印刷工程专业教学中的绿色化学教育

　　根据我国印刷工业的现状及可持续发展需要，结合印刷专业特点，文章指出在印刷专业进行绿色化学教育的必要性，并提出了在理论教学、实践教学中实施绿色化学教育的措施，培养学生的环保理念和素养，进而为社会输送高素质的印刷人才。

　　一、引言

　　绿色化学又称环境无害化学或环境友好化学，是指用化学的技术、原理和方法来降低或消除对人体健康、安全和生态环境有毒有害的化学品的使用和生产[1]。绿色化学是以开发原子经济反应为核心理念，在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，在反应过程中和化工生产中，尽量减少或彻底消除有害物质的生成，实现了从根源上就采用实现污染预防的科学手段，实现每个环节均为零排放和零污染。绿色化学文件倡导主动地根本上切断化学污染，而不是被动地治理环境污染，它合理利用资源和能源、降低生产成本，符合经济可持续发展的要求，符合世界的环保要求。随着绿色化学的发展，人们逐渐认识到绿色化学的科研成果对解决环境问题所具有的重大意义，同时也认识到对社会大众，尤其是在校学生进行绿色化学教育，教学中溶入绿色化学理念，对绿色化学的发展至关重要。

　　二、印刷工程专业进行绿色化学教育的必要性和紧迫性

　　当今社会，工业生产高度发展的同时也带来了一系列的环境问题，它制约了经济的可持续发展，危害了人类的长远利益。印刷行业也毫无例外地面临着环境、资源等问题。印刷与人类的生活密不可分，同时印刷行业也是我国的支柱产业，印刷业日新月异地不断发展，绚丽多彩的印刷品在给人类带来文明的同时，也造成了环境污染，印刷行业的污染来源众多，从印前、印刷到印后加工，每个环节都存在污染源，如图1所示。长期以来，印刷业为了在微利中求取高利润，忽视了环保绿色的因素，传统印刷过程对自然资源和能耗的过度消耗，印刷过程中产生的废气、废水、噪音、粉尘、固体废弃物等，对环境产生了严重污染，对人类健康产生了极大的危害，致使长期以来印刷行业都顶着“高污染”的帽子，已严重阻碍行业的持续发展。随着全球对绿色环保的重视，人类的环保意识也在不断提高，各行各业都在积极采取绿色环保行动。印刷行业为了适应可持续性发展的需要，就必须积极利用绿色化学的知识和技术把印刷工业的“先污染，后治理”改变为“从源头上节约能源、根除污染”，如更新原材料，进行绿色印前设计，改进工艺标准和新的管理理念，引进高新设备，淘汰落后工艺、技术和产能，减少生产环节对环境的污染等，使印刷变为绿色环保印刷，已成为印刷业面临的历史责任，也是全世界印刷业发展的趋势，是消费者未来的必然需求，这也将成为今后一代甚至几代印刷人的历史使命。化学家提出的绿色化学正是从化学角度对环境治理提出的新概念，其根本就是从节约资源和防治污染的角度重新审视和改革传统化学，从而使人类对环境的治理由治标转向治本[2]。印刷专业的学生是未来印刷科技革命的主力军，印刷科学技术的掌握者、创造者、应用者及传播者，对印刷专业学生的教学中渗透“绿色化学”理念，进行绿色化学教育，使其树立绿色化学观，增强环境责任感，具有极其重要的意义。

　　三、印刷工程专业实施绿色化学教育的措施

　　1.在印刷化学课程教学中引入绿色化学。绿色化学教育早在1997年已经开始引起高校的注意，目前，已有越来越多的高校开展了形式多样的绿色化学教育，但是也有一些高校并没有意识到将此重要的新信息、新知识传授给学生的重要性，这一迟缓行动必将阻滞教育的快速发展。在高等院校与化学相关的专业和课程中，进行绿色化学教育，存在着紧迫性和必要性。印刷工程专业虽然与化学关系密切，但由于教学总课时紧张，不可能对绿色化学课程独立设课，可以采取在学生的基础化学课——《印刷化学》的教学中进行绿色化学教育的渗透。教师在教学中，不仅要传授学生学习印刷所必要掌握的基本化学知识和技能，且要在平时的教学中深入研究教材，及时挖掘、适时渗透绿色化学思想。比如，在无机化学的卤化银内容的教学中，除了介绍卤化银制备生成、特点及常规应用，还可以特别讲解卤化银在印刷胶片(菲林)中的应用，卤化银颗粒作为菲林的感光材料，胶片经曝光会产生潜影——一种看不见的影像。当菲林显影的同时，卤化银晶体(结构已发生变化)便转化为黑色金属银颗粒的聚结，不可避免地大量的银离子和一些化学物质被留在了废显影液和定影液中。这些物质若不经处理直接排入环境中，重金属银离子能污染水资源和土壤而造成对环境的危害。让学生明白在印刷工艺流程中，出菲林环节的去除，不仅节省人力、财力和时间，更是从源头上减轻了环境污染治理的负担。在有机化学中，可以专门介绍作为溶剂型油墨分散介质的溶剂，说明为避免环境污染和按照绿色化学的要求应加以回收利用。油墨中的有机挥发物，可以形成比二氧化碳更严重的温室效应，而且在阳光的照射下会形成氧化物和光化学烟雾，严重污染大气环境[3]。对于酒精润湿，润版溶液中所含有的异丙醇，遇高温挥发后的蒸汽具有难闻的气味，且有毒，遇明火会引起火灾，被光线照射易生成臭氧，刺激眼睛及上呼吸道，危害人体健康，不利于环境保护，影响植物生长。因此，减少或替换异丙醇在胶印润版液中的用量是一种必然的趋势。再如讲解油墨中的溶剂、有机颜料、染料在包装上的迁移对食品、药品的污染，印刷纸张中过度添加的荧光增白剂对人体的伤害。配合触目惊心的图片、惊心动魄的数据、纪实的新闻报道等对学生进行绿色教育。在教授高分子酶时，可以介绍高分子酶在生物油墨制备及废纸脱墨中的应用，如酶法脱墨不仅脱墨效果显著，且能降低化学药品用量，减轻废水处理负荷。

　　通过这些教学，不仅可以使教学过程更加生动有趣，更能使学生视野开阔，在潜移默化中受到绿色化学教育，增强绿色化学观念和意识，加深对印刷专业的了解，提起学习兴趣和积极性，启发他们自己去思考人类生活中的绿色化学的重要性。

　　2.印刷专业理论课教学中绿色化学的渗透。在印刷专业理论课教学中绿色化学的渗透，具体地说，就是针对印刷工业的发展前沿和学生未来的职业需要，整合印刷工程专业知识结构，每节课花费几分钟的教学时间，将涉及有关绿色化学方面的知识及时地、适当地穿插在教学中，这样在课堂教学中占时不多，而学生又能收获颇多。印刷工程专业课程涉及了印前设计、印刷工艺、印后加工等印刷各个环节及印刷材料、印刷设备的内容，在这些课程教学中，可以充分利用教材中的绿色化学相关知识，结合具体的教学大纲及任务，将绿色化学知识“适时、适度、适量”地渗透于课堂教学中。

　　在印前设计环节，教授学生合理拼版技巧，满足印刷机的最大印刷面积和合理纸开的同时，还能提高工效，减少时间、机械损耗以及纸张开切损耗的浪费。合理选择印刷用纸、油墨等印刷耗材，如选用环保、印刷质量好、可反复清洗、经久耐用的可清洗纸质，常用的有合成纸和石头纸。也可使用本色纸，本色纸以秸秆为原料抄造而成，不消耗林木资源，更可避免由于秸秆焚烧、堆放造成的环境污染，不经漂白，安全健康，且所印刷刊物长时间阅读不易造成视觉疲劳[4]。

　　在印刷环节，教学中渗透能源节约、环境保护的思想，如讲授计算机直接制版系统(CTP)、数字化工作流程软件、中央集中供墨系统、油墨预置技术等对节能的贡献以及采取单张纸印刷机的喷粉收集装置、印刷设备废气收集装置对环保的影响[5]。普及正确的印刷设备操作及维修方法，把环保理念细化到每一个印刷操作细节上。

　　印后加工环节，教学生分析不同的材料特性，正确选择后加工材料，如胶装、覆合使用的胶水需不含有苯、酮、醛等对人体有害物质，在使用过程中不产生氧化、分解沉淀物及挥发性烟雾，且能在短时间内快速熔解具备胶粘特性，节省电能。新型材料水性上光油和UV上光油不含溶剂，不会危害人体，目前已在标签、食品、药品包装袋等产品的包装上得到广泛应用。另外，合理选择低碳、节能、减排的印后加工方式，如印后上光和覆膜一样，也可以保护印刷品表面，提高印品表面光泽度，但是选择上光，从工艺上来讲比覆膜要简单，从成本上来讲也更合算。

　　3.用绿色化学思想设计、改进印刷实践教学。印刷工程专业作为我校的国家级特色专业，加强课堂基础理论教学的同时，非常重视实践教学环节，注重培养学生的实践训练，开设的课程中《印刷化学》、《印刷材料与适性》、《印刷信息记录材料》及《印刷原理与工艺》等都有涉及到了实验课的教学。实验教学和绿色化学的联系最紧密、最直接，可以直观地体现节约资源和防止污染这一绿色化学的根本目的，是培养学生绿色化学观的一条非常重要的途径。为了更好地对学生进行绿色化学教育，有必要对相关实践课程教学进行创新性的改革。

　　首先，在保证教学效果的前提下，教师要强化绿色化学教育意识，大力推广微型实验。微型化学实验是以尽可能少的试剂来获取所需化学信息的实验原理和技术，使用无毒或毒性小的试剂替代毒性大的试剂，节约水、能源、纸张、油墨及其他实验耗材。微型实验既可节约原料的消耗又可减少实验时间，减少污染，是推广绿色化学的重要实践，且体现了绿色化学的理念[7]。如在油墨的适性和油墨配色等实验中，采用幅面小的微型印刷适性仪，实验纸张、油墨、洗版溶剂的取用量都可以减小，同时又可减少实验废水的产生，减少对实验环境的污染。

　　其次，要结合印刷专业特点，增设与专业内容及环境保护密切相关的实验内容，在实验原理、实验过程设计中渗入绿色化学的基本观念，达到激发学生创新思维、引导学生树立绿色化学思想观念、增强学生对环保的感性认识，如在印刷材料与适性实验中产生的油墨废液和废纸等可以积攒下来，用于带领学生做一些课题实验研究，如“印刷油墨废水的处理”、“印刷废纸脱墨”以及“再生纸的制备”等。在本科毕业设计中，带领学生做一些课题，如“环保大豆油墨的制备及适性研究”、“天然色素可食性油墨的制备”等。

　　再次，可通过采用多媒体技术仿真实验，对印刷实验原理、印刷设备结构、故障产生及解决进行仿真。印刷工程专业大多是上机操作实验，随着印刷机的飞速运转，不可避免地存在着大量纸张、油墨、润版液、印版等实验材料的消耗，废液、废气的排放，噪声的污染及人身安全问题，不仅给师生身体健康带来极大的危害，且对环境造成较大的破坏。同时难闻的气味、轰鸣的噪音可能会导致学生反感，失去实验兴趣，不能达到有效的实验教学目的。利用印刷模拟系统进行印刷实验课教学将是一个不错的多媒体仿真实验的选择，它是一种印刷故障学习系统，它不仅呈现在学习者面前一台虚拟的印刷机，印刷机的细部及操作面板与印刷机几乎一致，学习者可以了解印刷机的各部位结构。同时印刷故障的影响因素繁多，也造就了印刷故障具有多样性和复杂性的特点，学生难以在短时间内掌握对众多印刷故障的识别、诊断和解决能力，而印刷模拟系统能够模拟不同机型和印刷材料(包括薄膜、箔、纸张、印版以及水性或溶剂油墨)存在的数百种多样而复杂的印刷问题，印刷模拟系统的应用使得学生在脱离真实印刷机的情况下，可以根据虚拟印刷品学习快速判断印刷故障的类型、产生的原因和有效的解决方法。在模拟系统操作过程中，学生可以身临其境，犹如操作真正的印刷机，且不存在印刷材料的损耗、废气废液的产生及噪声的污染[8]。模拟实验虽然在操作上不能代替实际的上机操作而存在缺点，但其成功率高，无污染、安全可靠，趣味性强，不失为常规上机实验的有益的补充，不仅能够弥补理论教学中的疏漏，还可以增强学生对非常见问题的认识，从而提高教学质量，增进学习兴趣，同时又使那些耗材昂贵、污染环境、危害人身安全的实验变成了绿色化实验，从而实现了“零污染”和“零排放”。

　　4.开展形式多样的绿色化学课外活动。全面实施绿色化学教育，树立学生的环保观念，可以在学生中开展形式多样的绿色化学课外教育活动。如组织学生学习环境保护法规、参加绿色化学及环境保护治理方面的讲座。组织学生制作环保网站、环保微电影、环保海报等，通过社会调查写调查报告或环保论文，并进行比赛评优。还可利用节假日组织学生参观一些造纸、油墨、印刷厂等印刷相关企业，让学生发现问题、分析问题，在潜移默化中增强环保的意识和责任感，形成低碳生活的理念，提高自身的基本素质。

　　四、结语

　　为了实现印刷行业的可持续发展，教师要在印刷专业的课堂教学、实践教学、课外活动等多方面，向学生渗透绿色化学的思想，传授绿色化学知识，让印刷专业的学生了解绿色化学，接受绿色化学，利用绿色化学知识为印刷生产服务，这样，不但能向社会输送更多高素质、高能力人才，也可为印刷行业的发展做出应有的贡献。

　　作者：张传香 朱新连 张姗姗 赵东柏 来源：教育教学论坛 2016年6期