論化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的地位和作用

論化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中的地位和作用

環(huán)境、資源和人口是人類(lèi)社會(huì)面臨的三個(gè)主要問(wèn)題，尤其是環(huán)境問(wèn)題。隨著人口的增加，資源消耗日益增加，生活廢水和工業(yè)污染物的排放大量，人類(lèi)生活環(huán)境惡化，對(duì)人類(lèi)生活和社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生了嚴(yán)重威脅。據(jù)統(tǒng)計(jì),引起環(huán)境污染的因素主要是三方面:物理因素、化學(xué)因素、生物因素,其中化學(xué)因素占主要地位。當(dāng)今十大環(huán)境問(wèn)題有八個(gè)與化學(xué)和化學(xué)工業(yè)污染有關(guān)。由此可見(jiàn)化學(xué)在環(huán)保中的地位非常重要。綠色化學(xué)就是化學(xué)家在研究環(huán)境問(wèn)題和環(huán)保方法時(shí)產(chǎn)生的,綠色化學(xué)的興起正是化學(xué)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的貢獻(xiàn)。1在化學(xué)教學(xué)過(guò)程中,應(yīng)將其作為綠色化學(xué)(GreenChemistry),又稱(chēng)環(huán)境無(wú)公害化學(xué)(EnvironmentalBenignChemistry),是利用化學(xué)來(lái)防止污染的一門(mén)科學(xué),其目的是利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)去減少或消除對(duì)人類(lèi)健康、生態(tài)平衡有害的各種物質(zhì)。綠色化學(xué)思想的實(shí)質(zhì):不使用有毒有害的物質(zhì),不產(chǎn)生有毒有害的廢棄物,生產(chǎn)對(duì)環(huán)境無(wú)害的綠色產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)有害物質(zhì)的“零”排放,力爭(zhēng)從源頭上阻止任何污染?？梢钥闯鼍G色化學(xué)是主動(dòng)地阻止化學(xué)污染,從根本上消除污染源,不是“先污染、后治理”的環(huán)保模式,而是真正做到了保護(hù)環(huán)境,從治標(biāo)轉(zhuǎn)向了治本。未來(lái),“綠色化”是化學(xué)和化學(xué)工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。環(huán)境保護(hù)是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策,是可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容和根本保障。人類(lèi)的生存和發(fā)展離不開(kāi)化學(xué),更離不開(kāi)環(huán)境,保護(hù)環(huán)境與化學(xué)有密切的關(guān)系。只有把兩者有機(jī)地結(jié)合在一起,提倡、宣傳和開(kāi)發(fā)綠色化學(xué),是化學(xué)家義不容辭的責(zé)任。大學(xué)生是新世紀(jì)的主人,應(yīng)擔(dān)負(fù)起改善環(huán)境質(zhì)量的重任。對(duì)大學(xué)生進(jìn)行環(huán)保教育、培養(yǎng)他們的環(huán)保意識(shí)尤為重要。在農(nóng)林院校,化學(xué)是必修課程,涉及到絕大多數(shù)學(xué)生,在化學(xué)教學(xué)中引入綠色化學(xué),尤其是實(shí)驗(yàn)的綠色化,不僅使每個(gè)學(xué)生學(xué)到新知識(shí),還讓他們直接地、自覺(jué)地接受環(huán)保教育,在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和環(huán)保思維方式。化學(xué)實(shí)驗(yàn)是以理論知識(shí)為基礎(chǔ),以基本操作技能為主,突出能力和素質(zhì)培養(yǎng),并適應(yīng)學(xué)生個(gè)性發(fā)展的一門(mén)實(shí)踐性課程,它是化學(xué)教學(xué)中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié),它能使學(xué)生們直觀地、形象地鞏固所學(xué)的知識(shí),同時(shí)又能培養(yǎng)動(dòng)手能力和實(shí)際操作能力。但是,在我國(guó)每天有數(shù)以萬(wàn)計(jì)的大中學(xué)生在做各種各樣的化學(xué)實(shí)驗(yàn),雖然實(shí)驗(yàn)室的廢棄物數(shù)量不大,但潛在危害很大。應(yīng)在實(shí)驗(yàn)化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)思想,即“實(shí)驗(yàn)的綠色化”理念?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化是指在綠色化學(xué)的思想指導(dǎo)下,用預(yù)防化學(xué)污染的新思想和新技術(shù),對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革而形成的化學(xué)實(shí)驗(yàn)的新方法。化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的內(nèi)容包括:改進(jìn)實(shí)驗(yàn)原理,控制實(shí)驗(yàn)條件,改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法,使實(shí)驗(yàn)儀器的微型化,妥善處理好實(shí)驗(yàn)廢棄物等。要用盡可能少的試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn),從而極大地減少實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的“三廢”,降低污染程度和不必要的浪費(fèi),以實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的理想和目標(biāo)。同時(shí),化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化對(duì)大學(xué)生環(huán)保意識(shí)的培養(yǎng)有重要的意義,是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的具體體現(xiàn)。2化鈉和濃硫酸鹽正溴丁烷合成實(shí)驗(yàn)所用原料為正丁醇、固體溴化鈉和濃硫酸;最終除了得到正溴丁烷外,還有副產(chǎn)品丁烯、丁醚及剩余的丁醇等等,同時(shí)在實(shí)驗(yàn)期間產(chǎn)生HBr及少量的SO2。2.1實(shí)驗(yàn)過(guò)程設(shè)計(jì)在綠色化學(xué)思想的指導(dǎo)下,根據(jù)“3R”原則(減量化、再利用、再循環(huán))去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),使實(shí)驗(yàn)綠色化,并且在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中組織實(shí)施。這樣既灌輸了綠色化學(xué)知識(shí)又培養(yǎng)了學(xué)生的環(huán)保意識(shí),引導(dǎo)學(xué)生注意和思考如何解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的污染問(wèn)題,從而達(dá)到最好的環(huán)境效應(yīng)。2.2小容量?jī)x器和藥品的應(yīng)用半微量合成實(shí)驗(yàn)是在綠色化學(xué)思想的指導(dǎo)下,用預(yù)防化學(xué)污染的新思想對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革而形成的一種實(shí)驗(yàn)方法。它是在不改變實(shí)驗(yàn)方法和操作技術(shù)的前提下,采用常規(guī)的小容量?jī)x器、藥品減量,從而達(dá)到運(yùn)用較小量的試劑來(lái)獲得盡可能多的化學(xué)信息的目的。微型實(shí)驗(yàn)具有可節(jié)約經(jīng)費(fèi)開(kāi)支、減少試劑用量、減少環(huán)境污染、提高學(xué)生動(dòng)手能力、增強(qiáng)學(xué)生環(huán)保意識(shí)等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于毒性大、耗能多、污染嚴(yán)重、操作復(fù)雜的化學(xué)實(shí)驗(yàn)尤為重要,有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。2.3氣體與so2氣體用相應(yīng)的化學(xué)液吸收反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣,將有毒、有害、有腐蝕性氣體的危害降到最小;加大對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的廢液處理及研究力度等等,都是綠色化學(xué)的方法。在正溴丁烷實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生HBr及少量的SO2氣體,HBr氣體具有酸腐蝕性,而SO2氣體又是酸雨的主要成分。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中采用一個(gè)簡(jiǎn)易的氣體吸收裝置,用5%NaOH溶液作吸收劑,使HBr和SO2危害降低到最小。合成得到正溴丁烷粗品中,含有丁烯、丁醚等副產(chǎn)品及剩余的丁醇等,為了得到純品需進(jìn)行精制,其中要用濃H2SO4除去粗品中的醇、烯、醚等有機(jī)雜質(zhì),生成烊鹽,除去H2SO4層得到廢液。濃H2SO4具有強(qiáng)烈的腐蝕性,因此應(yīng)注意以下兩個(gè)方面,第一,在取用時(shí),一定要強(qiáng)調(diào)正確的取用方法,防止發(fā)生不良后果;第二,洗滌完畢后,廢液不能直接倒入水池,否則腐蝕水道管材,要求學(xué)生統(tǒng)一收集廢液,進(jìn)行后處理,中和其酸性降低危害,對(duì)學(xué)生進(jìn)行廢液處理知識(shí)的教育,進(jìn)一步灌輸綠色化學(xué)思想。2.4有助于人們從循環(huán)水、從廢水循環(huán)利用中去把握環(huán)境在此實(shí)驗(yàn)中用到一次回流裝置進(jìn)行合成和兩次蒸餾裝置進(jìn)行精制。由于正溴丁烷的沸點(diǎn)大約在99~103℃,小于130℃,所以均需用水冷凝,耗水量很大;但是水在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中只是起冷凝作用,沒(méi)發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。我們?cè)O(shè)法將它變?yōu)檠h(huán)水,充分利用水資源。因?yàn)槿祟?lèi)用水基本上是淡水,但隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,一方面是用水量迅速增加,另一方面是未經(jīng)處理的廢水、廢物排入水體造成污染,使可用水量急劇減少,致使全球面臨著淡水危機(jī)。通過(guò)水的循環(huán)利用,可教育學(xué)生自覺(jué)維護(hù)人類(lèi)的生存環(huán)境。雖然,化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育還不能系統(tǒng)講解綠色化學(xué)