高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室“綠色化學(xué)”教學(xué)與管理模式探討

黃永平

（長(zhǎng)沙學(xué)院 湖南·長(zhǎng)沙 410000）

習(xí)近平提出像保護(hù)眼睛一樣保護(hù)生態(tài)環(huán)境，像對(duì)待生命一樣對(duì)待生態(tài)環(huán)境，是告誡人們保護(hù)環(huán)境是首位的，而化學(xué)綠色化是在源頭采用預(yù)防污染的科學(xué)手段，因此它的過(guò)程和終端都可達(dá)到零排放，綠色化學(xué)又被人們稱(chēng)為“清潔化學(xué)”“環(huán)境友好化學(xué)”“環(huán)境無(wú)害化學(xué)”“可持續(xù)化學(xué)”，綠色化學(xué)是近十年才出現(xiàn)和發(fā)展起來(lái)的，世界上很多國(guó)家把“化學(xué)的綠色化”作為新世紀(jì)化學(xué)進(jìn)展的主要定位之一。

1 實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理及教學(xué)模式“綠色化”的必要性

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理及教學(xué)綠色化是二十一世紀(jì)形式所迫，學(xué)生是未來(lái)社會(huì)的生力軍，是環(huán)境保護(hù)的傳承人，培養(yǎng)他們強(qiáng)烈的環(huán)保意識(shí)及社會(huì)責(zé)任感可造福千秋萬(wàn)代。大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化一直是國(guó)內(nèi)外關(guān)注的實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究課程之一，近年來(lái)，許多高校都在積極探索，取得了一定成效，以綠色化構(gòu)建大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)新體系，是針對(duì)我國(guó)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在的環(huán)境污染問(wèn)題開(kāi)展的研究，針對(duì)性高，科學(xué)、合理、系統(tǒng)、目標(biāo)明確，體現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和綠色化學(xué)的要求。綠色化學(xué)已經(jīng)成為我國(guó)現(xiàn)階段化學(xué)教育的重要組成部分，通過(guò)探討和實(shí)踐證明：通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)教學(xué)及管理模式“綠色化”改革，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程綠色化和環(huán)境保護(hù)。

2 引起高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室污染環(huán)境的原因

2.1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢棄物處置中存在污染問(wèn)題

高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室每個(gè)學(xué)期都會(huì)產(chǎn)生大量的化學(xué)廢棄物，這些污染物未嚴(yán)格按行業(yè)要求處理排放會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染。不少高校由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)費(fèi)投入不足，經(jīng)費(fèi)只能購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)耗材，而處理實(shí)驗(yàn)廢棄物的設(shè)備成本高且易老化，維修費(fèi)、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高，有時(shí)處于半營(yíng)運(yùn)狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)老師帶著學(xué)生處理廢棄物，有時(shí)達(dá)不到排放要求，將化學(xué)廢棄物交由專(zhuān)業(yè)的危險(xiǎn)廢棄物企業(yè)處置，存在轉(zhuǎn)移報(bào)批手續(xù)復(fù)雜、批復(fù)時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)輸費(fèi)用高等問(wèn)題，因而對(duì)環(huán)境的防治顯得力不從心。

2.2 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室藥品管理中存在污染問(wèn)題

目前，大多高校已制定危險(xiǎn)化學(xué)品及化學(xué)藥品的管理?xiàng)l例和制度，但因其性質(zhì)各異，成分復(fù)雜，很多管理制度比較落后，不能正確的指導(dǎo)危險(xiǎn)化學(xué)品管理。有的高校因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室空間有限，危化品和一般化學(xué)品同處一室，有的高校化學(xué)藥品各個(gè)分室自行管理，化學(xué)藥品由教師自行購(gòu)買(mǎi)，有的藥品只有大包裝，使得購(gòu)買(mǎi)的化學(xué)試劑超量存放，用完的廢試劑也沒(méi)及時(shí)處理，甚至有些危化品被亂扔亂倒，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，同時(shí)也造成實(shí)驗(yàn)室資源浪費(fèi)。

2.3 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在污染問(wèn)題

有的學(xué)校對(duì)環(huán)保認(rèn)識(shí)不到位，只強(qiáng)調(diào)教學(xué)質(zhì)量，在課堂上沒(méi)有進(jìn)行環(huán)保教育，沒(méi)有強(qiáng)調(diào)哪些化學(xué)藥品對(duì)環(huán)境有污染及污染的情況，沒(méi)有強(qiáng)調(diào)此類(lèi)化學(xué)品隨意排放對(duì)人類(lèi)帶來(lái)的災(zāi)害，沒(méi)有強(qiáng)調(diào)未規(guī)范化操作對(duì)自己及同學(xué)的危害，難免學(xué)生偷偷將實(shí)驗(yàn)廢棄物直接排入下水道，固體廢棄物忘記裝入固體廢物桶，直接倒入生活垃圾桶，氣體廢棄物直接用通風(fēng)櫥排入大氣等隨意排放化學(xué)廢棄物的現(xiàn)象。

有的高校還一直沿用十幾年前的實(shí)驗(yàn)教材，內(nèi)容未更新，未跟上科學(xué)發(fā)展，對(duì)于實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的污染提及不夠，缺乏環(huán)保意識(shí)；有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，不利于培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)，不利于社會(huì)發(fā)展。

3 實(shí)現(xiàn)高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室“綠色化”有效途徑

高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)室綠色化建設(shè)是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在化學(xué)實(shí)踐教育領(lǐng)域的體現(xiàn)，是用化學(xué)技術(shù)和方法減少或消滅那些對(duì)人類(lèi)健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的化學(xué)物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)和產(chǎn)生。構(gòu)建綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)室必須強(qiáng)化教師和學(xué)生的綠色化學(xué)意識(shí)。即從試劑到實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物嚴(yán)格管控，杜絕實(shí)驗(yàn)污染，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室“綠色化”。

3.1 化學(xué)廢棄物“綠色化”管理有效措施

首先建立實(shí)驗(yàn)室化學(xué)廢棄物的管理制度，設(shè)立“三廢”貯物間，不同類(lèi)廢棄物分區(qū)存放，根據(jù)其化學(xué)性質(zhì)選擇合適的容器，且用不同標(biāo)簽加以標(biāo)識(shí)，容器標(biāo)簽必須標(biāo)明廢棄物種類(lèi)、貯存時(shí)間以便定期處理，每個(gè)實(shí)驗(yàn)分室對(duì)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的每種廢棄物配置專(zhuān)用容器，并用標(biāo)簽標(biāo)明成分，放置在離儀器和電源較遠(yuǎn)的地方，并劃出區(qū)間，在區(qū)間墻上和地上畫(huà)出警示標(biāo)志。我院實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心通過(guò)制定實(shí)驗(yàn)室廢棄物收集、分類(lèi)和貯存操作規(guī)程、實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)廢棄物分類(lèi)收集指導(dǎo)。學(xué)期結(jié)束后各個(gè)分室管理員統(tǒng)一登記廢棄物的名稱(chēng)、數(shù)量、院部統(tǒng)一搬至廢棄物專(zhuān)用倉(cāng)庫(kù)，滿(mǎn)一年送到專(zhuān)業(yè)的處理機(jī)構(gòu)處理。

其次實(shí)驗(yàn)教師要求學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備儀器試劑時(shí)準(zhǔn)備一個(gè)固體廢物缸，一個(gè)液體廢物缸，分別貼上標(biāo)簽；在講解實(shí)驗(yàn)時(shí)明確告知學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中哪些步驟會(huì)產(chǎn)生哪些廢棄物，應(yīng)怎樣收集。如：元素性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中重金屬實(shí)驗(yàn)洗滌試管后的水必須收集，不僅實(shí)驗(yàn)廢液需倒入廢液缸，而且前三次用少量自來(lái)水洗滌試管也必須放入液體廢液缸中。實(shí)驗(yàn)完成后告知學(xué)生應(yīng)將實(shí)驗(yàn)的廢棄物放入危險(xiǎn)廢棄物的哪個(gè)容器中，安排值日學(xué)生監(jiān)督執(zhí)行之。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室安裝廢水處理系統(tǒng)，以避免洗滌儀器的水污染環(huán)境，杜絕污染源。開(kāi)展實(shí)驗(yàn)廢棄物回收實(shí)驗(yàn)，藥品盡量循環(huán)利用。

3.2 實(shí)驗(yàn)室化學(xué)藥品“綠色化”管理

首先創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化、從頭到腳的規(guī)范化管理制度，做到制度面前人人平等，嚴(yán)格按照化學(xué)品管理制度，展開(kāi)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。在管理制度的建立中，制定化學(xué)品需要多少領(lǐng)取多少，做好領(lǐng)用記錄的相關(guān)制度，制定現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理制度。師生在使用前要網(wǎng)上預(yù)約登記，通過(guò)記錄好領(lǐng)取信息，個(gè)人信息等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)化學(xué)品的合理管理。

其次在采購(gòu)方面，管理員根據(jù)電子臺(tái)賬庫(kù)存統(tǒng)一報(bào)計(jì)劃、統(tǒng)一采購(gòu)、統(tǒng)一貯存、統(tǒng)一領(lǐng)用，管理員定期檢查清除過(guò)期及變質(zhì)的化學(xué)藥品，分類(lèi)送往專(zhuān)門(mén)環(huán)保機(jī)構(gòu)處理。

某學(xué)院根據(jù)對(duì)國(guó)家化學(xué)品管理要求，專(zhuān)設(shè)了100多平方米的化學(xué)品倉(cāng)庫(kù)，放置100多個(gè)PP試劑柜，顯眼處貼上標(biāo)簽，根據(jù)化學(xué)品性能分區(qū)、分類(lèi)儲(chǔ)存，易制毒、易制爆化學(xué)品用特殊的試劑柜，雙門(mén)雙鎖專(zhuān)人管理。進(jìn)門(mén)處設(shè)置通信、報(bào)警裝置，并保證處于適用狀態(tài)。

3.3 高校實(shí)驗(yàn)室教學(xué)綠色化

3.3.1 改革實(shí)驗(yàn)教育方法，加強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)

在學(xué)生做實(shí)驗(yàn)前上實(shí)驗(yàn)緒論課，首先對(duì)學(xué)生進(jìn)行環(huán)境教育，使學(xué)生在思想上重視環(huán)境保護(hù)，從而在實(shí)驗(yàn)行為中引起注意；組織學(xué)生分批觀看實(shí)驗(yàn)操作和安全知識(shí)錄像或多媒體課件，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中基本操作正確、熟練，減少不必要的浪費(fèi)、減少環(huán)境污染。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室第一天，老師結(jié)合實(shí)驗(yàn)中用到的有毒、有害、易腐蝕藥品，使學(xué)生明白這些藥品對(duì)環(huán)境、對(duì)人類(lèi)健康的影響；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要求學(xué)生嚴(yán)格規(guī)范化操作，同時(shí)還向?qū)W生講清正確操作的理由和違反操作對(duì)個(gè)人和環(huán)境的影響；實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)要求學(xué)生按保護(hù)環(huán)境的方式整理垃圾和打掃衛(wèi)生；組織有興趣的同學(xué)對(duì)一些有污染的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物做回收實(shí)驗(yàn)。

3.3.2 改革實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

化學(xué)實(shí)驗(yàn)要體現(xiàn)綠色化，必須改革以往的教學(xué)內(nèi)容，妥善安排之，在保證學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能得以正常訓(xùn)練的前提下，去掉使用原料和反應(yīng)條件中毒性大、對(duì)環(huán)境污染影響大的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，選取低毒、代表性的實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生的基本技能，將對(duì)環(huán)境污染較大的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目使用目前建設(shè)的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)幫助學(xué)生在電腦上進(jìn)行部分實(shí)驗(yàn)的模擬實(shí)驗(yàn)；還可在網(wǎng)上觀摩本實(shí)驗(yàn)的實(shí)操慕課或錄像觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解。如元素性質(zhì)實(shí)驗(yàn)所用無(wú)機(jī)試劑種類(lèi)多，成本高，其中不乏有一些有毒、有害物質(zhì)，不僅造成浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境造成一定的污染，因此提倡性質(zhì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行壓縮或計(jì)算機(jī)仿真，對(duì)有劇毒氣體排放的實(shí)驗(yàn)堅(jiān)決予以刪除。

3.3.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程綠色化

應(yīng)盡量選擇無(wú)毒無(wú)害試劑的實(shí)驗(yàn)，盡量選擇水作溶劑，避免有毒有害和揮發(fā)性溶劑使用；選用無(wú)毒無(wú)害的物質(zhì)作催化劑，提高實(shí)驗(yàn)效果；選擇有較高轉(zhuǎn)化率的實(shí)驗(yàn)，提高試劑的利用度；盡量使反應(yīng)具有較高的選擇性，提高實(shí)驗(yàn)效果，減少污染：盡量使產(chǎn)物無(wú)毒無(wú)害。

3.3.4 推廣小量—半微量實(shí)驗(yàn)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)小量—半微量化是目前解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)廢氣、廢液、廢物處理等和環(huán)境問(wèn)題的理想途徑之一。常規(guī)實(shí)驗(yàn)小量化是指在不改變實(shí)驗(yàn)方法、不改變操作技術(shù)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、效果顯著的前提下進(jìn)行。如元素性質(zhì)實(shí)驗(yàn)有些實(shí)驗(yàn)用試管做的改成點(diǎn)滴板做，只需1-2滴就能很直觀的觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；無(wú)機(jī)和有機(jī)制備實(shí)驗(yàn)改用小型制備裝置，試劑減半，效果也顯著；分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)50ml滴定管改成25ml滴定管，試劑取用量減半，既減少污染又節(jié)約了資源。

3.3.5 合并實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，開(kāi)展串聯(lián)實(shí)驗(yàn)

以往的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程通常把各個(gè)實(shí)驗(yàn)孤立起來(lái)，這樣就會(huì)因?yàn)橹貜?fù)實(shí)驗(yàn)而加重對(duì)環(huán)境的污染。化學(xué)實(shí)驗(yàn)的串聯(lián)可將多個(gè)實(shí)驗(yàn)或多步實(shí)驗(yàn)，按照它們的內(nèi)在聯(lián)系有機(jī)地串聯(lián)起來(lái)，合理安排實(shí)驗(yàn)順序，使前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物成為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的原料，盡量減少中間環(huán)節(jié)的物料排放，這樣可節(jié)約后續(xù)實(shí)驗(yàn)所用的原料藥、縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間、減少實(shí)驗(yàn)重復(fù)操作的次數(shù)，同時(shí)也減少污染物的排放。無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)制備出來(lái)的產(chǎn)品可以用于分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)用，如：實(shí)驗(yàn)“硫酸亞鐵銨的制備”，用廢鐵屑為原料制備硫酸亞鐵和硫酸亞鐵銨，將制得的產(chǎn)品硫酸亞鐵銨用于“三草酸合鐵酸鉀的制備及組成測(cè)定”這一實(shí)驗(yàn)中。可以將沉淀反應(yīng)實(shí)驗(yàn)與配合物性質(zhì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行組合，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟，減少了試劑用量，使污染嚴(yán)重的重金屬轉(zhuǎn)化為配合物，減少了污染物的量。

4 結(jié)束語(yǔ)

化學(xué)教學(xué)及實(shí)驗(yàn)室綠色化是化學(xué)教育的重要組成部分，改革高校實(shí)驗(yàn)室管理模式，制定一系列管理制度，在制度下嚴(yán)格實(shí)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)室“三廢”收集，危化品專(zhuān)人專(zhuān)庫(kù)管理，普通試劑統(tǒng)一管理辦法，杜絕了化學(xué)實(shí)驗(yàn)室對(duì)環(huán)境污染的源頭；改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在學(xué)生中開(kāi)展環(huán)境保護(hù)教育，增強(qiáng)學(xué)生環(huán)境保護(hù)意識(shí)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分類(lèi)收集廢液、廢固，開(kāi)展回收實(shí)驗(yàn)有利于培養(yǎng)保學(xué)生護(hù)環(huán)境的自覺(jué)意識(shí)及綜合素質(zhì)提高。總之“綠色化學(xué)”理念貫穿化學(xué)實(shí)驗(yàn)管理和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不僅能收到一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，而且能更新我們的化學(xué)理念，對(duì)增強(qiáng)全民環(huán)保意識(shí)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。