基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究

王仁祺，戴鐵軍

(北京工業(yè)大學(xué)循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究院，北京 100124)

1 傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的局限性

化學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，只有將化學(xué)理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合才能使學(xué)生頭腦中抽象的化學(xué)概念、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景具體化，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)理論知識(shí)的理解和鞏固。由教師組織和指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)對(duì)于促進(jìn)學(xué)生的合作意識(shí)、動(dòng)手能力和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的求知欲至關(guān)重要。傳統(tǒng)基于標(biāo)準(zhǔn)化儀器的化學(xué)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)方面起到了巨大的推動(dòng)作用，然而傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)存在的兩大弊端嚴(yán)重制約了它的發(fā)展。一方面，對(duì)于實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)短缺的學(xué)校只能以少數(shù)人甚至只由教師一人操作而其他同學(xué)觀察的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，難以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的實(shí)驗(yàn)效果和提升學(xué)生整體的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力;另一方面，即使學(xué)校實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)充足，但為所有同學(xué)購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)儀器及藥品也是一筆不小的開(kāi)支，不利于實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的長(zhǎng)久發(fā)展，這在高?；瘜W(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)中表現(xiàn)尤為突出。傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)除上述兩大缺點(diǎn)外還伴有產(chǎn)生“三廢”問(wèn)題突出、容易發(fā)生安全事故以及浪費(fèi)實(shí)驗(yàn)藥品和試劑等不足。針對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的種種弊端，人們逐漸嘗試用微型實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行替代。

2 基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)生及研究

微型化實(shí)驗(yàn)(英文名稱為Mini－Chemical Experiment，Microscale Chemical Laboratory，Mircoscale Chemical Experiment或 Mircroscale Laboratory，簡(jiǎn)寫(xiě)為M －C.E、M.C.L、M.C.E 或 M.L)沒(méi)有一個(gè)明確的定義，一般認(rèn)為“在微型化儀器裝置中進(jìn)行的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)所消耗試劑比對(duì)應(yīng)常規(guī)實(shí)驗(yàn)少90%以上”［1］。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)起源于20世紀(jì)80年代經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家，其高校為解決化學(xué)專(zhuān)業(yè)耗資巨大、容易發(fā)生安全事故及一些試劑價(jià)格過(guò)于昂貴等問(wèn)題而逐漸嘗試開(kāi)展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)。北京大學(xué)周寧懷教授在國(guó)內(nèi)率先倡導(dǎo)與開(kāi)展微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的研究和推廣，由其牽頭的微型實(shí)驗(yàn)課題研究協(xié)作組的成立，標(biāo)志著我國(guó)的微型實(shí)驗(yàn)的開(kāi)始［2］。我國(guó)于1989年將微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)課題正式列入高等學(xué)?；瘜W(xué)教育研究中心的科研計(jì)劃。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在我國(guó)的發(fā)展呈現(xiàn)出引入時(shí)間雖短，但推廣和發(fā)展速度很快的特點(diǎn)?，F(xiàn)在不僅在高校已大力推廣微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，而且越來(lái)越多的中學(xué)化學(xué)學(xué)生實(shí)驗(yàn)也開(kāi)始積極實(shí)踐。很多學(xué)校更是獨(dú)辟蹊徑，利用生活中常見(jiàn)廢棄物自制實(shí)驗(yàn)儀器開(kāi)辟了微型實(shí)驗(yàn)的新篇章，在實(shí)踐和理論方面的研究逐漸深入。

目前，許多學(xué)校和研究人員已經(jīng)利用生活中微型廢舊物品取代傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行了大量探究并取得了可喜成果。劉予生［3］利用生活中常見(jiàn)的廢棄物品制作制備氧氣的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器及裝置，這為學(xué)生業(yè)余開(kāi)展家庭小實(shí)驗(yàn)提供了素材，也為化學(xué)實(shí)驗(yàn)走進(jìn)生活創(chuàng)造了條件，還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。魏周英［4］則從微型代用儀器的制作和代用微型實(shí)驗(yàn)儀器在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用兩方面進(jìn)行了較為詳細(xì)地論述，為用廢棄物制備微型實(shí)驗(yàn)儀器提供了參考和應(yīng)用實(shí)例，很好地解決了當(dāng)?shù)匾蚪虒W(xué)經(jīng)費(fèi)緊張導(dǎo)致約有85%的初中完全不開(kāi)設(shè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，70%左右的學(xué)校連演示實(shí)驗(yàn)都無(wú)法做的不良局面。周紅萍［5］結(jié)合教育教學(xué)實(shí)踐中的體會(huì)，淺談了醫(yī)用廢舊注射器在微型實(shí)驗(yàn)中的一些應(yīng)用，很好地體現(xiàn)了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)原理。畢秀成等［6］利用自制的制取、凈化和收集CO2微型裝置，通過(guò)對(duì)CO2分子量測(cè)定的實(shí)驗(yàn)，證明該條件下具有消耗試劑少、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和常規(guī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性一致的優(yōu)點(diǎn)等。總之，基于廢棄物的微型實(shí)驗(yàn)不僅解決了許多常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器和藥品耗資巨大、產(chǎn)生“三廢”問(wèn)題突出、容易發(fā)生安全事故、嚴(yán)重?fù)p害師生身體健康以及標(biāo)準(zhǔn)化微型實(shí)驗(yàn)儀器難于購(gòu)買(mǎi)、數(shù)量缺少的現(xiàn)實(shí)，更在微型實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，很好地體現(xiàn)了資源循環(huán)利用等觀點(diǎn)，較好地吻合了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的思想理念。

3 基于廢棄物的微型實(shí)驗(yàn)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)

3.1 循環(huán)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)生及其內(nèi)涵

傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式中資源、能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不協(xié)調(diào)促使人類(lèi)對(duì)自我行為進(jìn)行深刻反思。由美國(guó)生物學(xué)家蕾切爾·卡遜于1962年發(fā)表的《寂靜的春天》一書(shū)中，作者用觸目驚心的案例闡述了大量使用殺蟲(chóng)劑對(duì)生物界和人類(lèi)產(chǎn)生的嚴(yán)重危害。同年，美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家鮑爾丁提出了循環(huán)經(jīng)濟(jì)，著名的宇宙飛船經(jīng)濟(jì)理論被認(rèn)為是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的早期代表，他將人類(lèi)生活的地球比做太空中的宇宙飛船，指出如果人類(lèi)不合理地開(kāi)發(fā)和利用有限的資源，當(dāng)超過(guò)地球供給能力時(shí)人類(lèi)就會(huì)像宇宙飛船一樣走向毀滅，對(duì)資源進(jìn)行循環(huán)利用是實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)持續(xù)發(fā)展的根本出路。自循環(huán)經(jīng)濟(jì)提出以來(lái)，以其抓住了當(dāng)前工業(yè)社會(huì)發(fā)展欲望無(wú)限、資源有限但未合理利用這一關(guān)鍵癥結(jié)，受到了世界各國(guó)的高度重視，我國(guó)在20世紀(jì)90年代引入循環(huán)經(jīng)濟(jì)并開(kāi)始了相關(guān)研究。

循環(huán)經(jīng)濟(jì)(英文名稱為 Recycling Economy，或Circular Economy，簡(jiǎn)寫(xiě)為 R.E或 C.E)要求在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中要以資源的高效利用和循環(huán)利用為核心，以資源和能源的減量化(Reduce)、再利用(Reuse)和資源化(Recycle)，即“3 R”為基本原則，以低投入、低消耗、低排放和高效率為基本特征。它通過(guò)對(duì)開(kāi)采、生產(chǎn)、消費(fèi)和再生利用等各個(gè)環(huán)節(jié)的資源和能源循環(huán)、高效利用，使傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)中“資源→產(chǎn)品→廢棄物”的線性發(fā)展模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤百Y源→產(chǎn)品→廢棄物→再生資源和產(chǎn)品”的閉路循環(huán)發(fā)展模式，最終實(shí)現(xiàn)以盡可能少的資源、能源消耗和盡可能小的環(huán)境代價(jià)，使目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)出效益最大化、使廢物排放最小化，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、環(huán)境保護(hù)和社會(huì)效益同步增長(zhǎng)的完美統(tǒng)一，所以說(shuō)從本質(zhì)上講它是一種生態(tài)經(jīng)濟(jì)。

3.2 基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念

3.2.1 實(shí)驗(yàn)取材體現(xiàn)了R.E中的再利用原則

以廢棄物為實(shí)驗(yàn)儀器的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)極大地減輕了傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的儀器費(fèi)用負(fù)擔(dān)，因而可以為實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)緊張的學(xué)校順利開(kāi)展化學(xué)實(shí)驗(yàn)提供可能。醫(yī)用輸液管、口服液小瓶、注射器、飲料盒、飲料管、青霉素藥瓶、平底瓶蓋、廢棄園珠筆芯(去筆頭)、止咳糖漿瓶、舊筆桿、西藥膠囊包裝盒、泡沫塑料、易拉罐皮、回形針，甚至盛裝喜之郎的塑料小盒等廢棄物都是微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器材，將這些物品進(jìn)行合理改造均可成功運(yùn)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)。需要注意的是，所選擇的微型廢棄物應(yīng)該能夠保證化學(xué)實(shí)驗(yàn)順利、安全進(jìn)行，因此，對(duì)擬用于微型實(shí)驗(yàn)的廢棄物的綜合性能予以評(píng)價(jià)至關(guān)重要。

總之，基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)在節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的同時(shí)還使這些廢棄物得以再生利用，而這一點(diǎn)正是循環(huán)經(jīng)濟(jì)所遵從的3 R原則中對(duì)廢棄物再利用(Reuse)的具體體現(xiàn)。這不僅延長(zhǎng)了這些廢棄物的生命周期、避免直接投入環(huán)境造成負(fù)面影響，而且有利于對(duì)其循環(huán)利用和集中處理，具有鮮明的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)效益。另外，對(duì)于許多無(wú)力大批次購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)器材的學(xué)校還實(shí)現(xiàn)了一些實(shí)驗(yàn)“從無(wú)到有”的轉(zhuǎn)變，擴(kuò)大了學(xué)生可參與實(shí)驗(yàn)的領(lǐng)域，極大地促進(jìn)和激發(fā)了學(xué)生學(xué)好化學(xué)的求知欲。最后，很多科研工作由于種種原因，為避免在不確定條件下造成實(shí)驗(yàn)儀器、試劑等方面的損失或出于安全考慮，往往先以廢棄物為實(shí)驗(yàn)儀器，以微型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的可行性，很好地避免了不確定型實(shí)驗(yàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)儀器的破壞和安全事故，為改用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)一步驗(yàn)證奠定了基礎(chǔ)，因而，它對(duì)科研工作也有較大的協(xié)助作用。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)藥品、試劑及能耗量體現(xiàn)了R.E中的減量化原則

基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)儀器的低耗資甚至零耗資，還實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物、產(chǎn)物的減量化，從這一點(diǎn)上講，它符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)3 R原則(3 R principle)中的“減量化(Reduce)”原則。循環(huán)經(jīng)濟(jì)不是簡(jiǎn)單地通過(guò)對(duì)廢棄物的循環(huán)利用使其資源化，側(cè)重于在優(yōu)先減少資源、能源消耗和減少?gòu)U物產(chǎn)生的基礎(chǔ)上綜合運(yùn)用3R原則，所以，3 R原則在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的重要性并非等同的，其優(yōu)先順序是:減量化—再利用—資源化?！皽p量化(Reduce)”原則通常是排在首位，它主要是針對(duì)產(chǎn)品輸入端，強(qiáng)調(diào)以最小的資源、能源消耗，實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)試劑用量一般為常規(guī)用量的1/1000～1/10，用量比相應(yīng)的常規(guī)實(shí)驗(yàn)節(jié)省90%左右［7］。這就極大地減少了學(xué)校在試劑經(jīng)費(fèi)方面的投入，而實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象依舊明顯，通常情況下并不影響實(shí)驗(yàn)效果。與此同時(shí)，反應(yīng)物的減少必然導(dǎo)致反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生有毒、副產(chǎn)物的減少，因而更有利于減少環(huán)境污染，有利于減少實(shí)驗(yàn)后殘留物的處理成本。在當(dāng)前環(huán)境保護(hù)日益加強(qiáng)、排污量控制日趨嚴(yán)格的形勢(shì)下，對(duì)于降低學(xué)校用于處理廢氣、廢液等方面的成本具有重要的意義。最后，由于反應(yīng)物量大大減少，反應(yīng)的劇烈程度遠(yuǎn)弱于常規(guī)實(shí)驗(yàn)，所以微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全性較好?？梢?jiàn)，試劑的“減量化”在以廢舊材料為實(shí)驗(yàn)儀器的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和安全保障。

伴隨著實(shí)驗(yàn)儀器的微型化，實(shí)驗(yàn)試劑也相應(yīng)減量化，這已成為無(wú)需爭(zhēng)辯的事實(shí)，而對(duì)于一些需要加熱、攪拌等條件才能完成的化學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)講很重要的一點(diǎn)就是實(shí)驗(yàn)耗能的減少。而減少能源消耗也屬于循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念中很重要的一項(xiàng)。具體來(lái)講，在微型化的儀器中以減量的實(shí)驗(yàn)藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)必然縮短反應(yīng)時(shí)間，或者說(shuō)提高反應(yīng)速率。所以，用于實(shí)驗(yàn)加熱的酒精、水、電能以及油等都相應(yīng)減少。例如，常規(guī)實(shí)驗(yàn)需要每一小組或一位實(shí)驗(yàn)者一瓶酒精，現(xiàn)在改用廢舊玻璃瓶等自制的微型酒精燈后，一瓶常規(guī)酒精燈進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所需要的酒精現(xiàn)在就可滿足多個(gè)小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn);另外，常規(guī)實(shí)驗(yàn)由于藥品量多、實(shí)驗(yàn)儀器體積偏大，為保證實(shí)驗(yàn)充分進(jìn)行可能需要每組或每位實(shí)驗(yàn)人員對(duì)試劑單獨(dú)進(jìn)行加熱、攪拌等操作，而微型實(shí)驗(yàn)由于儀器的微型化可將多個(gè)小組的反應(yīng)儀器集中而統(tǒng)一加熱等，這樣耗電、耗材都得以減少，縮短反應(yīng)時(shí)間，在相同的時(shí)間內(nèi)甚至可以完成更多的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。因而，在當(dāng)今全球資源、能源緊張的背景下，基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅對(duì)于建設(shè)兩型社會(huì)具有現(xiàn)實(shí)意義，還有利于培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)、環(huán)保意識(shí)和獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力。

3.3 基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)

3.3.1 有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和創(chuàng)新能力

以廢棄物為實(shí)驗(yàn)儀器的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)往往需要教師按照實(shí)驗(yàn)要求發(fā)動(dòng)學(xué)生自行尋找所需實(shí)驗(yàn)儀器，這不僅有利于改變學(xué)生對(duì)微型廢棄物的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，還有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和創(chuàng)新能力。很多實(shí)驗(yàn)學(xué)生可能都會(huì)利用常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器完成，但以自制微型儀器能否實(shí)現(xiàn)同樣的效果以及怎樣保證自己的實(shí)驗(yàn)順利完成需要學(xué)生認(rèn)真思考，需要課下對(duì)實(shí)驗(yàn)的可行性不斷探討、摸索，所以，基于廢棄物的微型實(shí)驗(yàn)會(huì)極大地調(diào)動(dòng)起學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和參與熱情。另外，對(duì)于同樣的實(shí)驗(yàn)，不同的學(xué)生會(huì)選擇不一樣的廢棄物作為實(shí)驗(yàn)器材替代標(biāo)準(zhǔn)儀器，這就極大地豐富了課堂畫(huà)面，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景靈活多樣，為其他學(xué)生提供了不同的實(shí)驗(yàn)思路，開(kāi)拓了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)視野。因而，這是一個(gè)互相學(xué)習(xí)，共同促進(jìn)的過(guò)程。最后，通常條件下，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)艽蟠罂s短反應(yīng)時(shí)間，在既定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，學(xué)生可以針對(duì)同一實(shí)驗(yàn)多設(shè)計(jì)一些方案，進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，比較不同方案的優(yōu)缺點(diǎn)，提升學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的思維廣度，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力;也可以在既定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間完成其他實(shí)驗(yàn)，提高課堂效率，進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量。

3.3.2 有利于推進(jìn)綠色化學(xué)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念

微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)將廢棄物再利用為實(shí)驗(yàn)儀器，延長(zhǎng)了產(chǎn)品生命周期，間接地減輕環(huán)境負(fù)荷;另外減少了有毒有害物質(zhì)的生成量，減輕環(huán)境污染，這兩點(diǎn)都很好地體現(xiàn)了對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，也符合建設(shè)兩型社會(huì)的要求。關(guān)于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)、綠色化學(xué)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的關(guān)系學(xué)術(shù)界有少量研究。微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法是綠色化學(xué)的一部分，是在綠色化學(xué)思想指導(dǎo)下的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法的一項(xiàng)重要的發(fā)展與變革［8］。徐玲等［9］較為詳細(xì)地論述了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與綠色化學(xué)的相互關(guān)系，指出了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是綠色化學(xué)思想在實(shí)驗(yàn)中的體現(xiàn)，符合綠色化學(xué)的理念，還利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和關(guān)心自然環(huán)境的情感。張雪利［10］則指出微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是綠色化學(xué)新理念、新方法和新技術(shù)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的改革和應(yīng)用。對(duì)于綠色化學(xué)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的關(guān)系，季胤［11］指出綠色化學(xué)是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必然選擇，具體又從循環(huán)經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與實(shí)踐進(jìn)行了論述等。由此可見(jiàn)，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)都與綠色化學(xué)相聯(lián)系，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)是推進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)不可缺少的一部分，三者之間相輔相成，共同為構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展社會(huì)貢獻(xiàn)力量。

3.3.3 基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的局限性

當(dāng)然，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)只是大大減少了環(huán)境污染，還不是將污染消滅在生產(chǎn)的源頭［12］。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，依舊產(chǎn)生有毒、有害物質(zhì)，如何使實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的有毒、有害等物質(zhì)資源化或徹底無(wú)害化處理還需要在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)充分考慮。當(dāng)然，做好這項(xiàng)工作如果完全依賴于學(xué)生還存在諸多局限性，教師需要予以適當(dāng)引導(dǎo)。另外，并不是所有的化學(xué)實(shí)驗(yàn)都適合采用廢棄物為實(shí)驗(yàn)儀器并以微型實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)進(jìn)行，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的某些固有優(yōu)點(diǎn)是這類(lèi)微型實(shí)驗(yàn)難以相比的，因此，必須正確處理好基于廢棄物的微型實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)之間的關(guān)系?？紤]到實(shí)驗(yàn)藥品的減量化和實(shí)驗(yàn)儀器的微型化，教師應(yīng)該發(fā)揮主導(dǎo)作用選擇在微型條件下實(shí)驗(yàn)效果和現(xiàn)象不受影響或者受較小影響的化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。最后，資源化(Recycle)在當(dāng)前基于廢棄物的微型實(shí)驗(yàn)中還體現(xiàn)的較少，因此，加強(qiáng)資源化在微型實(shí)驗(yàn)中的作用也是今后需要努力的方向。

體現(xiàn)該原則可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行考慮:首先是實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物或過(guò)量反應(yīng)物的資源化。中學(xué)化學(xué)及高等教育里學(xué)生所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)主要是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，其反應(yīng)的產(chǎn)物甚至副產(chǎn)物都已知，因此，根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的具體方程式制定針對(duì)過(guò)量反應(yīng)物或產(chǎn)物的資源化或無(wú)害化處理完全是有可能的，關(guān)鍵問(wèn)題是處理或資源化這些廢棄物的成本和效益，效益不僅包含潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值還包括無(wú)形的生態(tài)效益。從長(zhǎng)遠(yuǎn)利益考慮，通過(guò)逐漸累積會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)健康產(chǎn)生不利影響的化學(xué)反應(yīng)廢棄物都要進(jìn)行資源化和無(wú)害化處理。其次是實(shí)驗(yàn)儀器的資源化，基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)依托于日常生活中的廢棄材料，對(duì)這些廢棄物的循環(huán)利用具有一定的期限，將徹底不能用于微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)的廢棄物丟棄于環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染及資源浪費(fèi)，因此，必須加強(qiáng)這類(lèi)廢棄物的資源化工作。由于其處理具有量少而集中的特點(diǎn)，易于統(tǒng)一收購(gòu)和管理，因此廢棄微型實(shí)驗(yàn)材料的資源化從本質(zhì)上講就是收集日常零散的生活廢棄物并對(duì)其再利用，失去再利用價(jià)值時(shí)集中處理使其資源化的過(guò)程。

4 結(jié)語(yǔ)

微型實(shí)驗(yàn)是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的重要趨勢(shì)，而基于廢棄物的微型實(shí)驗(yàn)又是微型實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步革新。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了突破性進(jìn)展，它是綠色化學(xué)理念在課堂中的具體實(shí)踐，更是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要體現(xiàn)，包含和體現(xiàn)了許多循環(huán)經(jīng)濟(jì)的思想，具有顯著的發(fā)展優(yōu)勢(shì)和廣闊的發(fā)展前景?；趶U棄物的微型實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)固然很多，但也要客觀認(rèn)識(shí)到它存在的不足?？茖W(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)成為有效控制有毒、有害物質(zhì)的關(guān)鍵，教師在該過(guò)程中的及時(shí)引導(dǎo)至關(guān)重要;正確處理基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的關(guān)系是開(kāi)展微型實(shí)驗(yàn)的重要前提;加強(qiáng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)3R原則中資源化(Recycle)原則在基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的影響是今后開(kāi)展微型實(shí)驗(yàn)的重要指導(dǎo)思想。將循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念徹底貫穿到基于廢棄物的微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，促使化學(xué)實(shí)驗(yàn)真正實(shí)現(xiàn)綠色化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化是未來(lái)微型實(shí)驗(yàn)發(fā)展的重要方向。

［1］馬 荔，陳虹錦，謝少艾，等.基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常規(guī)實(shí)驗(yàn)與微型實(shí)驗(yàn)的比較［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2004，23(9):66 ～67，88.

［2］范文秀.微型實(shí)驗(yàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的作用和地位［J］.河南職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，25(4):57 ～58.

［3］劉予生.利用廢棄物品制作微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器及應(yīng)用－氧氣的制備及性質(zhì)［J］.衛(wèi)生職業(yè)教育，2009，27(10):132 ～133.

［4］魏周英.微型代用儀器在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用［J］.甘肅教育學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，1995(2):62～63.

［5］周紅萍.利用廢舊注射器的幾個(gè)微型實(shí)驗(yàn)［J］.實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2005(6):27.

［6］畢秀成，肖 波.微型實(shí)驗(yàn)在無(wú)機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用［J］.鄖陽(yáng)師范高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2006，26(3):29～31.

［7］石現(xiàn)鵬，周建平.量小而效彰 儀簡(jiǎn)而用廣—中學(xué)化學(xué)微型實(shí)驗(yàn)嘗試淺探［J］.科學(xué)咨詢:教育科研，2012(2):94.

［8］李培青.綠色化學(xué)與微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)［J］.懷化師專(zhuān)學(xué)報(bào)，2002，21(2):104～107.

［9］徐 玲，許 良.微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)與綠色化學(xué)［J］.內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，15(4):56 ～57.

［10］張雪利.微型實(shí)驗(yàn)與綠色化學(xué)［J］.廣西工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，16(2):106～108.

［11］季 胤.綠色化學(xué)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)［J］.化工時(shí)刊，2005，19(1):40～44.

［12］王新中.“綠色化學(xué)”與微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)［J］.邯鄲師專(zhuān)學(xué)報(bào)，2002，12(3):52 ～53.