實(shí)驗(yàn)室污染與治理

本文分析了目前我國實(shí)驗(yàn)室存在的污染種類及危害，闡明實(shí)驗(yàn)室是一種不容忽視的污染源，其污染種類復(fù)雜，毒害較大。并針對不同污染提出相應(yīng)治理辦法。同時(shí)蘇州禮耕社科學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司根據(jù)自己工作累積并借鑒國際上相關(guān)的管理經(jīng)驗(yàn)，提出對實(shí)驗(yàn)室污染防治措施，推行綠色實(shí)驗(yàn)室。

 

隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對各類實(shí)驗(yàn)室的需求越來越多，各學(xué)科的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、各學(xué)校、各系統(tǒng)內(nèi)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室層出不窮。從實(shí)驗(yàn)室的分布來看，主要集中在學(xué)校（包括各高等院校和中學(xué)學(xué)校）、科研機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)和企業(yè)中的檢驗(yàn)研究部門。企業(yè)實(shí)驗(yàn)室的污染問題可歸納為企業(yè)的環(huán)保問題，易于被各級部門重視，企業(yè)在處理自身的環(huán)保問題時(shí)，污染問題也得到相應(yīng)的處理。而各類實(shí)驗(yàn)室多為相對獨(dú)立的行政單位，區(qū)域分散，單個(gè)污染少，易于被忽視。

 

我國目前擁有各類高等院校1100所（1999年統(tǒng)計(jì)數(shù)字），普通高中1.5萬所，初中6.3所�？蒲性核�、質(zhì)檢、衛(wèi)生防疫、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)林等各級檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)近20000余個(gè)，已成為一個(gè)龐大的系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)室實(shí)際上是一類典型的小型污染源，建設(shè)的越多，污染的越大。這些實(shí)驗(yàn)室，尤其是在城區(qū)和居民區(qū)的實(shí)驗(yàn)室對環(huán)境的危害特別大，因?yàn)楹芏鄬?shí)驗(yàn)室的下水道與居民的下水道相通，污染物通過下水道形成交叉污染，最后流入河中或者滲入地下，其危害不可估量�？茖W(xué)工作者或者未來的科學(xué)工作者成了環(huán)境的污染者，令人十分遺憾。環(huán)境保護(hù)是事關(guān)可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的大戰(zhàn)略。在環(huán)保面前人人平等，必須本著“誰污染環(huán)境，誰負(fù)責(zé)處理”的原則貫徹執(zhí)行。實(shí)驗(yàn)室的成本核算和對外收費(fèi)都應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)室的環(huán)保費(fèi)用在內(nèi)。

 

實(shí)驗(yàn)室的污染源種類復(fù)雜，品種多，毒害大，應(yīng)根據(jù)具體情況，分別制訂處理方案。

 

1 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境污染種類及危害[1]

 

1.1 按污染性質(zhì)分

 

1.1.1化學(xué)污染

 

化學(xué)污染包括有機(jī)物污染和無機(jī)物污染。有機(jī)物污染主要是有機(jī)試劑污染和有機(jī)樣品污染。在大多數(shù)情況下，實(shí)驗(yàn)室中的有機(jī)試劑并不直接參與發(fā)生反應(yīng)，僅僅起溶劑作用，因此消耗的有機(jī)試劑以各種形式排放到周邊的環(huán)境中，排放總量大致就相當(dāng)于試劑的消耗量。日復(fù)一日，年復(fù)一年，排放量十分可觀。有機(jī)樣品污染包括一些劇毒的有機(jī)樣品，如農(nóng)藥、苯并(α)芘、黃曲霉毒素、亞硝胺等。無機(jī)物污染有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的污染，重金屬污染，氰化物污染等。其中汞、砷、鉛、鎘、鉻等重金屬的毒性不僅強(qiáng)，且有在人體中有蓄積性。

 

1.1.2生物性污染

 

生物污染包括生物廢棄物污染和生物細(xì)菌毒素污染。生物廢棄物有檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)本，如血液、尿、糞便、痰液和嘔吐物等；檢驗(yàn)用品，如實(shí)驗(yàn)器材、細(xì)菌培養(yǎng)基和細(xì)菌陽性標(biāo)本等。開展生物性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室會產(chǎn)生大量高濃度含有害微生物的培養(yǎng)液、培養(yǎng)基，如未經(jīng)適當(dāng)?shù)臏缇�處理而直接外排，會造成�?yán)重后果。生物實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)設(shè)備設(shè)計(jì)不完善或?qū)嶒?yàn)過程個(gè)人安全保護(hù)漏洞，會使生物細(xì)菌毒素?cái)U(kuò)散傳播，帶來污染，甚至帶來嚴(yán)重不良后果。2003年非典流行肆虐后，許多生物實(shí)驗(yàn)室加強(qiáng)對SAS病毒的研究，之后報(bào)道的非典感染者，多是科研工作者在實(shí)驗(yàn)室研究時(shí)被感染的。

 

1.1.3 放射性污染物

 

放射性物質(zhì)廢棄物有放射性標(biāo)記物、放射性標(biāo)準(zhǔn)溶液等。

 

1.3 按污染物形態(tài)分

 

1.3.1 廢水

 

實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢水包括多余的樣品、標(biāo)準(zhǔn)曲線及樣品分析殘液、失效的貯藏液和洗液、大量洗滌水等。幾乎所有的常規(guī)分析項(xiàng)目都不同程度存在著廢水污染問題。這些廢水中成分包羅萬象，包括最常見的有機(jī)物、重金屬離子和有害微生物等及相對少見的氰化物、細(xì)菌毒素、各種農(nóng)藥殘留、藥物殘留等。

 

1.3.2 廢氣

 

實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢氣包括試劑和樣品的揮發(fā)物、分析過程中間產(chǎn)物、泄漏和排空的標(biāo)準(zhǔn)氣和載氣等。通常實(shí)驗(yàn)室中直接產(chǎn)生有毒、有害氣體的實(shí)驗(yàn)都要求在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行，這固然是保證室內(nèi)空氣質(zhì)量、保護(hù)分析人員健康安全的有效辦法，但也直接污染了環(huán)境空氣。實(shí)驗(yàn)室廢氣包括酸霧、甲醛、苯系物、各種有機(jī)溶劑等常見污染物和汞蒸汽、光氣等較少遇到的污染物。

 

1.3.3 固體廢物

 

實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的固體廢物包括多余樣品、分析產(chǎn)物、消耗或破損的實(shí)驗(yàn)用品（如玻璃器皿、紗布）、殘留或失效的化學(xué)試劑等。這些固體廢物成分復(fù)雜，涵蓋各類化學(xué)、生物污染物，尤其是不少過期失效的化學(xué)試劑，處理稍有不慎，很容易導(dǎo)致嚴(yán)重的污染事故。

 

 

為防止實(shí)驗(yàn)室的污染擴(kuò)散，污染物的一般處理原則為：分類收集、存放，分別集中處理。盡可能采用廢物回收以及固化、焚燒處理，在實(shí)際工作中選擇合適的方法進(jìn)行檢測，盡可能減少廢物量、減少污染。廢棄物排放應(yīng)符合國家有關(guān)環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)。

 

2.1 化學(xué)類廢物

 

一般的有毒氣體可通過通風(fēng)櫥或通風(fēng)管道，經(jīng)空氣稀釋排出。大量的有毒氣體必須通過與氧充分燃燒或吸收處理后才能排放。

 

廢液應(yīng)根據(jù)其化學(xué)特性選擇合適的容器和存放地點(diǎn)，通過密閉容器存放，不可混合貯存，容器標(biāo)簽必須標(biāo)明廢物種類、貯存時(shí)間，定期處理。一般廢液可通過酸堿中和、混凝沉淀、次氯酸鈉氧化處理后排放，有機(jī)溶劑廢液應(yīng)根據(jù)性質(zhì)進(jìn)行回收。

 

2.1.1 含汞廢液的處理

 

排放標(biāo)準(zhǔn)3：廢液中汞的最高容許排放濃度為0.05mg/L(以Hg計(jì))。

 

處理方法：①硫化物共沉淀法：先將含汞鹽的廢液的pH值調(diào)至8-10，然后加入過量的Na2S，使其生成HgS沉淀。再加入FeS04(共沉淀劑)，與過量的S2-生成FeS沉淀，將懸浮在水中難以沉淀的HgS微粒吸附共沉淀．然后靜置、分離，再經(jīng)離心、過濾，濾液的含汞量可降至0.05mg/L以下。[2]

 

②還原法：用銅屑、鐵屑、鋅粒、硼氫化鈉等作還原劑，可以直接回收金屬汞。

 

2.1.2  含鎘廢液的處理

 

①氫氧化物沉淀法：在含鎘的廢液中投加石灰，調(diào)節(jié)pH值至10.5以上，充分?jǐn)嚢韬蠓胖茫�使鎘離子變?yōu)殡y溶的Cd(OH)2沉淀．分離沉淀，用雙硫腙分光光度法檢測濾液中的Cd離子后(降至0.1mg/L以下)，將濾液中和至pH值約為7，然后排放。

 

②離子交換法：利用Cd2+離子比水中其它離子與陽離子交換樹脂有更強(qiáng)的結(jié)合力，優(yōu)先交換．

 

2.1.3  含鉛廢液的處理

 

在廢液中加入消石灰，調(diào)節(jié)至pH值大于11，使廢液中的鉛生成Pb(OH)2沉淀．然后加入Al2(S04)3(凝聚劑)，將pH值降至7-8，則Pb(OH)2與Al(OH)3共沉淀，分離沉淀，達(dá)標(biāo)后，排放廢液。

 

2.1.4  含砷廢液的處理

 

在含砷廢液中加入FeCl3，使Fe／As達(dá)到50，然后用消石灰將廢液的pH值控制在8-10。利用新生氫氧化物和砷的化合物共沉淀的吸附作用，除去廢液中的砷。放置一夜，分離沉淀，達(dá)標(biāo)后，排放廢液。

 

2.1.5 含酚廢液的處理

 

酚屬劇毒類細(xì)胞原漿毒物，處理方法：低濃度的含酚廢液可加入次氯酸鈉或漂白粉煮一下，使酚分解為二氧化碳和水。如果是高濃度的含酚廢液，可通過醋酸丁酯萃取，再加少量的氫氧化鈉溶液反萃取，經(jīng)調(diào)節(jié)pH值后進(jìn)行蒸餾回收．處理后的廢液排放。

 

2.1.6 綜合廢液處理 

 

用酸、堿調(diào)節(jié)廢液PH為3-4、加入鐵粉，攪拌30min，然后用堿調(diào)節(jié)p H為9左右，繼續(xù)攪拌10min，加入硫酸鋁或堿式氯化鋁混凝劑、進(jìn)行混凝沉淀，上清液可直接排放，沉淀于廢渣方式處理。

 

2.2 生物類廢物

 

生物類廢物應(yīng)根據(jù)其病源特性、物理特性選擇合適的容器和地點(diǎn)，專人分類收集進(jìn)行消毒、燒毀處理，日產(chǎn)日清。

 

液體廢物一般可加漂白粉進(jìn)行氯化消毒處理。固體可燃性廢物分類收集、處理、一律及時(shí)焚燒。固體非可燃性廢物分類收集，可加漂白粉進(jìn)行氯化消毒處理。滿足消毒條件后作最終處置。

 

2.2.1 一次性使用的制品如手套、帽子、工作物、口罩等使用后放入污物袋內(nèi)集中燒毀。

 

2.2.2 可重復(fù)利用的玻璃器材如玻片、吸管、玻瓶等可以用1000-3000mg/L有效氯溶液浸泡2-6h．然后清洗重新使用，或者廢棄。

 

2.2.3 盛標(biāo)本的玻璃、塑料、搪瓷容器可煮沸15min.或者用1000mg/L有效氯漂白粉澄清液浸泡2-6h，消毒后用洗滌劑及流水刷洗、瀝干；用于微生物培養(yǎng)的，用壓力蒸汽滅菌后使用。

 

2.2.4 微生物檢驗(yàn)接種培養(yǎng)過的瓊脂平板應(yīng)壓力滅菌30min，趁熱將瓊脂倒棄處理。

 

2.2.5 尿、唾液、血液等生物樣品，加漂白粉攪拌后作用2-4h，倒入化糞池或廁所�；蛘哌M(jìn)行焚燒處理。

 

2.3 放射性廢棄物

 

一般實(shí)驗(yàn)室的放射性廢棄物為中低水平放射性廢棄物，將實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的放射性廢物收集在專門的污物桶內(nèi)，桶的外部標(biāo)明醒目的標(biāo)志，根據(jù)放射性同位素的半衰期長短，分別采用貯存一定時(shí)間使其衰變和化學(xué)沉淀濃縮或焚燒后掩埋處理。

 

2.3.1 放射性同位素的半衰期短(如：碘131、磷32等)的廢棄物，用專門的容器密閉后，放置于專門的貯存室，放置十個(gè)半衰期后排放或者焚燒處理。

 

2.3.2 放射性同位素的半衰期較長(如：鐵59、鉆60等)的廢棄物，液體可用蒸發(fā)、離子交換、混凝劑共沉淀等方法濃縮，裝入容器集中埋于放射性廢物坑內(nèi)。

 

 

3.1 提高認(rèn)識，制定技術(shù)規(guī)范

 

各級實(shí)驗(yàn)室都需要進(jìn)一步提高對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境污染問題的認(rèn)識，不能回避，聽之任之，而是應(yīng)該根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室工作的特點(diǎn)、重點(diǎn)，積極探索，想方設(shè)法減少實(shí)驗(yàn)室污染。國家有關(guān)部門也應(yīng)認(rèn)真研究實(shí)驗(yàn)室的污染特點(diǎn)和防治途徑，提出操作性強(qiáng)、簡便實(shí)用的技術(shù)規(guī)范，并出臺相應(yīng)的考核要求及辦法。最好是融入實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和驗(yàn)收中去，使之成為能力建設(shè)的一部分，從而有利于貫徹落實(shí)各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境污染的防治措施。

 

3.2 建立實(shí)驗(yàn)室環(huán)境管理體系[3]

 

實(shí)驗(yàn)室在能力建設(shè)、質(zhì)量管理的同時(shí)，還要建立完備的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境管理體系。按照ISO14001環(huán)境管理體系的理念和要求，全面考察實(shí)驗(yàn)分析的各個(gè)方面，制定相應(yīng)的程序文件，規(guī)范實(shí)驗(yàn)室環(huán)境行為，充分貫徹ISO14001一貫強(qiáng)調(diào)的污染預(yù)防和持續(xù)改進(jìn)的基本要求，力爭減小每一個(gè)過程的環(huán)境影響，從而不斷提升實(shí)驗(yàn)室管理水平。

 

3.3 全面推行綠色化學(xué)、清潔實(shí)驗(yàn)

 

3.3.1 選擇污染少的分析方法

 

在保證實(shí)驗(yàn)效果的前提下，用無毒害、無污染或低毒害、低污染的試劑替代毒性較強(qiáng)的試劑，盡量用無毒、低毒試劑替代高毒試劑。在一些特定實(shí)驗(yàn)要用到高毒性藥品時(shí)，一定要用封閉的收集桶收集廢液。

 

學(xué)校在進(jìn)行教育實(shí)驗(yàn)中，還要特別注意發(fā)揮教學(xué)多媒體的作用。教學(xué)多媒體是知識經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)物，它是信息社會的標(biāo)志之一，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)（仿真實(shí)驗(yàn)）是一種化學(xué)試劑和儀器裝置“零投入”和“廢棄物零排放”的特殊實(shí)驗(yàn)方式，它非常適合于演示實(shí)驗(yàn)。因?yàn)檠菔緦?shí)驗(yàn)主要是用于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和用于模仿而不是訓(xùn)練動手操作能力的。某些毒害較大的化學(xué)實(shí)驗(yàn)也可以采用這種方式，從而可防止為了學(xué)習(xí)一點(diǎn)兒知識而付出高昂的環(huán)境代價(jià)的作法。[4]

 

3.3.2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)條件，開展推廣微型實(shí)驗(yàn)[5]

 

在實(shí)驗(yàn)中改善實(shí)驗(yàn)裝置，是有效防止有毒氣體逸散、有毒液體外溢的重要舉措。一些商品化實(shí)驗(yàn)裝置的產(chǎn)生可以大大減少實(shí)驗(yàn)中化學(xué)試劑的用量。

 

微型實(shí)驗(yàn)是指在微型化的儀器裝置中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，其試劑用量是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的數(shù)十分之一至千分之一。因此，開設(shè)微型實(shí)驗(yàn)，是節(jié)約藥品，減少開支，降低實(shí)驗(yàn)污染的簡便方法。

 

改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，可以減少試劑使用量。在農(nóng)殘檢測中利用固相萃取取代傳統(tǒng)的液液萃取，可以大大減少乙腈等有毒試劑的使用，減少污染。

 

3.3.3 成立試劑調(diào)度網(wǎng)絡(luò)

 

過期、失效的化學(xué)試劑的處理是世界性的難題。各實(shí)驗(yàn)室可以合作成立區(qū)域性的試劑調(diào)度網(wǎng)，選擇一部分危害大，用量少，易失效的試劑進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)行實(shí)驗(yàn)室間資源共享，盡量避免大批化學(xué)試劑失效，也可節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本。

 

3.3.4 加強(qiáng)地區(qū)中心實(shí)驗(yàn)室的功能

 

現(xiàn)行的管理體制使各級行政部門都擁有各自小而全的實(shí)驗(yàn)室，既浪費(fèi)了大量資源，又不利于環(huán)境保護(hù)。應(yīng)發(fā)揮地區(qū)中心實(shí)驗(yàn)室的作用，集中部分項(xiàng)目，對社會開發(fā)。從而達(dá)到資源共享，相對降低實(shí)驗(yàn)室污染物的排放，對污染相對大的實(shí)驗(yàn)室有利于集中治理。

 

3.3.5 一些行之有效的清潔實(shí)驗(yàn)行為的實(shí)例

 

·在滿足實(shí)驗(yàn)要求的情況下，適當(dāng)降低采樣量；

 

·不要購買暫時(shí)用不上的試劑；

 

·盡量利用可回收的試劑；

 

·應(yīng)使用可降解的無磷洗滌劑；

 

·使用酒精溫度計(jì)從而避免水銀溫度計(jì)可能帶來的汞污染。

 

 

 

在國外，有專門的實(shí)驗(yàn)室廢棄物處理站來集中收集處理。實(shí)驗(yàn)室廢棄物集中處理站的管理規(guī)范、嚴(yán)格，安全環(huán)境保護(hù)意識極強(qiáng)。專門地點(diǎn)集中、專門房間、專門容器存放，專門人員管理，嚴(yán)格分區(qū)、分類，集中送特殊廢品處理場處理。各種廢棄物由各實(shí)驗(yàn)室分類上交后，處理站要對交來廢棄物稱重后將信息存進(jìn)計(jì)算機(jī)，再分類放到規(guī)定地方集中。例如，報(bào)廢放射源、廢機(jī)油、報(bào)廢化學(xué)試劑、化學(xué)合成“三廢物”、化學(xué)品廢棄容器等都分類存放。[6]

 

廢棄物集中處理站設(shè)計(jì)內(nèi)容周密，設(shè)施完備先進(jìn)，安全可靠。為防止集中后的地下滲漏二次污染，設(shè)計(jì)時(shí)將處理站地下全部用水泥整體澆注。危險(xiǎn)化學(xué)品、放射源存放在專門房間，還有安全監(jiān)控、排風(fēng)系統(tǒng)。

 

廢棄物集中處理站的費(fèi)用由政府每年的經(jīng)費(fèi)預(yù)算中列支。另一方面，可回收廢品被收購后所得資金則用于廢棄物集中處理站的進(jìn)一步發(fā)展。

 

目前我國對實(shí)驗(yàn)室的污染排放并沒有專門的規(guī)定，一般參照企業(yè)的污染排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)室在建設(shè)或認(rèn)可驗(yàn)收時(shí)會對實(shí)驗(yàn)室的廢棄物排放提出要求。如氣體實(shí)驗(yàn)在通風(fēng)處做，廢棄物由專門的環(huán)保公司回收等。由于實(shí)驗(yàn)室污染種類齊全，情況復(fù)雜，多數(shù)項(xiàng)目產(chǎn)生的污染量較小，缺乏相應(yīng)資金，操作起來存在著相當(dāng)難度，給污染治理帶來一定困難。目前除少數(shù)一些環(huán)保意識強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)室，沒有直接排放廢棄物外，多數(shù)實(shí)驗(yàn)室僅僅把環(huán)保放在口頭上，廢棄物回收協(xié)議簽在紙上，大量的廢棄物仍然直接排放。

 

由于實(shí)驗(yàn)室大多數(shù)項(xiàng)目只是零星開展，各項(xiàng)目之間的工作頻次不均勻，廢棄物排放物規(guī)律，污染分散，這些也給環(huán)保部門監(jiān)控帶來困難。一些環(huán)保措施的后處理沒有完善，如殘液缸滿后如何處理，都是一個(gè)棘手的問題。

 

 

實(shí)驗(yàn)室存在著明顯的環(huán)境污染，國家有關(guān)部門必須完善管理制度，研究解決辦法，采取有效措施，努力避免實(shí)驗(yàn)室的三廢污染。政府部門也應(yīng)給予資金、政策的支持，建立全面、系統(tǒng)的治理方案，逐步推行，采用合適的方式來妥善處理廢棄物，力爭問題的最終解決。