高校化学实验室节能减耗的探究

贾承政，郭 宁，计亚军，陈 莹

(上海理工大学理学院，上海 200093)



高校化学实验室节能减耗的探究

贾承政，郭 宁，计亚军，陈 莹

(上海理工大学理学院，上海 200093)

高校化学实验室能耗在全校各学科中属于较高水平，随着教学科研的任务量不断加大，实验室建设运行经费消耗逐年增加。如何在顺利完成教学任务的同时做到节能减耗已经成为各校实验室管理部门亟待解决的问题。本文介绍了我校化学实验室教学科研中的节能减耗经验，结合自身的实际情况，探索出了一系列节能减耗的管理方法和新举措，使化学实验室不良建设运行经费明显下降。

化学实验室；节能减耗；实验教学；实验室开放平台

随着我国高等教育的不断发展，教育资金投入逐年递增，尤其是各高校化学实验室建设运行经费投入不断增大。如何利用好经费，以节能减耗进而提高实验室经费使用效率，成为近年来广为关注的问题。实验室经费消耗逐年递增主要有两大因素：内因是各大高校多年的连续扩招，学生人数持续膨胀，带来所需的耗材费用增加；外因是整体物价的持续上涨，带来维持和完成原实验教学计划任务的费用上涨[1]。

1 化学实验室能耗分析

实验室是开展实验教学的重要场所，是创新型人才培养的重要基地[13]。化学实验室因其专业的特点，与其他学科实验室建设有所不同，其门类多，试剂使用类目繁杂，因此所占用的资金比例很大。高校化学实验室教学科目主要包括无机化学、分析化学、有机化学、物理化学等多门学科实验。其中各科所需耗材多达上千种，其中所需的试剂规格和数量因学期课程的安排和科研的需求又极为繁琐和复杂。因此在实际的购买和存储需要大量人力物力和财力来支持。例如：不同种类的试剂在购置后的存储条件和要求各不相同，因此对实验室管理人员和试剂保存条件提出了极高的要求。大量经费用于试剂的购买和保存。有些试剂购买后可能使用率极低甚至使用量可能只要试剂规格最少量的10%～20%，剩余试剂存放于试剂柜中直至过期，导致浪费。

化学仪器在是作为化学学科中对物质结构、性质、分析、检验、检测的辅助性实验教学工具。化学实验室常见的分析测试仪器多达三十几种，其中大型仪器例如：原子吸收光谱分析仪、荧光光谱分析仪、气相色谱质谱联用仪、扫描电镜等。这些仪器运行、保养、维修维护经费在化学实验室的日常经费支出中同样占有很高比重。例如化学实验室中常见仪器：气相色谱质谱连用仪，仪器使用前需开机预热30分钟左右，单次使用结束后还需要继续运转一次保证没有残留。一台机器，一开一关，所需测试时间可能仅仅占到总用时的50%～70%，期间消耗的电、气体、水等实验耗材费用更是惊人，如果出现使用不当或者人为操作失误造成色谱柱、离子源污染或损坏，将造成极大地浪费。

2 化学实验室节能减耗的几种措施和方法

实验室节能减耗运行机制已经在我校化学系各大实验室所采用，其主要措施包括以下方面：

2.1 化学实验室试剂购买、存放、使用规范

化学与其他学科有所不同，尤其是实验药品的保管和使用有其严格性和特殊性[2]。化学实验室中发生危险事故的因素很多，化学品本身的物理化学性质、化学实验的高风险性以及人的不安全行为都可能导致事故的发生[10]。化学试剂按照学科分类购买，各个实验室在学期开始应对当学期实验教学内容进行梳理，参比前学期课程实验所需的数量规格进行购买，对照本学期教学人数和课时数，做出相应实验试剂药品购买预算，原则上不应超出上一学期购买数量的20%。对于消耗性大、且各学科共同使用的试剂(例如：酒精、盐酸等)可做批量定期购置，保证药品库试剂存放最少量为应需量的50%。对于药品使用量较小的试剂，应在准备室配制结束后退回仓库保管。试剂保存应严格按照存放要求进行，例如易挥发药品应防止防爆低温冰箱中；易于反应的两种或几种试剂应分开存放；易制毒、易制爆试剂应配备专门的试剂柜中进行存放，且严格做好领用登记等。各实验室配备小型密码锁试剂柜，对于常用试剂的少量存放和保存。每次实验结束后要求实验教师将剩余试剂标记开封日期，剩余试剂进行清点登记并妥善保存。针对科研试剂的购买、存放、使用采取“导师负责制”，即由各个导师对科研购买的试剂妥善存放保管，易制毒、易制爆的试剂应提前统一报批后购置，科研实验室中的有毒有害试剂应严格遵守使用守则，责任到人。将实验室的安全建设及运行作为教学过程中最重要的一环、实行“责任到人，一票否决”的绩效考核制度。

2.2 化学实验教学中的节能减耗

化学实验课程内容多，所需试剂种类数量也不尽相同。实验教材上的一些实验内容大多采用大容量、大体积和耗时较长的操作流程，这已经不符合降低“三废”和低碳环保的要求，在获得相同实验结果或者能观察到相同实验现象的实验教学中[3-4]，要求各教学人员依照实验教学顺序先后对实验预做，摸清相关实验条件内容，并对数据经行处理，找出实验中学生可能遇到的问题以及解决方案[2]。根据实验的性质和操作要求，实验耗材可以有多种不同的选择[14]。优化实验流程，减少实验试剂和耗材的用量、电、水的消耗等，做到合情合理的节能减耗。例如：无机化学实验和分析化学实验中常用的酸碱试纸可以分成小段使用；有机实验加热结束后及时关闭电源、冷凝水的流量不要太大避免浪费等等。其次，要求学生在每次实验之前做好预习报告，充分清楚本次实验课的内容和试剂，并对实验过程做到心中有数，这样可以防止学生在实验中因为出错导致实验需要重头再来而引发的药品浪费。学生实验开始前应清点好自己的实验材料和药品，防止在随后的实验过程中出现缺少仪器药品导致乱用错拿引发的实验失败或者仪器的损坏。实验结束后，实验教师应指导要求学生统计实验仪器有无破损遗漏现象并摆放整齐，待实验结束学生完全离开后，将实验室仪器及时断电、断水。此外，学生经常会选择周末独自在实验室做实验，这个时间也是最容易出现安全问题，例如：忘记关水龙头或用电等导致走水或失火等安全事故。如何堵住安全漏洞也是降低整个实验室能耗不可忽视的一个重要方面。

2.3 化学仪器使用维护准则

大型仪器的使用应做到合理调配，专人维护。多年来高校普遍存在的重购置、轻统筹规划、运行保障等原因，大型仪器设备使用效益不高或限制的情况仍然没有取得明显突破[11]。实验室的发展建设应有明确的教学、科研需求为指引，应根据本校实际情况，有计划、有步骤逐步开展和科学、有序地完善[12]。仪器的频繁使用并不会造成仪器过早报废，相反，经常使用仪器反而可以使仪器达到自身最佳的状态，因此合理地调配好各个仪器的使用时间和维护保养时间显得尤为重要。科研和教学中涉及到使用大型仪器时，应由学生提出申请，由大型仪器管理员分配仪器的开机使用时间，集中有序地合理安排仪器使用，并安排有相关仪器知识经验丰富的研究生辅助管理，即“让专业的人做专业的事”。对仪器的维护应做到及时有效，保证科研教学任务的同时，减少仪器的损坏，进而降低因频繁维修仪器造成的财力物力的损失。

2.4 绿色、循环、经济实验室的构建

化学实验中经常会产生有毒有害的气体、液体，不仅仅污染环境，更是对教师和学生的身体产生很大影响。因此，各实验教师在本科实验教学中应对教材进一步分析研究，在完成教学任务计划的基础上，探寻无毒或低毒实验加以替代高毒性实验内容，并充分了解实验过程中所产生的物质，及时有效地把废气废液收集处理，有机废液定期向学校上报，由专业废液公司做无害化处理。

我系在化学实践创新实验中引入工业品制备等学生感兴趣的实验内容，在课堂上由学生制备出洗手液、洗洁精等实验室洗涤用日用消耗品，用于整个化学系其他实验室的日常洗涤，不但顺利完成了教学任务，还减少了实验室对洗涤日用品的购置费用。有机试验中回流冷凝水的回收、冰水的回收；物理化学实验中硝酸银电解液废液用于无机化学实验中的氯离子检测液等，都做到了绿色、循环、经济的要求。绿色、循环、经济实验室的构建使得我系化学日常经费支出降低了20%。

3 利用实验室开放平台建设节能减耗

大多数地方院校仍采用封闭的管理方式，实验室仪器设备信息也随之封闭，导致重复购置仪器设备的现象依然存在，特别是对于大型贵重仪器的购置[5]。此外，由于管理方面的原因，存在各院部仪器设备管理“各自为政”的现象，其他地方院校、校内各学院(部门)师生无法共用，造成部分仪器设备的利用率和共享率偏低，本科教学与科研实验设备间没有建立有效的共享管理和使用机制[6-7,15]。对此，我们主动将自己实验室拥有的化学仪器进行分门别类尽行登记，对仪器的性能参数和使用情况公示面并向全校师生开放。开放实验室是在传统的教学秩序之外，新设计的增加学生进入实验室强化锻炼专业技能的环节，所以实验室的管理工作量，实验项目增多增加的材料消耗、仪器设备的损耗和维修、维护费用都会更多[8]。为加强实验室开放管理，应着重强调教师的第一责任人作用[9]，在对外专业的师生使用时，建立提前预约制度，由专业教师或制定仪器使用研究生对送样进行检测，酌情收取耗材使用费和仪器损耗等费用，补贴仪器的相关维护费用。开放实验室的建立不仅减少了学校一起的重复购买导致的资源浪费，更让参与实验室仪器操作管理的同学得到了实践经验，同时也解决了实验室部分经费短缺的问题。

4 结 语

通过以上的多项措施，在顺利完成教学科研的基础上，我校化学实验室的总体运行经费比过去降低了10%～20%，使得经费可以更多地转向科研建设和大型仪器的购置。探究摸索出适合专业自身的节能减耗方法，使经费利用率进一步提高还需要我们在今后的科研教学中不断摸索和总结。

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Research on Energy Saving and Consumption Reduction of Chemical Laboratory in Colleges

JIACheng-zheng，GUONing，JIYa-jun，CHENYing

(University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China)

University chemical laboratory energy consumption in all disciplines belongs to a higher level, with the increasing amount of the task of teaching and research, the laboratory construction and operation of expenditure increased year by year. How to successfully complete the task of teaching and reduce energy consumption at the same time has become a problem that needs to be solved urgently in the universities laboratory management department. The school chemistry laboratory teaching and scientific research in energy-saving reducing consumption experience were introduced, combined with their own actual situation, to explore a series of saving energy and reducing consumption of management methods and new initiatives, the chemical laboratory adverse construction operation decreased funding.

chemical laboratory; energy saving and consumption reduction; experimental teaching; laboratory open platform

文献标志码： 文章编号：1001-9677(2016)020-0182-03