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一、轉變觀念，將綠色化學的理念引入化學實驗教學

化學是一門實踐性很強的學科，化學實驗教學又是化學教學過程中的重要環節，實驗教學對學生科學思維、動手能力、創新意識的培養起著重要的作用。但絕大多數化學實驗不可避免地對環境造成了污染。［4］以大學無機化學實驗教學為例，使用到的化學藥品有100多種。其中不乏各種毒性較大的物質：如鋇鹽、鉛鹽、鎘鹽、鉻鹽等各種金屬鹽類；硫化氫、氯氣、二氧化氮、二氧化硫等有刺激性或有毒氣體；四氯化碳、乙醚、丙酮等各種有機溶劑。［5］因此，對傳統化學實驗進行綠色化改革，全面推行綠色化學實驗乃大勢所趨。綠色化學實驗是以綠色化學為指導思想，用預防化學污染的新思想和新技術，對常規實驗進行改革而形成的化學實驗的新方法。它的具體內涵體現在使用化學品遵循的“5R”原則上：［6－9］1．Reduction—減量（減少試劑用量，提高轉化率，可減少“三廢”排放量）；2．Reuse—重復使用（催化劑、載體等，應有重復使用的設計，可降低成本、減少廢棄物）；3．Recycling—回收使用（回收未反應的原料、副產物、催化劑、穩定劑等非反應試劑）；4．Regeneration—再生利用（變廢為寶，是節省資源，減少污染的有效途徑）；5．Rejection一拒用（拒絕使用無法回收、無法替代的毒副作用、污染作用明顯的原料，是杜絕污染的最根本方法）。具體來說，就是化學試劑、化學反應、途徑、產物、劑量等等的綠色化。

二、改革教學內容和手段，將綠色化學的理念

滲透入實驗過程作為高校化學教師，應不斷地改進實驗教材和教學內容，將綠色化學的理念融入到化學實驗教學中，培養具有綠色化學意識的化學人才，實現化學實驗的綠色化。主要的改進手段有以下幾點。

（一）反應試劑綠色化

不管是無機化學實驗、有機化學實驗、分析化學實驗還是物理化學實驗，都多多少少要使用到有毒有害的反應試劑。反應試劑的調整對實驗綠色化進程意義重大。如無機元素化學實驗中將鑒定Br－、I－時使用的氯水改為雙氧水，既可以省去制備氯氣的煩瑣操作，避免氯氣、氯水對環境及健康造成的不良影響，又可以讓學生靈活運用學過的知識。［10］有機化學實驗中“苯乙酮的制備”要用大量苯，此實驗可用生理毒性比苯小得多的甲苯代替”；［11］傳統的“己二酸的制備”實驗，現有有機化學實驗教材是以環己醇為原料、用硝酸作為氧化劑的傳統工藝，硝酸是危險、有強腐蝕性的物質，副產的NO會破壞臭氧層，而且該反應為強放熱反應，極易飛速升溫而失控。“己二酸的制備”可以采用綠色合成工藝，即以環己烯為原料，以H2O2為氧化劑合成己二酸，該工藝以綠色氧化劑H2O2代替HNO3，反應條件溫和，易于控制。［12］

（二）常量實驗微量化、半微量化

盡管很多實驗經過改進以后，所用原料毒性很小或基本無毒，但排放量大了仍會造成污染。應此，實驗的微量化和半微量化不僅是減少試劑用量的簡單問題，也是走綠色化學之路的必然選擇。自從20世紀80年代美國科學家在基礎有機化學的微型制備實驗研究中取得成功后，微型化學實驗的探究與應用就成為一種趨勢。微型化學實驗是以盡可能少的反應物質來獲取所需化學信息的實驗方法與技術。雖然其試劑用量一般只是常規實驗用量的1／10乃至更少，但其效果卻可以達到準確、明顯、安全、方便和防止環境污染等目的。采用微型化學實驗技術，可以大大減少試劑用量、縮短實驗時間、降低環境污染，也有利于強化學生的動手操作能力，培養學生的創新思維和環保意識。［5］如在無機性質實驗中，對不用加熱和不需要沉淀分離的實驗，改在點滴板上進行，試劑用量可減低到原來的1／2～1／5。有機實驗中的如乙酸乙酯的制備、從茶葉中提取咖啡因等實驗改成半微量實驗后產品產率和質量仍能得到一定保證。［11］

（三）實驗模式循環化

傳統實驗是“原料—產物—廢棄物”的單向線性系統，特征是原料的高消耗性以及產物對人和環境的高污染性，隨著資源的短缺甚至枯竭，人類生存環境的不斷惡化，這種傳統實驗模式正在受到前所未有的挑戰，人們越來越清楚地認識到它的種種缺陷和不足。“循環實驗”的根本在于“循環”兩字———充分利用實驗產物，綠色化處理實驗廢物。循環實驗模式一般有兩種：［13］1．原料—產物（原料）—產物（無毒、低毒廢物）；例如：乙酰水楊酸的制備～提純—含量分析（酸堿滴定法）。本實驗的反應物為乙酸酐和水楊酸，常溫條件下生成乙酰水楊酸，在下一輪乙酰水楊酸的提純及含量測定實驗中作為樣品使用。2．原料—產物（原料）—產物—原料。例如：以配位連續滴定法測定混合液中的Bi3＋和Pb2＋離子，是分析化學實驗教學中的一個重要實驗內容。按照傳統的試驗方法，供學生測定的混合試液幾乎都是由分析純的硝酸鹽試劑配制而成。以前在學生完成分析實驗之后，含有Bi3＋和Pb2＋廢液也就隨下水管排掉。這些廢液如不回收，既污染環境又浪費資源。在該實驗過程中，如以硫化鈉為沉淀劑處理含Bi3＋和Pb2＋的廢液，則Bi3＋和Pb2＋均以硫化物沉淀的形式回收，然后用稀硝酸加以溶解，并通過硝酸用量的控制，使再生后試液的酸度恰為滴定所需的pH值，這樣就可供學生在實驗中反復使用。［14］

（四）實驗技術（儀器）更合理化

在物理化學實驗中，U型管水銀壓力計和貝克曼溫度計使用頻率曾經很高。但這兩種儀表都含有汞，容易造成實驗室汞污染。可將U型管水銀壓力計改換為壓力傳感器，不僅能達到無汞的目的，而且還使壓力測量讀數更準、更快；傳統的貝克曼溫度計也可換為“SWC－Ⅱ型數字貝克曼溫度計”，既省時又安全，效果也很好。［15］而在有機化學實驗中，微波輻射法的運用也為實驗綠色化開辟了一條新的道路。與常規加熱法相比，微波輻射促進合成方法可以顯著地節能，提高反應速率，縮短反應時間，減少污染，且能實現一些常規方法難以實現的反應。微型實驗、小量一半微量實驗可以據以有選擇地改造為微波化學實驗。微波化學反應直接或間接地減少了環境污染。作為一種新技術，應大力研究和推廣，使之形成新的實驗體系。［5，16］

（五）計算機和多媒體技術幫助實現實驗綠色化［2，4，13，17］

利用計算機多媒體技術對化學實驗進行輔助教學是近年來新興起來的一種實驗教學手段。化學實驗屬于消耗性實驗，常規的、傳統的化學實驗不可避免地會消耗許多藥品和大量的水資源。計算機輔助教學模擬化學實驗（仿真實驗）是一種化學試劑和儀器裝置“零投入”和“廢棄物零排放”的特殊實驗方式，特別適合于演示實驗。我們利用計算機多媒體技術對實驗原理、裝置、流程、實驗過程進行仿真，用文字、聲音、圖像、動畫的效果，讓學生在計算機屏幕上所做實驗達到身臨其境的感受，如在直觀的情景中“實驗”。如醚的過氧化物爆炸、有毒溶劑的燃燒、砷化物的相互轉化、膠體的電泳、硫化氫的性質與制取等。學生可以反復地操作練習，重現實驗內容和實驗現象，觀察實驗的現象變化。實驗軟件本身就帶有較高的趣味性和游戲性，既可以大大提高學生對實驗課的學習興趣，充分調動學生的積極性和主動性，又可以減少環境污染和實驗危險。

三、培養學生環保意識，妥善處理實驗室“三廢”［18，19］

在實驗教學中，教師必須適時灌輸綠色化學思想，讓學生充分理解和接納綠色化學知識；教導學生依據“5R”原則來考慮和解決化學實驗中出現的污染問題，做到實驗藥品的減量化、循環或回收再利用，選擇污染少、裝置簡單、產物易分離、安全性高的實驗方法，在無法避免使用或產生有毒有害物質時，必須采取有效的保護和消害處理措施；引導學生觀察和認識生活、生產中的綠色化學現象，鞏固和加深綠色化學知識。同時，實驗室要積極創造條件，對實驗后的“三廢”進行無害化處理。如無機實驗室首先要對廢液收集桶中的各種酸堿和金屬溶液進行預處理，有針對性地加入一些中和劑和沉淀劑。預處理后的廢液可通過專用管道排到指定處作無害化處理。有機實驗室更應對各種廢液分類收集后處理。玻璃廢渣、廢瓶、或有毒廢渣集中存放后可由學校統一收集處理。實驗室內應裝有通風櫥、排風機等，有條件的還可安裝正壓送風系統。正壓送風系統采用從天花板送風口壓入新鮮空氣，可以把實驗室中的煙霧從門、窗或是實驗室墻角專用的出風口中壓出，能更有效的處理實驗過程中產生的煙霧。

作者：殷馨王海文工作單位：華東理工大學化學與分子工程學院化學實驗教學中心