5 環(huán)境商值(environmental quotient，EQ)

環(huán)境因子雖然考慮了產(chǎn)品生產(chǎn)全過(guò)程中產(chǎn)生的廢物量。但是很顯然，不同類型的廢棄物，在環(huán)境中的毒性行為也有所不同。綜合衡量一個(gè)產(chǎn)品工藝的好壞，必須同時(shí)考慮廢物的排放量和廢物的環(huán)境行為本質(zhì)。環(huán)境商值綜合考慮了這兩種因素，EQ = E × Q，即環(huán)境因子E與廢棄物對(duì)環(huán)境的不友好程度Q的乘積。在傳統(tǒng)上，化學(xué)危險(xiǎn)物的定量評(píng)價(jià)是用“致命劑量50”(LD50)來(lái)衡量的。Q值的大小通常也以LD50為參考。例如，無(wú)害的氯化鈉或硫酸銨的Q值為1，而重金屬鹽基于其毒性大小，Q值在100–1000之間。如將Q值通過(guò)歐元來(lái)估算，將衡量廢物的EQ值轉(zhuǎn)變成價(jià)格，再結(jié)合原材料和能量消耗的價(jià)格因素，可以為工藝的成本分析提供更加精細(xì)的測(cè)算。

6 過(guò)程質(zhì)量強(qiáng)度(process mass intensity，PMI)

隨著環(huán)境因子的普及，化學(xué)家們?cè)谶M(jìn)行產(chǎn)品和工藝設(shè)計(jì)時(shí)，開始越來(lái)越重視廢物的耐久性、可降解性和處理等問(wèn)題。然而對(duì)于商業(yè)行為而言，過(guò)多地將衡量指標(biāo)聚焦在廢物的量上并沒(méi)有太大的意義?；どa(chǎn)企業(yè)的利潤(rùn)來(lái)源于可以銷售的產(chǎn)品，一項(xiàng)能衡量產(chǎn)率提升及原料成本控制的指標(biāo)則更加實(shí)際。所以，過(guò)程質(zhì)量強(qiáng)度(PMI)開始被眾多的化工企業(yè)和制藥企業(yè)所接受和采用。

PMI是指產(chǎn)品生產(chǎn)全過(guò)程中所有物質(zhì)的質(zhì)量總和(單位：公斤)與目標(biāo)產(chǎn)物質(zhì)量(單位：公斤)的比值。這里的物質(zhì)既包括反應(yīng)使用的原料、試劑、溶劑和催化劑，也包括反應(yīng)后處理和純化時(shí)所使用的全部化學(xué)品。ACS GCI制藥業(yè)圓桌會(huì)議的成員建議制藥行業(yè)將水也計(jì)算入消耗的物質(zhì)之內(nèi)。因?yàn)樗幬锏纳a(chǎn)往往使用高純水，且反應(yīng)后處理階段會(huì)產(chǎn)生大量的水-有機(jī)溶劑混合體系，在把水送去污水處理廠之前，企業(yè)還需要額外的過(guò)程把水從有機(jī)體系中分離出來(lái)。當(dāng)然也有一些企業(yè)認(rèn)為，水非常廉價(jià)且對(duì)環(huán)境污染較輕，所以不將其計(jì)算在廢物之列。為了區(qū)別PMI，這一指標(biāo)用質(zhì)量強(qiáng)度(mass intensity，MI)來(lái)表示。

從上述定義可知，環(huán)境因子EF = MI − 1。雖然環(huán)境因子與質(zhì)量強(qiáng)度僅僅差了“1”，而這個(gè)數(shù)值恰恰代表了企業(yè)可銷售的產(chǎn)品，也是其利潤(rùn)的來(lái)源。衡量質(zhì)量強(qiáng)度MI的方法，可以進(jìn)一步拓展至生產(chǎn)過(guò)程中的其他物質(zhì)，例如溶劑強(qiáng)度(solvent intensity，SI)和水強(qiáng)度(water intensity，WI)。

7 生命周期評(píng)價(jià)(life cycle assessment，LCA)

一個(gè)產(chǎn)品從原料精煉、預(yù)處理、生產(chǎn)、應(yīng)用、循環(huán)到最終被廢棄并處理，整個(gè)過(guò)程稱為產(chǎn)品的生命周期。對(duì)于一條工藝而言，其對(duì)環(huán)境的影響不僅僅需要考慮排放的廢物，還應(yīng)納入制造原料、溶劑、助劑等所消耗的能量和物質(zhì)。除此之外，產(chǎn)品廢棄后在環(huán)境中的持久毒性、積累毒性以及其降解物的可能毒性，也需要考慮。因此，生命周期評(píng)價(jià)是一種對(duì)產(chǎn)品“從誕生到墳?zāi)?rdquo;的全周期評(píng)價(jià)(圖3)，主要針對(duì)取自自然界的原料、能源的消耗和向環(huán)境排放廢棄物的數(shù)量與質(zhì)量影響。

生命周期評(píng)價(jià)是一種環(huán)境管理技術(shù)，它對(duì)產(chǎn)品生命周期的各個(gè)階段進(jìn)行跟蹤，并做定量分析與定性評(píng)價(jià)，從而獲得產(chǎn)品相關(guān)信息的總體情況，為產(chǎn)品制造工藝改進(jìn)提供完整、準(zhǔn)確的信息。用于生命周期評(píng)價(jià)(LCA)的主要指標(biāo)包括：

1) 產(chǎn)品全生命周期使用的原料(kg)；

2) 需要的全部能量(MJ)；

3) 全球變暖潛力值(GWP，每公斤CO2當(dāng)量)；

4) 水資源消耗(kg)；

5) 原料制造時(shí)原油和天然氣的消耗(kg)；

6) 酸化潛力值(AP，每公斤SO2當(dāng)量)；

7) 富營(yíng)養(yǎng)化潛力值(EP，每公斤PO43−當(dāng)量)；

8) 光化學(xué)臭氧形成潛力值(POCP，每公斤乙烯當(dāng)量)；

9) 在廢物處理前全部有機(jī)碳的使用量(TOC，kg)；

10)對(duì)人體的毒性(每公斤1,4-二氯苯當(dāng)量)；

11) 環(huán)境毒性(每公斤1,4-二氯苯當(dāng)量)；

12) 土地使用(m2/ 年)。

由于完整獲取上述各類數(shù)據(jù)較為困難，對(duì)產(chǎn)品的全生命周期進(jìn)行精確評(píng)價(jià)幾乎是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù)。例如，醫(yī)藥行業(yè)藥物生產(chǎn)涉及的化學(xué)品通常在20個(gè)以上，完成評(píng)估需要每一個(gè)化學(xué)品的相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)。如果再將上游原料的全生命周期考慮進(jìn)去，則會(huì)進(jìn)一步增加評(píng)估的復(fù)雜性。所以為了縮短評(píng)估周期，盡快確定最為綠色的工藝，許多公司都將導(dǎo)致全球氣候變化的因素作為核心指標(biāo)。

21世紀(jì)早期，葛蘭素史克公司(GSK)發(fā)展了一種針對(duì)合成化學(xué)的精簡(jiǎn)生命周期評(píng)價(jià)工具FLASCTM。該工具基于GSK公司全球供應(yīng)鏈的碳足跡分析，來(lái)最終確定藥品生產(chǎn)時(shí)排放到大氣中溫室氣體的量。當(dāng)缺乏某一特定化學(xué)品的數(shù)據(jù)時(shí)，F(xiàn)LASCTM會(huì)基于同類物質(zhì)，再經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，給出一個(gè)估算的平均值。FLASCTM工具可以幫助那些沒(méi)有LCA專門知識(shí)的科學(xué)家，從實(shí)驗(yàn)室到大規(guī)模生產(chǎn)各個(gè)階段對(duì)合成路線進(jìn)行評(píng)價(jià)，目前已被制藥行業(yè)普遍采用。

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