近年來,三聚氰胺牛奶、“紅心”雞蛋、過氧化苯甲酰饅頭、“鉛鉻綠”綠茶、甲醛保鮮的魷魚等毒害事故一再發(fā)生,而這些都是不正確使用化學(xué)制品所導(dǎo)致的。隨著社會的不斷進步,化學(xué)污染物對環(huán)境、對人類健康、對社會發(fā)展的危害越來越受到社會的普遍關(guān)注。提起污染,人們習(xí)慣把目標投向工廠,卻忘了美麗的校園。
化學(xué)是一門實驗學(xué)科。實驗是化學(xué)理論產(chǎn)生的基礎(chǔ),也是檢驗化學(xué)理論的唯一標準。化學(xué)實驗也帶來了不同程度的污染?;瘜W(xué)實驗帶來的污染分為有機污染和無機污染。有機污染主要是有機試劑和有機樣品污染,如苯、氯仿、四氯化碳等有機溶劑;酚等有機試劑。無機污染包括強酸、強堿、重金屬污染等,其中汞、鉛、鎘等重金屬不僅毒性強,而且在人體有蓄積性。有機溶劑在實際使用中用量大,如果不對廢棄的有機溶劑進行妥善處理,就會對周圍環(huán)境產(chǎn)生極大的不良影響,甚至危及人的生命?;瘜W(xué)工作者應(yīng)力爭減少實驗污染,不斷提高化學(xué)水平。
一、中學(xué)化學(xué)實驗污染的根源
1.源自實驗源頭。
若實驗設(shè)計不合理,則必然導(dǎo)致污染。不合理的實驗教材編寫、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計、教學(xué)過程的安排及教學(xué)計劃等,因其本身就有導(dǎo)致污染的可能,在這種情況下只要做實驗,就會帶來污染。反應(yīng)驗證化學(xué)反應(yīng)中的能量的變化就是一個典型的例子。
2.源自實驗過程。
包括實驗藥品種類和數(shù)量的設(shè)計不合理;實驗中不能正確使用儀器和藥品;實驗操作不規(guī)范;化學(xué)試劑的取用量存在著一定的盲目性和隨意性;實驗儀器陳舊導(dǎo)致跑、冒、滴、漏嚴重。
3.源自實驗處理。
即對實驗中有毒物質(zhì)處理不當(dāng)。在一般的中學(xué)化學(xué)實驗室里,很難找到“三廢”的處理裝置,導(dǎo)致廢氣、廢液、廢渣直接排入大自然中。如在制備和驗證氣體性質(zhì)時,有毒氣體的實驗一般在通風(fēng)櫥內(nèi)進行,保護了教室內(nèi)的小環(huán)境,卻忽略了教室外的大環(huán)境;對廢液隨意傾倒;對固體廢棄物亂拋亂棄。由于對污染物的不合理、不科學(xué)處理甚至不處理,導(dǎo)致實驗廢液和實驗廢物直接流入下水道,對周圍環(huán)境造成了二次污染,也是造成中學(xué)化學(xué)實驗污染的主要原因。
4.源自實驗管理。
很多中學(xué)實驗員并沒有經(jīng)過專業(yè)、系統(tǒng)的學(xué)習(xí),對廢物的處理方法及必要性缺乏科學(xué)認識和科學(xué)管理。
二、防治實驗污染的措施
1.增強師生環(huán)保意識。
在化學(xué)教學(xué)中應(yīng)重視環(huán)保教育,培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保責(zé)任感,把環(huán)境保護教育滲透到化學(xué)實驗過程中,禁止亂扔、亂倒行為。讓學(xué)生把環(huán)保意識轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂X的行動,樹立正確對待環(huán)境的態(tài)度,培養(yǎng)學(xué)生改造和優(yōu)化環(huán)境的意識和能力。在教學(xué)中充分利用教材資源,有計劃、有目的地對學(xué)生進行環(huán)保宣傳教育,使學(xué)生牢固樹立環(huán)境保護意識,關(guān)心和重視化學(xué)實驗污染。
2.改進實驗教學(xué),減少污染。
改進實驗教學(xué),可從以下三個方面入手:
(2)濃度改進:對涉及藥品濃度的實驗探索和改進,既能節(jié)約藥品、保證實驗效果,又能減少環(huán)境污染。如①改進指示劑的濃度:可將濃度為0.5%~1.0%酚酞和石蕊減少到0.1%~0.25%,酚酞和石蕊變色很靈敏,即使用微量藥品同樣有明顯的現(xiàn)象和效果。②改進苯酚的濃度:可將苯酚溶液濃度由2%降至0.5%~1.0%,溴水濃度也可降低為橙紅(稍濃)。③改進硝酸銀濃度:配制銀氨溶液時,可將硝酸銀濃度、氨水濃度均由2%降為1%,實驗效果依然。而在高中化學(xué)一般離子檢驗中,硝酸銀濃度微量0.1%已足夠。④改進硫氰酸鉀、三氯化鐵溶液的濃度:在濃度對化學(xué)平衡的影響的演示實驗中,可將硫氰酸鉀濃度由0.01mol/L降為0.005mol/L,三氯化鐵溶液的濃度由1mol/L降為0.5mol/L。改進實驗藥品的濃度既增強了實驗效果,又減少了藥品的損耗,減少了環(huán)境污染。
(3)儀器改進:①用可循環(huán)使用的儀器代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗。如:碘的升華實驗,可用碘錘來完成(碘錘的兩頭向內(nèi)凹陷,內(nèi)封有碘晶體,如圖1);溫度對化學(xué)平衡的影響實驗,可采用密封有二氧化氮的雙球泡(如圖2)。
②合并實驗,減少污染。實驗的合并是將某幾個實驗合并在一起做,減少實驗中產(chǎn)生的污染,甚至變得沒有污染。如:濃硫酸特性實驗及產(chǎn)物的驗證實驗(圖3)。③推行微型實驗。在保證現(xiàn)象明顯的前提下,實現(xiàn)藥品微量化及實驗儀器微型化,具有現(xiàn)象明顯、效果良好、節(jié)約實驗材料和時間、減少污染、安全、便于攜帶等優(yōu)點。如下圖所示是驗證氯氣性質(zhì)的微型實驗,a、b、d、e(圖4)是 圖3 圖4
在中學(xué)教學(xué)中,這樣的例子還有很多,如氯、溴、碘的氧化性實驗,三價鐵的顯色反應(yīng)可放在點滴板中進行;有些定性實驗可放在濾紙上進行,如電解飽和食鹽水,乙醛與氫氧化銅懸濁液的反應(yīng),氣體的性質(zhì)和檢驗,等等。如果遇到實驗中微型化帶來的實驗現(xiàn)象不明顯問題,就可以借助投影儀把實驗現(xiàn)象放大,這樣可以消除實驗微型化帶來的不利影響。微型化學(xué)實驗不是常規(guī)實驗的簡單微縮,也不是對常規(guī)實驗的補充,更不是與常規(guī)實驗的對立,它是用預(yù)防化學(xué)污染的新實驗思想、新方法和新技術(shù)對常規(guī)實驗進行改革和發(fā)展的必然結(jié)果。
3.有效使用多媒體,減少污染。
對氯氣、銅與硝酸、苯、苯酚等環(huán)境污染嚴重的實驗,可采用計算機多媒體系統(tǒng)進行仿真實驗以減少污染。采用多媒體教學(xué)的實驗往往有以下特點:①對實驗毒性很大,產(chǎn)生氣體污染嚴重的,如:氯氣的制取、除雜、干燥、性質(zhì)、尾氣處理的綜合實驗。②對需從微觀的角度詮釋原理的,如:電解飽和食鹽水的實驗,會產(chǎn)生氯氣,同時學(xué)生對離子的移動缺乏理解,如果用電腦三維動畫從微觀的角度詮釋微粒的運動,并顯示兩極的變化,則效果比實驗好。③對需分析化學(xué)原理的,如:苯酚和濃溴水反應(yīng)。④對反應(yīng)需要一定速度和時間的,如:⑤通過多媒體,實驗儀器不僅可以按實驗的要求隨意組裝,還可以另存為圖片,或進行模擬演示,既可省去教師畫圖的麻煩,又能很好地再現(xiàn)實驗現(xiàn)象,對培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力有較大的幫助。
4.正確處理實驗廢棄物,減少污染。
化學(xué)實驗產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣等都會對周圍環(huán)境造成不同程度的污染。如果我們對這些廢棄物進行合理利用,則不僅可以減少對環(huán)境的污染,而且可以變廢為寶。實驗室常見的有害物處理方法如下:①廢氣:氯氣、氮氧化物、二氧化硫等用堿液吸收,一氧化碳用氣球收集后再做處理或點燃。②廢液:廢酸用石灰乳或碳酸鈉中和;廢鉻液用濃高錳酸鉀再生;含重金屬離子的廢液可加堿或硫化鈉使其沉積,再過濾分離,殘渣埋于地下。③廢渣:盡可能再生利用,不能再生的有毒物要遠離生活區(qū)深埋。
化學(xué)實驗中所用化學(xué)試劑種類多,造成排放的污染物成分相當(dāng)復(fù)雜,對環(huán)境對社會造成的危害難以盡述,因此在中學(xué)化學(xué)教育教學(xué)中,應(yīng)加強對學(xué)生環(huán)保意識的培養(yǎng),將學(xué)生培養(yǎng)成具有環(huán)保意識的人。