化學(xué)實驗室安全與環(huán)保建設(shè)的探索與實踐

任淑霞, 閏明濤, 劉 磊, 徐建中, 張金超

(河北大學(xué) a. 化學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心; b. 化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北 保定 071002)

·實驗室環(huán)境與安全·

化學(xué)實驗室安全與環(huán)保建設(shè)的探索與實踐

任淑霞, 閏明濤, 劉 磊, 徐建中, 張金超

(河北大學(xué) a. 化學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心; b. 化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北 保定 071002)

安全與環(huán)保是社會永恒的話題，高?；瘜W(xué)實驗室安全與環(huán)保問題一直也是人們關(guān)注的熱點。在綠色化學(xué)思想的指導(dǎo)下,河北大學(xué)國家級化學(xué)實驗教學(xué)示范中心重新構(gòu)建了安全與環(huán)保的管理模式。安全管理主要從化學(xué)試劑、儀器設(shè)備、操作實驗的人三要素著手，分別制定了詳細(xì)的管理措施。環(huán)保管理主要從達標(biāo)排放指標(biāo)著手，采取實驗室污染的防止與防治兩種途徑。依托課程特色，通過整合實驗項目，最大程度地實現(xiàn)實驗廢棄物的再循環(huán)利用并創(chuàng)新治理方法，在實驗室污染物處理方面取得了良好的效果,也提高了人才培養(yǎng)的質(zhì)量。實踐證明，重新構(gòu)建的安全與環(huán)保管理運行模式可操作性強，使中心的安全和環(huán)保得到了較大程度地改善。

化學(xué)實驗室； 安全與環(huán)保； 污染治理

0 引 言

化學(xué)是一門實踐性很強的學(xué)科，著名的化學(xué)家戴安邦認(rèn)為：“實驗是培養(yǎng)全面化學(xué)人才的最好方法”[1]，由此可見實驗課程在化學(xué)教學(xué)中的重要性。近年來，隨著環(huán)境污染事件的曝光以及環(huán)境污染對環(huán)境及人類危害的宣傳，導(dǎo)致幾乎全民都對環(huán)境保護有了深刻的認(rèn)識,特別是高?；瘜W(xué)實驗室事故報道,讓學(xué)化學(xué)或者涉及化學(xué)的學(xué)生和家長都非常擔(dān)心實驗中實驗藥品及實驗過程的安全性。各高校在實驗室安全與環(huán)保方面也做了大量工作[2-9]。河北大學(xué)化學(xué)實驗中心是國家級實驗教學(xué)示范中心，承擔(dān)著化學(xué)、生命、藥學(xué)、質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督、建筑等6個學(xué)院學(xué)生的基礎(chǔ)化學(xué)實驗教學(xué)工作，開設(shè)了無機化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)、化學(xué)工程、環(huán)境科學(xué)與工程等20余門實驗課程，因此，化學(xué)藥品用量大、種類多。實驗中心在參照國家關(guān)于高等院校化學(xué)實驗室安全與環(huán)保政策，借鑒兄弟院校的管理經(jīng)驗，并結(jié)合我院的實際情況與課程特色，在建立和完善實驗室安全與環(huán)保工作機制方面，進行了一些探索和實踐。

1 健全實驗中心安全制度建設(shè)與保障機制

實驗室是化學(xué)品存放、使用的主要場所，也是安全事故突發(fā)的場所。近年來,高校實驗室安全事故屢有發(fā)生，為高校實驗室管理敲響了警鐘，促使高校不斷完善實驗室安全管理。將導(dǎo)致實驗室事故發(fā)生的條件歸納為3類：化學(xué)試劑、儀器設(shè)備、操作者，并針對這3類分別制定出臺相應(yīng)的管理措施，開展管理和建設(shè)。

1.1完善安全制度建設(shè)

(1) 藥品管理的“隨用隨購，少存多購”。由于實驗室空間的限制，實驗中心沒有集中的藥品儲存庫。故藥品的采購和使用堅持“隨用隨購，少存多購”的原則，保證盡量少的藥品存儲在準(zhǔn)備室內(nèi)。每學(xué)期末，各實驗室負(fù)責(zé)人上報下學(xué)期藥品計劃，中心辦公室統(tǒng)一計劃、分批購買、隨用隨要。實驗室負(fù)責(zé)人建立動態(tài)臺賬，每周動態(tài)報告所有化學(xué)試劑的使用、剩余情況，如表1所示，對于易制毒和特殊?；?，設(shè)立專門的管理員，實行“雙人、雙鎖”管理。

表1 化學(xué)試劑周用量動態(tài)表

中心各實驗室分別編制了“實驗室安全環(huán)保手冊”，加強學(xué)生的安全教育。手冊中第一、二部分對各實驗項目所用藥品的理化性質(zhì)、實驗過程中安全注意事項，可能會產(chǎn)生的突發(fā)事故應(yīng)急處理措施進行了詳細(xì)的介紹說明。“實驗室安全環(huán)保手冊”中，每個實驗項目的安全事項是由實驗技術(shù)人員和授課教師共同探討編寫。內(nèi)容由多年實驗過程中積累的經(jīng)驗、安全常識、安全培訓(xùn)和參觀交流的知識所構(gòu)成。

(2) 儀器設(shè)備管理“多排查、多記錄”。實驗人員負(fù)責(zé)所轄實驗室儀器設(shè)備的安全管理，密切關(guān)注儀器設(shè)備的使用狀態(tài)，定期檢測、維修，建立安全臺賬記錄，對有安全隱患的儀器設(shè)備要及時排除隱患。強化氣體裝置的定期安全檢查、記錄，并將相應(yīng)的氣類鋼瓶安全使用注意事項制作成掛牌安裝在相應(yīng)位置，保證標(biāo)識明確、醒目。各實驗員負(fù)責(zé)所轄安全片區(qū)內(nèi)各種應(yīng)急設(shè)備的維護保養(yǎng)，比如噴淋裝置、洗眼器、消防設(shè)施等，每次檢查有記錄，確保做到定期檢查。

(3) 操作者實行“全面安全管理”。據(jù)臺灣慈濟大學(xué)實驗室安全衛(wèi)生教育訓(xùn)練教材介紹, 在實驗室安全事故中, 人為因素引起的事故比例高達98%。實驗教師和學(xué)生是實驗室工作的基本群體, 是實驗室安全環(huán)保工作的管理者和參與者, 他們的素質(zhì)條件、是否掌握安全環(huán)保知識以及對安全工作的重視程度, 直接或間接影響著實驗室安全管理水平。因此，所有實驗操作者都要具有“全面安全素質(zhì)”。為建設(shè)好實驗室安全的第一道防線，實驗中心非常重視參與實驗的教師教育與培訓(xùn)，扎實做好安全預(yù)防。為了實現(xiàn)“全面安全管理”的理念，實驗教師將實驗授課內(nèi)容分為三部分：① 實驗內(nèi)容，② 安全事項，③ 實驗產(chǎn)生的廢棄物處理方法。比如，物化實驗項目“過氧化氫催化分解速率常數(shù)的測定”的授課，安全事項的講解中，不僅要強調(diào)戴手套防止原液過氧化氫灼燒皮膚，還要強調(diào)吸取過氧化氫和催化劑碘化鉀的移液管不能混用，并且對學(xué)生進行現(xiàn)實案例分析、教育。曾經(jīng)學(xué)生用移取碘化鉀而并未清洗的移液管移取過氧化氫，結(jié)果下一批學(xué)生做實驗時，教師發(fā)現(xiàn)過氧化氫溶液的試劑瓶嚴(yán)重變型突起，并及時制止學(xué)生使用，避免了學(xué)生開蓋(由于瓶內(nèi)壓力大，而將過氧化氫噴出)而引起的傷害事故。采用這種授課方式，會促使學(xué)生對實驗的安全性非常重視，不僅能夠避免安全事故的發(fā)生，還能夠促使實驗順利的進行，規(guī)范學(xué)生的操作，減少不必要的損失。

1.2落實安全保障機制

(1) 中心網(wǎng)站設(shè)有“高校實驗室安全考試系統(tǒng)”板塊，本科生定期參加安全知識培訓(xùn)和考試，考試成績合格后方可進入實驗室進行實驗。

(2) 中心組織實驗技術(shù)人員定期進行高校實驗室安全考試。

(3) 每學(xué)期實驗課開課前，每個類型的實驗室有一次集中的安全教育課。

(4) 學(xué)生進實驗室必須穿實驗服，佩戴護目鏡，符合著裝要求。

(5) 中心成立安全督查小組，小組成員定期和不定期巡查各實驗室。

(6) 設(shè)置門禁及實驗室監(jiān)控系統(tǒng)，實行刷卡進門管理，保證實驗室人員和財物的安全，監(jiān)控系統(tǒng)可實時觀察到實驗室內(nèi)部的狀況，包括是否有水、火、煙等異常狀況。通過監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)并及時處理了4起水患。

2 重視環(huán)保制度的建設(shè)與實踐

隨著高校招生規(guī)模的擴大，實驗室實驗人時數(shù)劇增，化學(xué)試劑用量，三廢的產(chǎn)生都明顯地增加。高校基礎(chǔ)化學(xué)實驗室廢棄物處理的調(diào)查研究中可以看出，超出90%的大學(xué)生都知道實驗室有廢棄物產(chǎn)生。在實驗教學(xué)中，也感覺到現(xiàn)在的大學(xué)生安全與環(huán)保意識越來越強，有的學(xué)生會針對實驗完畢后產(chǎn)生的三廢，特別是廢液的去向?qū)ｉT請教教師。為了讓學(xué)生充分了解、掌握實驗室保護環(huán)境的科學(xué)手段，中心對實驗室的環(huán)保建設(shè)制定了明確的制度。

2.1實驗室環(huán)保制度公示

(1) 中心各實驗室編制的“實驗室安全環(huán)保手冊”中，第三部分主要講述了實驗項目產(chǎn)生的“三廢”量、濃度大約范圍，“三廢”如何收集、處理等。

(2) 實驗室開設(shè)實驗項目所產(chǎn)生的廢氣、廢液，按照其成分，參照國家大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)和國家水污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)要求，將其排放標(biāo)準(zhǔn)，實驗室排放濃度，處理后的濃度等公示上墻，加強學(xué)生的環(huán)保教育。

(3) 根據(jù)《國家危險廢物名錄》，對實驗室無法處理的危險廢棄物，根據(jù)其特點做到分類收集、存放，交由有處理資質(zhì)的單位進行處理。

2.2貫徹落實環(huán)保制度

(1) 實驗室產(chǎn)生的廢液收集于廢液桶中，不同種廢液不得混裝。所有廢棄物有明確的標(biāo)簽，標(biāo)明成分，廢棄原因，暫儲存于廢物中轉(zhuǎn)站定期處理。

(2) 廢液的存儲、處理方式、處理量、處理人員等進行動態(tài)記錄。設(shè)立集中處理日，處理過程進行全程監(jiān)控。

(3) 廢液的處理方式分為循環(huán)使用處理、學(xué)生綜合創(chuàng)新處理，實驗技術(shù)人員處理。

實驗中心成立專門的學(xué)生綜合創(chuàng)新處理實驗室，由實驗技術(shù)人員根據(jù)廢液的性質(zhì)確定廢液處理項目。例如，基礎(chǔ)化學(xué)分析實驗“摩爾法測定生理鹽水中氯含量”廢液中銀的回收和含鉻廢液的處理，物化實驗“電池電動勢的測定”中銅、鋅廢液的處理等，組織學(xué)生查閱文獻,自己組織廢液的處理,由實驗技術(shù)人員指導(dǎo)。學(xué)生提出的創(chuàng)新廢液的處理方法如果失敗，最終由實驗技術(shù)人員掌握的比較成熟的方法處理廢液。實驗中心對于以上3種處理方式給與一定的獎勵。

(4) 實驗技術(shù)人員和授課教師對實驗項目進行改進，以減少三廢的產(chǎn)生，每改進一個實驗，學(xué)院給予一定的課時獎勵。

在中心環(huán)保制度的約束與激勵下，環(huán)保工作依托學(xué)科優(yōu)勢，取得了較好的效果。物化實驗室已經(jīng)開啟了實驗室內(nèi)的小循環(huán)，無機化學(xué)實驗室、分析實驗室，物化實驗室以及物化和環(huán)境實驗室之間開展了實驗室之間的大循環(huán)。實驗室廢液的處理技術(shù)不斷創(chuàng)新。目前，中心正在加大整合力度，以期在綠色化學(xué)的指導(dǎo)思想下，實驗室的安全環(huán)保工作有更大的突破。

2.3實驗室污染治理實踐

(1) 實驗室中污染的防止?！熬G色化學(xué)”由美國化學(xué)會(ACS)提出，目前得到世界廣泛響應(yīng)。國內(nèi)高校紛紛鼓勵教師開展綠色化學(xué)實驗教學(xué)研究[10]。實驗中心也逐步把綠色化學(xué)應(yīng)用于實驗教學(xué)，在實驗始端就用科學(xué)手段，確保實驗全過程，使環(huán)境少受或者不受污染。例如，物化實驗室開設(shè)的燃燒熱的測定，原來使用的測定物質(zhì)為萘，由于萘具有很強的升華性，學(xué)生在稱量，壓片過程中容易灑落，導(dǎo)致實驗室內(nèi)充滿著萘的味道，造成不良的實驗環(huán)境。為了改善實驗環(huán)境，經(jīng)過授課教師和實驗技術(shù)人員的摸索、改進，測定物質(zhì)改為蔗糖，測定效果很好，能達到教學(xué)效果。滴定法繪制苯-乙酸-水三組分體系等溫相圖實驗中，試劑苯具有強烈的氣味且可燃，有毒性，為IARC第一類致癌物。乙酸是具有腐蝕性的，其蒸汽對眼和鼻有刺激性作用。為了改善實驗環(huán)境，保護師生身體健康，授課教師和實驗員查找文獻資料，摸索實驗條件，改為滴定法繪制環(huán)己烷-乙醇-水三組分體系等溫相圖，大大減小了藥品毒性，既滿足了教學(xué)大綱要求，又排除或者減少了對師生的危害及環(huán)境的污染。

(2) 實驗室中污染的防治。學(xué)生實驗不可避免會有不同程度的“三廢”排放，不僅造成環(huán)境污染，也給學(xué)生與教師的身體健康帶來威脅。各高校也紛紛針對化學(xué)實驗室產(chǎn)生的廢物處理進行研究[10-13]。廢氣通過實驗室的通風(fēng)系統(tǒng)收集外排至大氣，對周圍環(huán)境幾乎不產(chǎn)生影響。固體廢棄物主要為空試劑瓶和過期藥品，中心集中收集存放，定期委托有資質(zhì)單位處理。三廢中實驗室廢水排放量最大，而且成分復(fù)雜，也是高校廢物處理研究的對象。

在綠色化學(xué)思想的指導(dǎo)下，必須做好實驗室的環(huán)保工作,實驗中心要求開設(shè)的實驗課程在滿足教學(xué)大綱要求的情況下，每個類別實驗室對實驗項目所需藥劑做到減量化、搞局部的再利用、小循環(huán)，還組織負(fù)責(zé)每個實驗類別的實驗員相互交流，搞實驗中心的再利用，大循環(huán)。

(1) 課程內(nèi)化學(xué)廢棄物的再循環(huán)利用。實驗技術(shù)人員和課程負(fù)責(zé)人根據(jù)開設(shè)課程的特點,在滿足教學(xué)要求的情況下,搞好課程內(nèi)的藥品小循環(huán)連接或重復(fù)利用。例如物化實驗室，通過更改實驗項目順序，實驗項目“凝固點降低法測定蔗糖分子量”使用的蔗糖溶液可收集后用于實驗項目“蔗糖轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率常數(shù)的測定”。環(huán)境實驗室通過治理回收的手段，重復(fù)利用硫酸銀用于實驗項目“廢水中CODCr的測定”。

(2) 課程間化學(xué)廢棄物的再循環(huán)利用。中心組織授課教師加強實驗項目改革，促使實驗項目所需藥劑的再利用、大循環(huán)。例如，物化實驗室實驗項目“凝固點降低法測定蔗糖分子量”使用的冰-鹽水凝固劑，使用過后可用于無機實驗項目“粗食鹽的提純”，提純后的氯化鈉可用于分析實驗項目“摩爾法測定生理鹽水中氯含量”的生理鹽水的配制。另外，中心依托環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的課程優(yōu)勢，在實驗室廢水處理上別具特色。在環(huán)境實驗項目中，選用其他實驗室實驗過后的廢液為原液，這樣就減少一次廢液的產(chǎn)生。例如，將物化實驗中硅膠比表面測定中亞甲基藍溶液廢液代替環(huán)境工程實驗中由羅丹明B配制的印染廢水，實現(xiàn)了實驗室之間的大循環(huán)。這樣不僅處理了廢液(國家對外排廢水的色度有要求)，還減少了試劑的使用。通過實驗室之間的大循環(huán)，不僅減少了實驗室的環(huán)境污染，同時增強了學(xué)生綠色化學(xué)、環(huán)境保護的意識。

(3) 實驗室廢水的治理。廢水在各實驗室分類收集的基礎(chǔ)上，由學(xué)生綜合創(chuàng)新處理實驗室處理，主要是環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的學(xué)生和愛好環(huán)保的其他專業(yè)的學(xué)生負(fù)責(zé)廢液的處理。處理過程既是學(xué)生把知識應(yīng)用到實踐的過程，也是鍛煉學(xué)生能力的過程。各實驗室實驗員指導(dǎo)監(jiān)督該實驗室廢液的處理，例如，在“摩爾法測定生理鹽水中氯含量”實驗項目中產(chǎn)生的含Cr6+廢液，大宗的實驗室處理方法都是先將Cr6+還原成Cr3+，再用石灰等堿性物質(zhì)，生成Cr(OH)3沉淀。但是在實際操作過程中，由于在Cr6+含量不高，沉淀生成不易控制。中心實驗員指導(dǎo)學(xué)生研制了一種碳復(fù)合吸附劑，投加量少，吸附能力強，處理后的廢液中含Cr6+幾乎為零，使該廢液的處理更加便捷、環(huán)保。此過程中，不僅僅是處理了廢液，環(huán)境得到了保護，還提高了學(xué)生的環(huán)保意識，鍛煉了學(xué)生分析問題、解決問題的能力，提升了學(xué)生的創(chuàng)新意識和研究問題的水平。

3 結(jié) 語

化學(xué)實驗室的安全與環(huán)保工作水平是反映一個學(xué)院教學(xué)水平、科研水平和管理水平的重要標(biāo)志之一，也是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。目前，從實驗中心安全與環(huán)保制度的建設(shè)與實踐表明，實驗技術(shù)人員起著非常重要的作用，實驗技術(shù)人員是實驗室安全的預(yù)警人，是實驗室環(huán)保的執(zhí)行者。因此，實驗人員的安全教育與培訓(xùn)十分重要?？傊ㄟ^加強安全與環(huán)保管理，貫徹綠色化學(xué)理念，不斷提升實驗者的能力和素質(zhì)，化學(xué)實驗室的安全與環(huán)保工作將會做得更好。

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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

河北省高等教育教學(xué)改革研究與實踐項目(2015GJJG005)；河北大學(xué)第八批教學(xué)改革研究課題(JX08-WT-18)；河北大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院院級教改項目(HBUHXJG2016-15)

任淑霞(1973-)，女，河北徐水人，碩士，工程師，從事實驗教學(xué)及環(huán)境保護研究。Tel.：13663305042； E-mail:rensx1973@163.com

閏明濤(1973-)，男，河北遷西人，教授，碩士生導(dǎo)師，化學(xué)示范中心副主任，從事實驗中心的管理研究。Tel.：0312-5079594； E-mail: lhbx@hbu.cn