高校綠色化學(xué)教育綜述

時間:2022-04-12 05:24:00

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高校綠色化學(xué)教育綜述

一、綠色化學(xué)

我們國家是一個人口大國,也是一個資源大國。但是,經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動了資源的消耗量日益加大,人口的數(shù)量仍在持續(xù)增加,人均可分配的各種資源也越來越少。目前擺在我們國家面前最大矛盾就是——是犧牲環(huán)境來換取經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,還是限制人均資源的使用來保護(hù)現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境不再被破壞。我國的工業(yè)為整個國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了舉足輕重的作用,其中的化學(xué)工業(yè)為其他各個行業(yè)持續(xù)不斷地提供產(chǎn)品和服務(wù)。但是,我們在創(chuàng)造了快速的經(jīng)濟(jì)增長率和經(jīng)濟(jì)增長量的同時,整個大自然也遭受了前所未有的破壞。嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,也嚴(yán)重?fù)p害著人們的身體健康,加劇了社會的各種矛盾。這種現(xiàn)狀迫切要求我們改變生產(chǎn)模式,改變研究模式,在化學(xué)工業(yè)中引“綠色化學(xué)”的理念,將末端治理環(huán)境污染轉(zhuǎn)為源頭防范和治理。綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)(EnvironmentallyBenignChemistry)、環(huán)境友好化學(xué)(EnvironmentallyFriendlyChemistry)、清潔化學(xué)(CleanChemistry),綠色化學(xué)即是用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或消滅那些對人類健康、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)品等的使用和產(chǎn)生。綠色化學(xué)的理想在于不再使用有毒、有害的物質(zhì),不在產(chǎn)生廢物,不再處理廢物。它是一門從源頭上阻止污染的化學(xué),是更高層次的化學(xué)。我們從綠色化學(xué)的定義上就能夠知道它是秉承著對人類可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任而產(chǎn)生的。綠色化學(xué)引導(dǎo)人們更加關(guān)注環(huán)境、關(guān)注公眾問題。1996年美國設(shè)立的“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”就是美國“綠色化學(xué)挑戰(zhàn)計(jì)劃”的內(nèi)容,這個獎項(xiàng)旨在鼓勵人們努力探索綠色化學(xué),應(yīng)用綠色化學(xué)的成果。日本的新陽光計(jì)劃確定了綠色化學(xué)在這個國家的技術(shù)研究和開發(fā)。我們國家在上個世紀(jì)90年代仍在努力發(fā)展經(jīng)濟(jì),只有1996年開過一次研討會,主題是“工業(yè)生產(chǎn)中綠色化學(xué)與技術(shù)”,雖然只是一個研討會,但是這表明我們國家已經(jīng)開始重視環(huán)境保護(hù)和綠色化學(xué)工業(yè)成果的研制和開發(fā)。一年之后,召開的香山會議則正是宣告我國開始了以“可持續(xù)發(fā)展問題對科學(xué)的挑戰(zhàn)——綠色化學(xué)”為主題的綠色化學(xué)研發(fā)工作。上述這些例子都是我們在化學(xué)教學(xué)的過程中應(yīng)該努力研究并在教學(xué)過程和教學(xué)成果中體現(xiàn)出來的良好借鑒。

二、綠色化學(xué)秉承的發(fā)展思路和模式

它在現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)前提下,努力應(yīng)用各種無害無污染的原材料來替代有毒有害的原材料、在應(yīng)用各種原材料的過程中盡量實(shí)現(xiàn)節(jié)約和效率轉(zhuǎn)化最大化、在污染物的排放盡量實(shí)現(xiàn)減少零排放化。

(一)高效是化學(xué)始終追求的目標(biāo)

高效體現(xiàn)的思路是盡可能少地利用原材料,盡可能多地制造成品;盡可能少地排放污染物,盡可能多地提高轉(zhuǎn)化率。國家制定的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是建立在假設(shè)每一個化學(xué)工業(yè)企業(yè)都按照高效生產(chǎn)的操作前提上的。

(二)回收和重復(fù)利用材料

回收體現(xiàn)的是降低節(jié)約資源的理念,重復(fù)利用體現(xiàn)的是降低成本的理念。兩者都是資源節(jié)約型社會下改善企業(yè)經(jīng)營成本的有效方法。對于自然環(huán)境難以凈化或在短時期內(nèi)難以凈化的各種材料,應(yīng)實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用;而對于那些高污染的化學(xué)制成品比如電池應(yīng)當(dāng)盡量實(shí)現(xiàn)回收利用。在社會倡導(dǎo)回收利用材料是一種有效的綠色途徑。

(三)通過回收實(shí)現(xiàn)的再生利用和對高成本高污染原材料的拒絕使用

在化學(xué)制成品的生產(chǎn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就應(yīng)當(dāng)考慮再生利用,高分子原材料在自然環(huán)境中的污染時最為明顯的,只有在設(shè)計(jì)的時候就考慮到將其納入回收的范疇,才能使廢物變成寶物,將污染變?yōu)榫G色。而拒絕使用的那部分高污染、無法替代和無法回收、重復(fù)利用和再生的高危材料應(yīng)當(dāng)盡量尋找替代品,拒絕使用之。

三、綠色化學(xué)教學(xué)的探索和應(yīng)用

綠色化學(xué)教學(xué)和研究在高校的課程設(shè)置中上沒有明確的規(guī)定,但是在各種教材和政策中都有體現(xiàn)。我們先從國外的一些學(xué)校的實(shí)驗(yàn)來看:美國的俄勒岡大學(xué)是美國綠色化學(xué)課程的先行者,該學(xué)校在1997年就將綠色化學(xué)的原理和實(shí)踐引入到了化學(xué)教學(xué)課程中。通過各種綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)取代傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)在美國率先創(chuàng)造出了安全無污染的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和研究環(huán)境;澳大利亞的莫納什大學(xué)則在2000年成立綠色化學(xué)中心,這個大學(xué)成為了世界上研究和教育綠色化學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)者。國外的大學(xué)對綠色化學(xué)的探索和應(yīng)用為我國的高校提供了經(jīng)驗(yàn),因此我國的高校在探索和應(yīng)用綠色化學(xué)的過程中應(yīng)加強(qiáng)對教學(xué)的滲透。大學(xué)生畢業(yè)后進(jìn)入到社會研究和生產(chǎn)的過程中將成為我們國家化學(xué)工業(yè)的主要力量。在大學(xué)的教學(xué)內(nèi)容中融入綠色化學(xué)的理念,是加強(qiáng)他們綠色環(huán)保意識和可持續(xù)發(fā)展意識的重要教學(xué)任務(wù)。

首先要對教材進(jìn)行改革,要增加化學(xué)教材中有關(guān)綠色化學(xué)的理論知識和各個國家在綠色化學(xué)領(lǐng)域中的先進(jìn)成果。對于學(xué)生來說,多與老師加強(qiáng)綠色化學(xué)方面知識的探討和交流是十分必要的;對于老師來說,要主動引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活中多對綠色化學(xué)方面的知識關(guān)注程度。比如說,對于各種工業(yè)原料的附加產(chǎn)品的研究,既要對工業(yè)原料在加工過程中的有害氣體加以研究,又要對工業(yè)原料的制成品、附加產(chǎn)品和工業(yè)廢料的環(huán)境危害程度進(jìn)行研究和對比;

再比如從同樣一種工業(yè)原料提取各種有機(jī)物,使用蒸餾的方法還是其他方法能減少有害氣體的排放等等。其次是要在教學(xué)中樹立綠色環(huán)保節(jié)能意識。教師要起表率作用,首先樹立這種意識。要多閱讀各種相關(guān)的書籍、文章文獻(xiàn),要改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式和思維,要在課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)時多強(qiáng)調(diào)化學(xué)物質(zhì)的排放有害性,而不是只顧及化學(xué)物質(zhì)的功能性和有效性。教育工作者要在課余時間關(guān)注綠色化學(xué)的教學(xué)和研究的各種動向和軌跡,努力在課堂中將這些動向和軌跡傳授給學(xué)生。然后要針對教材的固定性和信息資訊的變動性努力做教學(xué)內(nèi)容的靈活補(bǔ)充。由于教材編寫出來之后的一段時間內(nèi)是不會變動的,其中的教學(xué)內(nèi)容在一段時間內(nèi)是相對固定的,但是目前日新月異的科技發(fā)展速度將綠色化學(xué)定格在一個比較滯后的位置。所以,教學(xué)工作者應(yīng)當(dāng)在教學(xué)中進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?nèi)容補(bǔ)充,使學(xué)生的綠色化學(xué)意識能夠在一個完整的鏈條上得到延續(xù)。特別是有機(jī)化學(xué),許多有機(jī)物都會對環(huán)境產(chǎn)生污染和破壞,這需要老師在教學(xué)過程中對這些有機(jī)物多加強(qiáng)調(diào),對這些有機(jī)物的減少排放上多借鑒生物科技,以微生物作為催化劑,成功合成所需要的化學(xué)制劑。最后對學(xué)生而言,單一而枯燥的教材授課不能達(dá)到加強(qiáng)印象的效果,所以,化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色理念的融入必不可少。實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴箤W(xué)生加深印象,使教材中的各種概念更加形象化,鞏固化學(xué)知識,但是最重要的還是使學(xué)生將分析問題、動手解決問題的能力得到強(qiáng)化。

多做實(shí)驗(yàn)有利于學(xué)生強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)的技能,同時對學(xué)生對待科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、實(shí)際的態(tài)度融入意識中去。綠色化學(xué)是可以通過化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效實(shí)現(xiàn)的。無論是試劑、溶劑還是催化劑,在試驗(yàn)的過程中都應(yīng)當(dāng)首先盡量考慮使用無害的環(huán)保的物質(zhì),而各種溶劑和催化劑,在試驗(yàn)前的準(zhǔn)備階段要優(yōu)先考慮各種替代品或者避免使用有毒有害的物質(zhì)。特別是催化劑,要優(yōu)先考慮各種具有生物活性的酶和產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后生成水和二氧化碳的氫氧化合物。在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中,教師要強(qiáng)調(diào)學(xué)生合理使用劑量,盡可能地節(jié)約、盡可能地小劑量使用化學(xué)試劑,這對今后學(xué)生在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域工作時牢固樹立節(jié)約意識是十分有用的。同時在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方面應(yīng)該盡量實(shí)現(xiàn)試劑的完全化學(xué)反應(yīng),避免不完全燃燒和不完全反應(yīng)等低效率的化學(xué)過程。目的是為了實(shí)現(xiàn)有害物質(zhì)的低排放和零排放。要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過程中嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)規(guī)范進(jìn)行科學(xué)的操作,避免因?yàn)槭韬霎a(chǎn)生各種不必要的廢物和廢料,甚至出現(xiàn)大的有害污染物泄露事故。這點(diǎn)對于每一個今后將在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域從事工作的學(xué)生來說都是十分重要的。由于不規(guī)范操作導(dǎo)致的各種污染和泄露事故在世界上各個國家都有難以抹去的傷痛。前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核泄漏,印度坦帕爾的毒氣污染事故,距離我們剛剛發(fā)生的美國墨西哥灣“深水地平線”鉆井平臺爆炸造成的原油泄漏事件都是由于不規(guī)范操作或疏忽造成的。在實(shí)驗(yàn)的時候養(yǎng)成學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮饕?guī)程,對學(xué)生今后步入社會從事綠色化學(xué)是大有裨益的。作為一門長盛不衰的科學(xué),化學(xué)始終走在各個學(xué)科的前沿?;瘜W(xué)在經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展過程中逐漸偏離了科學(xué)原本的宗旨和方向,那就是既要人們通過它認(rèn)識和改造世界,也要保護(hù)和持續(xù)利用世界。

化學(xué)科學(xué)的研究發(fā)展在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中的作用不可替代,但是人們應(yīng)當(dāng)從各種污染事故和環(huán)境報(bào)復(fù)人類的大災(zāi)害面前反省和重新認(rèn)識自身,只有可持續(xù)的發(fā)展才是真正的發(fā)展,任何一個國家,任何一個人如果只想著獲取而不懂得保護(hù)和節(jié)約最終都會因偏離綠色化學(xué)這個科學(xué)理念最終受到自然的懲罰。高?;瘜W(xué)的綠色教學(xué)是每一個教師的責(zé)任,也是一種作為人類的義不容辭的責(zé)任。只有堅(jiān)持不懈地將綠色化學(xué)這一理念深入地滲透到每一個學(xué)生的頭腦中,我們的環(huán)境和資源現(xiàn)狀才能出現(xiàn)改善的曙光。相信在新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景下,綠色化學(xué)將成為一個永久性的話題,逐漸深入到其他各個學(xué)科領(lǐng)域中去。