有机化学实验室绿色化之探索

摘要：高校有机化学实验室绿色化是响应国家环保要求，实现绿色校园的必然选择，更重要的意义在于可影响到学生的环保意识。本文介绍了我院有机化学实验室走绿色化道路的探索：如开展半微量微型实验、合理安排实验实现循环利用、升级实验方式和方法、完善废弃物处理方式等。

关键词：有机化学实验；绿色化；环保意识

我院有机化学实验室承担着重要的教学和科研任务，长期有众多的药学学生在做实验，产生大量三废，特别是使用易燃烧易挥发有机化学品以及具有腐蚀性和毒性的反应物，最终产生了成份复杂、处理难度极大的污染物，严重威胁了师生健康和周边环境。习近平总书记在十九大报告中，对推进建设美丽中国发表了重要论述。特别关于绿色低碳循环发展专门指出要“推进资源全面节约和循环利用”、“降低能耗、物耗，实现生产系统循环链接”、“开展创建绿色学校等行动”，这些重要论述为高校有机化学实验室的绿色化提供了行动指导，也与当今绿色化学发展的要求和趋势相吻合。[1]我院有机化学实验室也进行了走绿色化道路的探索。

1、有机化学实验绿色化的难点

有机化学实验全过程均可产生污染。主要有以下几类：

1.1试剂污染

由于教材或者实验方案中设计使用的药品、试剂本身就有一定毒性，危害人身健康。例如，溴苯蒸气或雾会刺激上呼吸道、眼睛和皮肤，高浓度吸入会有麻醉作用，释放到水环境中会对水生生物有毒，可能对水体环境产生长期不良影响。实验经常用到的苯酚对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用，可抑制中枢神经或损害肝、肾功能。

1.2过程污染

实验过程中的产物及中间产物具有污染性，这也是实验室污染的主要来源之一。例如，有些反应会用到Cl2、CO、NH3、SO2等有毒或有害气体。此外，实验过程中的不当操作，会带来新的污染或者使污染程度加重。

1.3产物污染

有机化学实验的终产物，如果处理和回收不当也会对环境产生污染。由于条件所限和学生操作等方面的原因，高校化学实验室所产生的最终产物杂质多，性质不稳定，导致重复使用效率不高或按照实验室的条件根本就无法重复利用，而直接被当做生活废弃物处理。[2]

此外，由于学校各层面绿色环保意识和师生自我保护意识较弱，对于有机化学实验绿色化的重要性和紧迫性存在认识不足的情况较为普遍；实验设备设施跟不上实验绿色化的要求，在精确计量、实验人员防护、废弃物处理等方面受到制肘；学生操作实验的熟练程度和应用能力有限；课程设计的各个实验间内容相对独立，系统性差，试剂重复循环利用困难等等，这些因素都给有机实验室绿色化带来挑战。

2、有机化学实验室绿色化的探索

2.1提高认识，担负起环保责任

充分意识到维护周边环境安全和师生健康、培养师生绿色环保意識，是学习贯彻党的十九大相关精神的具体实践。学校或研究所在有机化学实验室的绿色化改造、设施设备、废弃物处理等方面加大投入和监管力度，并建立起必要的绿色化管理制度，堵塞漏洞，避免随意抛弃污染物和污染事故的发生。

2.2培养师生绿色化学意识

实验室积极普及应用绿色化学知识。绿色化学是指用化学的技术和方法，去避免或减少那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂和试剂在生产过程中的使用，同时在生产过程中不产生有毒有害的副产物，废物。教师在提高自身认识的基础上，在教学过程中积极向学生传递绿色化学有关知识，将绿色化理念贯穿教学和实验始终，培养学生的环保理念和可持续发展意识，培养其对化学试剂安全性的认识，同时教给其必要的处理办法，充分调动学生的积极性和能动性，促使学生实验操作合理化、规范化，减少甚至消除污染的产生。

2.3合理化设计实验课程

（1）优选试剂。在试剂的选择过程中，尽量选择毒性小、对环境危害小的试剂。对于课本教材中提到的试剂能够用对环境友好的、毒性更低的试剂或天然产物替代的尽量选择替代。如，三氟甲磺酸酐可以选择我院新开发的康明斯试剂代替。（2）优化实验方案。在制定实验方案时，选择实验过程中有害中间产物、衍生物较少、反应时间更短，能够同样达到实验效果的替代方案，或者对现有的方案进行绿色化修订，减少有害物质的产生和使用，减少师生与有害物质的接触。如：能够用重结晶的方法纯化的产物尽量选择重结晶法，减少化学消耗降低成本只是一个方面，还有更重要的是减少有机溶剂带入产物中。（3）实验试剂准备经济化。在准备实验试剂时，要尽量做到准确无误，精确计算实验所需试剂的质量与体积，将其用量控制到最低限度，从源头上减少污染源的产生。[3]在配置一定浓度的溶液时，需要了解本次实验及后续实验的需求量，先配置好较高浓度的容易，然后按需按比例进行稀释，做到节约化使用，源头控制污染。

2.4合理安排实验顺序，尽量实现循环利用

有机化学实验以合成实验为主，各个反应类型的实验具有独立性。如果完全按照教材顺序安排实验，就会增加投入成本，增加有害物质的产出。在设计实验方案，安排实验进度的时候，可以前瞻性地考虑教材体系和可操作性，尽量使用前一实验的产物作为下一实验的原料，提高试剂的使用率，达到循环利用的目的。[4]比如，综合萃取、减压蒸馏、薄层色谱这三个实验，将萃取实验得到的植物浸提液作为减压蒸馏的原料，进行浓缩和回收溶剂，然后再把减压蒸馏得到的浓缩液作为薄层色谱的样品，实现药品的循环利用。

参考文献：

[1]梁晓晨，孟令普，周德军.药学有机化学实验与实习改革研究[J].神州，2017，12（中），46-48.

[2]覃逸明，曾凡芝.有机化学实验废物对人体健康的危害及防护药物化学[J].柳州师专学报，2006，21（4）：106.

[3]王如阳，王泓，刘晓芳.有机化学实验室实现绿色环保的探索与实践[J].实验环境与安全，2007（6）：160.

[4]张丽.浅析有机化学实验绿色化[J].化工与材料，2016（1）：15.

致谢：非常感谢河南理工大学教育教学改革项目（No.2017JG094）的支持；感谢河南理工大学医学专项基金（No.NSFRF1622）的支持；感谢河南省科技厅科技攻关项目（No.172102310436）的支持。