李善吉，李文超

摘要：本文分析了現(xiàn)在大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，闡述了綠色化學(xué)的概念、特點(diǎn)，分析了高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀，并對(duì)如何將綠色化學(xué)的原則、特點(diǎn)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中去，推動(dòng)大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的綠色化進(jìn)行了初步探討。

關(guān)鍵詞：高校實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；綠色化學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）19-0043-02

綠色化學(xué)也稱環(huán)境無(wú)害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)，是指運(yùn)用化學(xué)原理，在化學(xué)品及其制備過(guò)程的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用過(guò)程中減少或消除對(duì)人類健康和環(huán)境有害的物質(zhì)的使用和產(chǎn)生，是一門(mén)從源頭上阻止污染的化學(xué)，是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在化學(xué)領(lǐng)域里的體現(xiàn)[1，2]?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)作為大學(xué)化學(xué)專業(yè)的一門(mén)必修課程，將涉及各種不同類型的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，使用大量各種有毒化學(xué)試劑，而現(xiàn)在的大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，許多學(xué)校仍是按傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行教學(xué)，即按常量法使用大量的有毒、易揮發(fā)的有機(jī)試劑，且實(shí)驗(yàn)后，各種廢液不經(jīng)任何處理就直接倒入下水道等等。這些都給環(huán)境造成了直接或間接的影響。本文從實(shí)驗(yàn)試劑的用量、實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改進(jìn)等方面對(duì)推動(dòng)大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化進(jìn)行了簡(jiǎn)單的探討。

一、高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀

高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)包括有機(jī)、無(wú)機(jī)、物化、分析和環(huán)境檢測(cè)和分析等學(xué)科的實(shí)驗(yàn)，不可避免地排放著各種廢液和廢物，現(xiàn)在隨著學(xué)生的擴(kuò)招，學(xué)生實(shí)驗(yàn)的人數(shù)也在不斷增加，因而實(shí)驗(yàn)中消耗的試劑和藥品也大大增加，相應(yīng)地，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢液和廢物也在大大增加。但高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)試劑和藥品種類繁多，一個(gè)化學(xué)專業(yè)的學(xué)生，在大學(xué)期用到的化學(xué)試劑和藥品可達(dá)上百種之多，如果有的學(xué)生能讀到碩士和博士時(shí)，接觸的試劑和藥品就更多了；另外，高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的廢液和廢物中的組成成分復(fù)雜，分離提純的難度很大，因而，高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的廢液直接倒入下水道。因此，這樣日復(fù)一日，年復(fù)一年，不但傷害著學(xué)生的身體，而且也污染著學(xué)校周邊的環(huán)境。同時(shí)，很多高校的實(shí)驗(yàn)室下水道與居民的下水道相連，污染物將通過(guò)下水道形成交叉污染，最后會(huì)流入河中或進(jìn)入土壤中，這樣，污染的水將影響灌溉到的農(nóng)作物或飲用水，對(duì)環(huán)境和人的安全帶來(lái)極大的危害。因此，必須從源頭上控制污染物，除了化學(xué)實(shí)驗(yàn)污染物單獨(dú)處理和排出外，加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化是從源頭上控制污染物的最有效的手段。作為高校教師，有責(zé)任和義務(wù)遵照綠色化學(xué)的原則，從各方面不斷地改進(jìn)各種實(shí)驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化進(jìn)行不懈地努力。

二、減少化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的試劑用量，用微型實(shí)驗(yàn)代替常量實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)在很多大學(xué)實(shí)驗(yàn)大部分都是采用常量試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所用液體試劑動(dòng)不動(dòng)就是幾十毫升，固體藥品用量動(dòng)不動(dòng)就是十幾克，并且，作為大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，做完實(shí)驗(yàn)后，一般是不進(jìn)行試劑回收的，都是作為廢液倒入廢液池，甚至直接倒入下水道，例如，在有機(jī)實(shí)驗(yàn)中的1-溴丁烷的制備中，有的實(shí)驗(yàn)教材中，要求用到的試劑的量為12mL濃硫酸、8mL正丁醇和10克溴化鈉。又如，在有的高分子實(shí)驗(yàn)教材中，在甲基丙烯酸甲酯的本體聚合中，甲基丙烯酸甲酯的用量就要40mL，在苯乙烯與馬來(lái)酸酐的交替共聚合中，溶劑甲苯的用量就要76mL，以上有機(jī)和高分子實(shí)驗(yàn)中的試劑和藥品的用量都很大，不但濃硫酸、甲基丙烯酸甲酯和甲苯本身是有毒有害物質(zhì)，而且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有毒副產(chǎn)物。微型實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)藥品微量化及實(shí)驗(yàn)儀器微型化，它能有效減少試劑用量，降低實(shí)驗(yàn)排廢量，減少環(huán)境污染，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，而且安全可靠。因此，在不影響教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)效果的情況下，我們將上面的實(shí)驗(yàn)試劑和藥品減少，采用微型實(shí)驗(yàn)，實(shí)際證明，我們的改進(jìn)，不但達(dá)到了教學(xué)目的，而且實(shí)現(xiàn)了從源頭上減少污染的綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

三、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，盡量避免使用有毒試劑和藥品

1998年，Anastas等[3]針對(duì)綠色化學(xué)提出了12原則，其中之一是在合成方法中盡量不使用和不產(chǎn)生對(duì)人類健康和環(huán)境有毒有害的物質(zhì)。在滿足教學(xué)要求和保證實(shí)驗(yàn)效果的情況下，可以將使用有毒試劑和藥品的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，盡量避免使用有毒試劑和藥品的使用。例如，在高分子實(shí)驗(yàn)中，大部分是選用酮以及苯或甲苯等有毒物質(zhì)為溶劑來(lái)做溶液聚合實(shí)驗(yàn)，為了減少實(shí)驗(yàn)中的有毒有害物質(zhì)，我們將溶液聚合改成以水為溶劑的丙烯酰胺的水溶液聚合；又如，在物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，在燃燒熱測(cè)定實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中是用有毒的萘作為實(shí)驗(yàn)藥品，可以用無(wú)毒的蔗糖代替萘作為待測(cè)物；在凝固點(diǎn)降低法測(cè)定物質(zhì)摩爾質(zhì)量實(shí)驗(yàn)中，也可用無(wú)毒的水-蔗糖體系取代傳統(tǒng)的有毒環(huán)己烷-萘實(shí)驗(yàn)體系[4，5]。通過(guò)上面的用無(wú)毒物質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有毒試劑和藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不但能減少對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人體的傷害，而且能達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。

四、精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，盡量使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之間具有連續(xù)性

設(shè)計(jì)具有高使用效益、低環(huán)境毒性的化學(xué)品是綠色化學(xué)的原則之一[3]。本著此原則，在選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，我們可以選擇前后實(shí)驗(yàn)的連續(xù)性，即用前一個(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物作為下一個(gè)實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)物，這樣就高效利用了反應(yīng)產(chǎn)品，相應(yīng)地減少了化學(xué)藥品的浪費(fèi)，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)成本。例如，在高分子實(shí)驗(yàn)中，可以把乙酸乙烯酯的溶液聚合和聚乙烯醇的制備兩個(gè)實(shí)驗(yàn)安排為相鄰的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，因?yàn)橐宜嵋蚁サ娜芤壕酆系漠a(chǎn)物可以用來(lái)作為實(shí)驗(yàn)聚乙烯醇制備的原料；在進(jìn)行凝膠滲透色譜（GPC）測(cè)量聚合物分子量的實(shí)驗(yàn)中，可以用學(xué)生由聚合物制備實(shí)驗(yàn)中制得的聚合物作為樣品進(jìn)行測(cè)試，這樣就不需購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)樣品，達(dá)到綠色化學(xué)的目的；又如在有機(jī)實(shí)驗(yàn)中，可以把對(duì)氨基苯磺酸的制備和甲基橙的制備連續(xù)安排，因?yàn)樯弦粚?shí)驗(yàn)制備的對(duì)氨基苯磺酸可以作為下一實(shí)驗(yàn)甲基橙制備的原料。

五、結(jié)論

綠色化學(xué)是一種新的創(chuàng)造性思想，是當(dāng)今國(guó)際化學(xué)科學(xué)研究的前沿。綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)使用化學(xué)藥品的基本原則為拒絕使用危害品原則（reject）、減量使用原則（reduce）、循環(huán)使用原則（recycle）、重新使用原則（reuse），極大地減少或消除了實(shí)驗(yàn)室的“三廢”，盡可能減少環(huán)境污染或無(wú)污染，以實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)要求盡可能少的負(fù)作用的理想和目標(biāo)，是綠色化學(xué)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的具體體現(xiàn)，是培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)觀念的重要途徑[4]。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，只要本著綠色化學(xué)的原則，對(duì)各實(shí)驗(yàn)深入探究，就會(huì)不斷出現(xiàn)新的措施和方法，但這是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，需要教育工作者堅(jiān)持不懈地研究和探索?？傊?，將綠色化學(xué)教育納入高等院校教學(xué)改革內(nèi)容，把綠色化學(xué)的思想滲透到化學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容之中，對(duì)培養(yǎng)具有可持續(xù)發(fā)展理念和具有綠色化學(xué)理念的專業(yè)人才具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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