高?；A(chǔ)化學實驗綠色化教學與實踐探索

張勃

【摘要】本文在分析高?；A(chǔ)化學實驗教學存在問題和實驗室污染原因的基礎(chǔ)上，探討了化學實驗教學綠色化改革、促進實驗室污染防治的對策：把綠色化學理念貫穿到化學實驗教學始終，引導推進實驗教學內(nèi)容不斷創(chuàng)新；重視實驗教學對學生實驗廢液等“三廢”的認識和處理能力訓練；探索更加綠色環(huán)保的實驗技術(shù)和手段；規(guī)范化學實驗教學管理促進落實成效。

【關(guān)鍵詞】高校；基礎(chǔ)化學實驗室；綠色化；污染防治

今年國家十三五規(guī)劃綱要明確提出綠色文明生態(tài)理念，作為高?；瘜W實驗室，經(jīng)常涉及較多有毒有害化學試劑，如強酸、強堿、強氧化、強還原等腐蝕試劑、重金屬鹽和強揮發(fā)的有機試劑，以及實驗產(chǎn)生的“三廢”等，由此可能帶來室內(nèi)外環(huán)境污染問題。這對高校如何踐行綠色文明理念，做好實驗室污染防治工作提出了更高要求。本文試圖通過以基礎(chǔ)化學實驗教學為例，進行分析探討，降低實驗室“三廢”產(chǎn)量，從源頭上控制實驗室化學污染問題。

一、基礎(chǔ)化學實驗教學現(xiàn)狀和問題

基礎(chǔ)化學實驗教學經(jīng)過多年發(fā)展，實驗內(nèi)容已經(jīng)由驗證性的性質(zhì)實驗為主向以綜合性實驗項目為主傾斜，更加重視學生操作技能、綜合及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，但是，化學實驗開設(shè)在考慮學生實驗綜合能力提升時，對因?qū)嶒灴赡軐е碌奈廴炯碍h(huán)境危害重視不夠。根據(jù)高?；瘜W實驗教材對比發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)教材涉及“三廢”處理篇幅很少，實驗使用試劑的相關(guān)毒害及環(huán)境影響陳述的不多，學生在實驗過程對可能導致污染的預(yù)判和實際應(yīng)對辦法不足，實驗室內(nèi)外往往各種氣味混雜，已成為化學實驗室一大特色，這些不僅影響實驗教學效果和學生做實驗的興趣，也危害到師生的身體健康。近年，隨著高校學生人數(shù)不斷增加，實驗室試劑用量也成倍增加，并伴隨著實驗室產(chǎn)生的“三廢”不斷攀升，廢液和廢棄物處理的高昂費用也給高校帶來沉重經(jīng)濟負擔，以至于有的實驗室把未經(jīng)處理的廢液隨意傾倒，以降低開支。

二、化學實驗室形成污染原因分析

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

1、對化學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危險品都可稱為污染物，從對人身損害看，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等污染，導致生態(tài)系統(tǒng)平衡破壞，從化學方面看，易燃易爆、強腐蝕、強氧化等可能引起強烈化學反應(yīng)導致重大消防安全。一些高校化學院或系在實驗教學計劃開設(shè)時，往往缺少足夠的論證和認識，缺少相應(yīng)的制度約束和管理，如，試劑的毒性和危害性，實驗過程的防范措施，廢棄物的處理等，導致實驗室的污染控制不力。

2、基礎(chǔ)化學實驗教學過程引起污染的原因

根據(jù)對基礎(chǔ)化學實驗教學過程進行梳理，引起導致污染的原因大概有以下幾方面原因：

（1）實驗教學計劃與實際實驗不統(tǒng)一。實驗化學實驗教學內(nèi)容決定實驗試劑的購置種類、數(shù)量和三廢排放。實驗室藥品試劑都是依據(jù)本學期或本學年實驗課程開設(shè)計劃進行統(tǒng)計集中采購，由于實驗內(nèi)容的變更，一些試劑未能使用或使用剩余，在日常儲存保管過程引起揮發(fā)、變質(zhì)或泄露等原因?qū)е颅h(huán)境污染。

（2）實驗項目設(shè)置方面缺少創(chuàng)新。例如，性質(zhì)實驗開設(shè)過多，導致試劑用量大且種類繁多，在經(jīng)過配制分裝、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，往往通過大氣自然稀釋，造成室內(nèi)外空氣污染。性質(zhì)實驗產(chǎn)生的廢液由于成分復(fù)雜，很難產(chǎn)生綜合利用價值，回收率低，只能廢棄，導致廢液量的增加。

（3）實驗設(shè)計問題。一些制備實驗步驟過多，試劑濃度過高且用量大，條件要求苛刻，在實際操作中往往很難把握，導致實驗效率不高，浪費較大?；颦h(huán)境友好性試劑的選擇欠妥，實驗設(shè)計不周密，廢棄物處理沒能充分融入實驗過程，產(chǎn)生大量毒害的廢物等。

（4）實驗教學監(jiān)管在控制污染方面缺失。僅僅滿足于實驗教學任務(wù)的完成，對各實驗課程實驗項目很少從環(huán)境保護角度進行控制“三廢”排放，缺乏進行整體設(shè)計和考量，實驗產(chǎn)物之間循環(huán)利用不多，加大了廢棄物的產(chǎn)生。

（5）實驗教學組織不周。學生隨意加大試劑用量，廢液隨意傾倒，藥品隨意拋灑，實驗教學過程所產(chǎn)生的廢棄物，沒能按要求回收，隨意傾倒，導致實驗設(shè)施損壞及周圍環(huán)境的污染。

三、重視發(fā)揮實驗教學改革在實驗室污染防治方面作用

結(jié)合以上原因，保證基礎(chǔ)化學實驗更環(huán)保，使實驗試劑的選用更科學，實驗室“三廢”排放量更少，室內(nèi)空氣污染降到最低，在化學實驗教學中，可以從以下幾個方面嘗試：

1、把綠色化學理念貫穿到化學實驗教學始終

綠色化概念在上個世紀被提出，后又延伸至化學領(lǐng)域，提出綠色化學概念，綠色化學概念經(jīng)過多年發(fā)展，形成被普遍接受的綠色化學的十條準則。其核心就是無毒害、無污染，效率高，原子經(jīng)濟性等。這些準則無疑為今天化學實驗教學的改革指明了方向，高?；瘜W實驗的開設(shè)應(yīng)該突出綠色環(huán)保理念，并貫穿到實驗教學的每一個環(huán)節(jié)。這樣不僅能促進實驗室污染防治，還能培養(yǎng)學生綠色化學理念的形成，并在其今后工作和生活中倡導綠色理念產(chǎn)生積極影響。

2、以綠色化學理念為引導，推進實驗教學內(nèi)容的不斷創(chuàng)新

對原有實驗內(nèi)容在滿足專業(yè)技能培養(yǎng)基礎(chǔ)上，進行綠色評價，更換或減少實驗對環(huán)境和健康危害大的內(nèi)容，增設(shè)更加安全綠色的實驗項目，逐步實現(xiàn)化學實驗綠色化。如，以教學內(nèi)容的基本載體.教材作為控制污染的源頭，開發(fā)綠色化的實驗教材，Ⅲ對傳統(tǒng)實驗進行改進，替換毒性更大的重金屬pb2+和Cr042-等辦法優(yōu)化實驗內(nèi)容，從實驗設(shè)計到實驗結(jié)果進行綠色化滲透的八條原則，滲透綠色理念。

3、重視實驗教學對學生實驗廢液等“三廢”的認識和處理能力訓練

實驗室三廢的產(chǎn)生是危害周邊環(huán)境的主要污染源，引導學生認識實驗可能產(chǎn)生的實驗結(jié)果，對產(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值，怎樣才能得到實驗結(jié)果前提下，滿足廢物量的最小化等，在實驗開始之前，可以引導學生查閱資料等方式能有提前預(yù)判，避免實驗過程盲目，甚至實驗過程無法控制的后果。掌握廢液收集分類前處理辦法。通過實驗室廢棄物回收與利用實驗項目的開展，寧夏大學基礎(chǔ)化學實驗中心原來需要由專業(yè)公司處理的化學廢棄物的費用和基礎(chǔ)化學實驗室購買試劑的費用都大幅減少。在藥品使用方面遵循5R原則，提出主動減少和消除污染。

4、探索更加綠色環(huán)保的實驗技術(shù)和手段

（1）化學實驗微型化。實驗的微型化在上個世紀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)的實驗裝置。對于高校專業(yè)技術(shù)人員來說，如何更廣泛普及實驗微型化，還需不斷改進和探索相關(guān)技術(shù)。

（2）發(fā)揮現(xiàn)代先進儀器在實驗中的作用。高校分析儀器設(shè)施越來越多、也越來越先進，在分析測試方面具有用量少，效率高，數(shù)據(jù)準確，更多推廣儀器使用替代傳統(tǒng)化學測試手段，是減少三廢的有效途徑。

（3）提高多媒體技術(shù)與實驗的有效結(jié)合。絕大部分的實驗教學還是采用傳統(tǒng)的方式，教師課前手寫板書實驗原理、集中講解、現(xiàn)場動手示范操作進行實驗教學，虛擬、仿真等信息技術(shù)手段未能在實驗教學中推廣應(yīng)用。對于毒害大、環(huán)境污染大的實驗，通過多媒體模擬替代實驗，進行相關(guān)實驗軟件開發(fā)研究，完善學生知識結(jié)構(gòu)，提高實驗技術(shù)能力，豐富實驗教學手段，尤其是控制實驗“三廢”產(chǎn)生，實現(xiàn)綠色實驗具有不可替代的優(yōu)勢。

（4）加強綠色實驗研究開發(fā)。對于原有經(jīng)典化學實驗按照綠色化學準則進行評價，使其更趨綠色環(huán)保，而那些毒性大、污染大的傳統(tǒng)實驗如果不能改造，果斷刪除，開設(shè)新的實驗來替代。利用實驗廢棄物，如廢液開發(fā)新的實驗，減少廢液排放，這樣實驗可以根據(jù)各校產(chǎn)生廢液的實際情況進行研究開發(fā)。利用生活廢棄物進行開發(fā)，以食用廢棄物貝殼作為原料，突顯了綠色化與實用性，有助于提高學生的創(chuàng)新能力與實驗操作技能，合理利用環(huán)保資源，使實驗更加經(jīng)濟性，也有利于培養(yǎng)學生的環(huán)境保護意識。

借鑒吸收先進的化學科研成果向?qū)嶒烅椖康霓D(zhuǎn)化，體現(xiàn)高效、節(jié)能、環(huán)保和原子經(jīng)濟性，在實驗開發(fā)方面，可以向科研前沿理念靠攏，如化學制備實驗的一鍋法，實驗操作步驟更少，產(chǎn)率高，盡可能減少實驗反應(yīng)物外泄，同時減少產(chǎn)物處理分離時溶劑的大量使用，最終實現(xiàn)化學實驗教學零排放目標。

四、規(guī)范化學實驗教學管理促進落實成效

以改革實驗教學促進實驗室污染防治，推動化學實驗和實驗室綠色化，必須通過教學管理加以落實。首先，系領(lǐng)導和全體教師能在思想上高度重視，形成共識。其次，成立領(lǐng)導小組，制定相關(guān)落實措施和辦法。第三，爭取學校（院）的經(jīng)費支持。第四，推廣實踐，不斷改進和優(yōu)化，形成化學實驗教學一大亮點和特色。

五、結(jié)語

解決化學實驗室污染，是每一個學校都要面對的一個難題，解決起來面臨各種各樣的困難，重視程度不高，缺少積極性和主動性，以至于相應(yīng)的處理機制不很健全，這給實驗室和周圍環(huán)境帶來了不可忽視的安全隱患。通過從化學實驗及教學組織著手，控制化學污染源頭，規(guī)避污染廢料處理的難題和高昂成本，減輕高校經(jīng)濟負擔，應(yīng)該是一個非常有效可行的辦法。此外，高校實驗教師和專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)不斷學習和探索，相互交流，推廣先進實驗教學管理經(jīng)驗，使高?；瘜W實驗室污染防治機制不斷走向完善。