試談中學化學實驗污染

近年來，三聚氰胺牛奶、“紅心”雞蛋、過氧化苯甲酰饅頭、“鉛鉻綠”綠茶、甲醛保鮮的魷魚等毒害事故一再發生，而這些都是不正確使用化學制品所導致的。隨著社會的不斷進步，化學污染物對環境、對人類健康、對社會發展的危害越來越受到社會的普遍關注。提起污染，人們習慣把目標投向工廠，卻忘了美麗的校園。

化學是一門實驗學科。實驗是化學理論產生的基礎，也是檢驗化學理論的唯一標準。化學實驗也帶來了不同程度的污染。化學實驗帶來的污染分為有機污染和無機污染。有機污染主要是有機試劑和有機樣品污染，如苯、氯仿、四氯化碳等有機溶劑；酚等有機試劑。無機污染包括強酸、強堿、重金屬污染等，其中汞、鉛、鎘等重金屬不僅毒性強，而且在人體有蓄積性。有機溶劑在實際使用中用量大，如果不對廢棄的有機溶劑進行妥善處理，就會對周圍環境產生極大的不良影響，甚至危及人的生命。化學工作者應力爭減少實驗污染，不斷提高化學水平。

一、中學化學實驗污染的根源

1.源自實驗源頭。

若實驗設計不合理，則必然導致污染。不合理的實驗教材編寫、教學內容的設計、教學過程的安排及教學計劃等，因其本身就有導致污染的可能，在這種情況下只要做實驗，就會帶來污染。反應驗證化學反應中的能量的變化就是一個典型的例子。

2.源自實驗過程。

包括實驗藥品種類和數量的設計不合理；實驗中不能正確使用儀器和藥品；實驗操作不規范；化學試劑的取用量存在著一定的盲目性和隨意性；實驗儀器陳舊導致跑、冒、滴、漏嚴重。

3.源自實驗處理。

即對實驗中有毒物質處理不當。在一般的中學化學實驗室里，很難找到“三廢”的處理裝置，導致廢氣、廢液、廢渣直接排入大自然中。如在制備和驗證氣體性質時，有毒氣體的實驗一般在通風櫥內進行，保護了教室內的小環境，卻忽略了教室外的大環境；對廢液隨意傾倒；對固體廢棄物亂拋亂棄。由于對污染物的不合理、不科學處理甚至不處理，導致實驗廢液和實驗廢物直接流入下水道，對周圍環境造成了二次污染，也是造成中學化學實驗污染的主要原因。

4.源自實驗管理。

很多中學實驗員并沒有經過專業、系統的學習，對廢物的處理方法及必要性缺乏科學認識和科學管理。

二、防治實驗污染的措施

1.增強師生環保意識。

在化學教學中應重視環保教育，培養學生的環保責任感，把環境保護教育滲透到化學實驗過程中，禁止亂扔、亂倒行為。讓學生把環保意識轉變為自覺的行動，樹立正確對待環境的態度，培養學生改造和優化環境的意識和能力。在教學中充分利用教材資源，有計劃、有目的地對學生進行環保宣傳教育，使學生牢固樹立環境保護意識，關心和重視化學實驗污染。

2.改進實驗教學，減少污染。

改進實驗教學，可從以下三個方面入手：

（2）濃度改進：對涉及藥品濃度的實驗探索和改進，既能節約藥品、保證實驗效果，又能減少環境污染。如①改進指示劑的濃度：可將濃度為0.5%～1.0%酚酞和石蕊減少到0.1%～0.25%，酚酞和石蕊變色很靈敏，即使用微量藥品同樣有明顯的現象和效果。②改進苯酚的濃度：可將苯酚溶液濃度由2%降至0.5%～1.0%，溴水濃度也可降低為橙紅（稍濃）。③改進硝酸銀濃度：配制銀氨溶液時，可將硝酸銀濃度、氨水濃度均由2%降為1%，實驗效果依然。而在高中化學一般離子檢驗中，硝酸銀濃度微量0.1%已足夠。④改進硫氰酸鉀、三氯化鐵溶液的濃度：在濃度對化學平衡的影響的演示實驗中，可將硫氰酸鉀濃度由0.01mol/L降為0.005mol/L，三氯化鐵溶液的濃度由1mol/L降為0.5mol/L。改進實驗藥品的濃度既增強了實驗效果，又減少了藥品的損耗，減少了環境污染。

（3）儀器改進：①用可循環使用的儀器代替傳統實驗。如：碘的升華實驗，可用碘錘來完成（碘錘的兩頭向內凹陷，內封有碘晶體，如圖1）；溫度對化學平衡的影響實驗，可采用密封有二氧化氮的雙球泡（如圖2）。

②合并實驗，減少污染。實驗的合并是將某幾個實驗合并在一起做，減少實驗中產生的污染，甚至變得沒有污染。如：濃硫酸特性實驗及產物的驗證實驗（圖3）。③推行微型實驗。在保證現象明顯的前提下，實現藥品微量化及實驗儀器微型化，具有現象明顯、效果良好、節約實驗材料和時間、減少污染、安全、便于攜帶等優點。如下圖所示是驗證氯氣性質的微型實驗，a、b、d、e（圖4）是 圖3 圖4

在中學教學中，這樣的例子還有很多，如氯、溴、碘的氧化性實驗，三價鐵的顯色反應可放在點滴板中進行；有些定性實驗可放在濾紙上進行，如電解飽和食鹽水，乙醛與氫氧化銅懸濁液的反應，氣體的性質和檢驗，等等。如果遇到實驗中微型化帶來的實驗現象不明顯問題，就可以借助投影儀把實驗現象放大，這樣可以消除實驗微型化帶來的不利影響。微型化學實驗不是常規實驗的簡單微縮，也不是對常規實驗的補充，更不是與常規實驗的對立，它是用預防化學污染的新實驗思想、新方法和新技術對常規實驗進行改革和發展的必然結果。

3.有效使用多媒體，減少污染。

對氯氣、銅與硝酸、苯、苯酚等環境污染嚴重的實驗，可采用計算機多媒體系統進行仿真實驗以減少污染。采用多媒體教學的實驗往往有以下特點：①對實驗毒性很大，產生氣體污染嚴重的，如：氯氣的制取、除雜、干燥、性質、尾氣處理的綜合實驗。②對需從微觀的角度詮釋原理的，如：電解飽和食鹽水的實驗，會產生氯氣，同時學生對離子的移動缺乏理解，如果用電腦三維動畫從微觀的角度詮釋微粒的運動，并顯示兩極的變化，則效果比實驗好。③對需分析化學原理的，如：苯酚和濃溴水反應。④對反應需要一定速度和時間的，如：⑤通過多媒體，實驗儀器不僅可以按實驗的要求隨意組裝，還可以另存為圖片，或進行模擬演示，既可省去教師畫圖的麻煩，又能很好地再現實驗現象，對培養學生的實驗設計能力有較大的幫助。

4.正確處理實驗廢棄物，減少污染。

化學實驗產生的廢水、廢氣、廢渣等都會對周圍環境造成不同程度的污染。如果我們對這些廢棄物進行合理利用，則不僅可以減少對環境的污染，而且可以變廢為寶。實驗室常見的有害物處理方法如下：①廢氣：氯氣、氮氧化物、二氧化硫等用堿液吸收，一氧化碳用氣球收集后再做處理或點燃。②廢液：廢酸用石灰乳或碳酸鈉中和；廢鉻液用濃高錳酸鉀再生；含重金屬離子的廢液可加堿或硫化鈉使其沉積，再過濾分離，殘渣埋于地下。③廢渣：盡可能再生利用，不能再生的有毒物要遠離生活區深埋。

化學實驗中所用化學試劑種類多，造成排放的污染物成分相當復雜，對環境對社會造成的危害難以盡述，因此在中學化學教育教學中，應加強對學生環保意識的培養，將學生培養成具有環保意識的人。