高校基礎化學實驗綠色化初探

徐攀攀，許會艷

(河南農業大學 應用科技學院，河南 許昌 461101)

化學是自然科學中的一門基礎學科，它的發展對提高人類生活質量做出了巨大的貢獻，已被公認為是21世紀的中心科學。而化學是一門以實驗為基礎的學科，在實驗過程中產生的各種廢棄物以及大量化學品自身的毒性，對人類的生態環境造成了日益嚴重的污染和破壞。“綠色化學”即環境友好化學，自上世紀90年代被首次提出來后，日益得到了世界各國的積極響應。它主張在合成過程中，從原料的選擇、合成方法的確定、制備過程的操作以及最終得到的化學品都不對環境或盡可能少地對環境造成污染，實現零排放和零污染[1]。高校的化學實驗室每天都在進行著各種各樣的實驗，特別是基礎化學實驗，造成的污染不容忽視。如何減少和治理化學實驗污染，實現高校基礎化學實驗的綠色化，踐行可持續發展觀，具有重要的意義。本文以基礎化學實驗教學為例，分析了化學實驗室污染的現狀，探討了實現綠色化實驗教學的途徑，降低化學污染，實現高校化學實驗室的綠色化。

1 化學實驗室污染現狀分析

基礎化學實驗涉及化工、農業、環境、生物、醫藥、食品、園藝等相關專業，內容覆蓋范圍廣，實驗所需試劑量大。同時，隨著近年來高校的擴招，參加基礎化學實驗的人數也隨之增多，實驗所產生的污染物也迅速增長，幾乎每個實驗室都成了一個不可忽視的小型環境污染源。因此，實現高校基礎化學實驗的綠色化，降低環境污染，提高學生的環保意識和可持續發展意識，具有重要的意義。

2 實現基礎化學實驗綠色化的方法

2.1 加強綠色化教育

許多教師綠色環保意識不強，在實驗教學中只滿足于教學任務的完成，忽略或者很少考慮實驗過程中產生的污染物對環境的影響。其次，學生在實驗過程中缺乏環保意識。很多學生動手操作能力差，加之沒有提前預習實驗課，在實驗過程中手忙腳亂，實驗失敗又過量的消耗化學藥品或試劑，隨意拋灑藥品，甚至將未處理的廢液隨意傾倒入下水道等等，造成了化學試劑的浪費和實驗室的污染。

針對這種情況，要從思想認識上提高師生的環保意識，宣傳綠色化學。首先，要加大綠色化實驗理念的宣傳，可以利用校園網、校園廣播、宣傳欄等方式。其次，可以請一些專家教授，開展關于綠色化學方面的講座，使高校的教師和學生在與專家的學習交流過程中提高環保意識，樹立可持續發展觀。再者，作為教師應該首先樹立綠色化學思想，在授課和實驗過程中踐行綠色化理念，使學生不斷受到熏陶，提高學生的綠色環保意識。學校可以開設一些綠色化學相關的課程，使學生通過學習更深入的了解綠色化學，培養學生用綠色化學的“減量(reduction)、重復使用(reuse)、拒用(rejection)、回收(recycling)、再生(regeneration)5R 原則”的思維方式來設計實驗和使用化學品，從源頭上阻止污染，實現基礎化學實驗的綠色化[2]。對于學生，除了加強綠色化學習之外，每學期開課前都要對學生進行安全教育和環保教育，引導、培養學生樹立良好的實驗習慣。從思想上提高綠色化學意識的同時，更要在行動中踐行節約、環保的綠色化學理念，使高校的化學實驗趨于綠色化。

2.2 改革實驗教學內容

我校基礎化學實驗涉及的專業廣，每學期開設的實驗項目多，所需要的化學藥品試劑量大，實驗得到的廢棄物五花八門，毒性大，污染性強。針對這種情況，根據高校化學實驗大綱要求，在保證教學目標能夠順利完成的前提下，教師要整合實驗教學內容，精選實驗項目，優先選擇低毒、低能耗、用量小、污染小的實驗項目，更換或減少產物毒性強、污染性大的實驗，并改用一些毒性小、無污染的實驗代替，增加一些綠色環保、安全的實驗項目。同時教師在設計實驗時要充分考慮整個實驗過程中試劑、產物的毒性和危害性，改進反應途徑或者工藝路線，減少有毒有害試劑的使用和產物的生成，實現基礎化學實驗的綠色化。這樣既達到了鍛煉學生動手操作能力的目的，又減少了實驗室的污染。再者，教師要與時俱進，加強專業理論知識學習，積極靠攏科研前沿，借鑒吸收先進的科研成果，不斷創新實驗方式，改進實驗儀器，設計一些更加綠色環保的實驗項目，最終實現高校化學實驗的綠色化。

2.3 開展串聯、微型化實驗

傳統的化學實驗是從教學目標出發設置實驗，各個實驗孤立存在，往往因實驗重復而過量消耗試劑，實驗產物之間利用率低，廢棄物增多，進而在一定程度上增加了對環境的污染。串聯實驗是提高試劑利用率的一種有效手段。實驗老師要整合一學期的實驗課程項目，通過合理的安排實驗順序，盡可能使上一個實驗的產物變為下一個實驗項目的原料，達到實驗“產物-藥品-產物”的循環模式，開展串聯循環實驗，這樣在一定程度上能夠避免因為重復實驗而造成的對環境的污染。比如，苯甲酸的熔沸點測定和苯甲酸重結晶實驗串聯，重結晶實驗中得到的苯甲酸純品可以用于“物質的熔沸點”測定；乙二胺四乙酸標準溶液的配制與標定和水中鈣鎂含量的測定實驗進行串聯，在這個過程中，可以將配制與標定過的乙二胺四乙酸標準溶液作為測定鈣鎂含量的試劑，這樣既提高了化學試劑的利用率，又降低了化學污染的排放。

其次，要開展微型劑量化實驗。在不影響實驗效果的前提下，減少化學試劑的用量是降低化學實驗室污染的一種有效方法。與一般性的常量化學實驗相比，微型實驗具有試劑量小、快速、便捷、安全、污染小等優點[3]。一些基礎性的化學實驗，可以采用劑量化的微型實驗，這樣既能有效減少實驗污染，縮短實驗時間，又能在一定程度上降低實驗成本。比如，無機實驗中的酸堿平衡及沉淀溶解平衡實驗，可以采用點滴板代替傳統的試管、燒杯等，在減少試劑用量降低有害試劑排放的同時，還可以節約實驗材料。微型實驗既能節約原料，又能減少對環境的污染，是現代科學化學研究的需要。其次，對于一些毒性比較大，污染性強，不易操作的實驗，可以利用多媒體教學輔助手段進行模擬仿真，這樣既可以讓學生了解實驗方法，又能夠避免有毒試劑對環境的危害[4]。

2.4 科學合理地處理實驗室的三廢

化學實驗中不可避免的要產生各種廢棄物，科學合理地處理好實驗室的三廢就顯得尤為重要。學生要從思想上提高環保意識，更要在行動上踐行綠色化學的理念。課前要做好實驗預習準備工作，利用綠色化學的思維理念引導學生查閱實驗要用到的試劑、藥品的物理化學性質，預判可能的實驗結果以及實驗過程中產生的有害物質，在滿足實驗的前提下盡量做到試劑用量的最小化和廢物量的最小化，避免實驗過程的盲目，這樣既能提高學生查閱資料、處理問題的能力，還能避免試劑的浪費，降低實驗的污染。對于實驗產生的廢棄物，應引導學生利用之前學過的知識或者查閱相關的資料進行妥善處理，處理時要遵循分類處理的原則。對于常見的廢氣，可以經過吸收、氧化、中和等方法處理后排放[5]；對于廢液，應該分類存放于指定的廢液桶中，標記并妥善保存，期末集中處理。對于常見的廢液，可以利用中和、化學沉淀、氧化還原、萃取等手段進行處理[6]，比如對常見的稀酸和稀堿廢液，讓學生分別倒入指定的廢液桶中，實驗后將兩種液體進行中和反應，并將廢液pH調節至6-8后再排放至下水道。對于含有重金屬離子的廢液，一般可以利用離子自身的性質將其轉化為沉淀等形式進行分離。對于有機廢物，在確保不影響實驗的前提下，盡量回收溶劑，重復循環使用，如不能重復使用，應將有機廢物分類收集于指定的廢液桶中，期末集中處理。

3 結語

在高校推行綠色化學理念，有助于提高學生的節約、環保意識，踐行可持續發展觀，保護我們賴以生存的環境。因此，高校要加快推進基礎化學實驗綠色化改革與實踐的步伐，探索新的綠色化實驗教學的途徑與方法。