高?；瘜W(xué)實驗綠色化探討與研究

王船英

摘要：在化學(xué)教學(xué)中，化學(xué)實驗是學(xué)生掌握化學(xué)知識、培養(yǎng)技能的重要環(huán)節(jié)。而不少化學(xué)實驗正向外界環(huán)境排放“三廢”。為了保護(hù)社會環(huán)境，培養(yǎng)具有環(huán)保意識和綠色化學(xué)理念的科技人才，我們教育工作者更應(yīng)該注重對傳統(tǒng)化學(xué)實驗的改革和綠色化學(xué)實驗的推廣。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實驗；綠色化；環(huán)境保護(hù)；微型實驗

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的重要自然學(xué)科，它對人類的進(jìn)步有著重要的作用，化學(xué)在蓬勃發(fā)展的同時，也給人類的生存環(huán)境帶來了一些負(fù)面影響。很多高校開設(shè)大量的化學(xué)實驗，由于學(xué)科的專業(yè)門類多，所用到的藥品、試劑種類繁多，排放的污染物成分復(fù)雜，對環(huán)境累積造成的污染相當(dāng)嚴(yán)重。因此，開展化學(xué)實驗的綠色化研究，推廣對人體無傷害、對環(huán)境無污染的綠色化學(xué)實驗，不僅是社會可持續(xù)發(fā)展的需求，也是各高?；瘜W(xué)工作者面臨的迫在眉睫的事情。

一、綠色化學(xué)實驗

“綠色化學(xué)”的概念由美國化學(xué)會（ACS）提出，其核心是利用化學(xué)原理從源頭上減少或消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染；力求反應(yīng)過程中所有的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物。綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)（environmentally benign chemistry）、環(huán)境友好化學(xué)（environmentally friendly chemistry）、清潔化學(xué)（clean chemistry）。它強(qiáng)調(diào)用化學(xué)的技術(shù)和方法減少或杜絕對人體健康、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產(chǎn)物和副產(chǎn)物的使用和產(chǎn)生。綠色化學(xué)是從源頭上減少或消除污染的化學(xué)。它的最大特點是在始端就采用預(yù)防污染的科學(xué)手段，因而過程和終端均為零排放或零污染。提倡綠色化學(xué)實驗，盡量做無毒害的化學(xué)實驗，無害化的處理實驗的廢棄物，實現(xiàn)零排放，已是化學(xué)教學(xué)中不容忽視的內(nèi)容之一。綠色化學(xué)是一種理念，如果在化學(xué)實驗過程中，處處體現(xiàn)這種理念，盡量減少對環(huán)境的污染和人體的傷害，就能逐步實現(xiàn)化學(xué)實驗的綠色化。

二、高?；瘜W(xué)實驗的現(xiàn)狀及實施化學(xué)實驗綠色化的必要性

當(dāng)前，不少高校由于實驗教學(xué)資金投入不足，經(jīng)費只能勉強(qiáng)用于購買實驗藥品，更沒有直接處理實驗廢棄物的設(shè)備和能力，因而對污染的防治顯得無能為力。而且實驗只注重步驟和結(jié)果，不考慮實驗是否會帶來污染。甚至，不少教材對實驗是否會造成污染只字未提，綠色化意識不強(qiáng)。實驗室里，每天有大批的學(xué)生做著各種各樣的化學(xué)實驗，有的藥品有毒或者有強(qiáng)腐蝕性，甚至有些實驗還會產(chǎn)生有毒氣體，而這些實驗產(chǎn)生的污染很少經(jīng)過處理，就直接排放到環(huán)境中。學(xué)生在完成實驗獲取知識和技能的同時，也對我們生存的環(huán)境造成了污染。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計：一個化學(xué)系和一個生物系的學(xué)生，在大學(xué)學(xué)習(xí)的4年中，因?qū)嶒灦a(chǎn)生的廢水、廢液總量分別約為250ml、180ml，固體廢棄物分別約為12kg和18kg，且涉及危險、有毒、有污染的藥品種類多且成分復(fù)雜。從數(shù)據(jù)來看，雖然每次實驗造成的污染量不大，但長期累積下來的影響卻是不容忽視的。因此，開展化學(xué)實驗的綠色化改革是非常必要且勢在必行的。

三、實現(xiàn)綠色化實驗教學(xué)的措施

（一）加強(qiáng)學(xué)生環(huán)保意識，完善實驗室設(shè)施

高校應(yīng)該在實驗教學(xué)計劃中，安排一節(jié)課的時間對新入學(xué)的學(xué)生進(jìn)行環(huán)保知識的培訓(xùn)，加強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識。另外，教師也應(yīng)加強(qiáng)對環(huán)保知識的學(xué)習(xí)，多看書、多看報。俗話說，“言傳莫過于身教”，教師有較高的素質(zhì)修養(yǎng)和環(huán)保意識，在日常生活和教學(xué)中養(yǎng)成的良好的環(huán)保習(xí)慣，對學(xué)生都有潛移默化的影響。高校也應(yīng)加大對實驗室的投入，如加裝氣體處理裝置，在各實驗室設(shè)立廢液、固體廢棄物的分類處理系統(tǒng)，定期安排專門的部門和人員來收集處理，消除污染。決不允許未經(jīng)處理的廢液、固體廢棄物任意的排放。實驗教師和實驗技術(shù)人員對儀器設(shè)備定期維護(hù)，監(jiān)督做好實驗室內(nèi)外的衛(wèi)生和環(huán)境綠化，為學(xué)生創(chuàng)造良好的實驗條件，使實驗室的硬件設(shè)施綠色化。

（二）科學(xué)地編寫實驗教材，刪除有毒、有污染的實驗

在教學(xué)實踐中，大部分實驗是具有代表性的。很多實驗擁有相同的實驗?zāi)康暮痛笾孪嗤膶嶒炘恚强梢韵嗷ヌ娲?。同一個實驗只要實驗原理相同，它可能存在幾種可供選擇的試劑、溶劑、催化劑，只要可能，實驗過程中應(yīng)盡量尋找最無害的試劑替代有毒有害的試劑，通過改變反應(yīng)的溶劑，用不易揮發(fā)、無害的溶劑如水來代替易揮發(fā)、有毒的溶劑；用高效、無毒、無害的催化劑代替腐蝕性嚴(yán)重的催化劑?？傊?，應(yīng)按照無毒或低毒化原則選擇實驗藥品。因此，教師在編寫實驗教材或講義、制訂實驗教學(xué)計劃時，應(yīng)刪除有毒、有污染、對人體和環(huán)境有害的實驗項目，盡量采用綠色化的試劑和藥品，使反應(yīng)有較高的轉(zhuǎn)化率和利用率以及廢棄物的零排放，做到從源頭上杜絕污染。

（三）縮小實驗規(guī)模，推出微型實驗

“微型實驗”，顧名思義，就是在微型儀器中進(jìn)行的化學(xué)實驗。它具有儀器容量小、藥品用量少、實驗操作簡單、實驗現(xiàn)象明顯等特點。在實驗課程中，有很多實驗項目是通過實驗操作，觀察實驗現(xiàn)象，加強(qiáng)對實驗原理理解的。對這些實驗進(jìn)行微型化設(shè)計，通過將其藥品用量減少，試劑的濃度降低等措施，既能達(dá)到實驗?zāi)康?，又能減少對環(huán)境的污染。教師在指導(dǎo)學(xué)生實驗過程中，也應(yīng)該嚴(yán)格要求學(xué)生控制藥品試劑的取用量，避免不必要的實驗資源的浪費。比如說，做有些性質(zhì)實驗時，有些用試管做的實驗可以在點滴板上進(jìn)行。由此可見，推出微型實驗，也是對傳統(tǒng)實驗的改革與發(fā)展，是實現(xiàn)綠色化的途徑之一。

（四）推廣系列化的連續(xù)實驗

為了節(jié)省實驗資源，授課教師可以調(diào)整實驗計劃安排和開出次序，盡可能地推廣系列化的連續(xù)實驗。所謂連續(xù)實驗，就是讓前一個實驗生成的產(chǎn)物成為后面實驗要用的原料。傳統(tǒng)的化學(xué)實驗會因為重復(fù)的實驗操作加重對環(huán)境的污染。為此，我們對同一門課程的各個實驗以及各門課程實驗間存在的關(guān)系進(jìn)行研究，通過合理地安排實驗次序，打破各個實驗項目間的壁壘，廣泛開展系列化的連續(xù)實驗。比如在有機(jī)化學(xué)實驗中，可以將常壓蒸餾及沸點的測定與無水乙醇的制備這兩個實驗串聯(lián)起來，因為這兩個實驗都用到蒸餾裝置；將無機(jī)實驗中溶液的配制與分析實驗里滴定操作項目聯(lián)系起來，用配制好的溶液作為待測定濃度的溶液進(jìn)行分析滴定操作等等……此舉不僅能使藥品、試劑循環(huán)使用，還提高了藥品的利用率，避免了實驗步驟和內(nèi)容的重復(fù)，減輕了實驗對環(huán)境的污染。

（五）設(shè)計最佳合成路線，減少副反應(yīng)產(chǎn)物

在做合成實驗特別是有機(jī)合成時，我們可以通過設(shè)計不同的合成路線，再在其中選擇最佳合成路線，改變反應(yīng)的條件，使反應(yīng)物原子盡可能地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物原子，最大程度地減少副反應(yīng)的發(fā)生，才會真正做到減少副產(chǎn)物，達(dá)到零排放，避免造成有機(jī)物污染。

（六）利用多媒體技術(shù)模擬化學(xué)仿真實驗

隨著社會的發(fā)展，多媒體技術(shù)在化學(xué)教學(xué)中已有應(yīng)用。其傳遞的信息具有直觀、生動、容易再現(xiàn)等優(yōu)點。有些經(jīng)典的化學(xué)實驗可能不具備綠色化的條件，對此，也可以利用多媒體技術(shù)來實現(xiàn)，國內(nèi)外已有相關(guān)的仿真化學(xué)實驗軟件在銷售，通過聲音、文字、動畫等效果使學(xué)生有身臨其境的感覺。利用多媒體技術(shù)，對實驗原理、裝置、流程等進(jìn)行仿真，整個過程圖文并茂地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，同樣能讓學(xué)生明白實驗?zāi)康暮驮恚瑤椭莆栈瘜W(xué)知識。更重要的是，此舉避免了有毒有害物質(zhì)對人體和環(huán)境造成傷害，對保護(hù)自然資源、緩解化學(xué)實驗對環(huán)境的污染具有深遠(yuǎn)的意義。

綠色化學(xué)的發(fā)展是化學(xué)發(fā)展史中不可阻擋的歷史洪流，當(dāng)前的高校實驗室的污染現(xiàn)狀必須要引起人們的重視，全面實行化學(xué)實驗綠色化的道路還很漫長，這需要我們化學(xué)教育工作者在教學(xué)中對實驗進(jìn)行不斷地研究和探索，為綠色化學(xué)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，這也是大家義不容辭的責(zé)任和義務(wù)。

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編輯/岳 鳳