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【摘要】本文分析了中学实验室污染情况；阐述了绿色化学的概念和意义；提出只有将绿色化学融入中学化学才能从根本上解决中学化学实验对环境污染的问题。
【关键词】中学实验室；绿色化学；污染
随着近几年我国化学工业和教育业的不断壮大，大中小学以及科研单位实验室的污染问题逐渐凸显出来，污染大户已不只是工业、企业。
武汉大学化学学院的王福来等指出〔1〕，中学、高校的化学教学实验室是训练学生动手能力的场所，每天都有大批学生在做各种化学实验，虽然每次排放污染物的量不大，但由于实验日复一日、年复一年地在进行，累积的污染不容忽视。另外，与工业固定生产方式不同，学生实验所有化学试剂变化多、污染物成分相当复杂。而随着教育事业的发展，实验活动增多，如不及时采取应对措施，其后果将难以预料。
我国实验室环保专家、哈工大环境工程学院教授樊庆锌认为〔2〕：学校实验室对环境的危害特别大，因为很多下水道跟江、河相通，即使渗入地下，也会破坏生态的平衡、污染水质，并影响生物的生长环境，其危害也是不可估量的。
1、中学实验室造成环境污染的原因
1.1 实验所用药品种类繁多，产生的有毒、有害物质多样、复杂。
高中化学实验所用药品种类多，药品从强酸（如盐酸、硫酸等）、强碱（如氢氧化钠、氢氧化钾等）到各类重金属元素的药品。 其中〔3〕无机物质169种，有机物质29种、指示剂4种等，试剂变化多、排放的污染物成分相当复杂，一个学生从初中到高中因实验产生的废水、废液量约200升，固体废弃物约4公斤，气体约2升，如果将一个省市所有化学实验的中学废物排放累积起来，其污染程度不亚于一个小型化工厂。现列举了易造成环境污染的几个实验如表1：
实验使用或产生的二氧化硫、硫化氢、氯气、溴、苯酚会对学生呼吸道的影响最为明显，严重的还会造成精神不振，慢性中毒。尤其苯酚的毒性非常强，极少量就会造成造成湖泊里的鱼大量死亡。
1.2 由于资金、意识等各方面因素，现时较多的中学实验室都没有很好的污染治理设施。
目前对于一些实验废弃物，大多数学校一般采用土办法回收：把反应完的液体倒进指定容器，用来做别的实验用或刷洗容器，等到毒性小时再倒进下水道；把有腐蚀性的、有危害的实验废弃品倒在墙角埋掉；气体不好回收，一般被抽风机抽走，排到室外；而对于酸碱型物质如浓硫酸、盐酸等，则会先稀释，然后再倒进下水口。
表1 易造成环境污染的几个实验
1.3 一些学生没有养成良好的实验态度和实验习惯。
对于化学学生实验，大部分学生能认真对待，但有些学生则认为：只要成绩（理论成绩）好就行了，实验做与不做无所谓。因此个别学生不能正确看待实验预习，实验过程中胡乱使用药品、药品剂量，中学大部分实验都是在开放环境中进行，没有良好的尾气吸收，有时几个班甚至十几个班级连续做实验，其产生的有害气体对空气及师生的身体健康的影响不容忽视。还有的学生没有良好的实验习惯，废纸随地乱丢，废液、废渣不经处理就顺手倒在水槽中……。
如何解决来自中学的环境污染？将绿色化学融入中学化学, “绿化”中学实验。
2.绿色化学
绿色化学〔4〕又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学是设计研究没有或只有尽可能少的环境负作用，并在技术上、经济上可行的化学品和化学过程。它是实现化学污染防治的基本方法和科学手段，是一门从源头上阻止污染的化学，绿色化学适用各种化学领域。是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂和产物、副产物等的使用和产生。
绿色化学是一种理念,绿色化学的最大特点在于它是在始端就采用实现污染预防的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。它研究污染的根源——污染的本质在哪里，它不是去对终端或过程污染进行控制或进行处理。所以只有将绿色化学思融入中学化学教育,特别是融入中学化学实验中,才能彻底解决中学化学实验污染的问题。
3.将绿色化学融入中学化学
图1 实验装置图
3.1 推广使用微型化学实验仪器，节约药品，减少污染是绿色化学深入中学化学实验的重要途径。
〔5〕微型化实验是近10多年来国际化学实验改革创新的一门前沿课题，是绿色化学的一次新方法、新技术。 严格遵循了现代化学实验在物质的使用上“减量、循环、重新利用”等原则。目前，在许多国家已用微型化学实验仪器代替了常规化学实验仪器，我国北京师大和辽宁师大已研究出“初中微型仪器实验盒”，和“高中微型仪器实验盒”等专用微型实验专具。
微型实验具有以下特点：（１）成本低。微型实验仪器可以利用废弃物，像青霉素药瓶可作试剂瓶、集气瓶；一次性输液器可作导气管、多用滴管；指甲油瓶可作酒精灯；塑料吸饮管可作取药管；装药片的塑料板可以作点滴板；可利用空易拉罐、胶棉引线和石棉网，制作铝热反应简易发生装置，等等。（２）试剂用量少。微型化学实验使用试剂为常规量的十分之一 ～ 千分之一，如卤素的性质实验，所用药品种类多，份量大，改用透明塑料制作的微型滴管及井穴板做实验，既减少了药品消耗及废物排放量，又保证了实验现象明显。微型实验的开设对毒性大、药品贵、耗量大、易燃、易爆、污染严重、操作复杂的化学实验尤为必要，它能杜绝或明显减少实验过程中给环境带来的污染。
微型实验体现了绿色化学预防化学污染的原则，它体现了化学实验由“粗放型”到“集约型”的发展趋势。微型化学实验不是常规实验的简单微缩，也不是对常规实验的补充，更不是与常规实验的对立，它是在绿色化学思想下用预防化学污染的新实验思想、新方法和新技术对常规实验进行改革和发展的必然结果。因此在中学倡导微型化学实验是减少中学环境污染的有效途径。
3.2 创新改进实验，实验设计绿色化，减少环境污染。
3.2.1 减少实验用量，循环使用药品，减少环境污染。
现行中学化学教材中，有些实验指明了药品浓度，有些实验没有指明，有些实验的浓度过大，如高二课本第二章第三节浓度对化学平衡的影响的演示实验中，硫氰酸钾、 三氯化铁溶液的浓度为0.01mol/L，浓度过大，反应后试管中溶液颜色过深，不易观察出硫氰酸铁的血红色，应分别降为0.0005mol/L和0.1mol/L，這样改动实验药品的浓度即增强了实验效果，又减少药品的损耗，减小了环境污染。
部分实验药品改进后可循环使用,如用“碘锤”做碘的升华实验，用封有氯化铵固体的玻璃管做氯化铵的分解实验，用封有二氧化氮的两个连通的玻璃球进行温度对化学平衡影响的实验，…，即节省药品,又杜绝了环境污染。
3.2.2 对部分实验从实验技术、方法、仪器等进行绿色化设计。
如高一第六章第三节硫酸和蔗糖反应的实验6-4可以改进为如下方案：
实验方案：在100mL烧杯中放入10g蔗糖，加入几滴水，搅拌均匀。然后再加入100mL的质量分数为98%浓硫酸，迅速搅拌后，将100mL烧杯放入有少量水的玻璃水槽内的一个大理石小垫块上（大理石小垫块稍微高于水面，再在100mL小烧杯上倒扣一个大烧杯）。实验装置如图1。观察实验现象。
此实验的优点是：减少了有刺激性气体的排放及对空气的污染。
3.3 利用计算机多媒体系统进行模拟化学实验。
对一些试剂昂贵、实验中容易引起爆炸或必须采用有毒、有害的试剂(如苯、苯酚、重金属等)的实验，可利用电脑制作技术，用Flash、Chemlab等工具软件把实验过程和现象用动画等形式表现出来。这样不仅能起到实验所起的作用和效果，而且无污染；也可以利用摄像机等媒体工具把实验过程拍成录像或制成光盘，这样可以重复使用，避免整个实验中排放较多的有毒气体、有毒废水，给师生身体健康带来极大的危害，还可以节约能源经费。
3.4 在中学化学教育中渗透绿色化学的思想，在化学实验中培养绿色习惯。
在化学课堂教学中，一边向学生介绍环境污染、三废、大气污染物、酸雨、温室效应(选学)等概念，分析有关污染的成因和污染物的主要来源及危害，一边向学生阐明绿色化学的观点、要求，使他们树立起防治污染、保证人类生存质量的责任感。
实验教学与绿色化学联系最为紧密、最为直接，首先在实验教学中贯彻绿色化学观点，培养学生严谨的实验态度和科学的实验方法；其次，教师在实验教学过程中，限定用量，言传身教，培养学生节约药品的习惯，把好的经验传播给学生，使学生学会妥善处理化学实验的废弃物（回收、无害化处理），教给学生防治污染的重要方法——减量、减废、回收、再生和拒用等。
参考文献
［1］ 环保专家呼吁：污染莫让中学实验室制造 . 南方都市报 ,2004.5.8
［2］ 专家呼吁：中学化学实验也要注意环保 .牡丹江日报 ,(2002-01-26)
［3］ 浙江省中学各学科教学仪器设备配备目录, 2003．2
［4］ 薛慰灵.绿色化学——对环境友善的化学.化学教育,1997(9):1
［5］ 周怀宁 微型无机化学实验 .北京:科学出版社, 2000
收稿日期：2010-11-29
【关键词】中学实验室；绿色化学；污染
随着近几年我国化学工业和教育业的不断壮大，大中小学以及科研单位实验室的污染问题逐渐凸显出来，污染大户已不只是工业、企业。
武汉大学化学学院的王福来等指出〔1〕，中学、高校的化学教学实验室是训练学生动手能力的场所，每天都有大批学生在做各种化学实验，虽然每次排放污染物的量不大，但由于实验日复一日、年复一年地在进行，累积的污染不容忽视。另外，与工业固定生产方式不同，学生实验所有化学试剂变化多、污染物成分相当复杂。而随着教育事业的发展，实验活动增多，如不及时采取应对措施，其后果将难以预料。
我国实验室环保专家、哈工大环境工程学院教授樊庆锌认为〔2〕：学校实验室对环境的危害特别大，因为很多下水道跟江、河相通，即使渗入地下，也会破坏生态的平衡、污染水质，并影响生物的生长环境，其危害也是不可估量的。
1、中学实验室造成环境污染的原因
1.1 实验所用药品种类繁多，产生的有毒、有害物质多样、复杂。
高中化学实验所用药品种类多，药品从强酸（如盐酸、硫酸等）、强碱（如氢氧化钠、氢氧化钾等）到各类重金属元素的药品。 其中〔3〕无机物质169种，有机物质29种、指示剂4种等，试剂变化多、排放的污染物成分相当复杂，一个学生从初中到高中因实验产生的废水、废液量约200升，固体废弃物约4公斤，气体约2升，如果将一个省市所有化学实验的中学废物排放累积起来，其污染程度不亚于一个小型化工厂。现列举了易造成环境污染的几个实验如表1：
实验使用或产生的二氧化硫、硫化氢、氯气、溴、苯酚会对学生呼吸道的影响最为明显，严重的还会造成精神不振，慢性中毒。尤其苯酚的毒性非常强，极少量就会造成造成湖泊里的鱼大量死亡。
1.2 由于资金、意识等各方面因素，现时较多的中学实验室都没有很好的污染治理设施。
目前对于一些实验废弃物，大多数学校一般采用土办法回收：把反应完的液体倒进指定容器，用来做别的实验用或刷洗容器，等到毒性小时再倒进下水道；把有腐蚀性的、有危害的实验废弃品倒在墙角埋掉；气体不好回收，一般被抽风机抽走，排到室外；而对于酸碱型物质如浓硫酸、盐酸等，则会先稀释，然后再倒进下水口。
表1 易造成环境污染的几个实验
1.3 一些学生没有养成良好的实验态度和实验习惯。
对于化学学生实验，大部分学生能认真对待，但有些学生则认为：只要成绩（理论成绩）好就行了，实验做与不做无所谓。因此个别学生不能正确看待实验预习，实验过程中胡乱使用药品、药品剂量，中学大部分实验都是在开放环境中进行，没有良好的尾气吸收，有时几个班甚至十几个班级连续做实验，其产生的有害气体对空气及师生的身体健康的影响不容忽视。还有的学生没有良好的实验习惯，废纸随地乱丢，废液、废渣不经处理就顺手倒在水槽中……。
如何解决来自中学的环境污染？将绿色化学融入中学化学, “绿化”中学实验。
2.绿色化学
绿色化学〔4〕又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学是设计研究没有或只有尽可能少的环境负作用，并在技术上、经济上可行的化学品和化学过程。它是实现化学污染防治的基本方法和科学手段，是一门从源头上阻止污染的化学，绿色化学适用各种化学领域。是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂和产物、副产物等的使用和产生。
绿色化学是一种理念,绿色化学的最大特点在于它是在始端就采用实现污染预防的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。它研究污染的根源——污染的本质在哪里，它不是去对终端或过程污染进行控制或进行处理。所以只有将绿色化学思融入中学化学教育,特别是融入中学化学实验中,才能彻底解决中学化学实验污染的问题。
3.将绿色化学融入中学化学
图1 实验装置图
3.1 推广使用微型化学实验仪器，节约药品，减少污染是绿色化学深入中学化学实验的重要途径。
〔5〕微型化实验是近10多年来国际化学实验改革创新的一门前沿课题，是绿色化学的一次新方法、新技术。 严格遵循了现代化学实验在物质的使用上“减量、循环、重新利用”等原则。目前，在许多国家已用微型化学实验仪器代替了常规化学实验仪器，我国北京师大和辽宁师大已研究出“初中微型仪器实验盒”，和“高中微型仪器实验盒”等专用微型实验专具。
微型实验具有以下特点：（１）成本低。微型实验仪器可以利用废弃物，像青霉素药瓶可作试剂瓶、集气瓶；一次性输液器可作导气管、多用滴管；指甲油瓶可作酒精灯；塑料吸饮管可作取药管；装药片的塑料板可以作点滴板；可利用空易拉罐、胶棉引线和石棉网，制作铝热反应简易发生装置，等等。（２）试剂用量少。微型化学实验使用试剂为常规量的十分之一 ～ 千分之一，如卤素的性质实验，所用药品种类多，份量大，改用透明塑料制作的微型滴管及井穴板做实验，既减少了药品消耗及废物排放量，又保证了实验现象明显。微型实验的开设对毒性大、药品贵、耗量大、易燃、易爆、污染严重、操作复杂的化学实验尤为必要，它能杜绝或明显减少实验过程中给环境带来的污染。
微型实验体现了绿色化学预防化学污染的原则，它体现了化学实验由“粗放型”到“集约型”的发展趋势。微型化学实验不是常规实验的简单微缩，也不是对常规实验的补充，更不是与常规实验的对立，它是在绿色化学思想下用预防化学污染的新实验思想、新方法和新技术对常规实验进行改革和发展的必然结果。因此在中学倡导微型化学实验是减少中学环境污染的有效途径。
3.2 创新改进实验，实验设计绿色化，减少环境污染。
3.2.1 减少实验用量，循环使用药品，减少环境污染。
现行中学化学教材中，有些实验指明了药品浓度，有些实验没有指明，有些实验的浓度过大，如高二课本第二章第三节浓度对化学平衡的影响的演示实验中，硫氰酸钾、 三氯化铁溶液的浓度为0.01mol/L，浓度过大，反应后试管中溶液颜色过深，不易观察出硫氰酸铁的血红色，应分别降为0.0005mol/L和0.1mol/L，這样改动实验药品的浓度即增强了实验效果，又减少药品的损耗，减小了环境污染。
部分实验药品改进后可循环使用,如用“碘锤”做碘的升华实验，用封有氯化铵固体的玻璃管做氯化铵的分解实验，用封有二氧化氮的两个连通的玻璃球进行温度对化学平衡影响的实验，…，即节省药品,又杜绝了环境污染。
3.2.2 对部分实验从实验技术、方法、仪器等进行绿色化设计。
如高一第六章第三节硫酸和蔗糖反应的实验6-4可以改进为如下方案：
实验方案：在100mL烧杯中放入10g蔗糖，加入几滴水，搅拌均匀。然后再加入100mL的质量分数为98%浓硫酸，迅速搅拌后，将100mL烧杯放入有少量水的玻璃水槽内的一个大理石小垫块上（大理石小垫块稍微高于水面，再在100mL小烧杯上倒扣一个大烧杯）。实验装置如图1。观察实验现象。
此实验的优点是：减少了有刺激性气体的排放及对空气的污染。
3.3 利用计算机多媒体系统进行模拟化学实验。
对一些试剂昂贵、实验中容易引起爆炸或必须采用有毒、有害的试剂(如苯、苯酚、重金属等)的实验，可利用电脑制作技术，用Flash、Chemlab等工具软件把实验过程和现象用动画等形式表现出来。这样不仅能起到实验所起的作用和效果，而且无污染；也可以利用摄像机等媒体工具把实验过程拍成录像或制成光盘，这样可以重复使用，避免整个实验中排放较多的有毒气体、有毒废水，给师生身体健康带来极大的危害，还可以节约能源经费。
3.4 在中学化学教育中渗透绿色化学的思想，在化学实验中培养绿色习惯。
在化学课堂教学中，一边向学生介绍环境污染、三废、大气污染物、酸雨、温室效应(选学)等概念，分析有关污染的成因和污染物的主要来源及危害，一边向学生阐明绿色化学的观点、要求，使他们树立起防治污染、保证人类生存质量的责任感。
实验教学与绿色化学联系最为紧密、最为直接，首先在实验教学中贯彻绿色化学观点，培养学生严谨的实验态度和科学的实验方法；其次，教师在实验教学过程中，限定用量，言传身教，培养学生节约药品的习惯，把好的经验传播给学生，使学生学会妥善处理化学实验的废弃物（回收、无害化处理），教给学生防治污染的重要方法——减量、减废、回收、再生和拒用等。
参考文献
［1］ 环保专家呼吁：污染莫让中学实验室制造 . 南方都市报 ,2004.5.8
［2］ 专家呼吁：中学化学实验也要注意环保 .牡丹江日报 ,(2002-01-26)
［3］ 浙江省中学各学科教学仪器设备配备目录, 2003．2
［4］ 薛慰灵.绿色化学——对环境友善的化学.化学教育,1997(9):1
［5］ 周怀宁 微型无机化学实验 .北京:科学出版社, 2000
收稿日期：2010-11-29