《Microchemical Journal》：Environmental suitability assessment index (ESAI): an integrated metric and software for comprehensive greenness assessment of analytical methods
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绿色分析化学（GAC）与绿色样品制备（GSP）整合评估工具 Environmental Suitability Assessment Index (ESAI) 的开发与应用。该工具构建了包含样本采集、制备、分析、经济性、安全性和废物处理等8个维度的综合评价体系，通过27个量化指标实现全流程环境适应性评估，并开发开源软件支持自动化计算与可视化。六案例研究验证了其有效性和实践价值。
Jiye Tian|Hongwei Zheng|Yongshan Ai|Tong Xin|Zihan Tang|Hongyu Xue|Lei Yin|Meiyun Shi
大连理工大学中央医院，大连理工大学，中国辽宁省大连市116023
摘要 绿色分析化学（GAC）旨在通过推广可持续实践来减少分析方法的生态足迹。虽然存在多种评估绿色程度的指标，但每种指标都有其独特的优势；然而，仍需要一个能够涵盖整个分析工作流程的综合性工具，该工具应提供可量化且可适应的结果。在这项研究中，我们提出了环境适宜性评估指数（ESAI），这是一种新颖的多标准算法，它将GAC的12项原则和绿色样品制备（GSP）的10项原则整合到一个统一的八维框架中，并通过27个加权标准进行评估。ESAI考虑了更广泛的因素，包括样品采集、经济因素、操作安全性和废物管理，从而提供了更加全面和平衡的评估。评估结果通过直观的颜色编码八边形雷达图进行可视化，可以立即了解可持续性表现。为了便于实际应用，我们还开发了开源软件来自动化计算和可视化过程。通过六个案例研究验证了ESAI的有效性和实用性，这些研究评估了不同的分析方法，证实了它作为评估和推动绿色方法发展的补充工具的价值。该软件可在以下链接获取：
https://github.com/xzggg2917/ESAI-master/releases/tag/v1.0.0 。
引言 绿色分析化学（GAC）已成为分析科学的一个基础且充满活力的分支，它响应了全球对环境可持续性和职业安全日益增长的关注[1]，[2]。出于减轻化学分析对生态和健康影响的必要性，GAC基于绿色分析化学的12项原则，这些原则提倡减少废物、使用危害较小的物质、提高能源效率以及在分析过程中始终优先考虑安全性[3]，[4]。这些原则进一步得到了绿色样品制备（GSP）的10项原则的补充，这些原则解决了样品处理中的具体挑战，如图1所示，包括小型化、溶剂替代和提取步骤的整合[5]，[6]。这些原则的融合为制定可持续的方法提供了清晰的路线图，这些方法不仅符合监管要求，也符合国际可持续性承诺，包括联合国可持续发展目标（SDGs）[7]，[8]。向更绿色协议的转变超越了单纯的合规性，它体现了科学实践中的有意识转变，通过减少试剂和能源消耗、简化废物处理以及降低操作风险带来了实际的经济效益。因此，GAC继续在多个领域吸引着广泛关注，包括药品质量控制、环境监测、食品安全和学术研究，从而加速了环保分析技术的创新和实施[9]，[10]，[11]。
GAC的进步促使了许多评估工具的开发，这些工具旨在量化分析方法的环境和实际属性。现有的指标如AGREE、AGREEprep、RGB、GAPI、NEMI、Eco-Scale、BAGI和GEMAM各自提供了不同的评估视角，涵盖了试剂毒性、能源使用、废物产生、操作人员安全性和方法实用性等因素[12]，[13]，[14]，[15]，[16]，[17]，[18]，[19]。例如，AGREE能够全面审查整个分析程序，而AGREEprep则专门关注样品制备阶段。GAPI提供了直观的生命周期概况，NEMI和Eco-Scale等工具提供了易于理解的环境影响半定量总结。像BAGI这样的新工具关注实际性能参数，GEMAM则整合了多个绿色原则的定量权重。这一系列工具使得绿色程度的评估更加多样化和多方面，能够适应不同的用户优先事项和分析背景。然而，现有的指标体系在设计理念、范围、标准选择和结果呈现方面存在多样性。这并非限制，而是反映了可持续性本身的多维性质。因此，拥有可以选择性应用或组合使用的互补工具具有明显的实用性。
为了进一步完善现有的绿色评估工具套件，本研究提出了环境适宜性评估指数（ESAI），这是一种新颖的指标，旨在将GAC和GSP的核心原则整合到一个统一的、多维的框架中。ESAI围绕八个基本维度构建，包括能源消耗、试剂可持续性、废物管理、操作风险、经济可行性以及其他涵盖从初始采样到最终废物处理的整个分析工作流程的关键因素。该指数包含27个经过精心权重的标准，提供了一个细致、可重复且定量透明的评估系统。ESAI的一个显著特点是它将环境、实际和经济因素全面纳入统一的评分机制中，并通过专用的开源软件增强了用户友好性和可重复性。ESAI的安装过程如图S1（A-G）所示。需要强调的是，ESAI并不是为了替代现有的指标而开发的，而是作为一种补充工具，为研究人员提供了获取综合可持续性概况的额外选择。通过实现多个领域绿色表现的协调概述，ESAI旨在支持方法比较评估，促进持续优化，并最终推动更绿色分析实践的发展。
部分摘录 ESAI属性的特点 ESAI将GAC的12项原则和GSP的10项原则整合到一个新颖的定量算法中。如图2所示，它包括八个加权维度：样品采集（10%）、样品制备（20%）、分析技术（20%）、经济评估（5%）、方法性能（5%）、操作安全性（10%）、试剂（10%）和废物处理（20%）。权重（详见表S1）是根据专家共识和文献回顾确定的，以反映相对的环境影响
ESAI在选定方法中的应用 最后，在这部分中，我们使用ESAI评估了四种分析方法的绿色程度，以展示这一新的GAC指标的适用性和便利性。所有ESAI标准的默认权重已经设定。四种分析方法的绿色评估结果如图5所示。（见图6。）
为了展示ESAI的适用性和区分能力，使用默认权重和标准评估了六种分析方法的绿色程度。结果
结论 环境适宜性评估指数（ESAI）提出了一个统一的八维框架，它将绿色分析化学的12项原则和绿色样品制备的10项原则整合到一个实用的、由软件辅助的工具中，用于全面评估分析方法的可持续性。通过扩展评估范围，包括经常被忽视的阶段，如样品采集、经济因素和操作安全性，ESAI成为一个有价值的工具
CRediT作者贡献声明 Jiye Tian： 撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，数据整理。Hongwei Zheng： 研究，软件开发，撰写 – 审稿与编辑。Yongshan Ai： 撰写 – 原稿。Tong Xin： 软件开发。Zihan Tang： 数据整理。Hongyu Xue： 撰写 – 审稿与编辑。Lei Yin： 撰写 – 审稿与编辑，资金获取。Meiyun Shi： 撰写 – 审稿与编辑，资金获取。
利益冲突声明 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢 本工作得到了辽宁省自然科学基金 （2023-MSBA-018, 2025-MS-023）、大连理工大学癌症医院 的开放资金（2024-ZLKF-33）以及中央高校基本研究经费 （DUT24MS018）的财政支持。
