高校化學實驗室廢水污染防治對策

李芳蓉， 張建民， 劉鳳霞， 王 英

(1.定西師范高等專科學校，生化系，甘肅 定西 743000； 2.蘭州大學，資產與實驗設備處，甘肅 蘭州 730000)

0 引 言

常見化學實驗室“三廢”有毒、有害，甚至劇毒或強致癌，任意排放既污染生態環境，又威脅人及其他生物健康。其中廢水排放量和處理難度最大[1]。實驗室廢水量雖較少，但許多高校對廢水的處理極簡單，甚至不加處理就排入下水道，造成極大的環境污染，因此化學實驗室都已形成了一個小型環境污染源。隨著環保意識增強，可持續和科學發展及綠色化學教育已是化學教育的重中之重。處理實驗室“三廢”，既可培養學生環保意識，又利于實施綠色化學教育[2]。目前，高校化學實驗室如何盡可能減少廢水排放量，減少污染，實現化學實驗綠色化，加強管理，研究化學實驗室廢水污染的防治對策勢在必行。

1 化學實驗室廢液的收集與管理

化學實驗廢水的排放總量不大，但水質、水量不穩定，間歇性強，成分復雜，對環境的危害具有多樣性。廢液收集和貯存較困難，最好成立專門機構統一處理。一般先按其化學特性，統一分類貯存于密閉容器，定期收集并統一處理。盛裝容器應既經久耐用，不易變形、老化或破損，又能防擴散和滲漏。收集裝置必備安全保護，貯存時間宜短。必須標注廢水種類、性質、所含成分及產生日期等。為了防止廢液間發生化學反應而產生新的有害物質或發生其它事故，收集與管理要嚴格做到：貯存容器規格統一、潔凈，密封, 避光，遠離水源、火源，避免交叉污染、揮發逸出或發生意外事故；廢液嚴禁混合存放；存放場所要固定；廢液統一處理并確保安全并達標后排放，沉渣必須遠離水源深埋[3]。

2 化學實驗廢水對環境的污染及其危害

實驗用的大多數化學試劑有毒且能污染環境。如廢水中的重金屬，酸、堿及有機物，農藥、含磷化合物、氰化物等，以及致癌的亞硝酸鹽、環氧氯丙烷等。酸堿廢液排入水中改變其pH。pH>8.5或pH<6.5，將破壞和影響水體生態及自凈力。pH過低則嚴重腐蝕下水管道金屬設備，降低管道耐水壓力，易斷裂造成損失和事故。濃酸使水質呈酸性，灌田則影響作物生長致減產，養殖則使魚苗死亡。重金屬廢液中Hg、Cd、Cr、V、Co、Cu等都有毒有害。Hg可由呼吸、消化道及皮膚直接吸收，造成積累性中毒，損害消化、泌尿和神經系統，破壞腦組織；Cd影響Ca吸收，導致骨質疏松和軟化，使胃功能失調，并干擾Zn酶系統致高血壓；Cr可致腹瀉及過敏性皮炎或濕疹，還可刺激腐蝕呼吸道，致咽炎、支氣管炎等。有機物如酚、農藥、苯并芘、黃曲霉素、鄰聯甲苯胺等致癌，沿食物鏈傳播，聚集機體脂肪中，易致過敏、先天缺陷、癌癥、免疫力和生殖器受損。有機溶劑雖多不腐蝕金屬管道，但污染水質。飲用被二甲苯、氯仿等污染的水，降低機體免疫力，破壞神經中樞使機能失調而死亡。

3 化學實驗室廢水嚴重污染的環境原因[4]

2005年，國家環保總局下發《關于加強高等學校實驗室排污管理的通知》，為以規范和加強高校實驗室排污管理，防止實驗室廢物污染環境，促進建立和諧型社會，提供了有力保障和依據。但實驗室廢水的排放及其對環境的污染仍然因以下原因而非常嚴重。

(1) 實驗室環保觀念和意識淡薄。盡管多數高校已經制定和實施了實驗室廢液集中回收處理的方法和措施，實際上，多屬被動接受，更有甚者認為此乃管理部門或政府之事，環保自覺性較低[5]。隨意傾倒、丟棄雜物或用流水沖洗儀器，增加了實驗室廢水排放量。治理實驗室廢水，思想和行動上都不重視和堅持，無危機和緊迫感，不能充分認識其重要性。因此，必須痛下決心，治理污染源頭，徹底改變現狀，使實驗室及其周邊環境免遭污染。

(2) 實驗室污水處理經費欠缺。實驗經費預算多僅限于實驗室儀器設備和試劑的采購及實驗室裝修等，其污水處理根本未投入預算，直接導致實驗廢水處理經費欠缺。

(3) 實驗廢液處理和排放管理難且缺乏監管。高校實驗教學，學生流動性大且人時數多，廢液排放難以管理；實驗項目日增，產生廢液雖總量少，但品種多，難收集；隨著實驗室開放程度提高，跨專業甚至跨校的學生自主創新實驗增多，因其所受環保教育程度不一和自覺性差等，造成廢液隨意排放。實驗室管理欠科學，藥品管理及實驗過程管理存在較大漏洞，一次性采購實驗藥品過多、實驗藥品取用超量等，致使實驗室年年都有大量試劑過期，廢液量逐年遞增，管理部門對廢試劑和廢液的管理和處理既不要求也不支持。

(4) 實驗設計和廢液排放及處理欠科學。實驗儀器陳舊，實驗藥品種類和量的設計不合理，操作欠規范和科學以及較多實驗廢液未經處理直接排放或對廢液的處理欠合科學理等，皆造成實驗室污水污染環境。

(5) 缺乏實驗室建設標準。雖然國家《關于加強高等學校實驗室排污管理的通知》對高校實驗室排污管理進行了一定規范和加強，但目前專門針對實驗室建設的具體標準與實驗室污水污染環境的控制法規和條例仍然是存在法律空白。

(6) 廢液處理企業稀缺。我國環保工業發展的滯后直接導致實驗室廢棄物隨意排放。普遍情況是想處理卻找不到廠家或無力承擔高昂處理費用，又因投建專門的處理廠耗資巨大，當然處理費用也很高。目前發達地區多數高校采用集中回收，由專業廢液處理企業進行無害化處理的辦法。但這些企業需環保部門的評估和監管，廢液處理企業數量少、處理種類不全，為處理實驗廢液學校需聯系多家企業才能完成。近年來，企業廢棄物處理費用每年翻翻，劇毒試劑處理費更高。部分廢液處理價格已遠高于購買試劑的價格。此外，企業到學校收集實驗廢棄物時還收取高額的車費。有些高校年實驗室廢液處理費用高達幾十萬元乃至上百萬元[6]。一般地區多數高校幾乎都是無任何處理直接排放。

(7) 實驗室廢液處理配套設施不足。許多高校雖歷史悠久，但因早期建設對環境影響欠考慮，無專設實驗廢液收集和保管設施，現存排水管道不利于廢液集中收集和處理，有些實驗室直接將廢液倒入下水道，用廢液桶收集也只是隨意存放于走廊樓道，不便收集又易丟失[7]。舊實驗樓下水與生活污水共管排放，含酸、堿、重金屬以及有機物的廢液直接進入水體，部分鑄鐵管道，無防酸堿功能，腐蝕嚴重，致使廢液四溢，周邊環境污染嚴重。

4 實驗室廢水污染防治對策

4.1 制訂與完善專門法律法規

為了加強與規范高校實驗室排污管理，防止實驗廢棄物污染環境，維護公共環境安全，保障公眾健康，促進社會和諧。急需制定專門的法律法規，將實驗室污染源區別于其他污染源，科學規定排污量、排污標準等，對其進行專門監測與治理[8]。

(1) 國家與地方專門立法共同規范。①國家立法機關應全面考察和調研，出臺一系列專門法律、法規規制實驗室污染環境。重點針對性規制實驗室排放廢水的性質、種類及其對環境的污染，并與現有環境法律法規結合，盡量避免相互矛盾。②地方立法機關要在防治高校實驗室污染環境方面發揮其職能。但實驗室污染較特殊，法制建設不能完全依賴國家，應按當地實際出臺相應地方性法規條例等。③針對實驗室廢水處理產生的二次污染，必須制定法規或在現有立法基礎上增設對廢水處理企業的權義責規定。對該類企業進行資質和許可認證，必須定期收集、登記造冊和保管實驗室廢水，統一集中處理，按照相關技術規范制定事故應急預案和實施防污措施。嚴格管理、定期維護，確保廢水處理設施正常運行。同時規定實驗室廢水回收處理人員必有專門資質認證，掌握必要知識和技術，且定期嚴格培訓，落實崗位責任。

(2) 提高執法人員環境和法制意識。實驗室污染防治屬系統工程，艱難而龐大。不僅要在管理和制度上有章可循或限于法律規定，更要落實具體責任，因環境問題的復雜多樣性，環境執法本身難度很大，而且國家環保部門普遍有法不依，執法不嚴，所以當地環保及高校主管部門及人員必須協助和配合執法部門，依環境法規和標準處理實驗室廢水污染問題。預防為主，防治結合。力爭實驗室的能力建設與質量管理和完備管理體系齊頭并進。同時加強執法者的生態環境意識和職業道德，提高執法人及隊伍的個人及整體素質，努力建設生態文明。堅決杜絕環境執法中的貪污受賄、徇私枉法和托關系、講人情等。創造條件組織執法者學習環境領域的管理體系及國內外的相關法律、法規、規則、原則、技術等。該體系不僅適用于工業企業，多數高校也在積極進行環境管理體系的認證工作，以提高自競爭實力。

(3) 加強環保宣傳，提高環境法制意識。近年來，隨著高校的擴招，高校實驗人員缺乏，普遍聘請臨時工或勤工儉學學生，對其缺乏實驗室安全教育和監管，更留下了實驗室及環境安全的隱患。只有思想上高度重視，實驗者才會在實驗時遵守規則，認真操作，以減少實驗室污染及其對環境的污染。因而要狠抓思想教育，對實驗者進行嚴格培訓與監管，提高其環境和法制意識，大力提倡建立綠色實驗室。化學工作者必須以行動保護環境，做出表率并體現科研道德。加強管理教育，從始端減少實驗廢水排放。環保意識與教育和自身認識提高等密不可分，其牢固樹立需要一個過程。①通過實驗者培訓，使指導老師充分認識廢液中的易燃易爆，劇毒或致癌物，造成學校周邊生態環境的長久破壞，對人及其他生物損害嚴重。②對新生介紹實驗室環境污染及危害、國家環保法規和學校采取的措施等。同時，在實驗室顯眼位置懸掛實驗操作規程和廢液處理要求。通過宣傳教育，提高師生環保意識，開展“綠色實驗”專題講座，確保全部廢液集中回收。

4.2 全面推行綠色化學思想和清潔實驗

綠色化學是當今國際化學科學研究的前沿，其目標是化學過程不產生污染，即將污染消除于產生之前。它是利用化學原理和方法來減少或消除對人類健康、社區安全、生態環境有害的反應原料、催化劑、溶劑和試劑、產物、副產物的新型學科，是從源頭和根本上減少或消除污染的化學。強調始端控制而非末端治理。其核心是“杜絕污染源”。在實驗始端利用科學手段，確保實驗過程和終端均有利于實驗者的學習、研究和身心健康，使環境少受或不受污染，從而達到最好的環境效應。所以在高校化學實驗中深入貫徹和推行綠色化學思想，變傳統的“先污染，后治理”為“零排放，零污染”，徹底減少廢水的產生，盡可能消除其污染，從根本上解決實驗室廢水的污染問題。當然此乃長期過程，需要較長時間方可實現。化學工作者須牢固樹立綠色化學思想，依據減量化、再利用、再循環的整體思維方式來考慮和解決實驗中出現的污染問題。

(1) 選擇污染少的分析方法。確保實驗效果的前提下，以無毒害和污染或低毒害和污染的試劑替代較強毒性試劑[9]。對必須用高毒性藥品的特定實驗，切記用封閉桶收集廢液。選擇恰當的檢測方法，最大限度地減少廢棄物對環境的污染。廢棄物必須做到零排放，合理處理和安置過期和失效試劑；禁止購買暫時用不上的試劑，盡量利用回收試劑等。實驗時要求每個人自覺嚴格按規定量取用藥品、規范操作、及時妥善處理實驗廢棄物，養成良好的實驗作風和習慣[10]。提高認識，努力建成綠色實驗室，人人切實負責環保。

(2) 推廣微量實驗教學。從源頭上減少排放和環境污染，隨著高校實驗課人時數的增加，每個實驗減少一點試劑，即可大大減少試劑使用量，既節約實驗經費，更可有效減少污染。微型實驗是指在微型化的儀器裝置中進行的實驗，其試劑用量是常規實驗的數十分之一至千分之一。不僅具有測定速度快、節約試劑、減少污染、操作安全等特點，還可降低水、電消耗，尤其對藥品貴、耗量大、污染嚴重、操作復雜的實驗，更便于實驗室管理和三廢處理。因此，實驗教學中，盡可能開設微型實驗，節約藥品，減少開支，降低實驗污染，減輕實驗室三廢處理壓力。對不得已必須排放的廢棄物應依其特點分類收集、存放，集中處理，處理方法須操作簡易、高效率、投資小，且盡最大可能綜合利用[11-12]。無法循環利用的經無害化處理后按環保要求排放。

(3) 利用計算機模擬化學仿真實驗。適當采用計算機模擬化學仿真實驗有效減少廢棄物排放，特別是藥品消耗量大或易燃易爆、操作不易控制或必須使用較多有毒有害試劑的實驗，則更顯其優越性。利用專門的化學軟件對實驗原理、儀器、藥品、實驗過程及實驗現象等做出詳盡描述，并附以圖示、聲音、動畫等效果，讓學生既感覺身臨其境，又可在輕松愉快、安全的環境中掌握化學原理和實驗方法，而且自始至終不危害身體健康和環境安全。

(4) 設計行之有效的節能減排的清潔實驗。根據綠色化學原理，對于合成反應，減少廢物排放的關鍵是提高目標產物的選擇性和原子利用率，盡可能采用原子經濟性反應，徹底減少污染物產生。同時，在滿足實驗要求的情況下，適當降低采樣量；盡量利用可回收的試劑；使用無磷洗滌劑，避免水體富營養化；使用酒精溫度計，避免水銀溫度計可能帶來的汞污染。

4.3 落實和強化管理措施

既要加強實驗室能力建設、質量管理，更要建立完備的實驗室管理體系。全面考察和分析實驗室諸方面，依據ISO 14001環境管理體系理念及要求，制定相應程序文件，規范實驗室環境行為，充分貫徹其對污染預防和持續改進的基本要求，盡可能減小各過程的環境影響，不斷提升和規范實驗室及實驗廢水管理水平，減少環境污染。

(1) 教育主管部門加強監管。為了始端控制實驗室污染，按照“環境保護法”和“環境影響評價法”等相關規定，高校新建、改建、擴建或使用性質調整、改變的實驗室，必須嚴格執行三同時和環境影響評價制度。合理布局和規劃，注意特殊實驗室的選址、堅持實驗室污染防治系統銜接整個大學環境保護體系，實驗室建設必經環保行政主管部門審批，要全面規劃和建立污染防治設施，特別是污水處理設施。確保環保法基本原則“誰污染，誰治理”。按教育部的要求，地方各級環保行政主管部門要對本轄區高校實驗室嚴格執行排放污水申報登記、管理制度，認真調查排放污染物的種類、數量和排放去向等，特別是廢水排放標準，要堅決達標排放。因此，各省、市教育部門應會同當地環保部門，對當地高校實驗室排污情況進行長期監督。

(2) 落實管理機構。實驗廢液處理，是近年來出現的新的工作任務，在管理職責落實到具體部門時，易出現互相推諉的現象。落實管理機構必須明確責任，加強管理。高校教務處管教學實驗、科技處管科研實驗、設備資產管理處管實驗室裝備、保衛處管實驗室安全和控購試劑的管理模式中，應交由設備資產管理處負責實驗室廢水處理的相關工作，主要職責有：①管理廢液處理費；②與廢液處理企業簽訂合同；③接受全校實驗室的廢液回收申請；④組織回收。

(3) 落實處理經費。推進高校實驗室廢液處理的保障是經費落實。各高校必須充分重視實驗室廢液處理工作的各個環節，及時劃撥經費，確保處理措施的實施，杜絕實驗室廢水污染。經費的籌措一般途徑為：①教學實驗室由學校下撥專項經費；②科研實驗室在科研費中開支。

(4) 成立試劑調度網絡。過期、失效的化學試劑的處理是世界性的難題。各實驗室可以合作成立區域性的試劑調度網，將部分危害大，用量少，易失效的試劑進入網絡，實現實驗室間資源共享，盡量避免大批化學試劑失效，節約實驗成本。

4.4 加強本地區中心實驗室功能

現行的管理體制使各級行政部門都擁有各自小而全的實驗室，既浪費資源，又不利環保。須發揮地區中心實驗室作用，集中部分項目，資源共享，相對降低實驗室污染物的排放。

4.5 政府加大實驗室廢液處理投入

廢液處理企業是環保的重要力量。盡管在微型實驗、減少排放方面做了諸多研究，但實驗廢液的產生終難避免，廢液的最后處理須由專業處理企業進行。目前，廢液處理等環保企業的準入門檻較高，在一個地區能夠處理實驗廢液的企業屈指可數。相關企業處于壟斷地位，處理費用連年暴漲，某些學生較多的高校廢液處理費已經超過100萬。有個別實驗室和課題組由于處理費用的問題，拒絕收集處理。為此，廣州一些高校曾考慮自己進行實驗室廢液的無害化處理，但由于技術上不能滿足多試劑、高濃度的處理要求，仍處于探索階段。為保護環境，政府應該發揮作用，首先給予環保企業正確的定位，明確其公益性而非盈利性。其次，政府要給予補貼，可以參照自來水廠的模式建設和運作[13-15]。

5 結 語

高校實驗室的廢液排放數量少、種類多、組成變化大，對實驗室工作人員提出了較高的要求，對它們進行處理難度較大。學校化學實驗室的廢液問題是實驗室管理中的一個急待解決的問題，必須引起各級教育主管部門、實驗室管理人員、教師和學生的足夠重視，應盡早制定出切實可行的解決方案，并認真實施。實驗廢液的分類收集、集中貯存或用儀器設備自行處理，而不再是隨意倒入下水道，應成為學生、教師的自覺行動。實驗室廢水的處理也將成為未來水處理部分中不可缺少的單元，各科研院所在建立實驗室時應考慮其綠色化，采用先進的儀器設備和減少藥品的使用和廢水的排放量。

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