“低碳經(jīng)濟(jì)時代”背景下的高?；瘜W(xué)實驗室建設(shè)

常艷香

[摘要]化學(xué)實驗室可以說是化學(xué)學(xué)科教學(xué)的有機(jī)組成部分之一，從改進(jìn)實驗教學(xué)、實驗室管理以及污染物質(zhì)處理等環(huán)節(jié)來研究低碳化學(xué)實驗室建設(shè)，預(yù)防甚至消除實驗室化學(xué)污染給環(huán)境帶來的危害，一方面有利于改善實驗室的環(huán)境并保護(hù)師生的健康，另一方面也有利于培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識以及資源節(jié)約意識，提高他們的社會責(zé)任感。本文簡要介紹低碳經(jīng)濟(jì)理論同高?；瘜W(xué)實驗室建設(shè)之間的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)探討“低碳經(jīng)濟(jì)時代”背景下的高?；瘜W(xué)實驗室建設(shè)與管理的相關(guān)措施。

[關(guān)鍵詞]低碳經(jīng)濟(jì)時代 高校 化學(xué)實驗室 建設(shè) 管理

[中圖分類號]G640 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1009-5349（2016）02-0181-02

在目前環(huán)境污染以及氣候變暖不斷加劇的背景下，以低排放、低能耗以及低污染為特征的低碳經(jīng)濟(jì)逐漸成為發(fā)展潮流。低碳化學(xué)指的是通過一系列方法與措施從根源上降低甚至消除對生態(tài)環(huán)境、人類健康以及社區(qū)安全等有害的催化劑、原料、溶劑、試劑及其產(chǎn)物的應(yīng)用與再生，確保在無毒害的前提下，生產(chǎn)環(huán)境友好性化學(xué)品。在此過程中，高校的化學(xué)實驗室作為實驗教學(xué)、科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)以及人才培養(yǎng)的重要基地，應(yīng)當(dāng)根據(jù)可持續(xù)的發(fā)展理念，構(gòu)建綠色低碳實驗室。

一、低碳經(jīng)濟(jì)與高?；瘜W(xué)實驗室建設(shè)

低碳經(jīng)濟(jì)最早出現(xiàn)在2003年英國政府頒布的《能源白皮書——構(gòu)建低碳經(jīng)濟(jì)》報告，該報告明確提出低碳經(jīng)濟(jì)主要是通過使用更少資源消耗以及更低環(huán)境污染，來獲得更多產(chǎn)出。低碳經(jīng)濟(jì)這一發(fā)展模式的特點(diǎn)就是低排放、低能耗以及低污染，是應(yīng)對全球氣候變化、保障能源安全以及實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會穩(wěn)定發(fā)展的重要舉措。“低碳經(jīng)濟(jì)時代”到來已經(jīng)成為大勢所趨。高?；瘜W(xué)實驗室在科研以及教學(xué)活動當(dāng)中往往會產(chǎn)生許多污染，同時需要消耗電、水、氣、紙張以及藥品等。這就導(dǎo)致高?；瘜W(xué)實驗室面臨著“低碳經(jīng)濟(jì)”方面的問題。除此之外，化學(xué)實驗室還承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生強(qiáng)烈責(zé)任感的任務(wù)，是言傳身教的重要場所，有著無可取代的重要職能。因此，在“低碳經(jīng)濟(jì)時代”背景下，高校化學(xué)實驗室應(yīng)當(dāng)與時俱進(jìn)，建設(shè)符合“低碳經(jīng)濟(jì)”相關(guān)要求的實驗室，只有這樣才能夠確保在化學(xué)實驗室開展的教學(xué)活動以及科研活動的各個實踐環(huán)節(jié)當(dāng)中貫徹“低碳經(jīng)濟(jì)”的發(fā)展理念，并且借助此活動來對學(xué)生發(fā)揮潛移默化的熏陶作用，教師也可以通過言傳身教發(fā)揮示范作用，培養(yǎng)學(xué)生良好的習(xí)慣以及綠色經(jīng)濟(jì)意識。

二、“低碳經(jīng)濟(jì)時代”背景下的高?；瘜W(xué)實驗室建設(shè)與管理

（一）化學(xué)實驗室建設(shè)的低碳化

對于實驗室建設(shè)，需要非常注意的一點(diǎn)是關(guān)于實驗室中藥品的保存和使用，一般情況下一定注重數(shù)量化、科學(xué)化和準(zhǔn)確化，才能切實保證藥品存放安全。首先要遵守的是分類存放的原則，因為化學(xué)藥劑的特殊性，本著分類存放的原則，能夠提高實驗室安全性?；瘜W(xué)藥品中有很大一部分是易升華、易揮發(fā)、易水解、易潮解、易風(fēng)化、易氧化或者是易同二氧化碳發(fā)生反應(yīng)的，對于這樣的藥品，管理者要通過一系列的措施予以避免危險事件的發(fā)生，比如使用蠟封、水封、油封、低溫、避光、防震、通風(fēng)以及防碰等辦法。例如：電石以及紅磷等需要存放于干燥器皿中防止潮解；AgN03以及HNO3等需要存儲在棕色瓶中防止出現(xiàn)分解，液溴等需要加水密封封存從而防止揮發(fā)；各種堿性溶液（例如NaOH、NaCO3）或者是粉末等需要使用橡膠塞而避免使用玻璃塞蓋住從而避免出現(xiàn)黏結(jié)問題；濃酸性（例如HCl、H2SO4）的溶液、氯水以及溴水等需要玻璃塞而避免使用橡皮塞蓋住從而防止腐蝕；活潑金屬鉀鈉需要存放在煤油當(dāng)中，白磷應(yīng)當(dāng)存放于水中從而避免著火。

化學(xué)試劑的配用需要定量化以及科學(xué)化。對于一個實驗來說，準(zhǔn)備過程尤為重要，對于試劑的配制更是重中之重，規(guī)范的操作以及準(zhǔn)確的計量，不僅使實驗事半功倍，也更安全和科學(xué)。比如說，一般情況下，在做無機(jī)實驗的時候，往往會用到很多種的試劑，因此造成的污染物排放的量也會更大，那么，在實驗中，就應(yīng)該先多調(diào)制一些要用到的溶液的濃溶液，之后隨時需要隨時稀釋，目的是盡最大可能節(jié)省原料，也盡可能避免了對環(huán)境的污染

在實驗中還涉及到對于藥品的取用問題，首先應(yīng)該明確的是，藥品取用量一定要嚴(yán)格遵循實驗要求，如果實驗說明中沒有具體的規(guī)定，那么，以少量獲取為原則。其次，有時存在藥品已經(jīng)分裝，但是實驗過后還有剩余的情況，可能一些實驗人員出于節(jié)省的想法，將藥品又放回原來的裝瓶中，而實際上，這樣的做法，可能會造成更大的浪費(fèi)。需要明確的是藥品分裝出去之后，未能用完也避免放回原瓶。通過控制溶液用量以及濃度，一方面有利于控制實驗成本，另一方面有利于提高實驗安全性，降低環(huán)境污染。

（二）實驗室污染物處理的低碳化

化學(xué)實驗產(chǎn)生廢酸堿液存放處理之后，例如廢酸應(yīng)當(dāng)使用石灰乳或者是碳酸鈉進(jìn)行中和，從而將其中和到規(guī)定的pH值之后再排放，可以說是有效控制污染的重要手段。通常的鹽溶液、廢液可以直接排放，而含有有害離子的鹽溶液需要通過化學(xué)法進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理之后再進(jìn)行排放。重金屬離子廢液應(yīng)當(dāng)使用堿或者是硫化鈉沉積，然后過濾分離并將殘渣埋到地下。有毒廢液例如含氰廢液需要仔細(xì)處理，使用還原法處理之后再回收。例如含鉻的化合物能夠在酸性條件下使用亞硫酸鐵還原，之后添加堿液生成沉淀，完成靜置分離之后，調(diào)整溶液的pH值后排放，剩下的廢渣再埋入到地下?；瘜W(xué)實驗的殘渣以及殘液可以重復(fù)利用的應(yīng)當(dāng)盡可能回收利用，尤其是分組實驗過程中的實驗用藥量比較大，剩余的殘渣殘液數(shù)量較多，需要做好回收利用工作。這一方面是控制成本的要求，另一方面也是低碳思想的重要體現(xiàn)。例如學(xué)生實驗配制量濃度得到的NaCI溶液過多，就需要進(jìn)行回收處理，或者下次實驗繼續(xù)使用，或者回收風(fēng)干之后制成粗鹽保存，在粗鹽提純實驗當(dāng)中應(yīng)用。

（三）化學(xué)實驗教學(xué)的低碳化

要減少化學(xué)實驗中的污染，目前最可行的辦法就是盡量降低化學(xué)品的用量，在同等實驗要求下，選擇那些對環(huán)境污產(chǎn)生較小危害的化學(xué)藥品。還有一點(diǎn)是，作為化學(xué)實驗教育工作者，可以通過奇思妙想，通過一些設(shè)計，改良實驗的方式，或者提升實驗儀器的性能，這也是當(dāng)前化學(xué)實驗教育中從源頭降低環(huán)境污染的一個較為有效的方法。

第一，微型化學(xué)實驗的低碳化微型化學(xué)實驗需要使用微型化學(xué)裝置完成化學(xué)實驗，能夠用少量的化學(xué)試劑得到所需的反應(yīng)結(jié)果以及化學(xué)信息。微型實驗技術(shù)的應(yīng)用，一方面能夠顯著降低實驗的成本費(fèi)用，另一方面能夠顯著增加化學(xué)實驗覆蓋的范圍，提高化學(xué)實驗教學(xué)的質(zhì)量。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠控制試劑的用量，通常情況下只有常規(guī)實驗用量的1/10，因此能夠減少實驗排廢量，控制環(huán)境污染并且縮短實驗時間，過程也比較安全可靠。因此，微型化學(xué)實驗這一低碳化學(xué)技術(shù)在國內(nèi)外得到高度重視和廣泛應(yīng)用。

第二，設(shè)計綜合性的實驗。這是在化學(xué)實驗教學(xué)中有效減少實驗原料用量和提升實驗教學(xué)時間效率的一個積極做法。教師可以通過階段性的教學(xué)后，綜合設(shè)計實驗，比如說，有機(jī)合成粗產(chǎn)物，分離提純以及精制之后，可以對所得純產(chǎn)物完成物理常數(shù)的測定。那么，在實驗課上，教師可以通過測定物理常數(shù)來檢查學(xué)生實驗合成產(chǎn)品的質(zhì)量以及純度。

第三，對于實驗設(shè)計精益求精，尋找使用無毒性的替代性裝置以及藥品。在化學(xué)實驗過程中，使用生成物質(zhì)應(yīng)當(dāng)對健康以及環(huán)境無毒或者毒性較低。比如說，煤油相對于四氯化碳在實驗中的出現(xiàn)的劇毒光氣來說更具安全性。同時，主動設(shè)計制作，或者選擇以具有環(huán)保意義的實驗儀器和設(shè)備替代陳舊的設(shè)備，也是有利于消除和減輕環(huán)境污染的一個不錯的措施。比如在進(jìn)行氯化銨實驗時，傳統(tǒng)方法需要將氯化銨裝入試管之后使用酒精燈加熱，從而分解氯化銨，這樣就會導(dǎo)致NH3以及HCI的逸出，導(dǎo)致環(huán)境污染。現(xiàn)在一些實驗室使用的辦法是將氯化銨晶體密封到玻璃管當(dāng)中，這樣當(dāng)酒精燈對一端進(jìn)行加熱的時候，NH3和HCI就變成白色煙霧，上端凝聚成為白色固體，這種封閉系統(tǒng)的設(shè)置，不僅能夠保證實驗符合預(yù)期要求，也能最大限度避免室內(nèi)污染，是一種低碳無毒的方法。

（四）實驗室管理的低碳化

良好的化學(xué)實驗室的環(huán)境對提高學(xué)生的實驗?zāi)芰?，同時使他們在內(nèi)心中自然而然地生發(fā)出對于低碳環(huán)保實驗的追求信念有著首當(dāng)其沖的作用。實驗臺柜干凈并且儀器整齊擺放，有利于幫助學(xué)生進(jìn)入實驗室后產(chǎn)生環(huán)保意識?；瘜W(xué)在改善生活質(zhì)量等領(lǐng)域的貢獻(xiàn)不容忽視，不過同樣也要正視在化學(xué)實驗中會產(chǎn)生危害環(huán)境的物質(zhì)這一事實。因此，在進(jìn)行低碳化實驗室的管理建設(shè)中，對于學(xué)生的實驗精神、實驗習(xí)慣、試驗態(tài)度的培養(yǎng)教育也是不可不做的，要教育他們通過實際行動控制消除污染。從管理層面而言，低碳化學(xué)實驗室的構(gòu)建需要從水、電、紙、氣、藥品、備品等物質(zhì)以及能量消耗方面加強(qiáng)管理，管理制度需要更加科學(xué)合理，最大限度減少電、水、氣、紙、備品以及藥品用量。

首先是要加強(qiáng)對實驗用水的節(jié)約使用與管理，具體而言可以從下列環(huán)節(jié)著手努力：化學(xué)實驗的冷卻水應(yīng)當(dāng)循環(huán)使用，其中有機(jī)合成實驗往往需要使用冷卻水，當(dāng)前很多實驗室將冷卻水排放進(jìn)下水管從而白白浪費(fèi)，這就需要實驗室使用價格適中并且方便使用的冷卻水循環(huán)利用裝置，從而實現(xiàn)節(jié)水用水的目的，間接實現(xiàn)低碳減排；此外還應(yīng)當(dāng)應(yīng)用節(jié)水龍頭，防止實驗用水的跑、冒、漏、滴。

其次是強(qiáng)化實驗用電的節(jié)約使用與管理?？梢赃x用節(jié)能干燥箱例如微波干燥箱以及真空干燥箱等，淘汰高耗能的馬弗爐以及烘箱等，并合理進(jìn)行儀器斷電。不用飲水機(jī)時要斷電，及時拔下各種電器的插頭，電腦以及打印機(jī)的使用也要合理，電腦不用時應(yīng)當(dāng)待機(jī)，同時可以調(diào)低屏幕的亮度，打印機(jī)不使用時可以斷電。實驗室的照明應(yīng)當(dāng)使用感應(yīng)型的半導(dǎo)體節(jié)能燈。同樣的亮度下，耗電量只有白熾燈的10%，而使用壽命卻為白熾燈100倍以上。高效節(jié)電燈比常規(guī)日光燈的節(jié)電效果更好，因此應(yīng)當(dāng)盡可能選用。

再次，合理使用紙張。應(yīng)當(dāng)重復(fù)使用各種實驗教科書，并且辦公紙張應(yīng)當(dāng)雙面打印以及復(fù)印，盡可能使用電子郵件來替代紙質(zhì)信函，必要的情況下可以選用再生紙。

最后，應(yīng)用先進(jìn)的通風(fēng)設(shè)備。應(yīng)用先進(jìn)的無管通風(fēng)設(shè)備，一方面能夠節(jié)約能源，另一方面能夠消除噪音污染，同時結(jié)合使用廢氣回收裝置能夠消除廢氣帶來的大氣污染問題，從而做到低碳、減排、節(jié)能的效果。除此之外，實驗室需要推廣使用科學(xué)的方法來設(shè)計實驗方案，從而最大限度減少實驗次數(shù)。比如某些實驗可以使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來設(shè)計實驗方案，要比傳統(tǒng)方法以及正交法簡單準(zhǔn)確，顯著減少工作量并節(jié)省水電和試劑資源。

綜上所述，“低碳經(jīng)濟(jì)時代”背景下，高校的化學(xué)實驗室建設(shè)管理需要滿足低碳經(jīng)濟(jì)的相關(guān)要求，以身作則來實踐低碳經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)與內(nèi)容，這是高校化學(xué)教育工作者的職責(zé)，同時也是培養(yǎng)有著社會責(zé)任感、環(huán)保意識以及低碳節(jié)約理念的高素質(zhì)學(xué)生的重要途徑。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王玉峰，李斌，顧鳳岐，等.“低碳經(jīng)濟(jì)時代”高校化學(xué)實驗室建設(shè)與管理的思考[J].實驗室研究與探索，2010（07）：

302-304.

[2]張艷平.現(xiàn)代高校實驗室建設(shè)和管理初探[J].黑龍江科技信息，2011（07）：185.

[3]楊樂敏，余家瑜，溫青，等.高?；瘜W(xué)類開放實驗室建設(shè)與安全管理初探[J].廣東化工，2014（24）：113-114.

[4]邱會東，李廣，王偉.高校化學(xué)實驗室安全管理現(xiàn)狀與對策[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報：社會科學(xué)版，2012（20）：181-182.

責(zé)任編輯：楊柳