化学实验室废物处理的意识调研和对策

2018-04-11徐烜峰王能东吕明泉

实验室研究与探索 2018年1期

徐烜峰，　王能东，　吕明泉，　高　杨

(北京大学化学与分子工程学院，北京 100871)

0　引　言

化学实验不可避免地要使用各种危险化学品，在反应分离提纯等过程中形成的废弃物，如果不进行科学、合理、安全地处置，直接排放，将影响大气、水体、土壤等周边环境。高校化学类实验室危险废弃物处置不当，后果虽然没有工业污染事件那么严重，若废液随意排放，PVC下水管道会被腐蚀；且由于多数老实验楼的办公室、实验室下水管道共用，实验用水与生活污水共管排放[1]，废液异味散发到室内，严重影响师生的身体健康。实验室废弃物的数量和强度不及化工企业，但是长年累月地积累，排放的成分相当复杂[2-3]，如果废液之间发生化学反应，甚至会引发着火爆炸等事故，彭实等提到处理废液的安全性原则，不但要关注废液的危险特性,还要关注不同废液是否相容[4]。

有的学生将试剂随手倾倒，与生活垃圾混放，由于某些化学试剂具有潜伏期，在一定的特殊条件下放热，遇到纸屑等可燃物，就会产生烟雾甚至火灾，如果不及时扑灭，损失巨大。如钯碳和其他一些活性强的试剂反应后如悴灭不够彻底，极易自燃或引燃。而一些剧毒的化学污染物，如果随意放置，更会造成不可想象的后果。随意丢弃危险化学废弃物的行为会给学院处理增加很大困难，同时也增加不必要的费用，因为处理厂将没有注明名称的试剂一律按照剧毒危险品进行处理，每公斤500～600元，而且要自己送到处理厂。

加强化学废弃物的安全处置探究和管理是高校实验室危险化学品安全管理的重要环节，是最后的决定步骤，意义重大，尤其在天津8.12之后，教育部和学校相继发文要求严格落实“党政同责、一岗双责、失职追责以及全覆盖、零容忍”的要求，坚决打好学校安全专项整治攻坚战。

1　实验室废物处理的意识调研

1.1　问卷调查的目的、对象和方式

为了解学生对废弃物处理的心态如何，并且希望加强学生在化学实验过程中的废液回收意识，培养良好实验习惯，设计了“化学实验室废弃物处置调查问卷”，共提出8道问题,请22名化学学院一年级研究生(多数已经正式开始科研工作)、159名化学学院一年级本科生和236名医学部一年级本科生参与问卷调查。本科生均已经接受过一个学期的普通化学实验训练，并且化学学院的本科生和研究生还必修过实验室安全与技术课程。调查问卷全部为选择题，采取自愿填写，不记名，共发出问卷417份，实际收回有效问卷401份，回收率96%。调查结果如下:

(1) 您的中学化学实验里是否有废弃物回收这一环节？

中学没有接触过化学实验(20.9%),没有印象(6.7%),基本上没有(15.2%),会根据具体实验项目安排但管理不严、效果不佳(44.4%),中学处置要求明确印象深刻(12.7%)。

(2) 您认为实验过程中产生的废酸废碱(pH在3～10之间、不含有毒或重金属成分)应该如何处理？

直接倒入下水道(29.7%),大量水稀释后再倒(46.9%),也应该有相应回收瓶(23.2%)。

(3) 对于有机废弃物(固体或者液体)，您认为应该怎么处理？

在通风柜里面找相应回收瓶倒入(74.7%),咨询助教或主讲老师意见(27.8%)。

(4) 您是否清楚有机废液(含剧毒除外)分为一般有机和含卤有机，要分别回收？

清楚( 64.4%),不清楚(35.6%)。

(5) 您认为有机溶剂不能倒入下水道的原因是(多选)?

腐蚀PVC下水道(70.6%),有可能积累，产生火灾(71.1%),味道难闻，影响心情和健康(59.4%),不可预知的环境问题(93.8%)。

(6) 您认为下面哪种废液不能倒入下水道(多选)：

所有有机试剂(65.8%),含镉、汞、铅等重金属离子的废液(98.5%),pH≤3的溶液(73.1%),pH≥10的溶液(65.3%)。

(7) 您认为下面这个操作是否必要？具有强刺激性气味、腐蚀性、剧毒的废液倒入废液回收桶后或专用容器后，原容器须用溶剂至少涮洗一遍，涮洗后的溶剂倒入废液回收桶，待残存在容器壁上成份涮洗掉后方可用水冲洗?

是(95%),没有必要(5%)。

(8) 将来您如果从事化学实验相关工作，对于废弃物，您是准备？

倒入回收桶，交给有资质处理公司(66.4%),自己尽可能进行无害化处理，不行的再上交(33.6%)。

1.2　调查分析与结论

(1) 国内中学化学实验室的废弃物处理形势比较严峻，只有20%以下的学生认为合乎要求，由于多数中学当地并没有危险废物处置中心或具有处理实验室危险废物资质的处理公司，造成出口渠道并非十分畅通[5-6]，这是实验室废弃物处置的瓶颈问题，应该引起相关职能部门的注意。

(2) 经过培训的学生，无论是理论课讲述还是实验操作训练，知道化学废弃物分类回收原则的明显比不经过培训的人多。研究生对哪类废液不能倒入下水道明显比本科生更清楚，因为他们化学实验锻炼更多。因此应该进一步加强对学生的安全教育工作，比如可以在化学实验楼的显著位置滚动播放安全教育相关视频录像；另外从2015年开始我们对研究生进行“回炉”实验室安全课教育，有一节课(2学时)的时间来专门讲解化学实验室废弃物的处理问题，这都符合安全文化建设的球体斜坡力学原理[7]。

(3) 绝大多数学生能够意识到有机溶剂腐蚀下水道的危害，并且有环保意识，但是实际工作中往往需要面对个别学生的有意(惰性、侥幸心理)或者无意不安全行为造成的后果[8]；有30%左右的学生愿意自己进行无害化处理，但在真正工作中能否切实执行，还有待观察。

当然这个调查缺乏可信度评价，学生作答时不一定会完全按照其实际想法进行选择，有可能主观地去选择其认为符合要求的选项。但是由于采取不记名方式，对成绩也没有影响，应该说还是比较接近学生的真实想法。

2　实验室废物处置存在的问题和对策探讨

这些年化学实验室处理危险废弃物的规模和费用均呈现水涨船高的趋势，多数高校处理费用都在100万元以上(见表1)，综合性大学更多，应该说给各个高校带来了一定的负担[9-10]。但是在我校，处理废弃物的费用学院承担30%，其余由学校承担，完全不用课题组自己支付。

表1　几所代表性高校实验室危险废弃物总量及费用

尽管有资质的危险废物处理公司的收费标准较高，我校仍然坚持与之签订合同处理废液。虽说公司会定期转运化学废液，但是因为本校地处首都，政治性很强，在重大会议或者特殊事件期间，上级部门对于危险化学废弃物的转运进行严格管控；此外在春节寒假前期由于各种原因，会导致废弃物出口不畅，带来极大安全隐患：大量易燃易爆废液堆积在一起，稍有不慎，一个烟头或者一点火星就有可能造成火灾事故。2016年8月31日上午，江苏师范大学化学化工学院实验楼西侧的化学实验废液暂存处发生火灾，消防官兵及时赶到，全力扑灭，幸无人员伤亡。

因此很有必要设置集装箱式实验室废液暂存库[11]：通过科学设计，通风、废气处置、应急设施一应俱全，整体造价便宜，内部为定制的废液存放柜，可临时存放百余桶实验室废液，能满足实验室日常要求，且安全、整洁、环保，日常维护管理十分方便(见图1)，这项工作得到上级环保部门的认可。

图1　实验室废液暂存库

根据问卷并结合多年的管理实践，考虑到人都有图省事的心态，往往趋利避害，特别是在科研实验中，对于原料和试剂的纯度、精度都有严格的要求，一些文献中有关废弃物的回收利用方法并不适用。因此如何做好化学实验室废物处置安全管理工作，就成为一个值得探讨的问题，下面结合具体工作实际，总结并提出一些安全管理的建设性意见：

(1) 预防废液桶中的废液之间发生反应等事故。Rachel Carson在《寂静的春天》曾经说过：如果我们仍然与这些化学物质亲密接触—吃喝并摄入骨髓—我们最好了解其本质和能力。作为化学从业者更要特别注意以下废液成份不能混合：①过氧化物与有机物；②氰化物、硫化物、次氯酸盐与酸；③盐酸、氢氟酸等挥发性酸与不挥发性酸;④浓硫酸、磺酸、羟基酸、聚磷酸等酸类与其他酸；⑤铵盐、挥发性胺与碱。

在向废液回收桶内倒入废液时应仔细察看“化学废弃物记录单”，确保将要倒入桶内的废液不和已有的废液发生反应，并应及时登记废液的品种和数量。实验室上交废液时，第一次如果没有原始的“化学废弃物记录单”，负责提交废液的实验室人员须在“无‘化学废弃物记录单’承诺书”上签字，承诺提交的废液若因此发生安全事故将承担全部责任。同一实验室第二次不能提供“化学废弃物记录单”，化学试剂库有权停止该实验室的废液回收工作。危险废物回收中，给工作人员配备必需的危化泄漏处置器材和防化服等个人防护设备，可以处置微型的泄漏事故。

(2) 设置颜色区分废液桶。国内钢瓶管理是按照颜色来区分不同类别的，无论是哪个厂家生产的气体钢瓶，只要是同一种气体，气瓶的外表颜色都是一样的：氮气和空气是黑色，氢气是深绿色等。通过特征颜色识别瓶内气体的种类，气瓶颜色是一种安全标志。对于废液桶的管理完全可以借鉴：剧毒化学废液桶是红色，含卤有机废液桶是黄色，一般有机废液桶是蓝色，一般无机废液桶是白色；并且盖子的颜色应和桶体一致，以免盖错。这样当实验者在倒废液的时候，形成固定思维，就会减少倒错废液的情况，这项措施即将在本院开展。

目前南京大学基础化学实验教学中心有机实验室已经在使用有颜色的废液回收桶，扬州大学也按废液种类的不同而使用不同颜色、不同材质的容器[12]。而香港科技大学的废液桶有专门的泄气孔，可以在一定程度上释放热量，避免剧烈反应的发生。

(3) 事故追责要采取一定的惩罚措施。对于“将废弃物倒入下水道”造成恶劣后果的，如果没有实验室承认，采取只要是这一条管道上的实验室，全部停止实验一周的惩罚措施，再发生此类事故就少多了。

而对于“在公共部位随意丢弃危险化学品”类事件，如果经过监控能核实当事人，按照“现代安全管理”的行为激励方法，第一次对其批评教育，第二次就应该采取一些惩罚措施，比如扣除当事人的部分补助，取消其课题组参加学院安全工作先进评选资格；对于“丢弃活泼金属”引起火灾造成财产损失，应该采取更加严厉的惩罚手段，还要追究导师的责任，如扣除其部分年终奖。

(4) 重视特殊废弃化学试剂的处理。一些实验室在实验过程中产生的废弃活泼金属试剂(如氢化钠、氢化钙、金属钾、金属钠、金属锂、正丁基锂、特丁基锂、氢化铝锂、氨基锂等)，此类试剂具有极强的还原性，遇水、氧化剂均极易发热燃烧。因实验室空间有限，学生在处理此类试剂时稍有不慎极易引发事故，事故发生后若处置不当还会引起更大的危害。

为了减少安全隐患、避免此类事故的发生，从2015年开始，学院要求各实验室不可在楼内处理上述试剂。有上述试剂需要处理时，需填写“集中处理废的金属钠、丁基锂等化学废弃物清单”发送给安全办工作人员，由经验丰富的老师协助在楼外指定地点统一集中进行处置。学院一年约处理剩余丁基锂100多瓶，废四氢呋喃金属钠20多个、氢化钙氢化钠20包。基于此，本院安全总管写了顺口溜，非常经典，可作为某些危险废弃化学物质处理的要领：①穿戴防护先周全，②两人以上才干活，③找块空处来干洁，④灭火器材放跟前，⑤可燃物质要放远，⑥化整为零是关键，⑦彻底悴灭才算完，⑧不懂多问包安全。

(5) 排水管道分开设置。效仿日本高校的做法，在新建化学实验楼前的规划设计阶段，将生活排水管道和实验室的排水管道彼此分开独立设置[13]，有条件的甚至应该一个课题组用一个排水管，定期用原子吸收分光光度计[14]等其他分析仪器监测废液中所含的重金属离子或者其他有毒有害物质浓度，看看其是否符合国家的“污水综合排放标准”，如果超标了，就给该课题组停水！并且逐步完善安全检查技术手段，配置甲醛分析仪、TVOC检测仪等有害气体检测仪，逐步从主观经验判断，转变为检查手段专业化科学化。

(6) 通过安全提示标语来推进安全文化建设。在实验室建立卡通安全标语，是安全文化建设的一部份内容，将这些卡通标语(图2)贴在实验台面上，潜移默化地警示实验者不安全行为。

(7) 建立信用等级，确保废弃物回收安全管理。对于登记良好，严格执行学院废液回收规定的课题组，免费送货上门，并且该课题组订购试剂时给予一定折扣。而对于那些不登记，或者随意记录，乱记，甚至是缺少“记录单”的课题组，从科研经费里扣取一定的送货费用，并且该课题组订购试剂时不享受打折优惠；如果由于废液回收不规范造成事故或者该课题组经查实存在乱到废液，造成下水道破裂或引起异味等情况的，在下一年度试剂购买价格翻倍。同时为了简化登记流

程，建议开发一个直接微信扫二维码进行废液登记系统的功能，比如用户往一个含卤有机的废液桶里倒了500 mL的二氯甲烷后，拿出手机微信，扫描废液桶上的二维码，进入登录界面，选择课题组长姓名和本人学号，然后只要登记废液的名称二氯甲烷和量即可，试剂平台系统的后台会自动生成该课题组的废液登记单。

3　结　语

废弃物处置属于化学实验的尾部工作，费力不讨好，而且废弃物的回收利用需要付出大量的人力、物力，甚至于处理废弃物的总成本费用比购买新的试剂还要高。但是保护环境是每个人都应尽的责任，古人云：勿以恶小而为之，勿以善小而不为。环境问题不是一个短期的考量，正如现在国内备受困恼的霾，如果等到已经被污染了再去想着治理，那付出的成本会更大！避免实验室安全事故和污染事件的发生，高校实验室安全管理人员责无旁贷，也是我们追求的目标，同时只有社会各环节、各方面都有足够的责任认识, 采取一些切实可行的措施, 实验室化学废弃物的处理才能得到有效的解决，否则缺少可操作的、无公害化的排放处理方法, 要执行相关规定就成了一句空话[15-16]。

参考文献(References)：

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