[摘 要]化學(xué)作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，在為人類帶來豐富物質(zhì)的同時，也帶來了嚴(yán)重的環(huán)境危機(jī)?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為高?；瘜W(xué)專業(yè)的第一門實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)課，由于其實(shí)驗(yàn)過程中所使用的化學(xué)試劑種類多，有些試劑毒性大，對實(shí)驗(yàn)室周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染而越來越受到人們的廣泛關(guān)注?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)操作要規(guī)范化，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)綠色化；發(fā)展循環(huán)實(shí)驗(yàn)，實(shí)施實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物的回收利用，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)“三廢”的處理，引進(jìn)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)新技術(shù)等，最終實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化。

[關(guān)鍵詞]基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn) 綠色化學(xué) 環(huán)境保護(hù) 循環(huán)發(fā)展 回收利用

[中圖分類號] G642.432 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）09-0050-02

化學(xué)作為一門基礎(chǔ)性科學(xué)，與人類的生活息息相關(guān)。人們的生活離不開化學(xué)，而化學(xué)的基礎(chǔ)是實(shí)驗(yàn)，因此，實(shí)驗(yàn)在化學(xué)教學(xué)中占有相當(dāng)重要的地位?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，項(xiàng)目多，開設(shè)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生也多，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中使用的化學(xué)試劑種類多、耗費(fèi)量大，部分試劑毒性大，使每個化學(xué)實(shí)驗(yàn)室?guī)缀醵汲蔀橐粋€小型污染源。這種“聚沙成塔”式的污染不容忽視。因此，減少基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有毒試劑的用量及實(shí)驗(yàn)中“三廢”的處理已成為一個亟需解決的問題。加快推進(jìn)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化改革是解決此問題的根本途徑[1]。

一、基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化措施

（一）實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范化

基本操作的正確和規(guī)范，是進(jìn)行基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的前提和基礎(chǔ)，也是從源頭減少污染物產(chǎn)生的根本保證。實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)避免操作錯誤而造成的重復(fù)實(shí)驗(yàn)，正確把握試劑的用量、取用方法，避免違規(guī)操作而造成的試劑損失；糾正學(xué)生對于試劑取用“多多益善”的錯誤認(rèn)識，減少試劑的浪費(fèi)和對環(huán)境的污染。因此，規(guī)范化的實(shí)驗(yàn)操作，良好實(shí)驗(yàn)習(xí)慣的養(yǎng)成是非常重要的?？傊?，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使學(xué)生做到基本操作正確規(guī)范，避免操作錯誤，減少不必要的浪費(fèi)，從操作上實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化。

（二）推進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)綠色化

Anastas和Warner曾提出綠色化學(xué)12條原則[2]，可作為設(shè)計(jì)綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)和方針。其中優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、方式，以及實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)為基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化設(shè)計(jì)指明了方向。如SO2和H2S氣體反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后取飽和Na2SO3溶液與飽和Na2S溶液各3mL于同一試管中，滴加入0.1mol / L的鹽酸，有黃色煙霧產(chǎn)生，并在試管壁上有黃色粉末附著，觀察到的現(xiàn)象比直接混合氣體的現(xiàn)象還明顯，同時還減少了SO2和H2S氣體的污染[3]。現(xiàn)有的許多基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置在實(shí)驗(yàn)過程中不但不易控制試劑用量而且不利于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。因此，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，消除環(huán)境污染，真正做到實(shí)驗(yàn)綠色化是當(dāng)今基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)亟待解決的問題。

（三）發(fā)展循環(huán)實(shí)驗(yàn)

所謂循環(huán)實(shí)驗(yàn)，就是通過重新調(diào)整實(shí)驗(yàn)順序，串聯(lián)合并原來在教材中彼此獨(dú)立的幾個實(shí)驗(yàn)，構(gòu)成一個連續(xù)有機(jī)的整體，即下一個實(shí)驗(yàn)反應(yīng)所需的反應(yīng)物使用的是上一個實(shí)驗(yàn)的生成產(chǎn)物，它可以是一個大實(shí)驗(yàn)中若干個相關(guān)實(shí)驗(yàn)的組合，也可以是幾個不同主題實(shí)驗(yàn)的串聯(lián)。這樣，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)有毒物質(zhì)或廢棄物的有效循環(huán)利用，既節(jié)省了藥品，又減少了污染。例如，教材中的銅與濃硝酸的反應(yīng)，產(chǎn)生有毒氣體NO和NO2，對環(huán)境污染嚴(yán)重，產(chǎn)生的Cu（NO3）2如不合理利用也會造成浪費(fèi)。為此，可將其設(shè)計(jì)成循環(huán)反應(yīng)，將生成的Cu（NO3）2通過強(qiáng)堿溶液溶解、過濾、加熱后重新得到銅，將生成的氣體通入強(qiáng)堿溶液處理后經(jīng)酸化得到硝酸溶液。這樣，不但解決了污染問題和試劑浪費(fèi)的問題，而且還對單質(zhì)及相應(yīng)化合物的性質(zhì)進(jìn)行了鞏固和驗(yàn)證[4]。

（四）實(shí)施實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物回收利用

當(dāng)前的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，往往存在學(xué)生觀察到有關(guān)的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象后，就直接棄置或排放實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物，造成環(huán)境污染的問題。因此，應(yīng)嚴(yán)格要求學(xué)生統(tǒng)一回收反應(yīng)后的生成物，然后根據(jù)回收物的化學(xué)特性，統(tǒng)一處理，或再次使用。例如，在做物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)時，可以將學(xué)生制得的產(chǎn)品收集起來經(jīng)處理后，再度利用于其他實(shí)驗(yàn)中。如硫酸亞鐵銨的制備，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物是硫酸亞鐵銨。如果將其廢棄，不僅會污染環(huán)境，而且還會浪費(fèi)試劑。實(shí)際教學(xué)中，應(yīng)先開設(shè)硫酸亞鐵銨的制備實(shí)驗(yàn)，并將其實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物回收保存，然后用于其他實(shí)驗(yàn)。如在物質(zhì)氧化還原性質(zhì)驗(yàn)證的相關(guān)實(shí)驗(yàn)中，可做Fe2+的來源。銀鏡反應(yīng)后用硝酸洗滌試管得到的硝酸銀可再用于鹵素離子的鑒定及鹵化銀溶解性的探究實(shí)驗(yàn)；用于碘萃取的四氯化碳得到的大量碘—四氯化碳溶液，可以加入硫代硫酸鈉使大量的四氯化碳被回收。通過以上方法，盡量做到化學(xué)試劑利用的最大化，減少環(huán)境污染和試劑浪費(fèi)。

（五）加強(qiáng)“三廢”的處理

多年來， 基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的“三廢”處理沒有一個系統(tǒng)的指導(dǎo)方法。一般的基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材只有關(guān)于“實(shí)驗(yàn)室安全知識”“實(shí)驗(yàn)規(guī)則”等方面的要求， 僅少量教材中有關(guān)于“實(shí)驗(yàn)室三廢處理”和“實(shí)驗(yàn)室廢液處理的一般指導(dǎo)原則”。而其他基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)參考文獻(xiàn)，對產(chǎn)生的含有毒性的廢液，都只是指導(dǎo)性地采取集中收集、堿液處理、定點(diǎn)深埋的原則。而在實(shí)際操作中， 由于各種因素的制約，以及基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢液的量也不大， 每一次產(chǎn)生的時間短， 因此對廢液都是采取用大量自來水沖稀或直接排放的處理方法。而對產(chǎn)生的少量實(shí)驗(yàn)室廢渣， 都作為普通垃圾來處理[5]。再加上少數(shù)師生的環(huán)保意識和責(zé)任意識不強(qiáng)，對化學(xué)廢液的識別、分類以及處理方法等相關(guān)知識缺乏全面而系統(tǒng)的了解，對實(shí)驗(yàn)室廢液采取放任自流態(tài)度。有部分學(xué)生甚至將實(shí)驗(yàn)室的廢液直接倒入下水道，而這些實(shí)驗(yàn)廢液大多沿下水道進(jìn)入城市污水管網(wǎng)或直接排入到江河湖?；驖B入地下；另外，對于 固體廢棄物則不加以處理隨便棄置在垃圾堆里，直接污染著環(huán)境，嚴(yán)重?fù)p害人體健康。長此以往，污染物的累積必將對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，實(shí)驗(yàn)室廢物的處理應(yīng)優(yōu)先考慮廢物的資源化。

（六）發(fā)展多媒體模擬實(shí)驗(yàn)

綠色化學(xué)作為一門從源頭上阻止污染的化學(xué)，其目標(biāo)和任務(wù)不是被動地治理環(huán)境污染，而是主動地防止化學(xué)污染。對于一些高風(fēng)險(xiǎn)、高成本、高毒性、會造成環(huán)境嚴(yán)重污染和難控制的實(shí)驗(yàn)，可以在計(jì)算機(jī)上運(yùn)用仿真模擬技術(shù)模擬整個反應(yīng)過程，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)“零排放”“零污染”。 如對基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中一些元素化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)實(shí)施模擬，由于這類實(shí)驗(yàn)存在實(shí)驗(yàn)時間較長，試劑使用種類較多且較大毒性的污染物多，污染物組成比較復(fù)雜、對環(huán)境污染比較嚴(yán)重，試劑回收后處理困難等問題，不僅對人體健康危害嚴(yán)重，而且對生態(tài)環(huán)境具有極大的破壞力。如p區(qū)、ds區(qū)、過渡系元素及化合物的性質(zhì)檢驗(yàn)就用到近100種試劑和藥品[6]，其中含有重金屬離子鎘離子、銀離子，鉛汞鹽、砷化合物等劇毒試劑。對于這一系列實(shí)驗(yàn)，可有選擇性地保留一部分有典型代表性且對環(huán)境污染程度較小的進(jìn)行實(shí)際操作。其他毒性較大、污染較嚴(yán)重的，可將實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)成模擬實(shí)驗(yàn)，在計(jì)算機(jī)上實(shí)施操作、完成實(shí)驗(yàn)。模擬實(shí)驗(yàn)大大增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的可見度，使學(xué)生很好地掌握了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的基本操作方法，熟悉了元素及化合物的化學(xué)性質(zhì)。同時，模擬實(shí)驗(yàn)良好的界面及趣味性的動畫、聲音，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。

（七）引進(jìn)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)

微波作為一種新型的能量形式，屬于電磁波的一種，頻率范圍0.3～30GHz，波長為1m～1mm，具有較強(qiáng)的穿透性和優(yōu)異的選擇性，其在促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)速率方面較常規(guī)方法反應(yīng)速率提高2～3個數(shù)量級[7]，且具有操作方便、節(jié)能、反應(yīng)條件溫和、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。超聲波，由于其空化作用，具有提高物質(zhì)在載體上的分散性，改善物質(zhì)的表面形態(tài)，提高許多反應(yīng)的速率等優(yōu)點(diǎn)。將微波、超聲波技術(shù)引入基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，不僅能節(jié)約能源，減少污染，而且還有助于先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的普及，激發(fā)學(xué)生的求知欲。同時，這些技術(shù)的引入對增強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綠色化有十分重要的作用，也是實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的一個重要方法。

二、結(jié)語

綜上所述，利用基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的專業(yè)基礎(chǔ)課地位實(shí)施基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化是非常必要的。綠色化設(shè)計(jì)不僅有利于解決目前基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)對環(huán)境的污染問題，同時還有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能和培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度。更為重要的是，通過基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化的大力實(shí)施，可進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綠色化學(xué)和環(huán)境保護(hù)的意識，為全民環(huán)保意識的形成奠定基礎(chǔ)。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 劉艷，江虹.淺議化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與綠色化學(xué)意識的培養(yǎng)[J].科技資訊，2008，（3）：146.

[2] 朱清時.綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展[J].中國科學(xué)院院刊，1997，（6）：415-416.

[3] 李軍，王小風(fēng)，楊淑瓊.綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2002，（1）：40-42.

[4] 劉艷，盧亮.化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化設(shè)計(jì)初探[J].中國西部科技，2008，（4）：65-66.

[5] 朱萬強(qiáng)，陳文興，勾華等.無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室“污水、污物”處理方法探討[J].遵義師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，7（5）：73-76.

[6] 北京師范大學(xué)無機(jī)教研室.無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)（第3版）[M].北京：高等教育出版社，2001.112-115.

[7] 汪朝陽主編.綠色化學(xué)通用教程[M].北京：中國紡織出版社，2007.150-153.

[責(zé)任編輯：黃春香]