實驗室的污染源種類復雜,品種多,毒害大,應根據(jù)具體情況,分別制訂處理方案。
1 實驗室環(huán)境污染種類及危害
1.1 按污染性質(zhì)分
1.1.1化學污染
化學污染包括有機物污染和無機物污染。有機物污染主要是有機試劑污染和有機樣品污染。在大多數(shù)情況下,實驗室中的有機試劑并不直接參與發(fā)生反應,僅僅起溶劑作用,因此消耗的有機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于試劑的消耗量。日復一日,年復一年,排放量十分可觀。有機樣品污染包括一些劇毒的有機樣品,如農(nóng)藥、苯并(α)芘、黃曲霉毒素、亞硝胺等。無機物污染有強酸、強堿的污染,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,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菌毒素污染。生物廢棄物有檢驗實驗室的標本,如血液、尿、糞便、痰液和嘔吐物等;檢驗用品,如實驗器材、細菌培養(yǎng)基和細菌陽性標本等。開展生物性實驗的實驗室會產(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?shù)臏缇幚矶苯油馀?,會造成嚴重后果。生物實驗室的通風設(shè)備設(shè)計不完善或?qū)嶒炦^程個人安全保護漏洞,會使生物細菌毒素擴散傳播,帶來污染,甚至帶來嚴重不良后果。2003年非典流行肆虐后,許多生物實驗室加強對SAS病毒的研究,之后報道的非典感染者,多是科研工作者在實驗室研究時被感染的。
1.1.3 放射性污染物
放射性物質(zhì)廢棄物有放射性標記物、放射性標準溶液等。
1.2 按污染物形態(tài)分
1.2.1 廢水
實驗室產(chǎn)生的廢水包括多余的樣品、標準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,包括最常見的有機物、重金屬離子和有害微生物等及相對少見的氰化物、細菌毒素、各種農(nóng)藥殘留、藥物殘留等。
1.2.2 廢氣
實驗室產(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、泄漏和排空的標準氣和載氣等。通常實驗室中直接產(chǎn)生有毒、有害氣體的實驗都要求在通風櫥內(nèi)進行,這固然是保證室內(nèi)空氣質(zhì)量、保護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。實驗室廢氣包括酸霧、甲醛、苯系物、各種有機溶劑等常見污染物和汞蒸汽、光氣等較少遇到的污染物。
1.2.3 固體廢物
實驗室產(chǎn)生的固體廢物包括多余樣品、分析產(chǎn)物、消耗或破損的實驗用品(如玻璃器皿、紗布)、殘留或失效的化學試劑等。這些固體廢物成分復雜,涵蓋各類化學、生物污染物,尤其是不少過期失效的化學試劑,處理稍有不慎,很容易導致嚴重的污染事故。
2 對實驗室污染物的處理辦法
為防止實驗室的污染擴散,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,在實際工作中選擇合適的方法進行檢測,盡可能減少廢物量、減少污染。廢棄物排放應符合國家有關(guān)環(huán)境排放標準。
2.1 化學類廢物
一般的有毒氣體可通過通風櫥或通風管道,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。
廢液應根據(jù)其化學特性選擇合適的容器和存放地點,通過密閉容器存放,不可混合貯存,容器標簽必須標明廢物種類、貯存時間,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,有機溶劑廢液應根據(jù)性質(zhì)進行回收。
2.1.1 含汞廢液的處理
排放標準3:廢液中汞的最高容許排放濃度為0.05mg/L(以Hg計)。
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,充分攪拌后放置,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,達標后,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,達標后,排放廢液。
2.1.5 含酚廢液的處理
酚屬劇毒類細胞原漿毒物,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)pH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
生物類廢物應根據(jù)其病源特性、物理特性選擇合適的容器和地點,專人分類收集進行消毒、燒毀處理,日產(chǎn)日清。
2.2.1液體廢物一般可加漂白粉進行氯化消毒處理。固體可燃性廢物分類收集、處理、一律及時焚燒。固體非可燃性廢物分類收集,可加漂白粉進行氯化消毒處理。滿足消毒條件后作最終處置。
2.2.2 可重復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 微生物檢驗接種培養(yǎng)過的瓊脂平板應壓力滅菌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行焚燒處理。
2.3 放射性廢棄物
一般實驗室的放射性廢棄物為中低水平放射性廢棄物,將實驗過程中產(chǎn)生的放射性廢物收集在專門的污物桶內(nèi),桶的外部標明醒目的標志,根據(jù)放射性同位素的半衰期長短,分別采用貯存一定時間使其衰變和化學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 解決實驗室污染的措施
3.1 提高認識,制定技術(shù)規(guī)范
各級實驗室都需要進一步提高對實驗室環(huán)境污染問題的認識,不能回避,聽之任之,而是應該根據(jù)本實驗室工作的特點、重點,積極探索,想方設(shè)法減少實驗室污染。國家有關(guān)部門也應認真研究實驗室的污染特點和防治途徑,提出操作性強、簡便實用的技術(shù)規(guī)范,并出臺相應的考核要求及辦法。最好是融入實驗室的建設(shè)和驗收中去,使之成為能力建設(shè)的一部分,從而有利于貫徹落實各項實驗室環(huán)境污染的防治措施。
3.2 建立實驗室環(huán)境管理體系
實驗室在能力建設(shè)、質(zhì)量管理的同時,還要建立完備的實驗室環(huán)境管理體系。按照ISO14001環(huán)境管理體系的理念和要求,全面考察實驗分析的各個方面,制定相應的程序文件,規(guī)范實驗室環(huán)境行為,充分貫徹ISO14001一貫強調(diào)的污染預防和持續(xù)改進的基本要求,力爭減小每一個過程的環(huán)境影響,從而不斷提升實驗室管理水平。
3.3 全面推行綠色化學、清潔實驗
3.3.1 選擇污染少的分析方法
在保證實驗效果的前提下,用無毒害、無污染或低毒害、低污染的試劑替代毒性較強的試劑,盡量用無毒、低毒試劑替代高毒試劑。在一些特定實驗要用到高毒性藥品時,一定要用封閉的收集桶收集廢液。
學校在進行教育實驗中,還要特別注意發(fā)揮教學多媒體的作用。教學多媒體是知識經(jīng)濟的產(chǎn)物,它是信息社會的標志之一,在實驗教學中,計算機輔助教學模擬化學實驗(仿真實驗)是一種化學試劑和儀器裝置“零投入”和“廢棄物零排放”的特殊實驗方式,它非常適合于演示實驗。因為演示實驗主要是用于培養(yǎng)學生的觀察能力和用于模仿而不是訓練動手操作能力的。某些毒害較大的化學實驗也可以采用這種方式,從而可防止為了學習一點兒知識而付出高昂的環(huán)境代價的作法。
3.3.2 改進實驗條件,開展推廣微型實驗
在實驗中改善實驗裝置,是有效防止有毒氣體逸散、有毒液體外溢的重要舉措。一些商品化實驗裝置的產(chǎn)生可以大大減少實驗中化學試劑的用量。
微型實驗是指在微型化的儀器裝置中進行的實驗,其試劑用量是常規(guī)實驗的數(shù)十分之一至千分之一。因此,開設(shè)微型實驗,是節(jié)約藥品,減少開支,降低實驗污染的簡便方法。
改進實驗方法,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
過期、失效的化學試劑的處理是世界性的難題。各實驗室可以合作成立區(qū)域性的試劑調(diào)度網(wǎng),選擇一部分危害大,用量少,易失效的試劑進入網(wǎng)絡,實行實驗室間資源共享,盡量避免大批化學試劑失效,也可節(jié)約實驗成本。
3.3.4 加強地區(qū)中心實驗室的功能
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驗室,既浪費了大量資源,又不利于環(huán)境保護。應發(fā)揮地區(qū)中心實驗室的作用,集中部分項目,對社會開發(fā)。從而達到資源共享,相對降低實驗室污染物的排放,對污染相對大的實驗室有利于集中治理。
3.3.5 一些行之有效的清潔實驗行為的實例
·在滿足實驗要求的情況下,適當降低采樣量;
·不要購買暫時用不上的試劑;
·盡量利用可回收的試劑;
·應使用可降解的無磷洗滌劑;
·使用酒精溫度計從而避免水銀溫度計可能帶來的汞污染。
4 國內(nèi)外實驗室污染治理的現(xiàn)狀
在國外,有專門的實驗室廢棄物處理站來集中收集處理。實驗室廢棄物集中處理站的管理規(guī)范、嚴格,安全環(huán)境保護意識極強。專門地點集中、專門房間、專門容器存放,專門人員管理,嚴格分區(qū)、分類,集中送特殊廢品處理場處理。各種廢棄物由各實驗室分類上交后,處理站要對交來廢棄物稱重后將信息存進計算機,再分類放到規(guī)定地方集中。例如,報廢放射源、廢機油、報廢化學試劑、化學合成“三廢物”、化學品廢棄容器等都分類存放。
廢棄物集中處理站設(shè)計內(nèi)容周密,設(shè)施完備先進,安全可靠。為防止集中后的地下滲漏二次污染,設(shè)計時將處理站地下全部用水泥整體澆注。危險化學品、放射源存放在專門房間,還有安全監(jiān)控、排風系統(tǒng)。
廢棄物集中處理站的費用由政府每年的經(jīng)費預算中列支。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一步發(fā)展。
目前我國對實驗室的污染排放并沒有專門的規(guī)定,一般參照企業(yè)的污染排放標準。實驗室在建設(shè)或認可驗收時會對實驗室的廢棄物排放提出要求。如氣體實驗在通風處做,廢棄物由專門的環(huán)保公司回收等。由于實驗室污染種類齊全,情況復雜,多數(shù)項目產(chǎn)生的污染量較小,缺乏相應資金,操作起來存在著相當難度,給污染治理帶來一定困難。目前除少數(shù)一些環(huán)保意識強的實驗室,沒有直接排放廢棄物外,多數(shù)實驗室僅僅把環(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。
由于實驗室大多數(shù)項目只是零星開展,各項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,都是一個棘手的問題。
5 結(jié)論
實驗室存在著明顯的環(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,努力避免實驗室的三廢污染。政府部門也應給予資金、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。