污染控制材料教学研究

一、环境污染控制工程材料课程的性质

环境污染控制工程材料课是一门侧重于叙述性的课程，本课程知识量大，内容庞杂而分散，基本理论知识抽象，涉及的概念原理规律多［2］，但是系统性不强，各材料间缺乏必要的关联。讲授时对材料作用原理、分类、结构、特性和应用叙述较多，分析、论证也较多，而逻辑推理和理论计算较少，学生对该课程的理解分析能力偏低，普遍感到该课程入门比较困难，难以联系实际，学习积极性不高，学习效果不好。

二、讲好绪论课，激发学生的学习兴趣

讲好绪论课，可以提高学生对课程学习的整体认识，尤其是在绪论课中加入环境工程中的典型案例和新材料在环境工程建设中的应用等，能激发学生对本课程内容的兴趣，加深学生对学习环境工程材料课程在本专业领域中重要性的认识，提高学生的学习积极性。有了这种兴趣和积极性，学生的学习由被动变为主动，这对今后学习本课程将起到积极的激励作用。在讲授绪论课时，应强调“一个中心、两条线索”这条主线，即以材料的作用原理为中心，以分类、工程应用为一条线索，以材料制备为另一条线索。可以给学生理顺这样一条思路:污染控制类型—原理—控制材料—分类—材料结构特性—制备方法—应用。学习思路清楚，使学生在学习上有一个良好的开端，提高学生对本课程的学习兴趣，促进教学效果的提高。

三、环境污染控制工程材料绪论课的讲授重点

(一)阐明生态环境与环境污染控制材料的辩证关系

从生态环境、材料的定义出发，阐明生态环境与材料的辩证关系。生态环境指的是以人类为主体的外部世界，主要是地球表面与人类发生相互作用的自然要素及其总体，它是人类生存发展的基础，也是人类开发利用的对象。材料是国民经济和社会发展的基础和先导，与能源、信息并列为现代高科技的三大支柱。从资源和环境的角度分析，在材料的采矿、提取、制备、生产加工、运输、使用和废弃的过程中，一方面推动着社会经济发展和人类文明进步，另一方面又消耗着大量的资源和能源并排放出大量的废气、废水和废渣，污染着人类生存的环境。因此，材料产业只有走与资源、能源和环境相协调的道路才是可持续发展的。也正是在这样一个背景下，一门新兴的交叉学科———环境材料学应运而生。环境污染控制工程材料是指同时具有满意的使用性能和优良的环境协调性，或者能够改善环境的材料。即指那些具有良好使用性能或功能，并对资源和能源消耗少，对生态与环境污染小，有利于人类健康，再生利用率高或可降解循环利用，在制备、使用、废弃直至再生循环利用的整个过程中，都与环境协调共存的一大类材料。主要包括:(1)直接面临的与环境问题相关的材料技术，例如，生物可降解材料技术，CO2气体的固化技术，SOx、NOx催化转化技术，废弃物的再资源化技术，环境污染修复技术，材料制备加工中的洁净技术以及节省资源和能源的技术;(2)开发能使经济可持续发展的环境协调性材料，如仿生材料、环境保护材料、氟利昂与石棉等有害物质的替代材料、绿色新材料、生态建材等。今后生态环境材料研究热点和发展方向包括再生聚合物(塑料)的设计、材料环境协调性评价的理论体系、降低材料环境负荷的新工艺、新技术和新方法等。未来的生态环境材料因为具有可循环再生性的特点，所以废弃材料的有效、合理利用也将成为材料发展的热门，而且材料结构功能一体化将会成为环境材料发展的一个方向。

(二)环境污染控制材料的研究类型和内容

(1)类型:环保功能材料、减少材料的环境负荷、材料的再生和环境循环。(2)内容:新型高效、无二次污染、低治理成本的水处理工程材料、大气处理工程材料、固体废物处理工程材料、环境修复与环境替代材料［3］。

四、环境污染控制材料绪论课讲授的方法

(一)精心组织教学内容

环境污染控制工程材料包含的知识面广，内容较多，有些知识点较为零散，只有通过对课程体系全面而系统地梳理，做到对教材每个章节的知识框架和重点难点了如指掌，才能在绪论课上通过向学生详细介绍教材内容的框架结构及学时分配，串讲并构建分析教材基本知识体系，可以培养学生的全局意识，有助于学生整体掌握教材各个知识点之间的内在逻辑及其前后衔接，学生会更容易抓住学习重点，为进一步学习各章节的内容奠定基础。

(二)绪论课的备课应“与时俱进”

随着科学技术的持续发展和各种新材料的不断涌现，教师应紧密追踪国内外有关领域的最新科研进展，及时引入新材料、新工艺、新技术的最新研究成果，不断更新教学内容与方法，将环境污染控制材料课程与时展、科技进步紧密结合，为教学内容注入新的活力，使教学内容始终保持先进，以开阔学生视野，使学生感到课程内容新颖、有现代气息，利于学生激发学习兴趣及产生学习动机。

(三)以环境污染案例激发学习兴趣

在绪论课中引入一些典型案例，可激发学生的学习兴趣，消除学生对环境污染控制材料课程枯燥乏味的感觉。据中科院测算，目前由环境污染和生态破坏造成的损失已占到GDP总值的15%，这意味着一边是9%的经济增长，一边是15%的损失率。环境问题，已不仅仅是中国可持续发展的问题，已成为吞噬经济成果的恶魔。2010年七大触目惊心环境污染事件中，福建紫金矿业有毒废水泄漏事件继墨西哥湾漏油事件、匈牙利铝厂废水泄漏流入多瑙河事件后排在第三位。2010年7月3日下午，福建省紫金矿业集团有限公司铜矿湿法厂发生铜酸水渗漏事故。9100立方米的污水顺着排洪涵洞流入汀江，导致汀江部分河段污染及大量网箱养鱼死亡。三大原因造成紫金矿业污染事故:企业防渗膜破损直接造成污水渗漏、人为非法打通6号集渗观察并排洪洞、检测设备损坏致使事故未被及时发现防治措施采用加石灰片碱中和处理、渗漏口拦截、外溢污水回抽等。大量的例子和数字可使学生对环境污染工程材料课程有一种全新的感觉和全新认识，尤其是一些环境污染事故的深刻教训，虽然有设计方面、施工方面和材料质量方面的原因，但也有企业本身利益的考量等。学生听后深感今后工作责任的重大，从而培养学生的环境意识，加深学生对本门课程重要性的认识，激发学生对工作的责任感和对本课程学习的兴趣。

(四)以新型材料开发和运用激发学习的责任

随着全球性生态环境的恶化，环境修复材料在未来将遇到更大的机遇与挑战。温室效应、臭氧层空洞、POPs污染等重大环境问题，无一不是依靠材料科学与技术的进步才能够解决的。作为跨材料科学、环境科学以及生态科学等多学科的新型学科，环境材料技术在保持资源平衡、能源平衡和环境平衡，实现社会和经济的可持续发展等方面将起到非常重要的作用。生物修复材料的开发和运用。2010年大连新港输油管道发生爆炸，令大连受污染海域扩大到430平方公里，北京威业源生物有限公司生产的国内唯一具有生物修复功能的溢油分散剂“微普紧急泄漏处理液”防污，用细菌在大连近岸、海滩清污和清洗中发挥作用。植物修复技术是近年来快速发展的一种环境友好的低成本的生物修复技术。所谓植物修复是指以利用植物忍耐、超量积累和转化某种或某些化学物质的理论为基础，利用植物吸收、降解、挥发、过滤、固定等作用，达到净化土壤、水体和大气中金属元素、有机污染物和放射性元素的生物修复技术。与传统化学修复和物理修复等技术相比，其具有很多突出的优点:首先，植物是“太阳能驱动的环境过滤系统”，节省能源，成本低廉。其次，植物的生物产量大，可对大量的土地进行修复。第三，植物修复范围广泛，可以对土壤、水和空气中的污染进行修复。第四，植物修复的效果还可以通过植物组织的成分来监测。另外，植物还可以美化环境，是一种真正的绿色技术［4］。利用表面活性剂改性的有机膨润土作为污染环境的修复剂。多孔陶瓷材料具有透过性好、相对密度低、机械强度高、比表面积大、热导率低及耐高温、耐腐蚀、吸附性能好等优良特性，因此广泛地应用于冶金、化工、环保、能源、生物等领域，用作过滤、分离、扩散、隔热、吸声、填料、生物陶瓷、催化剂载体等元件材料。多孔陶瓷材料优良的物理和力学性能成为环境工程领域关注的热点，是一种很有发展前景的生态环境材料，在环境治理和除污防毒工程中得到了广泛应用和推广［5］。微波加热与传统加热不同，微波加热具有选择性加热、速度快、效率高和便于控制等特点，越来越多地被应用于环境保护领域。微波辐射在很短时间内能使污染物分解或降解，使活性炭再生;常压下用微波辐射含有有机污染物的土壤，可使有机污染物降解;微波技术在固体废弃物处理中有着极为广泛的应用前景，如医疗垃圾的灭菌消毒处理、微波焚烧处理废印刷电路板(PCB)、回收贵金属、废旧轮胎的回收利用方面的应用、建筑垃圾、包装废物、放射性有毒废物等的处理［6］。通过以上新型材料的具体应用，让每个学生有一种“我就是开发这些材料应用的技术人员”的感觉［7］，激发学生的学习责任。

(五)丰富现代教学方法

在环境污染控制工程材料绪论课的教学中，可以大量采用多媒体教学、幻灯教学和电视教学，将大量环境污染录像、图片资料、实例、案例、实验视频等适时地插入到课堂教学中，最大限度地缓解教学学时少与教学内容多和实践教学环节薄弱等矛盾，也可以在课堂教学中充分激发学生的学习兴趣，进一步拓宽专业知识面。很容易使学生印象深刻并产生渴求掌握环境污染控制材料知识的内在需要和浓厚兴趣，并对后续教学内容充满期待，可以获得良好的教学效果。

五、小结

环境污染控制工程材料的绪论课在整个课程的教学中具有特殊的意义，生动地讲授好材料的应用领域和发展趋势，重点讲授好工程材料在环境污染控制中的地位与作用，阐明环境材料是人类保护环境、走可持续发展道路的意识在材料科学中的具体体现和实践，无论是理论研究，还是设计、应用与开发方面，环境材料都将随着人们对生态环境的日益重视而取得更大的进展。必定会提高学生对本课程的重视程度，同时也会增强学生的环境意识及对新开设课程的新鲜感和好奇感，促进该课程的教学及提高教学效果。在绪论课教学中，结合实际探索能够激发学生积极性和主动性的教学方法，使学生在学习中收到良好的效果，为后续课程及今后的工作学习打下坚实的基础［8］。