蔡琳娜

（江蘇省泰興市第一高級(jí)中學(xué)）

“綠色化學(xué)”在高中化學(xué)中的滲透

蔡琳娜

（江蘇省泰興市第一高級(jí)中學(xué)）

化學(xué)對(duì)人類的生存和發(fā)展具有巨大貢獻(xiàn)，但同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成了一定危害。近年來(lái)各種能源、環(huán)境問(wèn)題日益凸顯，化學(xué)面臨著各種質(zhì)疑和巨大挑戰(zhàn)。化學(xué)如何在不產(chǎn)生污染的前提下為人類創(chuàng)造價(jià)值呢？于是“綠色化學(xué)”概念應(yīng)運(yùn)而生，并成為世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)之一。在對(duì)“綠色化學(xué)”的概念內(nèi)涵、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀做了簡(jiǎn)單闡述后，對(duì)高中化學(xué)中的“綠色化學(xué)”做了探討。

綠色化學(xué)；發(fā)展現(xiàn)狀；高中化學(xué)

一、什么是“綠色化學(xué)”

綠色化學(xué)（Green Chemistry）又稱清潔化學(xué)（Clean Chemistry）、環(huán)境友好化學(xué)（Environmentally Friendly Chemistry）、環(huán)境無(wú)害化學(xué)（Environmentally Benign Chemistry）。綠色化學(xué)的先驅(qū)、原美國(guó)綠色化學(xué)研究所所長(zhǎng)、耶魯大學(xué)P.T.Anastas教授在1992年給出的“綠色化學(xué)”的定義是：“The design of chemical products and processes that reduce or eliminate the use and generation of hazardous substances”翻譯成中文即減少或消除危險(xiǎn)物質(zhì)使用和產(chǎn)生的化學(xué)產(chǎn)品和過(guò)程的設(shè)計(jì)。我們可以把綠色化學(xué)的核心內(nèi)容理解為在化學(xué)工藝和反應(yīng)中不再使用有毒、有害的物質(zhì)，并力求反應(yīng)中原子利用率達(dá)到100%，不再產(chǎn)生廢物，實(shí)現(xiàn)“零排放”。從而從源頭上根除污染，研究環(huán)境友好的新反應(yīng)、新過(guò)程、新產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)化學(xué)與生態(tài)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

二、“綠色化學(xué)”的起源和發(fā)展

綠色化學(xué)最初起源于美國(guó)。1984年美國(guó)環(huán)保局（EPA）提出“廢物最小化”，倡導(dǎo)減少產(chǎn)生廢物和回收利用廢物，從而達(dá)到廢物排放最少的目的。綠色化學(xué)的思想萌芽。

1989年美國(guó)環(huán)保局又提出了“污染預(yù)防”的概念，指出最大限度地減少生產(chǎn)場(chǎng)地產(chǎn)生的廢物，包括減少使用有害物質(zhì)和更有效地利用資源，并以此保護(hù)自然資源。綠色化學(xué)的思想初步形成。

1990年，美國(guó)頒布了“污染防治”法案，將污染的防治確立為國(guó)策。該法案中第一次明確提出“綠色化學(xué)”一詞，并定義“綠色化學(xué)”為采用最小的資源和能源消耗，產(chǎn)生最低排放的工藝過(guò)程。

1991年，美國(guó)環(huán)保局污染預(yù)防和毒物辦公室啟動(dòng)“為防止污染變更合成路線”的研究基金計(jì)劃，用以資助化學(xué)品設(shè)計(jì)與合成中污染預(yù)防的研究項(xiàng)目。1993年研究的項(xiàng)目擴(kuò)展到安全化學(xué)品、綠色溶劑等方面，該計(jì)劃更名為“綠色化學(xué)計(jì)劃”。

同一時(shí)期，日本等其他很多國(guó)家的政府、學(xué)術(shù)界和企業(yè)也開(kāi)始關(guān)注“綠色化學(xué)”的研究和開(kāi)發(fā)。

1995年美國(guó)設(shè)立了“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”，1999年澳大利亞皇家化學(xué)研究所（RACI）設(shè)立了“綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)”，此外英國(guó)設(shè)立了“英國(guó)綠色化學(xué)獎(jiǎng)”“綠色化工水晶獎(jiǎng)”，并創(chuàng)辦了世界第一本名為《綠色化學(xué)》（Green Chemistry）的雜志。日本也設(shè)立了“綠色和可持續(xù)發(fā)展化學(xué)獎(jiǎng)”。這些政府行為都極大地促進(jìn)了綠色化學(xué)的蓬勃發(fā)展。

三、我國(guó)“綠色化學(xué)”的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)政府和學(xué)術(shù)界也很重視在綠色化學(xué)方面的研究。

1995年，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)部開(kāi)展了“綠色化學(xué)與技術(shù)”的院士咨詢活動(dòng)，分析了國(guó)內(nèi)外綠色化學(xué)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向。

1996年，國(guó)家召開(kāi)了“工業(yè)生產(chǎn)中綠色化學(xué)與技術(shù)”研討會(huì)，并出版了《綠色化學(xué)與技術(shù)研討會(huì)學(xué)術(shù)報(bào)告匯編》。

1997年，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)與中國(guó)石油化工集團(tuán)公司聯(lián)合立項(xiàng)啟動(dòng)了“九五”重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目“環(huán)境友好石油化工催化化學(xué)與化學(xué)反應(yīng)工程”。中國(guó)科技大學(xué)綠色科技與開(kāi)發(fā)中心在該校舉行了專題討論會(huì)，并出版了《當(dāng)前綠色科技中的一些重大問(wèn)題》的論文集。同年，香山科學(xué)會(huì)在北京召開(kāi)了第72次學(xué)術(shù)研討會(huì)，閔恩澤院士、陳家墉院士等都做了有關(guān)綠色化學(xué)的重要報(bào)告。

1998年，合肥舉辦了第一屆國(guó)際綠色化學(xué)高級(jí)研討會(huì)，這些都加快了我國(guó)綠色化學(xué)研究的步伐。

四、“綠色化學(xué)”在高中化學(xué)中的滲透

1.“綠色化學(xué)”在高中化學(xué)新課標(biāo)和教材中的體現(xiàn)

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，化學(xué)學(xué)科的很多重要知識(shí)、理論都是從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)并總結(jié)的。所以，綠色化學(xué)思想融入化學(xué)學(xué)科是必然趨勢(shì)?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中已經(jīng)明確提到了綠色化學(xué)的概念，比如，“實(shí)驗(yàn)化學(xué)”模塊中提出“形成綠色化學(xué)的觀念，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)”“樹(shù)立綠色化學(xué)思想，形成環(huán)境保護(hù)的意識(shí)”。

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)編寫的高中化學(xué)教材也有很多地方體現(xiàn)了綠色化學(xué)的概念。比如，必修2第四章第二節(jié)“化學(xué)與資源綜合利用、環(huán)境保護(hù)”里第二大點(diǎn)就是環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)。用一張圖可以簡(jiǎn)單明了地介紹綠色化學(xué)的特點(diǎn)。在緊接著的思考交流部分通過(guò)比較環(huán)氧乙醚制備的新舊工藝，介紹了原子利用率100%的反應(yīng)是體現(xiàn)綠色化學(xué)的原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)。

綠色化學(xué)示意圖

再如，選修1“生活與化學(xué)”第四章第三節(jié)垃圾資源化中治理白色污染的3R原則就源自綠色化學(xué)提出的“5R”原則：減量（reduction）、重復(fù)使用（reuse）、回收（recycling）、再生（regeneration）和拒用（reject）。

高中化學(xué)教材中最能體現(xiàn)“綠色化學(xué)”理念的是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)現(xiàn)行人教版高中化學(xué)教材中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做了簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)：

化學(xué)1化學(xué)2化學(xué)與生活 化學(xué)反應(yīng)原理 有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)　27　16　4　15　15科學(xué)探究7 6　6　7　7實(shí)踐活動(dòng)1 2　5　2　1家庭小實(shí)驗(yàn)0　0　0　1　0總計(jì)　35　24　15　25　23

對(duì)上述實(shí)驗(yàn)中涉及的會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染的物質(zhì)也做了簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)：

污染物狀態(tài)　污染物氣態(tài)　氨氣、氯氣、氯化氫、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮、一氯甲烷、硫化氫、磷化氫、砷化氫等。液態(tài)鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸、草酸、苯甲酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氨水、氯代化合物、四氯化碳、苯、溴苯、溴水、苯酚、溴乙烷、乙醇、乙醛、乙醚、丙酮、乙酸乙酯、過(guò)氧化氫、硫氰化鉀溶液、錳離子溶液、鐵離子溶液、鋇離子溶液、銅離子溶液、石油、煤油等。固態(tài)　過(guò)氧化鈉、硫、氯化銀、溴化銀、碘化銀、硫化銀、重鉻酸鉀、高錳酸鉀、石蠟、塑料等有機(jī)物、碘、三溴苯酚、鈉、鉀等。

由上面兩個(gè)表可以看出人教版高中化學(xué)教材中實(shí)驗(yàn)多、涉及的可能污染環(huán)境的物質(zhì)也不少，因此高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)“綠色化”是高中化學(xué)教師必須關(guān)注和研究的問(wèn)題。

2.“綠色化學(xué)”在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的體現(xiàn)

（1）推廣微型化實(shí)驗(yàn)

微型化實(shí)驗(yàn)儀器的體積小，藥品的用量可以減至常規(guī)所需量的十分之一或更少。與常規(guī)實(shí)驗(yàn)相比，微型化實(shí)驗(yàn)的突出特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)成本低、環(huán)境污染少、反應(yīng)速度快、安全系數(shù)高、實(shí)驗(yàn)效果好。尤其是藥品用量少、速度快、污染小的特點(diǎn)與綠色化學(xué)的理念完全一致，且十分適合中學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

（2）利用多媒體模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)

高中化學(xué)里有一些危險(xiǎn)系數(shù)大或污染嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)并不適合課堂演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，比如，電解飽和食鹽水、氫氣在氯氣中燃燒等。我們可以從網(wǎng)絡(luò)上下載實(shí)驗(yàn)視頻，或通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)。這樣既使學(xué)生了解了實(shí)驗(yàn)過(guò)程，加深了對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“零投入和零污染”，也是某種意義上的綠色化學(xué)。

3.“綠色化學(xué)”在高中化學(xué)試卷中的體現(xiàn)

近幾年的高考化學(xué)試卷都有濃厚的綠色化學(xué)色彩。例如，2013、2015年江蘇卷第一題選擇題就是直接考查保護(hù)環(huán)境的幾種做法；實(shí)驗(yàn)流程題更是大多體現(xiàn)了變廢為寶，循環(huán)利用等綠色化學(xué)的思想。高考是有教育功能和導(dǎo)向作用的，高考試題對(duì)綠色化學(xué)的關(guān)注，勢(shì)必引導(dǎo)高中教學(xué)對(duì)學(xué)生環(huán)保意識(shí)的培養(yǎng)，從而引起全社會(huì)對(duì)綠色化學(xué)的關(guān)注。

我們要在實(shí)際教學(xué)中滲透綠色化學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生的綠色化學(xué)意識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生環(huán)境保護(hù)的使命感，讓綠色化學(xué)的理念在學(xué)生的頭腦中深深扎根，形成良好的社會(huì)環(huán)保氛圍，促使我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。

［1］R.布里斯羅.化學(xué)的今天和明天：一門中心的、實(shí)用的和創(chuàng)造性的科學(xué)［M］.北京科學(xué)出版社，2001.

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［5］孫同明.新課程理念下高中綠色化學(xué)教育研究［J］.教育研究與實(shí)驗(yàn)，2009（S2）.

［6］馬志成.高中綠色化學(xué)課程建設(shè)的初步設(shè)想［J］.內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2013（8）.

·編輯 楊國(guó)蓉