绿色化学的若干衡量指标（二）

5 环境商值(environmental quotient，EQ)

环境因子虽然考虑了产品生产全过程中产生的废物量。但是很显然，不同类型的废弃物，在环境中的毒性行为也有所不同。综合衡量一个产品工艺的好坏，必须同时考虑废物的排放量和废物的环境行为本质。环境商值综合考虑了这两种因素，EQ = E × Q，即环境因子E与废弃物对环境的不友好程度Q的乘积。在传统上，化学危险物的定量评价是用“致命剂量50”(LD50)来衡量的。Q值的大小通常也以LD50为参考。例如，无害的氯化钠或硫酸铵的Q值为1，而重金属盐基于其毒性大小，Q值在100–1000之间。如将Q值通过欧元来估算，将衡量废物的EQ值转变成价格，再结合原材料和能量消耗的价格因素，可以为工艺的成本分析提供更加精细的测算。

6 过程质量强度(process mass intensity，PMI)

随着环境因子的普及，化学家们在进行产品和工艺设计时，开始越来越重视废物的耐久性、可降解性和处理等问题。然而对于商业行为而言，过多地将衡量指标聚焦在废物的量上并没有太大的意义。化工生产企业的利润来源于可以销售的产品，一项能衡量产率提升及原料成本控制的指标则更加实际。所以，过程质量强度(PMI)开始被众多的化工企业和制药企业所接受和采用。

PMI是指产品生产全过程中所有物质的质量总和(单位：公斤)与目标产物质量(单位：公斤)的比值。这里的物质既包括反应使用的原料、试剂、溶剂和催化剂，也包括反应后处理和纯化时所使用的全部化学品。ACS GCI制药业圆桌会议的成员建议制药行业将水也计算入消耗的物质之内。因为药物的生产往往使用高纯水，且反应后处理阶段会产生大量的水-有机溶剂混合体系，在把水送去污水处理厂之前，企业还需要额外的过程把水从有机体系中分离出来。当然也有一些企业认为，水非常廉价且对环境污染较轻，所以不将其计算在废物之列。为了区别PMI，这一指标用质量强度(mass intensity，MI)来表示。

从上述定义可知，环境因子EF = MI − 1。虽然环境因子与质量强度仅仅差了“1”，而这个数值恰恰代表了企业可销售的产品，也是其利润的来源。衡量质量强度MI的方法，可以进一步拓展至生产过程中的其他物质，例如溶剂强度(solvent intensity，SI)和水强度(water intensity，WI)。

7 生命周期评价(life cycle assessment，LCA)

一个产品从原料精炼、预处理、生产、应用、循环到最终被废弃并处理，整个过程称为产品的生命周期。对于一条工艺而言，其对环境的影响不仅仅需要考虑排放的废物，还应纳入制造原料、溶剂、助剂等所消耗的能量和物质。除此之外，产品废弃后在环境中的持久毒性、积累毒性以及其降解物的可能毒性，也需要考虑。因此，生命周期评价是一种对产品“从诞生到坟墓”的全周期评价(图3)，主要针对取自自然界的原料、能源的消耗和向环境排放废弃物的数量与质量影响。

生命周期评价是一种环境管理技术，它对产品生命周期的各个阶段进行跟踪，并做定量分析与定性评价，从而获得产品相关信息的总体情况，为产品制造工艺改进提供完整、准确的信息。用于生命周期评价(LCA)的主要指标包括：

1) 产品全生命周期使用的原料(kg)；

2) 需要的全部能量(MJ)；

3) 全球变暖潜力值(GWP，每公斤CO2当量)；

4) 水资源消耗(kg)；

5) 原料制造时原油和天然气的消耗(kg)；

6) 酸化潜力值(AP，每公斤SO2当量)；

7) 富营养化潜力值(EP，每公斤PO43−当量)；

8) 光化学臭氧形成潜力值(POCP，每公斤乙烯当量)；

9) 在废物处理前全部有机碳的使用量(TOC，kg)；

10)对人体的毒性(每公斤1,4-二氯苯当量)；

11) 环境毒性(每公斤1,4-二氯苯当量)；

12) 土地使用(m2/ 年)。

由于完整获取上述各类数据较为困难，对产品的全生命周期进行精确评价几乎是一项不可能完成的任务。例如，医药行业药物生产涉及的化学品通常在20个以上，完成评估需要每一个化学品的相关指标数据。如果再将上游原料的全生命周期考虑进去，则会进一步增加评估的复杂性。所以为了缩短评估周期，尽快确定最为绿色的工艺，许多公司都将导致全球气候变化的因素作为核心指标。

21世纪早期，葛兰素史克公司(GSK)发展了一种针对合成化学的精简生命周期评价工具FLASCTM。该工具基于GSK公司全球供应链的碳足迹分析，来最终确定药品生产时排放到大气中温室气体的量。当缺乏某一特定化学品的数据时，FLASCTM会基于同类物质，再经过统计学方法，给出一个估算的平均值。FLASCTM工具可以帮助那些没有LCA专门知识的科学家，从实验室到大规模生产各个阶段对合成路线进行评价，目前已被制药行业普遍采用。

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