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關鍵詞:綠色化學 綠色化學化工 綠色度定量化 綠色非綠
隨著全球范圍內人口的膨脹、能源和資源的短缺、環境污染問題的日益突出,世界各國政府以及人們在享受現代科學與技術給人們帶來的巨大便利和快樂的同時,也逐漸意識到人們未來面臨的巨大生存危機和困難。為了喚起人們對環境保護的重視和綠色產品和工程的關注,許多諸如可持續發展、循環經濟、綠色產品、綠色化學等詞匯大量涌現。盡管“綠色化學”這個詞的使用頻率非常之高,如政府、媒體、工廠、研究機構人員等均將其廣泛使用于政府報告、規劃、研究論文中。但是,象使用“納米”一樣,許多人只是更多將其作為一種“時髦”的詞在使用,而對其真正含義以及其中一些深層次的問題,卻不甚了解,甚至經常將其與環境保護、可持續發展以及循環經濟混為一談。這些問題不僅造成了綠色化學概念的濫用和混亂,而且還尚未引起人們,特別是學術界的普遍注意。基于這種情況,作者認為非常必要對綠色化學與化工的基本問題,諸如其定義、原理、它的本質、特征、研究范圍、對象等以及產品和過程綠色度的定量評價等,應該有一個清晰的界定。而對其存在的問題,如離子液體等研究中出現的“綠色非綠”等問題,應該有清醒的認識,并力爭去加以解決。
特別需要說明的是:“綠色化學”與“綠色化學化工”概念相同,使用“綠色化學化工”是為了強調“綠色化學”與“化工”的關系。為此,作者結合綠色化學以及綠色化工發展現狀及趨勢,從綠色化學化工的基本問題出發,從多個角度或多個層面來談談綠色化學與化工的基本問題,希望能引起學術界和政府部門的重視和討論,在大家討論和爭論的基礎上,最終達到正本清源的效果。
一、綠色化學化工基本問題的發展及研究進展
1984 年美國環保局首先提出“廢物最小化”,初步體現綠色化學的思想。而到1989 年美國環保局提出“污染預防”——綠色化學思想才初步形成,1990 年美國聯邦政府通過“防止污染行動”的法令,將污染的防止確立為國策之后,才第一次出現“綠色化學”這個詞匯。盡管這個詞出現至今已近17年,但其含義,也即其定義卻也在不斷的發展和變化。剛出現時,它更多的是代表一種理念、一種愿望。但隨著時間的流逝,它本身在不斷的發展變化中逐步趨于實際應用,且其發展與化工密切相關。實際上,綠色化學代表了化學和化工學科的共同發展趨勢和目標之一,即無論是化學還是化工,不僅要面對社會發展對環境、健康和能源等方面日益嚴格的要求,而且還要面臨來自其他新興學科前所未有的挑戰。而綠色化學在連接化學與化工中所起的橋梁作用就體現得越來越明顯。
二、綠色化學和化工的發展趨勢
按照技術領域作者提出了綠色化工產品設計、新型反應技術、溶劑的綠色化及綠色溶劑等幾個方面綠色化學和化工的發展趨勢。
1.綠色化工產品設計
綠色化工產品設計要求對環境的影響最小化,這包括設計過程中的生命周期分析和循環回收、回用設計等。如果一個產品本身對環境有害,僅僅降低其成本和改進其生產工藝對環境的影響是不夠的,化學工業需要思考更多的是產品全生命周期中的成本和收益,特別是要考慮社會和環境的成本。因此,國家在這方面的法律法規對于產品設計的綠色化具有很大的影響。其中發達國家對于化工產品“綠色化”的要求,以及發展中國家受到“綠色壁壘”的限制,使得化工產品設計的綠色化成為必然趨勢。在綠色化工產品設計時,要遵循全生命周期設計、再循環和再使用設計、降低原料和能量消耗設計以及利用計算機技術進行綠色化工產品的設計等原則。由于大多數人只考慮到他們直接控制的產品生命周期部分,造成化工產品全生命周期的想法尚不能深入化學工業界。另外,化工產品設計的綠色化并沒有成為企業發展的機遇,而更多的是企業被大環境所逼而致的。因此,綠色化設計的積極性急需提升。綠色化設計的標準和方法尚未建立也是其發展的重要障礙。還有新材料,如納米材料的安全性等方面的問題。
2.新型反應技術
迄今為止,化學家構筑了大量的化學反應,已有十幾年沒有新的人名反應出現,因此僅從化學反應本身開發新的反應已經難上加難。從綠色角度來看,由于很多傳統有機合成反應用到有毒試劑和溶劑,這些有毒試劑和溶劑的綠色替代物的開發給這些傳統反應的重新構筑提供了機遇。另外反應與生物技術、分離技術、納米技術等的結合使得開發新型反應路徑仍有空間。
3.溶劑的綠色化及綠色溶劑
初中化學是化學學習的啟蒙,要讓化學更好地發展,必須讓最先進的理念走進寄托化學發展之希望的初中學生的心靈。化學最先進的理念是什么呢?是綠色化學。如何讓它走進學生的心靈呢?
第一,必須讓學生從理念上認識綠色化學,體會到它的時代必然性和優越性。
自從化學成為一門獨立的學科之后,化學家們己創造出了許多自然界中不存在的物質,極大地豐富了人類的物質生活。人類在享用化學的先進成果的同時,也不得不面對化學帶來的污染。傳統的化學工業給環境帶來的污染已十分嚴重。化學工業能否生產出對環境無害的化學品?甚至開發出不產生廢物的工藝?有識之士提出了綠色化學的號召,并立即得到了全世界的積極響應。綠色化學不是簡單地進行環境保護,簡單地治理污染,而是要利用化學原理從源頭上消除污染。那么,什么是綠色化學呢?綠色化學又稱環境無害化學,環境友好化學或清潔化學,是指化學反應和過程以“原子經濟性”為基本原則,即在獲取新物質的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子,在始端就采用實現污染預防的科學手段,因而過程和終端均為零排放和零污染,是一門從源頭上阻止污染的化學。綠色化學不同于環境保護,綠色化學不是被動地治理污染,而是主動的防止化學污染,從而在根本上切斷污染源,所以綠色化學是更高層次的環境友好化學。
第二,讓學生在做化學實驗的過程中運用綠色化學理念,使綠色化學內化在學生心靈。
要運用綠色化學的理念,就必須了解綠色化學的特點。綠色化學的主要特點有:①充分利用資源和能源,采用無毒、無害的原料;②在無毒、無害的條件下進行反應,以減少向環境排放廢物;③提高原子的利用率,力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納,實現“零排放”;④生產出有利環境保護社區安全和人體健康的環境友好的產品。
根據特點1我們可以引導初中學生在做化學實驗時充分利用身邊的用品做實驗,變廢為寶,開辟家庭小實驗和尋找某些實驗儀器和藥品的化用品活動,使身邊的資源和能源得以充分利用。
例如:①利用雞蛋殼和白醋來制取CO2
②注射器可以代替膠頭滴管取用和滴加少量液體藥品。
根據特點2我們可以指導學生做實驗時要妥善處理污染物,創造環境和條件,減少污染物排放。例如①利用白磷和氧氣反應的實驗證質量永恒定律時,將白磷放在底部鋪有細沙的錐形瓶中,錐形瓶口蓋橡皮塞,橡皮塞上安裝一根玻璃管,玻璃管上端必須系牢一個氣球,通過密封防止生成的P2O5白煙散出,污染空氣。
②在做CO還原CUO時,將尾氣CO燒掉,減少污染物向環境排放。
根據特點3,我們要充分利用原料中的原子,指導學生節約藥品,剩余藥品回收利用,生成物也要回收,廢物分類收集,力圖讓廢物也成為我們實驗所需的藥品,例如①制取CO2時,往往在實驗結束時還有大理石沒有反應完,可以回收。②做酸堿指示劑鑒別酸堿性時,藥品用量要少,否則是浪費。③有的廢液中含有CL- 、 SO2-4 ,可以作為檢驗液體中是否含有CL- 、SO2-4的樣品。
根據特點4,我們可以指導學生為什么不能用工業酒精兌酒,為什么不能用工業鹽來調味.加深化學產品對于環保,人體健康和安全的特殊要求,從而使他們以后從使化工生產有這方面的綠色化學意識.
關鍵詞:綠色化學;中職教育;滲透
滲透綠色化學教育理念是新時期對中職化學教育的提出重要要求,中職化學教師應當結合綠色化學的新要求、新思想、新概念,在中職化學教學的整個過程中有效貫穿綠色化學理念。
一、綠色化學概述
綠色化學的核心理念是通過化學的技術和方法將對人體的健康或環境有害的原料、產物、副產物、溶劑或試劑的生產和應用進行消除或者減少。“原子經濟型”是綠色化學的核心,拒用、再生、回收、重復使用、減量是其主要體現,在對資源進行充分利用的同時實現對污染的防治。不使用有害、有毒物質,不生產廢物是綠色化學的目標。與環境保護不同,綠色化學強調化學污染的主動防治,將污染從源頭上切斷。可見,綠色化學對環境的保護是更高層次的。人類生存環境的保護和促進社會可持續發展都是發展綠色化學的重要目的,堅持可持續發展,將綠色化學引入化學教育是中職化學教師的重要教學任務。要將綠色化學理念體現于基礎知識與基礎技能的傳授培養中、教學內容中、教學過程中,教師就應當將綠色化學思想貫穿于化學教學的整個過程中。實現學生對綠色化學的了解,樹立綠色化學意識、踐行綠色化學理念,進而共同為環境保護做出貢獻。[1]
二、綠色化學在中職化學教育中的滲透
1.在課堂教學中體現綠色化學教育
中職化學教師應當根據教學大綱實際內容,在化學課堂中引入與教學內容相關的環境知識,使學生建立對環境與健康的正確認識,將綠色化學教育理念和思想融入課堂教學。在課堂教學中體現綠色化學教育不僅能達到拓展課堂教學內容的目的,還能調動學生學習的主觀能動性,同時能對學生的綠色化學思想進行有效的培養。中職化學教師可以將環境污染、人類健康和教學內容進行有機連接,讓綠色化學的理念深刻地植根于學生的思想中,使得綠色化理念在生活和學習中得以有效傳播。[2]
2.在實驗教學中實現綠色化學教育
化學具有較強的實驗性,化學教學中的實驗教學所占比重較大。中職化學教師應當從化學實驗教學的特點出發,在化學實驗課堂中貫穿綠色化學的原則和理念。首先,化學教師應當在不降低實驗效果的前提下,合理降低對驗證性、檢驗性實驗的實驗試劑用量。其次,在必要時教師應當組織學生在通風櫥中開展相關實驗,避免實驗產生的危害氣體的不良影響。同時還應注重采取措施吸收那些具有危害的氣體,這樣不僅能再利用和回收實驗產物,避免因此造成的環境污染,還能對學生綠色化學意識進行強化。最后,當化學實驗的污染、危害較大時,或者實驗成本較高時,教師應當利用多媒體通過播放化學實驗錄像等方式達到教學目的,對綠色化學的要求進行踐行。
3.拓展第二課堂
第二課堂能夠對學生的知識面進行有效拓展,中職化學教師應當在豐富第二課堂互動的過程中,使學生的綠色化學意識得到培養和強化。實踐中教師可以采取多項措施,可結合環保紀念日開展相應的宣傳和講座,比如可在世界節水日,組織學生進行節水知識宣傳;可在世界地球日開展相應的自然資源知識講座;在世界環境日,舉辦切合主題的環境保護主題活動等。此外,教師還可帶領學生對污水處理廠、制藥廠進行參觀,讓學生對工廠處理廢渣、廢水、廢氣的情況有所了解。在這樣的學習實踐中,學生形成的綠色化學意識會更加深刻,讓綠色化學理念深刻植入學生的內心。[3]在中職化學教育中有效滲透綠色化學,就要有效地培養學生的綠色化學意識,并使其在學生未來的生活和工作中得到有效落實。本文對綠色化學進行了簡單的介紹,探討分析了綠色化學在中職化學教育中的滲透策略。但本文仍存在一定局限,希望廣大中職化學教師能夠加強對綠色化學的重視,并使其在化學教學中得到有效滲透。
參考文獻:
[1]謝年明.淺論綠色化學教育在化學教學中的滲透[J].化學工程與裝備,2011(08).
[2]彭,馮伯虎.綠色化學教育在化學實驗教學中的滲透[J].玉溪師范學院學報,2005,21(03):48—51.