万法归自然1.doc

题目：万法归自然——且议绿色化学之于科学的意义 摘要：绿色化学以其更亲近自然、更利于环境的特质获得越来越多国家的化工研究者的青睐，其意义不止于化学，更告诉人们：一切科学理论、工艺方法都应该考虑以自然为根本，以环境为前提。而通过技术创新，这些问题都可以以自然的方式解决，这也应是科学技术的走向。 关键词：绿色化学；环保；能源；生物技术；纳米；生物质；稀土；趋势 正文：绿色化学的概念是设计没有或者只有尽可能小的环境负作用并且在技术和经济上可行的化学品和化学过程。其基本思想是在反映过程中使用无毒无害的原料，采用最便捷的途径和原子经济的过程，以化学计量的产物，在温和的反应条件、环境友好的介质中生产出无毒无害的产物[1]。由此可将绿色化学的宗旨总结为快、好、省，主要目的是为了尽可能节省能源，降低成本，避免对自然界、生物界的危害，即——经济、环保。 绿色化学的十二条原则为： 防止污染优于治理污染； 提高原子经济性； 合成过程不应产生对人体和环境有害的产物； 化工产品要有高效功能且无毒性； 助剂（溶剂、分离试剂）尽可能避免使用，若不可避免，应使用无毒无害的； 合成方法应考虑能耗对成本和环境的影响，最好在常温常压下； 在技术可行和经济可承受前提下，原料要用可再生代替消耗性资源； 尽量避免不必要的衍生物； 高选择性催化剂优于化学计量催化剂； 化工产品在使用终结后应不会永存于环境中，且可降解为无害物质； 分析方法应进一步发展以对危险物质在生成前实时监控和控制； 化学反应应选用合理物质使潜在的化学事故减小到最小。[2] 有关绿色化学最著名的奖项是美国总统绿色化学挑战奖（Presidential Green Chemistry Challenge Award，PGCC 奖），是世界上最早设立、必威体育精装版颁发、规模最大、水平最高、影响最广的绿色化学研究国家级奖励。自1996年设立以来，该奖项为绿色化学的发展起到了很大的积极作用，化学工作者们以科学技术从各个方面诠释了绿色化学的观念，同时在生产实践中正逐步改变着我们的生活。仅在美国，“在过去颁发PGCC奖的10年中，美国获奖者们的工作每年减少了1.4亿磅危险化学品和溶剂、0.55亿加仑水、0.57亿磅二氧化碳的排放。”[3]可见效果显著。 PGCC 奖下设以下奖项：更新合成路线奖、改进溶剂和反应条件奖、设计更安全化学品奖、绿色化学学术奖、小企业奖。这些获奖项目从化工合成到废物降解，从塑料玻璃到食品药学，涌现出很多重要先进的科技成果，统计发现：自1999年起，获奖成果开始明显使用生物技术，如2000年获奖的一项特色产品“白蚁杀灭剂”，它可阻止昆虫外骨架成分甲壳质的合成使白蚁蜕皮时不能生成新的外骨架而死亡，由于只对昆虫类有效，其低毒性使之避免了常规杀虫剂的危害。现在，生物技术及其相关成果已成为了绿色化学的重要支柱。 目前在我国，农业仍然占据了很大的比重，农业生产大部分用的还是对环境污染严重的含磷含硫农药，长期使用致使水土变质，粮食蔬菜中的农药残留对人类危害极大。如果使用生物毒素，靶向消灭农业病虫害将会使上述危害降至最低，生物毒素利用生物体内酶的特异性使害虫失去生活功能而死亡，专一而高效。如获得1999年美国总统绿色化学挑战奖的多杀菌素，作为新一代的抗生素农药，正广泛应用于多种重要农业害虫的防治，如其对农业害虫甜菜夜蛾，“与一般生物杀虫剂不一样, 多杀菌素对害虫表现了较强的速效性，药剂处理甜菜夜蛾2～4 h 后，即出现肌肉收缩、全身颤抖、爬行不稳、头尾抱成一团等中毒症状，这可能与多杀菌素对害虫神经系统的C氨基丁酸A 型受体、乙酰胆碱受体等作用有关。” “该杀虫剂既能抑制PPO的活性, 同时又能诱导害虫产生防御反应, 导致该酶活性的升高”，“PPO是昆虫体内作为抵御入侵的屏障的黑色素合成的关键酶，在昆虫免疫反应中起关键性的作用。多杀菌素通过对PPO的抑制，将至少在两个方面对害虫发挥其毒理作用：一方面，表皮鞣化是害虫幼虫发育过程中新表皮形成的前提, 多杀菌素通过抑制表皮鞣化过程中的关键酶而抑制新表皮形成，从而抑制昆虫正常的脱皮；另一方面多杀菌素通过抑制黑色素的形成而破坏昆虫的免疫系统，从而加速其死亡的过程”[4] 生物质提炼是将生物质转化为生物化学品、结构材料和能量的一个工业过程。这种技术可以大大提高生物资源的利用率，同时可缓解石油等化石燃料消耗带来的能源短缺压力。在制浆造纸领域中应用此技术，可避免传统化学制浆带来的巨大浪费与污染（目前一些河流的污染问题大都来源于常规造纸厂），除生产浆料外还可生产高附加值的产品如乙醇、碳纤维、聚合物、煤油和生物柴油等，“将传统的化学浆厂转化为一个除了生产纸产品外还能生产更多生物质材料的联合厂，可生产燃料和浆料，能够自给能量，为制浆造纸工业的发展提供更好的前景。”[5] 事实上，生物技术对于