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环境科学实验室污染防控分析
环境科学实验室污染防控分析
环境科学实验室污染防控分析
1各功能实验室存在的污染及危害
1.1废液
实验室产生的废液包括多余的污水样品、标准曲线及样品分析残液、失效的贮藏液和洗液、大量洗涤水等[2]。几乎所有的常规实验项目都不同程度存在着废液污染问题。这些废液的成分十分复杂,有强酸、强碱废液、废标准溶液、有机物、重金属离子和有害微生物等等,其中包括汞、铬、砷等第一类污染物。 (2)酸碱废液。实验室用到大量的酸碱,包括硫酸、硝酸、磷酸、盐酸、高氯酸、氢氧化钠、碳酸钙。如在“土壤中汞的测定”实验中,因玻璃对汞有吸附作用,所用的玻璃器皿需用10%硝酸溶液浸泡,实验结束将产生50L左右的硝酸废液;在“农作物秸秆制备活性炭”实验中,秸秆首先需用40%的磷酸溶液浸泡24~40h,因而将产生30L左右的磷酸废液;在“碱液吸收气体中的二氧化硫”实验中,需用5%氢氧化钠或碳酸钙溶液吸收二氧化硫,实验结束也将产生至少250L的碱性废液。根据污水综合排放标准,当pH大于9或小于6时,水中的生物生长受到抑制,致使水体自净能力下降,影响渔业和农业生产。
(3)其他废标准溶液。测定物质的浓度时,需要配置其标准溶液并将产生相应的废标准溶液。如“废水中酚的测定”和“苯酚降解菌的分离及降解性测定”2个实验均产生废苯酚标准溶液。“活性炭吸附有机废气实验”产生废甲醛标准溶液。“水中氮、磷浓度的测定”实验产生氮、磷标准溶液。这些废液的排放对水体将产生不同程度的影响,最新研究表明,甲醛已经成为第一类致癌物质,苯酚对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用,氮、磷等营养盐则是发生富营养化的必要条件。
(4)有机溶剂废液。实验室产生的有机溶剂废液种类繁多,如“土壤中砷的测定”实验所用的砷吸收液即以氯仿为母液,吸收过程中吸收液减少时,还需添加氯仿,实验产生大量氯仿废液。另外还产生四氯化碳、苯系物等有机溶剂,这些有毒物质通过消化系统传入血液,然后传入肝和肾,诱发慢性肝病和肾病,甚至造成肝肾功能衰竭。 实验过程产生的废气包括塑料热解产生的废气、大气实验中未被处理的气体、试剂和样品的挥发物、分析过程的中间产物、泄漏的标气、载气等。包括苯系物、二氧化硫、甲醛、砷化氢、氯仿、四氯化碳、氮氮化物、酚、汞蒸气及各种酸雾等。如果将其直接释放到大气中如果将其直接释放到大气中,废气中的苯、甲苯对神经系统有毒害作用,严重时会昏迷以致失去知觉,停止呼吸;吸入较高浓度砷化氢可发生急性肾功能衰竭;二氧化硫、氮氧化物在空气中会形成酸雨;甲醛有致癌性;酚对各种细胞有直接损害,对皮肤和粘膜有强烈的腐蚀作用;汞蒸气会引起人体消化道、口腔、肾、肝脏等损害,导致人中毒死亡等。
1.3固体废物
环境科学与工程实验室产生的固体废物包括“有害废物固化处理”实验产生的固化含铬废渣,“混凝沉淀”实验产生的沉淀残渣,分析未用完的多余固体样品(如含汞土样、含砷土样),残留或失效的药品试剂,消耗或破损的实验用品(如玻璃器皿、纱布)等。这些固体废物成分复杂,涵盖各类化学、生物污染物。若随意丢弃在垃圾堆中,其中的有害组分很容易经过雨雪淋溶、地表径流的侵蚀,渗入土壤,导致土壤和地下水污染。还会随天然降水,进入水体,使地表水污染。然后通过农作物、地表水或地下水对人体产生危害。
1.4噪声
实验室的噪声污染主要来自大气污染控制和水污染控制实验过程中各种设备如水泵、风机等运行时产生的噪声,可长时间持续85dB以上,如大气污染控制实验通常是连续8h启动。长期工作在高噪声环境下而又没有采取有效的防护措施,必将导致永久性的无可挽回的听力损失,甚至导致严重的职业性耳聋。
2实验室环境污染特点
2.1污染物种类多,数量少,累积排放量大
环境科学与工程实验室共开设32个项目的实验以及创新实验、大学生创新项目SRF等,实验过程中产生的污染物种类繁多。根据存在形态,污染物可分为液态、气态、固体物质及噪声。根据种类,污染物可分为有机物,如氯仿、甲醛、乙酰丙酮等;无机物,如各种酸碱、汞、铬、砷等重金属以及氮磷等营养元素。生物类,如各种细菌、病毒。相对于工业企业而言,实验室所产生的污染物排放量并不大,但是长期累积排放量依然会对环境造成重大影响。如“土壤中砷的测定”实验采用氯仿作为吸收剂的母液吸收砷化氢气体,每个样品测定大约产生3mL含砷废液,2个班学生即产生约200mL的含砷废液,长期累积将产生大量废液。
2.2污染物危害大,治理少 3实验室环境污染的控制
3.1健全管理制度与规范
国家环保总局《关于加强实验室类污染环境监管的通知》规定对各类实验室污染进行监管,要求实验室废液必须经无害化处理后方可排放[4]。作为高校环境科学与工程实验室,环保和教育主管部门应认真研究环境类实验室的污染特点和防治措施,建立实验室污染物管理制度,根据具体情况,因地制宜的制定具体而便于操作的技术规范和奖励、惩罚制度。如我校制定了“华中农业大学报废化学试剂、有害废液和动物实验废物集中处理暂行办法”,由专人负责,将污染物监管工作纳入日常的管理工作中,以促进教学、科研和生活等各项工作的正常开展,做到有据可依。
3.2废物集中管理与处理
实验室污染物种类繁多,但量不大,若每个实验室对每次实验产生的污染物都分别处理,在人力、物力、时间等方面可能存在困难,主管部门应根据污染物的特点分类收集、集中处理。国资设备处对全校废物污染防治工作实施统一的监督管理,并负责集中收集、贮存和处置等工作,各院系教学科研单位负责本单位的废物污染防治和处置工作。要求有害废液用封闭式容器包装,并附有化学实验和主要成分的标记。产生报废化学试剂的单位要书面报告报废化学试剂的品名、种类、数量。报废化学试剂要木箱包装。对有毒、易爆、麻醉品要单独包装和标记。学校采用定期上门和电话预约方式收集报废化学试剂和有害废液。
3.3提高实验老师和学生的环境意识
长期以来,实验人员环境意识不高,致使在实验过程和实验完成后废弃物不能及时收集、分类和集中处理[5]。另外,广大的师生员工也缺乏相应的环保意识。这些都直接影响着实验室的污染程度。因此,在师生中深入开展环境保护教育,树立绿色实验理念,是保护环境、减少进而消除实验室污染的前提和基础。
3.4建立“清洁”实验室
环境科学与工程实验室要按照ISO14001环境管理体系的理念和要求,全面考察实验分析的各个方面,制定相应的程序文件,规范实验室环境行为,充分贯彻ISO14001一贯强调的污染预防和持续改进的基本要求,建立“清洁”实验室[6]。在具体实践中,①可选择低污染的实验方法,一般来说,采用传感器、色谱仪等现代仪器分析常比经典方法污染产生量少,如“甲醛测定”实验时采用甲醛测定仪,污染要少得多,效率却没有降低。②对于可缩小规模的实验项目,科学选择微型实验,用尽可能少的药品和试剂获得有效的实验信息,如在污水COD测定时,所用试剂量按标准方法的一半加入,也可达到满意的教学效果。③对常规实验或演示实验,采用多媒体进行仿真模拟。④成立试剂调度网络,对于危害大、用量少、易失效的试剂实行实验室之间的资源共享,以避免试剂失效[7]。
3.5增加环保资金投入
实验室是进行科学研究和实验教学的重要场所,除必需的仪器设备、实验材料、实验方法和高素质的实验人员、研究人员外,还必须具备良好的实验环境和必要的安全设施,以确保实验结果的质量和实验室的安全,这些问题的解决都需要一定的经费投入。因此,高校要加大对实验室环境保护的资金投入,用来购买、维护及检修实验室常用的环保设备,如通风橱柜、废物收集设施等。在制定实验室建设经费和科研经费使用计划时,要预留对污染物治理设施的建设资金和治污经费或成立专门的实验室环保工作专项基金[6],为实验室污染
