和科学技术的进步，日常生活中的建筑和室内装修采用镜面、瓷砖和白粉墙日益增多，近距离读写使用的书簿纸张越来越光滑，人们几乎把自己置身于一个“强光弱色”的“人造视环境”中。

目前，很少有人认识到光污染的危害。据科学测定：一般白粉墙的光反射系数为69%～80%，镜面玻璃的光反射系数为82%～88%，特别光滑的粉墙和洁白的书簿纸张的光反射系数高达90%，比草地、森林或毛面装饰物面高10倍左右，这个数值大大超过了人体所能承受的生理适应范围，构成了现代新的污染源。经研究表明，光污染可对人眼的角膜和虹膜造成伤害，抑制视网膜感光细胞功能的发挥，引起视疲劳和视力下降。

视觉环境已经严重威胁到人类的健康生活和工作效率，每年给人们造成大量损失。为此，关注视觉污染，改善视觉环境，已经刻不容缓。

专家预计，研究视环境保护技术、开发护眼产品将会是21世纪的一大热点，视环境保护技术将逐渐形成一个前景广阔的新兴产业，将产生巨大的经济效益和社会效益。

近年来，由于化学工业向大气、水和土壤等排放了大量有毒、有害的物质。以2000年为例，美国仅按365种有毒物质排放估算。化学工业的排放量为30亿磅。因此，加工费用又增加了废物控制、处理和埋放。环保监测、达标，事故责任赔偿等费用。2001年，美国化学工业用于环保的费用为1150亿美元，清理已污染地区花去7000亿美元。

2003年美国Dupont公司的化学品销售总额为180亿美元。环保费用为10亿美元。所以，从环保、经济和社会的要求看。化学工业不能再承担使用和产生有毒。有害物质的费用。需要大力研究与开发从源头上减少和消除污染的绿色化学。

1990年美国颁布了污染防止法案。将污染防止确立为美国的国策。所谓污染防止就是使得废物不再产生。不再有废物处理的问题，绿色化学正是实现污染防止的基础和重要工具。1995年4月美国副总统Gore宣布了国家环境技术战略。其目标为：至2020年地球日时。将废弃物减少40%～50%，每套装置消耗原材料减少20%～25%。1996年美国设立了总统绿色化学挑战奖。这些政府行为都极大的促进了绿色化学的蓬勃发展。另外。日本也制定了新阳光计划。在环境技术的研究与开发领域。确定了环境无害制造技术、减少环境污染技术和二氧比碳固定与利用技术等绿色化学的内容。

因此，绿色化学的研究已成为国外企业、政府和学术界的重要研究与开发万向。这对我国既是严峻的挑战，也是难得的发展机遇。

二、有关绿色化学的研究

（一）开发“原子经济”反应

Trost在1991年首先提出了原子经济性（Atomeconomy的概念，即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不生副产物或废物。实现废物的“零排放”。对于大宗基本有机原料的生产来说，选择原子经济反应十分重要。

近年来，开发新的原子经济反应已成为绿色化学研究的热点之一。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，因此对这类原子经济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。由于水溶性均相络合物催化剂与油相产品分离比较容易。再加以水为溶剂，避免了使用挥发性有机溶剂，所拟开发水溶性均相络合催化剂也已成为国际上的研究热点。除水溶性铑－膦络合物已成功用于丙烯氢甲酰化生产外，近年来水溶性铑－膦、钌－膦、钯－膦络合物在加氢二聚、选择性加氢、C一C键偶联等方面也已获得重大进展。C₆以上烯烃氨甲酰化制备高碳醛、醇的两相催化体系的新技术国外正在积极研究。以上可见，对于已在工业上应用的原子经济反应，也还需要从环境保护和技术经济等方面继续研究，加以改进。

随着纳米技术的悄然崛起，人类利用资源和保护环境的能力也得到拓展。过去，人们往往把环境保护的重点放在污染源的治理上，而对绿色技术、绿色设计、绿色制造等关注和应用还不够。纳米技术为彻底改善环境和从源头上根本控制新的污染源产生，创造了条件。

所谓纳米技术，是指在0．1～100纳米范围内，研究电子、原子和分子内在规律和特征，并用于制造各种物质的一门崭新的综合性科学技术。其中1纳米等于10亿分之一米。当物质被“粉碎”到纳米级细小并制成的“纳米材料”，不仅光、电、热、磁性发生变化，而且具有辐射、吸收、吸附等许多新特性，可彻底改变目前的产业结构。不难设想，纳米技术在未来的绿色革命中将大显身手，给环境保护突破性变化。

据预测，进入纳米时代后，世界上将会出现1微米以下的机器设备。有关资料介绍，日本已用极微小的部件组装成一辆只有米粒大小、能够运转的汽车。还制成了直径只有1～2毫米的静电发电机，其体积只有常规机器的万分之一、能够转动的机床以及直径仅5．5毫米的“尺蠖”。在我国也已有微直升飞机、微马达、微泵、微喷器、微传感器等一系列纳米微机电系统元器件问世。由此可见，由于纳米技术导致产品微型化，使所需资源减少，不仅可达到“低消耗、高效益”的可持续发展目的，而且其成本极为低廉。可以预料，未来那些资源浪费、造价昂贵的庞然大物型机械设备和车辆将会逐步被淘汰，以实现资源消耗率的“零增长”。就拿被纳米的灯泡来说，不但不影响透光，而且还可以提高发光效率，节省15%以上的电，并在照射时不会有像摄影棚里强光下温度骤升的“耀目光源”感觉。

有资料表明，纳米技术还可以制成非常好的催化剂，其催化效率极高。经它催化的石油中硫的含量小于0．01%。因而，在燃煤中可加入纳米级助烧催化剂，以帮助煤充分燃烧，提高能源的利用率，防治有害气体的产生。又如纳米用于汽车尾气催化，有极强的氧化还原性能，是其他任何汽车尾气净化催化剂所不能比拟的，它在发动机汽车缸里发挥催化作用，使汽车燃烧时不再产生氮氧化物等，根本无需进行尾气净化处理。我们知道，氢能是取之不尽，用之不竭的清洁能源。但储存等方面的问题制约着氢能的开发利用，已有的稀土由于储氢量少，应用受到限制。可有一种合成的高质量碳纳米材料，能储存和凝聚大量的氢气。据介绍，储存能力达到4%以上，它是稀土的两倍还多，并可以做成燃料电池驱动汽车，可有效避免因机动车尾气排放所造成的大气污染。

据了解，新型的纳米级净水剂具有很强的吸附能力，它是普通净水剂的10～20倍，可将污水中的悬浮物和铁锈、异味等污染物除去，通过纳米孔径的过滤装置，还能把水中的细菌、病毒去除。因细菌、病毒的直径比纳米大而被过滤掉，可水分子以及比水分子还要小的矿物质元素却被保留下来，经过纳米净化后的水体清澈，没有异味，成为高质量的纯净水，完全可以饮用。可以预言，纳米技术被广泛应用后，纯净水这一行业将会被它所取代。

经检测，飞机、车辆、船舶等主机工作时的噪声可达到上百分贝，容易对人造成干扰和危害。当机器设备等被纳米技术微型化以后，其互相撞击、摩擦产生的交变机械作用力将大大减小，噪声污染会得到有效控制。运用纳米技术开发的润滑剂，既能在物体表面形成半永久性的固太膜，产生极好的润滑作用，得以大大降低机器设备运转时噪声，又能延长它的使用寿命。另外，近年来有关电磁场对人体健康的影响问题已众所周知，可现在我们再也不用为防电磁辐射而担忧。若在强烈辐射区工作并需要电磁屏蔽时，可以在墙内加入纳米材料层，或者涂上纳米涂料，能大大提高遮挡电磁波辐射性能。要知道，紫外线对人体的害处极大，但有的纳米微粒又可以吸收紫外线对人体有害的部分。可见，纳米微粒还具有防紫外线的功能。

要知道，纳米技术又可渗透到环保的其他各个领域，将创出更多科技含量高的绿色产品。如：化纤布料制成的衣服虽然艳丽，但因磨擦容易产生静电损伤皮肤，而在生产时只要加入少量的金属纳米微粒，就可以摆脱烦人的静电现象。化纤地毯放电，容易吸附灰尘，如在生产时放进一些金属纳米微粒，同样可以解决这一问题。把银纳米微粒加入到袜子中能够清除脚臭味。冰箱、洗衣机等电器设备使用时间长了也容易产生细菌污染，而采取了纳米材料新设计的冰箱、洗衣机既可以抗菌，又可以除味，增强其防污性能。可以预见，具有科技含量的绿色产品将成为未来世界主要商品市场的主导产品。同时，纳米材料还可以降解有机磷农药、城市垃圾等。

综上所述，被称之为21世纪前沿科学的纳米技术对环境保护产生深远的影响，它有着广泛的应用前景，甚至会改变人们传统环保观念，利用纳米技术解决污染问题将成为未来环境保护发展的必然趋势。为此，我们从现在起应密切关注其发展，并加路强纳米环保项目的研究开发，为今后的可持续发展提供具有高科技含量的环境保障。

（二）采用无毒、无害的原料

为使制得的中间体具有进一步转化所需的官能团和反应性，在现有化工生产中仍使用剧毒的光气和氢氰酸等作为原料。为了人类健康和社区安全，需要用无毒无害的原料代替它们来生产所需的化工产品。

在代替剧毒的光气作原料生产有机化工原料方面。Riley等报道了工业上已开发成功的一种由胺类和二氧比碳生产异氰酸酯的新技术。在特殊的反应体系中采用一氧化碳直接羰化有机胺生产异氰酸酯的工业化技术也由Manzer开发成功。Tundo报道了用二氧化碳代替光气生产碳酸二甲酯的新方法。Komiya研究开发了在固态熔融的状态下，采用双酚A和碳酸二甲酯聚合生产聚碳酸酯的新技术。它取代了常规的光气合成路线，并同时实现了两个绿色化学目标。一是不使用有毒有害的原料，二是由于反应在熔融状态下进行。不使用作为溶剂的可疑的致癌物——甲基氯化物。

关于代替剧毒氢氰酸原料，Monsanto公司从无毒无害的二乙醇胺原料出发，经过催化蜕氢，开发了安全生产氨基二乙酸钠的工艺，改变了过去的拟氨、甲醛和氢氰酸为原料的二步合成路线。并因此获得了1996年美国总统绿色化学挑战奖中的变更合成路线奖。

（三）采用无毒、无害的催化剂

目前烃类的烷基化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化技术引人注目，这种催化剂选择性很高。乙苯重回收率超过99．6%，而且催化剂寿命长。还有一种生产线性烷基苯的固体酸催化剂替代了氢氟酸催化剂，改善了生产环境，已工业化。在固体酸烷基化的研究中，还应进一步提高催化剂的选择性。以降低产品中的杂质含量、提高催化剂的稳定性；以延长运转周期、降低原料中的苯烯比；以提高经济效益。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。目前这种工艺使用氢氟酸或硫酸为催化剂。

（四）采用无毒、无害的溶剂

大量的与化学品制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品，而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质、分离和配方中所用的溶剂。当前广泛使用的溶剂是挥发性有机化合物。其在使用过程中有的会引起地面臭氧的形成。有的会引起水源污染。因此，需要限制这类溶剂的使用。采用无毒无害的溶剂代替挥发性有机化合物作溶剂已成为绿色化学的重要研究方向。

在无毒无害溶剂的研究中，最活跃的研究项目是开发超临界流体。特别是超临界二氧化碳作溶剂。超临界二氧化碳是指温度和压力均在其临界点以上的二氧化碳流体。它通常具有液体的密度，因而有常规液态溶剂的溶解度。在相同条件下，它又具有气体的黏度，因而又具有很高的传质速度。而且，由于具有很大的可压缩性，流体的密度、溶剂溶解度和黏度等性能均可由压力和温度的变化来调节。超临界二氧化碳的最大优点是无毒、不可燃、价廉等。

除采用超临界溶剂外，还有研究水或近临界水作为溶剂以及有机溶剂／水相界面反应。采用水作溶剂虽然能避免有机溶剂，但由于其溶解度有限，限制了它的应用，而且还要注意废水是否会造成污染。在有机溶剂／水相界面反应中，一般采用毒性较小的溶剂（甲苯）代替原有毒性较大的溶剂，如二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、醋酸等。采用无溶剂的固相反应也是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向，如用微波来促进固相有机反应。

（五）利用可再生的资源合成化学品

利用生物量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Taxa A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。

物质主要由淀粉及纤维素等组成。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，难度较大。Frost报道以葡萄糖为原料，通过酶反应可制碍乙二酸、邻苯二酚和对苯二酚等。尤其是不需要从传统的苯运作为尼龙原料的乙二酸取得了显著进展。由于苯是已知的治癌物质，以经济和技术上可行的方式，从合成大量的有机原料中取除苯是具有竞争力的绿色化学目标。

另外，Gfoss首创了利用生物或农业废物如多糖类制造新型聚合物的工作。由于其同时解决了多个环保问题，因此引起人们的特别兴趣。其优越性在于聚合物原料单体实现了无害化。生物催化转化方法优于常规的聚合方法，聚合物还具有生物降解功能。

（六）环境友好产品

在环境友好产品方面，从1996年美国总统绿色化学挑战奖看，设计更安全化学品奖授予RohmHaas公司。由于其开发成功了一种环境友好的海洋生物防垢剂。小企业奖授予Donlar公司。因其开发了两个高效工艺以生产热聚天冬氨酸，它是一种代替丙烯酸的可生物降解产品。

在环境友好机动车燃料方面，随着环境保护要求的日益严格，1990年美国清洁空气法（修正案）规定，逐步推广使用新配方汽油，减小由汽车尾气中的一氧化碳以及烃类引发的臭氧和光化学烟雾等对空气的污染。新配方汽油要求限制汽油的蒸汽压、苯含量，还将逐步限制芳烃和烯烃含量。还要求在汽油中加入含氧化合物，比如甲基叔丁基醚、甲基叔戊基醚。这种新配方汽油的质量要求已推动了汽油的有关炼油技术的发展。

柴油是另一类重要的石油炼制产品。对环境友好柴油，美国要求硫含量不大于0．05%，芳烃含量不大于20%，同时十六烷值不低于40。瑞典对一些柴油要求更严。为达到上述目的，一是要有性能优异的深度加氢脱硫催化剂；二是要开发低压的深度脱硫／芳烃饱和工艺。国外在这方面的研究已有进展。

此外，保护大气臭氧层的氟氯烃代用品已在开始使用。防止“白色污染”的生物降解塑料也在使用。

三、我国绿色化学的活动

我国在绿色化学方面的活动也逐渐活跃。1995年，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。1996年，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》，1997年，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九五重大基础研究项目“环境友好石油化工催化化学与化学反应工程”；中国科技大学绿色科技与开发中心在该校举行了专题讨论会，并出版了“当前绿色科技申的一些重大问题”论文集；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。1998年，在合肥举办了第一届国际绿色化学高级研讨会；《化学进展》杂志出版了“绿色化学与技术”专辑；四川联合大学也成立了绿色化学与技术研究中心。上述活动已推动了我国绿色化学的发展。