化學實驗室安全與環保建設的探索與實踐

任淑霞, 閏明濤, 劉 磊, 徐建中, 張金超

(河北大學 a. 化學國家級實驗教學示范中心; b. 化學與環境科學學院，河北 保定 071002)

·實驗室環境與安全·

化學實驗室安全與環保建設的探索與實踐

任淑霞, 閏明濤, 劉 磊, 徐建中, 張金超

(河北大學 a. 化學國家級實驗教學示范中心; b. 化學與環境科學學院，河北 保定 071002)

安全與環保是社會永恒的話題，高?；瘜W實驗室安全與環保問題一直也是人們關注的熱點。在綠色化學思想的指導下,河北大學國家級化學實驗教學示范中心重新構建了安全與環保的管理模式。安全管理主要從化學試劑、儀器設備、操作實驗的人三要素著手，分別制定了詳細的管理措施。環保管理主要從達標排放指標著手，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，最大程度地實現實驗廢棄物的再循環利用并創新治理方法，在實驗室污染物處理方面取得了良好的效果,也提高了人才培養的質量。實踐證明，重新構建的安全與環保管理運行模式可操作性強，使中心的安全和環保得到了較大程度地改善。

化學實驗室； 安全與環保； 污染治理

0 引 言

化學是一門實踐性很強的學科，著名的化學家戴安邦認為：“實驗是培養全面化學人才的最好方法”[1]，由此可見實驗課程在化學教學中的重要性。近年來，隨著環境污染事件的曝光以及環境污染對環境及人類危害的宣傳，導致幾乎全民都對環境保護有了深刻的認識,特別是高?；瘜W實驗室事故報道,讓學化學或者涉及化學的學生和家長都非常擔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保方面也做了大量工作[2-9]。河北大學化學實驗中心是國家級實驗教學示范中心，承擔著化學、生命、藥學、質量技術監督、建筑等6個學院學生的基礎化學實驗教學工作，開設了無機化學、有機化學、分析化學、物理化學、高分子化學、化學工程、環境科學與工程等20余門實驗課程，因此，化學藥品用量大、種類多。實驗中心在參照國家關于高等院?；瘜W實驗室安全與環保政策，借鑒兄弟院校的管理經驗，并結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與保障機制

實驗室是化學品存放、使用的主要場所，也是安全事故突發的場所。近年來,高校實驗室安全事故屢有發生，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。將導致實驗室事故發生的條件歸納為3類：化學試劑、儀器設備、操作者，并針對這3類分別制定出臺相應的管理措施，開展管理和建設。

1.1完善安全制度建設

(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備室內。每學期末，各實驗室負責人上報下學期藥品計劃，中心辦公室統一計劃、分批購買、隨用隨要。實驗室負責人建立動態臺賬，每周動態報告所有化學試劑的使用、剩余情況，如表1所示，對于易制毒和特殊?；罚O立專門的管理員，實行“雙人、雙鎖”管理。

表1 化學試劑周用量動態表

中心各實驗室分別編制了“實驗室安全環保手冊”，加強學生的安全教育。手冊中第一、二部分對各實驗項目所用藥品的理化性質、實驗過程中安全注意事項，可能會產生的突發事故應急處理措施進行了詳細的介紹說明?！皩嶒炇野踩h保手冊”中，每個實驗項目的安全事項是由實驗技術人員和授課教師共同探討編寫。內容由多年實驗過程中積累的經驗、安全常識、安全培訓和參觀交流的知識所構成。

(2) 儀器設備管理“多排查、多記錄”。實驗人員負責所轄實驗室儀器設備的安全管理，密切關注儀器設備的使用狀態，定期檢測、維修，建立安全臺賬記錄，對有安全隱患的儀器設備要及時排除隱患。強化氣體裝置的定期安全檢查、記錄，并將相應的氣類鋼瓶安全使用注意事項制作成掛牌安裝在相應位置，保證標識明確、醒目。各實驗員負責所轄安全片區內各種應急設備的維護保養，比如噴淋裝置、洗眼器、消防設施等，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”。據臺灣慈濟大學實驗室安全衛生教育訓練教材介紹, 在實驗室安全事故中, 人為因素引起的事故比例高達98%。實驗教師和學生是實驗室工作的基本群體, 是實驗室安全環保工作的管理者和參與者, 他們的素質條件、是否掌握安全環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”。為建設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，扎實做好安全預防。為了實現“全面安全管理”的理念，實驗教師將實驗授課內容分為三部分：① 實驗內容，② 安全事項，③ 實驗產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的測定”的授課，安全事項的講解中，不僅要強調戴手套防止原液過氧化氫灼燒皮膚，還要強調吸取過氧化氫和催化劑碘化鉀的移液管不能混用，并且對學生進行現實案例分析、教育。曾經學生用移取碘化鉀而并未清洗的移液管移取過氧化氫，結果下一批學生做實驗時，教師發現過氧化氫溶液的試劑瓶嚴重變型突起，并及時制止學生使用，避免了學生開蓋(由于瓶內壓力大，而將過氧化氫噴出)而引起的傷害事故。采用這種授課方式，會促使學生對實驗的安全性非常重視，不僅能夠避免安全事故的發生，還能夠促使實驗順利的進行，規范學生的操作，減少不必要的損失。

1.2落實安全保障機制

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

(2) 中心組織實驗技術人員定期進行高校實驗室安全考試。

(3) 每學期實驗課開課前，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) 設置門禁及實驗室監控系統，實行刷卡進門管理，保證實驗室人員和財物的安全，監控系統可實時觀察到實驗室內部的狀況，包括是否有水、火、煙等異常狀況。通過監控系統，發現并及時處理了4起水患。

2 重視環保制度的建設與實踐

隨著高校招生規模的擴大，實驗室實驗人時數劇增，化學試劑用量，三廢的產生都明顯地增加。高?；A化學實驗室廢棄物處理的調查研究中可以看出，超出90%的大學生都知道實驗室有廢棄物產生。在實驗教學中，也感覺到現在的大學生安全與環保意識越來越強，有的學生會針對實驗完畢后產生的三廢，特別是廢液的去向專門請教教師。為了讓學生充分了解、掌握實驗室保護環境的科學手段，中心對實驗室的環保建設制定了明確的制度。

2.1實驗室環保制度公示

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

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

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

2.2貫徹落實環保制度

(1) 實驗室產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簽，標明成分，廢棄原因，暫儲存于廢物中轉站定期處理。

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

(3) 廢液的處理方式分為循環使用處理、學生綜合創新處理，實驗技術人員處理。

實驗中心成立專門的學生綜合創新處理實驗室，由實驗技術人員根據廢液的性質確定廢液處理項目。例如，基礎化學分析實驗“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，組織學生查閱文獻,自己組織廢液的處理,由實驗技術人員指導。學生提出的創新廢液的處理方法如果失敗，最終由實驗技術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) 實驗技術人員和授課教師對實驗項目進行改進，以減少三廢的產生，每改進一個實驗，學院給予一定的課時獎勵。

在中心環保制度的約束與激勵下，環保工作依托學科優勢，取得了較好的效果。物化實驗室已經開啟了實驗室內的小循環，無機化學實驗室、分析實驗室，物化實驗室以及物化和環境實驗室之間開展了實驗室之間的大循環。實驗室廢液的處理技術不斷創新。目前，中心正在加大整合力度，以期在綠色化學的指導思想下，實驗室的安全環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”由美國化學會(ACS)提出，目前得到世界廣泛響應。國內高校紛紛鼓勵教師開展綠色化學實驗教學研究[10]。實驗中心也逐步把綠色化學應用于實驗教學，在實驗始端就用科學手段，確保實驗全過程，使環境少受或者不受污染。例如，物化實驗室開設的燃燒熱的測定，原來使用的測定物質為萘，由于萘具有很強的升華性，學生在稱量，壓片過程中容易灑落，導致實驗室內充滿著萘的味道，造成不良的實驗環境。為了改善實驗環境，經過授課教師和實驗技術人員的摸索、改進，測定物質改為蔗糖，測定效果很好，能達到教學效果。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，既滿足了教學大綱要求，又排除或者減少了對師生的危害及環境的污染。

(2) 實驗室中污染的防治。學生實驗不可避免會有不同程度的“三廢”排放，不僅造成環境污染，也給學生與教師的身體健康帶來威脅。各高校也紛紛針對化學實驗室產生的廢物處理進行研究[10-13]。廢氣通過實驗室的通風系統收集外排至大氣，對周圍環境幾乎不產生影響。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，定期委托有資質單位處理。三廢中實驗室廢水排放量最大，而且成分復雜，也是高校廢物處理研究的對象。

在綠色化學思想的指導下，必須做好實驗室的環保工作,實驗中心要求開設的實驗課程在滿足教學大綱要求的情況下，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，還組織負責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。

(1) 課程內化學廢棄物的再循環利用。實驗技術人員和課程負責人根據開設課程的特點,在滿足教學要求的情況下,搞好課程內的藥品小循環連接或重復利用。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“蔗糖轉化反應速率常數的測定”。環境實驗室通過治理回收的手段，重復利用硫酸銀用于實驗項目“廢水中CODCr的測定”。

(2) 課程間化學廢棄物的再循環利用。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。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，中心依托環境科學與工程專業的課程優勢，在實驗室廢水處理上別具特色。在環境實驗項目中，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境工程實驗中由羅丹明B配制的印染廢水，實現了實驗室之間的大循環。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，不僅減少了實驗室的環境污染，同時增強了學生綠色化學、環境保護的意識。

(3) 實驗室廢水的治理。廢水在各實驗室分類收集的基礎上，由學生綜合創新處理實驗室處理，主要是環境科學與工程專業的學生和愛好環保的其他專業的學生負責廢液的處理。處理過程既是學生把知識應用到實踐的過程，也是鍛煉學生能力的過程。各實驗室實驗員指導監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，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。中心實驗員指導學生研制了一種碳復合吸附劑，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、環保。此過程中，不僅僅是處理了廢液，環境得到了保護，還提高了學生的環保意識，鍛煉了學生分析問題、解決問題的能力，提升了學生的創新意識和研究問題的水平。

3 結 語

化學實驗室的安全與環保工作水平是反映一個學院教學水平、科研水平和管理水平的重要標志之一，也是人才培養的重要環節。目前，從實驗中心安全與環保制度的建設與實踐表明，實驗技術人員起著非常重要的作用，實驗技術人員是實驗室安全的預警人，是實驗室環保的執行者。因此，實驗人員的安全教育與培訓十分重要?？傊?，通過加強安全與環保管理，貫徹綠色化學理念，不斷提升實驗者的能力和素質，化學實驗室的安全與環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改革研究與實踐項目(2015GJJG005)；河北大學第八批教學改革研究課題(JX08-WT-18)；河北大學化學與環境科學學院院級教改項目(HBUHXJG2016-15)

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

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