淺析化學實驗中的環境問題

1人類活動的發展過程中受制環境是經濟發展的物質基礎。該環境為經濟發展提供資源，并為經濟活動、社會活動和人類生存提供場所。環境質量的優劣直接關系著人們的身體健康和經濟、社會的發展進程。人類社會要發展必須要有相應的自然環境作基礎，同時，清潔、優美的環境也應該是人類發展追求的目標之一。一方面環境直接影響著人類的生存和發展，另一方面，人類的活動也直接或間接地影響著環境。人類為了生存和發展，必須從環境中獲取資源和能量，同時向環境中排放廢棄物，構成了對環境的破壞。人類在各個不同時期對環境影響程度不同。在工業社會之前，人類以從事農業和手工業為主，相對來說，對環境需求和對自然的改造能力是有限的，對環境的影響小，不至于引發全球性的環境問題乃至影響到人類的持續發展。工業社會開始后，人類改造利用自然界的規模和強度驚人地大起來，不僅直接消耗大量資源，并將生產出的廢棄物重返自然界，形成了對自然界的雙重打擊。出現了環境污染等全球性的環境問題，威脅著人類的持續發展。因此在聯合國42屆大會通過了《我們共同的未來》的報告，提出了“既滿足當代人的需要又不致損害子孫后代滿足其需要之能力的發展”的可持續的人類發展的方向，強調把保護環境作為發展進程的一個重要組成部分。2化學評價中的環境問題2.1化學實驗中的浪費由于環境能為人類提供資源，所以資源也是環境的組成部分，化學實驗中使用的礦物質都來自于不可再生資源。我們的資源是有限的、不充足的，開發資源又是極為不容易的。可是，有時人們對實驗中的浪費現象卻習以為常。有的化學實驗教材中沒有明確取用多少藥品，實驗者就隨意多取，過量實驗；還有的化學實驗，由于使用的儀器大或實驗設計不合理也造成藥品使用上的浪費；更有的實驗室管理不善，丟失試劑瓶標簽，只好將整瓶的試劑倒入下水道。化學實驗中的浪費不僅包括一般意義上的浪費，而且還有不被認為是浪費的浪費，那就是在對反應生成物處理上的浪費。化學實驗不同于物理實驗，物理實驗多可以重復使用用品。例如，用一些電氣元件連接成某種電路的實驗，達到目的后，電路被拆成電氣元件，這些元件下次實驗仍然可以重復使用。而化學實驗結束后剩余的物品往往不是這個實驗開始時的用品了，所以一般實驗者在觀察到了實驗現象或測得了所需要的數據后，實驗就達到了目的，實驗所得到的產物就被認為是廢物而被仍掉了。化學實驗中人們對這種現象已經司空見慣了。全國有多少個學校年復一年地進行著化學實驗，其浪費可謂驚人。而且無意中給學生養成了不珍惜資源的習慣，這將影響學生今后一生對資源問題的態度和行為。成千上萬個學生的行為就構成了我們人類未來的發展，這不能不引起我們的重視。如果我們在實驗結束后，將實驗中生成的產物收集起來留做其它實驗的用品，就可以避免浪費并減少對環境的污染。這種化學實驗中藥品循環利用的研究，已經在一些文獻中有報道。2.2污染人類生存的大環境在化學實驗中，由于使用和生成了各種化學物質，很可能會對周圍的環境造成不同程度的污染：（1）有很多化學實驗中使用的藥品本身就有較大的毒性，在正常實驗操作時，就會對實驗者及周圍的環境造成危害。例如苯與溴的反應，實驗中使用了苯和液溴，而苯和液溴都具有毒性且揮發性強，對人身健康的危害、對環境的污染都很嚴重；又如還原氧化銅時使用的一氧化碳、蛋白質變性實驗中使用的乙酸鉛、制取酚醛樹脂時使用的苯酚和甲醛等，這些物質都分別能對人體健康造成危害和對環境造成污染。（2）有許多化學實驗會產生有害的揮發物，污染周圍的空氣。例如氨的催化氧化反應中生成一氧化氮，一氧化氮揮發在空氣中被氧化成二氧化氮，而二氧化氮是嚴重污染空氣的有毒氣體，能刺激人和動物的呼吸道，引起呼吸系統疾病，又是形成酸雨和光化學煙霧的罪魁。這些有害揮發物不僅對實驗室的小環境產生污染，排放到大氣中也污染人類生存的大環境。（3）有的化學實驗中產生固體、液體有害生成物。如，苯的硝化反應中生成的硝基苯、萃取實驗中剩余的碘的四氯化碳溶液等，這些有害物質處置不當，就會污染實驗室周圍的水和土地。過去，人們對實驗室里這樣的有害物質污染的問題并不在意，認為和工廠相比，實驗室里的那點兒污染物太少，不算什么。還是讓我們來算一算，以銅和濃硫酸反應為例，按照教材上的要求，每個實驗小組取2ml濃硫酸，根據反應方程式每實驗小組將產生417mlSO2氣體，通常每班分25個實驗組，全班一次實驗就排放出10.4升SO2氣體。按實驗室平均面積為50平方米計算，實驗期間，實驗室內SO2氣體的質量濃度為3.68mg/m3，約是我國規定居民區大氣中SO2平均最大允許質量濃度（0.15mg/m3）的25倍。而且每個年級又會有幾個平行班，連續做實驗，實驗室里SO2的濃度會更大。排放的有毒氣體，污染著實驗室內外的空氣，影響了師生及附近人群的身體健康。當然，通常化學實驗室也采取一些措施盡量避免實驗室內污染。人們采取的方法主要有：（1）大力發展排風設備。有條件的學校或新建學校都在實驗室學生實驗臺上及藥品柜里安裝電力排風設備，并建有帶電力排風的通風櫥，及時排除實驗室里的有毒有味氣體。這曾經是一種流行的并被認為是比較先進的做法。（2）棄置或掩埋有害廢棄物。實驗結束后，對殘留下來的固體液體廢物，各個學校的處理方法不同。有的學校學生將廢液直接倒入下水道，教師也不加以阻攔，默認之；有的學校，將實驗后的廢棄物集中在一起，或倒入垃圾站，或倒入廁所，或埋入實驗室周圍的墻邊、角落地下。（3）不做或少做化學實驗。因嫌棄實驗的毒害和污染，有的學校就盡量不做實驗，或者少做，選擇那些不涉及有害物質的實驗來做。本文就此問題對省內152所中學進行了調查，其結果見表1。顯然不做、少做實驗的做法是不妥當的，難以達到教學目標。將廢氣、廢液、廢物這些實驗室里的小三廢排放到室外環境中，而將對室內的污染轉嫁給實驗室外周圍的環境，也是對自然對社會極不負責任的做法。教師處理污染物的方式具有雙重意義，一方面是教師本人對環境的作用，另一方面是對學生環境觀念的言傳身教。我們對學生進行環境教育時，常引用日本富山事件，指責日本三井金屬礦業公司煉鋅廠，將含鎘廢水排入神通川中，致使河水污染，引發骨痛病，給神通川兩岸的人民帶來了巨大的痛苦。在這同時，我們又在實驗室里制造污染物，并將污染物排放到周圍的環境中，這能不對學生產生負面影響嗎？我們的環境教育還有說服力嗎？轉嫁到實驗室外的污染，反過來又需要人們花費人力、物力去治理，這實際上就是西方先污染后治理的傳統發展模式在我們化學實驗中的反映，它不符合可持續發展原則。3化學實驗教學的歸因原則在生產貫徹可持續發展戰略，應該力求從根本上解決化學實驗對環境的負作用，其出發點是污染預防而不是污染后的治理，使化學實驗教學在對待環境的問題上發生革命性的變化。總的原則應該是設計研究沒有或只有盡可能小的環境負作用的、并在技術上、經濟上可行的化學品和化學過程。在實驗中應盡