高校化学实验绿色化探讨与研究

王船英

摘要：在化学教学中，化学实验是学生掌握化学知识、培养技能的重要环节。而不少化学实验正向外界环境排放“三废”。为了保护社会环境，培养具有环保意识和绿色化学理念的科技人才，我们教育工作者更应该注重对传统化学实验的改革和绿色化学实验的推广。

关键词：化学实验；绿色化；环境保护；微型实验

化学是一门以实验为基础的重要自然学科，它对人类的进步有着重要的作用，化学在蓬勃发展的同时，也给人类的生存环境带来了一些负面影响。很多高校开设大量的化学实验，由于学科的专业门类多，所用到的药品、试剂种类繁多，排放的污染物成分复杂，对环境累积造成的污染相当严重。因此，开展化学实验的绿色化研究，推广对人体无伤害、对环境无污染的绿色化学实验，不仅是社会可持续发展的需求，也是各高校化学工作者面临的迫在眉睫的事情。

一、绿色化学实验

“绿色化学”的概念由美国化学会（ACS）提出，其核心是利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染；力求反应过程中所有的原子全部转化为期望的最终产物。绿色化学又称环境无害化学（environmentally benign chemistry）、环境友好化学（environmentally friendly chemistry）、清洁化学（clean chemistry）。它强调用化学的技术和方法减少或杜绝对人体健康、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物和副产物的使用和产生。绿色化学是从源头上减少或消除污染的化学。它的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。提倡绿色化学实验，尽量做无毒害的化学实验，无害化的处理实验的废弃物，实现零排放，已是化学教学中不容忽视的内容之一。绿色化学是一种理念，如果在化学实验过程中，处处体现这种理念，尽量减少对环境的污染和人体的伤害，就能逐步实现化学实验的绿色化。

二、高校化学实验的现状及实施化学实验绿色化的必要性

当前，不少高校由于实验教学资金投入不足，经费只能勉强用于购买实验药品，更没有直接处理实验废弃物的设备和能力，因而对污染的防治显得无能为力。而且实验只注重步骤和结果，不考虑实验是否会带来污染。甚至，不少教材对实验是否会造成污染只字未提，绿色化意识不强。实验室里，每天有大批的学生做着各种各样的化学实验，有的药品有毒或者有强腐蚀性，甚至有些实验还会产生有毒气体，而这些实验产生的污染很少经过处理，就直接排放到环境中。学生在完成实验获取知识和技能的同时，也对我们生存的环境造成了污染。据有关资料统计：一个化学系和一个生物系的学生，在大学学习的4年中，因实验而产生的废水、废液总量分别约为250ml、180ml，固体废弃物分别约为12kg和18kg，且涉及危险、有毒、有污染的药品种类多且成分复杂。从数据来看，虽然每次实验造成的污染量不大，但长期累积下来的影响却是不容忽视的。因此，开展化学实验的绿色化改革是非常必要且势在必行的。

三、实现绿色化实验教学的措施

（一）加强学生环保意识，完善实验室设施

高校应该在实验教学计划中，安排一节课的时间对新入学的学生进行环保知识的培训，加强学生的环保意识。另外，教师也应加强对环保知识的学习，多看书、多看报。俗话说，“言传莫过于身教”，教师有较高的素质修养和环保意识，在日常生活和教学中养成的良好的环保习惯，对学生都有潜移默化的影响。高校也应加大对实验室的投入，如加装气体处理装置，在各实验室设立废液、固体废弃物的分类处理系统，定期安排专门的部门和人员来收集处理，消除污染。决不允许未经处理的废液、固体废弃物任意的排放。实验教师和实验技术人员对仪器设备定期维护，监督做好实验室内外的卫生和环境绿化，为学生创造良好的实验条件，使实验室的硬件设施绿色化。

（二）科学地编写实验教材，删除有毒、有污染的实验

在教学实践中，大部分实验是具有代表性的。很多实验拥有相同的实验目的和大致相同的实验原理，是可以相互替代的。同一个实验只要实验原理相同，它可能存在几种可供选择的试剂、溶剂、催化剂，只要可能，实验过程中应尽量寻找最无害的试剂替代有毒有害的试剂，通过改变反应的溶剂，用不易挥发、无害的溶剂如水来代替易挥发、有毒的溶剂；用高效、无毒、无害的催化剂代替腐蚀性严重的催化剂。总之，应按照无毒或低毒化原则选择实验药品。因此，教师在编写实验教材或讲义、制订实验教学计划时，应删除有毒、有污染、对人体和环境有害的实验项目，尽量采用绿色化的试剂和药品，使反应有较高的转化率和利用率以及废弃物的零排放，做到从源头上杜绝污染。

（三）缩小实验规模，推出微型实验

“微型实验”，顾名思义，就是在微型仪器中进行的化学实验。它具有仪器容量小、药品用量少、实验操作简单、实验现象明显等特点。在实验课程中，有很多实验项目是通过实验操作，观察实验现象，加强对实验原理理解的。对这些实验进行微型化设计，通过将其药品用量减少，试剂的浓度降低等措施，既能达到实验目的，又能减少对环境的污染。教师在指导学生实验过程中，也应该严格要求学生控制药品试剂的取用量，避免不必要的实验资源的浪费。比如说，做有些性质实验时，有些用试管做的实验可以在点滴板上进行。由此可见，推出微型实验，也是对传统实验的改革与发展，是实现绿色化的途径之一。

（四）推广系列化的连续实验

为了节省实验资源，授课教师可以调整实验计划安排和开出次序，尽可能地推广系列化的连续实验。所谓连续实验，就是让前一个实验生成的产物成为后面实验要用的原料。传统的化学实验会因为重复的实验操作加重对环境的污染。为此，我们对同一门课程的各个实验以及各门课程实验间存在的关系进行研究，通过合理地安排实验次序，打破各个实验项目间的壁垒，广泛开展系列化的连续实验。比如在有机化学实验中，可以将常压蒸馏及沸点的测定与无水乙醇的制备这两个实验串联起来，因为这两个实验都用到蒸馏装置；将无机实验中溶液的配制与分析实验里滴定操作项目联系起来，用配制好的溶液作为待测定浓度的溶液进行分析滴定操作等等……此举不仅能使药品、试剂循环使用，还提高了药品的利用率，避免了实验步骤和内容的重复，减轻了实验对环境的污染。

（五）设计最佳合成路线，减少副反应产物

在做合成实验特别是有机合成时，我们可以通过设计不同的合成路线，再在其中选择最佳合成路线，改变反应的条件，使反应物原子尽可能地转化为产物原子，最大程度地减少副反应的发生，才会真正做到减少副产物，达到零排放，避免造成有机物污染。

（六）利用多媒体技术模拟化学仿真实验

随着社会的发展，多媒体技术在化学教学中已有应用。其传递的信息具有直观、生动、容易再现等优点。有些经典的化学实验可能不具备绿色化的条件，对此，也可以利用多媒体技术来实现，国内外已有相关的仿真化学实验软件在销售，通过声音、文字、动画等效果使学生有身临其境的感觉。利用多媒体技术，对实验原理、装置、流程等进行仿真，整个过程图文并茂地呈现在学生面前，同样能让学生明白实验目的和原理，帮助掌握化学知识。更重要的是，此举避免了有毒有害物质对人体和环境造成伤害，对保护自然资源、缓解化学实验对环境的污染具有深远的意义。

绿色化学的发展是化学发展史中不可阻挡的历史洪流，当前的高校实验室的污染现状必须要引起人们的重视，全面实行化学实验绿色化的道路还很漫长，这需要我们化学教育工作者在教学中对实验进行不断地研究和探索，为绿色化学作出应有的贡献，这也是大家义不容辞的责任和义务。

参考文献：

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[2]江玉萍.浅谈高校化学实验的绿色化[J].实验技术与管理，2005，（7）：94-95.

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编辑/岳 凤