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實(shí)驗(yàn)室的污染與防治
實(shí)驗(yàn)室的污染與防治
摘要：本文分析了目前我國(guó)實(shí)驗(yàn)室存在的污染種類(lèi)及危害,，闡明實(shí)驗(yàn)室是一種不容忽視的污染源,，其污染種類(lèi)復(fù)雜,，毒害較大。并針對(duì)不同污染提出相應(yīng)治理辦法,。同時(shí)借鑒上相關(guān)的管理經(jīng)驗(yàn),，提出對(duì)實(shí)驗(yàn)室污染防治措施，推行綠色實(shí)驗(yàn)室,。
關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室,；廢棄物；環(huán)境污染,；治理
隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,，對(duì)各類(lèi)實(shí)驗(yàn)室的需求越來(lái)越多，各學(xué)科的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,、各學(xué)校,、各系統(tǒng)內(nèi)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室層出不窮。從實(shí)驗(yàn)室的分布來(lái)看,，主要集中在學(xué)校（包括各高等院校和中學(xué)學(xué)校）,、科研機(jī)構(gòu)、檢測(cè)機(jī)構(gòu)和企業(yè)中的檢驗(yàn)研究部門(mén),。企業(yè)實(shí)驗(yàn)室的污染問(wèn)題可歸納為企業(yè)的環(huán)保問(wèn)題,，易于被各級(jí)部門(mén)重視，企業(yè)在處理自身的環(huán)保問(wèn)題時(shí),，污染問(wèn)題也得到相應(yīng)的處理,。而各類(lèi)實(shí)驗(yàn)室多為相對(duì)獨(dú)立的行政單位，區(qū)域分散,，單個(gè)污染少,，易于被忽視。
我國(guó)目前擁有各類(lèi)高等院校1100所（1999年統(tǒng)計(jì)數(shù)字）,，普通高中1.5萬(wàn)所，初中6.3所,?？蒲性核①|(zhì)檢,、衛(wèi)生防疫,、環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)林等各級(jí)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)近20000余個(gè),，已成為一個(gè)龐大的系統(tǒng),。實(shí)驗(yàn)室實(shí)際上是一類(lèi)典型的小型污染源，建設(shè)的越多,，污染的越大,。這些實(shí)驗(yàn)室,，尤其是在城區(qū)和居民區(qū)的實(shí)驗(yàn)室對(duì)環(huán)境的危害特別大，因?yàn)楹芏鄬?shí)驗(yàn)室的下水道與居民的下水道相通,，污染物通過(guò)下水道形成交叉污染,，zui后流入河中或者滲入地下，其危害不可估量,?？茖W(xué)工作者或者未來(lái)的科學(xué)工作者成了環(huán)境的污染者，令人十分遺憾,。環(huán)境保護(hù)是事關(guān)可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的大戰(zhàn)略,。在環(huán)保面前人人平等，必須本著“誰(shuí)污染環(huán)境,，誰(shuí)負(fù)責(zé)處理”的原則貫徹執(zhí)行,。實(shí)驗(yàn)室的成本核算和對(duì)外收費(fèi)都應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)室的環(huán)保費(fèi)用在內(nèi)。
實(shí)驗(yàn)室的污染源種類(lèi)復(fù)雜,，品種多,，毒害大，應(yīng)根據(jù)具體情況,，分別制訂處理方案,。
1 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境污染種類(lèi)及危害[1]
1.1 按污染性質(zhì)分
化學(xué)污染包括有機(jī)物污染和無(wú)機(jī)物污染。有機(jī)物污染主要是有機(jī)試劑污染和有機(jī)樣品污染,。在大多數(shù)情況下,，實(shí)驗(yàn)室中的有機(jī)試劑并不直接參與發(fā)生反應(yīng)，僅僅起溶劑作用,，因此消耗的有機(jī)試劑以各種形式排放到周邊的環(huán)境中,，排放總量大致就相當(dāng)于試劑的消耗量。日復(fù)一日,，年復(fù)一年,，排放量十分可觀。有機(jī)樣品污染包括一些劇毒的有機(jī)樣品,，如農(nóng)藥,、苯并（α）芘、黃曲霉毒素,、亞硝胺等,。無(wú)機(jī)物污染有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的污染,，重金屬污染,，氰化物污染等。其中汞,、砷,、鉛,、鎘、鉻等重金屬的毒性不僅強(qiáng),，且有在人體中有蓄積性,。
生物污染包括生物廢棄物污染和生物細(xì)菌毒素污染。生物廢棄物有檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)本,，如血液,、尿、糞便,、痰液和嘔吐物等,；檢驗(yàn)用品，如實(shí)驗(yàn)器材,、細(xì)菌培養(yǎng)基和細(xì)菌陽(yáng)性標(biāo)本等,。開(kāi)展生物性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室會(huì)產(chǎn)生大量高濃度含有害微生物的培養(yǎng)液、培養(yǎng)基,，如未經(jīng)適當(dāng)?shù)臏缇幚矶苯油馀?，?huì)造成嚴(yán)重后果。生物實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)設(shè)備設(shè)計(jì)不完善或?qū)嶒?yàn)過(guò)程個(gè)人安全保護(hù)漏洞,，會(huì)使生物細(xì)菌毒素?cái)U(kuò)散傳播,，帶來(lái)污染，甚至帶來(lái)嚴(yán)重不良后果,。2003年非典流行肆虐后,，許多生物實(shí)驗(yàn)室加強(qiáng)對(duì)SAS病毒的研究，之后報(bào)道的非典感染者,，多是科研工作者在實(shí)驗(yàn)室研究時(shí)被感染的,。
放射性物質(zhì)廢棄物有放射性標(biāo)記物、放射性標(biāo)準(zhǔn)溶液等,。
1.3 按污染物形態(tài)分
實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢水包括多余的樣品,、標(biāo)準(zhǔn)曲線及樣品分析殘液、失效的貯藏液和洗液,、大量洗滌水等,。幾乎所有的常規(guī)分析項(xiàng)目都不同程度存在著廢水污染問(wèn)題。這些廢水中成分包羅萬(wàn)象,，包括zui常見(jiàn)的有機(jī)物、重金屬離子和有害微生物等及相對(duì)少見(jiàn)的氰化物,、細(xì)菌毒素,、各種農(nóng)藥殘留、藥物殘留等,。
實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢氣包括試劑和樣品的揮發(fā)物,、分析過(guò)程中間產(chǎn)物,、泄漏和排空的標(biāo)準(zhǔn)氣和載氣等。通常實(shí)驗(yàn)室中直接產(chǎn)生有毒,、有害氣體的實(shí)驗(yàn)都要求在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行,，這固然是保證室內(nèi)空氣質(zhì)量、保護(hù)分析人員健康安全的有效辦法,，但也直接污染了環(huán)境空氣,。實(shí)驗(yàn)室廢氣包括酸霧、甲醛,、苯系物,、各種有機(jī)溶劑等常見(jiàn)污染物和汞蒸汽、光氣等較少遇到的污染物,。
實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的固體廢物包括多余樣品,、分析產(chǎn)物、消耗或破損的實(shí)驗(yàn)用品（如玻璃器皿,、紗布）,、殘留或失效的化學(xué)試劑等。這些固體廢物成分復(fù)雜,，涵蓋各類(lèi)化學(xué),、生物污染物，尤其是不少過(guò)期失效的化學(xué)試劑,，處理稍有不慎,，很容易導(dǎo)致嚴(yán)重的污染事故。
2 對(duì)實(shí)驗(yàn)室污染物的處理辦法
為防止實(shí)驗(yàn)室的污染擴(kuò)散,，污染物的一般處理原則為：分類(lèi)收集,、存放，分別集中處理,。盡可能采用廢物回收以及固化,、焚燒處理，在實(shí)際工作中選擇合適的方法進(jìn)行檢測(cè),，盡可能減少?gòu)U物量,、減少污染。廢棄物排放應(yīng)符合國(guó)家有關(guān)環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn),。
2.1 化學(xué)類(lèi)廢物
一般的有毒氣體可通過(guò)通風(fēng)櫥或通風(fēng)管道,，經(jīng)空氣稀釋排出。大量的有毒氣體必須通過(guò)與氧充分燃燒或吸收處理后才能排放,。
廢液應(yīng)根據(jù)其化學(xué)特性選擇合適的容器和存放地點(diǎn),，通過(guò)密閉容器存放，不可混合貯存,，容器標(biāo)簽必須標(biāo)明廢物種類(lèi),、貯存時(shí)間,，定期處理。一般廢液可通過(guò)酸堿中和,、混凝沉淀,、次氯酸鈉氧化處理后排放，有機(jī)溶劑廢液應(yīng)根據(jù)性質(zhì)進(jìn)行回收,。
排放標(biāo)準(zhǔn)3：廢液中汞的zui高容許排放濃度為0.05mg/L（以Hg計(jì)）,。
處理方法：①硫化物共沉淀法：先將含汞鹽的廢液的pH值調(diào)至8-10，然后加入過(guò)量的Na2S,，使其生成HgS沉淀,。再加入FeS04（共沉淀劑），與過(guò)量的S2-生成FeS沉淀,，將懸浮在水中難以沉淀的HgS微粒吸附共沉淀．然后靜置,、分離，再經(jīng)離心,、過(guò)濾,，濾液的含汞量可降至0.05mg/L以下。[2]
②還原法：用銅屑,、鐵屑,、鋅粒、硼氫化鈉等作還原劑,，可以直接回收金屬汞,。
①氫氧化物沉淀法：在含鎘的廢液中投加石灰，調(diào)節(jié)pH值至10.5以上,，充分?jǐn)嚢韬蠓胖?，使鎘離子變?yōu)殡y溶的Cd（OH）2沉淀．分離沉淀，用雙硫腙分光光度法檢測(cè)濾液中的Cd離子后（降至0.1mg/L以下）,，將濾液中和至pH值約為7,，然后排放。
②離子交換法：利用Cd2+離子比水中其它離子與陽(yáng)離子交換樹(shù)脂有更強(qiáng)的結(jié)合力,，優(yōu)先交換．
在廢液中加入消石灰,，調(diào)節(jié)至pH值大于11，使廢液中的鉛生成Pb（OH）2沉淀．然后加入Al2（S04）3（凝聚劑）,，將pH值降至7-8,，則Pb（OH）2與Al（OH）3共沉淀，分離沉淀,，達(dá)標(biāo)后,，排放廢液。
在含砷廢液中加入FeCl3，使Fe／As達(dá)到50,，然后用消石灰將廢液的pH值控制在8-10。利用新生氫氧化物和砷的化合物共沉淀的吸附作用,，除去廢液中的砷,。放置一夜，分離沉淀,，達(dá)標(biāo)后,，排放廢液。
酚屬劇毒類(lèi)細(xì)胞原漿毒物,，處理方法：低濃度的含酚廢液可加入次氯酸鈉或漂白粉煮一下,，使酚分解為二氧化碳和水。如果是高濃度的含酚廢液,，可通過(guò)醋酸丁酯萃取,，再加少量的氫氧化鈉溶液反萃取，經(jīng)調(diào)節(jié)pH值后進(jìn)行蒸餾回收．處理后的廢液排放,。
用酸,、堿調(diào)節(jié)廢液PH為3-4、加入鐵粉,，攪拌30min,，然后用堿調(diào)節(jié)p H為9左右，繼續(xù)攪拌10min,，加入硫酸鋁或堿式氯化鋁混凝劑,、進(jìn)行混凝沉淀，上清液可直接排放,，沉淀于廢渣方式處理,。
2.2 生物類(lèi)廢物
生物類(lèi)廢物應(yīng)根據(jù)其病源特性、物理特性選擇合適的容器和地點(diǎn),，專(zhuān)人分類(lèi)收集進(jìn)行消毒,、燒毀處理，日產(chǎn)日清,。
液體廢物一般可加漂白粉進(jìn)行氯化消毒處理,。固體可燃性廢物分類(lèi)收集、處理,、一律及時(shí)焚燒,。固體非可燃性廢物分類(lèi)收集，可加漂白粉進(jìn)行氯化消毒處理,。滿(mǎn)足消毒條件后作zui終處置,。
2.3 放射性廢棄物
一般實(shí)驗(yàn)室的放射性廢棄物為中低水平放射性廢棄物,，將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的放射性廢物收集在專(zhuān)門(mén)的污物桶內(nèi)，桶的外部標(biāo)明醒目的標(biāo)志,，根據(jù)放射性同位素的半衰期長(zhǎng)短,，分別采用貯存一定時(shí)間使其衰變和化學(xué)沉淀濃縮或焚燒后掩埋處理。
3 解決實(shí)驗(yàn)室污染的措施
3.1 提高認(rèn)識(shí),，制定技術(shù)規(guī)范
各級(jí)實(shí)驗(yàn)室都需要進(jìn)一步提高對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境污染問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，不能回避,，聽(tīng)之任之,，而是應(yīng)該根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室工作的特點(diǎn)、重點(diǎn),，積極探索,，想方設(shè)法減少實(shí)驗(yàn)室污染。國(guó)家有關(guān)部門(mén)也應(yīng)認(rèn)真研究實(shí)驗(yàn)室的污染特點(diǎn)和防治途徑,，提出操作性強(qiáng)、簡(jiǎn)便實(shí)用的技術(shù)規(guī)范,，并出臺(tái)相應(yīng)的考核要求及辦法,。是融入實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和驗(yàn)收中去，使之成為能力建設(shè)的一部分,，從而有利于貫徹落實(shí)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境污染的防治措施,。
3.2 建立實(shí)驗(yàn)室環(huán)境管理體系[3]
實(shí)驗(yàn)室在能力建設(shè)、質(zhì)量管理的同時(shí),，還要建立完備的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境管理體系,。按照ISO14001環(huán)境管理體系的理念和要求，全面考察實(shí)驗(yàn)分析的各個(gè)方面,，制定相應(yīng)的程序文件,，規(guī)范實(shí)驗(yàn)室環(huán)境行為，充分貫徹ISO14001一貫強(qiáng)調(diào)的污染預(yù)防和持續(xù)改進(jìn)的基本要求,，力爭(zhēng)減小每一個(gè)過(guò)程的環(huán)境影響,，從而不斷提升實(shí)驗(yàn)室管理水平。
3.3 全面推行綠色化學(xué),、清潔實(shí)驗(yàn)
在保證實(shí)驗(yàn)效果的前提下,，用無(wú)毒害、無(wú)污染或低毒害,、低污染的試劑替代毒性較強(qiáng)的試劑,，盡量用無(wú)毒、低毒試劑替代高毒試劑,。在一些特定實(shí)驗(yàn)要用到高毒性藥品時(shí),，一定要用封閉的收集桶收集廢液。
學(xué)校在進(jìn)行教育實(shí)驗(yàn)中,，還要特別注意發(fā)揮教學(xué)多媒體的作用,。教學(xué)多媒體是知識(shí)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物，它是信息社會(huì)的標(biāo)志之一,，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)（仿真實(shí)驗(yàn)）是一種化學(xué)試劑和儀器裝置“零投入”和“廢棄物*”的特殊實(shí)驗(yàn)方式，它非常適合于演示實(shí)驗(yàn)。因?yàn)檠菔緦?shí)驗(yàn)主要是用于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和用于模仿而不是訓(xùn)練動(dòng)手操作能力的,。某些毒害較大的化學(xué)實(shí)驗(yàn)也可以采用這種方式,，從而可防止為了學(xué)習(xí)一點(diǎn)兒知識(shí)而付出高昂的環(huán)境代價(jià)的作法。[4]
在實(shí)驗(yàn)中改善實(shí)驗(yàn)裝置,，是有效防止有毒氣體逸散、有毒液體外溢的重要舉措,。一些商品化實(shí)驗(yàn)裝置的產(chǎn)生可以大大減少實(shí)驗(yàn)中化學(xué)試劑的用量,。
微型實(shí)驗(yàn)是指在微型化的儀器裝置中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，其試劑用量是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的數(shù)十分之一至千分之一,。因此,，開(kāi)設(shè)微型實(shí)驗(yàn)，是節(jié)約藥品,，減少開(kāi)支,，降低實(shí)驗(yàn)污染的簡(jiǎn)便方法。
改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法,，可以減少試劑使用量,。在農(nóng)殘檢測(cè)中利用固相萃取取代傳統(tǒng)的液液萃取，可以大大減少乙腈等有毒試劑的使用,，減少污染,。
過(guò)期、失效的化學(xué)試劑的處理是世界性的難題,。各實(shí)驗(yàn)室可以合作成立區(qū)域性的試劑調(diào)度網(wǎng),，選擇一部分危害大，用量少,，易失效的試劑進(jìn)入網(wǎng)絡(luò),，實(shí)行實(shí)驗(yàn)室間資源共享，盡量避免大批化學(xué)試劑失效,，也可節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本,。
現(xiàn)行的管理體制使各級(jí)行政部門(mén)都擁有各自小而全的實(shí)驗(yàn)室，既浪費(fèi)了大量資源,，又不利于環(huán)境保護(hù),。應(yīng)發(fā)揮地區(qū)中心實(shí)驗(yàn)室的作用，集中部分項(xiàng)目,，對(duì)社會(huì)開(kāi)發(fā),。從而達(dá)到資源共享，相對(duì)降低實(shí)驗(yàn)室污染物的排放,，對(duì)污染相對(duì)大的實(shí)驗(yàn)室有利于集中治理,。
·在滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)要求的情況下,，適當(dāng)降低采樣量；
·不要購(gòu)買(mǎi)暫時(shí)用不上的試劑,；
·盡量利用可回收的試劑,；
·應(yīng)使用可降解的無(wú)磷洗滌劑；
·使用酒精溫度計(jì)從而避免水銀溫度計(jì)可能帶來(lái)的汞污染,。
4 國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)室污染治理的現(xiàn)狀
在國(guó)外,，有專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)室廢棄物處理站來(lái)集中收集處理。實(shí)驗(yàn)室廢棄物集中處理站的管理規(guī)范,、嚴(yán)格,，安全環(huán)境保護(hù)意識(shí)*。專(zhuān)門(mén)地點(diǎn)集中,、專(zhuān)門(mén)房間,、專(zhuān)門(mén)容器存放，專(zhuān)門(mén)人員管理,，嚴(yán)格分區(qū)、分類(lèi),，集中送特殊廢品處理場(chǎng)處理,。各種廢棄物由各實(shí)驗(yàn)室分類(lèi)上交后，處理站要對(duì)交來(lái)廢棄物稱(chēng)重后將信息存進(jìn)計(jì)算機(jī),，再分類(lèi)放到規(guī)定地方集中,。例如，報(bào)廢放射源,、廢機(jī)油,、報(bào)廢化學(xué)試劑、化學(xué)合成“三廢物”,、化學(xué)品廢棄容器等都分類(lèi)存放,。[6]
廢棄物集中處理站設(shè)計(jì)內(nèi)容周密，設(shè)施完備*,，安全可靠,。為防止集中后的地下滲漏二次污染，設(shè)計(jì)時(shí)將處理站地下全部用水泥整體澆注,。危險(xiǎn)化學(xué)品,、放射源存放在專(zhuān)門(mén)房間，還有安全監(jiān)控,、排風(fēng)系統(tǒng),。
廢棄物集中處理站的費(fèi)用由政府每年的經(jīng)費(fèi)預(yù)算中列支。另一方面,，可回收廢品被收購(gòu)后所得資金則用于廢棄物集中處理站的進(jìn)一步發(fā)展,。
目前我國(guó)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的污染排放并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的規(guī)定,，一般參照企業(yè)的污染排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)室在建設(shè)或認(rèn)可驗(yàn)收時(shí)會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的廢棄物排放提出要求,。如氣體實(shí)驗(yàn)在通風(fēng)處做,，廢棄物由專(zhuān)門(mén)的環(huán)保公司回收等。由于實(shí)驗(yàn)室污染種類(lèi)齊全,，情況復(fù)雜,，多數(shù)項(xiàng)目產(chǎn)生的污染量較小，缺乏相應(yīng)資金,，操作起來(lái)存在著相當(dāng)難度,，給污染治理帶來(lái)一定困難。目前除少數(shù)一些環(huán)保意識(shí)強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)室,，沒(méi)有直接排放廢棄物外,，多數(shù)實(shí)驗(yàn)室僅僅把環(huán)保放在口頭上，廢棄物回收協(xié)議簽在紙上,，大量的廢棄物仍然直接排放,。
由于實(shí)驗(yàn)室大多數(shù)項(xiàng)目只是零星開(kāi)展，各項(xiàng)目之間的工作頻次不均勻,，廢棄物排放物規(guī)律,，污染分散，這些也給環(huán)保部門(mén)監(jiān)控帶來(lái)困難,。一些環(huán)保措施的后處理沒(méi)有完善,，如殘液缸滿(mǎn)后如何處理，都是一個(gè)棘手的問(wèn)題,。
5 結(jié)論
實(shí)驗(yàn)室存在著明顯的環(huán)境污染,，國(guó)家有關(guān)部門(mén)必須完善管理制度，研究解決辦法,，采取有效措施,，努力避免實(shí)驗(yàn)室的三廢污染。政府部門(mén)也應(yīng)給予資金,、政策的支持,，建立全面、系統(tǒng)的治理方案,，逐步推行,，采用合適的方式來(lái)妥善處理廢棄物，力爭(zhēng)問(wèn)題的zui終解決,。