當(dāng)今全球環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重,化學(xué)工業(yè)的發(fā)展是一個重要原因,它在為人們帶了驚訝的同時,也帶來了令人煩惱的化學(xué)環(huán)境問題,因此,在治理環(huán)境污染的進程中,化學(xué)工作者對此負(fù)有不可推卸的責(zé)任。除大型工礦企業(yè)污染之外,每天數(shù)以萬計的高校、中學(xué)有大批學(xué)生在做各種各樣的化學(xué)實驗,其中許多學(xué)校排放的廢物很少處理。雖然每次排放量不算大,但這種“聚沙成塔”的污染成分復(fù)雜。累計效應(yīng)實在不應(yīng)被忽視。
我們知道化學(xué)是一門中心科學(xué)。這門科學(xué)離不開實驗,實驗是化學(xué)理論產(chǎn)生的基礎(chǔ),化學(xué)的規(guī)律和成果建立在實驗基礎(chǔ)上,化學(xué)實驗也是檢驗化學(xué)理論正確與否的唯一標(biāo)準(zhǔn)。
化學(xué)實驗室的污染具有如下特點:
1、污染物質(zhì)濃度大而集中,如無機酸、堿幾乎是每個實驗所必需的,這些東西若不加處理直接排放,會腐蝕下水管道,污染附近土壤。
2、種類較多,不像工廠那樣單一。
3、有機實驗室揮發(fā)性、有毒性物質(zhì)多。
發(fā)達國家大學(xué)化學(xué)系都非常重視三廢處理的問題,一般設(shè)置了由教授負(fù)責(zé)的處理本系三廢的領(lǐng)導(dǎo)班子。處理費用投入也較大,而我國在這方面相對滯后。因此改變傳統(tǒng)的實驗設(shè)置和模式是相當(dāng)必要的。目前,綠色化學(xué)已成為當(dāng)前化學(xué)研究的熱點和前沿,而且是21世紀(jì)化學(xué)發(fā)展的重要方向之一。它為人類解決化學(xué)工業(yè)對環(huán)境的污染,實現(xiàn)經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展提供了有效的手段。綠色化學(xué)要求通過一系列的原理與方法來降低或除去化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計、制造與應(yīng)用中有害物質(zhì)的使用與產(chǎn)生,使所設(shè)計的化學(xué)產(chǎn)品或過程對環(huán)境更加友好。換句通俗的話說,就是我們要從源頭上控制污染,設(shè)計無污染的化學(xué)工藝,而不是等到污染之后再去治理。要實現(xiàn)這一過程,首先要從實驗室開始,才能過渡到工業(yè)生產(chǎn)。
我建議從以下幾方面入手:
一、刪除和改進以劇毒物質(zhì)為主的實驗
我們要大刀闊斧地刪除那些毒性大、危險性大,三廢處理困難的實驗項目,無疑符合綠色化學(xué)之要求。如無機實驗中含氰電鍍,As203的性質(zhì),N02的性質(zhì)和制備,C12的氧化性,砷酸鹽的性質(zhì)等實驗。從北京師范大學(xué)等院校無機化學(xué)教研室主編的“無機化學(xué)實驗”第三版的改進上體現(xiàn)了出來,它刪除了第二版中相關(guān)內(nèi)容。又如在有機化學(xué)實驗中,可用“肉桂酸”實驗代替“喹啉”實驗,避開了苯胺、硝基等有毒致癌試劑,可用“溴乙烷”實驗代替“溴苯”實驗,避開了苯、溴等對空氣污染大的試劑,減少對環(huán)境的污染,同時也降低了低值易耗品的費用;對于合成硝基酚、雙酚A及酚酞類化合物,由于反應(yīng)不可能完全,酚類在水中的溶解度較大,這些廢液中所含的酚類都是超標(biāo)的,可以加入漂白粉煮一下,以使酚類氧化分解后再倒掉,這個方法對于苯胺類化合物也適用。
二、發(fā)展微型化學(xué)實驗,減少環(huán)境污染
微型化學(xué)操作技術(shù)是以盡可能少的試劑來獲取所需的化學(xué)信息的實驗方法。其試劑用量為對應(yīng)常規(guī)實驗數(shù)的十分之一至千分之一。開展微型化學(xué)實驗有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,增強環(huán)境意識。其優(yōu)越性有如下幾點:
1、微型化學(xué)實驗,特別是微型制備方法,并非常規(guī)化學(xué)實驗的簡單縮小,其中相當(dāng)一部分是近代科研方法的模擬(在近期大量文獻中,有機合成多是毫摩爾級的)。它將合成與鑒定融為一體,利用紅外、色譜、核磁共振等現(xiàn)代儀器對實驗制得的少量產(chǎn)物進行組成與結(jié)構(gòu)的測試。通過由常量到微型實驗的方法演變,使學(xué)生體會到如何利用化學(xué)基本原理來重新設(shè)計、改造、組合各種儀器裝置,以滿足不同規(guī)格的實驗要求。這個靈活應(yīng)用知識的過程,對活躍學(xué)生的思路,激發(fā)他們的創(chuàng)造力將起到積極的作用。
另外,微型制備實驗把合成產(chǎn)物的數(shù)量控制在不超過后續(xù)測試的需用量作為一項原則。這樣,既滿足實驗所需獲取的化學(xué)信息的要求,又大幅度地降低原料試劑的用量,減少化學(xué)反應(yīng)對環(huán)境的污染,其經(jīng)濟效益是顯而易見的。同時,試劑量可使反應(yīng)時間縮小,一些實驗現(xiàn)象更易觀察,有良好的教學(xué)效果。
2、采用微型化學(xué)實驗對教師進行教學(xué)內(nèi)容方法的改革是一個促進,特別是中學(xué)化學(xué)實驗室,由于經(jīng)費緊張,開出的實驗較少,有些學(xué)校干脆不開學(xué)生實驗,只是教師演示而已。微型化學(xué)實驗安全以節(jié)省,解除了實驗教師的不少后顧之憂。他們可更放手在采用開放型和探索型的實驗教學(xué)方式去因材施教。如對同一實驗項目,可設(shè)計幾種不同的原料或幾個不同的用量,由學(xué)生選做。改變過去那種實驗內(nèi)容和實驗要求過于統(tǒng)一的格局,充分地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,使他們在主動探索的氣氛中,做好微型化學(xué)實驗。
微型化學(xué)實驗的儀器、藥劑、滴瓶小巧便攜,為課堂上邊講邊做提供了方便。有的學(xué)校在元素與化合物的教學(xué)中,每堂結(jié)合講解內(nèi)容做幾個微型實驗,從而改變過去敘述性內(nèi)容教學(xué)枯燥乏味的情況,收到較好的效果。微型化學(xué)實驗還為開展課余的化學(xué)科技活動增添了新的內(nèi)容和手段。
三、采用閉路操作或循環(huán)使用等實驗方法
1、實驗室應(yīng)設(shè)酸槽和廢堿槽,一段時間后,將其進行中和達到規(guī)定的PH值6―9后再排放。
2、貴重的藥品的廢液也要經(jīng)化學(xué)處理回收后再排放。
3、對一些有毒有機難溶物要經(jīng)過蒸餾回收處理后再排放。
這些方法能增強學(xué)生的環(huán)保意識,使他們知道化學(xué)試劑的使用原則,明確即使是點滴量的化學(xué)藥品,也能發(fā)生顯著反應(yīng),所以不能隨意排放,污染我們賴以生存的地球。
四、增加設(shè)計性、綜合性實驗,提高科技含量
當(dāng)今時代,科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展,促進了各學(xué)科之間互相滲透,學(xué)科間的界限也將變得越來越模糊。因此如何培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用各化學(xué)學(xué)科的理論知識和實驗技能來解決實際化學(xué)問題的能力,成為一個迫切的課題。
總之,世界需要綠色化,人類文明的重要組成部分――科學(xué)實驗首先綠色化,對于推動納米科技的發(fā)展,實驗手段和技術(shù)改進有極好作用。