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关键词: 环境教育 重视程度 专业师资 高考指挥棒
我国的环境教育事业从20世纪70年代开始,伴随环境保护事业的发展而发展。通过教育部门和环保部门的密切合作,在学校、管理部门和社会的共同努力下,我国的环境教育事业取得很大发展,无论规模、水平和发展趋势,在全世界都不落后。我国的中小学生环境教育,曾三次获得联合国环境规划署的环境保护“全球500佳”称号。2003年,教育部印发《中小学环境教育专题大纲》,要求在中小学开设环境教育专题教育课。在当前的第八次课程改革中,教育部在基础教育新课程的各相关学科的设计中渗透了环境教育内容,同时将环境教育作为一个跨学科的主题纳入了中小学综合实践活动课程,并研制了《中小学环境教育实施指南(试行)》。现阶段,我国中学环境教育虽已取得一定的成效,但还存在许多问题。如:环境教育没有制度化、地区发展不平衡、缺乏专职教师、环境教育资金匮乏、环境教育过于注重知识的传授,忽略相应的价值观与技能的培养等问题。
一、环境教育的重要性和重视程度不协调
目前,教材是环境教育内容的主要载体,是教师进行环境教育的主要依据,环境教育的目标、任务、知识范围、深度和结构都通过它体现。环境教育教材是学生在校获得系统知识进行环境内容学习的主要材料,也是对学生环境教育内容、学习情况检测的主要依据。现行环境教育没有专门教材,环境教育内容渗透在各个学科教学内容中,各门学科又以地理、化学、生物、物理、政治为主,各门教材编写都是站在本学科角度分析理解,必然不全面。表1和表2分别是物理和生物学科涉及的环境教育内容:
表1 物理学科:环境教育内容
表2 生物学科:环境教育内容
以下是地理学科的知识结构,大体可用以下图1表示。
图1 高中地理学科结构示意
地理环境在狭义上可称为自然环境,是人类活动的场所,为人类的生存和发展提供了必要的条件。因为现代社会对能源的依赖程度很大,人类在利用能源中出现的问题,对环境的影响日益显著,所以课本根据大纲的精神,着重突出能源。人类活动的内容和范围很广,其中与地理有关的有农业、工业、交通运输业、贸易、旅游、聚落、城市、人口等。高中地理因课时所限,按照大纲只重点要求讲述农业、工业、人口和城市方面的主要问题,并没有包括人类在地球表面活动的全部内容。
人类利用资源和能源从事各种活动的结果:一方面是促进社会的发展和进步,使生产力不断得到发展,创造高度发达的现代社会文明。另一方面是对自然规律认识不足和对环境保护不力,致使环境污染日益严重,生态环境遭到破坏,人口迅速增长,某些资源和能源出现短缺现象。这是目前人们普遍关心和研究的环境问题。从这两方面看,我们在发展生产时,必须注意生态系统的良性循环,防止生态系统的恶性循环。
从前面学科对比可以看出,地理学科是中学环境教育的主打学科,承载着环境教育的功能,但由于各种原因,地理学科没有受到公正待遇,没有获得相应的地位,环境教育也没有得到应有的重视。
二、高中学校缺乏专业师资
环境问题是一个复杂的社会问题,涉及政治、经济、法律、科技等多方面,要求老师在对学生进行环境教育时,除精通自己所教学科的环境知识外,还要熟悉学科的基本结构和各部分知识之间的内在联系,以及环境问题发生的发展背景、产生根源,从社会、经济、法律的众多方面,全面地剖析环境问题产生的原因、主要危害、治理措施、当前世界环境问题的动向,这就要求对学生进行环境教育的教师“登高望远”,全面掌握社会环境教育理论。而现行中学教师,大学学习专业内容宽度不够,文科不懂理科,理科不懂文科,即使理科内部也几乎互不相通,例如物理不懂化学,更谈不上政治、地理,这样的师资在进行环境教育时,只能从自己本学科的角度对环境问题进行割裂、片面的分析讲解,不利于学生对环境问题的全面把握,不能满足环境教育对师资的要求,也不能满足环境教育的发展需要。例如光化学烟雾,见图2。
图2 光化学烟雾的成因及危害示意
汽车尾气中的碳氢化合物和氮氧化合物在阳光中紫外线的作用下,发生光化学反应,产生光化学烟雾。它会显著降低大气能见度,刺激人们的眼睛、喉、鼻,使人们头痛呕吐,并使植物体受到损害。世界上第一个受光化学烟雾毒害的城市是美国的洛杉矶,它西临太平洋,其他三面群山环抱,地形条件不利于气体扩散。市内每天有三四百万辆汽车奔驰,将1000吨碳氢化合物、4000多吨氮氧化合物排入大气。1946年,该市发生了光化学烟雾,1955年又发生了一次,当地65岁以上老人死亡近400人。
化学老师主要从污染物的化学成分、化学反应原理角度分析;物理老师主要通过燃料利用率分析;地理老师主要从形成光化学烟雾的因素及治理措施分析;政治老师主要从光化学烟雾对社会经济的影响及如何制定政治法规角度分析。没有哪一门学科对该污染事件作出全面、科学的分析研究,一定程度上肢解了环境学科内容。因为学科教师本身就没有接受关于该环境问题的系统教育,自然只能从本学科角度出发对学生进行讲解。学生获得的光化学烟雾知识,自然是片面的、支离破碎的。解决这个矛盾的关键一是设置专门环境学科,二是对现行教师进行环境教育培训。
三、高考指挥棒的影响
高考的指挥棒作用不言而喻,其强大的功能无可匹敌。高考考什么,学校就教什么,学生就学什么。据统计,每年选考地理人数不到20%,也就是说,绝大多数高中学生不受系统的环境理论教育。有些学校高一就开始分科,连必修教材都没有上完,缺乏基本环境知识。而普通高中有双重任务:为高校培养合格新生和为社会输送高素质劳动者,这其中除了少数人会进入高校学习相关环境专业外,大多数人不再接受环境教育,进入社会对将来环境事业必将带来不良后果。自从高二有了学业水平测试测试后,情况有所好转,但仍不尽如人意,直接导致必修教材利用效率下降。
关键词:环保意识;化学教育;培养学生
经济在发展,社会在进步,人们的生活越来越好,可是我们生活的环境却越来越糟。目前,世人所关注的全球性环境问题有温室效应、酸雨、臭氧层空洞和光化学烟雾等,这些都是由化学物质及其变化造成的。为此,必须大力普及化学知识,提高人们的环保意识。
一、让学生认识保护环境的重要性
随着经济的发展,社会的进步,目前在全球范围内都不同程度地出现了环境污染问题。曾经蓝蓝的天空,清清的湖水,有的如今已经不复存在;黄河断流,长江洪水泛滥,持续的沙尘暴,等等,其后果已是触目惊心。因此,提高全民的环境保护意识,此时已是迫在眉睫。中学生正处于学习科学知识的关键时期,如果形成了环保意识,对社会乃至国家的发展都将产生巨大的影响。
二、化学教育在培养学生环保意识中的重要地位
化学教育在培养学生环保意识中占有极其重要的地位,它是对学生进行环保教育的主要学科。许多污染物都是属于化学物质,对人类的生产和生活带来严重的危害。因此,我们要采取防御和解决措施,这都与化学有着密切的关系。化学教学大纲中指出,教学的情感目标就是要把培养学生热爱大自然、关爱社会,提高到极其重要的地位。在教学中还要传授给学生有关环境保护的相关知识,从而达到增强学生环境保护意识的目的。
三、化学教育如何培养学生的环保意识
教师要从各方面培养学生的环保意识,提高学生的素养,为培养高素质人才打好基础。在教学中,主要通过以下环节对学生进行环保意识教育。
(1)在化学课堂教学中,渗透环保教育。在中学化学课本中,学生学习了许多有关环境保护的知识,了解了一些化学物质及其变化造成的危害与解决措施。例如酸雨、温室效应、臭氧层空洞、光化学烟雾等,在化学课本中都学习过。教师在课堂上,要给学生讲清它们的形成原因、造成的危害及解决措施。
(2)在化学实验过程中,进行环保教育。化学是以实验为基础的学科,通过实验才能得出结论。因此,化学实验教学也肩负着对学生进行环保教育的重要任务。例如,用PH计测定雨水的PH值,发现PH小于5.6,鉴定为酸雨,然后探究酸雨的形成原因。二氧化硫和氮氧化物(主要是二氧化氮),经过一系列的化学变化后,转变为硝酸、亚硫酸或硫酸,它们随雨水一起降落,成为酸雨。
在指导学生做实验前,要有意识地进行环保教育。要向学生介绍大气中的酸性物质二氧化硫、氮氧化物的主要来源:有煤、石油和天然气等化石燃料的燃烧,金属冶炼和化工生产过程,机动车排放的尾气等。酸雨的危害性很大,它进入湖泊江河会导致鱼类死亡,影响水生生物的生长和繁殖;若进入农田会使土壤酸化,破坏农作物和森林的生长;酸雨还可以使桥梁、艺术品、建筑物、机器腐蚀损坏;酸雨还能危害人体健康。因此,人们称酸雨为“空中死神”。最后,让学生了解防酸治酸的方法。如减少大气中二氧化硫的含量,要采用低硫的煤、石油、天然气等燃料以及加工制成低硫或脱硫的燃料;更好的措施是发展新能源,如太阳能、氢燃料、地热、核能、水能以及用乙醇部分代替汽油等,使大气污染减少到最低程度,达到消灭酸雨的目的。在学生实验过程中,让学生了解有毒气体排出时,可增加尾气处理装置,对实验结束后的废弃物应放入指定容器,从而避免了环境污染。
(3)在化学课外活动中,加强环保教育。学生可以组织一个化学兴趣小组,通过收集资料,进一步探索被列为环境问题的还有哪些。例如,城市里为什么会出现蓝色的烟雾?学生通过查阅资料了解到:主要由汽车尾气中的氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物,与空气中的其他物质结合,受强烈的太阳光紫外线照射后,发生一系列复杂的化学反应,生成臭氧和过氧乙酰硝酸酯等二次污染物,就形成了有毒的蓝色烟雾——光化学烟雾。它能损害人和动物的健康,人和动物受到的主要伤害是眼睛和黏膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。教师还可以组织学生到附近的工厂去观察污水的排放情况,取样水去测一下成分,看看是否经过了处理再排放。工厂废水所含有的成分各不相同,因此造成的危害也是不同的。如果将含有N、P、k等营养元素的污水排放到河流中,会造成水体富营养化,藻类植物大量繁殖,使鱼类因缺氧而死亡;如果污水中含有重金属离子,会导致水体有毒,造成重金属污染;污水无论是酸性还是碱性,都会影响水体质量。废水要经过处理再排放,否则会导致某些物种的灭亡,破坏生态平衡。
总之,要让学生亲身体会正发生在我们身边的危害,鼓励他们要敢于对污染环境的行为作斗争,努力保护好我们的家园,造就秀美山川。
结束语:环境被破坏,直接导致的后果是影响人类的生活质量、身体健康和生产活动。然而,我们面临的问题不仅如此,还有赤潮事件、核辐射、工业“三废”、沙尘暴等。因此,在初中化学课堂上,教师要让学生多关注环境保护,从身边做起,从小事做起。
参考文献:
[1]刘旦初.化学与人类[M].上海:复旦大学出版社,1998.
[2]周志华,马宏佳.化学与生活·社会·环境[M].南京:江苏教育出版社,2007.
【关键词】汽车;空气污染;控制对策
【中图分类号】U461.99【文献标识码】A【文章编号】1672-5158(2013)02-0303-01
目前,我国大城市机动车污染已经达到比较严重的程度,汽车造成的污染有交通扬尘、尾气排放,尾气中细小的颗粒物能引起呼吸系统疾病,损坏肺部;当颗粒有毒时,可能导致癌症,刺激皮肤和眼睛,造成皮炎、眼结膜炎。可见,汽车排放的有害废气,严重地危害着人类的健康。及时研究造成机动车排放污染的原因,并进行有效的控制已经迫在眉睫。
一、汽车排气污染
1.汽车排放污染物的来源。汽油车排放物中,氮气约占71%、二氧化碳14%、水和水蒸气13%,一氧化碳、氮氧化合物,碳氢化合物、二氧化硫占1%~2%。其污染的来源有三个:一是从排气管直接排出的废气,主要的有害物质是CO、HC、NOX;二是曲轴箱窜气,即从活塞和气缸壁之间的间隙中漏出,再经过曲轴箱通气孔排出的可燃混合气体,其主要有害物质是HC;三是燃油箱盖、燃油箱通气孔、油管等连接部位蒸发出的汽油蒸汽,其主要成分是HC。另外,汽车排放出大量的CO,产生温室效应。
2.汽车排放污染物的主要成分及其危害。汽油车排气中的污染物主要有一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOX)等。一氧化碳(CO)是汽油机不完全燃烧时产生的一种无色、无味的气体,吸入人体后,和血液中的血红蛋白结合成为一氧化碳血红蛋白,阻止氧的输送,使人体缺氧,引起头痛、头晕、呕吐等中毒症状,严重时造成死亡;碳氢化合物(Hc)是发动机排气中的未然尽的燃料分解的气体,以及供油系中燃料的蒸发和滴漏。碳氢化合物(Hc)只有在高浓度的情况下才会对人体产生影响,它是光化学烟雾的重要组成成分。光化学烟雾是排气中的HC和NOX排入大气后在紫外线照射下进行光化学反应产生的黄色烟雾。光化学烟雾具有明显的刺激性,能刺激眼结膜,引起流泪并导致红眼病,另外还具有损害植物、降低大气能见度、损坏橡胶制品等危害;氮氧化合物(NOX)是在高温条件下产生的有臭味的废气,对肺组织产生剧烈的刺激作用。
汽车排出CO,是没有毒的,但是它是产生“温室效应”的主要物质。“温室效应”使地球表面的温度上升,对全球气候变化会产生巨大的影响,因此CO,已经被列为重点排放控制的对象。
二、汽车上采用的新技术
1.缸内汽油直接喷射技术。缸内汽油直接喷射实现分层燃烧,不但可大幅降低CO、HC及NOx排放,而且还能提高燃油经济性。因此,三菱公司将其汽油直接喷射发动机定为全球环保发动机。
2.可变气门正时技术。可变气门正时系统,气门的开闭时间随发动机转速与负荷而连续变化,可达到省油、怠速稳定、提高转矩、增大动力输出及减少排气污染的目的。
3.电脑控制的点火技术。电脑控制的点火系统提高了发动机的动力性和燃油经济性,并使排气中的CO、HC含量大为降低。
三、汽车排放控制技术
为了彻底解决排放向低排放、超低排放发展的问题,目前现代汽车主要采取了以下控制技术:
1.燃油蒸发排放控制系统(EVAP)。在汽车排出的HC中来自汽油蒸发的约占20%以上。在外界温度升高时,燃油箱的汽油会加速蒸发,从燃油箱盖和油箱通气孔排入大气。为此,有些发动机采用吸附法将汽油蒸汽吸附。待到发动机工作时,再将吸附的汽油蒸汽在负压条件下解附,送入发动机燃烧室燃烧,这样防止了汽油直接排放到大气污染环境。基本的工作过程是:从燃油箱来的汽油蒸气先通过活性炭滤毒器(又称活性炭罐)吸附收集起来,当发动机工作时,再从活性炭器中进入进气歧管到燃烧室燃烧。
常用的有两种形式:一种是不带双金属真空转换阀的EVAP系统,当发动机停车、怠速或低速时,从燃油箱来的HC在活性炭滤毒器被吸附,当发动机在中速和高速时,又从活性炭滤毒器带到进气歧管。另一种是带双金属真空转换阀的EVAP系统,它的工作与冷却液温度有关,水温低于35℃,HC在活性炭滤毒器被吸附;水温高于65℃,又从活性炭滤毒器带到进气歧管。
2.废气再循环系统(EGR)。发动机燃烧反应生成的NOX的量,完全是由于参加燃烧的空气中的N0和氧反应的结果。废气中NOX的含量与燃烧反应的温度、时间和过量空气系数有关,而且主要是由反应温度决定。降低燃烧反应的温度,废气中的NOX含量呈指数关系下降。
实验证明:当温度下降到1700℃以下时,发动机排出的NOX含量几乎为零;而在高速运行条件下,由于反应时间短,NOX含量也少。
废气再循环系统(EGR)的基本原理是:将5%~20%的废气再引入进气歧管,与新鲜混合气一起进入燃烧室,使最高燃烧温度下降,从而减少NOX的生成量。因此EGR阀相当于在进、排气管之间安装了一个阀门,根据发动机不同工况,关闭或者引进不同量的废气。显然,废气的引进会影响发动机的动力性、经济性、起动、怠速稳定性。
废气再循环和废气不再循环完全受发动机ECU的控制,只要出现下列信号,ECU就会发出切断EGR的命令,废气不再循环:发动机冷却液温度低于55℃;减速过程(节气门全关);怠速或小负荷工况(进气量很小);发动机转速超过4000rpm(高速大负荷);发动机空挡运转。
3.三元催化系统(TWC)。发动机排出废气含有的CO、HC、NOX有害物质,可以利用三元催化器的作用将上述三种物质进行化学反应,生成无害的物质排放出去,极大地减少了环境污染。三元催化器是一块整体的孔氧化铝骨架,上面浸渍有铂、钯、铑等贵重金属作为催化剂,表面包覆不锈钢作为保护套。
废气通过催化剂时,再催化剂表面进行一系列的氧化和还原反应。
CO+NOX+HCCO2+N2+H2O最终排到大气都是无毒害的气体。
在催化反应的过程中,必须严格保证在α=1的很窄的过量空气系数范围内。如果α>1,则CO氧化反应的氧气由废气供给,从而不能还原NOX。因此只能在ECU控制的燃油喷射系统和在氧传感器提供废气中氧含量的信息,才能保证α=1的范围。特别注意的是,由于上述反应是放热反应,所以在过量HC和CO存在时,会使三元催化剂过热而损坏。因此装有三元催化器的汽车,怠速的运动时间不得超过20分钟,同时铅也会使催化剂中毒而失效,故不能使用含铅的汽油。
四、制理汽车尾气排放的措施
1.制定严格的排放标准。对日益严重的大气污染,为确保人们有一个良好的生活环境和满足人们对生活环境的要求,各地政府应制定更为严格的排放标准。
2.开展无车日活动。据测算,如开展“无车日”活动一天,仅民用汽车可节约燃油3300万升,可减少有害气体排放约3000吨,数百人的生命和身体会幸免于交通事故伤害。
3.加大环保监测力度。加大检测力度,提高检测人员的综合素质和职业道德,实现检测与维修分家,进行道路抽检,教育驾驶员及时做好汽车维护工作,另外加速不符合排放要求的汽车淘汰工作。
2006年已经和我们挥手作别,在这一年,北京市以241个“蓝天”超额完成了环保任务。不过,换一个角度看,环保前景似乎并不乐观。2006年12月13日,在印度尼西亚召开的“更好的空气质量”大会上,公布了一份亚洲城市大气污染“黑名单”,北京位居榜首。不仅如此,报告还指出,亚洲每年有53.7万人死于空气污染,汽车尾气排放是主要污染源。一时间,中国大大小小的整车厂商再次成为矛头指向的焦点,各种议论、指责铺天盖地而来。难道环境恶化真是整车厂商惹的祸?
整车厂商:跳进黄河洗不清
随着汽车制造业分工的日益精细化,全球各汽车厂商基本上都与零部件厂商进行了拆分,开始采用全球采购模式。中国汽车工业虽然起步较晚,但也紧跟世界潮流,继承了这种分工模式。这样一来,中国的整车厂商更多扮演着组装者的角色,使用来自全球各地的零部件组装产品,而非我们所理解的真正生产者。
就像我们请裁缝做衣服一样,如果衣服洗了两次就缩水了,难道我们要怪罪裁缝的手艺不好么?自然,整车厂商也不应独自承担汽车尾气污染的罪责。然而,在大多数人眼中,汽车产品出自整车厂商,尾气污染问题也就必须由整车厂商负责。殊不知,随着中国汽车工业的快速发展,中国本土整车厂商已经越来越多地将自己的产品送出了国门。在接受欧美等发达国家严格的排放认证过程中,中国车并没有被人家赶回来。这说明什么?我们的整车厂商已经具备了一定的实力,可以制造出降低污染程度、符合国外排放标准的产品。既然如此,把所有污染责任推给整车厂商,真是让他们感觉比窦娥还“冤”。
当然,整车厂商也不能说没有一点责任。由于中国消费者目前对环保要求并不关注,中国政府的政策要求也并不强硬,整车厂商为降低成本、提高利润,自然是怎么省钱怎么来。这也就导致了整车厂商对环保方面的要求不高,其产品品质只能“达标”,难以“优秀”。
各级政府:经济发展和环境保护两头难
如果要排队论责任,各级政府难辞其咎。虽然中国各级政府都出台了相关政策,强调要加强环保,但大多数政策都是“雷声大雨点小”,缺少切实可行的具体措施。这样一来,汽车尾气的环保就成了一句口号――“喊的人多,做的人少”。其实,政府也想搞好环保,但其也有自己的苦衷。一方面,为加快经济发展速度,如果过多限制汽车消费,导致城市化水平无法快速提升,政府的政绩便很难体现;另一方面,近年来,汽车产业已成为国家的重要支柱产业,其产业链巨大,各级政府没有理由不支持其发展。
在这种情况下,政府面临着“管”与“保”的两难选择。所谓“管”,就是不断提高汽车的环保要求,通过技术壁垒淘汰技术能力较差的厂商。但是,与外国品牌相比,中国本土汽车厂商在技术实力方面并不占优势,一旦政策要求过于严格,很多企业都不得不关门歇业,民族汽车工业难免受到较大冲击。不得已,政府只能在环保方面让步,给予本土汽车厂商一定的“保”。但是,这同样会产生问题。去年,国家要求各地方政府取消“禁小”政策,以支持本土汽车工业发展,但有些地方政府以国产微型小汽车不符合地方环保标准为由,公开抵抗中央政策。如此一来,政府陷入进退两难。目前,虽然国家和地方各级政府出台了一些环保政策,但大多都是经过多方权衡后的结果,效果堪忧。
国产零部件:尚难达到更高环保要求
中国汽车产品尾气排放问题之所以一直以来没有得到较好解决,零部件制造商也有责任。奇瑞、吉利等一批新兴汽车厂商的崛起,标志着国内整车制造的整体水平已经有了较大提升,但与国际汽车大鳄相比,仍有明显差距。这种差距很大程度上体现在国内的零部件制造水平上。一位业内人士曾经慨叹:什么时候中国的零部件工业可以跻身国际水平,中国的整车产品也就真的可以在国际市场上扬眉吐气了。可以说,零部件行业在环保方面的发展前景,决定了中国汽车业在环保方面的发展速度。
不过,由于多年来中国汽车业一直“重整车、轻零件”,导致中国汽车零部件厂商的发展举步维艰。除少数国内厂商在技术含量较低的产品中占有一定优势外,市场份额大多被海外厂商所占据。因此,要想保护民族汽车工业,首先要保护汽车零部件工业。只有当我们本土的零部件厂商实力增强后,中国的整车厂商才能制造出高质量的产品,中国政府也才能毫无顾忌地提高环保政策要求。
中国零部件厂商的发展,离不开各级政府的重视和大力支持,更少不了整车厂商的帮助与合作。唯有如此,零部件制造商才有可能摆脱现有困境,全身心投入到环保技术研发中来。
燃油环节:油品质量是环保关键
随着2007年7月1日全国统一实行国Ⅲ排放标准的日子一天天临近,越来越多的人对油品质量能否全面达标投入了更多关注。国内汽油、柴油质量与国际水平相比差距较大,在使用过程中燃烧效率低、油耗大、动力性不高,这会影响尾气排放水平。相关调查显示,国内6%的汽车故障是油品问题直接引起的,50%是由燃油质量问题间接引发的。国际整车厂商在汽车研发阶段,会从全球各地采集油品进行试验。在进行全面试验之后,一些国外厂商对来自中国的油品表示失望。可以说,中国的油品质量不高是造成汽车尾气排放污染的重要原因。
我们的石油企业借口全球能源紧缺,持续抬高油价,一方面将负担转嫁给消费者,另一方面,却享受着政府的补贴。的确,我们的石油企业在“量”上已经走上国际大舞台,但在“质”上,却与国际标准相去甚远。如此一来,受伤的是环境,受害的是消费者。
燃油生产不达标,实施欧Ⅲ也好,欧Ⅳ也罢,都是枉谈。
杨 洋管理咨询顾问
汽车尾气对人体的危害
早在上世纪40年代,美国洛杉矶的机动车保有量就突破了250万辆,是当之无愧的“车轮上的城市”。而机动车尾气对于大气环境的破坏作用也日渐突显:尾气中的氮氧化物和挥发性有机物(VOC)经光化学反应形成的大量臭氧,使得许多人眼睛痛、头痛、呼吸困难。
1952年12月,洛杉矶市有400多位65岁以上的老人,在一次光化学烟雾事件中死亡。
同年同月,伦敦发生了举世闻名的“伦敦烟雾事件”,由于空气污染致死人数高达4000,罪魁祸首就是煤炭燃烧产生的二氧化硫及粉尘等污染物。
悲剧发生后,英美两国迅速做出反应:英国开始限制在伦敦城区内使用煤炭,并且很快发现了北海油气田,彻底转变了能源结构;美国则通过对于光化学烟雾的成分分析,锁定了污染源,大力控制机动车尾气。两国不仅先后出台了大气污染防治的专门法律,还长期持续投入大量资金用于空气环境保护。
英美两国雾霾治理成效如今已然显而易见,而中国目前正处于雾霾治理的最重要阶段。即使未来雾霾远去,后续常态化的治理和保护也必不可缺。那么,这样的治理过程还需要花费多少钱?这些钱从哪来?谁在做监管?
执行和科研人员短缺
中国清洁空气联盟的《灰霾防治须投入多少“钱”和“人”?》报告显示:虽然美国已经不再被雾霾和警报环绕,但与中国相比,其现阶段空气污染防治资金和人员投入仍然十分巨大。
报告中涉及的多项中美数据对比,都令记者颇为震惊:2012年,美国国家环保局(USEPA)财政总预算高达90亿美元,有工作人员1.7万多人;而同期我国环保部年度财政预算仅为6亿美元,仅有311人在编,即便加上环保部机关本级、各级派出机构和直属单位,截至2011年底也仅有2935名在编人员。
仅就大气环保领域:2012年,美国环保局负责空气质量的工作人员共有1424人,包括环境项目人员、管理人员、研究人员、技术专家和监察人员等;而中国环保部所有相关部门针对大气的人员加总还不到50人,加上环保部直属的开展大气污染防治研究院所人员,也不过200人。
如果按人口基数比较,中美两国的差距将更加悬殊。
需要注意的是,这份报告对比的是国家级环保部门预算,而非国家在环保领域的总投入。报告作者之一、中国清洁空气联盟秘书处主任解洪兴接受《经济》记者采访时表示,由于两国统计口径不同、雾霾治理的现实问题不同、治理资金的用处不同,很难用美国的经验推测中国未来的治霾资金投入。不过,美国环保人员的数量,可能对于中国环保部门能力建设的方向具有一定的参照意义。
今年7月,国家环保部组织了全国地市级环保局长大气污染防治培训班,解洪兴是讲师之一。在与各地环保局长的交流中,解洪兴了解到:国家下达了很多任务,给了不少经费,但是缺少实施的人员。
人员短缺,尤其是能够支持决策的科研人员短缺,已经成为我国大气环境治理的最大瓶颈。其造成的一大后果就是:地方环保部门对于应该怎么治理污染、多长时间能出效果的判断,很不准确。另一方面,从2015年1月1日即将施行的新《环保法》来看,新增的“按日计罚”措施对于环保部门调查取证、监督执法的能力提出了更高的要求。
数量少、专业性不足的人员队伍,真的能使这一制度落到实处吗?解洪兴深感忧虑。
到底需要多少钱?
2013年底,环保部环境规划院副院长王金南在公开场合表示:2013-2017年,国家大气污染防治行动计划的投资估算,合计约1.75万亿元人民币;将通过引入社会资本和民间资本等5大渠道筹集资金。
“实际上,这是把政府和企业的钱混在一起了,非常混乱。”中国人民大学环境政策与环境规划研究所所长宋国君接受《经济》记者采访时说。按照美国的经验,由于企业情况千差万别,为了解其治理成本,一般只能通过访问调查的方法。“笼统地说一个钱,并没有价值,而且我觉得他们并没有做这种调查,完全没有依据。”
宋国君还告诉记者,美国政府环保预算不仅要经过议会讨论,反复论证,支出之后还要做绩效评估。“但是我们国家现在基本上做不到这种程度,都是拍脑门。不知道钱是怎么算的,也不知道花到哪儿去了,更没法估算未来还要投入多少钱。”
宋国君认为,“1.75万亿”的说法副作用极大。“我要是一个排放污染物的厂商,我也不治,我就等着政府拿钱。要是先治了,到时候补助就没我的份儿了。”
据解洪兴介绍,按照国际惯例,国家每年应该投入GDP的3%用于环境治理。“其中会有一部分用来治理大气污染。”结合中国目前的经济体量,每年近2万亿元用于环境保护和绿色产业发展比较恰当。不过,具体应该有多少资金用在大气污染防治领域,解洪兴也推算不出来。
钱应该用在何处?
在人员数量和资金投入都远逊于美国的情况下,中国雾霾治理的难度大大超出美国。
“发达国家往往是控制住了工业烟气污染,才遇到了机动车的污染。但我国是在工业烟气还没有得到完全治理的情况下,机动车保有量就迅速增加。”贺泓打了一个比方:京津冀地区的严重雾霾,有点像伦敦烟雾加上洛杉矶光化学烟雾――既有众多高能耗、高污染的重工业产业,又运行着大量的机动车。“人多,能源消耗和机动车排放又很重,构成了京津冀地区独特的大气复合污染。”
贺泓团队的研究结果显示:以二氧化硫为代表的工业烟气和以氮氧化物为代表的机动车尾气,混合在一起,将导致大气氧化性增强,使得二氧化硫和氮氧化物迅速地转化为硫酸盐和硝酸盐,而VOC则转化为SOA(二次有机颗粒物),表观现象就是环境容量下降、容易发生灰霾现象。“我们国家的大气污染,为什么比其他国家更难治理?主要就是难在大气复合污染引起的环境容量下降。”
摸清了污染的成因和主要成分之后,贺泓的团队也给出了治理思路:要控制好形成颗粒的前体物,尤其是氮氧化物的排放。“一方面,氮氧化物会增加大气的氧化性而二氧化硫不会;另一方面,随着脱硫设施的普及,二氧化硫的排放已经下降,但是氮氧化物的排放却仍在快速上升。所以我们认为,应该优先控制氮氧化物,才能更有效地控制灰霾。”
既然专家、学者、相关部门都没有推算出治理中国当下雾霾污染需要花费几何,那么,根据目前所投入的资金而言,主要应该花费在什么地方呢?
按照贺泓团队的研究,雾霾控制的当务之急在于两点:一是大力推广脱硝设备,减少工业烟气中氮氧化物的排放;二是尽快提高机动车尾气排放和燃油标准。
宋国君则认为,政府应当提供诸如污水处理管网、垃圾填埋场、空气质量监测站一类的公共物品,也可以通过适当提高排放标准等手段,引导产业技术进步。
不过,各地修建空气质量监测站的热情却令宋国君感到忧心。在他看来,监测有代表性就行,重复监测没有意义。“监测站设在哪里,设置多少,都要经过科学评估。但现在,我国的监测站完全是为管理服务的,而不是为了探索科学规律服务的。因此设置了很多无用的监测站,还不能灵活变动。北京有30多个监测站,但是很多监测站的监测结果都非常一致。但在美国,只在根据模型估计的、污染物浓度最高的地方建设监测点。如果这些地方都不超标了,其他地方肯定也没问题。”
与此同时,多位受访专家均表示,执法队伍的人数和能力也很重要。
“多雇一些高素质的人去执法,用精良的设备去执法。政府的钱应该花在这儿。”贺泓说。
解洪兴也在《灰霾防治须投入多少“钱”和“人”?》报告中呼吁:中国幅员辽阔,各地区气象特征、地形环境、产业能源结构以及机动车发展水平都有很大的差异,因此在各省市都需要配备相当专业背景的科研人员,才能有效地支持决策的制定。此外,中国大气污染源繁多,需要一个强大的空气污染源监察团队实现有效监管。
钱从哪里来?
无论是科研机构的推算,还是相关地方政府的承诺,治理雾霾都需要一大笔资金。而中央财政和各级财政每年有限的支出,远远达不到这笔数目,剩下的钱应从哪里来呢?
贺泓认为,“我倒不觉得政府要花多少钱,很多污染治理就是企业应该做的。做不到就要受罚或者‘关门’。”他所说的,也正是经合组织提出、世贸组织采取施行的“污染者付费”原则的核心要义。
“根据这一原则,工业源污染、面源污染(如建筑施工等)的治理,不应当是国家财政去筹集资金。政府只需要规定,企业一定要达标排放。至于如何实现达标排放,就需要企业自己花钱来实现。”宋国君说。
北京市环保局原副局长杜少中接受《经济》记者采访时一针见血地指出:“用全体纳税人的钱给污染企业‘擦屁股’,这不合适。”
不过,移动源污染(如机动车尾气排放等)的治理就相对复杂一些。宋国君认为,可以考虑从燃油消费税中拿出一部分,补贴自行车、公交车、地铁等环境友好的交通。“虽然也是政府拿钱,但燃油消费税是开车的人交的钱,而不是一般纳税人的钱。与此同时,无论是收缴还是支出,都在交通领域,没有产生扭曲。”
另外,解洪兴还特别指出:政府资金应该对于市场投资起到“撬动”作用。在他看来,排污权的有偿获得和交易、建立环保基金等手段,远比“简单粗暴”地补贴淘汰黄标车、小锅炉更有绩效。“政府出1块钱,要想办法让市场出10块钱。通过政府资金引导、撬动社会资金投入。”
不过,现有监管措施“失之于宽、失之于软”却为“污染者付费”的治污思路蒙上了一层阴影。
“实事求是地说,这确实是政府的责任。”杜少中认为,政府应该把环境的法制体系建立起来。“只有确定了具体可行的法律手段――出现了某种污染情况谁去执法、怎么执法、罚多少钱、对负责人如何、对企业怎么样――这样一套的东西,环境执法部门才能有法可依,才能执行起来。否则,企业都会钻空子。”
链接:
在政府资金“撬动”市场投资方面,英国绿色投资银行(GIB)对于清洁、绿色技术的促进是一个范例。
作为世界上首家由政府出资、按市场模式运营的绿色投资银行,GIB将投资活动限制在“绿色项目”,即那些符合英国政府的环境保护和可持续发展目标的项目。通过解决限制英国绿色低碳项目融资的市场失灵,加快英国向绿色经济转型。
【关键词】汽车污染;节能减排;技术措施
目前,人们的日常生活已经受到越来越多的汽车尾气的影响,严重影响到人们生活的环境并威胁到人们的身体健康。所谓节能减排,就是要在能量资源和物质资源节约的基础上,有效减少三废和噪声等有害物的排放。在构建社会主义和谐社会的伟大进程中,要想贯彻落实科学发展观,就应该做好节能减排工作,这也是建设环境友好型社会的发展需要,也对于维护社会环境的长远利益具有重要影响。
1汽车尾气主要污染物及危害
目前,世界上大部分汽车都使用汽油、柴油作为动力燃料,为此,汽车向大气排放的废气污染物主要来至排气管、曲轴箱和燃油箱。根据油品成分以及燃烧方式,其汽车排放的主要污染物为碳氢化合物、氮氧化合物、一氧化碳、二氧化硫、含铅化合物、苯丙芘及固体颗粒物等。汽车尾气中的碳氢化合物在目前监测和实验数据分析下有200多种,其主要危害包括对环境和值被的影响。尾气中的氮氧化合物和碳氢化合物在阳光紫外线照射下发生化学反应,生成臭氧,它和大气中的其它成份结合易形成光化学烟雾。对人和动物健康的危害主要为引起慢性呼吸系统疾病恶化、头痛、呼吸障碍、损害肺部功能以及刺激眼睛导致红眼病的发生等。光化学烟雾还能影响植物的生长、降低大气的能见度、破坏建筑材料、加速橡胶制品的老化和龟裂等。汽车尾气中一氧化碳的含量最高,其物理特性表现为无色无味,易被人体吸入。当其与体内的血红蛋白相结合时,会形成碳氧血红蛋白,导致血液载氧能力下降,减少血液对人体组织的供氧量,使得身体内部组织缺氧,引起头痛等症状,重者窒息死亡。
2汽车实现节能减排的措施探讨
2.1深入研究涡轮增压和燃油直喷技
术相结合的新动力技术所谓涡轮增压技术,是指为了实现大幅提升输出动力,并不对于发动机排量进行改变,但增加发动机的进气量能够利用相关的涡轮增压器得以实现。所谓燃油直喷技术,一方面能有害物排放有效降低,另外还能使得车辆的加速响应性得以改善,通过汽油直接喷入气缸内的方式,使得进气道喷射时形成壁面油膜的问题得以有效解决,这特别适用于发动机尚未暖机的情况,使变工况时对空燃比的控制得以改善。缸内直喷式汽油机比进气道喷射汽油机的充气效率提高了10%左右,也大大降低了爆震倾向,使得汽油机的热效率提高,压缩比可提高1.5%-2%,具体表现为受爆震限制的点火时刻可提前若干曲轴转角,还能有效降低燃油耗约2%左右。稀薄混合气分层燃烧由于汽油直接喷入气缸而得以实现,这样有利于低负荷工况时的空燃比的提高,一般可以提高40%左右。
2.2优化设计燃烧室思考
优化设计表面积小、无窄隙容积的紧凑型燃烧室,其产生的HC排放物较少。火花塞装在中央位置,火焰传播距离短,使混合气燃烧迅速而且比较完全,因而HC排放物减少,而且油耗低。燃烧室内有意形成的紊流也同样会使燃烧加速。经这样优化的燃烧室,在λ=1的工况下,能达到良好的HC排放特性,并能提高发动机的稀燃能力。
2.3发展净化汽车尾气技术
分析净化汽车尾气技术,可以把汽车尾气中的原有毒气体,通过再生更新三元催化剂的作用,转变为无毒气体,然后再向大气中排放,这样无疑能够使得大气污染有效降低。三元催化剂再生方法主要包括烧炭、除毒、氯化更新和还原四个部分。要想很好溶解处理环保发动机进气门上的胶状沉积物和固体沉积物,就可以利用醇和异构体醇、强极性溶剂醇的极易产生过氧化物的特性。这样,大量富氧离子在燃烧时就会产生,高温氧化环境就会在排气系统和环保发动机燃烧系统中形成,积碳、硫磷化学络合物就成为可能,得以实现高温氧化成气体而排除,还可以把锰沉积物高温汽化成可挥发物质排出。EGC则是反应剂的主要成分,这是种强助燃剂,主要应用在火箭、导弹发动机上,能够高温氧化环境在环保发动机燃烧系统和排气系统中更加明显,这样能够促进作用。活性剂还能够物理溶解相关的燃烧系统沉积物,预防沉积物在燃烧系统和进气系统中产生。
3精心呵护汽车发动机
3.1使用更精细的滤清器
滤清器在复杂的汽车系统中则是一个非常关键的易耗品,直接影响到汽车尾气排放,以及相关的汽车发动机的保护问题。如果能够使用性能优良的滤清器,则会保证发动机高性能运行,使得提供发动机清洁的空气和机油工作正常,发动机寿命不断延长,充分燃烧燃油,使得有害气体排放有效减少。在涉及到相关的高排放标准的汽车中,滤清器的更新换代则是其中关键内容。
3.2使用高性能、低黏度的油
发动机燃料燃烧产生的能量,其中内部的摩擦所消耗就能够占到30%左右,这样,要想满足节省燃油效果,就应该通过减摩性能优异的机油来实现,这也是说明,二氧化碳和其他有害气体的排放能够有效减少。尽管个体的减排效果不明显,但是需要指出,相比于每星期少开一天车,使用节能的机油,产生的节能减排效果则要明显得多。
3.3使用优质燃油
如果汽车使用的燃油品质差,则对于用车环保发动机油具有较大影响。如果燃油含硫量高,这样就能直接影响以氧传感器为中心的空燃比反馈控制三元催化净化系统,使得三元催化剂、氧传感器的使用寿命,发动机功率也相应降低,点火温度有所提高,点火迟滞相应增加,造成了三元催化器中毒失效。
【参考文献】
[1]刘兰剑..中国汽车节能减排政策与美、日比较研究[J].中国科技论坛,2010(6).
[2]于启武,李建茹.北京发展节能环保汽车的节能减排效果分析[J].价值工程,2012,31(27).
关键词:汽车尾气;防治 策略
随着汽车工业的快速发展,我国的机动车保有量在一定时期仍将保持高速城长势头。随着我国经济的不断发展,人们生活水平日益提高,工作方法和时间效益要求日趋突出,机动车已经成为人们工作、生活施工等所不能分离的工具,随着机动车数量的增加,其排放的污染物也将不断增加,机动车尾气污染将成为我国城市大气污染的主要来源。大气污染是指人类活动和自然过程产生的污染物排入大气环境,导致大气质量下降。汽车尾气对人类生存环境造成了严重污染,机动车排放的一氧化碳、一氧化氮、碳氢化合物、光化学烟雾等污染物,严重影响空气环境质量,并直接危害市民身体健康。
城市机动车的尾气是指排气管中排出的废气中含有150-200种不同的化合物,其中一氧化碳、一氧化氮、碳氢化合物、光化学烟雾等污染物是污染最厉害的。汽车尾气排放的第一大公害是一氧化碳(CO),它是汽车发动机排出有害成分中浓度最大的气体。当空气中的一氧化碳浓度超过一定时量人就会出现头痛、呕吐等中毒症状浓度再大时甚至可致人死亡。汽车尾气的主要污染物一氧化碳(CO) 是一种无色、无味但有剧烈毒性的气体,成为大气中比较稳定的组成部分,它主要是燃料燃烧不完全的产物,不易与其他物质发生反应,能停留2-3年。氮氧化物的危害也是非常大的,其中NO2是一种褐色有强烈毒性的气体,刺激人的眼睛和呼吸道引起喘息、支气管炎及肺气肿等。NO与血液中的血红蛋白的结合能力比CO还强,容易使人们中毒而死亡。氮氧化物是发动机在大负荷工作时高温高压燃气中少量氮被氧化成NO、NO2等氮氧化物。.碳氢化合物HC是一种混合物成分非常复杂。当HC浓度较高时会使人出现头晕、恶心等中毒症状,HC的产生仍是燃烧过程不完全造成的。
汽车排放源主要来自三个方面:尾气排放,燃油蒸发排放和油箱通风。汽油质量对汽车排放有关键性的影响。使用不符合标准的燃油,剧汽车尾气对环境的污染。我国部分车用汽油烯烃含量高达40%,而欧美发达国家车用汽油烯烃含量一般低于18%。烯是汽油中不稳定成分,极易在发动机进气系统和供油系统形成胶质和积炭,限制燃油流量和进气量,破坏空染比。提高燃油品质是当前发展汽车产业、减轻汽车污染的重要任务。 清洁剂能防止并除去进气门、喷嘴、燃烧室沉积物,起到降低排放和油耗的作用。机动车生产厂家要加强新出厂机动车的尾气检测,对检测中存在缺陷或不能达标的机动车严禁出厂。国家已经淘汰的车型一定要禁止出售。相关部门要定期、不定期地对城市中行驶的机动车的尾气进行抽检,对于抽检不合格的机动车,要给予一定程度的处罚,并进行尾气治理。
目前广泛采用的适用于大量在用车和新车的净化技术是 汽车尾气净化技术,机动车的尾气净化处理装置在我国很多省份已经得到了推广和使用,它采用物理的化学的方法对汽车产生的废气进行净化以减少污染。主要原理就是将机动车排放出的有毒、有害气体经过净化装置转化为无毒无害的气体,然后再排放到空气中,进而降低汽车尾气对城市环境的污染。
加强机动车排放控制之外,新能源汽车的研发和推广也是解决机动车尾气污染治标且治本的可行之道。极积鼓励环保型机动车和清洁能源机动车的生产和使用,最根本和最终的途径是开发代用燃料和电动汽车。目前汽车的代用新型燃料主要有天然气和液化石油气,它们存在发动机功率下降、加速性能差的缺陷。还有就是生物柴油,生物柴油是一种清洁可再生能源,其排放污染大大下降,汽车尾气排放可达严格的欧洲三号标准。轻烃与其他燃油相比,具有高热值、无毒害的特点,对环境几乎达到零污染。电动汽车被称为理想的无污染汽车。虽然电动汽车的发展目前受到技术的制约,但它仍然是未来发展的方向。
总之,机动车在给城市人民的生活提供便利的同时,也因其排放的尾气造成了严重的环境污染。防治和减少汽车污染是一个复杂的技术问题和广泛的社会问题,城市的汽车尾气排放严重超标,大多是人为因素造成的,机动车尾气的治理措施有很多,只要付诸于实践,就一定能够取得良好的效果。要加强环保知识的宣传教育,普及环保知识,增强环保意识,减少和控制机动车尾气污染,使机动车的尾气污染治理工作得到规范,使尾气排放对环境和人的危害降到最低。
参考文献:
【1】张建民,李国彦,王同建.汽车尾气排放对人体健康及环境的影响[J].天津科技.2007,(04).
【2】李栋梁.发展天然气为汽车燃料的环保和经济前景 . 甘肃科技. 2005年7期
二手车再遇高门槛
正在制定的国Ⅴ标准将比此前的“国Ⅳ”更加严格,国Ⅴ标准在机动车排放污染物的限制方面有着更高要求,针对轻型车的标准预计年内可出台。
王开宇指出:我国的大气污染防治的形势依然严峻,主要是因为我国正处于工业化和城镇化的高速发展阶段,大气污染物排放总量居高不下,酸雨、灰霾光化学烟雾比较突出。特别在京津冀、长三角、珠三角区域的问题比较严重,国Ⅴ出台,也是为“十三五”的减排奠定基础。
更加严格的排放标准或许会给二手车市带来一场“严冬”。业内人士介绍,新车行驶一定的公里数之后,排放量便会上升,随即便会增加大气污染。然而我国的汽车保有量已突破1亿,未来二手车的数量也会不断增加,各城市更加严苛的二手车排放标准也会相继出台,二手车的城际迁移和交易会面临越来越大的阻力。
就在此前的7月份,各地省会城市车管所规定了新的二手车排放标准。7月1日以后,对国Ⅲ以下排放的二手车就不再办理迁入手续。
据了解,北京地区执行国Ⅲ排放的标准是在2006年,外省市执行国Ⅲ标准的时间是在2008年。这就意味着2008年以前的二手车将会被外省“拒之门外”。但是,北京二手车的外迁量几乎占据了京城二手车交易的半壁江山。这次国Ⅴ的出台,会导致二手车国Ⅲ和国Ⅱ车型进一步贬值。
据8月份的数据显示,北京国Ⅲ车型价格比7月份下跌20%左右,国Ⅳ车型价格也有所下滑。尽管收车价格也在同步下降,但经纪公司利润仍有小幅下滑,毛利率也从之前的5%下降到3%。
另外,新车的优惠和促销活动进一步逼迫二手车降价,再加上七八月份是销售淡季,二手车的成交量进一步下滑,国Ⅴ的出台,会使二手车市更加“纠结”。
不过专家也指出,考虑将二手车流向偏远的二、三级城市或可解燃眉之急。那些经济并不发达,但又有购车需求,而且对环境质量要求略低的城市是未来二手车市场瞄准的一个好方向。
加速公共交通系统建设
王开宇指出,降低氮氧化物和碳氧化物排放量是“十三五”的一个重要目标,国Ⅴ就是为“十三五”的节能减排计划奠定基础。
但是专家分析指出,制定更加严格的排放标准是减排的一个方面,但是只能减缓空气中氮碳氧化物以及其他污染的增加速度,要想从根本上解决问题,还应该加快城市公共交通系统建设。这样也能从根本上解决城市交通问题。
8月28日,北京市了《北京市“十二五”时期交通发展建设规划》。规划指出,北京市将出台拥堵收费管理政策、配套措施,并重点建设交通拥堵收费管理系统、拥堵收费监测评价系统。进一步推进城市交通问题的解决。
摘 要: 研究性教学是一种能使学生由被动接受知识转变为主动接受知识的教学方式,老师在教学过程中适时地渗透研究性思维,使教学与科研有机结合,让学生积极参与课堂讨论,不仅有助于提高学生的环境化学的理论水平,而且有助于培养学生的科研精神和创新能力,提高其综合素质。
关键词: 环境化学 研究性教学 教学方式
研究性教学是指教师以课程内容和学生的学识积累为基础,将科学研究的各元素渗透到教学全过程,通过教学活动改变学生被动接受知识传授的教学方式,引导学生创造性地运用知识和能力,自主地发现问题、研究问题和解决问题的能力,从而提高学生各方面素质,培养学生创造能力和创新精神的一种实践活动[1]。这种教学模式强调以学生为中心,而教师在教学过程中起引导或启发作用,充分利用情境合作、互动等学习环境要素调动学生的主动性和积极性,最终使学生有效掌握当前所学知识。因此,这种教学模式在当今高校对创新人才的培养具有重要意义。
《环境化学》是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的,以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象,以解决环境问题为目标的一门新兴学科[2]。它是研究环境有害物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学,教学内容多,且抽象复杂。为了能使学生较好地掌握这些知识,培养学生的研究思维与能力,如果采用传统的以“教为主、学为次”的单向教学模式则无法激发学生学习的积极性,不能达到完美的教学效果和教学目的[3]。因此,在《环境化学》课程教学中,我对研究性教学进行了有益的尝试与探索。
1.学生研究性思维的培养
在大学本科阶段,课堂学习仍是大学生获取知识的重要途径之一,也是培养学生的创新思维和创造能力的主要场所。在课堂教学中,教师通过设置研究性问题,引导学生自主探究,激发学生学习兴趣和研究热情,引导学生自主研究和认知问题,逐步培养和提高学生研究问题和解决问题的能力,从而培养和提高学生的创新思维和创新能力。
《环境化学》中有很多引起环境问题的污染物转化机制的阐述,在讲解这些内容时,教师不应枯燥无味地讲授污染物质的形成机制,而是要从发现问题、提出问题和解决问题等角度进行教学,既要强调环境科学研究问题的严密性,培养学生的逻辑思维能力,又要使学生了解研究问题过程的规律,从而在一定程度上训练学生的研究性思维。如在讲解甲基汞的形成机制时,可以介绍发生在日本的重金属污染事件即水俣病事件,这是1953年在日本熊本县水俣湾附近的渔村发现的一种神经性疾患公害病,经过10多年的研究,日本政府确认了导致水俣病的主要原因是有机汞化合物,主要来源是水俣湾附近的化工厂,在生产乙醛时排放了大量的无机汞化合物。了解了重金属污染事件的经过和给日本人民造成的严重后果后,从化学和生物的角度对水俣病的成因和机理进行分析。在这种教学模式下,学生既可以了解环境科学的研究思路和培养自身的研究性思维,又能较好地掌握污染物质在环境中的迁移、转化机制。
2.教学与实践相结合
在教学中适时引导学生对实际生产、生活中出现的环境问题进行思考或研究,有助于培养学生的主动探索精神。在教学中引导学生通过阅读教材和查阅文献,或利用暑假期间针对家乡环境污染状况展开调查,或利用课余时间到学校当地附近污染的地方进行实践调研,如空气、水和土壤污染状况等方面的监测,鼓励学生根据监测数据分析结果,大胆提出治理措施设想,并写成小论文提交给老师,最终由老师进行点评。这样可引导学生将学到的理论知识应用于实际生产中,激发学生的学习欲望,主动地探索环境知识,有利于提升学生的科研能力。
3.教学与科研有机结合
教研是现在各类高等院校的基本职能。教学是主体,科研则是学科和院校发展的动力与保障,二者相辅相成,互为补充,教学能够通过科研提高其教学层次[4]。同时可引导学生参与教师课题研究,使他们在科学研究中学习如何寻找环境课题的创新理念及方法,逐步养成独立思考的思维习惯和创新精神。
近年来,《环境化学》中许多内容在科研中取得了长足发展,新的理论和科研成果不断确立,其中部分成果已开始逐渐被实践接受和应用。如在讲授土壤环境化学章节时引入当前社会环境中重大环境污染事件,不仅让学生了解当环境污染的危害性,而且学习重金属在土壤—植物系统中的迁移、转化规律,同时应用这些规律采取措施减少重金属在植物中在粮食作物中迁移,最终提高了粮食的品质和产量。因此,在教学过程中,我们可以适时引入这些最新的科研成果,启发学生进行深入探究,激发他们的学习兴趣。
4.利用实验教学培养学生的科研能力
环境化学实验是学生在理论学习中获取信息、培养创造性思维和能力的主要渠道之一,实验内容的选择对学生理解化学物质在环境中的迁移、转化规律影响很大,对激发他们探究问题的欲望、培养科学思维能力、学习研究问题的科学方法都十分重要。在内容安排上,我们增设了设计性、研究性和综合性实验项目,学生可根据实验教学安排,自主确定实验内容、方案,选择实验仪器设备,对实验结果进行科学分析与讨论。另外,鼓励学生积极参与学院教师的科研,并将科研内容转化成学生的综合设计性实验内容和研究创新型实验。鼓励学生自主申请学校大学生科研项目基金,为学生提供从事科学研究创造平台。这对提升学生的科学实验能力和研究能力和提高学生的素质有重要意义。
5.构建学生参与教学的模式
环境化学课程内容抽象,理论性强,学科交叉的知识较多,如大气污染化学问题的形成机制、主要污染物迁移、转化过程等理论内容,学生普遍反映较难掌握,若用传统的“满堂灌”的授课方式,效果较差,存在学生厌学的情况,使讲课内容很难被学生掌握和吸收。而采用互动式、问题式等教学方式可激发和培养学生学习兴趣,形成师生间相互交流、相互对话、相互促进的教学模式。学生的积极参与也能够调动老师教学的积极性和主动性。如在讲授酸性降水时,提出问题:酸雨pH的界限是什么?我国南方为什么比北方容易出现酸性降水?在讲授光化学烟雾时,提出问题:光化学烟雾是怎样形成的?学生带着疑问,积极查阅资料、参与讨论,课堂气氛活跃。当然,互动式教学与问题式教学方式要求教师对课堂及教学内容都有较好的把握,通过“问题—分析—讨论—总结”的方式使学生对环境化学内容的理解不断加深。
总之,在《环境化学》教学中改变原有的以老师讲授为主教学形式,积极探索和尝试一些新的教学形式,培养学生创新思维和实践能力,给予学生终生受用的知识和学习能力。而老师在教学过程中适时地灌入研究性思维,使教学与科研有机结合,让学生积极参与课堂讨论,不仅有助于提高学生的环境化学的理论水平,而且有助于培养学生的科研精神和创新能力,提高其综合素质。
参考文献:
[1]杨再喜.关于研究性教学的调查与思考[J].中国校外教育,2009,(12):51.
[2]戴树桂.环境化学[M].北京:高等教育出版社.2006.
[3]李清飞,余国忠,赵承美,等.资环专业开展研究性教学初探[J].科技创新导报,2010,(27):123.