改革高校实验教学 推动实验教学绿色化

摘要：本文分析了现在大学实验教学的现状，阐述了绿色化学的概念、特点，分析了高校化学实验的现状，并对如何将绿色化学的原则、特点应用到实验教学中去，推动大学实验教学的绿色化进行了初步探讨。

关键词：高校实验；实验教学；绿色化学

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）19-0043-02

绿色化学也称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，是指运用化学原理，在化学品及其制备过程的设计、开发和应用过程中减少或消除对人类健康和环境有害的物质的使用和产生，是一门从源头上阻止污染的化学，是可持续发展战略在化学领域里的体现[1，2]。化学实验作为大学化学专业的一门必修课程，将涉及各种不同类型的化学实验，使用大量各种有毒化学试剂，而现在的大学化学实验教学中，许多学校仍是按传统的实验方法进行教学，即按常量法使用大量的有毒、易挥发的有机试剂，且实验后，各种废液不经任何处理就直接倒入下水道等等。这些都给环境造成了直接或间接的影响。本文从实验试剂的用量、实验方案的改进及实验内容的改进等方面对推动大学化学实验的绿色化进行了简单的探讨。

一、高校化学实验的现状

高校化学实验包括有机、无机、物化、分析和环境检测和分析等学科的实验，不可避免地排放着各种废液和废物，现在随着学生的扩招，学生实验的人数也在不断增加，因而实验中消耗的试剂和药品也大大增加，相应地，实验过程中产生的废液和废物也在大大增加。但高校化学实验的特点是实验试剂和药品种类繁多，一个化学专业的学生，在大学期用到的化学试剂和药品可达上百种之多，如果有的学生能读到硕士和博士时，接触的试剂和药品就更多了；另外，高校化学实验的废液和废物中的组成成分复杂，分离提纯的难度很大，因而，高校化学实验的废液直接倒入下水道。因此，这样日复一日，年复一年，不但伤害着学生的身体，而且也污染着学校周边的环境。同时，很多高校的实验室下水道与居民的下水道相连，污染物将通过下水道形成交叉污染，最后会流入河中或进入土壤中，这样，污染的水将影响灌溉到的农作物或饮用水，对环境和人的安全带来极大的危害。因此，必须从源头上控制污染物，除了化学实验污染物单独处理和排出外，加强化学实验改进，实现化学实验绿色化是从源头上控制污染物的最有效的手段。作为高校教师，有责任和义务遵照绿色化学的原则，从各方面不断地改进各种实验，为实现化学实验的绿色化进行不懈地努力。

二、减少化学实验中的试剂用量，用微型实验代替常量实验

现在很多大学实验大部分都是采用常量试剂进行实验，所用液体试剂动不动就是几十毫升，固体药品用量动不动就是十几克，并且，作为大学教学实验，做完实验后，一般是不进行试剂回收的，都是作为废液倒入废液池，甚至直接倒入下水道，例如，在有机实验中的1-溴丁烷的制备中，有的实验教材中，要求用到的试剂的量为12mL浓硫酸、8mL正丁醇和10克溴化钠。又如，在有的高分子实验教材中，在甲基丙烯酸甲酯的本体聚合中，甲基丙烯酸甲酯的用量就要40mL，在苯乙烯与马来酸酐的交替共聚合中，溶剂甲苯的用量就要76mL，以上有机和高分子实验中的试剂和药品的用量都很大，不但浓硫酸、甲基丙烯酸甲酯和甲苯本身是有毒有害物质，而且在实验过程中会产生大量的有毒副产物。微型实验的特点是实验药品微量化及实验仪器微型化，它能有效减少试剂用量，降低实验排废量，减少环境污染，缩短实验时间，而且安全可靠。因此，在不影响教学计划和教学效果的情况下，我们将上面的实验试剂和药品减少，采用微型实验，实际证明，我们的改进，不但达到了教学目的，而且实现了从源头上减少污染的绿色化学实验。

三、改进实验方案，尽量避免使用有毒试剂和药品

1998年，Anastas等[3]针对绿色化学提出了12原则，其中之一是在合成方法中尽量不使用和不产生对人类健康和环境有毒有害的物质。在满足教学要求和保证实验效果的情况下，可以将使用有毒试剂和药品的传统实验方案进行适当调整，尽量避免使用有毒试剂和药品的使用。例如，在高分子实验中，大部分是选用酮以及苯或甲苯等有毒物质为溶剂来做溶液聚合实验，为了减少实验中的有毒有害物质，我们将溶液聚合改成以水为溶剂的丙烯酰胺的水溶液聚合；又如，在物理化学实验中，在燃烧热测定实验，传统实验中是用有毒的萘作为实验药品，可以用无毒的蔗糖代替萘作为待测物；在凝固点降低法测定物质摩尔质量实验中，也可用无毒的水-蔗糖体系取代传统的有毒环己烷-萘实验体系[4，5]。通过上面的用无毒物质代替传统的有毒试剂和药品进行实验，不但能减少对环境的污染和对人体的伤害，而且能达到实验教学的目的。

四、精选实验内容，尽量使实验内容之间具有连续性

设计具有高使用效益、低环境毒性的化学品是绿色化学的原则之一[3]。本着此原则，在选择实验内容时，我们可以选择前后实验的连续性，即用前一个实验的产物作为下一个实验的反应物，这样就高效利用了反应产品，相应地减少了化学药品的浪费，节省了实验成本。例如，在高分子实验中，可以把乙酸乙烯酯的溶液聚合和聚乙烯醇的制备两个实验安排为相邻的两个实验，因为乙酸乙烯酯的溶液聚合的产物可以用来作为实验聚乙烯醇制备的原料；在进行凝胶渗透色谱（GPC）测量聚合物分子量的实验中，可以用学生由聚合物制备实验中制得的聚合物作为样品进行测试，这样就不需购买实验样品，达到绿色化学的目的；又如在有机实验中，可以把对氨基苯磺酸的制备和甲基橙的制备连续安排，因为上一实验制备的对氨基苯磺酸可以作为下一实验甲基橙制备的原料。

五、结论

绿色化学是一种新的创造性思想，是当今国际化学科学研究的前沿。绿色化学实验使用化学药品的基本原则为拒绝使用危害品原则（reject）、减量使用原则（reduce）、循环使用原则（recycle）、重新使用原则（reuse），极大地减少或消除了实验室的“三废”，尽可能减少环境污染或无污染，以实现绿色化学要求尽可能少的负作用的理想和目标，是绿色化学可持续发展战略在化学实验中的具体体现，是培养学生绿色化学观念的重要途径[4]。在化学实验教学中，只要本着绿色化学的原则，对各实验深入探究，就会不断出现新的措施和方法，但这是一个漫长的过程，需要教育工作者坚持不懈地研究和探索。总之，将绿色化学教育纳入高等院校教学改革内容，把绿色化学的思想渗透到化学课程教学内容之中，对培养具有可持续发展理念和具有绿色化学理念的专业人才具有重要意义。

参考文献：

[1]曾家驹.应用型人才关头必须走改革创新之路[J].中国高教研究，2001，（2）：79-80.

[2]蔡卫权，程蓓，张光旭，等.绿色化学原则在发展[J].化学进展，2009，21（10）：2001-2008.

[3]Anas t as P T，Warner J C.Green Che mistry：Theory and Practice. New York：Oxford Universi ty Press，Inc.，1998：11-56.

[4]罗青枝，郭子成，杨久义，等.改进物理化学实验教学，增强学生绿色化学理念[J].中国科技创新导刊，2009，（29）：80.

[5]过家好，陈俊明.物理化学实验的绿色化改革与实践[J].广东化工，2010，（12）：165-166.