醫(yī)學(xué)院校加強(qiáng)綠色化學(xué)教育的實(shí)踐與探索

1、醫(yī)學(xué)院校加強(qiáng)綠色化學(xué)教育的實(shí)踐與探索【摘要】 綠色化學(xué)是當(dāng)今國(guó)際化學(xué)科學(xué)研究的前沿。論述了在化學(xué)教學(xué)中增強(qiáng)綠色化學(xué)教育的必要性，闡述了在課堂教學(xué)中進(jìn)行綠色化學(xué)教育的探索與實(shí)踐。提出滲透綠色化學(xué)知識(shí),使學(xué)生了解和接受綠色化學(xué)理念,樹(shù)立環(huán)保意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展觀念。 【關(guān)鍵詞】 綠色化學(xué)；環(huán)境污染；綠色教育 Abstract：Green Chemistry is the advancing spot in the present international chemistry research.The necessity of enhancing green chemistry education i

2、n organic chemistry teaching was disscussed.The exploration and practice of green chemistry teaching were expounded.Inculcating knowledge about green chemistry was put forward to enable students establish the concepts of sustainable development and environmental protection. Key words：green chemistry

3、；environmental pollution；green education 21世紀(jì)是“綠色世紀(jì)”,時(shí)代呼喚化學(xué)教育者用“綠色教育”的思想培養(yǎng)具有環(huán)境保護(hù)意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)的“綠色人才”。中國(guó)的資源環(huán)境問(wèn)題更是不容樂(lè)觀1，作為一個(gè)大國(guó)，主要資源的擁有量與人口數(shù)量不匹配2，作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，中國(guó)的發(fā)展成本總體高于世界水平，環(huán)境污染問(wèn)題十分嚴(yán)重1，嚴(yán)重威脅人民的安全和國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展。為達(dá)到全球經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，世界各國(guó)都在加快污染防治步伐。近年來(lái),綠色化學(xué)日益受到各界關(guān)注，也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。1997年美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)和大學(xué)聯(lián)合成立了綠色化學(xué)院；同年德國(guó)聯(lián)邦政府正式通過(guò)了“為環(huán)境

4、而研究”的計(jì)劃；英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)主辦的國(guó)際性雜志綠色化學(xué)于1999年1月創(chuàng)刊，并于2000年開(kāi)始頒發(fā)綠色化學(xué)獎(jiǎng)；日本制定了在21世紀(jì)重建綠色地球的“新陽(yáng)光計(jì)劃”；2002年美國(guó)化學(xué)會(huì)年會(huì)的主題之一就是倡導(dǎo)綠色化學(xué)與化工。中華人民共和國(guó)可再生能源法已于2005年2月28日中華人民共和國(guó)第十屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第十四次會(huì)議通過(guò)，今年6月國(guó)務(wù)院印發(fā)了節(jié)能減排綜合性工作方案的通知，產(chǎn)業(yè)界特別是化學(xué)工業(yè)界，要求以綠色化學(xué)為準(zhǔn)則進(jìn)行改革的呼聲越來(lái)越高。 1 綠色化學(xué)的現(xiàn)代涵義 傳統(tǒng)化學(xué)為人類提供了大量新物質(zhì)，往往未能充分利用資源,產(chǎn)生大量廢物，僅依靠開(kāi)發(fā)更有效的污染控制技術(shù)對(duì)環(huán)境的改善是有限的。為了

5、從根本上有效預(yù)防和治理環(huán)境污染，化學(xué)新領(lǐng)域綠色化學(xué)(Green Chemistry)應(yīng)運(yùn)而生。綠色化學(xué)，又稱為環(huán)境無(wú)害化學(xué)、清潔化學(xué)或環(huán)境友好化學(xué)，是利用一系列原理和方法來(lái)減少或消除化學(xué)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及應(yīng)用中有害物質(zhì)的使用與產(chǎn)生3。它是在始端就采用實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段，使過(guò)程和終端均為零排放或零污染。從根本上區(qū)別于通過(guò)“三廢”處理與利用來(lái)治理污染的化學(xué)方法，最大限度地追求“原子經(jīng)濟(jì)性”。它是對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)思維方式的反思，從源頭上消除污染的化學(xué)，它是合理利用資源和能源,降低化工生產(chǎn)成本，符合可持續(xù)發(fā)展的化學(xué)。 2 綠色化學(xué)教育的必要性 人類在社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步中，需要從地球環(huán)境中獲得各種各樣的資源

6、，除了天然物質(zhì)以外，還合成了大量新的化合物，目前，依靠對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的了解，人類的化工生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)新的高度,各種自然界所不存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的新型材料、藥物等都源源不斷地合成出來(lái)，同時(shí)，化工生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物、有毒有害物質(zhì)也大量排放進(jìn)入環(huán)境，帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染。1992年，美國(guó)化學(xué)工業(yè)用于環(huán)保的費(fèi)用為1 150億美元，清理已污染地區(qū)花去7 000億美元。1996年美國(guó)Dupont公司的化學(xué)品銷(xiāo)售總額為180億美元，環(huán)保費(fèi)用為10億美元4。所以，從環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的要求看，化學(xué)工業(yè)不能再承擔(dān)使用和產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)的費(fèi)用，需要大力研究與開(kāi)發(fā)綠色化學(xué)。綠色化學(xué)的提出，為化學(xué)注入了新的活力，要

7、使綠色化學(xué)真正在環(huán)境保護(hù)上起作用，最終還要靠教育?；瘜W(xué)教育與環(huán)境教育有著密切的關(guān)系，綠色化學(xué)不僅是化學(xué)教育與環(huán)境教育的結(jié)合，同是也是21世紀(jì)高素質(zhì)教育和可持續(xù)發(fā)展兩大戰(zhàn)略目標(biāo)的完美結(jié)合。因此,綠色化學(xué)教育進(jìn)入化學(xué)教育領(lǐng)域，這是教育改革的必然趨勢(shì)。綠色化學(xué)教育的實(shí)施必須體現(xiàn)綠色化學(xué)的新內(nèi)容,理論聯(lián)系實(shí)際，要在課程教材中體現(xiàn)綠色化學(xué)的理念，使綠色化學(xué)的思想和內(nèi)容貫穿于教育的始終。課堂教學(xué)是化學(xué)教學(xué)的主陣地，在課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐活動(dòng)等方面，按照“適時(shí)、適度、適量”的原則滲透，貫徹綠色化學(xué)的思想，樹(shù)立起綠色意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生從事綠色化學(xué)研究與開(kāi)發(fā)的能力。培養(yǎng)新一代具有良好環(huán)保意識(shí)的醫(yī)藥學(xué)人才。 3

8、綠色化學(xué)教育的實(shí)踐和探索 化學(xué)作為醫(yī)學(xué)院校一門(mén)基礎(chǔ)課程，滲透綠色化學(xué)教育內(nèi)容顯得尤為重要。目前一些學(xué)校所使用的化學(xué)教材中，能涉及綠色化學(xué)內(nèi)容的還很少，有些甚至沒(méi)有。因此，在課堂教學(xué)中，用綠色化學(xué)的實(shí)例充實(shí)化學(xué)教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在潛移默化中受到綠色化學(xué)教育。教師也要充分挖掘和利用教材，尤其是有機(jī)化學(xué)中有很多可以滲透綠色化學(xué)知識(shí)的地方，只要教師在授課時(shí)，稍加引導(dǎo)，就可以使學(xué)生受到綠色化學(xué)的教育，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。我們?cè)谡n堂教學(xué)中主要從以下幾個(gè)方面加以引導(dǎo)。 3.1 反應(yīng)試劑的綠色化 在反應(yīng)中盡可能使用可再生、無(wú)毒或毒性很小的原料?，F(xiàn)有化工生產(chǎn)中仍在使用的一些劇毒的化學(xué)品，如光氣、氫氰酸等應(yīng)盡可能用

9、無(wú)毒無(wú)害的原料來(lái)代替。例如講到碳酸二甲酯的制備時(shí)，傳統(tǒng)方法是用光氣來(lái)合成，我們給學(xué)生講的是Tundo報(bào)道的用二氧化碳代替光氣的新方法。傳統(tǒng)的用丙酮、氫氰酸為原料合成有機(jī)玻璃單體（甲基丙烯酸甲酯），我們給學(xué)生介紹了美國(guó)Shell公司開(kāi)發(fā)的用丙炔、一氧化碳、甲醇合成的新工藝。使同學(xué)們對(duì)綠色的反應(yīng)試劑有所了解。 3.2 反應(yīng)條件的綠色化 催化劑、溶劑對(duì)環(huán)境的影響不容忽視。如烷基化、酯化、水合、酰化、烴類異構(gòu)化反應(yīng)中一般使用氫氟酸、硫酸、三氯化鋁等液體酸催化劑，這些催化劑缺點(diǎn)是工藝上難以連續(xù)生產(chǎn)，不易分離，對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重,危害人體健康,產(chǎn)生廢液廢渣,污染環(huán)境。我們給學(xué)生介紹了國(guó)內(nèi)外報(bào)道的分子篩、雜多酸

10、、超強(qiáng)酸等新型催化材料在有機(jī)合成中的應(yīng)用。如異丁烷與丁烯的烷基化工藝中原來(lái)使用氫氰酸或硫酸作催化劑，現(xiàn)在用新開(kāi)發(fā)的負(fù)載型磺酸鹽/SiO2催化劑代替。 3.3 反應(yīng)的原子利用率 原子利用率盡可能為100%,實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能和零排放，在化學(xué)合成特別是有機(jī)合成中，減少?gòu)U物的關(guān)鍵是提高選擇性問(wèn)題,即選擇最佳反應(yīng)途徑，反應(yīng)物原子盡可能多地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物原子，最大限度地減少副產(chǎn)物，會(huì)真正減少?gòu)U物的生成。美國(guó)著名有機(jī)化學(xué)家Trost在1991年首先提出了原子經(jīng)濟(jì)性(Atomeconomy)的概念，認(rèn)為高效的有機(jī)合成應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個(gè)原子,使之結(jié)合到目標(biāo)分子中，達(dá)到零排放。在講乙烯催化氧化制備環(huán)氧

11、乙烷時(shí)通過(guò)比較傳統(tǒng)的氯乙醇法和現(xiàn)代的催化氧化的優(yōu)劣，引導(dǎo)學(xué)生明白原子利用率的概念。在講述加成反應(yīng)如Diels-Alder反應(yīng)、縮合反應(yīng)如羥醛縮合、酯縮合等反應(yīng)時(shí)可分別讓學(xué)生計(jì)算原子利用率，并引導(dǎo)學(xué)生用原子利用率的新觀點(diǎn)去體會(huì)各類不同反應(yīng)對(duì)有機(jī)合成的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保意義。 3.4 目標(biāo)產(chǎn)物的綠色化 綠色產(chǎn)品，在使用過(guò)程中和使用后不會(huì)危害生態(tài)環(huán)境和人體健康，產(chǎn)品具有合理的使用功能及使用壽命，產(chǎn)品易于回收、利用和再生，報(bào)廢后易于處置，在環(huán)境條件下容易降解。在教學(xué)中聯(lián)系實(shí)際，如目前大量使用的聚苯乙烯發(fā)泡塑料快餐盒，使用以后成為垃圾，在自然條件下，需數(shù)百年才能降解，對(duì)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的影響。為了加速它的自然降

12、解，我們生產(chǎn)時(shí)可以在其中加入光敏劑、化學(xué)助劑等，使其在使用后幾個(gè)月內(nèi)即分解成無(wú)害物質(zhì)。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)可降解高聚物有所了解，聯(lián)系生活實(shí)際，看日常用品可否能用降解材料代替。 4 總結(jié)與建議 綠色化學(xué)是環(huán)境戰(zhàn)略重點(diǎn)的一次創(chuàng)新性轉(zhuǎn)移，是人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題由被動(dòng)反應(yīng)轉(zhuǎn)為主動(dòng)行動(dòng)的一次認(rèn)識(shí)飛躍。通過(guò)化學(xué)教學(xué)內(nèi)外各個(gè)環(huán)節(jié)滲透綠色化學(xué)知識(shí)和理念,對(duì)提高學(xué)生的環(huán)境意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展觀是必要的也是可行的。我國(guó)綠色化學(xué)與化工要加速發(fā)展，需要加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的工作。 4.1 綠色化學(xué)與化工觀念的建立 從教育、經(jīng)濟(jì)、立法以及社會(huì)責(zé)任等角度讓政府、企業(yè)、各級(jí)教育機(jī)構(gòu)與化學(xué)和化學(xué)工程界認(rèn)識(shí)綠色化學(xué)與化工的重要性和緊迫性。 4.2 形

13、成綠色化學(xué)與化工一體化的發(fā)展模式 不僅是分子水平的化學(xué)和大規(guī)模的化學(xué)工程技術(shù)的融合，還要化學(xué)化工與其他學(xué)科的交叉。建議我國(guó)建立幾個(gè)“化學(xué)科學(xué)與工程”國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與科技基地作為綠色科技創(chuàng)新平臺(tái)；持續(xù)大力度地對(duì)基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究投人，為創(chuàng)新突破作積累；加強(qiáng)政府、企業(yè)、各級(jí)教育機(jī)構(gòu)與化學(xué)和化學(xué)工程界溝通與合作。 4.3 加強(qiáng)相關(guān)人才的培養(yǎng) 未來(lái)的化學(xué)和化學(xué)工程師應(yīng)該在開(kāi)發(fā)合成路線、設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝以及改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)等方面接受并適應(yīng)綠色化學(xué)與化工的要求。【參考文獻(xiàn)】 1State Environmental Protection Administration of China.Gazette of Chinese Environmental StateM.Beijing：People's Education Press，2002.2Wang Jing-kang，Chen Jian-xin，Li Tian-xiangSome Thou