1108綠色化學與生活環境

綠色化學與生活、環境

王佩蓮

台北市立大學退休教授 中華民國環教學會監事

一、化學與生活有什麼關係?化學物質特性?塑化劑是什麼? 各舉一例說明 二、教學時有使用到化學嗎? 化學會造成何種環境污染? 三、何謂綠色化學?綠色化學之十二項原則是? 四、台灣因應綠色化學之計畫與活動?全球綠色化學產品發 展現況與趨勢分析?

問題討論與分享

(一)、化學(Chemistry)是什麼?

人類若能夠完全掌握化學 就生命而言，化學將能解決疾病與老化的問題。 就生存而言，化學將能解決飲水，糧食和能源的問題。 隨著科技進步帶來的舒適，人類無盡的追求更高的享受，背 後支撐著的有很大一塊來自於化學。

一、化學與生活

(二)、化學的發展

(一)百萬年前當人類首度使用火煮熟食物時，人就與〝化 學〞發生密切關係 (二)幾萬年以來，那些〝似知其然，不知其所以然〞的工藝發 明 人類生活型態從遊牧轉入農耕社會 (三) 18世紀「第一次工業革命」年代在英國展開 (四) 19世紀中 (五) 20世紀人類的文明邁進空前輝煌和變化最為巨大

在人類20世紀高度文明的塑造過程中，見證了作為樞紐科學 的化學所扮演的舉足輕重和重大貢獻的角色。 其觸角遍及醫藥、食、衣、住、行、育、樂是二十世紀人類 福祉大為躍進之重要推手。 塑化劑是什麼?

(三)、分組討論與分享

1.星星之火… 2.硫酸銅? 3.硫磺? 4.指示劑之素材與用量? 5.生活中危害性化學品—漂白水、油漆、有機溶劑特性 、強酸強鹼的腐蝕與刺激

(四)、化學物質特性

時間 發生地點 災害情況 災情 1948 美賓州多諾 拉鎮 鋼鐵廠與硫酸廠排出SO₂ 20餘人死亡 1952 英倫敦 煙霧傷害人體 數千人死亡 1956 日本水娯市 工廠排放甲基汞於水中藉食物鏈 進入人體 數千人受傷數百 人死亡 1967 英海岸 Torry Canyon油輪觸礁原油外洩 自燃生態受害 1971 美泰斯畢赤 鎮 將含有戴奧辛毒物油料噴在馬路 上以防止灰塵飛揚 60餘匹馬死亡 1976 義 斯維索鎮 生產消毒劑的工廠不慎將原料外 洩 部份居民撤出工 廠附近地區

二、化學相關工業與環境污染

「拯救生物界的美，一直是我心目中最重要

的事；而且人們對這世界無知而殘暴的破壞

行為，也讓我感到深惡痛絕……現在我相信，

我至少提供了一點幫助。」

環境危機激發哲學家反思倫理問題

發生接二連三的環境災害，尼而森國會議

員策劃一系列的校園活動討論環境災害對人

類的影響， 並定1970.4.22為

地球日(Earth

Day)有2000餘萬大學生及群眾參與討論與示威，

這是美國前所未有的現代環境運動

。

隨後國會通過成立環境保護署並修改空氣清潔法

(Clean Air Act)和水清潔法(clean Water Act)哲學

10

臺灣食品安全--多氯聯苯事件

1979年由於彰化油脂公司在製造米糠油的過程中，使用

毒性相當強的多氯聯苯做為熱媒，後來因為管線破裂

，導致多氯聯苯滲入油裡，造成全臺至少兩千人吃到

有毒的米糠油而受害。根據研究指出，多氯聯苯中毒

除了會讓皮膚產生明顯可見的氯痤瘡、指甲變黑，還

可能導致肝臟、腎臟、心臟、糖尿病、紅斑性狼瘡、

子宮癌、乳癌、子宮頸癌等數十種病症。倘若是母親

遭受多氯聯苯污染，也會傳給下一代。

10

土

地

污

染

60年代初期，一位商人前往美國探尋商機 偶然發現當時美國委外尋求廢五金海拋作 業 決定將一艘船駛回高雄港 至二仁溪北岸的灣裡兜售廢五金 從此展開灣裡的廢五金污染史

人為溫室氣體 人為活動 CO₂ 燃燒化石燃料(例如石油、煤、天然氣)_程 、工業製 CH₄ 碳氫化合物燃料、畜牧業、農耕 N₂O 燃燒化石燃料、污水處理、化學工業製程、農耕 HFCs 冷凍冷藏、半導體製程 PFCs 半導體製程 SF₆ NF₃ 半導體製程、重工業、電力業、鋁鎂合金、平面 顯示器產業

資料來源: IPCC 4th Assessment Report 12

人為因素--溫室氣體排放量劇增

西伯利亞永凍土 大量甲烷釋出

永凍土下方蓄積了

1兆噸的二氧化碳。

永凍土下方蓄積了

4000多億噸的甲烷。

永凍土下蓄積了許多高危

險的

病毒

。

資料來源： 2008/9/23英國獨立報報導；SMTV報導 _播放 0：41

化學農藥 陳祖豐中原大學教授 1.殺蟲劑(Insecticides)：防除為害植物之昆蟲。 2.殺蟎劑(Acaricides)：防除為害植物之蟎類、蟎蜱類。 3.殺真菌劑(Fungicide)：防除為害植物之真菌病害。 4.殺細菌劑(Bactericide)：防除為害植物之細菌病害，如細 菌性葉斑病、軟腐病等。 5.除草劑(Herbicides)：防除雜草植物。 6.殺鼠劑(Rodenticide)：防除農田之野鼠；

7.植物生長調節劑(Plant Growth Regulator)：促進植物之生 長、開花或再生。

8.殺線蟲劑(Nematocide)：防除為害植物之線蟲。 9.除藻劑(Algicides)：防除水域之藻類。

(三)、常見塑膠材質、特性、常見產品及

耐熱溫度

分類 代碼 材質 特性 常見產品 耐熱溫 度（℃） 1 聚乙烯對苯二甲 酸酯(PET) 硬度韌性 佳、質輕、 不揮發、 耐酸鹼 寶特瓶、市售 飲料瓶、食用 油瓶等 60~85 2 高密度聚乙烯 (HDPE) 耐腐蝕、 耐酸鹼 塑膠袋、半透 明或不透明的 塑膠瓶等 90~110 3 聚氯乙烯(PVC) 可塑性高 保鮮膜、 雞蛋盒、 調味罐等 60~80

塑化劑屬於環境荷爾蒙的一種，環境荷爾蒙會干擾人體內分 泌的正常運作，因此又被稱為內分泌干擾物 (endocrine

disrupting chemicals, EDCs)。

一旦體內累積過多的環境荷爾蒙，會對內分泌造成強烈干擾 ，民眾普遍的認知即是塑化劑對生殖系統的影響，可能導致 性早熟、男性生殖器短小、不孕症等。 問題還不止如此，塑化劑也會使體內胰島素受體對胰島素產 生抗性，亦即胰島素阻抗，即使尚未發展成第二型糖尿病， 已會造成血脂肪代謝異常，包括三酸甘油脂過高、低密度膽 固醇過高、或高密度膽固醇過低等情形，種下肥胖、多項慢 性病、以及心血管疾病的風險因子。

塑化劑是什麼?

工

業

革

命

後

，

大

大

改

變

了

人

類

的

生

活

，

尤

其

是

對

於

資

源

轉

換

的

東

西

。

自然界已面臨無法〝自我修補〞的地步，也是做為樞紐科 學的化學必要思考如何接受挑戰的時候了。

在20世紀下半末，朝向減少廢棄物、降低毒害、節省能源 的思考因此在化學科學的舞臺上出現幾個帶有環境保護意 識的名稱，如潔淨化學（clean chemistry）、環境化學（ environmental chemistry）、友善化學（benign chemistry） 、綠色化學（green chemistry）、及永續化學（sustainable chemistry）等 。 雖然這些名稱的定義和內涵並不很明確，引起當代化學家 的爭論，但其背景的環保觀念卻是有跡可台灣也開始有學 者投入，必可帶來化學相關工業的競爭力及抒解對環境造 成污染的壓力。

三、綠色化學/永續化學的萌芽

(一)何謂綠色化學

(Green Chemistry)

/永續化學

(Sustainable)?

綠色化學的定義

在於不使用有害、有毒的物質，且不再處理廢物及產生廢物 是一種從源頭完全阻止環境污染的化學，並且強調生產過程 ，不僅要減少消耗量，提升原子利用率，還要避免不必要的 衍生物和廢棄物。亦即，從源頭開始，就充分利用原料和能 源，減少、甚至無有害物質釋放，以降低對紫的衝擊。 行政院環保署 毒物及化學物質局 107 0803

1. 1962年寂靜的春天

2.於1969 年通過《國家環境政策法》，以「創建並維護人

類與自然可以共存共榮的和諧條件」為目標，並於次年通 過設立「環境保護署（Environmental Protection Agency, EPA）」

。 1970年該環保署的第一個重大決定是禁止滴滴涕和其他化 學殺蟲劑的使用，並透過設立環境保護相關之辦公室和法 規，以便達成保護環境的目標。

3.

於1990年制定《污染預防法》 撥款補助各州致力於廢棄物在源頭的減量，並首次採用〝 綠色化學（green chemistry）〞一詞為標識，提供種子經 費鼓勵政府、工業界和學術界之間建立有效的合作。

(二)綠色化學的發展

4. 1993年歐洲化學理事會（European Chemistry Congress, ECC） 5. 1995年美國環保署進一步於設立「總統綠色化學挑戰獎（

Presidential Green Chemistry Challenge Award）」

6. 1997年第一個設立「綠色化學」博士學位的學程出現在波士 頓的麻州大學。

7.1998年阿納斯塔斯（Paul Anastas）和華納（John Warner）共 同合著一本具有影響力的著作：《綠色化學︰理論與實踐 （Green Chemistry: Theory and Practice），

8. 1999年英國皇家化學會（Royal Society of Chemistry, RSC）

9.英國諾丁漢大學的Samantha L.Y.,Richard L.Smith and Martyn Poliakoff 提出以 PRODUCTIVELY 這個英文字母組成的單字受到化學界廣泛的重視

P:Prevent wastes

R:Renewable materials

O:Omit derivatizationsteps

D:Degradable chemical products U:Use safe synthetic methods C:Catalytic reagents

T: Temperature ， pressure ambient I:In-Process monitoring

V:Very few auxiliary substances

E:E-factor ， maximize feed in product L:Low toxicity of chemical products

Y:yes ， it is safe

9.臺灣

1.教育部綠色化學教育網/充電專區 2.行政院環保署 3.https://www.ch.ntu.edu.tw/office/article/savetheearth.html 綠色化學(Green Chemistry) - 拯救地球的未來 蔡蘊明於臺大化學系(2013/12/03) 臺灣大學化學系的劉廣定教授，推廣綠色化學的概念，是 認為必須將此概念透 過教育植入民心，依照綠色化學的十二原則來看化學未來應依循的走向，希望 台灣中等科學教育的工作者共同努力。 4.http://chemed.chemistry.org.tw/?p=22014 開創新局的永續化學：綠色化學：以友善環境為出發點的化學 （上）（下）周德璋 國立中正大學化學暨生物化學系 25

四、挑戰之因應－資源循環

26

環境衝擊 _{經濟發展 脫鉤}

資源永續

27 • 人在自然環境中的角色。 27 人不能沒有自然環境，但自 然環境可以沒有人類。  你不能在有限的星球上，無限期地運作線性的系統。 棄置拋棄型社 會 (大量生產、 消費、棄置) 循環型社會 (Recycling-oriented Society) 能源、物質、污染 、永續發展

循環型社會環境行動方案

28 28 綠色設計 綠色生產 綠色產品 綠色消費 源頭減量 6R行動 節能減碳

綠色農業

利用新的耕作方法來減

少土地的負擔及因化學

農藥或肥料造成的汙染，

讓土地的生長利用能長

久持續。

利潤 保持水土 環境安全 產量及 品質 29

五、台灣因應綠色化學之計畫與活動

行政院環保署化學局

107年第1屆綠色化學應用及創新獎評選獎勵計畫 http//www.tcsb.gov.tw/np-315-1.html 實現「永續、安全、有效管理化學物質」的願景 對象:團體及個人組：（符合下列之一即可參選） 類別:團體組--綠色化學教育、綠色安全替代、化學物質管 理、災害防救整備 個人組--綠色化學教育、綠色安全替代、化學物質管 理、災害防救整備、終生貢獻、其他 30

教育部綠色化學教育網

http//chem.moe.edu.tw/green/Area 2014年綠色化學創意競賽 分大專院校示範觀摩組、高中組、高職組 2016年高級中等學校綠色化學（減毒減量）創意競賽 分普通型高級中等學校組（含單科型高級中等學校） 及技術型高級中等學校組 2018年高級中等學校綠色化學創意競賽 分普通型高級中等學校組（含單科型高級中等學校） 及技術型高級中等學校組 31

六、全球綠色化學產品發展現況與趨

勢分析

http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=25260 (一)美國化學產業綠色產品發展趨勢－2016年美國總統綠色化 學挑戰 評分三大標準--具有科學及創新的技術、對人類及環境有 益、可實際應用的生產技術 (二)台灣化學產業綠色產品發展現況與趨勢－台灣綠色材料 循環經濟專區－促成安全、宜居、經濟永續發展 目前選址地點在石化產業發達的大高雄地區 32

七、結語

(一)綠色化學要實踐〝4不和1沒有〞 (二)化學研究或實驗者應----做到綠色安全替代類 (三)教育相關單位----化學物質管理類 (四)供應者與消費者的行動 (五)農民 (六)政府 33

八、參考資料

Anastas, P. T.; Warner, J. C. (1998). Green chemistry: theory and practice. Oxford [England]; New York: Oxford University Press.

化學農藥 陳祖豐中 原大學教授 講稿 化學物質安全 馮靜安 大仁科技大學環境與職業安全衛生系副教授 講稿 https://www.ch.ntu.edu.tw/office/article/savetheearth.html 綠色化學(Green Chemistry) - 拯救地球的未來蔡蘊明於臺大化學系(2013/12/03) http://chemed.chemistry.org.tw/?p=22014 開創新局的永續化學：綠色化學：以友善環境為出發點的化學 （上）（下）周德璋 國立中正大學化學暨生物化學系 http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=25260 全球綠色化學產品發展現況與趨勢分析 http//chem.moe.edu.tw/green/Area 教育部綠色化學教育網/充電專區 http//www.tcsb.gov.tw/np-315-1.html 行政院環保署化學局107年第1屆綠色化學應用及創新獎評選獎勵計畫 https://www.youtube.com/watch?v=fzKTiTF7jNQ 高中 周芳妃 化學 3 3 常用反應 綠色化學實驗 ₃₄