基于清洁生产技术的高校实验室废弃物污染控制与管理

黄红丽 罗 琳 秦普丰 戴春皓 张嘉超 尚 翠 魏祥东

湖南农业大学 湖南长沙 410128

随着高等学校对人才实践能力要求的提高，本科生实验教学更加频繁；而研究生招生规模的不断扩大，实验室的科研需求也日益增加。因此，高校实验室规模不断扩大，实验室废弃物的排放及其污染问题也越来越严重。

为了保护环境，加强对高校实验废弃物的管理，国家在2005年出台了《教育部、国家环境保护总局关于加强高等学校实验室排污管理的通知》(教技〔2005〕3号)，各级部门和相关单位也制订了措施来保证排污制度的执行，这些制度在预防和治理污染上起到了一定的作用。但是调查发现，实验室废弃物的污染控制并不理想，存在很多问题[1-4]。余录等[5]经过调查发现，在参与调查的50所高校中，38%的高校管理制度不完善，68%的高校实验操作不规范，44%的学校环保意识宣传不到位，62%的高校实验废液未经处理直接排放。

清洁生产是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或消除对人类健康和环境的危害[6]。因此，清洁生产管理能在污染产生之前进行削减，从而减轻末端治理的负担。目前，清洁生产管理已成功应用于化工生产、电子产品、造纸等行业[7-11]，但在高校实验室废弃物管理的应用还不多见。本文拟分析实验室废弃物的类型及危害，基于清洁生产技术，提出高校实验室废弃物的污染控制措施，构建实验室废弃物管理体系，以期彻底解决高校实验室废弃物污染问题。

1 实验室废弃物的类型

按废弃物的形态可以将实验室废弃物分为废气、废液、固体废弃物三类。

1.1 废气

实验室产生的废气主要包括化学试剂的挥发、排空的标准气及载气、实验反应气体产物等。这些气体如果弥散在实验室或直接排入大气，会对实验室工作人员和环境造成严重危害。如NH3、SO2、氯气及氟氧化物等刺激性有毒气体对生物的眼睛和呼吸道黏膜有很大的刺激作用；H2S，CO，CH4等窒息性气体可能造成人体缺氧性休克。由于每次实验所产生的气体量不大，并未引起实验室人员足够的重视，这些气体通常是未经任何处理便通过通风橱直接排放到空气中，这将形成较大的危害。

1.2 废液

实验室废液主要是实验过程中失效的贮备液、多余的样品、反应液态介质、洗涤液、废旧溶剂等。按照其成分来讲，主要是各种酸碱废液、有机废液、重金属废液等。这些废液通常具有强酸性、强碱性或者强腐蚀性，个别元素还会导致人体机能失调。如果这些实验室废液未得到妥善处理将对环境造成极大影响，甚至危害人体健康。

1.3 固体废弃物

实验室产生的固体废弃物包括一般性固体废物(一次性手套、棉手套、防尘口罩、称量纸、滤纸等)，化学反应的固体产物，消耗和破损的实验用品(玻璃器皿、包装材料等)以及过期药品、空化学药瓶等。这些固体废弃物种类繁多、成分复杂、环境危害大，特别是过期药品，如果随意丢弃，会对周边环境和人类生命健康造成巨大威胁。

2 实验室废弃物的污染控制

对于实验室污染控制不仅要进行末端治理，更要将清洁生产技术引入实验室管理中，源头控制实验室废弃物的产生，通过前处理减少废弃物的产生，加强废弃物的处理，从而完成实验室污染防治工作，实现高校实验室废弃物的绿色管理。

2.1 源头控制实验室废弃物的产生

废弃物无论如何处置都无法完全消除，因此应该采取措施尽量不产生或少产生实验室废弃物。

(1)改变毒性化学物质的使用。实验室所排放的废弃物量虽比其他污染源少，但排放毒性物质所造成的环境危害是不可忽视的。因此，在选用药剂时应该尽量避免使用毒性化学物质，采用无毒药剂替代。如清洁液可以分解清洁剂及其他硫酸除污剂替代重铬酸钾—硫酸除污溶液或其他铬酸除污剂。

(2)采用微型实验方法。包括使用精密分析仪器替代传统的分析手段和使用微量分析技术。微型实验方法使用的试剂用量大大减少，产生的废液也会大大减少，同时精密分析仪器操作简单、分析结果准确，便于推广。如氮的测定采用微量凯式定氮法替代传统凯氏定氮法。

(3)购置适量的药剂、配制适量的溶液。实验室使用者对使用药剂的购置必须对药剂量严加控制，以免造成药品的浪费，增加实验室产生的废污量。配制溶液时按实际用量配制，避免多余的溶液成为实验室废液来源。

(4)建立资源共享平台。高校实验室并不完全开放，某一实验室不需要的药剂或废液对于其他实验室或许并非完全无用，在有效的资讯沟通条件下，交换再利用是可行的处理方法。同时药品购买时在资源共享平台进行药品登记，包括药品种类和存量。各个实验室之间可以通过该信息平台查找所需药剂，从而减少重复购置药品的可能。

2.2 落实实验室废弃物的前处理

对实验室废弃物的前处理可以大大减少废弃物在储存、运送及处理时的危害性，同时也可以降低其危害性而成为一般废弃物，从而依据一般废弃物的处理规范进行处理。

(1)酸碱废液的处理。利用各种化学药剂使酸、碱性废水发生中和反应，使pH值控制在适宜范围后排放。酸性废液常用NaOH或生石灰进行中和，碱性废液常用H2SO4进行前处理。

(2)重金属废液的处理。主要利用化学药剂与重金属废液形成不溶解的沉淀物而分离。通常将石灰、氢氧化钠或硫化钠等化学药剂加入重金属废液中形成溶解度低的氢氧化物、硫化物等沉淀物并进一步分离。

(3)生化及微生物废液处理。通常经消毒处理后方可排放。消毒处理方式一般是利用O3、Cl2、紫外线等消毒灭菌，减少其对环境的危害。另外也可以通过高温灭菌后再排放。

2.3 加强实验室废弃物的处理

引入清洁生产技术可以大大减少实验室废弃物的产生，但仍有部分废弃物需要进行处理。

2.3.1 废气

对于有毒的废气可以经专用的通风管道或通风设备，先充分稀释，再外排。毒气浓度高的废气，必须经过化学反应处理(吸收、吸附等)或氧化燃烧，方能外排。

2.3.2 废液

各种废液存放时必须标清成分、封存时间，并由专门人员定期收集废液，交由具有危险废物处理资质的单位统一处理。

2.3.3 固体废弃物

对于一般性固体废弃物按生活垃圾废弃物处理，其中损伤性废弃物装入利器盒，其他装入环保袋送至生活垃圾场；药品空瓶清洗干净进行资源回收或请厂商收回；实验室危险废物要有专门容器收集、专门房间存放、专门人员管理，并交由具有危险废物处理资质的单位统一处理。

3 实验室废弃物的管理体系建设

实验室废弃物的管理是一个复杂的系统工程，它不只是某一个部门的事情，而是每一个人的责任和义务，有效的监督机制、完善的管理制度和人们的环保意识是实现实验室废弃物安全管理的基本条件[12]。

3.1 建立实验室废弃物管理的职能部门

实验室废弃物的管理并非单个实验室能够独立完成的，而基于清洁生产技术的实验室废弃物管理体系更需要全校各个实验室的全面配合。因此，学校应建立以主管实验室与设备管理的副校长牵头，各学院分管实验室的副院长、实验室中心主任、专家教授、一线教师共同参与实验室废弃物管理体系的建设。同时，建议成立由学校教务处实验室管理科、学院实验室中心、教学、科研相关人员共同组成的实验室废弃物管理委员会，直接负责实验室废弃物的源头控制、前处理和贮存措施的实施，负责污染控制措施的相关培训以及各项规章制度的落实。只有学校高度重视和大力支持，实验室废弃物管理体系的建设才能顺利进行。

3.2 加强实验室废弃物管理的硬件、软件设施建设

为了更好地建立基于清洁生产技术的实验室废弃物管理体系，首先应该加强各项硬件设施的建设。

(1)建立资源共享平台。通过在资源共享平台上实施药品登记制度，实现药品的交换再利用，尽量减少药品的重复购置。

(2)建立专门的废液前处理中心。设置废液的前处理工艺，实现常规废液的前处理，大大减少废液的产生，降低实验室废弃物的处理成本。

(3)建设废弃物集中存放点。目前，已经添置符合标准的容器对各种废弃物进行分类收纳，但并没有建立统一的废弃物存放地点，各学院只能将废弃物存放在实验室，这必将对实验室环境造成影响，同时危害实验室工作人员的身心健康。因此，学校应统一建立集中存放地点，更有利于实验室废弃物的安全管理。

除了硬件设施的亟待解决，软件设施的建设也刻不容缓。目前，针对实验室废弃物的管理，已经制订了相应的废弃物管理制度，如《湖南农业大学实验室危险废弃物管理办法》《湖南农业大学实验室废弃物收运要求》。然而，现有的管理制度还远不能将清洁生产技术全面贯穿到实验室废弃物管理中。因此，应该借鉴其他国家先进的管理经验，通过查阅资料、实地考察、召开座谈会、征求意见等多种形式完善各种管理制度，如：实验室常见废弃物分类表、药品登记制度、源头控制实验室废弃物指导手册、实验室废弃物前处理申报制度、实验室废弃物前处理指导手册、实验室废弃物安全管理培训制度等。这一系列规章制度的制订与实施将为实验室废弃物管理提供制度保障。

3.3 加强宣传培训 提高环保意识

目前，组织召开一年一度的实验人员集中培训会，培训会邀请相关专家进行实用性的讲座，提高实验人员的实验室废弃物安全管理意识。为了全面提高高校实验室废弃物管理水平，学校应进一步广泛开展环保宣传教育活动，除实验人员以外，所有可能参与实验室工作的人员，包括本科生、研究生、科研人员等都应该进行不同形式的实验室废弃物管理培训。本科生可以在入学教育中增加环保知识的学习，课程实验教学中指导教师应指导学生规范操作，培养良好的实验素养。研究生在课程设置中增加实验室安全管理相关专题，提高大家的实验室安全意识。相关的科研人员应和实验人员一样，定期参加实验室安全管理培训，促进实验室废弃物管理制度的真正落实。同时还可以通过知识竞赛、考试、先进实验室评选等活动，营造实验室废弃物安全管理的良好氛围。

4 结语

高校实验室实验过程产生的废弃物虽然数量小，但种类繁多，环境污染大，运用清洁生产技术是控制实验室废弃物污染的有效手段。通过从源头控制实验室废弃物的产生、对实验室废弃物进行前处理和处理大大减少了实验室废弃物的产生量。同时，通过建立实验室废弃物管理的职能部门，加强实验室废弃物管理的硬件、软件设施建设和加强宣传培训、提高环保意识，形成“三位一体”的实验室废弃物管理体系，促进绿色、生态、安全的实验室建设。