许多世界上最常用的化学物质正在超越九个地球边界中的一个或多个。一个国际科学家团队表示,如果我们要解决这一危机,各级化学家必须努力将化学重新定位为一门可持续发展的科学。1

该项目是在2009年至2015年间开发的行星边界框架描述了对地球关键系统的九种人为威胁,并试图在这些威胁中定义安全操作空间。为这些边界设置的许多控制变量是化学实体,目的是测量和限制将这些实体引入环境。

行星的界限

来源:©J Lokrantz/Azote基于Steffen等2015

跨越一个或多个行星边界可能是有害的,甚至是灾难性的,因为跨越阈值的风险将在大陆到行星尺度的系统内引发非线性的、突然的环境变化

然而,没有为“环境中的新实体”边界设置控制变量,该组织提出了这样的疏忽,以及缺乏框架旨在激发的那种行动的担忧。他们强调了最近的一份报告,该报告提出将塑料排放到环境中作为“环境中的新实体”边界的一个可能参数;这个提议如果被接受,就意味着已经越界了。2另一份报告评估了与七个星球边界有关的近500种化学物质发现大多数人至少违反了一项安全操作极限的阈值。3.

由英国帝国理工学院(Imperial College London)的斯蒂芬•马特林(Stephen Matlin)领导的研究小组强调,任何特定产品的可持续性都必须全面评估,而不是只针对单个问题。如果生态系统中的某些地方仍然违反了地球的界限,那么从可再生资源中提取产品、基于绿色化学原理制造或使用后回收等个别因素不足以给产品贴上可持续的标签。

许多基础化学实践将需要重新评估。在有机化学中,过度依赖碳氢化合物作为合成的起始材料是不证自明的问题,必须寻求替代品。在塑料领域,重新设计和发明新的结构将是必要的。然后是元素管理的问题;不仅是针对那些丰度低或分布受限的材料——比如锂(当前电池技术的重要资源),而且针对储量丰富的材料,其管理工作需要集中在回收或处置上,尽量减少对环境的危害。

作为一门转化物质的科学,迄今为止,化学的许多成功都是以环境和地球重要系统的稳定为代价的。科学家们得出结论,在未来,研究应该保持对地球边界和威胁它们的生物地球化学流动的认识,工业必须承诺使用所有可用的工具来避免进一步的越界。