白志明

(甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程系,甘肅 天水 741025)

現(xiàn)今全球環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，化學(xué)工業(yè)的發(fā)展是一個重要原因，它為人們帶來了驚訝的同時，也帶來了令人煩惱的環(huán)境污染問題，因此，在治理環(huán)境污染的進程中，化學(xué)工作者對此負(fù)有不可推卸的責(zé)任.除大型工礦企業(yè)污染之外，每天數(shù)以萬計的高校、中學(xué)有大批學(xué)生在做各種各樣的化學(xué)實驗，其中許多學(xué)校排放的廢物很少處理.雖然每次排放量不算大，但這種“聚沙成塔”的污染成分復(fù)雜.累計效應(yīng)實在不可輕視.隨著綠色化學(xué)日益深入人心,高校的化學(xué)實驗室作為不可忽視的污染源,成為了環(huán)境威脅的一個重要方面.因此,創(chuàng)建高校綠色化學(xué)實驗室勢在必行.

1 化學(xué)實驗室的污染特點

化學(xué)是一門中心科學(xué)，這門科學(xué)離不開實驗，實驗是化學(xué)理論產(chǎn)生的基礎(chǔ)，化學(xué)的規(guī)律和成果建立在實驗基礎(chǔ)上，化學(xué)實驗也是檢驗化學(xué)理論正確與否的唯一標(biāo)準(zhǔn).

(1)污染物質(zhì)濃度大而集中，如無機酸、堿幾乎是每個實驗室所必需的，這些東西不加處理直接排放，會腐蝕下水管道，污染附近土壤;(2)種類較多，不像工廠那樣單一;(3)有機實驗室揮發(fā)性、有毒性物質(zhì)多.

2 建立綠色化學(xué)實驗室的必要性

很多發(fā)達國家大學(xué)化學(xué)系都非常重視三廢處理問題，一般設(shè)置了由教授負(fù)責(zé)的處理本系三廢的領(lǐng)導(dǎo)班子.處理費用投入也較大，而我國在這方面相對滯后.因此改變傳統(tǒng)的實驗設(shè)置和模式是相當(dāng)必要的.目前綠色化學(xué)已成為當(dāng)前化學(xué)研究的熱點和前沿，而且是21世紀(jì)化學(xué)發(fā)展的重要方向之一.它為人類解決化學(xué)工業(yè)對環(huán)境的污染，實現(xiàn)經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展提供了有效的手段.綠色化學(xué)要求通過一系列的原理與方法來降低或除去化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計、制造與應(yīng)用中有害物質(zhì)使用與產(chǎn)生，使設(shè)計的化學(xué)產(chǎn)品或過程對環(huán)境更加友好.也就是說我們要從源頭上控制污染，設(shè)計無污染的化學(xué)工藝，而不是等到污染之后再去治理.要實現(xiàn)這一過程，首先要從實驗室開始，才能過渡到工業(yè)生產(chǎn).因此，化學(xué)實驗實現(xiàn)綠色化是化學(xué)實驗教學(xué)發(fā)展的必然趨勢，以綠色化學(xué)的原則為指導(dǎo)，開展教學(xué)實驗的綠色化革新是必要的，構(gòu)建綠色化學(xué)實驗室也是迫在眉捷.

3 實現(xiàn)化學(xué)實驗室綠色化的途徑

綠色化學(xué)實驗室是以綠色化學(xué)為指導(dǎo)，對環(huán)境無顯著毒副作用的實驗室.綠色化學(xué)實驗的目標(biāo)和任務(wù)是主動地減少和消除實驗室的化學(xué)污染，而不是被動地治理污染，這與綠色化學(xué)倡導(dǎo)的零污染或零排放理念是一致的.要達到綠色化學(xué)實驗的目標(biāo)，我認(rèn)為應(yīng)從以下幾方面著手.

3.1 培養(yǎng)教師的綠色理念

高素質(zhì)的學(xué)生需要高素質(zhì)的教師來培養(yǎng).老師要樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念,把綠色化學(xué)貫穿于化學(xué)教育之中，在實驗態(tài)度上要養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、客觀、從容的品質(zhì).老師不僅要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)綠色化學(xué)的理論知識,還要學(xué)習(xí)綠色化學(xué)技術(shù)的最新研究成果和發(fā)展方向,以及與之相關(guān)的學(xué)科知識.要組織學(xué)生充分利用各種宣傳工具和媒體宣傳綠色化學(xué)實驗;開放實驗室開展綠色化學(xué)實驗研究;結(jié)合專業(yè)課程學(xué)習(xí),撰寫學(xué)術(shù)論文;在畢業(yè)設(shè)計和課程設(shè)計中按綠色化學(xué)要求進行教學(xué)改革實踐;組織老師、專家、學(xué)者結(jié)合教學(xué)、科研,進行經(jīng)常性的學(xué)術(shù)報告會,讓綠色化學(xué)融入人才培養(yǎng)的全過程.只有老師有了綠色理念,才能在實驗過程中逐漸培養(yǎng)學(xué)生的綠色理念.

3.2 把以劇毒物質(zhì)為主的實驗進行刪除和改進

在編寫教材時我們要大刀闊斧地刪除那些毒性大、危險性大，三廢處理困難的實驗項目，無疑符合綠色化學(xué)之要求.如無機實驗中含氰電鍍，As2O3的性質(zhì).NO2的性質(zhì)和制備，Cl2的氧化性，砷酸鹽的性質(zhì)等實驗.從北京師范大學(xué)等高校無機化學(xué)教研室主編的“無機化學(xué)實驗”第三版的改進上體現(xiàn)了出來，它刪除了第二版中相關(guān)內(nèi)容.又在有機化學(xué)實驗，可用“肉桂酸”實驗代替“喹啉”實驗，避開了苯胺、硝基等有毒致癌試劑，可用“溴乙烷”實驗代替“溴苯”實驗，避開了笨、溴等對空氣污染大的試劑，減少對環(huán)境的污染，同時也降低了低值易耗品的費用；對于合成硝基酚，雙酚A及酚酞類化合物，由于反應(yīng)不可能完全，酚類在水中的溶解度較大，這些廢液中所含的酚類都是超標(biāo)的，可以加入漂白粉煮一下，以使酚類氧化分解后再倒掉，這個方法也適用于苯胺類化合物.

3.3 發(fā)展微型化學(xué)實驗，減少環(huán)境污染

微型化學(xué)操作技術(shù)是以盡可能少的試劑來獲取所需的化學(xué)信息的實驗方法.其試劑用量為對應(yīng)常規(guī)實驗數(shù)的十分之一至千分之一.開展微型化學(xué)實驗有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，增強環(huán)境意識.其優(yōu)越性有如下幾點:

(1)微型化學(xué)實驗，特別是微型制備方法，并非常規(guī)化學(xué)實驗的簡單縮小，其中相當(dāng)一部分是近代科研方法的模擬(在近期大量文獻中，有機合成多是毫摩爾級的).它將合成與鑒定融為一體，利用紅外、色譜、核磁共振等現(xiàn)代儀器對實驗制得的少量產(chǎn)物進行組成與結(jié)構(gòu)的測試.通過由常量到微型實驗的方法演變，使學(xué)生體會到如何利用化學(xué)基本原理來重新設(shè)計、改造、組合各種儀器裝置，以滿足不同規(guī)格的實驗要求.這個靈活應(yīng)用知識的過程，對活躍學(xué)生的思路，激發(fā)他們的創(chuàng)造力將起到積極的作用.另外，微型制備實驗把合成產(chǎn)物的數(shù)量控制在不超過后續(xù)測試的需用量作為原則.這樣，既滿足實驗所需獲取的化學(xué)信息的要求，又大幅度地降低原料試劑的用量，減少化學(xué)反應(yīng)對環(huán)境的污染，其經(jīng)濟效益是顯而易見的.同時，試劑量可使反應(yīng)時間縮小，一些實驗現(xiàn)象更易觀察，有良好的教學(xué)效果.

(2)采用微型化學(xué)實驗對教師進行教學(xué)內(nèi)容方法的改革是一個促進，特別是中學(xué)化學(xué)實驗，由于經(jīng)費緊張，開出的實驗少，有些學(xué)校干脆不開實驗，只是教師演示而已.微型化學(xué)實驗安全節(jié)省，解除了實驗教師的不少后顧之憂.他們可更放手在采用開放型和探索型的實驗教學(xué)方式去因材施教.如對同一實驗項目，可設(shè)計幾種不同的原料或幾個不同的用量，由學(xué)生選做.改變過去那種實驗內(nèi)容和實驗要求過于統(tǒng)一的格局，充分地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使他們在主動探索的氣氛中，做好微型化學(xué)實驗.微型化學(xué)實驗的儀器、藥劑、滴瓶小巧便攜，為課堂上邊講邊做提供了方便.有的學(xué)校在元素與化合物的教學(xué)中，每堂結(jié)合講解內(nèi)容做幾個微型實驗從而改變過去敘述性內(nèi)容教學(xué)枯燥乏味的情況，收到較好的效果.微型化學(xué)實驗還為開展課余的化學(xué)科技活動增添了新的內(nèi)容和手段.

3.4 實驗室廢棄物的處理

(1)實驗室應(yīng)設(shè)酸槽和廢堿槽，一段時間后，將其進行中和達到規(guī)定的pH值6—9后再排放;(2)貴重的藥品的廢液也要經(jīng)化學(xué)處理后再排放;(3)對一些有毒有機難溶物要經(jīng)過蒸餾回收處理后再排放.這些方法能增強學(xué)生的環(huán)保意識，使他們知道化學(xué)試劑的使用原則，明確即使是點滴量的化學(xué)藥品，也能發(fā)生顯著反應(yīng)，所以不能隨意排放，污染我們賴以生存的地球.

3.5 增加設(shè)計性、綜合性實驗，提高科技含量

當(dāng)今時代，科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，促進了各學(xué)科之間的滲透，學(xué)科間的界限也將變的越來越模糊，因此，如何培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用各化學(xué)學(xué)科的理論知識和實驗技能來解決實際問題的能力，成為一個迫切的課題，是值得我們在校師生關(guān)注和思考的.

3.6 建設(shè)模擬化學(xué)仿真實驗

一般化學(xué)實驗都會消耗大量的藥品和產(chǎn)生許多廢棄物,對于那些藥品消耗量大或易爆、操作不易控制或必須使用有毒有害試劑的實驗,采用多媒體進行模擬化學(xué)仿真是行之有效的方法之一.如:有機化合物的性質(zhì)實驗等,注重培養(yǎng)的是學(xué)生的觀察能力,而對培養(yǎng)學(xué)生動手能力無多大的幫助,且準(zhǔn)備這類實驗需耗費大量人力、物力,會造成一定的污染,而實驗效果往往并不理想.如何讓學(xué)生既能觀察到實驗中的有趣現(xiàn)象,以驗證理論,又避免浪費和污染,CAI課件就能很好地實現(xiàn)這個目的.由于多媒體化學(xué)實驗CAI課件對實驗原理、儀器、藥品和實驗過程做了詳細(xì)的描述,并使用視圖、聲音、動圖等效果,讓學(xué)生有身臨其境的感覺,故而能使學(xué)生在輕松愉快的環(huán)境中學(xué)會化學(xué)原理和實驗方法,有效地克服實驗帶來的污染和不安全因素.達到了我們教學(xué)預(yù)期的目的.

世界需要綠色化，人類文明的重要組成部分——科學(xué)實驗首先綠色化，對于推動納米科技的發(fā)展，實驗手段和技術(shù)改進有極好作用.構(gòu)建綠色化學(xué)實驗室，符合環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，為保護環(huán)境盡一份力，我們高校教師和當(dāng)代大學(xué)生有不可推卸的責(zé)任.

[1]梁起.“綠色化學(xué)”實驗的探索[J].實驗技術(shù)與管理,2004,21(1):109-111.

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[3]洪麗雅.高?；瘜W(xué)實驗室的建設(shè)[J].實驗室研究與探索,2008(7).

[4]張國榮,楊靜,郭麗萍,等.大學(xué)綠色化學(xué)實驗體系設(shè)想[J].高等工程教育研究,2002(6): 81-82.