論化學在環(huán)境保護中的地位和作用

論化學在環(huán)境保護中的地位和作用

環(huán)境、資源和人口是人類社會面臨的三個主要問題，尤其是環(huán)境問題。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，人類生活環(huán)境惡化，對人類生活和社會發(fā)展產(chǎn)生了嚴重威脅。據(jù)統(tǒng)計,引起環(huán)境污染的因素主要是三方面:物理因素、化學因素、生物因素,其中化學因素占主要地位。當今十大環(huán)境問題有八個與化學和化學工業(yè)污染有關(guān)。由此可見化學在環(huán)保中的地位非常重要。綠色化學就是化學家在研究環(huán)境問題和環(huán)保方法時產(chǎn)生的,綠色化學的興起正是化學家對環(huán)境保護的貢獻。1在化學教學過程中,應將其作為綠色化學(GreenChemistry),又稱環(huán)境無公害化學(EnvironmentalBenignChemistry),是利用化學來防止污染的一門科學,其目的是利用先進的科學技術(shù)去減少或消除對人類健康、生態(tài)平衡有害的各種物質(zhì)。綠色化學思想的實質(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)對環(huán)境無害的綠色產(chǎn)品,實現(xiàn)有害物質(zhì)的“零”排放,力爭從源頭上阻止任何污染?？梢钥闯鼍G色化學是主動地阻止化學污染,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環(huán)境,從治標轉(zhuǎn)向了治本。未來,“綠色化”是化學和化學工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。環(huán)境保護是我國的一項基本國策,是可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容和根本保障。人類的生存和發(fā)展離不開化學,更離不開環(huán)境,保護環(huán)境與化學有密切的關(guān)系。只有把兩者有機地結(jié)合在一起,提倡、宣傳和開發(fā)綠色化學,是化學家義不容辭的責任。大學生是新世紀的主人,應擔負起改善環(huán)境質(zhì)量的重任。對大學生進行環(huán)保教育、培養(yǎng)他們的環(huán)保意識尤為重要。在農(nóng)林院校,化學是必修課程,涉及到絕大多數(shù)學生,在化學教學中引入綠色化學,尤其是實驗的綠色化,不僅使每個學生學到新知識,還讓他們直接地、自覺地接受環(huán)保教育,在潛移默化中培養(yǎng)學生的環(huán)保意識和環(huán)保思維方式?；瘜W實驗是以理論知識為基礎(chǔ),以基本操作技能為主,突出能力和素質(zhì)培養(yǎng),并適應學生個性發(fā)展的一門實踐性課程,它是化學教學中必不可少的一個環(huán)節(jié),它能使學生們直觀地、形象地鞏固所學的知識,同時又能培養(yǎng)動手能力和實際操作能力。但是,在我國每天有數(shù)以萬計的大中學生在做各種各樣的化學實驗,雖然實驗室的廢棄物數(shù)量不大,但潛在危害很大。應在實驗化學教學中滲透綠色化學思想,即“實驗的綠色化”理念。化學實驗綠色化是指在綠色化學的思想指導下,用預防化學污染的新思想和新技術(shù),對常規(guī)實驗進行改革而形成的化學實驗的新方法。化學實驗綠色化的內(nèi)容包括:改進實驗原理,控制實驗條件,改進實驗方法,使實驗儀器的微型化,妥善處理好實驗廢棄物等。要用盡可能少的試劑進行實驗,從而極大地減少實驗產(chǎn)生的“三廢”,降低污染程度和不必要的浪費,以實現(xiàn)綠色化學的理想和目標。同時,化學實驗的綠色化對大學生環(huán)保意識的培養(yǎng)有重要的意義,是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在化學實驗中的具體體現(xiàn)。2化鈉和濃硫酸鹽正溴丁烷合成實驗所用原料為正丁醇、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,同時在實驗期間產(chǎn)生HBr及少量的SO2。2.1實驗過程設(shè)計在綠色化學思想的指導下,根據(jù)“3R”原則(減量化、再利用、再循環(huán))去設(shè)計實驗,使實驗綠色化,并且在實驗教學中組織實施。這樣既灌輸了綠色化學知識又培養(yǎng)了學生的環(huán)保意識,引導學生注意和思考如何解決化學實驗中的污染問題,從而達到最好的環(huán)境效應。2.2小容量儀器和藥品的應用半微量合成實驗是在綠色化學思想的指導下,用預防化學污染的新思想對常規(guī)實驗進行改革而形成的一種實驗方法。它是在不改變實驗方法和操作技術(shù)的前提下,采用常規(guī)的小容量儀器、藥品減量,從而達到運用較小量的試劑來獲得盡可能多的化學信息的目的。微型實驗具有可節(jié)約經(jīng)費開支、減少試劑用量、減少環(huán)境污染、提高學生動手能力、增強學生環(huán)保意識等優(yōu)點。對于毒性大、耗能多、污染嚴重、操作復雜的化學實驗尤為重要,有利于培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和增強環(huán)保意識。2.3氣體與so2氣體用相應的化學液吸收反應過程中產(chǎn)生的廢氣,將有毒、有害、有腐蝕性氣體的危害降到最小;加大對化學實驗中產(chǎn)生的廢液處理及研究力度等等,都是綠色化學的方法。在正溴丁烷實驗過程中,會產(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。我們在實驗中采用一個簡易的氣體吸收裝置,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,為了得到純品需進行精制,其中要用濃H2SO4除去粗品中的醇、烯、醚等有機雜質(zhì),生成烊鹽,除去H2SO4層得到廢液。濃H2SO4具有強烈的腐蝕性,因此應注意以下兩個方面,第一,在取用時,一定要強調(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,要求學生統(tǒng)一收集廢液,進行后處理,中和其酸性降低危害,對學生進行廢液處理知識的教育,進一步灌輸綠色化學思想。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)境在此實驗中用到一次回流裝置進行合成和兩次蒸餾裝置進行精制。由于正溴丁烷的沸點大約在99~103℃,小于130℃,所以均需用水冷凝,耗水量很大;但是水在整個實驗中只是起冷凝作用,沒發(fā)生任何化學反應。我們設(shè)法將它變?yōu)檠h(huán)水,充分利用水資源。因為人類用水基本上是淡水,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。通過水的循環(huán)利用,可教育學生自覺維護人類的生存環(huán)境。雖然,化學實驗教育還不能系統(tǒng)講解綠色化學