人类的生存和发展是利用自然资源的过程。这个过程就是化学转化的过程。在科学的范畴下,化学是关于物质转化的科学。因此,化学是生活中的一门最基本的学问,化学工业(包括煤、石油、钢铁、有色金属、稀土、轻工和食品等行业)也是工业社会的最根本的产业。通俗而言,化学很像一根魔杖,具有化腐朽为神奇,甚至起死回生的本领。它将原本死寂的世界变得丰富多彩和万紫千红。当今世界,无论是汽车、飞机、轮船、计算机,还是人们的衣、食、住、行,无不体现出化学的贡献。因此,化学不仅是科学和技术,它还是一门艺术。

  但是,在世纪之交的关头,我们越来越受到来自大自然的巨大压力,并遭遇着自然灾害和环境破坏的严重威胁。在不到30年的工业化进程中,我国已经明显受到了资源短缺的约束,许多矿产资源需要进口,石油资源也远不能自给自足。煤资源是我国值得骄傲的世界储量最大的资源。我国是世界上煤产量最大的国家,每年产量超过10亿吨,成为世界上唯一一个以煤为主要能源的国家。但是,我国的资源和能源利用率却很低。1994 年我国1000美元CDP耗煤2. 041标吨,是日本的13. 7倍,德、意、法的8. 7倍,美国的4. 6倍,印度的1. 9倍,世界平均水平的4. 71倍。这样的差距是很惊人的。资源利用率很低,资源浪费很大,环境污染必然很严重。严重的环境污染反过来又损害资源。以产生酸雨污染的物质二氧化硫为例,其使用价值每吨约400元,但是,产生的酸雨损失每吨却超过了5000元。实际上,我国几大江、湖区域的严重水资源污染的损失也远远大于这些区域的经济上的贡献。

  有意义的是,我国确立的几大高新科技和产业领域:信息、材料、生物、能源和环保等,无一不以化学为基础,将化学确定为下世纪的科学是过分的。

绿色化学应成为一种哲学思想

  绿色化学在科学上的定义是:用化学的原理、技术和方法去消除那些对人体健康、安全和生态环境有毒有害的化学品,因此也称为环境友好化学或洁净化学。实际上,绿色化学不是一门全新的科学,也不是纯粹是传统化学科学的发展。它是一种哲学思想,它要求化学家在研究化学转化的同时,研究这种转化对环境、健康和安全的影响。对大自然和生态环境而言,绿色化学要求社会和经济发展与之协调,不损害和浪费自然资源;对人及动物的生命体而言,绿色化学要求经济发展不损害健康,不危及安全。

  50年代,英国伦敦雾事件,80年代印度的氯甲酸酯”泄漏事件,以及最近发生的波及整个欧洲的多瑙河氰化钠污染事件,这些都是非绿色化学活动的直接后果。当前,我们面临的全球性的大气酸雨、温室效应和臭氧层空洞,是由二氧化硫、二氧化碳、氧化氮和氟氯烃的排放产生的。这些污染物质的排放直接来源于化石资源的利用活动。

  实际上,我国目前许多资源转化的效率是很低的。占具我国发电能力70%以上的燃煤火力发电,其发电效率平均不到35%,汽车燃用汽油的能量效率不到20%。任何过程必然是熵增加的,即耗散能量的,不可能追求100%的资源或能源利用效率。但是,目前的利用效率也实在是太低了,带来了极大的资源浪费,也带来了极大的环境污染和更大的资源和人类健康损害。二氧化硫的酸雨不仅损害农作物建筑物,还引起了多种人体疾病。

  我国作为一个具有后发优势的发展中国家,对发达国家在发展进程中的教训应该多方汲取。事实上,我国环境恶化的速度在很大程度上比经济增长的速度快得多,许多动、植物资源在10年,甚至几年中就濒临灭绝,大湖、大河在十几年的时间中就被污染得鱼虾不存,居民饮水和庄稼灌溉无着。

  对这些问题,不仅自然科学界,社会科学界也给予了广泛重视。笔者认为,现代哲学的核心应该是关于人与自然的协调性。哲学经历了自然为本(关于宇宙和人类的起源)和人为本(关于人的能动性)的阶段,现在,由于人和自然的冲突越来越大,关于人和自然的关系问题必然成为哲学的核心思想。这个思想与绿色化学是一脉相承的。

  绿色化学应成为我国21世纪的科学

  世纪之交,世界各国都确立了适合自己国情的发展方针,美国以信息产业为领先学科,欧洲国家则对化学发展寄予厚望。这是值得深思的。这与两国的民族特点有关,欧洲注重传统,美国追求新奇。我国目前的发展方针基本上可以称为美国模式。众所周知,美国模式是一种基本上追求高消费的模式。我国的民族特点实质上更趋传统,或保守,与这种发展模式在某种程度上是有冲突的,并已有一定的表现。

  绿色化学及其产业是既能适应我国当前的经济发展模式,又能适应我国民族特点的科学和产业。绿色化学产业以保护和挽救资源为目的,追求可持续的发展,几乎涉及所有的行业。

  冶金行业是从自然界获取并利用金属材料的行业。我国钢铁年产量已突破1亿吨,成为世界第一大钢铁生产国,但是按国际标准和先进标准生产的钢不足80%,达到世界主要产钢国实际质量水平的钢材不足20%,每年仍需耗巨资进口几千万吨优质钢材。冶金行业的环境污染和资源浪费相当严重。

  石化行业是从自然界获取并利用石油和天然气的行业。我国的石油加工量也超过了1亿吨,但是由于资源不足,且分布很不均衡,进口量很大。但是,我国汽油和柴油与国际先进的质量标准相比相差很远,带来了一系列的问题,包括汽车尾气产生的越来越严重的城市环境污染。提高汽油和柴油质量水平是我国石化工业当前的主要任务。

  煤炭和电力行业是从自然界获取并利用煤炭的行业。我国的煤炭产量超过了10亿吨,也为世界第一,但是,与之密切相关的二氧化硫排放和酸雨污染状况也是世界第一。我国的二氧化硫年排放量超过了2000万吨,酸雨损失超过了1000 亿元。可是,在化学家的眼中,二氧化硫是一个很重要的资源,它是生产化肥的必要原料。我国是人口大国,粮食大国,当然也是化肥大国。据权威资料报导,我国化肥工业需要的二氧化硫每年超过2000万吨。因此,若将电力行业排放的二氧化硫废气回收,转化为具有重要价值的农用化肥,是一举多得之举。它不仅解决了酸雨污染的环境问题,节约和保护了硫资源,还可以同时促进我国煤炭、电力和化肥工业的协同和可持续发展。在二氧化硫的问题上,电力、环保和化学三个行业的看法是截然不同的。电力行业只追求发电效率,原本没想到排放的二氧化硫会污染环境,及至发现,已是为时晚矣,基本上是束手无策的。环保行业将二氧化硫作为污染,作为酸雨的罪魁祸首,办法是制定限制二氧化硫的法规,对电厂课以处罚。但是,如果具有绿色化学的观点,这个问题是完全可以避免的,可以将电力行业发展成为一个与环境友好的产业。

  农业是一个从自然界获取人体生命活动所需的物质和能量(淀粉、脂肪、蛋白质、微生素和微量元素等)的行业。实际上,农业还可为工业提供大量的物质和能源。煤炭、石油和天然气是亿万年前的森林资源,但是,它们属于不可再生的资源。农作物从自然界吸收二氧化碳、水和太阳的光能,转化为碳水化合物,是一个永远不会枯竭的可再生资源。植物资源是地球上最丰富的有机可再生资源,每年以1600 亿吨的速度再生,相当于800亿吨石油所含的能量。我国的农作物秸秆每年就有10亿吨,但是利用率不到5%(主要用于造纸)。可以预测,随着矿产资源的枯竭,人类必然会将自身生存和发展的资源转向农作物。在这个领域,绿色化学的发展是具有深远影响和巨大意义的。

绿色化学应成为一种行为准则

  绿色化学不仅是一种哲学思想,更应成为人们的行为准则。事实上,我国目前的许多环境污染问题都不单纯是科学的问题,而是观念、政策和法规的问题。比如,近年来炒得很热的白色污染问题,其根源是人们大量使用了一次性的塑料饭盒。“一次性”看似解决了疾病的传播,但却带来了更厉害的环境问题。与之相应的是,还意味着资源的浪费。据作者所知,国外似乎并未很重视这个问题。在某种意义上,白色污染是一种错误的消费观念在作祟如果将饭盒回收,重复利用,这些问题是不会出现的。在过去,我们习惯于重复使用的铁饭碗、钢勺子,现在,我们却对一次性使用塑料盒和木筷子怡然自得。目前,科学界,特别是政府部门对解决“白色污染”很热衷,将发展可降解的塑料餐具作为一个新兴的环保产业。但是,在绿色化学的意义上,这些都是得不偿失的。解决我国白色污染的最经济和最快速的途径就是抛弃过度消费的生活习惯,重新拾起铁饭碗,带上钢勺子。

 

  表1是来自美国的数据,但是,对我国具有重要的借鉴意义。发达国家的资源再生和重复利用率是相当高的。总之,勤俭节约不仅具有严密的科学和哲学基础,也是一个国家、一个民族健康发展的必要素质。