综述：迈向可持续的分析化学

这篇综述深入探讨了分析化学领域如何实现真正的可持续性（Sustainability），指出当前将可持续性与绿色（Green）概念混用的局限性。文章系统阐述了基于经济、社会和环境三大支柱的系统思维（Systems Thinking）框架，强调从生命周期评估（LCA）和循环分析化学（CAC）角度推动领域变革，并提出通过创新（Innovation）、教育合作等关键路径实现强可持续性（Strong Sustainability）。

　　

摘要

可持续性常被简单等同于绿色环保，但这一概念实则涵盖经济、社会与环境三大支柱的复杂平衡。分析化学作为环境监测与公共健康的核心工具，其高能耗、有毒试剂依赖等传统模式亟待转型。本文从理论框架到实践路径，揭示了如何通过系统思维打破线性经济（Take-Make-Dispose）桎梏，迈向真正的可持续分析化学。

1. 引言

分析化学在应对环境挑战中扮演关键角色，但其自身却面临生态代价：每年消耗大量非可再生资源，并产生持久性有毒废物。自1987年首次提出环境友好分析方法以来，绿色分析化学（GAC）的12项原则和绿色样本前处理（GSP）的10项准则虽推动了技术进步，但仅聚焦实验室阶段的环保优化。2022年提出的循环分析化学（CAC）12项目标，将视野扩展至全生命周期，标志着领域向系统性变革迈进。

2. 分析化学中的可持续性

可持续性定义多元，但其核心是"在不损害后代需求的前提下满足当代需求"。不同于GAC的环境单维度优化，可持续分析化学需平衡三大支柱：

• 环境维度：减少有毒试剂、能源消耗与废弃物

• 社会维度：保障操作者安全、促进技术普惠

• 经济维度：推动资源闭环与长效价值

当前将生物基溶剂简单标榜为"可持续"的案例，实则是典型的绿色（Green）而非可持续（Sustainable）实践——因其可能忽视上游土地利用或社会成本。

3. 三大支柱的协同效应

通过维恩图与同心圆模型可见，真正的可持续性需三大支柱深度融合。例如：

• 便携式检测设备：低能耗（环境）结合社区科学（社会）与低成本（经济），实现污染物监测的"三赢"

• 稀土元素仪器：若仅关注使用阶段环保，却忽视矿产开采的人权问题（社会），则系统仍不可持续

4. 系统思维革命

GAC、生命周期思维与系统思维呈嵌套关系：

1. GAC核心层：优化单点技术（如溶剂替换）

2. 生命周期层：评估从原料提取到废弃的全链条影响

3. 系统层：审视技术与社会、生态的复杂交互

典型案例是生物基溶剂——虽可再生，但若生产环节需毁林或高能耗，则整体可能加剧生态负担。

5. 强弱可持续性之争

• 弱可持续性：认为人造资本（如技术）可替代自然资本，主导当前分析化学实践（如回收溶剂但仍依赖化石原料）

• 强可持续性：主张自然资本不可替代，需发展颠覆性技术（如零废弃分析系统），这将是领域终极目标

6. 驱动可持续未来的关键能力

6.1 创新与转型

需打破"论文锁闭"现象，通过"大学-产业-政府"三螺旋模型推动实验室创新商业化。例如：

• 标准方法更替：67%的传统方法（如CEN/ISO）绿色评分低于0.2（AGREEprep指标），亟需淘汰

6.2 进展评估

引入LCA工具量化隐性成本，例如：

• 氦气依赖：评估核磁共振仪对稀缺资源的不可持续消耗

• 社会指标：将供应链伦理纳入实验室审计

6.3 跨界合作

公民科学（Citizen Science）项目证明，非专业人士参与能提升数据民主化，如社区水质监测网络。

6.4 教育公平

开源仪器（如3D打印光谱仪）和"科学权"普及，可缩小技术鸿沟。

7. 结论

当前分析化学的可持续实践多停留在弱可持续层面。要实现强可持续性，必须将环境边界视为绝对约束，通过系统思维重构方法开发、教育体系和评估标准。唯有如此，"可持续分析化学"才能从标签蜕变为真正的转型引擎。