原位處理在環境監測系統的實驗室廢液中的應用

匡海艷　張凱　楊永安　唐紅軍　余全智　匡延松

摘要：指出了實驗室在為環境監測系統提供重要技術支撐的同時，其廢液也存在污染環境的風險。根據環境監測系統實驗室廢液的特點，將其分為無機廢液類和有機廢液類，并借鑒日本的原位處理，探討了環境監測系統實驗室若干種常見廢液的原位處理方法，針對原位處理方法在實驗室廢液處理過程中存在的問題提出了解決方法。最后，點明了以原位處理方法為主，非原位處理方法為輔，將成為環境監測系統實驗室廢液處理的發展方向。

關鍵詞：實驗室廢液；原位處理；環境監測系統

中圖分類號：X327

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）20010905

1引言

近年來，隨著環境監測業務的不斷拓寬，實驗室規模也在不斷擴大[1～3]。實驗室一方面在為環境監測系統提供了重要的技術支撐，另一方面，頻繁的實驗和繁多的分析項目產生了不少的實驗室廢液。實驗室廢液具有種類繁多、水量較少、濃度較高、第一類污染物數量較多的特點，若處理不當，將會污染下游水質和實驗室周圍土壤，損害周圍居民的人體健康[4，5]。早在2004年，原國家環境保護總局辦公廳發出關于加強實驗室類污染環境監管的通知（環辦﹝2004﹞15號），要求自2005年1月1日起正式將科研、監測（檢測）、試驗等單位實驗室、化驗室、試驗場按照污染源進行管理。

“原位處理”出自日本的《廢棄物管理和清掃法》，原位處理是指要盡量在廢棄物產生的源頭就近對其進行處理[6]。各個實驗室根據廢液的組成和性質，由實驗人員采用簡單易行的方法對其進行處置，這種基于排放者責任原則的處置方法，能有效地將環境風險局限于小范圍[7]。筆者參照一些已應用于工業污染治理較為成熟的技術，提出了環境監測系統實驗室若干種常見廢液的原位處理方法，以供環境監測分析人員在實際工作中參考。

2實驗室廢液的分類

為了便于實驗者對實驗室廢液進行原位處理，需要對其進行分門別類[8]。環境監測系統實驗室廢液可分為無機廢液類和有機廢液類兩大類，每一大類又可細分為若干小類。

2.1無機廢液類

無機廢液類可分為含酸無機廢液、含堿無機廢液和含其它鹽類無機廢液。含酸無機廢液指實驗室所產生的含有任一類之鹽酸、硝酸、硫酸以及含重金屬鉻、鎳、銅、鋅、鉛、鎘、鐵、錳等及其化合物的無機酸性廢液。含堿無機廢液指實驗室所產生的含有任一類之氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨、氰化物、砷化物以及含重金屬鈣、鎂等及其化合物的無機堿性廢液。

2.2有機廢液類

有機廢液類可分為含鹵素類有機廢液、非鹵素類有機廢液和油脂類有機廢液。鹵素類有機廢液是指由實驗室所產生的含有脂肪族鹵素類化合物（如甲烷氯代物）和含芳香族鹵素類化合物（如苯甲酰氯、氯苯等）的廢棄溶劑。非鹵素類有機廢液是指由實驗室所產生的不含脂肪族鹵素類化合物或芳香族鹵素類化合物的廢棄溶劑，如二硫化碳、苯系物。油脂類有機廢液是指由實驗室產生的廢棄油脂，如潤滑油、燈油等。實驗室廢液簡易鑒定分類見圖1。

3實驗室廢液處理的基本原則

3.1原位處理

由于環境監測系統實驗室廢液種類繁多，混合后可能會產生燃燒或爆炸事故；若通過下水道直接排放，則不僅有可能腐蝕下水道管路，還有可能污染下游水質和土壤，給周圍居民帶來新的環境問題[9]，故應盡可能地在發生源對廢液進行原位處理。

3.2排放濃度

選擇原位處理的方法不僅要簡單易操作，還要處理效率高，盡可能地降低實驗室廢液的污染性或盡可能地使其被綜合利用。進行原位處理后的實驗室廢液排入環境前需檢測其濃度，排放濃度需達到環境保護的有關規定。根據污水綜合排放標準（GB 8978-1996），第一類污染物最高允許排放濃度見表1。

4實驗室若干種常見廢液的原位處理方法

4.1無機廢液類

4.1.1含氰化物廢液的原位處理

環境監測系統需定期對轄區內的地表水、生活污水和工業廢水中的氰化物進行測定，大多實驗室目前采用異煙酸-吡唑啉酮分光光度法（HJ 484-2009）來測定水質中的氰化物，此方法制作標準曲線時需配制氰化鉀貯備溶液、標準中間溶液和標準使用溶液，實驗后的含氰化物廢液有劇毒[10]，應暫存在指定的“含氰化物廢液”的廢液缸中，實驗人員在實驗后應及時對其進行原位處理。含氰化物廢液切記不可與酸誤混，否則易生成氰化氫氣體，造成HCN中毒[11]。此類廢液的原位處理方法見圖2。

4.1.2含鉻廢液的原位處理

環境監測系統需定期對轄區內的地表水和工業廢水中的總鉻和六價鉻進行測定，總鉻多采用高錳酸鉀氧化-二苯碳酰二肼分光光度法（GB 7466-1987），六價鉻多采用二苯碳酰二肼分光光度法（GB 7467-1987），此二種測定方法中均需使用重鉻酸鉀，試驗后的廢液中含有的六價鉻為第一類污染物，應暫存在指定的“含六價鉻廢液”的廢液缸中，由實驗人員盡快對其進行原位處理，此類廢液的原位處理方法見圖3。此外，實驗室常用來洗滌器皿的鉻酸洗液經多次使用后，顏色由紅褐色變為黑綠色，說明無氧化洗滌能力，此類廢液可在原位進行回收處理，見圖4。

4.1.3含砷廢液的原位處理

環境監測系統需定期對轄區內的地表水、地下水、生活污水和工業廢水以及土壤中的砷進行測定，水質中的砷多采用原子熒光法（HJ 694-2014），土壤中的砷多采用微波消解/原子熒光法（HJ 680-2013），此二種測定方法中均需使用砷標準溶液來制作標準曲線，試驗后的廢液中含有的砷為第一類污染物，應暫存在指定的“含砷廢液”的廢液缸中，由實驗人員盡快對其進行原位處理，此類廢液的原位處理方法見圖5。

4.1.4含銅鋅鉛鎘混合廢液的原位處理

環境監測系統需定期對轄區內的地表水、地下水和廢水中的銅鋅鉛鎘進行測定，實驗室多采用原子吸收分光光度法（GB 7475-1987），該方法需使用金屬標準貯備溶液和混合標準溶液來制作標準曲線，試驗后的廢液中含有的銅鋅鉛鎘重金屬離子，其中鉛和鎘為第一類污染物。較高濃度的含銅廢水跟癌癥的形成有著直接的關系[14]。此類金屬混合廢液應暫存在指定的“含銅鋅鉛鎘廢液”的廢液缸中，由實驗人員盡快對其進行原位處理。含銅鋅鉛鎘廢液的原位處理方法見圖6。endprint

4.1.5含鎳廢液的原位處理

環境監測系統需定期對轄區內的地表水和工業廢水中的鎳進行測定，地表水多采用電感耦合等離子體原子發射光譜法（GB/T 5750.6-2006（1.4）），工業廢水多采用火焰原子吸收分光光度法（GB11912-1989），后者需要使用鎳標準貯備液和標準工作溶液，標準曲線的濃度范圍0.2～5.0 mg/L，且實驗對象廢水樣中鎳的濃度較高，尤其鍍鎳工藝產生的廢水中，鎳濃度較高，鎳為第一類污染物，試驗后的含鎳廢水若直接排放，會對環境造成嚴重污染，損害人體健康[15]。此類廢液應暫存在指定的“含鎳廢液”的廢液缸中，由實驗人員盡快對其進行原位處理。含鎳廢液的原位處理方法見圖7。

4.1.6綜合廢液的原位處理

環境監測系統需定期對轄區內的生產廢水和生活污水進行監測，根據采樣規范，采取的水樣量常常大于實驗室分析項目的樣品量[16]，完成實驗室分析后的剩余廢水水樣因含有較多有毒有害物質[17]，特別是未經處理的原水水樣或污水處理設施進口的水樣，此類水樣中較多的監測項目不達標，應暫存在指定的“綜合廢液”的廢液缸中，實驗人員在實驗后應及時對其進行原位處理。此類廢液的原位處理方法見圖8。

4.1.7無機酸類/堿類廢液的原位處理

實驗室中的無機酸類廢液和無機堿類廢液可用中和法原位處理，如常用濃度1∶9或1∶4的硝酸洗滌液來侵泡清洗測定重金屬的器皿，新鮮配制的硝酸洗滌液是無色透明的，當洗滌液顏色變為黃色且有沉淀物出現時，需要更換重新配制。廢硝酸洗滌液可倒入適當過量的碳酸鈉或消石灰中，也可用廢氫氧化鈉-高錳酸鉀洗滌液中和處理。中和后測定廢液的pH值在7左右時，可直接排放，同時用大量自來水沖洗。

4.2有機廢液類

4.2.1含三氯甲烷廢液的原位處理

環境監測系統需定期對轄區內的飲用水、地表水、生活污水和工業廢水中的陰離子表面活性劑和揮發酚進行測定，陰離子表面活性劑大多實驗室目前采用亞甲藍分光光度法（GB7494-1987），揮發酚多采用4-氨基安替比林分光光度法（HJ 503-2009），此二種方法均需用三氯甲烷（氯仿）進行萃取洗滌，實驗后的含氯仿廢液有麻醉性和致癌性，應暫存在指定的“含氯仿廢液”的廢液缸中，實驗人員在實驗后應及時對其進行原位回收處理，并在整個回收過程中應佩戴防毒面具且在通風櫥中進行。此類廢液的原位處理方法見圖9。

4.2.2含乙醚廢液的原位處理

在4.2.1中，4-氨基安替比林分光光度法（HJ 503-2009）測定揮發酚，需用乙醚來消除甲醛、亞硫酸鹽等有機或無機還原性物質，其原理為乙醚在酸性條件下萃取酚，然后加入堿進行反萃取，此時水相主要為酚和堿，有機相主要為乙醚。此乙醚純度較高，可進一步提純后供實驗室重復使用，應暫存在指定的“含乙醚廢液”的廢液缸中，實驗人員在實驗后應及時對其進行原位處理。乙醚為低沸點、易燃和具麻醉作用的有機溶劑，故整個操作過程周圍應無明火，且在通風櫥中進行。含乙醚廢液的原位處理方法見圖10。

4.2.3含四氯化碳廢液的原位處理

環境監測系統需定期對轄區內的地表水、地下水、生活污水和工業廢水中的石油類和動植物油類進行測定，大多實驗室目前采用紅外分光光度法（HJ 637-2012），該方法需使用四氯化碳作為萃取劑，實驗后的含四氯化碳廢液毒性較大，應暫存在指定的“含四氯化碳廢液”的廢液缸中，實驗人員在實驗后應及時對其進行原位處理。整個操作過程應在通風櫥中進行。此類廢液的原位處理方法見圖11。

5原位處理實驗室廢液存在的問題和解決方向

5.1存在的問題

5.1.1原位處理方法不能處理所有的實驗室廢液

原位處理實驗室廢液采用簡單易操作的實驗手段，不僅在源頭對實驗室廢液進行了有效地控制，還可以大大節省處理費用、處理時間以及人力和物力，但有些實驗室廢液不具備原位處理的條件，例如測定環境空氣中的苯系物常采用活性炭吸附/二硫化碳解吸—氣相色譜法（HJ 584-2010），該方法中需使用二硫化碳解吸樣品，二硫化碳用量少，且廢二硫化碳中含有苯系物，組分復雜，實驗室不具備原位處理的裝置，可將含二硫化碳廢液用專用容器單獨收集，妥善暫存，儲存到一定量時委托有資質的專業公司處理。

5.1.2實驗室要有專用的排水系統并需監測排口水質

目前大多數環境監測系統實驗室無獨立的排水系統，實驗廢水和生活污水混排進入城市污水管網，存在少數實驗人員圖省事將未經處理的實驗廢液直接排放，造成污染環境的嚴重后果。為了便于監控實驗室廢水排放情況，有必要建立實驗室專用排水管道，并在總排口處安裝水質在線自動監測設備。

5.2解決問題的方向

5.2.1實驗室廢液處理要建立完備的規章制度

實驗室廢液的規范化和高效化處理，還依賴于完備的規章制度。環境監測系統應根據相關法律法規，制定實驗室廢液管理和處理規章制度及實施細則，通過規章制度的約束，使實驗室廢液處理能夠有效地開展。

5.2.2提高環保認識、加強監管

加強實驗室廢液對環境污染方面的宣傳教育，組織實驗人員認真學習相關制度和規定。根據實驗室廢液管理制度，加強監管，將實驗室廢液管理納入日常管理工作，改變實驗人員在分析工作中“重實驗質量、輕廢液管理”的觀念。

5.2.3加強試劑回收利用、推行綠色清潔實驗

試劑回收利用，是一項減少環境污染和節省費用支出的雙贏舉措。在實驗過程中對沒有參與化學反應的有機溶劑，如三氯甲烷、四氯化碳等，應加以回收利用。要鼓勵實驗人員尋找新回收技術，以提高廢液回收率。此外，在保證實驗質量前提下，盡量選擇用低毒、少污染的試劑和實驗方法，并優先使用先進的分析儀器，減少試劑用量。endprint

6結語

環境監測系統作為環境保護的重要技術支撐部門，其在保護環境的同時，實驗室廢液也存在污染環境的風險。鑒于目前大多數環境監測系統實驗室廢液處理現狀，本文提出了一種基于排放者責任的原位處理方法，采用簡單易操作的實驗裝置在源頭對實驗室大多數的無機廢液和有機廢液進行有效處理或回收，但是對于少數的實驗室廢液，原位處理方法并不適用。以原位處理方法為主，非原位處理方法為輔，將成為環境監測系統實驗室廢液處理的方向。

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In|situ Treatment for Laboratory Waste Liquid of Environmental Monitoring Systems

Kuang Haiyan1， Zhang Kai1， Yang Yongan1， Tang Hongjun1， Yu Quanzhi1 ，Kuang Yansong2

（1. Suining Environmental Monitoring Center， Suining， Sichuan， 629000， China；

2. Biomedical Analysis and Testing Center of Third Military Medical University， Chongqing， 400030， China）

Abstract： The laboratory provides important technical support for environmental monitoring systems.At the same time， the laboratory waste liquid is a risk of environmental pollution. Based on the characteristics of laboratory waste liquid in environmental monitoring systems， it can be divided into inorganic waste and organic waste. Draws on the in-situ treatment of Japan， this paper discussed the in-situ treatment method for several kinds common laboratory waste liquid in environmental monitoring systems. The problems of in-situ treatment method in laboratory liquid waste processing are indicated and how to deal with these problems is illustrated. Finally， in-situ treatment mainly and ex-situ treatmentsupplemented will became the direction of laboratory waste liquid in environmental monitoring systems.

Key words： laboratory waste liquid； in-situ treatment； environmental monitoring systemsendprint