论化学在环境保护中的地位和作用

论化学在环境保护中的地位和作用

环境、资源和人口是人类社会面临的三个主要问题，尤其是环境问题。随着人口的增加，资源消耗日益增加，生活废水和工业污染物的排放大量，人类生活环境恶化，对人类生活和社会发展产生了严重威胁。据统计,引起环境污染的因素主要是三方面:物理因素、化学因素、生物因素,其中化学因素占主要地位。当今十大环境问题有八个与化学和化学工业污染有关。由此可见化学在环保中的地位非常重要。绿色化学就是化学家在研究环境问题和环保方法时产生的,绿色化学的兴起正是化学家对环境保护的贡献。1在化学教学过程中,应将其作为绿色化学(GreenChemistry),又称环境无公害化学(EnvironmentalBenignChemistry),是利用化学来防止污染的一门科学,其目的是利用先进的科学技术去减少或消除对人类健康、生态平衡有害的各种物质。绿色化学思想的实质:不使用有毒有害的物质,不产生有毒有害的废弃物,生产对环境无害的绿色产品,实现有害物质的“零”排放,力争从源头上阻止任何污染。可以看出绿色化学是主动地阻止化学污染,从根本上消除污染源,不是“先污染、后治理”的环保模式,而是真正做到了保护环境,从治标转向了治本。未来,“绿色化”是化学和化学工业发展的必然趋势。环境保护是我国的一项基本国策,是可持续发展的重要内容和根本保障。人类的生存和发展离不开化学,更离不开环境,保护环境与化学有密切的关系。只有把两者有机地结合在一起,提倡、宣传和开发绿色化学,是化学家义不容辞的责任。大学生是新世纪的主人,应担负起改善环境质量的重任。对大学生进行环保教育、培养他们的环保意识尤为重要。在农林院校,化学是必修课程,涉及到绝大多数学生,在化学教学中引入绿色化学,尤其是实验的绿色化,不仅使每个学生学到新知识,还让他们直接地、自觉地接受环保教育,在潜移默化中培养学生的环保意识和环保思维方式。化学实验是以理论知识为基础,以基本操作技能为主,突出能力和素质培养,并适应学生个性发展的一门实践性课程,它是化学教学中必不可少的一个环节,它能使学生们直观地、形象地巩固所学的知识,同时又能培养动手能力和实际操作能力。但是,在我国每天有数以万计的大中学生在做各种各样的化学实验,虽然实验室的废弃物数量不大,但潜在危害很大。应在实验化学教学中渗透绿色化学思想,即“实验的绿色化”理念。化学实验绿色化是指在绿色化学的思想指导下,用预防化学污染的新思想和新技术,对常规实验进行改革而形成的化学实验的新方法。化学实验绿色化的内容包括:改进实验原理,控制实验条件,改进实验方法,使实验仪器的微型化,妥善处理好实验废弃物等。要用尽可能少的试剂进行实验,从而极大地减少实验产生的“三废”,降低污染程度和不必要的浪费,以实现绿色化学的理想和目标。同时,化学实验的绿色化对大学生环保意识的培养有重要的意义,是可持续发展战略在化学实验中的具体体现。2化钠和浓硫酸盐正溴丁烷合成实验所用原料为正丁醇、固体溴化钠和浓硫酸;最终除了得到正溴丁烷外,还有副产品丁烯、丁醚及剩余的丁醇等等,同时在实验期间产生HBr及少量的SO2。2.1实验过程设计在绿色化学思想的指导下,根据“3R”原则(减量化、再利用、再循环)去设计实验,使实验绿色化,并且在实验教学中组织实施。这样既灌输了绿色化学知识又培养了学生的环保意识,引导学生注意和思考如何解决化学实验中的污染问题,从而达到最好的环境效应。2.2小容量仪器和药品的应用半微量合成实验是在绿色化学思想的指导下,用预防化学污染的新思想对常规实验进行改革而形成的一种实验方法。它是在不改变实验方法和操作技术的前提下,采用常规的小容量仪器、药品减量,从而达到运用较小量的试剂来获得尽可能多的化学信息的目的。微型实验具有可节约经费开支、减少试剂用量、减少环境污染、提高学生动手能力、增强学生环保意识等优点。对于毒性大、耗能多、污染严重、操作复杂的化学实验尤为重要,有利于培养学生严谨的科学态度和增强环保意识。2.3气体与so2气体用相应的化学液吸收反应过程中产生的废气,将有毒、有害、有腐蚀性气体的危害降到最小;加大对化学实验中产生的废液处理及研究力度等等,都是绿色化学的方法。在正溴丁烷实验过程中,会产生HBr及少量的SO2气体,HBr气体具有酸腐蚀性,而SO2气体又是酸雨的主要成分。我们在实验中采用一个简易的气体吸收装置,用5%NaOH溶液作吸收剂,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、丁醚等副产品及剩余的丁醇等,为了得到纯品需进行精制,其中要用浓H2SO4除去粗品中的醇、烯、醚等有机杂质,生成烊盐,除去H2SO4层得到废液。浓H2SO4具有强烈的腐蚀性,因此应注意以下两个方面,第一,在取用时,一定要强调正确的取用方法,防止发生不良后果;第二,洗涤完毕后,废液不能直接倒入水池,否则腐蚀水道管材,要求学生统一收集废液,进行后处理,中和其酸性降低危害,对学生进行废液处理知识的教育,进一步灌输绿色化学思想。2.4有助于人们从循环水、从废水循环利用中去把握环境在此实验中用到一次回流装置进行合成和两次蒸馏装置进行精制。由于正溴丁烷的沸点大约在99~103℃,小于130℃,所以均需用水冷凝,耗水量很大;但是水在整个实验中只是起冷凝作用,没发生任何化学反应。我们设法将它变为循环水,充分利用水资源。因为人类用水基本上是淡水,但随着工农业生产的发展,一方面是用水量迅速增加,另一方面是未经处理的废水、废物排入水体造成污染,使可用水量急剧减少,致使全球面临着淡水危机。通过水的循环利用,可教育学生自觉维护人类的生存环境。虽然,化学实验教育还不能系统讲解绿色化学