中学化学实验室污染与防治

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  摘 要: 本文通过分析化学实验室污染产生的主要原因和特点,阐述了如何增强化学实验人员的环保意识,提出了加强化学试剂和药品的科学管理,引入微型化实验、开发虚拟实验,改进实验装置,规范实验操作等减少污染的主要措施。
  关键词: 化学实验室污染 产生原因 防治措施
  化学是一门以实验为基础的自然科学,化学实验是检验化学知识的标准,是培养学生观察能力、动手能力、分析解决问题能力和创新能力的重要手段。傅鹰曾说:“只有实验才是化学的最高法庭。”几乎每天都有大批师生在进行化学实验,过程中用到的有毒、有害的试剂和药品,产生的有毒、有害气体,直接影响了实验人员的身心健康。同时,这些有毒、有害物质无组织地排放,给排放区附近造成了严重的环境污染。可以说:几乎每个化学实验室都是一个小小的环境污染源。如何处理化学实验室污染物,是摆在我们面前的一个急待解决的问题。
  1.化学实验室污染产生的主要原因
  1.1化学实验人员的环境保护意识不强。
  首先由于部分实验管理人员的环境保护意识十分薄弱,对实验室试剂和药品缺乏科学的统筹管理,一次性采购过多的实验试剂和药品,致使实验室每年都会把大量过期药品和试剂倒入下水道或埋入地下,对环境产生直接危害。其次,学生存在试剂用量越大,实验现象越明显的思想,大量使用试剂,造成试剂浪费和环境污染。并且绝大多数实验人员认为化学实验室对环境产生的污染与工业生产相比算不了什么,实验过程中随意把废液倒入下水道、固体废物扔进垃圾桶,直接排放有毒、有害气体,忽略了化学实验重复量大,日积月累对环境污染危害大的特点。
  1.2化学实验室污染治理经费投入不足。
  目前由于化学实验室经费不足,对化学实验室的经费预算通常只是针对实验室仪器、设备和试剂,而没有对实验室污染控制条件的预算。因此实验室没有直接处理实验废物的能力,普遍采用通风橱和换气扇来减轻室内空气污染,转移废气,不能达到有效消除或减少污染的目的,造成环境污染。
  1.3化学实验室污染防治法规制度不全。
  目前尚未有专门针对化学实验室污染防治的法律法规和技术标准,对化学实验室污染的防治、废物处理处置及排放等事项没有明确规定。绝大多数化学实验室也没有专门设置废物处理处置系统,一般实验室废物都直接通过下水道或排气管道排放,严重污染环境,缺乏对化学实验室污染问题的监督管理。
  2.减少化学实验室污染的主要措施
  2.1增強实验室人员的环保意识。
  增强实验人员的环保意识,是保护环境、减少实验污染的先决条件。实验室管理人员要从我做起,加强对国家有关政策和法规的学习,熟悉各种废弃物排放标准,具有一定的实验室“三废”治理的能力,言传身教,帮助学生形成良好的环境保护意识和责任感,强化学生节约药品的意识,做到能少用的一定要少用,能回收的一定要回收,能循环使用的一定要循环使用。对于有些没有指明药品浓度的实验,应该对药品浓度进行探索和改进,达到既节约药品、保证实验效果,又减少环境污染的目的。同时由于对化学废物的处理是一种经历学习、运用和解决实际问题的教与学的过程,而这种生动的教学,更能激发学生的学习兴趣,特别是对于帮助学生形成保护环境的责任感具有十分重要的意义。
  2.2加强化学药品和试剂的管理。
  化学实验室中大多数试剂和药品危险性大,若管理或取用不当就会带来事故隐患,造成环境污染。国家有关部门应认真研究实验室的污染特点和防治途径,提出操作性强、简便实用的技术规范。同时,化学实验室必须建立健全规章制度,加强对化学试剂和药品的管理,坚持“安全第一”的思想,把试剂和药品按类分层存放。储存危险试剂和药品的柜子实行双人双锁管理,严格试剂和药品的入库管理和规范登记。领取一般试剂和药品时,必须填写单据,单据的填写内容应包括:试剂和药品的名称、质量、用途、领用的时间、领用人和实验管理人员签名等内容。若领用剧毒药品,则必须建立申请、审批、领用人、实验管理人员和实验室主任三人同时登记制度。
  2.3改进实验装置,规范实验操作。
  化学实验总是伴随气、液或固体产物的生成,且反应物或产物中多数是有毒或有害的物质。因此在不影响实验结果的前提下改进实验装置,规范实验操作,可以有效地减少环境污染。如:二氧化硫漂白性,还原性,以及其水溶液具有酸性的演示实验,一般的实验方法存在药品用量大,使用仪器多,实验时间长,实验过程中有二氧化硫和硫化氢逸出,造成了严重的环境污染。若采用下图所示的实验装置[1],可有效地解决上述问题。
  1.无水亚硫酸钠+浓 2.湿润的蓝色试纸 3.吸有品红溶液的滤纸条 4.吸有高锰酸钾溶液的滤纸条 5.吸有硫化钠溶液的滤纸 6.吸有氢氧化钠溶液的脱脂棉 7.细玻璃管 8.粗玻璃管
  图1 密闭式二氧化硫系统演示实验装置图
  在粗玻璃管的外壁上从下往上依次用透明胶带分别粘牢如图所示的4条纸环,放入盛放无水亚硫酸钠的大试管中,实验时沿粗玻璃管内壁滴一点浓硫酸,立即塞上上述带有单孔橡皮塞的球形干燥管,观察纸环颜色变化。实验后期用酒精灯烘烤品红溶液退色的滤纸环处的试管壁,观察颜色变化。此实验装置将二氧化硫的制取和性质实验集中在1个密闭式的仪器内完成,实验装置简单、实用,实验现象明显,药品用量小,有效地防止了二氧化硫和硫化氢等有毒气体对环境的污染。同时规范了学生在药品的取用、称量、液体的量取等方面的操作,提高了实验的成功率,避免重复实验,既减少了药品的使用量,又减轻了污染。
  2.4引入微型实验,开发虚拟实验。
  微型化学实验是化学实验方法的一项重要发展和改革。其定义为:在微型化的仪器中进行的化学实验,其实际用量比对应常规实验少90%以上(或为常规实验的十分之一或千分之一)。由于微型实验仪器微型化,试剂用量小,同时减少了试剂在器皿上的附着量,现象明显、便于操作、适用性强,是实现化学实验室绿色化的重要手段。   对于一些因受客观条件限制而难以进行的实验,如:臭氧的制备;瞬间变化的实验,如钾与水的反应;高速微观世界的实验,如:原电池和电解池的工作原理等,可以开展虚拟实验。虚拟实验就是利用计算机作为载体,通过安装虚拟实验软件,即可进行直观性的、形象性的虚拟化学实验。虚拟实验除了具有直观、形象外,还可在计算机上进行反复实验,包括对比实验,有利于促进学生发散思维,准确地得到实验结论,实现了药品的“零投入”和废物的“零排放”,是化学实验室建设的一个特色方向。
  2.5注重实验废品回收和再利用。
  每次化学实验结束都会有很多废品,大多数都被直接倒入了下水道或垃圾桶,严重污染环境。若加以回收和再利用,则不仅减少了污染,还节约了资源。如可以向含银的废液中加入过量的氯化钠,搅匀,放置3~4小时。再取其少量废液并加入少量氯化钠,检验沉淀作用是否完全。若沉淀完全,过滤,用氨水溶解氯化银沉淀。待沉淀溶解完全后,向该溶液中放入适量的细铜丝或薄铜片,加盖密闭,在室温下放置24天以上,除去过量的铜,便可得到比较纯的金属银[2]。再比如对于口部和底部磨破的试管,可以用三角锉截去,制成双通反应管和短试管。一些玻璃药品包装瓶具有多种容量,可根据实验要求计算出某容量下配制这种试剂所需药品的量,每次配制这种试剂时就可以直接称取一定量的药品加入瓶中,用去离子水稀释即可[3]。不仅对玻璃药品瓶进行了再利用,同时还大大提高了实验管理人员配制试剂的速度。
  3.结语
  总之,化学实验室污染与防治是永远值得关注的问题。实验人员必须树立绿色化学理念,本着“谁污染,谁处理”的原则,规范实验操作,引入微型化实验、注重虚拟实验的开发,尽量避免化学实验室对环境的污染。同时,国家有关部门必须完善管理制度,加强对化学实验室的科学管理,采取有效措施,建立全面、系统的治理方案,为有效减少环境污染提供保障。
  參考文献:
  [1]熊言林.化学教学论实验[M].合肥:安徽大学出版社,2004:50-53.
  [2]陈章映.实验室废液中银的回收及利用[J].遵义科技,2004(4):56.
  [3]赵素瑞.樊娟.化学实验室废弃物的回收利用[J].中国卫生检验杂志,2008(5):18.
  [4]刘珍.化验员读本[M].北京:化学工业出版社,1998:433-434.
  通讯作者:方艳红
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