化学实验室安全与环保建设的探索与实践

任淑霞, 闰明涛, 刘 磊, 徐建中, 张金超

(河北大学 a. 化学国家级实验教学示范中心; b. 化学与环境科学学院，河北 保定 071002)

·实验室环境与安全·

化学实验室安全与环保建设的探索与实践

任淑霞, 闰明涛, 刘 磊, 徐建中, 张金超

(河北大学 a. 化学国家级实验教学示范中心; b. 化学与环境科学学院，河北 保定 071002)

安全与环保是社会永恒的话题，高校化学实验室安全与环保问题一直也是人们关注的热点。在绿色化学思想的指导下,河北大学国家级化学实验教学示范中心重新构建了安全与环保的管理模式。安全管理主要从化学试剂、仪器设备、操作实验的人三要素着手，分别制定了详细的管理措施。环保管理主要从达标排放指标着手，采取实验室污染的防止与防治两种途径。依托课程特色，通过整合实验项目，最大程度地实现实验废弃物的再循环利用并创新治理方法，在实验室污染物处理方面取得了良好的效果,也提高了人才培养的质量。实践证明，重新构建的安全与环保管理运行模式可操作性强，使中心的安全和环保得到了较大程度地改善。

化学实验室； 安全与环保； 污染治理

0 引 言

化学是一门实践性很强的学科，著名的化学家戴安邦认为：“实验是培养全面化学人才的最好方法”[1]，由此可见实验课程在化学教学中的重要性。近年来，随着环境污染事件的曝光以及环境污染对环境及人类危害的宣传，导致几乎全民都对环境保护有了深刻的认识,特别是高校化学实验室事故报道,让学化学或者涉及化学的学生和家长都非常担心实验中实验药品及实验过程的安全性。各高校在实验室安全与环保方面也做了大量工作[2-9]。河北大学化学实验中心是国家级实验教学示范中心，承担着化学、生命、药学、质量技术监督、建筑等6个学院学生的基础化学实验教学工作，开设了无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、高分子化学、化学工程、环境科学与工程等20余门实验课程，因此，化学药品用量大、种类多。实验中心在参照国家关于高等院校化学实验室安全与环保政策，借鉴兄弟院校的管理经验，并结合我院的实际情况与课程特色，在建立和完善实验室安全与环保工作机制方面，进行了一些探索和实践。

1 健全实验中心安全制度建设与保障机制

实验室是化学品存放、使用的主要场所，也是安全事故突发的场所。近年来,高校实验室安全事故屡有发生，为高校实验室管理敲响了警钟，促使高校不断完善实验室安全管理。将导致实验室事故发生的条件归纳为3类：化学试剂、仪器设备、操作者，并针对这3类分别制定出台相应的管理措施，开展管理和建设。

1.1完善安全制度建设

(1) 药品管理的“随用随购，少存多购”。由于实验室空间的限制，实验中心没有集中的药品储存库。故药品的采购和使用坚持“随用随购，少存多购”的原则，保证尽量少的药品存储在准备室内。每学期末，各实验室负责人上报下学期药品计划，中心办公室统一计划、分批购买、随用随要。实验室负责人建立动态台账，每周动态报告所有化学试剂的使用、剩余情况，如表1所示，对于易制毒和特殊危化品，设立专门的管理员，实行“双人、双锁”管理。

表1 化学试剂周用量动态表

中心各实验室分别编制了“实验室安全环保手册”，加强学生的安全教育。手册中第一、二部分对各实验项目所用药品的理化性质、实验过程中安全注意事项，可能会产生的突发事故应急处理措施进行了详细的介绍说明。“实验室安全环保手册”中，每个实验项目的安全事项是由实验技术人员和授课教师共同探讨编写。内容由多年实验过程中积累的经验、安全常识、安全培训和参观交流的知识所构成。

(2) 仪器设备管理“多排查、多记录”。实验人员负责所辖实验室仪器设备的安全管理，密切关注仪器设备的使用状态，定期检测、维修，建立安全台账记录，对有安全隐患的仪器设备要及时排除隐患。强化气体装置的定期安全检查、记录，并将相应的气类钢瓶安全使用注意事项制作成挂牌安装在相应位置，保证标识明确、醒目。各实验员负责所辖安全片区内各种应急设备的维护保养，比如喷淋装置、洗眼器、消防设施等，每次检查有记录，确保做到定期检查。

(3) 操作者实行“全面安全管理”。据台湾慈济大学实验室安全卫生教育训练教材介绍, 在实验室安全事故中, 人为因素引起的事故比例高达98%。实验教师和学生是实验室工作的基本群体, 是实验室安全环保工作的管理者和参与者, 他们的素质条件、是否掌握安全环保知识以及对安全工作的重视程度, 直接或间接影响着实验室安全管理水平。因此，所有实验操作者都要具有“全面安全素质”。为建设好实验室安全的第一道防线，实验中心非常重视参与实验的教师教育与培训，扎实做好安全预防。为了实现“全面安全管理”的理念，实验教师将实验授课内容分为三部分：① 实验内容，② 安全事项，③ 实验产生的废弃物处理方法。比如，物化实验项目“过氧化氢催化分解速率常数的测定”的授课，安全事项的讲解中，不仅要强调戴手套防止原液过氧化氢灼烧皮肤，还要强调吸取过氧化氢和催化剂碘化钾的移液管不能混用，并且对学生进行现实案例分析、教育。曾经学生用移取碘化钾而并未清洗的移液管移取过氧化氢，结果下一批学生做实验时，教师发现过氧化氢溶液的试剂瓶严重变型突起，并及时制止学生使用，避免了学生开盖(由于瓶内压力大，而将过氧化氢喷出)而引起的伤害事故。采用这种授课方式，会促使学生对实验的安全性非常重视，不仅能够避免安全事故的发生，还能够促使实验顺利的进行，规范学生的操作，减少不必要的损失。

1.2落实安全保障机制

(1) 中心网站设有“高校实验室安全考试系统”板块，本科生定期参加安全知识培训和考试，考试成绩合格后方可进入实验室进行实验。

(2) 中心组织实验技术人员定期进行高校实验室安全考试。

(3) 每学期实验课开课前，每个类型的实验室有一次集中的安全教育课。

(4) 学生进实验室必须穿实验服，佩戴护目镜，符合着装要求。

(5) 中心成立安全督查小组，小组成员定期和不定期巡查各实验室。

(6) 设置门禁及实验室监控系统，实行刷卡进门管理，保证实验室人员和财物的安全，监控系统可实时观察到实验室内部的状况，包括是否有水、火、烟等异常状况。通过监控系统，发现并及时处理了4起水患。

2 重视环保制度的建设与实践

随着高校招生规模的扩大，实验室实验人时数剧增，化学试剂用量，三废的产生都明显地增加。高校基础化学实验室废弃物处理的调查研究中可以看出，超出90%的大学生都知道实验室有废弃物产生。在实验教学中，也感觉到现在的大学生安全与环保意识越来越强，有的学生会针对实验完毕后产生的三废，特别是废液的去向专门请教教师。为了让学生充分了解、掌握实验室保护环境的科学手段，中心对实验室的环保建设制定了明确的制度。

2.1实验室环保制度公示

(1) 中心各实验室编制的“实验室安全环保手册”中，第三部分主要讲述了实验项目产生的“三废”量、浓度大约范围，“三废”如何收集、处理等。

(2) 实验室开设实验项目所产生的废气、废液，按照其成分，参照国家大气污染综合排放标准和国家水污染综合排放标准要求，将其排放标准，实验室排放浓度，处理后的浓度等公示上墙，加强学生的环保教育。

(3) 根据《国家危险废物名录》，对实验室无法处理的危险废弃物，根据其特点做到分类收集、存放，交由有处理资质的单位进行处理。

2.2贯彻落实环保制度

(1) 实验室产生的废液收集于废液桶中，不同种废液不得混装。所有废弃物有明确的标签，标明成分，废弃原因，暂储存于废物中转站定期处理。

(2) 废液的存储、处理方式、处理量、处理人员等进行动态记录。设立集中处理日，处理过程进行全程监控。

(3) 废液的处理方式分为循环使用处理、学生综合创新处理，实验技术人员处理。

实验中心成立专门的学生综合创新处理实验室，由实验技术人员根据废液的性质确定废液处理项目。例如，基础化学分析实验“摩尔法测定生理盐水中氯含量”废液中银的回收和含铬废液的处理，物化实验“电池电动势的测定”中铜、锌废液的处理等，组织学生查阅文献,自己组织废液的处理,由实验技术人员指导。学生提出的创新废液的处理方法如果失败，最终由实验技术人员掌握的比较成熟的方法处理废液。实验中心对于以上3种处理方式给与一定的奖励。

(4) 实验技术人员和授课教师对实验项目进行改进，以减少三废的产生，每改进一个实验，学院给予一定的课时奖励。

在中心环保制度的约束与激励下，环保工作依托学科优势，取得了较好的效果。物化实验室已经开启了实验室内的小循环，无机化学实验室、分析实验室，物化实验室以及物化和环境实验室之间开展了实验室之间的大循环。实验室废液的处理技术不断创新。目前，中心正在加大整合力度，以期在绿色化学的指导思想下，实验室的安全环保工作有更大的突破。

2.3实验室污染治理实践

(1) 实验室中污染的防止。“绿色化学”由美国化学会(ACS)提出，目前得到世界广泛响应。国内高校纷纷鼓励教师开展绿色化学实验教学研究[10]。实验中心也逐步把绿色化学应用于实验教学，在实验始端就用科学手段，确保实验全过程，使环境少受或者不受污染。例如，物化实验室开设的燃烧热的测定，原来使用的测定物质为萘，由于萘具有很强的升华性，学生在称量，压片过程中容易洒落，导致实验室内充满着萘的味道，造成不良的实验环境。为了改善实验环境，经过授课教师和实验技术人员的摸索、改进，测定物质改为蔗糖，测定效果很好，能达到教学效果。滴定法绘制苯-乙酸-水三组分体系等温相图实验中，试剂苯具有强烈的气味且可燃，有毒性，为IARC第一类致癌物。乙酸是具有腐蚀性的，其蒸汽对眼和鼻有刺激性作用。为了改善实验环境，保护师生身体健康，授课教师和实验员查找文献资料，摸索实验条件，改为滴定法绘制环己烷-乙醇-水三组分体系等温相图，大大减小了药品毒性，既满足了教学大纲要求，又排除或者减少了对师生的危害及环境的污染。

(2) 实验室中污染的防治。学生实验不可避免会有不同程度的“三废”排放，不仅造成环境污染，也给学生与教师的身体健康带来威胁。各高校也纷纷针对化学实验室产生的废物处理进行研究[10-13]。废气通过实验室的通风系统收集外排至大气，对周围环境几乎不产生影响。固体废弃物主要为空试剂瓶和过期药品，中心集中收集存放，定期委托有资质单位处理。三废中实验室废水排放量最大，而且成分复杂，也是高校废物处理研究的对象。

在绿色化学思想的指导下，必须做好实验室的环保工作,实验中心要求开设的实验课程在满足教学大纲要求的情况下，每个类别实验室对实验项目所需药剂做到减量化、搞局部的再利用、小循环，还组织负责每个实验类别的实验员相互交流，搞实验中心的再利用，大循环。

(1) 课程内化学废弃物的再循环利用。实验技术人员和课程负责人根据开设课程的特点,在满足教学要求的情况下,搞好课程内的药品小循环连接或重复利用。例如物化实验室，通过更改实验项目顺序，实验项目“凝固点降低法测定蔗糖分子量”使用的蔗糖溶液可收集后用于实验项目“蔗糖转化反应速率常数的测定”。环境实验室通过治理回收的手段，重复利用硫酸银用于实验项目“废水中CODCr的测定”。

(2) 课程间化学废弃物的再循环利用。中心组织授课教师加强实验项目改革，促使实验项目所需药剂的再利用、大循环。例如，物化实验室实验项目“凝固点降低法测定蔗糖分子量”使用的冰-盐水凝固剂，使用过后可用于无机实验项目“粗食盐的提纯”，提纯后的氯化钠可用于分析实验项目“摩尔法测定生理盐水中氯含量”的生理盐水的配制。另外，中心依托环境科学与工程专业的课程优势，在实验室废水处理上别具特色。在环境实验项目中，选用其他实验室实验过后的废液为原液，这样就减少一次废液的产生。例如，将物化实验中硅胶比表面测定中亚甲基蓝溶液废液代替环境工程实验中由罗丹明B配制的印染废水，实现了实验室之间的大循环。这样不仅处理了废液(国家对外排废水的色度有要求)，还减少了试剂的使用。通过实验室之间的大循环，不仅减少了实验室的环境污染，同时增强了学生绿色化学、环境保护的意识。

(3) 实验室废水的治理。废水在各实验室分类收集的基础上，由学生综合创新处理实验室处理，主要是环境科学与工程专业的学生和爱好环保的其他专业的学生负责废液的处理。处理过程既是学生把知识应用到实践的过程，也是锻炼学生能力的过程。各实验室实验员指导监督该实验室废液的处理，例如，在“摩尔法测定生理盐水中氯含量”实验项目中产生的含Cr6+废液，大宗的实验室处理方法都是先将Cr6+还原成Cr3+，再用石灰等碱性物质，生成Cr(OH)3沉淀。但是在实际操作过程中，由于在Cr6+含量不高，沉淀生成不易控制。中心实验员指导学生研制了一种碳复合吸附剂，投加量少，吸附能力强，处理后的废液中含Cr6+几乎为零，使该废液的处理更加便捷、环保。此过程中，不仅仅是处理了废液，环境得到了保护，还提高了学生的环保意识，锻炼了学生分析问题、解决问题的能力，提升了学生的创新意识和研究问题的水平。

3 结 语

化学实验室的安全与环保工作水平是反映一个学院教学水平、科研水平和管理水平的重要标志之一，也是人才培养的重要环节。目前，从实验中心安全与环保制度的建设与实践表明，实验技术人员起着非常重要的作用，实验技术人员是实验室安全的预警人，是实验室环保的执行者。因此，实验人员的安全教育与培训十分重要。总之，通过加强安全与环保管理，贯彻绿色化学理念，不断提升实验者的能力和素质，化学实验室的安全与环保工作将会做得更好。

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ConstructionandPracticeofEnvironmentalProtectionandSafetyinChemicalLaboratory

RENShuxia，RUNMingtao，LIULei,XUJianzhong,ZHANGJinchao

(a. National Demonstration Center for Experimental Chemistry Education,b. College Chemistry & Environmental Science, Hebei University, Baoding 071002, Hebei, China)

Safety and environmental protection are the eternal focuses to be concerned by chemical laboratories in universities. Based on the idea of green chemistry, the management operation mode of chemical laboratory safety and environmental protection has been reconstructed by National Chemistry Experimental Teaching Demonstration Center in Hebei University. Detailed measures for safety management are developed for chemical reagents, instruments and equipment, and the operation people, respectively. Two ways-the laboratory pollution prevention and control for environmental management are taken from the standard emission targets. Based on the course’s characteristics, recycling methods of the waste product of one project being the reactant of another project are used among different laboratories. Pollution control methods are innovation. The results show that the laboratory safety is improved, some of the chemical wastes are recycled and the wastes volume is deduced greatly by the efficient management.

chemical laboratory; safety and environmental protection; pollution treatment

X 931

A

1006-7167(2017)09-0287-04

2016-12-15

河北省高等教育教学改革研究与实践项目(2015GJJG005)；河北大学第八批教学改革研究课题(JX08-WT-18)；河北大学化学与环境科学学院院级教改项目(HBUHXJG2016-15)

任淑霞(1973-)，女，河北徐水人，硕士，工程师，从事实验教学及环境保护研究。Tel.：13663305042； E-mail:rensx1973@163.com

闰明涛(1973-)，男，河北迁西人，教授，硕士生导师，化学示范中心副主任，从事实验中心的管理研究。Tel.：0312-5079594； E-mail: lhbx@hbu.cn