“環境監測”綠色化教學實踐

徐建春 邱梅

摘 要：對“環境監測”教學過程綠色化改革與實踐進行了闡述，包括在教學各環節中融入綠色發展的理念，培養學生綠色發展的意識，幫助學生構建綠色環境監測知識體系，重點利用清潔生產思想和5R理論對“環境監測”實驗室進行綠色化管理，培養學生的綠色監測技能，將綠色發展的理念和知識用于指導“環境監測”教學，實現教學過程綠色化。

關鍵詞：綠色教學;“環境監測”教學;實驗室管理;教學改革

綠色教學的主要內容除了傳統教學任務中的專業知識、專業技能、通用知識和技能，還包括培養學生的綠色職業能力，主要從培養學生的綠色意識、幫助學生構建綠色知識體系和培養綠色技能3個方面入手。

“環境監測”是一門實踐性很強的課程，實驗占到近50%，樣品復雜多樣。在樣品保存、預處理和分析的過程中，所用的化學試劑藥品種類多、藥量也較大，環境污染問題不容忽視。“環境監測”是高校環境類專業的核心課程，教師在培養學生環境監測方面的知識和技能時，需要滲透綠色發展的思想，培養學生綠色環保的意識和綠色發展的思維力、行動力，提升學生的綠色素質，確保學生將來在工作崗位中肩負環保的責任，更好地落實工作。本研究依據5R理 ? 論[1]和清潔生產思想，對“環境監測”課程綠色化教學進行了思考和探索，并在實踐中貫徹執行，取得了較好的效果。

1 ? ?培養綠色環境監測意識

環境專業的學生畢業后主要從事環境保護及相關工作，因此，培養其綠色發展的意識尤為重要。污染防治重在源頭控制，要讓學生充分理解綠色發展的必要性，培養其綠色發展的責任意識。同時，通過逐漸滲透的方式，把綠色發展理念引入課程理論教學、實驗教學各環節中，有意識地強化綠色發展的理念，使學生在學習和實驗過程中逐漸理解綠色發展并自覺應用[2]。

綠色發展意識培養分事前、事中和事后3個方面。事前預防污染是培養綠色意識的首要方面。在分析監測項目時，首先，選擇分析方法，要求學生搜集相關分析方法，引導其思考為何教材會編選其中一種方法，該方法有何優缺點，提醒學生不僅要從方法的準確度、精密度、測定限等技術方面思考，還要考慮環保、安全等問題。其次，在監測實驗的操作過程中，引導學生思考經常要用到哪些有毒有害物質，藥品的收集和富集、分離和處置過程是否合理，對環境的危害是否降到了最低。最后，必須建立實驗完成以后的“后處理”機制，對用剩的原料試劑和產生的廢液、廢氣、廢物等進行回收處理、無害化處理等。

2 ? ?構建綠色環境監測知識體系，培養綠色監測技能

按照環境監測工作的一般流程，用綠色發展的理念分析每個環節，引導學生進行產污分析;在課程網站上和教材編排中，針對各環節設置綠色討論專題和論壇，在教學過程中構建綠色監測知識體系，培養學生的綠色監測技能。

2.1 ?“環境監測”教學中采樣過程的綠色控制

采樣包括從自然環境（包括水質、空氣、土壤、生態等）中采樣和從社會環境中采樣（主要為企事業單位排污采樣）。（1）水樣的采集。現場采樣時的潤洗廢液和用剩的保存劑、現場測試藥劑必須帶回實驗室處理。（2）土壤采樣，主要涉及植被破壞和四分法后剩余土壤以及實驗室分析后剩余土壤的處置問題，應盡量避免大量破壞植被，四分法后剩余土壤盡量回填土坑，實驗室測試剩余土壤根據測定結果考慮安全處置。（3）環境氣樣的采集，主要涉及吸收液、吸附劑的處理問題，必須帶回實驗室妥善處置。此外，現場人員的安全和健康也必須采取相應措施。

2.2 ?“環境監測”教學中實驗室分析過程的綠色控制

“環境監測”的主要污染來源于實驗室分析。綠色實驗室分析知識體系包括綠色分析技術選擇知識、實驗室安全與環保管理知識。

2.2.1 ?綠色分析技術的選擇

對于一種分析方法，一般用精密度、準確度、靈敏度、分析速度、校準曲線的線性范圍等項指標進行評價[3]。對于綠色分析方法來說，除了上述指標外，還應把對環境的影響程度作為評價的關鍵指標之一。

首先，在進行“環境監測”分析方法選擇教學時，引導學生選擇相對綠色的新方法。隨著國家對生態環境保護的日益重視，出現了許多新的考慮環境影響的國標方法。比如分析常規指標化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）的最新國標方法（HJ 828—2017），將取樣體積減半，減少樣品測定過程造成的環境污染，還將硫酸汞的加入量由0.4 g修改為可根據樣品中氯離子的含量按比例加入，加入前可進行氯離子含量測定或粗略判定，減少有毒物質硫酸汞的使用等。

其次，從綠色發展角度考慮，引導學生構建綠色方法知識體系，了解綠色化發展方向，追蹤最新的綠色方法，并能在工作中開展綠色創新研究。在取消有害物質的使用和產生方面，引導學生從以下幾個方面考慮：（1）采用無污染或少污染測試技術。無污染技術如X射線熒光法（X-Ray Fluorescence，XRF）[4]能夠原位采樣和收集數據，從樣品收集、準備到分析測試的各個階段，不需要任何溶劑，幾乎沒有使用和產生有害物質。少污染技術有前處理中的超聲萃取法、微波消解法[5]、儀器掩蔽法[6]等。（2）采用無毒、無害的試劑，如開發超臨界流體（Super Critical Fluid，SCF）[7]，特別是超臨界二氧化碳作溶劑，既具有常規液體的良好溶解性，又具有氣體的快傳質速度，故采用這種無毒、無害的試劑可代替原來有毒的揮發性有機化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs）。（3）試劑減量化。實驗微型化、儀器化，可以減少試劑的使用。儀器分析相較于化學分析，樣品和分析試劑都大大減少了，環境監測在線化也是環境監測的主要發展方向。（4）減少加熱過程冷凝水的使用等，避免資源的浪費，減少能源的使用。比如COD測定技術發展，改水冷凝為空氣冷凝，縮短了加熱時間。

2.2.2 ?“環境監測”實驗室安全與環保管理

在監測教學中，需要把實驗室安全與環境管理知識應用在實驗操作的每個環節中，并針對每個具體的實驗項目全方位地進行綠色化考慮，幫助學生學習實驗室安全與環境管理知識和相關綠色技能。

（1）建立規范的實驗室綠色管理制度。首先，制訂完善的實驗室常規管理制度，包括試劑、藥品、儀器、用水、用電、安全管理等。在教學過程中，老師和學生都必須遵守相關規定。其次，在規范管理實驗室的基礎上，運用清潔生產思想和5R理論加強實驗室污染控制。如制定實驗室三廢管理規定，包括建立有毒有害試劑使用登記制度、規定每一種有毒有害廢棄物的處理程序、實驗室管理人員定期檢查廢棄物處理情況。

（2）實驗室試劑的綠色化管理與使用。第一，實現綠色化的項目管理，并傳授相關知識，訓練學生的相關技能，如化學試劑合理分類保存訓練等。第二，減少化學藥品用量。除了選用綠色方法，在既定方法的實驗教學中，也要合理安排使用試劑以減少藥品用量。在“環境監測”教學中，一般對學生進行分組實驗，要求每組學生掌握從采樣、樣品預處理、實驗藥品配制、分析測試到報告完成的系統的分析監測知識。在實驗室準備過程中，需教會學生計算出不同試劑使用的量，按照需要量配制，而不僅是按照書上寫的量進行配制，避免出現試劑浪費現象。仍然以COD的測定實驗為例，在國標方法中，實驗需要配置重鉻酸鉀儲備液1 000 mL，而每個小組僅需要10 mL。如果學生不能靈活運用所學知識，必然會配置1 000 mL，造成藥品的大量浪費，并且剩余大量有毒的重鉻酸鉀溶液，也會污染環境。

（3）實驗室儀器的綠色化管理與使用。在環境檢測實驗室管理過程中，為了實現綠色化管理的目的，需做好實驗室儀器的綠色化管理，提高檢測儀器的基本性能，避免資源浪費。同時，需要明確設計維護工作，提高儀器的使用效率。維護儀器日常工作的穩定，延長實驗儀器的使用壽命、提高使用效率。對各種儀器分別建檔管理，按照儀器的使用、保存要求制訂相關操作規程，在操作前對學生進行相關知識培訓，嚴格督促學生按照相關規程進行操作，養成良好的習慣。

（4）實驗室污染治理。實驗室廢棄物的濃度相對較高、種類相對較多、治理的難度相對較大。實驗室污染治理主要是對廢液和有機廢氣的處理。首先，“環境監測”實驗室中的廢液量相對較多，可將廢液分為危險廢液和非危險廢液。對于危險廢液，貼上標簽妥善保管并交由有資質的第三方公司處理，對于非危險廢液，可處理后直接排放。在實驗室設置廢液缸，將廢酸、廢堿、有機物、重金屬廢液分別收集處理。對于酸堿廢液，可以采用中和方法處理。對于有機廢液，可通過蒸餾方法回收。其次，使用揮發性試劑等產生有機廢氣的過程，需要在通風櫥中進行，并在通風櫥出氣口安裝廢氣凈化裝置。

3 ? ?運用現代化的教育手段開展綠色“環境監測”教學

四川工商職業技術學院的“環境監測”實驗教學已經采用多媒體演示教學，開設了“環境監測”資源共享課程，并建立了多媒體仿真實驗室。大量運用電子化教學手段，使得開展綠色“環境監測”教育成為一種切實可行的“綠色低碳環保”的教學方法。比如常量實驗所需要的水、電等資源消耗量比較大，需排放污染廢水、廢氣等。采用多媒體演示對實驗目的、原理、裝置、流程過程進行模擬仿真，有些相關知識和技能在仿真互動過程中已經可以學習，不需要進行相關實驗。如果學生必須進行相關實驗，在動手實驗之前，在資源共享課程網站上觀看演示視頻，對整個實驗過程形成清晰的認識，避免在實驗中由于疏忽而產生對環境不友好的行為，甚至是污染環境的行為[8]。

4 ? ?結語

在教學各環節中融入綠色發展的理念，幫助學生構建綠色環境監測知識體系，包括綠色采樣、綠色分析方法選擇、綠色實驗室分析等，重點利用清潔生產思想和5R理論對“環境監測”實驗室進行綠色化管理，培養學生的綠色監測技能。同時，將綠色發展的理念和知識用于指導“環境監測”教學，實現教學過程的綠色化。經過綠色化教學實踐，有效地減少了化學試劑的浪費和環境污染，最重要的是，極大地提升了本專業學生的綠色“環境監測”職業能力。

[參考文獻]

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[8]張艷娟.引入虛擬實驗及多媒體技術，促進高等物理化學實驗綠色化[J].廣東化工，2016（17）：211-212.