淺析高校實驗室安全與環境保護存在的問題

余觀夏, 吳林根

(南京林業大學 a.物理實驗和教學中心； b.實驗室與基地管理處，江蘇 南京 210037)

0 引 言

實驗室在發揮傳播文化知識作用的同時，在提高學生全面科學素質，培養具有實踐能力和創新能力人才等方面也發揮著重要作用。近十年，隨著對人才數量和質量需求不斷提高，我國高校得到迅速發展，辦學規模和招生數量都達到較大規模。實驗室作為實驗教學與科研的重要場所，應該適應高校規模的擴大，在中央、地方、學校的共同建設下，軟硬件建設取得較快發展。隨著實驗條件的改善，與之相適應的配套實驗室的種類和數量也在不斷地增多。各個基礎和專業實驗室為學生學習提供了豐富的實驗教學資源，先進和多樣的實驗儀器為學生的動手實踐和創新實踐創建了平臺。為了充分利用實驗資源，在正常的實驗教學的基礎上，高校實驗室通過形式多樣的開放措施，建立起學生自主學習的新型教學模式，在培養學生動手能力和創新能力方面發揮了顯著的作用。但是，由于學生進入實驗室人數和次數的增加，不同的實驗項目和實驗內容，不僅涉及不同強弱電的實驗儀器設備和化學藥品，而且在實驗過程經常遇到極端的物理條件，如高溫、高壓、真空以及輻射，在化學和生物實驗中會經常遇到一些易燃、易爆、強腐蝕性、有毒有害的試劑，在實驗中如果儀器使用不當或稍有不慎則可能導致學生人身安全事故和環境污染。因此認識高校實驗中存在的各種不同安全隱患，加強實驗室的安全管理工作是十分重要的[1-8]。

1 實驗室中存在的安全問題

1.1 用電安全隱患

隨著實驗技術、數據采集和處理技術的提高，高校實驗室的設備離不開電的需求，特別是一些大型儀器對供電提出更高要求，及時發現和排除在實驗室中存在的用電安全隱患，才能保證實驗室的正常進行。

實驗中存在的用電安全隱患主要有：線路短路、線路發熱、儀器外殼帶電、電擊、儀器外殼放電等等。①在線路排線和儀器安裝過程中使用不當造成電線絕緣層破損，會引起線路短路；②隨著用電設備的增多，加上電路老化，特別是一些大功率儀器的接入超過線路所能承受的功率，引起線路發熱，導致絕緣層融化或起火，也會引發短路；③如果插線板接入過多用電器，超過接線板的功率，引起接線板發熱、跳火，造成接線板自生損壞，同樣會引起短路，或引起周圍線路損壞；④儀器的接地線不能很好的接地，或接地不良，儀器長時間的使用，接頭由于發熱、破損等原因可能引起儀器外殼帶電；⑤剩余電荷引起的用電隱患，部分大功率儀器含高壓電路，當儀器使用完之后，儀器內部的電感和電容中仍有大量的剩余電荷，如果此時有人觸及這些設備，就可能遭受剩余電荷電擊。⑥靜電引起的用電隱患，在干燥的實驗室里，由于儀器在運轉過程摩擦在儀器的絕緣外殼帶上高壓靜電，可以產生放電，引發事故，另一方面，人體也會由于運動帶上靜電，如果觸摸一些精密儀器，會由于放電導致儀器部件的損毀。

1.2 環境安全隱患

實驗室的環境包括實驗室用房、室內安排布局、實驗設備、照明用電、溫度濕度條件、通風采光條件、有害有毒物質的安全排放和處理等硬件環境建設。規范和方便的環境，可使學生產生安全感和嚴肅感，從而激發學生的實驗熱情。實驗室本著“以人為本、預防在先、安全第一”的基本原則，確保實驗環境、化學藥品、設備不會對師生造成傷害，滿足師生最基本的安全需要。近年高校擴招使得實驗室環境遭到破壞，造成了一定的安全隱患[9-12]。

實驗室環境安全的主要問題是：布局不合理、實驗環境不合理、儀器擺放不科學。

(1) 實驗室布局不合理。學校擴招后，為解決實驗室的緊張狀況，出現不同類型實驗用房混用情況，特別是一些綜合實驗大樓，例如化工類(化學、生物、環境等)實驗室和理工科的物理類(物理實驗、機械類、電工類等)實驗室分布在一起，由于不同的功能實驗室對用電，水，氣的要求不同，實驗大樓統一的排氣井和排風扇不僅造成實驗面積和資產的浪費，而且排風系統的噪聲影響了物理類實驗的正常進行，同時由于化學類實驗在排污方面存在的弱酸堿性廢液較多，會引起排污系統管道接頭的腐蝕，造成污水的泄漏。此外物理類實驗對電的要求較高，綜合實驗樓統一的電力系統(電線，空氣開關等)只能滿足一般的實驗需求，在物理類實驗中由于特殊的電力要求經常出現跳閘現象，影響了正常的實驗，實驗用房的混用還表現將部分辦公用房或教室轉為實驗用房；如改造的實驗室無法滿足實驗的要求，造成廢氣和廢液無法有效地回收，進而造成環境污染；實驗室與辦公室和教室混在一起，無關人員能隨意進入實驗室，易造成化學藥品和儀器設備丟失和其他安全隱患。

(2) 沒有適當的實驗環境文化。實驗不同于理論課，是一門嚴謹、科學，富有創新思維的課程，很多學生對實驗沒有足夠認識，態度不夠端正和嚴謹，在實驗操作上不夠認真和細致，以至于在實驗課程中不僅收獲很小，由于在操作中隨意性較大，造成化學藥品、有毒氣體的泄露、儀器的損壞、甚至造成人員受傷等嚴重事故。因此雖然實驗室儀器軟硬件設施得到提高，但缺乏實驗室加強安全和環保規定，沒有重視實驗室安全和環保文化的宣傳和建設，且學生和科研人員進入實驗室沒有準入制度，給實驗室帶來安全隱患。

(3) 實驗室儀器設備布局不科學。雖然近幾年實驗條件有所改善，但還是不能滿足實驗的要求，隨著研究生招生人數的增加，學生的科研工作基本在實驗室完成，各種各樣的精密實驗儀器為師生的科研工作成果提供了保障。由于各個導師或科研團隊相對獨立，很多實驗儀器設備無法獨立擺放，往往不同類型的實驗儀器堆積在一起。過多的電子設備使得線路超負荷運行，并且儀器在相對封閉的環境中，熱量無法及時排除，造成用電安全隱患，而且，許多實驗儀器需要的特定的物理條件(溫度、濕度、噪聲等)無法滿足，導致儀器無法正常工作，另一方面，化學類實驗雖然采取了排氣系統，但總有少量酸、堿性氣體長期對電子設備的儀器的外表或內部電路進行慢性腐蝕，引起儀器的故障，甚至出現漏電等故障。

1.3 化學藥品的安全隱患

高校實驗室化學品具有種類繁多、成分復雜的特點。為杜絕化學藥品的丟失或誤用等事故，各個高校實驗室加強了對有毒、有害、強酸堿等化學藥品的管理，實行申請后再統一購置的辦法，同時實行危險品需要雙人領用和雙人保管制度，以便減少化學藥品的丟失和任意放置。雖然在化學藥品的申領上確保了化學藥品規范，但在使用過程中和使用后仍然存在一定的安全隱患。①化學實驗中，藥品在取用、使用過程中，由于揮發或在反應過程中產生氣體，引起化學物質部分泄露，造成空氣污染，對實驗室和周圍環境造成危害。在實驗完畢后，雖然殘液倒入廢液池或桶中，但對留有一定殘液的反應裝置洗滌后的廢液往往直接排入下水道，使得管道受到腐蝕而造成滲漏，同時流入地下的廢液，會對環境的造成更大的污染；②化學藥品的隱患還在一些壓力容器的使用中，部分壓力會導致氣體的泄露進而引起安全隱患；③雖然化學藥品領用實行了雙人領用制度，但在具體的操作時，由于藥品的頻繁使用，不能實現實時的管理，特別是實驗完畢后，剩多余的化學藥品無法及時反饋到領用處，因此管理制度還需要完善。

2 實驗室中存在的環保隱患

實驗室中環保隱患主要由化學類實驗產生。化學類實驗室除了傳統的有機和無機化學實驗，各種生化、高分子復合新材料、新能源等新實驗項目不斷涌現。門類多，項目雜的化學實驗，涉及到各種化學藥品和化學試劑的應用，涉及到實驗過程中發生化學反應會產生諸多廢液(如：實驗的產物、中間產物、強酸強堿、有機溶劑、提取液、萃取液、展開劑等)、廢氣(包括各類有害氣體)和固體廢棄物等。如果不采取有效的防治措施，勢必會影響實驗室的教學和工作環境，損害實驗室科教人員和學生的身體健康，同時給周邊環境造成環境污染[13-16]。

(1) 廢氣的污染引發環保隱患。一般化學實驗室都有較好排氣和通風設施，有毒和能產生刺激性氣體的實驗在通風櫥內完成，以保證實驗技術人員和實驗室的安全。但一般情況下，化學實驗室通風設備沒有將廢氣進行處理就直接將氣體排到室外。實驗室產生的廢氣不僅使附近的空氣受到污染，造成環境質量下降，影響了校園師生的身體健康，而且這些廢氣長期排放到室外空氣中會破壞整個大氣環境，含硫的化合物會形成酸雨，形成長期的更大范圍的二次災害；二氧化碳等氣體會引起溫室效應；含氟等化合物會破壞大氣臭氧層；特別是有的廢氣經過太陽光紫外線照射能生成一種更有毒的氣體，造成生物的致病，甚至死亡。

(2) 廢液的污染引發環保隱患。由于生化實驗室的實驗種類多，在實驗過程中會產生各種各樣的廢液，一般情況絕大多數的廢液被排放到廢液池中或密閉的聚乙烯桶中集中處理，減少了廢液對環境的破壞。但這不能排除在實際操作過程中少量廢液或洗滌產生的稀釋的廢液直接排放下水道中，這些廢液中普遍含有具有毒性較大重金屬離子、有使水中的pH 值發生變化，且有腐蝕性的酸堿液、有破壞水體平衡，使水中微生物快速繁殖有機物、引起有機物發酵產生有毒氣體、有使水體出現富營養化現象，造成藻類大量繁殖，使水中缺氧，導致魚類死亡的氮、磷廢液等。同時廢液的部分排放也會導致下水管道及其接頭的腐蝕，造成滲漏現象，影響正常實驗教學活動。

(3) 固體廢棄物的污染及危害。實驗室產生的固體廢棄物主要有，化學類廢氣物：多余化學樣品、反應生成的固體產物、殘留或失效的化學試劑、廢棄的試劑瓶等；測試類固體廢氣物：合成的各類固體樣品經過實驗后，一般受到污染而廢棄；物理類固體廢氣物：主要有各類廢氣的電池，報廢的電子元氣件、電路板和各種燈管(包括各種示波管、射線管等)。這些固體廢棄物更多情況下被隨意丟棄當作一般垃圾處理。由于這些固體廢氣物成分復雜，濃度高，往往含有各種不同的金屬元素和有害成分，其中的有害組分很容易受到雨雪淋溶、地表徑流的侵蝕，滲入土壤，導致土壤和地下水污染。這些固體廢棄物還會隨天然降水，直接進入水體，使地面水污染。然后通過農作物、地面水或地下水對人體產生危害。

(4) 放射性污染及危害。放射性污染在實驗中是比較隱蔽，危害性較大的環境污染，化學類的放射性廢物包括固體放射性廢物、放射性標準溶液、實驗剩余的放射性溶液和高濃度的容器刷洗液。物理類放射污染主要包括：①電磁輻射，電子、電器設備在工作過程中會產生的不同頻率的電磁輻射會形成電磁輻射污染, 如高頻感應加熱設備、 高頻介質加熱設備、短波與超短波測試儀儀器、微波加熱器等； 在電磁輻射中還包括實驗室長時間使用計算、手機，無線路由器等產生的低功率電磁輻射，長期處在這種低輻射可以引起人體神經衰弱癥及植物性神經功能紊亂等；②射線輻射，生物實驗誘發種子基因突變的放射源，檢測中心的X光衍射儀等會發出或泄露出不同強度X射線輻射，以及無菌室的紫外燈產生的紫外線等。這些放射性射線輻射能殺死或誘變生物體細胞，妨礙正常細胞分裂和再生，并且引起細胞內遺傳信息突變。受輻射的人在數年或數十年后可能出現白血病、惡性腫瘤、白內障、生長發育遲緩、生育力降低等遠期軀體效應。

3 建立實驗室安全和環保的多重機制

實驗室安全和環保的運轉是實驗室建設和管理永恒的話題。只有從完善實驗室安全制度、加強實驗室日常管理、落實實驗室的責任制、增強師生的實驗安全和環保意識等多個方面，建立多重機制的管理才能確保實驗室安全和環保的運轉。

3.1 合理規劃實驗室布局

實驗室是特殊的教學和科研場所，對其環境和硬件設施提出了較高的要求。在滿足一般建筑安全規范要求的基礎上，對實驗室建設規劃，還要充分考慮實驗中噪聲、廢氣、廢液和輻射等對環境的影響，物理類的實驗室與化學類和生物類的實驗室相對獨立，便于實驗在建設過程中對有環境影響的實驗室進行統一的建設，如通風管道的建設、廢液的收集和處理；同時根據不同實驗室的不同功能，在充分考慮實驗的項目后，要合理規劃實驗室的強弱電的容量和布局，以及排污和排氣系統材質和位置。

3.2 完善實驗室安全和環保制度

建立一系列嚴格的安全和環保管理制度的目的不僅是保障實驗室場所、實驗人員、實驗設備和環境的安全，也是充分利用實驗室資源，滿足實驗人員實驗需求的基礎。完善的安全和環保制度在張貼的同時，還要讓實驗人員熟悉和遵守。對實驗技術人員要經常性的進行安全教育和提示，定期或不定期的進行安全知識的培訓，增強他們以制度辦事的原則，以及安全和環保的意識；對要進入實驗室進行實驗的師生，要進行安全和環保教育的準入制度，除了準入前的安全和環保培訓教育，還要適當的進行實驗室安全和環保制度內容的考核，另外為了保證安全和環保教育的質量，還需加強實驗室的安全和環保的文化建設，渲染實驗室安全和環保的嚴肅氛圍，同時要保證在每個特定的實驗項目開始前、進行中的特定條件的安全和環保教育。

3.3 落實實驗室安全和環保責任制

為保障制度建立的有效運行，應成立清晰的安全組織機構，明確各級人員的責任制。通過由高到低的逐級明確安全責任，細化到各個實驗室的安全負責人，將實驗室的安全和環保作為實驗技術人員的年終考核的指標之一。對實驗室儀器和藥品的使用，實行登記制度，對實驗中有毒有害藥品的領用，以及高壓、易燃氣體使用，實行雙人管理和全程監督，對實驗中未用完的藥品及時回收。

4 結 語

高校實驗室是高校教育和教學的重要場地，只有充分認識在實驗中存在的安全和環保問題，才能有效地采取措施，防微杜漸，才能保證實驗室有效安全的運行；同時在實驗室條件下進行安全和環保的教育也是實驗教學中素質教育的一部分，讓學生在實驗室環境中充分認識實驗安全和環保的重要性，做好每個實驗的安全和環保，為培養高素質的人才奠定基礎。

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