绿色化学模式下化学品管理体系的探究

2018-09-08金鑫

实验科学与技术 2018年4期

金鑫

(山东师范大学实验室与设备管理处，山东济南 250014)

绿色化学是20世纪末崛起的一门新兴学科。目前在我国高等院校和科研单位已经得到广泛应用。高校化学品(包括广义的化学物质、生物物质、放射性物质等)的管理体系也应与时俱进，依据绿色化学理念进行规范化管理。

1 化学品绿色化管理的目标

绿色化学理念即 “用化学的技术和方法减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的化学品使用及产生”[1-2]。高校化学品的使用和产生主要来自实验教学和科学研究，山东师范大学从现实出发，通过建立完善的化学品管理体系，在校园内逐步淘汰对环境不友好的化学品[3]，增加绿色化学品的使用。

2 高校管理现状

1)目前，大多数高校化学品管理体系的工作流程如图1所示。

图1 现行高校化学品管理体系的工作流程

2)分析该体系的优势在于设专职管理人员按照来自教学、科研一线的订单及时保质、保量地完成采购、验货、仓储、领用等一系列管理工作，保证教学和科研对化学品的需求。管理部门自采购起至使用单位(个人)均有电子账和书面账目相互对照，使管理工作账物统一，管理有序。管理人员认真工作和安全意识，保证了化学品的使用安全，正是这些原因使现行化学品管理体系运行多年，改变甚少。

不足之处是对购进的化学品从仓库被领用后的使用情况没做全程管理；对化学品使用后的剩余试剂、产品和废弃物等没过问。这些问题为高校校园内化学品使用浪费和污染环境造成可乘之机。

3 绿色化管理体系

绿色化管理工作流程如图2所示。

图2 化学品绿色化管理工作流程示意图

4 实现绿色化模式管理的要素

4.1 构建化学品管理团队

从上述工作流程可以看出，化学品绿色管理的核心是：以绿色化学理念为导向，实现每件化学品自采购进入校园运行至废弃物运出，全程进行严谨的管理和完整的信息记录，达到“省资源，少污染”[2]的目的。这项工作仅靠专职管理人员很难完成，因此，建立一支由专职管理人员、教师、科研人员、学生共同组成的管理团队十分必要。教师和科研人员通过“论证”制定化学品采购清单，是化学品能否进入校园的决策者；高校使用化学品的主体是学生，他们如何进行实验操作决定了“提高试剂使用率；安全操作，减少污染”[1，4]是否得以实现。实验课前仪器和试剂的准备工作和实验课上得到的实验产品、副产品进行分离、蒸馏、提纯后再使用等复杂工作，以及废弃物如何科学地处理才能对 “环境友好”等一系列工作均需专业管理人员从改建实验室设施和繁琐、细致的日常工作中得以解决。综合以上，构建一支管理团队，在校领导的统一部署下，通过开设绿色化学专业课、科普讲座、宣传品等形式普及绿色化学知识，提高科学素质；只有高素质，坚持勤奋工作的管理团队才能在实际工作中，从点滴做起，逐步达到绿色化管理的目标。

4.2 “论证”是把控化学品进入校园的源头

绿色化学要求“通过一系列原理与方法来降低或去除化学产品设计、制造与应用中有害物质的使用与产生。”[5]高校教师和科研人员在工作中坚持绿色化学理念，精心设计每一个实验方案、选择绿色科研课题是采购化学品种类和数量的关键。例如，“环己烯的制备”是化学院大二学生必做的有机化学实验。按传统方法，即用浓硫酸作催化剂使环己醇脱水，生成环己烯[6]，该实验还可用磷酸、氯化铁或三氧化二铝作催化剂。经实验教师反复实验、比较，决定改用氯化铁作催化剂[6]。原先所用催化剂浓硫酸是腐蚀性很强的危险化学品，并收录在《危险化学品目录(2015版)》[7]中，而氯化铁是廉价易得，污染性小的普通试剂。对化学品管理来说，减少浓硫酸购买量有利于绿色化管理。微型和半微型化学实验改革可以很好地体现“少量即最佳”[2]的绿色化学原则。例如，传统验证硫化氢还原性的方法是在试管内加入1 mL 0.01 mol/L高锰酸钾溶液，用2 mol/L的硫酸溶液酸化后，加入1 mL饱和硫化氢溶液观察颜色变化。由于硫化氢有刺激性气味、有毒，其饱和溶液会有少量气体逸出[8]。其微型实验方法是在小试管中加入1滴0.01 mol/L高锰酸钾溶液，用2滴3 mol/L的硫酸溶液酸化，再滴入2滴饱和硫化氢溶液即可显示其还原性[10]。微型化改革使高锰酸钾、硫酸、硫化氢的用量各约为传统实验的1/10，大大节约了试剂用量和实验经费，更重要的是显著减轻了实验室空气污染，基本做到了实验室无味化[9]。以上例证充分说明教师和科研人员提高绿色化学意识,即“对化学品的制备和使用过程进行分子水平设计与污染预防”，谨慎制定化学品订单是把控化学品能否进入校园的源头，对化学品实现绿色化管理至关重要。

4.3 化学品供应中心是实现绿色化管理的重要环节

供应中心是学校化学品仓库与实验室、科研单位之间化学品供应、回收、存储的周转枢纽。中心仓库的职责是存放国家管制的危险化学品、贵重化学品和供应中心回收的化学品；剔除过期、变质的化学品。供应中心的职责有以下5点。1)验收供货商的供货，登记做账。2)从中心仓库领用所需的化学品，回交短期内不用或需特殊环境存放的化学品。3)回收实验室可循环再利用的实验产品、溶剂、催化剂等。4)发放教学和科研所需的化学品。5)将进出供应中心的化学品数据输入信息管理系统。供应中心要为化学院、生科院等院、系所有的实验教学和科学研究提供化学品全方位服务，日常工作繁杂而细致[10]。例如，学生做无机化学中“单、多相离子平衡”实验需准备30种试剂，有的实验则需要试剂多达60余种[12]，管理人员要做到准确有序，必须具备较高的业务水平和一丝不苟的工作态度，才能在工作中自觉地执行绿色化学原则，即“对化学品尽力做到回收、循环再使用，减少废弃物的产生”。[2]为此，对管理人员需不断地提供培训条件，提高绿色化学意识；在工作中实行岗位责任制，“谁主管，谁负责”定期核查，做到进出供应中心的每件化学品实物、账目、数据三统一，以保证供应中心的每件化学品运行在信息管理系统的轨道上，明确、可寻。

4.4 建立完善的化学品信息管理系统

在现行管理体系中，库存化学品被领用后，由使用单位另行建账，很容易造成采购量与使用量、剩余量账目不符，致使有些试剂长期在实验室存放，尤其是科研结题后剩余品无人过问。利用网络平台建立化学品信息管理系统，跟踪记录每件化学品在校园内的运行轨迹，对实现化学品绿色化管理十分必要。

化学品信息管理系统是学校管理系统的子系统。为保障管理工作安全、有序，系统分为查询、库存、使用、废弃物处理等功能模块。管理人员各自具有一定的工作权限。例如，中心仓库管理人员输入用户名和密码进入中心仓库管理界面，即可查询仓库中所有的化学品的数据和信息。系统可将各个模块变化的数据自动整合即时数据和历史数据，供管理团队成员查询和使用[11]。如硝酸银(AgNO3)试剂见光易分解，使用后的剩余品应立即交回中心仓库避光保存。日积月累，不但减少了化学品的库存，也有效地节约了实验经费，同时有关领导可通过系统查询各项清单，使化学品在每个运行环节上得到监督和制约。因此，信息管理系统是实现化学品绿色管理的重要措施之一。

4.5 重视化学品废弃物的处理。

实验教学和科学研究所产生的废弃物是校园内化学品污染环境的主要来源。教师和科研人员积极实施绿色化改革：采用无毒化实验材料、微型实验、计算机辅助、多媒体仿真等方法替代传统教学和科研方式是预防有害废弃物产生的重要措施[1]。由于高校实验教材全面绿色化改革的道路复杂而艰巨，目前许多化学实验仍然沿用传统实验方法。这往往会使用有一定毒性的化学品，致使实验废弃物也会含毒性物质，去毒处理较为困难[12]。另外“扩招”使高校在校学生逐年增加，化学实验室几乎满负荷上课，实验结果产生的产品、副产品可利用的较少，大部分作为废弃物处理。可以说，每间实验室都是一个“小污染源”[1]。绿色化学要求“化学反应进行后应及时处理、回收未反应材料、副产品(含三废)和助剂、溶剂等”。按照要求，管理人员应及时处理可回收化学品，使它的循环使用合理、安全；对不可回收的三废(废水、废气、废渣)按化学性质分类、装罐、密封、储存在专用废弃物仓库中[13]，联系具有国家(或地方)资质的化学品废弃物处置公司回收。化学品废弃物处理是严谨而复杂的工作，应设专职管理人员及时按绿色化学的要求，科学的处理，这是实现化学品在校园内运行终端“清洁、安全”和“对周围环境友好”的保障。

5 实施绿色化改革的成效

1)为节约实验经费做出突出贡献。

学校每年采购化学品的经费约100万，随着招生规模的扩大和化学品使用档次的不断提高，本应增加经费。由于实行化学品绿色化管理，尤其是采购前经充分论证和库存查询，避免了“大手笔”购买，明显地减少了库存和库存积压无人问津的现象，循环使用也在一定程度上减少了实际的购买量。2015年全年化学品采购资金降至80万，为学校节约资金20多万元。

2)推动了实验教学的绿色化改革。

由于采购需经有关人员充分“论证”，在“论证”中实验方案经过公开讨论，集思广益，有效地促进了微型、半微型及仿真模拟等现代化教学手段的推广和运用，这也是化学品使用量显著减少的重要原因。

3)减少废弃物产生和处理的效益。

据统计化学品管理改革前，学校每年由化学品使用所产生的液体和固体废弃物约26吨。由于化学废弃物需按照国家标准要求分类储存、运输和多个处理程序进行处理，学校要负担每吨3万元的处理费，每年花费80万元左右。把废弃物处理作为化学品管理的重要环节，由专业人员负责分类、储存。这样做得到的效益是2015年全校化学品固、液废弃物产生量约15吨，节约处理费用约30万元。同时，由于通风设备对气体污染物吸附、过滤能力的改善，使校园和周边社区的空气污染大为减少，其社会效益是不可估量的。