文章編號:1005-6629(2010)07-0001-03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B

人類生存的環(huán)境由自然環(huán)境和社會環(huán)境(人工環(huán)境)組成。自然環(huán)境是人類生活和生產所必需的自然條件和自然資源的總稱，包括陽光、溫度、氣候、地磁、空氣、水、巖石、土壤、動植物、微生物以及地殼的穩(wěn)定性等自然因素，而社會環(huán)境是在自然環(huán)境的基礎上，人類為了不斷提高物質生活和精神生活水平，演變和進化而成的人工環(huán)境[1]。所以環(huán)境教育的內容十分廣泛，除去自然界外，幾乎涵蓋了人類的一切活動，而且與時俱進，其內涵、視角和方法也會隨之逐漸改變。因此現(xiàn)代公民的環(huán)境教育，絕不應當僅限于各級學校目前所設立的有關課程，也非幾門課程的教學所能涵蓋，同樣具有基礎性、時代性和選擇性相結合的特點。為此在解讀課程標準、編寫教材和設計教學方案時，應當明確在結合學科特點的前提下本課程所應達到的基本要求，盡量避免課程之間內容雷同或不必要的重復、致使教育效率低下等問題。鑒于目前環(huán)境問題比較嚴峻而且普遍，加以在我國系統(tǒng)的環(huán)境教育開展較晚，社會基礎又相對薄弱的現(xiàn)狀，如何有效地推進環(huán)境教育是一個值得關注和認真研究的問題。

關于中學化學課程中環(huán)境教育的基本要求和知識要點，高中化學課程標準中已有明確的規(guī)定，并建議了部分供參考的活動課題。而且在選修模塊—《化學反應原理》中除去過去已有的化學反應速率、化學平衡等內容之外，又增加了與環(huán)境問題密切相關的焓和熵函數(shù)，以及過程自發(fā)性等概念。如果能夠在實際教學中把有關的基本概念與知識和環(huán)境教育更好地結合起來，使得“貼近生活、貼近社會”的原則，落實在環(huán)境保護這個受到廣大群眾密切關注的大問題上，將有利于提升學生學習化學的積極性和環(huán)境保護意識。要實現(xiàn)這個預期目標，有幾個方面的問題值得研究和探討。

1化學在環(huán)境教育中的作用不可替代

造成環(huán)境污染的原因很多，已為大家所熟知的有:噪聲污染、光污染、熱污染、核污染、電磁輻射污染、強磁污染、微生物污染和化學物質污染等等。污染源并非只有對環(huán)境有害的化學物質。后者雖與化學密切相關，但是了解什么是化學污染物、污染過程、它的危害性以及可能采取的環(huán)境保護措施等，只能是中學化學課程的主題之一，并不是中學化學課程的全部任務。中學化學教育的任務和一般性環(huán)境教育的區(qū)別在于，化學更著重于對化學物質的普遍了解，并不限于目前已知的與環(huán)境安全有關的化學物質;但是通過基礎化學教學，特別是在學習了化學物質的動態(tài)性質之后，有助于形成對環(huán)境無害物質轉變?yōu)橛泻ξ镔|的可能性及所需條件的認識，也有助于增長將污染物轉變?yōu)閷Νh(huán)境無害物質(甚至于成為新的資源或能源)的信心， 而且后者尤為重要。因為認識并且關注環(huán)境問題的迫切性，雖然是環(huán)境教育的一個重要方面，建立通過科學技術和社會發(fā)展可以逐步解決環(huán)境問題的信心和責任感，則是環(huán)境教育不可或缺的另一個重要方面，二者并重，才是完整的環(huán)境教育，從而決定了中學化學在環(huán)境教育中的重要性和不可替代性。

2 化學有助于認識環(huán)境污染物的危害性和它們的動態(tài)變化特性

通過基礎化學的學習，特別是對化學實驗現(xiàn)象的觀察，可以增強對有關污染物的危害性(例如它們的腐蝕性、毒性、窒息性、能使蛋白質變性、能通過不飽和多重鍵的氧化導致油脂和藥物變性，以及轉變?yōu)闈撛谥掳┪锏鹊?的認識;還可以對某些原本無害物質通過化學或物理變化轉化為有害物質(例如矽肺、氟利昂、生活垃圾在不完全焚燒條件下生成的二噁英和苯并芘、某些合金制品因腐蝕生成的有毒重金屬離子等)的一般途徑有所了解，并輔以不同程度的理性認識。建立了元素論概念之后，由元素的“不變性”來理解有害元素在環(huán)境中的可遷移性和在生物體內形成積累的可能性。這些化學基礎知識，將有助于增進對防治環(huán)境污染的措施和治理方案的科學依據的了解。

其次，化學物質是否可能成為環(huán)境污染物不僅決定于它的基本性質，還決定于它的存在形式和濃度。污染物的防治可以和化學有關，也可以和化學無關。但是其源頭的發(fā)現(xiàn)或推定以及對處理后新生廢棄物的預見和評價，卻與化學關系密切。例如在考慮和探究人為污染過程和環(huán)境自凈過程的速率是否匹配的問題中，過程速率和影響因素是一個核心概念。

3 化學有助于形成廢棄物不廢的觀念

在學習了與熱力學有關的基本概念之后，通過熱化學計算可以看到，所有物質，包括一切廢棄物，如廢棄塑料、廢棄金屬、冶金熔渣、生活垃圾甚至于鍋爐廢氣等等，不僅可以成為新物質組成中原料元素的來源，而且通過適當?shù)幕瘜W反應它們都可能釋放能量，甚至成為新的能源。例如高爐煤氣、焚燒垃圾發(fā)電、沼氣等已為大家所熟知并已進入人們的生活，以地溝油為原料制造生物柴油的技術正在開發(fā)之中。所以從化學的視角來看，應當不承認有絕對意義的廢棄物[2]!所謂廢棄，無非是原來認為有用物質的組成元素改變了、分散了或者重新組合成了“無用物質”而已。只要能夠開發(fā)出使它們再次組合成為所謂“有用物質”的新工藝，就像糖類(包括纖維素在內)代謝生成的CO2和H2O能夠被綠色植物通過光合作用把它們重新轉化為葡萄糖和纖維素那樣，就可以實現(xiàn)“變廢為寶”的理想目標。

4 化學物質對環(huán)境的污染過程具有自發(fā)性

由大量微粒所組成熱力學體系，自發(fā)性過程的方向可以由體系的始態(tài)與終態(tài)間提供有效功能力的差別和微粒分布情況的差別來判定(即所謂自由能判據和熵判據)。一般認為，功源自微粒的有序運動，而熵函數(shù)則和微粒分布的無序性相關，也就是通常所說的與“混亂程度”相關。如果把兩種或多種氣體放入同一個密閉容器中，它們將會自動混合，直至容器中任意選取的兩個或多個空間中的氣體混合物組成和分布情況完全一樣為止(此處指的是整個體系的“狀態(tài)”，實際上每個氣體微粒的空間位置仍在不停地變化)。如果沒有外界的干擾，這種狀態(tài)將一直保持下去。物理學把這種現(xiàn)象歸結為“熵增原理”。類似的現(xiàn)象在混合兩種濃度不同的溶液、混合幾種不同的溶液或壓強不同的氣體時都可以觀察到，說明這是自然界普遍存在的一類自發(fā)過程。熵不過是用來描述和判斷這類過程的一個物理量。微粒的混合、壓強或濃度差別通過微粒的自動擴散過程而消失都具有自發(fā)性，亦即都是熵增過程。

簡單的例子有配制溶液、熔煉合金、半導體材料摻雜等過程中體系內組分的自動均一化過程都屬于熵增過程[注]， 亦即都具有自發(fā)性。結合環(huán)境污染問題時，我們就可以發(fā)現(xiàn)，原來與環(huán)境污染有關的物質屬于化學物質，但是造成環(huán)境污染的過程卻是具有自發(fā)性的物理過程!對大氣污染和水源污染過程所具有的自發(fā)性有所認識之后就會想到，隔絕氣體污染物和大氣，或者防止可溶性污染物或污水進入水源，才是防止環(huán)境污染的最有力的措施。當我們在生活中，特別是在實驗中，通過溶質溶入溶劑的自發(fā)性和從溶液中回收某種溶質(如粗鹽提純)時往往既耗能又費時費事的體驗，將有利于加深某些不良企業(yè)往江、河、湖、海中排放污水行為的嚴重危害環(huán)境安全的認識。

注: 由熵的定義和它的可加和性，不難推出純凈物a和b混合后熵值將增大的結論。即有:ΔSmix=-R(nalnχa+nblnχb)>0 。式中χi表示i在混合物組成中的分率，因為∑χi=1，所以lnχi<0。Si表示i物質的熵。此處i=a，b。

5 建立污染物對環(huán)境產生危害時需要達到臨界濃度的觀念

在研究或認識環(huán)境污染問題時，除去上面討論過的污染物的變與不變、污染過程是否自發(fā)外，還應當建立起污染物對環(huán)境產生污染效應時所需臨界濃度的概念。因為污染是一種宏觀現(xiàn)象，中學化學的教學應當幫助學生建立這個概念。初中化學在介紹燃燒現(xiàn)象時所列舉的三個基本條件中，易燃物的著火溫度以及空氣中氧的濃度，實際上已經隱含著實現(xiàn)燃燒過程時體系溫度和助燃物氧的濃度必須分別達到某個臨界值的要求;在介紹pH和指示劑的變色范圍以及各種可燃氣體與空氣的混合物形成易爆混合物時比率的上下限等，只要加以引導，都可以形成臨界濃度或臨界值的概念。高中化學課程中涉及的濃度對反應速率、反應產物、可逆反應的平衡狀態(tài)、化學物質的活潑性、反應產物的組成顏色甚至晶型等的影響，不僅是化學學科的基本概念，對于涉及物質性質和變化的一切領域，包括環(huán)境科學與技術領域，同樣是必需的基本概念。

此外，物質體系的分散程度、固態(tài)物質的表面狀態(tài)以及催化劑對物質的化學活性(有時表現(xiàn)為毒性)的影響， 在課程中均有所涉及，這些知識和概念在研究和關注環(huán)境問題時都非常有用。如果在講述物質的分散系時，由分散系的分類和它們穩(wěn)定性的差別來了解沙塵暴、可吸入顆粒物、酸霧等對環(huán)境和人體健康的影響，更能夠體現(xiàn)聯(lián)系生活和聯(lián)系社會和學以致用的原則。

6 簡單的總結

(1)環(huán)境保護和治理措施取決于污染源，化學物質污染只是其中之一，但是最為普遍。

(2)污染物進入環(huán)境的過程具有自發(fā)性，所以阻止或減緩過程的最有效措施是使污染物和環(huán)境隔離。這不只限于化學方法或技術。

(3)可以把中學化學中和環(huán)境教育相關的核心概念歸結為三個層次，即:①元素論。元素是構成世界萬物的基石，不因物理或化學過程而改變;②物質的性質由其組成、結構和所處環(huán)境決定。化學變化可以歸結為源于元素形態(tài)和結合方式的可變性;③物質的宏觀物理性質和化學性質和它們在給定體系中的濃度有關，在探討或表述某種污染物對環(huán)境的影響時，臨界濃度是一個重要的概念。

(4)目前普遍關注的環(huán)境問題，主要涉及人類生活質量及健康和維持社會可持續(xù)發(fā)展密切相關的問題。但是在青少年的環(huán)境教育中，環(huán)境教育的迫切性不應當只體現(xiàn)在問題的嚴重性(例如資源匱乏、淡水面臨枯竭、化石能源即將耗盡等信息)方面，片面地強調環(huán)境問題的嚴重性，把地球的未來描繪成“悲慘世界”的做法，有可能對部分青少年產生誤導，致使他們或多或少地萌生無可奈何甚至絕望的心態(tài)，從而違背了環(huán)境教育的初衷。通過有關學科的教育，從多個方面幫助青少年在認識到環(huán)境問題、資源問題和能源問題的迫切性的同時，也要幫助它們認識到科學技術和社會進步是解決環(huán)境問題的有效途徑，幫助他們對未來建立起堅強的信心。從而使得愛護環(huán)境和保護環(huán)境的認識和行動，不僅限于廢棄物的回收、保持公共環(huán)境的清潔衛(wèi)生、保護野生動物和生態(tài)環(huán)境等，更重要的是結合對科學技術的正確評價，提高自己的學習興趣和社會責任感。

參考文獻:

[1]唐有祺，王夔主編.化學與社會[M]. 北京:高等教育出版社.1997.

[2]周天澤.重塑被棄的金字塔，(走近化學叢書第二輯)[M]. 長沙: 湖南教育出版社. 2001.