科學月刊 第四十三卷第二期
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永續 化學 與生 活
永續化學與生活—解題
劉廣定
常說：「生命的目的在創造宇宙繼起的生 命」，這原是生物界的自然現象。在混沌 初開的洪荒世界裡，地球上的生物界自始即不 斷地進行演化，以求蕃衍物種之生命，及適應 周遭的「地」、「水」、「大氣」以與其共存。
經過漫長的歲月，和大自然幾度天翻地覆的變 化之後，許多「生物」消失了，而號稱「萬物 之靈」的「人類」出現了。由於具有特殊的智 慧與能力，不只是緩慢地演化，也非僅被動地 試圖適應周遭的環境。人類更能積極發展出種 種工具及技術，以求主動地操控、利用生存環 境中的天然資源，來改善生活，製造器物。還 能創造、累積知識，形成了持續進展，且為人 類特有的各種「文明」。
幾百年前或更早，全世界人口不算多〔註 一〕，消耗的天然資源也不算多。製造器物時 產生的廢棄物，以及製成的器物如果損壞或遭 人遺棄，大部分都可因腐朽（如衣著、木製品 及鐵製品等）而回歸自然，或者因其安定性
（如玻璃、銅器等）而可重製再用。就整體言 之，資源的耗失與再生大致可以達成平衡，生 物的基本元素如碳、氧、氮的循環也大致都可 以維持。然而，隨著醫藥、技術與知識的進 步，人口增多，壽命延長，新產品賡續為人所 發明，天然資源之消耗也愈多。失衡之現象於 是開始呈現。尤其自十八世紀中葉發生工業革 命，人類消耗資源及產生廢棄物之量與速，都 超過自然界資源之再生與將廢棄物轉變成資
人 源，且此差距愈來愈大。更可慮的是廢棄物不
只是資源的浪費，還可能破壞環境，甚至危害 人或其他生物的生命。例如世界公害史上著名 的 1950 年代日本「水 （minamata）病」，即 因「新日本窒素肥料株式會社」（簡稱「新日 本窒素」， 1965 年改名「 」）
的工業廢水「汞汙染」所造成。
為什麼工業廢水裡含有汞（水銀）呢？這 是因為「新日本窒素」在水 灣旁的工廠，乃 採用 1921 年舊方法，以乙炔（C2H2）與稀硫 酸（約 10％）和硫酸汞水溶液（約 5％）生產 乙醛（CH3CHO）。
HC ≡ CH ＋ H2O ＋(H2SO4＋ HgSO4)
→[ CH2＝ CHOH ]→ CH3CHO 在這一化學反應中：汞離子（Hg2＋）先接 到乙炔的碳－碳 鍵上，形成的中間體與水作 用後，汞離子脫離，產生乙烯醇（C H2＝ CHOH）。乙烯醇在酸中立即轉變成乙醛。理 論上硫酸汞並不耗失，等於一種「觸媒」。實 際上，此反應的產率不到 60％，有許多副產 物，其中包括有劇毒的甲基汞（CH3Hg＋X－, X－為陰離子如HSO4－）。一部分甲基汞會混在 工業廢水中，一部分硫酸汞也會隨著工業廢水 而 流 失 ， 都 導 致 了 可 能 危 害 生 命 的 「 汞 汙 染」。雖然化學工業不一定都會帶來致命的廢 棄物或副產物，但實際的化學反應卻很少像教 科書所寫的，硝酸銀與氯化鈉的水溶液相遇，
瞬息生成氯化銀沉澱那樣快速、簡單：
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SCIENCE MONTHLY 2012. 2永續 化學 與生 活
Na＋Cl－＋ Ag＋NO3－→ Na＋NO3－＋ AgCl↓
為了促進化學反應，常用過量的試劑而造 成許多廢棄物的產生。
為了改善生活品質，各行各業的人都有許 多新發明，化學家也因此製造出不計其數的新 化合物，目的是為造福人群。例如 1940 年代 開始流行的各種含氯、含磷的化學殺蟲劑。它 們殺死了傳帶病菌，噬食農作物的害蟲，大幅 降低人類傳染病死亡率，也大幅提高農產品的 收成量。然而，始料未及的是 1960 年代發現 它們也造成環境汙染，且因食物鏈的關係，其 毒性影響到其他生物的發育，甚至生存。例如 鳥類食用已遭汙染的果實，或已中毒的蟲豸，
則可能無法蕃衍後代或死亡，不但產生「寂靜 之春」〔註二〕之虞，甚至進而影響到人類的 健康。
又如商品總名「氟利昂（Freon）」的氯氟 碳類化合物（chlorofluorocarbons, CFC），
1930 及 1940 年代開始廣泛製造，應用為冷氣 機與冰箱之冷媒，滅火劑，溶劑，以及清潔、
美容用噴霧劑等，增進了許多人的生活享受。
但科學家於 1970 年代發現這類化合物在地球 表 面 一 萬 至 一 萬 六 千 公 尺 高 度 平 流 層
（stratosphere）中會將臭氧（O3）破壞，使到 達地面的日光中紫外線增強，危害人體健康！
為什麼呢？
平流層中的氧分子和臭氧本來都能吸收紫 外線而分解，而氧分子（O2）和氧原子（O‧）
再結合成臭氧（式 1），消耗一部分日光中的 紫外線，而減少到達地表的紫外線強度。
O3＋ hν→ O‧＋ O2 O2＋ hν→ O‧＋‧O
O‧＋ O2→ O3...(1) 但 氯 氟 碳 類 ， 例 如 二 氯 二 氟 甲 烷
（CCl2F2，氟利昂 -12）與日光中的紫外線（h
ν）起作用經「光分解」產生氯原子，而氯原 子（Cl‧）與臭氧、與氧原子，進行「鏈反應」
（式 2 、 3）不僅消耗臭氧，也妨礙氧原子和氧 分子再結合成臭氧（式 1）。
CCl2F2＋ hν→ Cl‧＋‧CClF2
Cl‧＋ O3→ ClO‧＋ O2...(2) ClO‧＋ O‧→ Cl‧＋ O2... (3) 因此 1990 年代世界各國陸續禁用氯氟碳類，
2010 年已全面禁止。
雖然歐美先進國家之化學工業早有安全原 則，唯直到 1984 年 12 月美國聯合碳化物公司
〔註三〕在印度波帕（Bhopal）地方的化工廠 因異氰酸甲酯（H3C-N=C=O）洩漏，近萬人死 亡或終生殘廢，傷人逾十餘萬。工業安全及環 境保護之意識才真正在各工業國家逐漸產生。
1985 年加拿大化學工業協會發起「責任照顧」
（Responsible Care）的行動組織，以提高化工 行業的健康，安全與環保，隨後有五十幾個國 家也紛紛成立此組織〔註四〕。另一方面，聯 合國世界環境與發展委員會（WCED）1987年 正 式 宣 布 推 動 「 永 續 發 展 （ s u s t a i n a b l e development）」，當時的定義是：「能滿足當 代之所需但不損及後代滿足其所需之發展」稱 為永續發展，是為世界之一主要新思潮。
1992年六月，聯合國在巴西召開首屆「環 境與發展」會議，議定「廿一世紀待辦事項」
（Agenda 21）40 章。重新界定「永續發展」為
「人類兼顧經濟成長、生態環境與社會責任三 基柱的發展」，以及其發展原則。由於「永續 發展」所涉內容大多與「化學」相關，故有
「Sustainable Chemistry（永續化學）」一辭出 現。但差不多與其同時，美國環保署 Anastas 博士創造了「Green chemistry」一辭，表示繁 榮、清潔、對環境友善的化學，並且極力推動 這一新化學領域的發展。 1998 年與波士頓麻
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永續 化學 與生 活 行永續化學的遠距授課，green chemistry一辭
直接用英文，原因即是恐譯成泰文時導致誤 解。〔註五〕筆者將只用「永續化學」一名，
免生混淆，且有「能使化學永續」之含義。
再者，「永續發展」乃當今全世界最重要 課題之一。 2002 年底聯合國決定依據二十一 世紀待辦事項第36章，以2005~2014年為「永 續發展教育的十年。推展從幼稚園到成人的學 校教育及社會教育。並特別說明：觀念上永續 發展教育遠超過環境教育。惜台灣的一般教育 界人士對它認識不清，迄未給與適當的重視。
例如新訂高中「九九課綱」的「基礎化學」僅 列約一節課之教材，聊備一格罷了。亟待補 救！由於日常生活多與化學息息相關，故筆者 將陸續撰文，闡述一些與永續化學有關的生活 實例，幫助讀者在知識和觀念上不落時代之 後。
註一：據估計，1750年全球人口約7億，
現則已約 70 億。
註二：表示鳥類大量死亡，見 R a c h e l Carson, Silent Spring, 1962; 溫繼榮、李文蓉 合譯，《寂靜的春天》，大中國, 1970 。
註三：即 Union Carbide Corporation 之譯 名， 1989 年賠償印度政府 4.7 億美元， 2001 年為道氏化學（Dow Chemicals）所併購。
註四：台灣的化學工業界於 1998 年，以
「認知化學工業對台灣社會的責任，持續不斷 地改善環境、健康與安全的績效」為宗旨，成 立非營利性的社會團體「中華民國化學工業責 任照顧協會（TRCA）」。
註五：參閱 Chemistry International, Vol.
33, No. 4 (2011)之報導。
台灣大學化學系名譽教授 州大學的 Warner 教授提出「十二原則」，現
已為化學界普遍接受。關於永續發展，永續化 學的十二原則及其實例，請參閱本刊 2001 年 第 32 卷第 10 期（830~831 頁）， 2002 年第 33 卷第 1 期（38~42 頁)，第 3 期（254~261 頁），
第 4 期（344~351 頁）的拙文，不贅述。
當時 Green chemistry 和 Sustainable Chemistry 兩名是混用的。美、澳、加、英等 國 習 用 前 者 ， 但 歐 陸 國 家 多 用 後 者 。 依 據 1998 年國際經濟合作及發展組織（OECD）主 辦之「永續化學工作坊（OECD Workshop on Sustainable Chemistry）」所下的「永續化學」
或「Green chemistry」的定義是：「發明、設 計和利用化學產品與化學製程，以減少或消除 有害物質之使用與生產。」也可說是藉化學合 成之功能，保護生態環境，以去除人類追求永 續 發 展 的 障 礙 。 然 而 近 年 來 ， 永 續 化 學
（Sustainable Chemistry）的範疇已擴大到「開 發新能源」，「水之純化」，「環境整治技術」
（Environmental remediation technology）等，
非當年「繁榮、清潔、對環境友善的化學」可 以涵蓋了。
「Green chemistry」一辭一般多用「綠色化 學」這一譯名。然十年前已說明 Green 不一定 要譯成「綠」（見本刊 2002 年第 33 卷第 1 期，
38~42 頁），而且「化學」這門科學是沒有色 彩的，以「綠色」形容「化學」，尤其不通。
「名不正則言不順」，因此翻譯時用字遣辭，
皆須謹慎。以往曾聽一位在工業園區任職的人 說 「 只 希 望 股 票 長 紅 ， 不 要 管 什 麼 綠 色 科 技」。這就是「文化」上差異造成的，因歐美 股 票 升 值 乃 用 綠 色 表 示 ！ 日 文 係 用 片 假 名
「 」直譯 green chemistry 而 不用 、 （碧、綠）譯 green 。泰國 Chulalongkorn 大學與美國奧瑞崗大學合作進
