基于清潔生產(chǎn)技術(shù)的高校實(shí)驗(yàn)室廢棄物污染控制與管理

黃紅麗 羅 琳 秦普豐 戴春皓 張嘉超 尚 翠 魏祥東

湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 湖南長沙 410128

隨著高等學(xué)校對人才實(shí)踐能力要求的提高，本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加頻繁；而研究生招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)室的科研需求也日益增加。因此，高校實(shí)驗(yàn)室規(guī)模不斷擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)室廢棄物的排放及其污染問題也越來越嚴(yán)重。

為了保護(hù)環(huán)境，加強(qiáng)對高校實(shí)驗(yàn)廢棄物的管理，國家在2005年出臺了《教育部、國家環(huán)境保護(hù)總局關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室排污管理的通知》(教技〔2005〕3號)，各級部門和相關(guān)單位也制訂了措施來保證排污制度的執(zhí)行，這些制度在預(yù)防和治理污染上起到了一定的作用。但是調(diào)查發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室廢棄物的污染控制并不理想，存在很多問題[1-4]。余錄等[5]經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在參與調(diào)查的50所高校中，38%的高校管理制度不完善，68%的高校實(shí)驗(yàn)操作不規(guī)范，44%的學(xué)校環(huán)保意識宣傳不到位，62%的高校實(shí)驗(yàn)廢液未經(jīng)處理直接排放。

清潔生產(chǎn)是指不斷采取改進(jìn)設(shè)計(jì)、使用清潔的能源和原料、采用先進(jìn)的工藝技術(shù)與設(shè)備、改善管理、綜合利用等措施，從源頭削減污染，提高資源利用效率，減少或者避免生產(chǎn)、服務(wù)和產(chǎn)品使用過程中污染物的產(chǎn)生和排放，以減輕或消除對人類健康和環(huán)境的危害[6]。因此，清潔生產(chǎn)管理能在污染產(chǎn)生之前進(jìn)行削減，從而減輕末端治理的負(fù)擔(dān)。目前，清潔生產(chǎn)管理已成功應(yīng)用于化工生產(chǎn)、電子產(chǎn)品、造紙等行業(yè)[7-11]，但在高校實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理的應(yīng)用還不多見。本文擬分析實(shí)驗(yàn)室廢棄物的類型及危害，基于清潔生產(chǎn)技術(shù)，提出高校實(shí)驗(yàn)室廢棄物的污染控制措施，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理體系，以期徹底解決高校實(shí)驗(yàn)室廢棄物污染問題。

1 實(shí)驗(yàn)室廢棄物的類型

按廢棄物的形態(tài)可以將實(shí)驗(yàn)室廢棄物分為廢氣、廢液、固體廢棄物三類。

1.1 廢氣

實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢氣主要包括化學(xué)試劑的揮發(fā)、排空的標(biāo)準(zhǔn)氣及載氣、實(shí)驗(yàn)反應(yīng)氣體產(chǎn)物等。這些氣體如果彌散在實(shí)驗(yàn)室或直接排入大氣，會對實(shí)驗(yàn)室工作人員和環(huán)境造成嚴(yán)重危害。如NH3、SO2、氯氣及氟氧化物等刺激性有毒氣體對生物的眼睛和呼吸道黏膜有很大的刺激作用；H2S，CO，CH4等窒息性氣體可能造成人體缺氧性休克。由于每次實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的氣體量不大，并未引起實(shí)驗(yàn)室人員足夠的重視，這些氣體通常是未經(jīng)任何處理便通過通風(fēng)櫥直接排放到空氣中，這將形成較大的危害。

1.2 廢液

實(shí)驗(yàn)室廢液主要是實(shí)驗(yàn)過程中失效的貯備液、多余的樣品、反應(yīng)液態(tài)介質(zhì)、洗滌液、廢舊溶劑等。按照其成分來講，主要是各種酸堿廢液、有機(jī)廢液、重金屬廢液等。這些廢液通常具有強(qiáng)酸性、強(qiáng)堿性或者強(qiáng)腐蝕性，個別元素還會導(dǎo)致人體機(jī)能失調(diào)。如果這些實(shí)驗(yàn)室廢液未得到妥善處理將對環(huán)境造成極大影響，甚至危害人體健康。

1.3 固體廢棄物

實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的固體廢棄物包括一般性固體廢物(一次性手套、棉手套、防塵口罩、稱量紙、濾紙等)，化學(xué)反應(yīng)的固體產(chǎn)物，消耗和破損的實(shí)驗(yàn)用品(玻璃器皿、包裝材料等)以及過期藥品、空化學(xué)藥瓶等。這些固體廢棄物種類繁多、成分復(fù)雜、環(huán)境危害大，特別是過期藥品，如果隨意丟棄，會對周邊環(huán)境和人類生命健康造成巨大威脅。

2 實(shí)驗(yàn)室廢棄物的污染控制

對于實(shí)驗(yàn)室污染控制不僅要進(jìn)行末端治理，更要將清潔生產(chǎn)技術(shù)引入實(shí)驗(yàn)室管理中，源頭控制實(shí)驗(yàn)室廢棄物的產(chǎn)生，通過前處理減少廢棄物的產(chǎn)生，加強(qiáng)廢棄物的處理，從而完成實(shí)驗(yàn)室污染防治工作，實(shí)現(xiàn)高校實(shí)驗(yàn)室廢棄物的綠色管理。

2.1 源頭控制實(shí)驗(yàn)室廢棄物的產(chǎn)生

廢棄物無論如何處置都無法完全消除，因此應(yīng)該采取措施盡量不產(chǎn)生或少產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)室廢棄物。

(1)改變毒性化學(xué)物質(zhì)的使用。實(shí)驗(yàn)室所排放的廢棄物量雖比其他污染源少，但排放毒性物質(zhì)所造成的環(huán)境危害是不可忽視的。因此，在選用藥劑時應(yīng)該盡量避免使用毒性化學(xué)物質(zhì)，采用無毒藥劑替代。如清潔液可以分解清潔劑及其他硫酸除污劑替代重鉻酸鉀—硫酸除污溶液或其他鉻酸除污劑。

(2)采用微型實(shí)驗(yàn)方法。包括使用精密分析儀器替代傳統(tǒng)的分析手段和使用微量分析技術(shù)。微型實(shí)驗(yàn)方法使用的試劑用量大大減少，產(chǎn)生的廢液也會大大減少，同時精密分析儀器操作簡單、分析結(jié)果準(zhǔn)確，便于推廣。如氮的測定采用微量凱式定氮法替代傳統(tǒng)凱氏定氮法。

(3)購置適量的藥劑、配制適量的溶液。實(shí)驗(yàn)室使用者對使用藥劑的購置必須對藥劑量嚴(yán)加控制，以免造成藥品的浪費(fèi)，增加實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢污量。配制溶液時按實(shí)際用量配制，避免多余的溶液成為實(shí)驗(yàn)室廢液來源。

(4)建立資源共享平臺。高校實(shí)驗(yàn)室并不完全開放，某一實(shí)驗(yàn)室不需要的藥劑或廢液對于其他實(shí)驗(yàn)室或許并非完全無用，在有效的資訊溝通條件下，交換再利用是可行的處理方法。同時藥品購買時在資源共享平臺進(jìn)行藥品登記，包括藥品種類和存量。各個實(shí)驗(yàn)室之間可以通過該信息平臺查找所需藥劑，從而減少重復(fù)購置藥品的可能。

2.2 落實(shí)實(shí)驗(yàn)室廢棄物的前處理

對實(shí)驗(yàn)室廢棄物的前處理可以大大減少廢棄物在儲存、運(yùn)送及處理時的危害性，同時也可以降低其危害性而成為一般廢棄物，從而依據(jù)一般廢棄物的處理規(guī)范進(jìn)行處理。

(1)酸堿廢液的處理。利用各種化學(xué)藥劑使酸、堿性廢水發(fā)生中和反應(yīng)，使pH值控制在適宜范圍后排放。酸性廢液常用NaOH或生石灰進(jìn)行中和，堿性廢液常用H2SO4進(jìn)行前處理。

(2)重金屬廢液的處理。主要利用化學(xué)藥劑與重金屬廢液形成不溶解的沉淀物而分離。通常將石灰、氫氧化鈉或硫化鈉等化學(xué)藥劑加入重金屬廢液中形成溶解度低的氫氧化物、硫化物等沉淀物并進(jìn)一步分離。

(3)生化及微生物廢液處理。通常經(jīng)消毒處理后方可排放。消毒處理方式一般是利用O3、Cl2、紫外線等消毒滅菌，減少其對環(huán)境的危害。另外也可以通過高溫滅菌后再排放。

2.3 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室廢棄物的處理

引入清潔生產(chǎn)技術(shù)可以大大減少實(shí)驗(yàn)室廢棄物的產(chǎn)生，但仍有部分廢棄物需要進(jìn)行處理。

2.3.1 廢氣

對于有毒的廢氣可以經(jīng)專用的通風(fēng)管道或通風(fēng)設(shè)備，先充分稀釋，再外排。毒氣濃度高的廢氣，必須經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)處理(吸收、吸附等)或氧化燃燒，方能外排。

2.3.2 廢液

各種廢液存放時必須標(biāo)清成分、封存時間，并由專門人員定期收集廢液，交由具有危險(xiǎn)廢物處理資質(zhì)的單位統(tǒng)一處理。

2.3.3 固體廢棄物

對于一般性固體廢棄物按生活垃圾廢棄物處理，其中損傷性廢棄物裝入利器盒，其他裝入環(huán)保袋送至生活垃圾場；藥品空瓶清洗干凈進(jìn)行資源回收或請廠商收回；實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)廢物要有專門容器收集、專門房間存放、專門人員管理，并交由具有危險(xiǎn)廢物處理資質(zhì)的單位統(tǒng)一處理。

3 實(shí)驗(yàn)室廢棄物的管理體系建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室廢棄物的管理是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它不只是某一個部門的事情，而是每一個人的責(zé)任和義務(wù)，有效的監(jiān)督機(jī)制、完善的管理制度和人們的環(huán)保意識是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室廢棄物安全管理的基本條件[12]。

3.1 建立實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理的職能部門

實(shí)驗(yàn)室廢棄物的管理并非單個實(shí)驗(yàn)室能夠獨(dú)立完成的，而基于清潔生產(chǎn)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理體系更需要全校各個實(shí)驗(yàn)室的全面配合。因此，學(xué)校應(yīng)建立以主管實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理的副校長牽頭，各學(xué)院分管實(shí)驗(yàn)室的副院長、實(shí)驗(yàn)室中心主任、專家教授、一線教師共同參與實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理體系的建設(shè)。同時，建議成立由學(xué)校教務(wù)處實(shí)驗(yàn)室管理科、學(xué)院實(shí)驗(yàn)室中心、教學(xué)、科研相關(guān)人員共同組成的實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理委員會，直接負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室廢棄物的源頭控制、前處理和貯存措施的實(shí)施，負(fù)責(zé)污染控制措施的相關(guān)培訓(xùn)以及各項(xiàng)規(guī)章制度的落實(shí)。只有學(xué)校高度重視和大力支持，實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理體系的建設(shè)才能順利進(jìn)行。

3.2 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理的硬件、軟件設(shè)施建設(shè)

為了更好地建立基于清潔生產(chǎn)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理體系，首先應(yīng)該加強(qiáng)各項(xiàng)硬件設(shè)施的建設(shè)。

(1)建立資源共享平臺。通過在資源共享平臺上實(shí)施藥品登記制度，實(shí)現(xiàn)藥品的交換再利用，盡量減少藥品的重復(fù)購置。

(2)建立專門的廢液前處理中心。設(shè)置廢液的前處理工藝，實(shí)現(xiàn)常規(guī)廢液的前處理，大大減少廢液的產(chǎn)生，降低實(shí)驗(yàn)室廢棄物的處理成本。

(3)建設(shè)廢棄物集中存放點(diǎn)。目前，已經(jīng)添置符合標(biāo)準(zhǔn)的容器對各種廢棄物進(jìn)行分類收納，但并沒有建立統(tǒng)一的廢棄物存放地點(diǎn)，各學(xué)院只能將廢棄物存放在實(shí)驗(yàn)室，這必將對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境造成影響，同時危害實(shí)驗(yàn)室工作人員的身心健康。因此，學(xué)校應(yīng)統(tǒng)一建立集中存放地點(diǎn)，更有利于實(shí)驗(yàn)室廢棄物的安全管理。

除了硬件設(shè)施的亟待解決，軟件設(shè)施的建設(shè)也刻不容緩。目前，針對實(shí)驗(yàn)室廢棄物的管理，已經(jīng)制訂了相應(yīng)的廢棄物管理制度，如《湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)廢棄物管理辦法》《湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢棄物收運(yùn)要求》。然而，現(xiàn)有的管理制度還遠(yuǎn)不能將清潔生產(chǎn)技術(shù)全面貫穿到實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理中。因此，應(yīng)該借鑒其他國家先進(jìn)的管理經(jīng)驗(yàn)，通過查閱資料、實(shí)地考察、召開座談會、征求意見等多種形式完善各種管理制度，如：實(shí)驗(yàn)室常見廢棄物分類表、藥品登記制度、源頭控制實(shí)驗(yàn)室廢棄物指導(dǎo)手冊、實(shí)驗(yàn)室廢棄物前處理申報(bào)制度、實(shí)驗(yàn)室廢棄物前處理指導(dǎo)手冊、實(shí)驗(yàn)室廢棄物安全管理培訓(xùn)制度等。這一系列規(guī)章制度的制訂與實(shí)施將為實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理提供制度保障。

3.3 加強(qiáng)宣傳培訓(xùn) 提高環(huán)保意識

目前，組織召開一年一度的實(shí)驗(yàn)人員集中培訓(xùn)會，培訓(xùn)會邀請相關(guān)專家進(jìn)行實(shí)用性的講座，提高實(shí)驗(yàn)人員的實(shí)驗(yàn)室廢棄物安全管理意識。為了全面提高高校實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理水平，學(xué)校應(yīng)進(jìn)一步廣泛開展環(huán)保宣傳教育活動，除實(shí)驗(yàn)人員以外，所有可能參與實(shí)驗(yàn)室工作的人員，包括本科生、研究生、科研人員等都應(yīng)該進(jìn)行不同形式的實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理培訓(xùn)。本科生可以在入學(xué)教育中增加環(huán)保知識的學(xué)習(xí)，課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中指導(dǎo)教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生規(guī)范操作，培養(yǎng)良好的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。研究生在課程設(shè)置中增加實(shí)驗(yàn)室安全管理相關(guān)專題，提高大家的實(shí)驗(yàn)室安全意識。相關(guān)的科研人員應(yīng)和實(shí)驗(yàn)人員一樣，定期參加實(shí)驗(yàn)室安全管理培訓(xùn)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理制度的真正落實(shí)。同時還可以通過知識競賽、考試、先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室評選等活動，營造實(shí)驗(yàn)室廢棄物安全管理的良好氛圍。

4 結(jié)語

高校實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生的廢棄物雖然數(shù)量小，但種類繁多，環(huán)境污染大，運(yùn)用清潔生產(chǎn)技術(shù)是控制實(shí)驗(yàn)室廢棄物污染的有效手段。通過從源頭控制實(shí)驗(yàn)室廢棄物的產(chǎn)生、對實(shí)驗(yàn)室廢棄物進(jìn)行前處理和處理大大減少了實(shí)驗(yàn)室廢棄物的產(chǎn)生量。同時，通過建立實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理的職能部門，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理的硬件、軟件設(shè)施建設(shè)和加強(qiáng)宣傳培訓(xùn)、提高環(huán)保意識，形成“三位一體”的實(shí)驗(yàn)室廢棄物管理體系，促進(jìn)綠色、生態(tài)、安全的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。