自然辩证法论文

--浅谈绿色化学与可持续发展

徐礼鹏

（湖北工业大学 化学与环境工程学院 湖北 武汉 430068）

摘 要： 历史已经表明,科学技术是推动人类社会前进的最高意义上的革命力量。科学技术构成了人类的文化宝库,需从文化整体上去认识科技。社会可持续发展及其所涉及的生态、环境、资源、经济等问题成为国际社会关注的焦点,被提到发展战略的高度。绿色化学正是实现污染防止的基础和重要工具,是更高层次的化学,大力发展绿色化学是从根本上治理环境污染的必由之路，是化学工业可持续发展的必由之路。 一、科技文化的内涵

科技文化是在科技发展的历程中积淀而成的一种独具特色的文化形态。科技文化是指科技不仅是一种认识活动，而且它本身也是一种文化现象，科技文化即科技之精神本性的理论表现或理论形态[1]。广义的科技文化是指人们运用科技，变革、适应自然和社会的方式以及实际成果。狭义的文化，一般指精神文化层面，其主要形式是指哲学、文学、艺术、宗教等一些精神生产的活动。科技文化本质上是以人类主体意识为中心，以人类的主体创造性为基础，以多元主义为思想方法以沟通人与自然的关系为特征的文化形态[2]。严格意义上的科技文化的历史不如人文文化那样渊源久远，它只是近代科技革命实践的产物。16、17世纪以来，近代科技从诞生到发展，突飞猛进，相对独立的科技文化系统逐渐形成。

科技文化包括科技知识、科技思想、科技教育与传播、科技体制、科技法规和科技道德及科学精神等。科技知识是关于科技理论和经验的系统总结，构成了科技文化的核心部分。科技发展上每一次新知识的获得，都增添了人类认识世界和改造世界的新能力。科技知识的广泛传播，使得人们对客观世界的本质及其发展规律的认识越来越正确， 越来越深刻。科技思想是人类宝贵的精神财富，人类之所以在认识世界改造世界的实践中不断前进，是人类从科技思想中不断吸取着营养。世界各国近现代发展历程，伴随科技革命而产生的理性、规范、批判、创新、效率、公平、宽容、协作等思想观念，一直是推进各国工业化发生变革的

文化因素。科技教育与传播则是科技文化普及的关键，科学技术是生产力中最活跃因素，但只有被广大群众所掌握，才能发挥其应有作用。科技体制包括科技组织结构，科技经费管理制度，成果鉴定管理制度，科技人才制度等。科技体制对科技文化有重要的导向作用，受到人们的思想、观念的影响。科技法规是指国家对科技活动及由此产生的各种社会关系进行调整的法律规范，用以调整科技管理过程中发生的各种关系。科技道德是科技发展与应用的重要屏障，体现了科技工作者的良心。每个科学工作者的科技行为更多决定于个人的思想取向，在科技活动中一切不良倾向和危及人类健康和安全行为在形成之前，主要还是靠科技道德和良心的支配。科学精神是共同体在追求真理、逼近真理的科技活动中，所形成发展的一种精神气质。科技文化的核心内质是科学精神。科学精神就是探索求真的理性精神，实验取证的求实精神，开拓创新的进取精神， 竞争协作的包容精神，执著敬业的献身精神。 二、可持续发展的内涵

（1）突出发展的主题，发展与经济增长有根本区别，发展是集社会、科技、文化、环境等多项因素于一体的完整现象，是人类共同的和普遍的权利，发达国家和发展中国家都享有平等的不容剥夺的发展权利；（2）发展的可持续性，人类的经济和社会的发展不能超越资源和环境的承载能力；（3）人与人关系的公平性，当代人在发展与消费时应努力做到使后代人有同样的发展机会，同一代人中一部分人的发展不应当损害另一部分人的利益；（4）人与自然的协调共生，人类必须建立新的道德观念和价值标准，学会尊重自然、师法自然、保护自然，与之和谐相处。中共提出的科学发展观把社会的全面协调发展和可持续发展结合起来，以经济社会全面协调可持续发展为基本要求，指出要促进人与自然的和谐，实现经济发展和人口、资源、环境相协调，坚持走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路，保证一代接一代地永续发展。从忽略环境保护受到自然界惩罚，到最终选择可持续发展，是人类文明进化的一次历史性重大转折。 三、绿色化学研究的内涵和目标

绿色化学又称为环境友好化学（Environmentally Benign Chemistry），在其基础上发展的技术称环境友好技术（Environmental Friendly Technology）或洁净技

术（Clean Technology）。归纳起来，绿色化学的核心内涵就是把现有化学和化工生产的技术路线从“先污染、后治理”改变为“从源头上根除污染”，即从源头上减少或消除对生态环境有毒有害的原料、催化剂、溶剂和试剂的使用及产物、副产物的产生，力求使化学反应具有“原子经济性”，实现废物的“零排放”。绿色化学是一门彻底阻止污染的化学，因此，它可以看作是进入成熟期的更高层次的化学，目前它已经成为未来化学进展的主要方向之一。绿色化学要实现以下目标：（1）降低排放或实现废物零排放；（2）发展安全产品和安全工艺；（3）采用生命周期评价方法（Life Cycle Assessment，LCA）；（4）提高采用材料、能源和水的效率，循环或再利用材料和再生资源；（5）满足“物美价廉”的传统标准。

绿色化学的基本目标是利用可持续的方法来降低维持人类生活水平及科技进步所需的化学品与过程所使用和产生的有害物质。 四、 绿色化学实施的必要性

近年来,随着环境污染的严重和公众对环境问题的关心,人们开始对化学工业提出了质疑,对化学科学产生了怀疑,甚至认为化学是环境污染的罪魁祸首,从而使化学的声誉下降,面对这种形势,我们一方面要向公众宣传化学在科学中的地位和其在衣食住行、医药卫生等方面对人类的贡献,同时承认化学发展给人类带来的负面影响;另一方面还要积极向公众宣传绿色化学。绿色化学不但具有重大的社会、环境、经济意义,还可以避免化学的负作用,这也显示出了人的能动性。

绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿。20世纪90年代绿色化学的兴起，为人类解决化学工业对环境的污染问题、实现经济和社会的可持续发展提供了有效的手段。铬盐行业长期以来被列为严重污染行业之首[3]，国内外对铬渣的末端治理投入巨大，但传统的先污染后治理的治污方案往往难于奏效，不仅浪费大量的资源和能源，而且在解决一个问题的同时又会带来新的问题，根本的出路在于建立从生产源头根除污染的绿色化学新过程。以下是铬酸酐的传统生产工艺和绿色工艺[4]。 （1）传统工艺

目前我国普遍采用重铬酸钠熔融法生产铬酸酐。其生产过程是用重铬酸钠二水物结晶（或液体）以及98%硫酸混合加热至熔融时发生反应，生成熔融态铬酸酐，冷却后压片，制成铬酸酐成品。其反应过程为：

Na2Cr2O7·2H2O+2H2SO4=2CrO3+2NaHSO4+3H2O

从生命周期分析范围来看，此过程存在如下问题：①原料利用率低，并造成严重环境污染问题。高温焙烧使Na、Cr、Mg、Al等有价元素烧结而形成铬渣，其中部分铬渣返回作为填料，其它作为废弃物排放。另外，铬酸酐产品工程中副产物硫酸氢钠因含三价铬多，利用较困难目前约半数铬盐厂仍未利用而直接或间接排放。②工作场所环境恶劣。原料被加热到熔融态生成铬酸酐过程中，原料中氯化物与Cr6+反应生成CrO2Cl2、Cl2HCl等产物，易危害人体健康，手工操作难度大，劳动强度高。③由于反应温度较高，铬酸酐有部分分解，致使分离出的产物纯度降低。④整个过程能耗大。 （2）绿色工艺

亚熔盐液相氧化铬盐清洁生产集成工艺分别将用苛性钠和苛性钾作氧化介质并生产由铬酸钠和铬酸钾转化的一系列铬盐产品称作钠系工艺和钾系工艺，具体采用的工艺可根据市场需求调节针对钾系工艺，新开发的铬酸酐清洁生产工艺用重铬酸钾为原料，避免将重铬酸钾转化成重铬酸钠步骤的资源和能源的消耗。用硝酸转化生成铬酸酐产品，并副产高附加值的硝酸钾产品。其反应过程为：

K2Cr2O7+2HNO3=2CrO3+2KNO3+H2O

从生命周期分析范围来看，此过程相对于传统工艺具有如下优点：（1）原料利用率高。相对于传统焙烧工艺，液相氧化反应条件温和，并使得有价元素得以分离而得到铬产品和各副产品，而且钾离子在生命周期内部循环，原子经济性明显优于传统工艺。（2）整个生产过程中没有公害性废气、含铬废渣和废水排放。铬酐产品工程中反应条件温和，而且原料中不含氯，因此产品中不含含氯有毒污染物。（3）产品质量高。采用挥发性硝酸取代硫酸，使得铬酸酐产品的高度纯化得到了保障，铬酸酐和硝酸钾副产品的纯度都可达99.9%以上。（4）能耗也相对较小。

三、 绿色化学与可持续发展

绿色化学体现了化学科学、技术和社会的相互联系、相互作用,是化学高度发展以及社会对化学发展的作用产物,对化学本身而言是一个新阶段的到来。绿色化学不是一门独立的学科,它是一种战略方针,一种指导思想,一种研究政策。正在不断发展的绿色化学领域,对于我们既是机遇又是挑战,一方面我们要新的科学知识武装自己,另一方面还需要提高思想意识。以技术为基础解决问题的方法是

先进的,但无论是在技术方面还是政策方面,都还需要人的责任感去最大限度地实现。

化学产业是国民经济的支柱产业，是社会发展的动力。目前我国化学产业发展带来的环境问题相当严重，影响了我国经济发展目标的实现及人民身体健康和生活的改善。要解决这些环境问题，必须走可持续发展的道路，而绿色化学是实现化学产业可持续发展的必由之路。

参考文献

[1]吕乃基等.科技文化与中国现代化[M].合肥:安徽教育出社,1993:29 [2]郏斌祥.科技文化观的兴起[J].自然辩证法通讯,1989,(5):16

[3]成思危,丁翼,杨春荣编著.铬盐生产工艺(第一版)[M].化学工业出版社,1988 [4] 陈恒芳等.遵循绿色化学原理开发的铬酸酐清洁生产工艺[J].环境保护,2004,(10):19-21