浅谈高校化学中的绿色化学教育

2022-12-25

20世纪以来, 随着科学技术水平的极大提高, 化学科学及化工生产技术也得到迅速发展, 为人类创造了丰富的、无与伦比的的物质财富和现代文明。但与此同时, 环境、资源、人口已成为当今社会面临的三大问题, 由于人口的剧增、资源的消耗日益扩大、大量排放的工业污染物和生活废弃物使人类生存环境日趋恶化。人类社会发展到今天, 创造了前所未有的物质文明, 其中, 化学对人类的生存、发展和社会的进步起到了巨大的推动作用。当然不可否认的是, 在环境污染中, 很大一部分属于化学污染, 污染物与化学和化学工业有关, 随着化学品的大量生产和广泛使用, 给人类原本绿色平和的生态环境带来了损害。

为了从根本上预防和治理环境污染, 必须依靠近年在国际上引起极大关注的化学新领域-绿色化学 (Green Chemistry) 。“绿色化学”是当今国际化学科学研究的热点和前沿, 绿色化学是开发从源头解决污染的一门学科, 对环境保护及社会的可持续发展具有重要的意义。高校做为培养化学化工人才的重要基地, 更新观念是化学教育工作者的首要任务, 这就要求我们不仅要有扎实宽厚的化学知识和技能, 充分认识到绿色化学的重要性, 还要系统地学习绿色化学的理论和最新的研究成果, 探讨用绿色化学原则改革高校化学教育, 培养具有绿色化学意识的化学人才, 实现人类的可持续发展, 是高校化学教育改革的方向。

1 绿色化学

1.1 绿色化学的概念

绿色化学又称环境无害化学、环境有好化学、清洁化学。是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则, 即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原子, 在始端就采用实现污染预防手段, 因而过程和终端均为零排放和零污染, 是一门从源头阻止污染的化学。绿色化学不同与环境保护, 绿色化学不是被动地治理环境污染, 而是主动的防止污染, 从而在根本上切断污染源, 所以绿色化学是更高层次的环境友好化学。

1.2 绿色化学的产生及其背景

当今, 可持续发展观是世人普遍认同的发展观。它强调人口、经济、社会、环境和资源协调发展, 既要发展经济, 又要保护自然资源和环境, 使子孙后代能永续发展。绿色化学正是基于人与自然和谐发展可持续发展的理论。在1984年, 美国环保局 (EPA) 提出“废物最小化”这是绿色化学的最初思想。1989年美国环保局又提出了“污染预防”的概念。1990年, 美联邦政府通过了“防止污染行动”的法令, 将污染的防止确立为国策, 该法案条文中第一条出现了“绿色化学”一词。1992年, 美国环保局又发布了“污染预防战略”。1995年, 美国政府设立了“总统绿色化学挑战奖”。1999年英国皇家化学会创办了第一份国际性《绿色化学》杂志, 标志着绿色化学的正式产生。我国也紧跟世界化学发展的前沿, 在1995年, 中国科学院化学部确定了《绿色化学与技术》院士咨询课题。

2 绿色化学教育的实施

2.1 形成合理的绿色化学课程体系

绿色化学的教学内容主要包括:绿色化学的科学思想、绿色化学的基本原理、绿色化学技术和绿色化学工艺。如何把绿色化学教育融于化学系列课程教学内容和课程体系改革之中, 使绿色化学教育成为21世纪化学教育的重要组成部分, 对化学教育工作者来说是一个崭新的课题。要使高校培养的化学化工人才和新一代的大学生, 具有绿色化学意思, 就必须把绿色化学课程作为必修课列入化学化工专业课程体系和文、理科大学生的综合素质选修课, 使学生能有计划地系统学习绿色化学有关知识, 牢固的树立绿色化学意思。

2.2 在专业基础课教学中渗透绿色化学教育

在专业基础课教学中进行绿色化学教育渗透, 就是在无机化学、有机化学、分析化学、物理化学等课程教学中, 对教学内容涉及有关绿色化学知识的地方, 进行及时适当的知识加深和更新及思维的扩展。例如:基础有机化学中讲到用Br2与苯酚、苯胺反应制备对位的一溴代物, 反应产物不易控制或要求较多, 还要采用绕道而行的办法, 而且Br2试剂有素、易挥发、不便准确量取。但改用新型的固体溴化剂四丁基三溴铵 (TBABr3) , 这些问题可迎刃而解, 同时T B A B r3还具有可回收利用的特点。因此, T B A B r3是一种绿色化试剂。

在基础化学各门教材中, 都可找出一些能够渗透绿色化学内容的“知识点”。在教学中进行适当的知识加深和更新, 可以使学生在潜移默化中受到绿色化学教育。

2.3 把绿色化学渗透到实验教学中

化学实验是化学教学中必不可少的重要环节。我们不少学校实验室产生的废弃物都没很好的处理, 而学生实验所用的化学试剂种类多, 污染成分复杂, 累计效应是不可忽视的。

化学实验的绿色化, 应该是绿色化学教育的一个重要研究课题。按照“绿色化学”的理念, 化学实验应根据减少用量, 重复使用, 可回收, 能再生, 排斥有素物等“5R”原则, 从实验的“始端”就采取措施, 确保实验者和和环境均不受到影响。具体做法是: (1) 对污染严重的实验室进行改选, 使之尽可能不产生 (或少产生) 污染物; (2) 设计新的绿色化学实验; (3) 避免使用 (或尽可能少使用) 有素有害的试剂和溶剂; (4) 采用微型化学实验; (5) 考虑生成物的再利用。

3 结语

通过在高校化学中开展绿色化学教育, 培养了学生的绿色化学意思, 使化学化工系师生和选修《绿色化学》的文、理科大学生认识到了绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿, 是发展生态经济和实现可持续发展战略的管理重要组成部分, 使学生树立起防治污染、保证人类生存质量的责任感, 绿色化学化工技术的应用对于防止污染、保护环境具有重大的意义。

传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学可以变废为宝, 可使经济效益大幅度提高。绿色化学是化学家对传统化学反思的结果。

绿色绿色已经得到化学界的关注和重视, 是实现可持续发展的重要组成部分, 为了适应时代和社会的发展的需要, 我国科学家们建议国家把绿色化学列入重点支持的重大基础研究领域。很有必要在大学化学课程中增加绿色化学内容, 用绿色化学的原则改革大学化学教育, 这也是培养新一代具有环境意识的化学人才的迫切需要, 具有重要的现实意义。

摘要：“绿色化学”是当今国际化学科学研究的热点和前沿。培养具有绿色化学意识的化学人才, 实现人类的可持续发展, 是高校化学教育改革的方向。

关键词：绿色化学,绿色化学教育,环境,改革