“環(huán)境監(jiān)測”綠色化教學(xué)實踐

徐建春 邱梅

摘 要：對“環(huán)境監(jiān)測”教學(xué)過程綠色化改革與實踐進(jìn)行了闡述，包括在教學(xué)各環(huán)節(jié)中融入綠色發(fā)展的理念，培養(yǎng)學(xué)生綠色發(fā)展的意識，幫助學(xué)生構(gòu)建綠色環(huán)境監(jiān)測知識體系，重點利用清潔生產(chǎn)思想和5R理論對“環(huán)境監(jiān)測”實驗室進(jìn)行綠色化管理，培養(yǎng)學(xué)生的綠色監(jiān)測技能，將綠色發(fā)展的理念和知識用于指導(dǎo)“環(huán)境監(jiān)測”教學(xué)，實現(xiàn)教學(xué)過程綠色化。

關(guān)鍵詞：綠色教學(xué);“環(huán)境監(jiān)測”教學(xué);實驗室管理;教學(xué)改革

綠色教學(xué)的主要內(nèi)容除了傳統(tǒng)教學(xué)任務(wù)中的專業(yè)知識、專業(yè)技能、通用知識和技能，還包括培養(yǎng)學(xué)生的綠色職業(yè)能力，主要從培養(yǎng)學(xué)生的綠色意識、幫助學(xué)生構(gòu)建綠色知識體系和培養(yǎng)綠色技能3個方面入手。

“環(huán)境監(jiān)測”是一門實踐性很強(qiáng)的課程，實驗占到近50%，樣品復(fù)雜多樣。在樣品保存、預(yù)處理和分析的過程中，所用的化學(xué)試劑藥品種類多、藥量也較大，環(huán)境污染問題不容忽視。“環(huán)境監(jiān)測”是高校環(huán)境類專業(yè)的核心課程，教師在培養(yǎng)學(xué)生環(huán)境監(jiān)測方面的知識和技能時，需要滲透綠色發(fā)展的思想，培養(yǎng)學(xué)生綠色環(huán)保的意識和綠色發(fā)展的思維力、行動力，提升學(xué)生的綠色素質(zhì)，確保學(xué)生將來在工作崗位中肩負(fù)環(huán)保的責(zé)任，更好地落實工作。本研究依據(jù)5R理 ? 論[1]和清潔生產(chǎn)思想，對“環(huán)境監(jiān)測”課程綠色化教學(xué)進(jìn)行了思考和探索，并在實踐中貫徹執(zhí)行，取得了較好的效果。

1 ? ?培養(yǎng)綠色環(huán)境監(jiān)測意識

環(huán)境專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后主要從事環(huán)境保護(hù)及相關(guān)工作，因此，培養(yǎng)其綠色發(fā)展的意識尤為重要。污染防治重在源頭控制，要讓學(xué)生充分理解綠色發(fā)展的必要性，培養(yǎng)其綠色發(fā)展的責(zé)任意識。同時，通過逐漸滲透的方式，把綠色發(fā)展理念引入課程理論教學(xué)、實驗教學(xué)各環(huán)節(jié)中，有意識地強(qiáng)化綠色發(fā)展的理念，使學(xué)生在學(xué)習(xí)和實驗過程中逐漸理解綠色發(fā)展并自覺應(yīng)用[2]。

綠色發(fā)展意識培養(yǎng)分事前、事中和事后3個方面。事前預(yù)防污染是培養(yǎng)綠色意識的首要方面。在分析監(jiān)測項目時，首先，選擇分析方法，要求學(xué)生搜集相關(guān)分析方法，引導(dǎo)其思考為何教材會編選其中一種方法，該方法有何優(yōu)缺點，提醒學(xué)生不僅要從方法的準(zhǔn)確度、精密度、測定限等技術(shù)方面思考，還要考慮環(huán)保、安全等問題。其次，在監(jiān)測實驗的操作過程中，引導(dǎo)學(xué)生思考經(jīng)常要用到哪些有毒有害物質(zhì)，藥品的收集和富集、分離和處置過程是否合理，對環(huán)境的危害是否降到了最低。最后，必須建立實驗完成以后的“后處理”機(jī)制，對用剩的原料試劑和產(chǎn)生的廢液、廢氣、廢物等進(jìn)行回收處理、無害化處理等。

2 ? ?構(gòu)建綠色環(huán)境監(jiān)測知識體系，培養(yǎng)綠色監(jiān)測技能

按照環(huán)境監(jiān)測工作的一般流程，用綠色發(fā)展的理念分析每個環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行產(chǎn)污分析;在課程網(wǎng)站上和教材編排中，針對各環(huán)節(jié)設(shè)置綠色討論專題和論壇，在教學(xué)過程中構(gòu)建綠色監(jiān)測知識體系，培養(yǎng)學(xué)生的綠色監(jiān)測技能。

2.1 ?“環(huán)境監(jiān)測”教學(xué)中采樣過程的綠色控制

采樣包括從自然環(huán)境（包括水質(zhì)、空氣、土壤、生態(tài)等）中采樣和從社會環(huán)境中采樣（主要為企事業(yè)單位排污采樣）。（1）水樣的采集?，F(xiàn)場采樣時的潤洗廢液和用剩的保存劑、現(xiàn)場測試藥劑必須帶回實驗室處理。（2）土壤采樣，主要涉及植被破壞和四分法后剩余土壤以及實驗室分析后剩余土壤的處置問題，應(yīng)盡量避免大量破壞植被，四分法后剩余土壤盡量回填土坑，實驗室測試剩余土壤根據(jù)測定結(jié)果考慮安全處置。（3）環(huán)境氣樣的采集，主要涉及吸收液、吸附劑的處理問題，必須帶回實驗室妥善處置。此外，現(xiàn)場人員的安全和健康也必須采取相應(yīng)措施。

2.2 ?“環(huán)境監(jiān)測”教學(xué)中實驗室分析過程的綠色控制

“環(huán)境監(jiān)測”的主要污染來源于實驗室分析。綠色實驗室分析知識體系包括綠色分析技術(shù)選擇知識、實驗室安全與環(huán)保管理知識。

2.2.1 ?綠色分析技術(shù)的選擇

對于一種分析方法，一般用精密度、準(zhǔn)確度、靈敏度、分析速度、校準(zhǔn)曲線的線性范圍等項指標(biāo)進(jìn)行評價[3]。對于綠色分析方法來說，除了上述指標(biāo)外，還應(yīng)把對環(huán)境的影響程度作為評價的關(guān)鍵指標(biāo)之一。

首先，在進(jìn)行“環(huán)境監(jiān)測”分析方法選擇教學(xué)時，引導(dǎo)學(xué)生選擇相對綠色的新方法。隨著國家對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的日益重視，出現(xiàn)了許多新的考慮環(huán)境影響的國標(biāo)方法。比如分析常規(guī)指標(biāo)化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）的最新國標(biāo)方法（HJ 828—2017），將取樣體積減半，減少樣品測定過程造成的環(huán)境污染，還將硫酸汞的加入量由0.4 g修改為可根據(jù)樣品中氯離子的含量按比例加入，加入前可進(jìn)行氯離子含量測定或粗略判定，減少有毒物質(zhì)硫酸汞的使用等。

其次，從綠色發(fā)展角度考慮，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建綠色方法知識體系，了解綠色化發(fā)展方向，追蹤最新的綠色方法，并能在工作中開展綠色創(chuàng)新研究。在取消有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生方面，引導(dǎo)學(xué)生從以下幾個方面考慮：（1）采用無污染或少污染測試技術(shù)。無污染技術(shù)如X射線熒光法（X-Ray Fluorescence，XRF）[4]能夠原位采樣和收集數(shù)據(jù)，從樣品收集、準(zhǔn)備到分析測試的各個階段，不需要任何溶劑，幾乎沒有使用和產(chǎn)生有害物質(zhì)。少污染技術(shù)有前處理中的超聲萃取法、微波消解法[5]、儀器掩蔽法[6]等。（2）采用無毒、無害的試劑，如開發(fā)超臨界流體（Super Critical Fluid，SCF）[7]，特別是超臨界二氧化碳作溶劑，既具有常規(guī)液體的良好溶解性，又具有氣體的快傳質(zhì)速度，故采用這種無毒、無害的試劑可代替原來有毒的揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）。（3）試劑減量化。實驗微型化、儀器化，可以減少試劑的使用。儀器分析相較于化學(xué)分析，樣品和分析試劑都大大減少了，環(huán)境監(jiān)測在線化也是環(huán)境監(jiān)測的主要發(fā)展方向。（4）減少加熱過程冷凝水的使用等，避免資源的浪費(fèi)，減少能源的使用。比如COD測定技術(shù)發(fā)展，改水冷凝為空氣冷凝，縮短了加熱時間。

2.2.2 ?“環(huán)境監(jiān)測”實驗室安全與環(huán)保管理

在監(jiān)測教學(xué)中，需要把實驗室安全與環(huán)境管理知識應(yīng)用在實驗操作的每個環(huán)節(jié)中，并針對每個具體的實驗項目全方位地進(jìn)行綠色化考慮，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)實驗室安全與環(huán)境管理知識和相關(guān)綠色技能。

（1）建立規(guī)范的實驗室綠色管理制度。首先，制訂完善的實驗室常規(guī)管理制度，包括試劑、藥品、儀器、用水、用電、安全管理等。在教學(xué)過程中，老師和學(xué)生都必須遵守相關(guān)規(guī)定。其次，在規(guī)范管理實驗室的基礎(chǔ)上，運(yùn)用清潔生產(chǎn)思想和5R理論加強(qiáng)實驗室污染控制。如制定實驗室三廢管理規(guī)定，包括建立有毒有害試劑使用登記制度、規(guī)定每一種有毒有害廢棄物的處理程序、實驗室管理人員定期檢查廢棄物處理情況。

（2）實驗室試劑的綠色化管理與使用。第一，實現(xiàn)綠色化的項目管理，并傳授相關(guān)知識，訓(xùn)練學(xué)生的相關(guān)技能，如化學(xué)試劑合理分類保存訓(xùn)練等。第二，減少化學(xué)藥品用量。除了選用綠色方法，在既定方法的實驗教學(xué)中，也要合理安排使用試劑以減少藥品用量。在“環(huán)境監(jiān)測”教學(xué)中，一般對學(xué)生進(jìn)行分組實驗，要求每組學(xué)生掌握從采樣、樣品預(yù)處理、實驗藥品配制、分析測試到報告完成的系統(tǒng)的分析監(jiān)測知識。在實驗室準(zhǔn)備過程中，需教會學(xué)生計算出不同試劑使用的量，按照需要量配制，而不僅是按照書上寫的量進(jìn)行配制，避免出現(xiàn)試劑浪費(fèi)現(xiàn)象。仍然以COD的測定實驗為例，在國標(biāo)方法中，實驗需要配置重鉻酸鉀儲備液1 000 mL，而每個小組僅需要10 mL。如果學(xué)生不能靈活運(yùn)用所學(xué)知識，必然會配置1 000 mL，造成藥品的大量浪費(fèi)，并且剩余大量有毒的重鉻酸鉀溶液，也會污染環(huán)境。

（3）實驗室儀器的綠色化管理與使用。在環(huán)境檢測實驗室管理過程中，為了實現(xiàn)綠色化管理的目的，需做好實驗室儀器的綠色化管理，提高檢測儀器的基本性能，避免資源浪費(fèi)。同時，需要明確設(shè)計維護(hù)工作，提高儀器的使用效率。維護(hù)儀器日常工作的穩(wěn)定，延長實驗儀器的使用壽命、提高使用效率。對各種儀器分別建檔管理，按照儀器的使用、保存要求制訂相關(guān)操作規(guī)程，在操作前對學(xué)生進(jìn)行相關(guān)知識培訓(xùn)，嚴(yán)格督促學(xué)生按照相關(guān)規(guī)程進(jìn)行操作，養(yǎng)成良好的習(xí)慣。

（4）實驗室污染治理。實驗室廢棄物的濃度相對較高、種類相對較多、治理的難度相對較大。實驗室污染治理主要是對廢液和有機(jī)廢氣的處理。首先，“環(huán)境監(jiān)測”實驗室中的廢液量相對較多，可將廢液分為危險廢液和非危險廢液。對于危險廢液，貼上標(biāo)簽妥善保管并交由有資質(zhì)的第三方公司處理，對于非危險廢液，可處理后直接排放。在實驗室設(shè)置廢液缸，將廢酸、廢堿、有機(jī)物、重金屬廢液分別收集處理。對于酸堿廢液，可以采用中和方法處理。對于有機(jī)廢液，可通過蒸餾方法回收。其次，使用揮發(fā)性試劑等產(chǎn)生有機(jī)廢氣的過程，需要在通風(fēng)櫥中進(jìn)行，并在通風(fēng)櫥出氣口安裝廢氣凈化裝置。

3 ? ?運(yùn)用現(xiàn)代化的教育手段開展綠色“環(huán)境監(jiān)測”教學(xué)

四川工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院的“環(huán)境監(jiān)測”實驗教學(xué)已經(jīng)采用多媒體演示教學(xué)，開設(shè)了“環(huán)境監(jiān)測”資源共享課程，并建立了多媒體仿真實驗室。大量運(yùn)用電子化教學(xué)手段，使得開展綠色“環(huán)境監(jiān)測”教育成為一種切實可行的“綠色低碳環(huán)?！钡慕虒W(xué)方法。比如常量實驗所需要的水、電等資源消耗量比較大，需排放污染廢水、廢氣等。采用多媒體演示對實驗?zāi)康?、原理、裝置、流程過程進(jìn)行模擬仿真，有些相關(guān)知識和技能在仿真互動過程中已經(jīng)可以學(xué)習(xí)，不需要進(jìn)行相關(guān)實驗。如果學(xué)生必須進(jìn)行相關(guān)實驗，在動手實驗之前，在資源共享課程網(wǎng)站上觀看演示視頻，對整個實驗過程形成清晰的認(rèn)識，避免在實驗中由于疏忽而產(chǎn)生對環(huán)境不友好的行為，甚至是污染環(huán)境的行為[8]。

4 ? ?結(jié)語

在教學(xué)各環(huán)節(jié)中融入綠色發(fā)展的理念，幫助學(xué)生構(gòu)建綠色環(huán)境監(jiān)測知識體系，包括綠色采樣、綠色分析方法選擇、綠色實驗室分析等，重點利用清潔生產(chǎn)思想和5R理論對“環(huán)境監(jiān)測”實驗室進(jìn)行綠色化管理，培養(yǎng)學(xué)生的綠色監(jiān)測技能。同時，將綠色發(fā)展的理念和知識用于指導(dǎo)“環(huán)境監(jiān)測”教學(xué)，實現(xiàn)教學(xué)過程的綠色化。經(jīng)過綠色化教學(xué)實踐，有效地減少了化學(xué)試劑的浪費(fèi)和環(huán)境污染，最重要的是，極大地提升了本專業(yè)學(xué)生的綠色“環(huán)境監(jiān)測”職業(yè)能力。

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