《環境分析化學》教學中融入環保理念

田大民,劉向云

(河南城建學院化學與化學工程系,河南平頂山 467044)

環境分析化學是化學與環境科學的一門交叉學科,為環境科研、環境管理和環境治理提供實驗分析與數據支持。人們為了認識、評價和改造環境,就必須了解引起環境質量變化的原因,這就要對環境的各個組成部分,特別是對某些危害大的污染物的性質、來源、含量及其分布狀態,進行細致的監測和分析。環境分析化學就是研究環境中污染物的種類、成分,以及如何對環境中的化學污染物進行定性分析和定量分析的一個學科。例如,某一區域環境受到化學物質污染,首先要查明它是由何種化學污染物引起的,為此就須要鑒別污染物,也就是進行定性分析;其次,為了說明污染的程度,還需要測定污染物的含量,即進行定量分析。我院環境工程系所開設的《環境分析化學》課程是環境工程專業的基礎課,其中的基礎知識和分析方法和學生以后的工作結合緊密,在環境保護、環境監測和環境治理中發揮著重要作用。本文根據筆者多年《環境分析化學》課程的教學經驗以及學生對教學方法和教學內容的反饋,討論《環境分析化學》的教學方法。

一 、以選定教材的內容為主線,適當設立專題講座,在課堂教學環節中融入環保理念

河南城建學院環境科學專業的《環境分析化學》課程的教材選用高等教育出版社出版的由但德忠教授編寫的《環境分析化學》,同時給學生推薦多種參考教材,以拓寬他們的視野。為了豐富課堂教學,此專業還設置了幾個專題講座,如:大氣與環境分析化學、水與環境分析化學、土壤與環境分析化學以及無機和有機污染物在環境中的遷移和轉化等。分析化學在環境檢測應用中非常廣泛,因此,在教學過程中,教師可以將實際的環境檢測范例滲透到所涉及的知識點中,這樣既能增強學生的學習興趣,又可以在學生中樹立起環境保護的意識。例如,在講述絡合滴定法時介紹水中硬度的測定,講述沉淀滴定法時介紹水中氯的測定,強化學生對環境的保護意識。

二、在實驗教學環節中加強學生的環保意識

實驗課是《環境分析化學》課程的重要組成部分,是分析方法的具體應用。在分析化學實驗中,選擇對環境會造成污染的樣品讓學生檢測,這樣可以使學生對污染有更接、更具體的了解,增強學生的環保意識。比如在做配位滴定的實驗時,可選擇進行水硬度的測定實驗,讓學生 EDTA作標準溶液,EBT作指示劑,滴定飲用水中 Ca2+、Mg2+的含量,看其硬度是否超標。這種和自身生活相關的實驗不僅增強了學生做實驗的認真程度,同時也使他們感受到保護水資源的重要性。

在實驗課教學中,教師要精選實驗內容并改進實驗方式。不僅要考慮實驗的典型性和代表性,還應考慮對環境的毒害性。應盡量選擇低毒,對環境影響小、處理容易的,并能達到實驗目的、實驗現象明顯、操作簡便規范的實驗。

另外,教師要大力推廣微型實驗。微型化學實驗是人們為了預防和減少污染,在提出綠色化學前提下發展起來的一種實驗方法。它是在微型的化學儀器裝置中進行的化學實驗,是以用盡可能少的化學試劑 (僅為常規實驗的 1/l0至 l/100),獲得比較清晰的反應結果和化學信息的一種新型實驗方法。它具有實驗儀器小、功能多、易封閉、操作安全容易、藥品用量少、實驗時間短、污染少等優點。如果適當地將一些污染比較大的實驗改成微型實驗,能大大減少實驗對環境的污染。

實驗教學環節還要求教師和學生規范實驗操作,節約實驗用品。分析化學實驗要求學生在藥品取用、物質稱量、滴定等方面的基本操作準確規范。無論是藥品的取放還是儀器的使用,都應做到動作準確,操作嫻熟,運用靈活,避免操作錯誤而造成的重復實驗。同時,正確把握藥品取放的數量和方法,避免因方法違規而造成藥品損失,減少對環境的污染。

實驗結束后,要妥善處理實驗室廢棄物。分析化學實驗總伴隨著大量廢棄物產生,可采用分類收集,保存,回收利用等方式進行處理。我們在實驗室設立了廢酸槽及廢堿槽,一段時間后,將其進行中和,達到規定的 pH值后再排放。實驗室經常使用到重鉻酸鉀滴定液,其廢液中含具有致癌的Cr6+,必須將其還原為毒性小的 Cr3+,然后加堿調節 pH使其形成 Cr(OH)3沉淀,過濾回收或將沉淀埋在地下。對廢棄物中的貴重金屬,可進行回收和利用,如分析化學中的銀量法實驗產生的AgCl沉淀,不進行回收處理就直接排入下水道不僅污染環境,還造成了很大的浪費,因此我們可以采用電解還原的方法進行回收。

三、聯系實際,強調實用性

環境分析化學是一門實踐性極強的學科,應用分析化學的知識是關鍵。在基礎理論的教學中,應將環境分析化學的知識滲透到環境領域中,才能使學生深感學好環境分析化學的重要性,激發他們的學習興趣,提高他們觀察和實踐的能力,培養他們實事求是、嚴肅認真的科學態度以及良好的道德品質。將環境分析化學實驗擴展到環境污染物的檢測,可以使學生對環境污染有更直接、更具體的了解,增強環境保護意識。例如:在氧化和還原滴定實驗中,讓學生嘗試用 K2Cr2O7法測定廢水中的化學需氧量 (COD),嘗試用碘量法測定水中的溶解氧(DO);在重量分析實驗中,可讓學生進行環境土壤中的水分的測定。有了環保知識,學生對實驗的廢氣、廢液、廢渣就有了有效處理的意識并產生進一步的環保行為。

四、理論聯系實際,活學活用

在每學期的教學中,我校會組織環境科學專業的學生去平頂山市環境監測站進行實習,讓學生將在課堂中所學到的知識和實踐加以對比,并請專家講解環境與化學的聯系及保護環境的意義,使同學們更好地理論聯系實際,激發學生學習環境分析化學的興趣,收到了很好的效果。

在許多領域中,環境保護活動與分析化學的發展是密不可分的。只有通過分析化學的技術和手段,人們才能識別化學制品及其代謝物在環境中的遷移和形態的變化,進而采取相應的措施控制污染,達到保護環境的目的。因此,發揮分析化學的優勢,增強它在環境保護中的作用,同時降低它對環境的污染,是今后環境分析化學教學發展的必然趨勢。

將環保理念融入到分析化學教學中,是時代的要求。它不僅能使學生用學到的系統的分析化學知識解決環境檢測中的實際問題,而且能使學生學到必要的環保知識,強化其環保意識,使其擁有對社會高度負責的主人翁精神。環境保護人人有責,一定要從我做起,從實驗室做起,從點滴做起。保護環境是我們高校教師和當代大學生義不容辭的責任。

[1]戴樹桂.環境化學[M].北京:高等教育出版社,2004.

[2]武漢大學編寫.分析化學 [M].北京:高等教育出版社,2006.

[3]但德忠.環境分析化學 [M].北京:高等教育出版社,2008.