高?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化教學(xué)與實(shí)踐探索

張勃

【摘要】本文在分析高?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)室污染原因的基礎(chǔ)上，探討了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化改革、促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室污染防治的對(duì)策：把綠色化學(xué)理念貫穿到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)始終，引導(dǎo)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容不斷創(chuàng)新；重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)廢液等“三廢”的認(rèn)識(shí)和處理能力訓(xùn)練；探索更加綠色環(huán)保的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和手段；規(guī)范化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理促進(jìn)落實(shí)成效。

【關(guān)鍵詞】高校；基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室；綠色化；污染防治

今年國(guó)家十三五規(guī)劃綱要明確提出綠色文明生態(tài)理念，作為高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)常涉及較多有毒有害化學(xué)試劑，如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化、強(qiáng)還原等腐蝕試劑、重金屬鹽和強(qiáng)揮發(fā)的有機(jī)試劑，以及實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的“三廢”等，由此可能帶來(lái)室內(nèi)外環(huán)境污染問(wèn)題。這對(duì)高校如何踐行綠色文明理念，做好實(shí)驗(yàn)室污染防治工作提出了更高要求。本文試圖通過(guò)以基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，進(jìn)行分析探討，降低實(shí)驗(yàn)室“三廢”產(chǎn)量，從源頭上控制實(shí)驗(yàn)室化學(xué)污染問(wèn)題。

一、基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀和問(wèn)題

基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容已經(jīng)由驗(yàn)證性的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)為主向以綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主傾斜，更加重視學(xué)生操作技能、綜合及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，但是，化學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)在考慮學(xué)生實(shí)驗(yàn)綜合能力提升時(shí)，對(duì)因?qū)嶒?yàn)可能導(dǎo)致的污染及環(huán)境危害重視不夠。根據(jù)高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教材對(duì)比發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)教材涉及“三廢”處理篇幅很少，實(shí)驗(yàn)使用試劑的相關(guān)毒害及環(huán)境影響陳述的不多，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程對(duì)可能導(dǎo)致污染的預(yù)判和實(shí)際應(yīng)對(duì)辦法不足，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)外往往各種氣味混雜，已成為化學(xué)實(shí)驗(yàn)室一大特色，這些不僅影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，也危害到師生的身體健康。近年，隨著高校學(xué)生人數(shù)不斷增加，實(shí)驗(yàn)室試劑用量也成倍增加，并伴隨著實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的“三廢”不斷攀升，廢液和廢棄物處理的高昂費(fèi)用也給高校帶來(lái)沉重經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，以至于有的實(shí)驗(yàn)室把未經(jīng)處理的廢液隨意傾倒，以降低開(kāi)支。

二、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室形成污染原因分析

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室污染物處理不當(dāng)，除了造成環(huán)境污染，也威脅到周邊人群的安全，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)是產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)室“三廢”的最主要源頭，只要從化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)去分析，找原因，才能最大程度的控制污染的發(fā)生。

1、對(duì)化學(xué)品的危害性重視不足

引起室內(nèi)和環(huán)境污染的一切有毒有害化學(xué)危險(xiǎn)品都可稱為污染物，從對(duì)人身?yè)p害看，可分為急性癥狀和慢性癥狀，引起急性癥狀的，有急性中毒、呼吸道灼傷、眼睛損傷、皮膚腐蝕等，慢性癥狀的，有致畸、致癌、誘發(fā)突變、骨損害等，從環(huán)境危害看，造成大氣、水體和土壤重金屬超標(biāo)等污染，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)平衡破壞，從化學(xué)方面看，易燃易爆、強(qiáng)腐蝕、強(qiáng)氧化等可能引起強(qiáng)烈化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致重大消防安全。一些高校化學(xué)院或系在實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃開(kāi)設(shè)時(shí)，往往缺少足夠的論證和認(rèn)識(shí)，缺少相應(yīng)的制度約束和管理，如，試劑的毒性和危害性，實(shí)驗(yàn)過(guò)程的防范措施，廢棄物的處理等，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室的污染控制不力。

2、基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程引起污染的原因

根據(jù)對(duì)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行梳理，引起導(dǎo)致污染的原因大概有以下幾方面原因：

（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃與實(shí)際實(shí)驗(yàn)不統(tǒng)一。實(shí)驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容決定實(shí)驗(yàn)試劑的購(gòu)置種類、數(shù)量和三廢排放。實(shí)驗(yàn)室藥品試劑都是依據(jù)本學(xué)期或本學(xué)年實(shí)驗(yàn)課程開(kāi)設(shè)計(jì)劃進(jìn)行統(tǒng)計(jì)集中采購(gòu)，由于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的變更，一些試劑未能使用或使用剩余，在日常儲(chǔ)存保管過(guò)程引起揮發(fā)、變質(zhì)或泄露等原因?qū)е颅h(huán)境污染。

（2）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置方面缺少創(chuàng)新。例如，性質(zhì)實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)過(guò)多，導(dǎo)致試劑用量大且種類繁多，在經(jīng)過(guò)配制分裝、使用、清洗、廢液收集等環(huán)節(jié)，產(chǎn)生大量廢液，還有揮發(fā)出的氣體，缺少有效的控制手段，往往通過(guò)大氣自然稀釋，造成室內(nèi)外空氣污染。性質(zhì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢液由于成分復(fù)雜，很難產(chǎn)生綜合利用價(jià)值，回收率低，只能廢棄，導(dǎo)致廢液量的增加。

（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題。一些制備實(shí)驗(yàn)步驟過(guò)多，試劑濃度過(guò)高且用量大，條件要求苛刻，在實(shí)際操作中往往很難把握，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效率不高，浪費(fèi)較大。或環(huán)境友好性試劑的選擇欠妥，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不周密，廢棄物處理沒(méi)能充分融入實(shí)驗(yàn)過(guò)程，產(chǎn)生大量毒害的廢物等。

（4）實(shí)驗(yàn)教學(xué)監(jiān)管在控制污染方面缺失。僅僅滿足于實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的完成，對(duì)各實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目很少?gòu)沫h(huán)境保護(hù)角度進(jìn)行控制“三廢”排放，缺乏進(jìn)行整體設(shè)計(jì)和考量，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物之間循環(huán)利用不多，加大了廢棄物的產(chǎn)生。

（5）實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織不周。學(xué)生隨意加大試劑用量，廢液隨意傾倒，藥品隨意拋灑，實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程所產(chǎn)生的廢棄物，沒(méi)能按要求回收，隨意傾倒，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)施損壞及周圍環(huán)境的污染。

三、重視發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革在實(shí)驗(yàn)室污染防治方面作用

結(jié)合以上原因，保證基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)更環(huán)保，使實(shí)驗(yàn)試劑的選用更科學(xué)，實(shí)驗(yàn)室“三廢”排放量更少，室內(nèi)空氣污染降到最低，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以從以下幾個(gè)方面嘗試：

1、把綠色化學(xué)理念貫穿到化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)始終

綠色化概念在上個(gè)世紀(jì)被提出，后又延伸至化學(xué)領(lǐng)域，提出綠色化學(xué)概念，綠色化學(xué)概念經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，形成被普遍接受的綠色化學(xué)的十條準(zhǔn)則。其核心就是無(wú)毒害、無(wú)污染，效率高，原子經(jīng)濟(jì)性等。這些準(zhǔn)則無(wú)疑為今天化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革指明了方向，高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)應(yīng)該突出綠色環(huán)保理念，并貫穿到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。這樣不僅能促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室污染防治，還能培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)理念的形成，并在其今后工作和生活中倡導(dǎo)綠色理念產(chǎn)生積極影響。

2、以綠色化學(xué)理念為引導(dǎo)，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的不斷創(chuàng)新

對(duì)原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在滿足專業(yè)技能培養(yǎng)基礎(chǔ)上，進(jìn)行綠色評(píng)價(jià)，更換或減少實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境和健康危害大的內(nèi)容，增設(shè)更加安全綠色的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，逐步實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化。如，以教學(xué)內(nèi)容的基本載體.教材作為控制污染的源頭，開(kāi)發(fā)綠色化的實(shí)驗(yàn)教材，Ⅲ對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，替換毒性更大的重金屬pb2+和Cr042-等辦法優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綠色化滲透的八條原則，滲透綠色理念。

3、重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)廢液等“三廢”的認(rèn)識(shí)和處理能力訓(xùn)練

實(shí)驗(yàn)室三廢的產(chǎn)生是危害周邊環(huán)境的主要污染源，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)可能產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)產(chǎn)品結(jié)果有可能產(chǎn)生的危害，如何處理和排除安全隱患，是否具有回收利用價(jià)值，怎樣才能得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果前提下，滿足廢物量的最小化等，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前，可以引導(dǎo)學(xué)生查閱資料等方式能有提前預(yù)判，避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程盲目，甚至實(shí)驗(yàn)過(guò)程無(wú)法控制的后果。掌握廢液收集分類前處理辦法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室廢棄物回收與利用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)展，寧夏大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心原來(lái)需要由專業(yè)公司處理的化學(xué)廢棄物的費(fèi)用和基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室購(gòu)買(mǎi)試劑的費(fèi)用都大幅減少。在藥品使用方面遵循5R原則，提出主動(dòng)減少和消除污染。

4、探索更加綠色環(huán)保的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和手段

（1）化學(xué)實(shí)驗(yàn)微型化。實(shí)驗(yàn)的微型化在上個(gè)世紀(jì)八十年代形成研究熱潮，由于設(shè)備昂貴易耗，難于普及，好多高校還是在沿用常規(guī)的實(shí)驗(yàn)裝置。對(duì)于高校專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，如何更廣泛普及實(shí)驗(yàn)微型化，還需不斷改進(jìn)和探索相關(guān)技術(shù)。

（2）發(fā)揮現(xiàn)代先進(jìn)儀器在實(shí)驗(yàn)中的作用。高校分析儀器設(shè)施越來(lái)越多、也越來(lái)越先進(jìn)，在分析測(cè)試方面具有用量少，效率高，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，更多推廣儀器使用替代傳統(tǒng)化學(xué)測(cè)試手段，是減少三廢的有效途徑。

（3）提高多媒體技術(shù)與實(shí)驗(yàn)的有效結(jié)合。絕大部分的實(shí)驗(yàn)教學(xué)還是采用傳統(tǒng)的方式，教師課前手寫(xiě)板書(shū)實(shí)驗(yàn)原理、集中講解、現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)手示范操作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，虛擬、仿真等信息技術(shù)手段未能在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中推廣應(yīng)用。對(duì)于毒害大、環(huán)境污染大的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)多媒體模擬替代實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)軟件開(kāi)發(fā)研究，完善學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高實(shí)驗(yàn)技術(shù)能力，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，尤其是控制實(shí)驗(yàn)“三廢”產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)綠色實(shí)驗(yàn)具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。

（4）加強(qiáng)綠色實(shí)驗(yàn)研究開(kāi)發(fā)。對(duì)于原有經(jīng)典化學(xué)實(shí)驗(yàn)按照綠色化學(xué)準(zhǔn)則進(jìn)行評(píng)價(jià)，使其更趨綠色環(huán)保，而那些毒性大、污染大的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)如果不能改造，果斷刪除，開(kāi)設(shè)新的實(shí)驗(yàn)來(lái)替代。利用實(shí)驗(yàn)廢棄物，如廢液開(kāi)發(fā)新的實(shí)驗(yàn)，減少?gòu)U液排放，這樣實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)各校產(chǎn)生廢液的實(shí)際情況進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。利用生活廢棄物進(jìn)行開(kāi)發(fā)，以食用廢棄物貝殼作為原料，突顯了綠色化與實(shí)用性，有助于提高學(xué)生的創(chuàng)新能力與實(shí)驗(yàn)操作技能，合理利用環(huán)保資源，使實(shí)驗(yàn)更加經(jīng)濟(jì)性，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

借鑒吸收先進(jìn)的化學(xué)科研成果向?qū)嶒?yàn)項(xiàng)目的轉(zhuǎn)化，體現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保和原子經(jīng)濟(jì)性，在實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)方面，可以向科研前沿理念靠攏，如化學(xué)制備實(shí)驗(yàn)的一鍋法，實(shí)驗(yàn)操作步驟更少，產(chǎn)率高，盡可能減少實(shí)驗(yàn)反應(yīng)物外泄，同時(shí)減少產(chǎn)物處理分離時(shí)溶劑的大量使用，最終實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)零排放目標(biāo)。

四、規(guī)范化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理促進(jìn)落實(shí)成效

以改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室污染防治，推動(dòng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室綠色化，必須通過(guò)教學(xué)管理加以落實(shí)。首先，系領(lǐng)導(dǎo)和全體教師能在思想上高度重視，形成共識(shí)。其次，成立領(lǐng)導(dǎo)小組，制定相關(guān)落實(shí)措施和辦法。第三，爭(zhēng)取學(xué)校（院）的經(jīng)費(fèi)支持。第四，推廣實(shí)踐，不斷改進(jìn)和優(yōu)化，形成化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一大亮點(diǎn)和特色。

五、結(jié)語(yǔ)

解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)室污染，是每一個(gè)學(xué)校都要面對(duì)的一個(gè)難題，解決起來(lái)面臨各種各樣的困難，重視程度不高，缺少積極性和主動(dòng)性，以至于相應(yīng)的處理機(jī)制不很健全，這給實(shí)驗(yàn)室和周圍環(huán)境帶來(lái)了不可忽視的安全隱患。通過(guò)從化學(xué)實(shí)驗(yàn)及教學(xué)組織著手，控制化學(xué)污染源頭，規(guī)避污染廢料處理的難題和高昂成本，減輕高校經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，應(yīng)該是一個(gè)非常有效可行的辦法。此外，高校實(shí)驗(yàn)教師和專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)不斷學(xué)習(xí)和探索，相互交流，推廣先進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理經(jīng)驗(yàn)，使高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室污染防治機(jī)制不斷走向完善。