浅析高校实验室安全与环境保护存在的问题

余观夏, 吴林根

(南京林业大学 a.物理实验和教学中心； b.实验室与基地管理处，江苏 南京 210037)

0 引 言

实验室在发挥传播文化知识作用的同时，在提高学生全面科学素质，培养具有实践能力和创新能力人才等方面也发挥着重要作用。近十年，随着对人才数量和质量需求不断提高，我国高校得到迅速发展，办学规模和招生数量都达到较大规模。实验室作为实验教学与科研的重要场所，应该适应高校规模的扩大，在中央、地方、学校的共同建设下，软硬件建设取得较快发展。随着实验条件的改善，与之相适应的配套实验室的种类和数量也在不断地增多。各个基础和专业实验室为学生学习提供了丰富的实验教学资源，先进和多样的实验仪器为学生的动手实践和创新实践创建了平台。为了充分利用实验资源，在正常的实验教学的基础上，高校实验室通过形式多样的开放措施，建立起学生自主学习的新型教学模式，在培养学生动手能力和创新能力方面发挥了显著的作用。但是，由于学生进入实验室人数和次数的增加，不同的实验项目和实验内容，不仅涉及不同强弱电的实验仪器设备和化学药品，而且在实验过程经常遇到极端的物理条件，如高温、高压、真空以及辐射，在化学和生物实验中会经常遇到一些易燃、易爆、强腐蚀性、有毒有害的试剂，在实验中如果仪器使用不当或稍有不慎则可能导致学生人身安全事故和环境污染。因此认识高校实验中存在的各种不同安全隐患，加强实验室的安全管理工作是十分重要的[1-8]。

1 实验室中存在的安全问题

1.1 用电安全隐患

随着实验技术、数据采集和处理技术的提高，高校实验室的设备离不开电的需求，特别是一些大型仪器对供电提出更高要求，及时发现和排除在实验室中存在的用电安全隐患，才能保证实验室的正常进行。

实验中存在的用电安全隐患主要有：线路短路、线路发热、仪器外壳带电、电击、仪器外壳放电等等。①在线路排线和仪器安装过程中使用不当造成电线绝缘层破损，会引起线路短路；②随着用电设备的增多，加上电路老化，特别是一些大功率仪器的接入超过线路所能承受的功率，引起线路发热，导致绝缘层融化或起火，也会引发短路；③如果插线板接入过多用电器，超过接线板的功率，引起接线板发热、跳火，造成接线板自生损坏，同样会引起短路，或引起周围线路损坏；④仪器的接地线不能很好的接地，或接地不良，仪器长时间的使用，接头由于发热、破损等原因可能引起仪器外壳带电；⑤剩余电荷引起的用电隐患，部分大功率仪器含高压电路，当仪器使用完之后，仪器内部的电感和电容中仍有大量的剩余电荷，如果此时有人触及这些设备，就可能遭受剩余电荷电击。⑥静电引起的用电隐患，在干燥的实验室里，由于仪器在运转过程摩擦在仪器的绝缘外壳带上高压静电，可以产生放电，引发事故，另一方面，人体也会由于运动带上静电，如果触摸一些精密仪器，会由于放电导致仪器部件的损毁。

1.2 环境安全隐患

实验室的环境包括实验室用房、室内安排布局、实验设备、照明用电、温度湿度条件、通风采光条件、有害有毒物质的安全排放和处理等硬件环境建设。规范和方便的环境，可使学生产生安全感和严肃感，从而激发学生的实验热情。实验室本着“以人为本、预防在先、安全第一”的基本原则，确保实验环境、化学药品、设备不会对师生造成伤害，满足师生最基本的安全需要。近年高校扩招使得实验室环境遭到破坏，造成了一定的安全隐患[9-12]。

实验室环境安全的主要问题是：布局不合理、实验环境不合理、仪器摆放不科学。

(1) 实验室布局不合理。学校扩招后，为解决实验室的紧张状况，出现不同类型实验用房混用情况，特别是一些综合实验大楼，例如化工类(化学、生物、环境等)实验室和理工科的物理类(物理实验、机械类、电工类等)实验室分布在一起，由于不同的功能实验室对用电，水，气的要求不同，实验大楼统一的排气井和排风扇不仅造成实验面积和资产的浪费，而且排风系统的噪声影响了物理类实验的正常进行，同时由于化学类实验在排污方面存在的弱酸碱性废液较多，会引起排污系统管道接头的腐蚀，造成污水的泄漏。此外物理类实验对电的要求较高，综合实验楼统一的电力系统(电线，空气开关等)只能满足一般的实验需求，在物理类实验中由于特殊的电力要求经常出现跳闸现象，影响了正常的实验，实验用房的混用还表现将部分办公用房或教室转为实验用房；如改造的实验室无法满足实验的要求，造成废气和废液无法有效地回收，进而造成环境污染；实验室与办公室和教室混在一起，无关人员能随意进入实验室，易造成化学药品和仪器设备丢失和其他安全隐患。

(2) 没有适当的实验环境文化。实验不同于理论课，是一门严谨、科学，富有创新思维的课程，很多学生对实验没有足够认识，态度不够端正和严谨，在实验操作上不够认真和细致，以至于在实验课程中不仅收获很小，由于在操作中随意性较大，造成化学药品、有毒气体的泄露、仪器的损坏、甚至造成人员受伤等严重事故。因此虽然实验室仪器软硬件设施得到提高，但缺乏实验室加强安全和环保规定，没有重视实验室安全和环保文化的宣传和建设，且学生和科研人员进入实验室没有准入制度，给实验室带来安全隐患。

(3) 实验室仪器设备布局不科学。虽然近几年实验条件有所改善，但还是不能满足实验的要求，随着研究生招生人数的增加，学生的科研工作基本在实验室完成，各种各样的精密实验仪器为师生的科研工作成果提供了保障。由于各个导师或科研团队相对独立，很多实验仪器设备无法独立摆放，往往不同类型的实验仪器堆积在一起。过多的电子设备使得线路超负荷运行，并且仪器在相对封闭的环境中，热量无法及时排除，造成用电安全隐患，而且，许多实验仪器需要的特定的物理条件(温度、湿度、噪声等)无法满足，导致仪器无法正常工作，另一方面，化学类实验虽然采取了排气系统，但总有少量酸、碱性气体长期对电子设备的仪器的外表或内部电路进行慢性腐蚀，引起仪器的故障，甚至出现漏电等故障。

1.3 化学药品的安全隐患

高校实验室化学品具有种类繁多、成分复杂的特点。为杜绝化学药品的丢失或误用等事故，各个高校实验室加强了对有毒、有害、强酸碱等化学药品的管理，实行申请后再统一购置的办法，同时实行危险品需要双人领用和双人保管制度，以便减少化学药品的丢失和任意放置。虽然在化学药品的申领上确保了化学药品规范，但在使用过程中和使用后仍然存在一定的安全隐患。①化学实验中，药品在取用、使用过程中，由于挥发或在反应过程中产生气体，引起化学物质部分泄露，造成空气污染，对实验室和周围环境造成危害。在实验完毕后，虽然残液倒入废液池或桶中，但对留有一定残液的反应装置洗涤后的废液往往直接排入下水道，使得管道受到腐蚀而造成渗漏，同时流入地下的废液，会对环境的造成更大的污染；②化学药品的隐患还在一些压力容器的使用中，部分压力会导致气体的泄露进而引起安全隐患；③虽然化学药品领用实行了双人领用制度，但在具体的操作时，由于药品的频繁使用，不能实现实时的管理，特别是实验完毕后，剩多余的化学药品无法及时反馈到领用处，因此管理制度还需要完善。

2 实验室中存在的环保隐患

实验室中环保隐患主要由化学类实验产生。化学类实验室除了传统的有机和无机化学实验，各种生化、高分子复合新材料、新能源等新实验项目不断涌现。门类多，项目杂的化学实验，涉及到各种化学药品和化学试剂的应用，涉及到实验过程中发生化学反应会产生诸多废液(如：实验的产物、中间产物、强酸强碱、有机溶剂、提取液、萃取液、展开剂等)、废气(包括各类有害气体)和固体废弃物等。如果不采取有效的防治措施，势必会影响实验室的教学和工作环境，损害实验室科教人员和学生的身体健康，同时给周边环境造成环境污染[13-16]。

(1) 废气的污染引发环保隐患。一般化学实验室都有较好排气和通风设施，有毒和能产生刺激性气体的实验在通风橱内完成，以保证实验技术人员和实验室的安全。但一般情况下，化学实验室通风设备没有将废气进行处理就直接将气体排到室外。实验室产生的废气不仅使附近的空气受到污染，造成环境质量下降，影响了校园师生的身体健康，而且这些废气长期排放到室外空气中会破坏整个大气环境，含硫的化合物会形成酸雨，形成长期的更大范围的二次灾害；二氧化碳等气体会引起温室效应；含氟等化合物会破坏大气臭氧层；特别是有的废气经过太阳光紫外线照射能生成一种更有毒的气体，造成生物的致病，甚至死亡。

(2) 废液的污染引发环保隐患。由于生化实验室的实验种类多，在实验过程中会产生各种各样的废液，一般情况绝大多数的废液被排放到废液池中或密闭的聚乙烯桶中集中处理，减少了废液对环境的破坏。但这不能排除在实际操作过程中少量废液或洗涤产生的稀释的废液直接排放下水道中，这些废液中普遍含有具有毒性较大重金属离子、有使水中的pH 值发生变化，且有腐蚀性的酸碱液、有破坏水体平衡，使水中微生物快速繁殖有机物、引起有机物发酵产生有毒气体、有使水体出现富营养化现象，造成藻类大量繁殖，使水中缺氧，导致鱼类死亡的氮、磷废液等。同时废液的部分排放也会导致下水管道及其接头的腐蚀，造成渗漏现象，影响正常实验教学活动。

(3) 固体废弃物的污染及危害。实验室产生的固体废弃物主要有，化学类废气物：多余化学样品、反应生成的固体产物、残留或失效的化学试剂、废弃的试剂瓶等；测试类固体废气物：合成的各类固体样品经过实验后，一般受到污染而废弃；物理类固体废气物：主要有各类废气的电池，报废的电子元气件、电路板和各种灯管(包括各种示波管、射线管等)。这些固体废弃物更多情况下被随意丢弃当作一般垃圾处理。由于这些固体废气物成分复杂，浓度高，往往含有各种不同的金属元素和有害成分，其中的有害组分很容易受到雨雪淋溶、地表径流的侵蚀，渗入土壤，导致土壤和地下水污染。这些固体废弃物还会随天然降水，直接进入水体，使地面水污染。然后通过农作物、地面水或地下水对人体产生危害。

(4) 放射性污染及危害。放射性污染在实验中是比较隐蔽，危害性较大的环境污染，化学类的放射性废物包括固体放射性废物、放射性标准溶液、实验剩余的放射性溶液和高浓度的容器刷洗液。物理类放射污染主要包括：①电磁辐射，电子、电器设备在工作过程中会产生的不同频率的电磁辐射会形成电磁辐射污染, 如高频感应加热设备、 高频介质加热设备、短波与超短波测试仪仪器、微波加热器等； 在电磁辐射中还包括实验室长时间使用计算、手机，无线路由器等产生的低功率电磁辐射，长期处在这种低辐射可以引起人体神经衰弱症及植物性神经功能紊乱等；②射线辐射，生物实验诱发种子基因突变的放射源，检测中心的X光衍射仪等会发出或泄露出不同强度X射线辐射，以及无菌室的紫外灯产生的紫外线等。这些放射性射线辐射能杀死或诱变生物体细胞，妨碍正常细胞分裂和再生，并且引起细胞内遗传信息突变。受辐射的人在数年或数十年后可能出现白血病、恶性肿瘤、白内障、生长发育迟缓、生育力降低等远期躯体效应。

3 建立实验室安全和环保的多重机制

实验室安全和环保的运转是实验室建设和管理永恒的话题。只有从完善实验室安全制度、加强实验室日常管理、落实实验室的责任制、增强师生的实验安全和环保意识等多个方面，建立多重机制的管理才能确保实验室安全和环保的运转。

3.1 合理规划实验室布局

实验室是特殊的教学和科研场所，对其环境和硬件设施提出了较高的要求。在满足一般建筑安全规范要求的基础上，对实验室建设规划，还要充分考虑实验中噪声、废气、废液和辐射等对环境的影响，物理类的实验室与化学类和生物类的实验室相对独立，便于实验在建设过程中对有环境影响的实验室进行统一的建设，如通风管道的建设、废液的收集和处理；同时根据不同实验室的不同功能，在充分考虑实验的项目后，要合理规划实验室的强弱电的容量和布局，以及排污和排气系统材质和位置。

3.2 完善实验室安全和环保制度

建立一系列严格的安全和环保管理制度的目的不仅是保障实验室场所、实验人员、实验设备和环境的安全，也是充分利用实验室资源，满足实验人员实验需求的基础。完善的安全和环保制度在张贴的同时，还要让实验人员熟悉和遵守。对实验技术人员要经常性的进行安全教育和提示，定期或不定期的进行安全知识的培训，增强他们以制度办事的原则，以及安全和环保的意识；对要进入实验室进行实验的师生，要进行安全和环保教育的准入制度，除了准入前的安全和环保培训教育，还要适当的进行实验室安全和环保制度内容的考核，另外为了保证安全和环保教育的质量，还需加强实验室的安全和环保的文化建设，渲染实验室安全和环保的严肃氛围，同时要保证在每个特定的实验项目开始前、进行中的特定条件的安全和环保教育。

3.3 落实实验室安全和环保责任制

为保障制度建立的有效运行，应成立清晰的安全组织机构，明确各级人员的责任制。通过由高到低的逐级明确安全责任，细化到各个实验室的安全负责人，将实验室的安全和环保作为实验技术人员的年终考核的指标之一。对实验室仪器和药品的使用，实行登记制度，对实验中有毒有害药品的领用，以及高压、易燃气体使用，实行双人管理和全程监督，对实验中未用完的药品及时回收。

4 结 语

高校实验室是高校教育和教学的重要场地，只有充分认识在实验中存在的安全和环保问题，才能有效地采取措施，防微杜渐，才能保证实验室有效安全的运行；同时在实验室条件下进行安全和环保的教育也是实验教学中素质教育的一部分，让学生在实验室环境中充分认识实验安全和环保的重要性，做好每个实验的安全和环保，为培养高素质的人才奠定基础。

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