吳巖，杜立宇，肖亦農(nóng)，黨秀麗，王展，鄒洪濤

(沈陽農(nóng)業(yè)大學 土地與環(huán)境學院，遼寧 沈陽 110866)

0 引言

目前社會對高校學生動手實踐能力的要求愈來愈高，高校實驗課程也隨之增加，實驗室的種類、數(shù)量與規(guī)模不斷壯大，但也導(dǎo)致了實驗室污染物產(chǎn)生量的增加[1]。

據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全國本科院校中生物和化工類的專業(yè)實驗室達700 多所，這些實驗室承擔了大量的本科生實踐教學培養(yǎng)工作及科學研究工作[2]，在運行過程中產(chǎn)生的廢液排放量雖然相較于企業(yè)較小，但是也會對環(huán)境造成一定的危害。一些實驗室的下水道與城市管網(wǎng)相通，污染物如果不經(jīng)過處理就排入下水道，很容易引入下水道污染，對周邊水源、大氣和土壤造成危害，甚至污染地下水，影響人體健康[3-5]。因此，對高校化學實驗室廢液處理的“綠色化”改革意義重大。

1 環(huán)境科學實驗室廢液特點

本校環(huán)境科學專業(yè)每年開設(shè)實驗項目18 個，廢液種類繁多，根據(jù)產(chǎn)生的廢液類型可分為酸堿廢液、有機廢液和重金屬廢液。(1)酸堿廢液：主要是硫酸、鹽酸、高氯酸、磷酸、氫氧化鈉、氨水。例如在“水中砷的測定”實驗中，需要在酸性條件下進行反應(yīng)，每個樣品需要加入6 mL的(1+1)H2SO4，共3 個班級進行實驗，需要的硫酸量很大；在“水中COD”測定中需要加入30 mL 的H2SO4-AgSO4液體，為純硫酸，酸性強。以上實驗結(jié)束后會產(chǎn)生大量酸性廢液，如果排入環(huán)境中，會影響水中動植物的生長。(2)有機廢液：主要是苯酚、甲醛、三氯甲烷、丙酮。例如在“葉綠素測定”實驗中，需要用到90% 的丙酮，濃度很高；在“揮發(fā)性酚測定”中需要用到苯酚；在“水中砷測定”的實驗中，需要用到大量的甲醛吸收液。這些有機溶劑如果不經(jīng)過處理隨意排放到下水道，會影響人體健康，導(dǎo)致疾病產(chǎn)生。(3)重金屬廢液：主要是鉻、鎘、砷、汞的污染物。例如鉻主要來自“水中總鉻的測定”實驗中配制標準曲線時用到的鉻標液；鎘主要來自觀察動物在重金屬環(huán)境中的急性毒性的“急性毒性實驗”；砷主要來自“水中砷測定”“土壤對砷的吸附作用”實驗中的砷標液；汞主要來自“水中氨氮的測定”實驗中需要用到含有碘化汞的納氏試劑。這些重金屬污染物屬于一類污染物，極易對環(huán)境中的動植物及人體產(chǎn)生危害。

2 實驗室廢液“綠色化”管理的意義

綠色化學是美國最早提出的一門新興學科，這個概念的提出是21 世紀可持續(xù)發(fā)展對全球環(huán)境的調(diào)整[6]。綠色化學又稱環(huán)境無害化學、環(huán)境友好化學、清潔化學，即減少或消除危險物質(zhì)的使用和產(chǎn)生的化學品和過程的設(shè)計。它的理念是基于源頭控制，從實驗的設(shè)計環(huán)節(jié)，就盡可能地不使用或者少使用對環(huán)境有污染的藥品。

綠色化學是維護生態(tài)環(huán)境的化學，從長遠的發(fā)展觀點看，放棄有污染的傳統(tǒng)化學實驗、探索傳統(tǒng)化學實驗的綠色化，是本科生實驗尤其是畢業(yè)論文實驗研究工作的必然趨勢[7]。環(huán)境科學實驗室需要測定水體及土壤中的各種污染物，必然會用到很多化學試劑，其中包括有毒有害試劑，如果沒有一些替代的實驗方法或其他措施，或者對實驗藥品使用不規(guī)范、不合理，對廢液、廢物沒有采取有效的處理措施，可能會造成實驗室的嚴重污染。

在本科生教育環(huán)節(jié)，要將“綠色化”實驗室管理的意義融入其中，使其成為實踐課程的重要組成部分，并且作為成績組成計入實驗教學總分。這一管理方法對學生將來的畢業(yè)設(shè)計、讀研、就業(yè)都有極大的促進作用，對培養(yǎng)具有環(huán)保意識和責任感的高素質(zhì)人才具有非常重要的意義。

3 科學實驗室廢液“綠色化”管理實踐探索

3.1 改革實驗項目，減少廢液產(chǎn)生

環(huán)境科學實驗室要按照ISO4001 環(huán)境管理理念要求，根據(jù)污染預(yù)防、持續(xù)改進的目標，努力建立清潔實驗室[8]。對環(huán)境科學學科的實驗項目操作進行改革，盡量避免使用有毒試劑，既能達到教學效果，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才，又可以減少廢液的產(chǎn)生，達到“雙贏”。

在學校教學改革項目的支持下，本專業(yè)基于廢液的“綠色化”管理理念，指導(dǎo)學生在上課過程中使用藥品時，遵守藥品使用的“5R 原則”，即減量使用或盡可能少用(reduce)、循環(huán)使用(recycle)、重新使用(reuse)、再生使用(regenerate)、拒用危險品(reject)或采用替代品(replace)[9]。實驗項目的測定盡量選擇無毒試劑進行教學，例如“大氣中二氧化硫的測定”實驗，國家標準方法是使用四氯汞鉀吸收液測定，但由于汞是劇毒物質(zhì)，因此可改成“甲醛吸收法”，用低濃度的甲醛吸收液同樣可以達到良好的教學效果。

3.2 開展環(huán)保教育，控制廢液流向

目前部分人員環(huán)保意識淡薄，很多學生甚至教師對于廢液的種類不了解，缺乏專業(yè)知識，不能區(qū)分不同廢液的處理方式。針對這種情況，實驗教學人員和實驗室管理人員應(yīng)定期進行危險廢物安全管理培訓(xùn)，確保教師對廢液問題有專業(yè)的認識和重視。并且在學生進入實驗室進行實驗課之前，對其進行相應(yīng)培訓(xùn)，不僅要詳細講解廢液的處理方式，還要通過視頻、圖片等形式，讓學生直觀了解到廢液處理不當造成的安全事故和災(zāi)難，促使學生在實驗室中細心謹慎、主動思考、高度重視，增強其環(huán)保意識。目前環(huán)境科學專業(yè)已經(jīng)全面實行“綠色實驗室”安全教育機制，學生培訓(xùn)后進行考核，合格后才能進入實驗室進行實驗學習，該措施實施后取得了良好效果，值得大力推廣。

3.3 建立回收制度，科學回收廢液

對于實驗室廢液的管理，國家環(huán)?？偩钟?004 年已將實驗室污染納入環(huán)境監(jiān)控范圍，教育局也在2005 年下達了《關(guān)于加強高等學校實驗室排污管理的通知》[10]。目前學校設(shè)置了廢液處理辦法，要求實驗室在無法自行處理廢液時，將廢液科學回收，學校每學期集中收集一次，交給有資質(zhì)的公司進行回收處理。

在實驗項目產(chǎn)生廢液時，可以先進行實驗室內(nèi)處理，例如酸堿類廢液可指導(dǎo)學生進行酸堿中和，中和達標后可正常排放。而對無法自行處理的有機廢液、重金屬廢液、劇毒廢液等，必須進行回收。目前環(huán)境科學實驗室都設(shè)置了危險廢液區(qū)域，對不同的廢液進行分類回收，并貼好標簽。此外，將廢液的回收操作納入學生的實驗課考核中，作為平時成績進行管理，這種考核機制增強了學生的環(huán)保意識，保證了廢液回收的順利進行。

4 基于實驗室廢液“綠色化”管理下創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)

實驗室廢液“綠色化”管理理念旨在培養(yǎng)具有分析問題和解決問題能力的創(chuàng)新型人才，要求學生在環(huán)保理念建立的同時，積極研究廢液的處理方法。

4.1 實驗試劑微量化

實驗試劑微量化是指以盡可能少量用反應(yīng)容器和試劑來進行實驗課中原理和技術(shù)的學習，即實驗項目在達到教學效果的基礎(chǔ)上，盡量減少藥品的用量。例如，在進行比色法時，可以將定容使用的50 mL 容量瓶更換為25 mL 容量瓶，并將反應(yīng)藥品的用量減半，達到在試劑用量最少的條件下取得實驗效果的目的。

另外，一些實驗項目可以利用虛擬仿真技術(shù)進行輔助教學，對某些含有劇毒藥品的實驗項目或者特殊的化學實驗，可以利用仿真模擬實驗達到實驗效果，這對實驗室的“綠色化”管理具有重要意義，也為高校實驗教學開辟了新領(lǐng)域。在進行仿真實驗時，學生可以通過虛擬操作，在仿真環(huán)境中選擇本實驗所需的設(shè)備和藥品，并根據(jù)實驗的原理和操作步驟，進行試劑的合理調(diào)配，實現(xiàn)實驗過程的仿真操作，以達到教學效果。這種方法不僅可以讓學生學習到基礎(chǔ)的實驗知識，掌握必備的實驗原理和技能，還可以大大減少實驗藥品的污染和廢氣的污染，對高校實驗室“綠色化”管理具有較強的促進作用。

4.2 建立綠色化為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)機制

培養(yǎng)環(huán)境科學本科生專業(yè)的實踐動手能力，是當今社會對環(huán)境科學專業(yè)提出的要求，為了培養(yǎng)具有獨立思考能力和動手操作能力的高素質(zhì)人才，可以在驗證性實驗的基礎(chǔ)上，開設(shè)綜合性的實驗項目。驗證性的實驗項目主體是教師，以教師講授實驗原理和具體實驗步驟為主。而綜合性的實驗項目則需要學生根據(jù)已經(jīng)學過的理論知識，從實驗?zāi)康某霭l(fā)，通過查閱資料設(shè)計出合理的實驗步驟，并完成實驗操作，例如基于廢液的“綠色化”處理理念，可以設(shè)置處理廢液的實驗項目。環(huán)境科學的實驗項目主要是測定水中各個污染物的含量，在項目測定后，可以將廢液收集起來，利用所學知識對重金屬廢液、有機廢液、酸堿廢液分別進行相應(yīng)的廢液處理。

另外，學?？梢酝ㄟ^大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、本科生畢業(yè)實習等途徑，培養(yǎng)學生的動手實踐能力，讓學生參與到教師的課題中，接觸前沿的學科領(lǐng)域，為學生將來走上工作崗位打下堅實基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

高校環(huán)境科學實驗室的廢液量較多且種類繁多，如果處理不當將造成極大的危害。實驗室廢液的“綠色化”管理對高校本科生的培養(yǎng)是至關(guān)重要的，學校應(yīng)高度重視廢液處理，從源頭開始，加強每個環(huán)節(jié)的管理，達到實驗室廢液的真正“綠色化”，保證高校師生的安全及環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。