田大民,劉向云

(河南城建學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系,河南平頂山 467044)

環(huán)境分析化學(xué)是化學(xué)與環(huán)境科學(xué)的一門交叉學(xué)科,為環(huán)境科研、環(huán)境管理和環(huán)境治理提供實驗分析與數(shù)據(jù)支持。人們?yōu)榱苏J(rèn)識、評價和改造環(huán)境,就必須了解引起環(huán)境質(zhì)量變化的原因,這就要對環(huán)境的各個組成部分,特別是對某些危害大的污染物的性質(zhì)、來源、含量及其分布狀態(tài),進行細(xì)致的監(jiān)測和分析。環(huán)境分析化學(xué)就是研究環(huán)境中污染物的種類、成分,以及如何對環(huán)境中的化學(xué)污染物進行定性分析和定量分析的一個學(xué)科。例如,某一區(qū)域環(huán)境受到化學(xué)物質(zhì)污染,首先要查明它是由何種化學(xué)污染物引起的,為此就須要鑒別污染物,也就是進行定性分析;其次,為了說明污染的程度,還需要測定污染物的含量,即進行定量分析。我院環(huán)境工程系所開設(shè)的《環(huán)境分析化學(xué)》課程是環(huán)境工程專業(yè)的基礎(chǔ)課,其中的基礎(chǔ)知識和分析方法和學(xué)生以后的工作結(jié)合緊密,在環(huán)境保護、環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境治理中發(fā)揮著重要作用。本文根據(jù)筆者多年《環(huán)境分析化學(xué)》課程的教學(xué)經(jīng)驗以及學(xué)生對教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容的反饋,討論《環(huán)境分析化學(xué)》的教學(xué)方法。

一 、以選定教材的內(nèi)容為主線,適當(dāng)設(shè)立專題講座,在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中融入環(huán)保理念

河南城建學(xué)院環(huán)境科學(xué)專業(yè)的《環(huán)境分析化學(xué)》課程的教材選用高等教育出版社出版的由但德忠教授編寫的《環(huán)境分析化學(xué)》,同時給學(xué)生推薦多種參考教材,以拓寬他們的視野。為了豐富課堂教學(xué),此專業(yè)還設(shè)置了幾個專題講座,如:大氣與環(huán)境分析化學(xué)、水與環(huán)境分析化學(xué)、土壤與環(huán)境分析化學(xué)以及無機和有機污染物在環(huán)境中的遷移和轉(zhuǎn)化等。分析化學(xué)在環(huán)境檢測應(yīng)用中非常廣泛,因此,在教學(xué)過程中,教師可以將實際的環(huán)境檢測范例滲透到所涉及的知識點中,這樣既能增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又可以在學(xué)生中樹立起環(huán)境保護的意識。例如,在講述絡(luò)合滴定法時介紹水中硬度的測定,講述沉淀滴定法時介紹水中氯的測定,強化學(xué)生對環(huán)境的保護意識。

二、在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中加強學(xué)生的環(huán)保意識

實驗課是《環(huán)境分析化學(xué)》課程的重要組成部分,是分析方法的具體應(yīng)用。在分析化學(xué)實驗中,選擇對環(huán)境會造成污染的樣品讓學(xué)生檢測,這樣可以使學(xué)生對污染有更接、更具體的了解,增強學(xué)生的環(huán)保意識。比如在做配位滴定的實驗時,可選擇進行水硬度的測定實驗,讓學(xué)生 EDTA作標(biāo)準(zhǔn)溶液,EBT作指示劑,滴定飲用水中 Ca2+、Mg2+的含量,看其硬度是否超標(biāo)。這種和自身生活相關(guān)的實驗不僅增強了學(xué)生做實驗的認(rèn)真程度,同時也使他們感受到保護水資源的重要性。

在實驗課教學(xué)中,教師要精選實驗內(nèi)容并改進實驗方式。不僅要考慮實驗的典型性和代表性,還應(yīng)考慮對環(huán)境的毒害性。應(yīng)盡量選擇低毒,對環(huán)境影響小、處理容易的,并能達(dá)到實驗?zāi)康?、實驗現(xiàn)象明顯、操作簡便規(guī)范的實驗。

另外,教師要大力推廣微型實驗。微型化學(xué)實驗是人們?yōu)榱祟A(yù)防和減少污染,在提出綠色化學(xué)前提下發(fā)展起來的一種實驗方法。它是在微型的化學(xué)儀器裝置中進行的化學(xué)實驗,是以用盡可能少的化學(xué)試劑 (僅為常規(guī)實驗的 1/l0至 l/100),獲得比較清晰的反應(yīng)結(jié)果和化學(xué)信息的一種新型實驗方法。它具有實驗儀器小、功能多、易封閉、操作安全容易、藥品用量少、實驗時間短、污染少等優(yōu)點。如果適當(dāng)?shù)貙⒁恍┪廴颈容^大的實驗改成微型實驗,能大大減少實驗對環(huán)境的污染。

實驗教學(xué)環(huán)節(jié)還要求教師和學(xué)生規(guī)范實驗操作,節(jié)約實驗用品。分析化學(xué)實驗要求學(xué)生在藥品取用、物質(zhì)稱量、滴定等方面的基本操作準(zhǔn)確規(guī)范。無論是藥品的取放還是儀器的使用,都應(yīng)做到動作準(zhǔn)確,操作嫻熟,運用靈活,避免操作錯誤而造成的重復(fù)實驗。同時,正確把握藥品取放的數(shù)量和方法,避免因方法違規(guī)而造成藥品損失,減少對環(huán)境的污染。

實驗結(jié)束后,要妥善處理實驗室廢棄物。分析化學(xué)實驗總伴隨著大量廢棄物產(chǎn)生,可采用分類收集,保存,回收利用等方式進行處理。我們在實驗室設(shè)立了廢酸槽及廢堿槽,一段時間后,將其進行中和,達(dá)到規(guī)定的 pH值后再排放。實驗室經(jīng)常使用到重鉻酸鉀滴定液,其廢液中含具有致癌的Cr6+,必須將其還原為毒性小的 Cr3+,然后加堿調(diào)節(jié) pH使其形成 Cr(OH)3沉淀,過濾回收或?qū)⒊恋砺裨诘叵?。對廢棄物中的貴重金屬,可進行回收和利用,如分析化學(xué)中的銀量法實驗產(chǎn)生的AgCl沉淀,不進行回收處理就直接排入下水道不僅污染環(huán)境,還造成了很大的浪費,因此我們可以采用電解還原的方法進行回收。

三、聯(lián)系實際,強調(diào)實用性

環(huán)境分析化學(xué)是一門實踐性極強的學(xué)科,應(yīng)用分析化學(xué)的知識是關(guān)鍵。在基礎(chǔ)理論的教學(xué)中,應(yīng)將環(huán)境分析化學(xué)的知識滲透到環(huán)境領(lǐng)域中,才能使學(xué)生深感學(xué)好環(huán)境分析化學(xué)的重要性,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,提高他們觀察和實踐的能力,培養(yǎng)他們實事求是、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度以及良好的道德品質(zhì)。將環(huán)境分析化學(xué)實驗擴展到環(huán)境污染物的檢測,可以使學(xué)生對環(huán)境污染有更直接、更具體的了解,增強環(huán)境保護意識。例如:在氧化和還原滴定實驗中,讓學(xué)生嘗試用 K2Cr2O7法測定廢水中的化學(xué)需氧量 (COD),嘗試用碘量法測定水中的溶解氧(DO);在重量分析實驗中,可讓學(xué)生進行環(huán)境土壤中的水分的測定。有了環(huán)保知識,學(xué)生對實驗的廢氣、廢液、廢渣就有了有效處理的意識并產(chǎn)生進一步的環(huán)保行為。

四、理論聯(lián)系實際,活學(xué)活用

在每學(xué)期的教學(xué)中,我校會組織環(huán)境科學(xué)專業(yè)的學(xué)生去平頂山市環(huán)境監(jiān)測站進行實習(xí),讓學(xué)生將在課堂中所學(xué)到的知識和實踐加以對比,并請專家講解環(huán)境與化學(xué)的聯(lián)系及保護環(huán)境的意義,使同學(xué)們更好地理論聯(lián)系實際,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)環(huán)境分析化學(xué)的興趣,收到了很好的效果。

在許多領(lǐng)域中,環(huán)境保護活動與分析化學(xué)的發(fā)展是密不可分的。只有通過分析化學(xué)的技術(shù)和手段,人們才能識別化學(xué)制品及其代謝物在環(huán)境中的遷移和形態(tài)的變化,進而采取相應(yīng)的措施控制污染,達(dá)到保護環(huán)境的目的。因此,發(fā)揮分析化學(xué)的優(yōu)勢,增強它在環(huán)境保護中的作用,同時降低它對環(huán)境的污染,是今后環(huán)境分析化學(xué)教學(xué)發(fā)展的必然趨勢。

將環(huán)保理念融入到分析化學(xué)教學(xué)中,是時代的要求。它不僅能使學(xué)生用學(xué)到的系統(tǒng)的分析化學(xué)知識解決環(huán)境檢測中的實際問題,而且能使學(xué)生學(xué)到必要的環(huán)保知識,強化其環(huán)保意識,使其擁有對社會高度負(fù)責(zé)的主人翁精神。環(huán)境保護人人有責(zé),一定要從我做起,從實驗室做起,從點滴做起。保護環(huán)境是我們高校教師和當(dāng)代大學(xué)生義不容辭的責(zé)任。

[1]戴樹桂.環(huán)境化學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2004.

[2]武漢大學(xué)編寫.分析化學(xué) [M].北京:高等教育出版社,2006.

[3]但德忠.環(huán)境分析化學(xué) [M].北京:高等教育出版社,2008.