改革高校實驗教學 推動實驗教學綠色化

李善吉，李文超

摘要：本文分析了現在大學實驗教學的現狀，闡述了綠色化學的概念、特點，分析了高校化學實驗的現狀，并對如何將綠色化學的原則、特點應用到實驗教學中去，推動大學實驗教學的綠色化進行了初步探討。

關鍵詞：高校實驗；實驗教學；綠色化學

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）19-0043-02

綠色化學也稱環境無害化學、環境友好化學、清潔化學，是指運用化學原理，在化學品及其制備過程的設計、開發和應用過程中減少或消除對人類健康和環境有害的物質的使用和產生，是一門從源頭上阻止污染的化學，是可持續發展戰略在化學領域里的體現[1，2]。化學實驗作為大學化學專業的一門必修課程，將涉及各種不同類型的化學實驗，使用大量各種有毒化學試劑，而現在的大學化學實驗教學中，許多學校仍是按傳統的實驗方法進行教學，即按常量法使用大量的有毒、易揮發的有機試劑，且實驗后，各種廢液不經任何處理就直接倒入下水道等等。這些都給環境造成了直接或間接的影響。本文從實驗試劑的用量、實驗方案的改進及實驗內容的改進等方面對推動大學化學實驗的綠色化進行了簡單的探討。

一、高校化學實驗的現狀

高校化學實驗包括有機、無機、物化、分析和環境檢測和分析等學科的實驗，不可避免地排放著各種廢液和廢物，現在隨著學生的擴招，學生實驗的人數也在不斷增加，因而實驗中消耗的試劑和藥品也大大增加，相應地，實驗過程中產生的廢液和廢物也在大大增加。但高校化學實驗的特點是實驗試劑和藥品種類繁多，一個化學專業的學生，在大學期用到的化學試劑和藥品可達上百種之多，如果有的學生能讀到碩士和博士時，接觸的試劑和藥品就更多了；另外，高校化學實驗的廢液和廢物中的組成成分復雜，分離提純的難度很大，因而，高校化學實驗的廢液直接倒入下水道。因此，這樣日復一日，年復一年，不但傷害著學生的身體，而且也污染著學校周邊的環境。同時，很多高校的實驗室下水道與居民的下水道相連，污染物將通過下水道形成交叉污染，最后會流入河中或進入土壤中，這樣，污染的水將影響灌溉到的農作物或飲用水，對環境和人的安全帶來極大的危害。因此，必須從源頭上控制污染物，除了化學實驗污染物單獨處理和排出外，加強化學實驗改進，實現化學實驗綠色化是從源頭上控制污染物的最有效的手段。作為高校教師，有責任和義務遵照綠色化學的原則，從各方面不斷地改進各種實驗，為實現化學實驗的綠色化進行不懈地努力。

二、減少化學實驗中的試劑用量，用微型實驗代替常量實驗

現在很多大學實驗大部分都是采用常量試劑進行實驗，所用液體試劑動不動就是幾十毫升，固體藥品用量動不動就是十幾克，并且，作為大學教學實驗，做完實驗后，一般是不進行試劑回收的，都是作為廢液倒入廢液池，甚至直接倒入下水道，例如，在有機實驗中的1-溴丁烷的制備中，有的實驗教材中，要求用到的試劑的量為12mL濃硫酸、8mL正丁醇和10克溴化鈉。又如，在有的高分子實驗教材中，在甲基丙烯酸甲酯的本體聚合中，甲基丙烯酸甲酯的用量就要40mL，在苯乙烯與馬來酸酐的交替共聚合中，溶劑甲苯的用量就要76mL，以上有機和高分子實驗中的試劑和藥品的用量都很大，不但濃硫酸、甲基丙烯酸甲酯和甲苯本身是有毒有害物質，而且在實驗過程中會產生大量的有毒副產物。微型實驗的特點是實驗藥品微量化及實驗儀器微型化，它能有效減少試劑用量，降低實驗排廢量，減少環境污染，縮短實驗時間，而且安全可靠。因此，在不影響教學計劃和教學效果的情況下，我們將上面的實驗試劑和藥品減少，采用微型實驗，實際證明，我們的改進，不但達到了教學目的，而且實現了從源頭上減少污染的綠色化學實驗。

三、改進實驗方案，盡量避免使用有毒試劑和藥品

1998年，Anastas等[3]針對綠色化學提出了12原則，其中之一是在合成方法中盡量不使用和不產生對人類健康和環境有毒有害的物質。在滿足教學要求和保證實驗效果的情況下，可以將使用有毒試劑和藥品的傳統實驗方案進行適當調整，盡量避免使用有毒試劑和藥品的使用。例如，在高分子實驗中，大部分是選用酮以及苯或甲苯等有毒物質為溶劑來做溶液聚合實驗，為了減少實驗中的有毒有害物質，我們將溶液聚合改成以水為溶劑的丙烯酰胺的水溶液聚合；又如，在物理化學實驗中，在燃燒熱測定實驗，傳統實驗中是用有毒的萘作為實驗藥品，可以用無毒的蔗糖代替萘作為待測物；在凝固點降低法測定物質摩爾質量實驗中，也可用無毒的水-蔗糖體系取代傳統的有毒環己烷-萘實驗體系[4，5]。通過上面的用無毒物質代替傳統的有毒試劑和藥品進行實驗，不但能減少對環境的污染和對人體的傷害，而且能達到實驗教學的目的。

四、精選實驗內容，盡量使實驗內容之間具有連續性

設計具有高使用效益、低環境毒性的化學品是綠色化學的原則之一[3]。本著此原則，在選擇實驗內容時，我們可以選擇前后實驗的連續性，即用前一個實驗的產物作為下一個實驗的反應物，這樣就高效利用了反應產品，相應地減少了化學藥品的浪費，節省了實驗成本。例如，在高分子實驗中，可以把乙酸乙烯酯的溶液聚合和聚乙烯醇的制備兩個實驗安排為相鄰的兩個實驗，因為乙酸乙烯酯的溶液聚合的產物可以用來作為實驗聚乙烯醇制備的原料；在進行凝膠滲透色譜（GPC）測量聚合物分子量的實驗中，可以用學生由聚合物制備實驗中制得的聚合物作為樣品進行測試，這樣就不需購買實驗樣品，達到綠色化學的目的；又如在有機實驗中，可以把對氨基苯磺酸的制備和甲基橙的制備連續安排，因為上一實驗制備的對氨基苯磺酸可以作為下一實驗甲基橙制備的原料。

五、結論

綠色化學是一種新的創造性思想，是當今國際化學科學研究的前沿。綠色化學實驗使用化學藥品的基本原則為拒絕使用危害品原則（reject）、減量使用原則（reduce）、循環使用原則（recycle）、重新使用原則（reuse），極大地減少或消除了實驗室的“三廢”，盡可能減少環境污染或無污染，以實現綠色化學要求盡可能少的負作用的理想和目標，是綠色化學可持續發展戰略在化學實驗中的具體體現，是培養學生綠色化學觀念的重要途徑[4]。在化學實驗教學中，只要本著綠色化學的原則，對各實驗深入探究，就會不斷出現新的措施和方法，但這是一個漫長的過程，需要教育工作者堅持不懈地研究和探索。總之，將綠色化學教育納入高等院校教學改革內容，把綠色化學的思想滲透到化學課程教學內容之中，對培養具有可持續發展理念和具有綠色化學理念的專業人才具有重要意義。

參考文獻：

[1]曾家駒.應用型人才關頭必須走改革創新之路[J].中國高教研究，2001，（2）：79-80.

[2]蔡衛權，程蓓，張光旭，等.綠色化學原則在發展[J].化學進展，2009，21（10）：2001-2008.

[3]Anas t as P T，Warner J C.Green Che mistry：Theory and Practice. New York：Oxford Universi ty Press，Inc.，1998：11-56.

[4]羅青枝，郭子成，楊久義，等.改進物理化學實驗教學，增強學生綠色化學理念[J].中國科技創新導刊，2009，（29）：80.

[5]過家好，陳俊明.物理化學實驗的綠色化改革與實踐[J].廣東化工，2010，（12）：165-166.endprint