“低碳經濟時代”背景下的高?；瘜W實驗室建設

常艷香

[摘要]化學實驗室可以說是化學學科教學的有機組成部分之一，從改進實驗教學、實驗室管理以及污染物質處理等環節來研究低碳化學實驗室建設，預防甚至消除實驗室化學污染給環境帶來的危害，一方面有利于改善實驗室的環境并保護師生的健康，另一方面也有利于培養學生環保意識以及資源節約意識，提高他們的社會責任感。本文簡要介紹低碳經濟理論同高?；瘜W實驗室建設之間的關系，并在此基礎上重點探討“低碳經濟時代”背景下的高?；瘜W實驗室建設與管理的相關措施。

[關鍵詞]低碳經濟時代 高校 化學實驗室 建設 管理

[中圖分類號]G640 [文獻標識碼]A [文章編號]1009-5349（2016）02-0181-02

在目前環境污染以及氣候變暖不斷加劇的背景下，以低排放、低能耗以及低污染為特征的低碳經濟逐漸成為發展潮流。低碳化學指的是通過一系列方法與措施從根源上降低甚至消除對生態環境、人類健康以及社區安全等有害的催化劑、原料、溶劑、試劑及其產物的應用與再生，確保在無毒害的前提下，生產環境友好性化學品。在此過程中，高校的化學實驗室作為實驗教學、科學研究、技術開發以及人才培養的重要基地，應當根據可持續的發展理念，構建綠色低碳實驗室。

一、低碳經濟與高?；瘜W實驗室建設

低碳經濟最早出現在2003年英國政府頒布的《能源白皮書——構建低碳經濟》報告，該報告明確提出低碳經濟主要是通過使用更少資源消耗以及更低環境污染，來獲得更多產出。低碳經濟這一發展模式的特點就是低排放、低能耗以及低污染，是應對全球氣候變化、保障能源安全以及實現經濟社會穩定發展的重要舉措?！暗吞冀洕鷷r代”到來已經成為大勢所趨。高?；瘜W實驗室在科研以及教學活動當中往往會產生許多污染，同時需要消耗電、水、氣、紙張以及藥品等。這就導致高?；瘜W實驗室面臨著“低碳經濟”方面的問題。除此之外，化學實驗室還承擔著培養學生強烈責任感的任務，是言傳身教的重要場所，有著無可取代的重要職能。因此，在“低碳經濟時代”背景下，高校化學實驗室應當與時俱進，建設符合“低碳經濟”相關要求的實驗室，只有這樣才能夠確保在化學實驗室開展的教學活動以及科研活動的各個實踐環節當中貫徹“低碳經濟”的發展理念，并且借助此活動來對學生發揮潛移默化的熏陶作用，教師也可以通過言傳身教發揮示范作用，培養學生良好的習慣以及綠色經濟意識。

二、“低碳經濟時代”背景下的高?；瘜W實驗室建設與管理

（一）化學實驗室建設的低碳化

對于實驗室建設，需要非常注意的一點是關于實驗室中藥品的保存和使用，一般情況下一定注重數量化、科學化和準確化，才能切實保證藥品存放安全。首先要遵守的是分類存放的原則，因為化學藥劑的特殊性，本著分類存放的原則，能夠提高實驗室安全性?；瘜W藥品中有很大一部分是易升華、易揮發、易水解、易潮解、易風化、易氧化或者是易同二氧化碳發生反應的，對于這樣的藥品，管理者要通過一系列的措施予以避免危險事件的發生，比如使用蠟封、水封、油封、低溫、避光、防震、通風以及防碰等辦法。例如：電石以及紅磷等需要存放于干燥器皿中防止潮解；AgN03以及HNO3等需要存儲在棕色瓶中防止出現分解，液溴等需要加水密封封存從而防止揮發；各種堿性溶液（例如NaOH、NaCO3）或者是粉末等需要使用橡膠塞而避免使用玻璃塞蓋住從而避免出現黏結問題；濃酸性（例如HCl、H2SO4）的溶液、氯水以及溴水等需要玻璃塞而避免使用橡皮塞蓋住從而防止腐蝕；活潑金屬鉀鈉需要存放在煤油當中，白磷應當存放于水中從而避免著火。

化學試劑的配用需要定量化以及科學化。對于一個實驗來說，準備過程尤為重要，對于試劑的配制更是重中之重，規范的操作以及準確的計量，不僅使實驗事半功倍，也更安全和科學。比如說，一般情況下，在做無機實驗的時候，往往會用到很多種的試劑，因此造成的污染物排放的量也會更大，那么，在實驗中，就應該先多調制一些要用到的溶液的濃溶液，之后隨時需要隨時稀釋，目的是盡最大可能節省原料，也盡可能避免了對環境的污染

在實驗中還涉及到對于藥品的取用問題，首先應該明確的是，藥品取用量一定要嚴格遵循實驗要求，如果實驗說明中沒有具體的規定，那么，以少量獲取為原則。其次，有時存在藥品已經分裝，但是實驗過后還有剩余的情況，可能一些實驗人員出于節省的想法，將藥品又放回原來的裝瓶中，而實際上，這樣的做法，可能會造成更大的浪費。需要明確的是藥品分裝出去之后，未能用完也避免放回原瓶。通過控制溶液用量以及濃度，一方面有利于控制實驗成本，另一方面有利于提高實驗安全性，降低環境污染。

（二）實驗室污染物處理的低碳化

化學實驗產生廢酸堿液存放處理之后，例如廢酸應當使用石灰乳或者是碳酸鈉進行中和，從而將其中和到規定的pH值之后再排放，可以說是有效控制污染的重要手段。通常的鹽溶液、廢液可以直接排放，而含有有害離子的鹽溶液需要通過化學法進行轉化處理之后再進行排放。重金屬離子廢液應當使用堿或者是硫化鈉沉積，然后過濾分離并將殘渣埋到地下。有毒廢液例如含氰廢液需要仔細處理，使用還原法處理之后再回收。例如含鉻的化合物能夠在酸性條件下使用亞硫酸鐵還原，之后添加堿液生成沉淀，完成靜置分離之后，調整溶液的pH值后排放，剩下的廢渣再埋入到地下?；瘜W實驗的殘渣以及殘液可以重復利用的應當盡可能回收利用，尤其是分組實驗過程中的實驗用藥量比較大，剩余的殘渣殘液數量較多，需要做好回收利用工作。這一方面是控制成本的要求，另一方面也是低碳思想的重要體現。例如學生實驗配制量濃度得到的NaCI溶液過多，就需要進行回收處理，或者下次實驗繼續使用，或者回收風干之后制成粗鹽保存，在粗鹽提純實驗當中應用。

（三）化學實驗教學的低碳化

要減少化學實驗中的污染，目前最可行的辦法就是盡量降低化學品的用量，在同等實驗要求下，選擇那些對環境污產生較小危害的化學藥品。還有一點是，作為化學實驗教育工作者，可以通過奇思妙想，通過一些設計，改良實驗的方式，或者提升實驗儀器的性能，這也是當前化學實驗教育中從源頭降低環境污染的一個較為有效的方法。

第一，微型化學實驗的低碳化微型化學實驗需要使用微型化學裝置完成化學實驗，能夠用少量的化學試劑得到所需的反應結果以及化學信息。微型實驗技術的應用，一方面能夠顯著降低實驗的成本費用，另一方面能夠顯著增加化學實驗覆蓋的范圍，提高化學實驗教學的質量。這種方法的優點是能夠控制試劑的用量，通常情況下只有常規實驗用量的1/10，因此能夠減少實驗排廢量，控制環境污染并且縮短實驗時間，過程也比較安全可靠。因此，微型化學實驗這一低碳化學技術在國內外得到高度重視和廣泛應用。

第二，設計綜合性的實驗。這是在化學實驗教學中有效減少實驗原料用量和提升實驗教學時間效率的一個積極做法。教師可以通過階段性的教學后，綜合設計實驗，比如說，有機合成粗產物，分離提純以及精制之后，可以對所得純產物完成物理常數的測定。那么，在實驗課上，教師可以通過測定物理常數來檢查學生實驗合成產品的質量以及純度。

第三，對于實驗設計精益求精，尋找使用無毒性的替代性裝置以及藥品。在化學實驗過程中，使用生成物質應當對健康以及環境無毒或者毒性較低。比如說，煤油相對于四氯化碳在實驗中的出現的劇毒光氣來說更具安全性。同時，主動設計制作，或者選擇以具有環保意義的實驗儀器和設備替代陳舊的設備，也是有利于消除和減輕環境污染的一個不錯的措施。比如在進行氯化銨實驗時，傳統方法需要將氯化銨裝入試管之后使用酒精燈加熱，從而分解氯化銨，這樣就會導致NH3以及HCI的逸出，導致環境污染?，F在一些實驗室使用的辦法是將氯化銨晶體密封到玻璃管當中，這樣當酒精燈對一端進行加熱的時候，NH3和HCI就變成白色煙霧，上端凝聚成為白色固體，這種封閉系統的設置，不僅能夠保證實驗符合預期要求，也能最大限度避免室內污染，是一種低碳無毒的方法。

（四）實驗室管理的低碳化

良好的化學實驗室的環境對提高學生的實驗能力，同時使他們在內心中自然而然地生發出對于低碳環保實驗的追求信念有著首當其沖的作用。實驗臺柜干凈并且儀器整齊擺放，有利于幫助學生進入實驗室后產生環保意識。化學在改善生活質量等領域的貢獻不容忽視，不過同樣也要正視在化學實驗中會產生危害環境的物質這一事實。因此，在進行低碳化實驗室的管理建設中，對于學生的實驗精神、實驗習慣、試驗態度的培養教育也是不可不做的，要教育他們通過實際行動控制消除污染。從管理層面而言，低碳化學實驗室的構建需要從水、電、紙、氣、藥品、備品等物質以及能量消耗方面加強管理，管理制度需要更加科學合理，最大限度減少電、水、氣、紙、備品以及藥品用量。

首先是要加強對實驗用水的節約使用與管理，具體而言可以從下列環節著手努力：化學實驗的冷卻水應當循環使用，其中有機合成實驗往往需要使用冷卻水，當前很多實驗室將冷卻水排放進下水管從而白白浪費，這就需要實驗室使用價格適中并且方便使用的冷卻水循環利用裝置，從而實現節水用水的目的，間接實現低碳減排；此外還應當應用節水龍頭，防止實驗用水的跑、冒、漏、滴。

其次是強化實驗用電的節約使用與管理?？梢赃x用節能干燥箱例如微波干燥箱以及真空干燥箱等，淘汰高耗能的馬弗爐以及烘箱等，并合理進行儀器斷電。不用飲水機時要斷電，及時拔下各種電器的插頭，電腦以及打印機的使用也要合理，電腦不用時應當待機，同時可以調低屏幕的亮度，打印機不使用時可以斷電。實驗室的照明應當使用感應型的半導體節能燈。同樣的亮度下，耗電量只有白熾燈的10%，而使用壽命卻為白熾燈100倍以上。高效節電燈比常規日光燈的節電效果更好，因此應當盡可能選用。

再次，合理使用紙張。應當重復使用各種實驗教科書，并且辦公紙張應當雙面打印以及復印，盡可能使用電子郵件來替代紙質信函，必要的情況下可以選用再生紙。

最后，應用先進的通風設備。應用先進的無管通風設備，一方面能夠節約能源，另一方面能夠消除噪音污染，同時結合使用廢氣回收裝置能夠消除廢氣帶來的大氣污染問題，從而做到低碳、減排、節能的效果。除此之外，實驗室需要推廣使用科學的方法來設計實驗方案，從而最大限度減少實驗次數。比如某些實驗可以使用人工神經網絡來設計實驗方案，要比傳統方法以及正交法簡單準確，顯著減少工作量并節省水電和試劑資源。

綜上所述，“低碳經濟時代”背景下，高校的化學實驗室建設管理需要滿足低碳經濟的相關要求，以身作則來實踐低碳經濟的目標與內容，這是高?；瘜W教育工作者的職責，同時也是培養有著社會責任感、環保意識以及低碳節約理念的高素質學生的重要途徑。

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責任編輯：楊柳