绿色生物实验室建设的探索与实践

樊 佳，王茂林，林宏辉

（四川大学 生物科学实验教学中心，四川 成都 610065）

绿色生物实验室建设的探索与实践

樊 佳，王茂林，林宏辉

（四川大学 生物科学实验教学中心，四川 成都 610065）

建设绿色生物实验室已成为实验室管理和改革的重要内容。该文结合生物实验室的具体特点，以绿色环保理论为指导，从绿色生物实验室的内涵、实验教学过程中实施绿色化教学、重视实验室废弃物处理和完善实验室管理等4个方面探索建设绿色生物实验室的途径与方法，取得了较好的效果。

生物实验室；绿色化；废物处理；环境保护

生物实验室是开展实验教学活动，提高学生实践能力，培养学生创新精神的重要场所。近年来，随着高等教育事业的快速发展，生物实验室的建设和发展得到稳步提升，实验室的种类及数量不断加大，化学类试剂用量和实验污染物也相应地迅速增长［1］。有数据显示，生物学专业的学生在校期间用到的化学试剂高达上百种，排放废弃物的成分相当复杂，累积效果不容忽视［1－3］。这些污染物如果处理不当，势必会对环境造成污染，对人类的健康产生威胁。因此，在保障实验教学任务和质量的前提下，采取切实可行的有效措施防止和消除实验室造成的环境污染，建设“绿色化”生物实验室进行具有重要的现实意义［2］。本文从绿色生物实验室内涵、实验教学过程中实施绿色化教学、重视实验室废弃物处理和完善实验室管理等4个方面探究建设绿色生物实验室的途径与方法，为高校建设节能降耗、安全环保的绿色实验室提供参考。

1 绿色生物实验室的内涵

“绿色”已成为21世纪的一个重要词语，它不仅是一种颜色的表述，更具有广泛的社会、经济内涵。绿色生物实验室是将绿色环保教育理念贯穿于生物实验室管理的全过程中，努力创建安全、节能、对环境无显著毒副作用的实验室［5］。随着人们环保意识的不断增强，绿色生物实验室建设已越来越受到人们的重视，已经成为今后实验室建设与发展的必然趋势。建设绿色生物实验室，应以环境保护为出发点，坚持预防为主的指导思想，综合考虑实验内容、实验方法、实验污染物等各种因素对环境的影响［3－4］。四川大学生物实验教学中心通过增强学生的环保意识、优化实验内容、开发虚拟仿真实验、妥善处理实验废弃物和健全实验室管理制度等措施，将绿色生物贯穿到整个实验教学管理中，为师生提供一个低碳、环保、无污染的绿色实验教学活动场所。

2 在实验教学中实施绿色化教学

2.1 增强学生的环保意识，创建绿色实验室

2.1.1 对学生进行安全环保教育

高校教师是实验室的使用者和管理者，学生是实验室的主体，因此培养学生的绿色环保意识非常重要［5］。本实验中心专门引入了“实验室安全与考试系统”，为学生开设了“实验室安全教育”课程，要求学生必须要学习掌握实验安全知识、实验室基本仪器操作方法，同时要掌握废弃物的危害及处理方法。课程结束后，利用“实验室安全与考试系统”在线考核，成绩合格者才能允许进入实验室。通过建立实验室安全准入制度，有效地减少安全隐患，为创建绿色生物实验室奠定了基础［6］。

同时，在学生第一次进入实验室时，教师和实验技术人员针对本实验室的特点，向学生介绍国家环保法规、环境污染的危害、实验室主要污染物等，同时对他们进行绿色生物的宣传教育。让学生充分认识到实验室污染物中有些含有易燃易爆物质，有些致癌物质，这些废弃物如果不经处理直接排放到自然界，不仅会严重损害人的身体健康，而且会对生态环境造成不良的影响［7］。通过对学生进行安全环保教育，使学生牢固树立“绿色生物实验”和环境保护意识。

2.1.2 利用课堂教育，培养绿色实验意识

绿色实验意识的培养是让学生作为主体，在实验过程中主动预防和降低实验废物。教师在讲授实验原理的同时，也要讲授相关化学试剂的性能、危害及注意事项，实验过程中可能产生的废弃物以及处理有毒有害物质的方法。同时还要强化学生的节约思想，在实验过程中使用化学试剂、生物材料时要避免浪费。

2.2 实验教学绿色化，阻断污染物的产生

2.2.1 优化实验内容，全面推行绿色实验

实验内容的选择是构建绿色生物实验室的核心问题，也是实验室污染物产生的源头［5］。教师在实验教学中要时刻体现绿色生物原则，精心设计实验方案：1）优选方法可靠，毒性小，污染少的实验项目；2）对实验进行合理的改进，尽可能做到原材料廉价易得，尽量选择无毒性或低毒性试剂和药品（实验过程绿色化），且反应物无毒或易处理等［3］，最大限度地减少实验室污染。如在亚硝酸盐含量测定实验中多版教材中均采用Griss法，需要用到a－萘胺，盐酸萘乙二胺等试剂，均为强致癌试剂，对环境污染较严重，通过查阅文献，本文选用碱性品红紫外分光光度法，该方法快速、简便，精密度不低于Griss法，试剂稳定无毒，对环境污染较小；在蛋白质定量测定中，剩余的Folin－酚试剂将其回收，加入液态溴还原，通过蒸馏、标定后可重新使用；在实验过程中，将浓盐酸、浓氨水、酒精、冰醋酸等挥发性较高、取用次数较少的试剂统一放在通风橱内，避免出现有毒有害气体到处弥漫的现象；一些饱和溶液、不能长期放置的试剂，不进行分装，统一放置在公共实验台上供全班同学使用。这样不仅能减少高浓度废液的排放量，同时避免大批试剂失效，体现了实验绿色化的思想。

2.2.2 缩小实验规模，选择微型实验

1982年，文献［8］提出了微量实验法，该方法污染小，用药少。既节约了经费，缩短了实验时间，又使实验过程产生的废弃物减少，是改善实验室环境问题、推行绿色化实验教学比较理想的途径之一。如在聚丙烯酰胺电泳实验中选用迷你化规格的蛋白质垂直板电泳系统，重复使用电极缓冲液，能够明显地减少丙烯酰胺、四甲基乙二胺等污染性试剂的用量，从而大幅度地减少实验废胶等；又如，在滴定实验中将原有的50 ml滴定管改为25 m l滴定管，100 m l容量瓶改为25 m l容量瓶，必要时可采用微量移液器，实验结果表明更换小容量仪器后，仍然可以保证测定结果的精确度，在完成了对学生基本操作技能训练的同时，实验试剂、辅助材料等用量大大减少，降低了实验成本。微型实验的开设对操作复杂、试剂毒性大、污染严重的实验尤为必要。在保证培养学生所需的实验技能的前提下，推行了微型化实验，能够有效地减少实验室废弃物。

2.2.3 积极开发生物虚拟仿真实验

虚拟仿真实验是指运用虚拟现实、多媒体以及网络通信等技术模拟、仿真各种实验过程。对于那些药品消耗量大或必须使用有毒有害试剂的实验，可采用虚拟生物仿真实验进行替代，以达到节能减耗、减少实验室污染的目的［8］。本实验中心建立了虚拟实验平台，利用示图、声音、视频等形式，对实验原理、仪器和实验过程做了详细的描述，学生只需通过鼠标操作就能完成整个实验过程。虚拟实验软件还具有反复操作等特点，学生可以通过软件对实验内容进行提前预习或者实验结束后进行复习。目前已建成虚拟工厂实践训练平台，综合实验技能学习平台等，其中包括自主创新实验、生理、药理实验、病生实验及人体实验等，既很好的锻炼了学生的操作能力，又不会有任何危险或有毒的废弃物产生，符合绿色实验室理念。

2.2.4 探索实验室废弃物处理综合实验

为了进一步激发学生的学习积极性，教师可将一些废弃物处理问题，转化为自主、探究性实验项目，鼓励有生物知识背景的学生参加。在绿色生物的理念指导下，学生根据所学知识和查阅的资料，自行设计实验方案，通过讨论的方式探索最佳处理方案，经教师审核即可实施方案，回收的产品教师鉴定后可循环再利用。这类创新实验项目，既处理了实验室污染物，又让学生学会了污染物处理方法，更重要的是让学生直观地了解到处理实验室污染物的不易，进一步提高了学生的环保意识和社会责任感［9］。

3 重视实验废弃物的处理

建设绿色生物实验室必须重视实验室废弃物处理。根据废弃物的性质，可将其分为液体废弃物、固体废弃物和废气（简称“三废”）。生物实验室“三废”虽然总量小，但浓度大，且种类繁多、成分复杂，如果处理不当，将会造成严重的后果［9］。为了进一步加强实验室废弃物管理，我们采取了以下措施：1）建立严格的实验室废弃物存放及回收管理制度，根据分类收集、集中处理等原则，按废弃物的特性进行分类收纳，尽最大可能回收利用废弃物；2）对于无法循环利用的废弃物，用特定的收集装置密闭贮存，标签上注明废弃物名称、时间等，学校划定专门区域集中存放、专人管理，委托具有处理资质的公司定期回收。对生物实验中有毒有害废弃物分类收集、处理，既消除了它们对环境和人体造成的损害，又节约了资源，值得大力推广。

3.1 液体废弃物

生物实验室产生的液体废弃物包括标准曲线及样品分析液、过期失效的试剂、储藏液以及洗液等，按照废液中所含污染物的主要成分，可将其分重金属废液、酸碱性废液、生物废液等。

3.1.1 含有Gr离子的废液

生物实验室经常使用铬酸洗液来浸泡像移液管、酸碱滴定管等。多次重复使用后，其中的Gr6＋逐步被还原为Gr3＋，洗液液氧化能力也逐步变弱，此时用KMnO4氧化后即可循环使用；其他含铬化合物废液，用FeSO4还原后，再用NaOH将其转化为Cr（OH）3沉淀，倒入专用的废液缸里，送到学校指定的废液收集区域［10］。

3.1.2 酸碱废液

实验室常见的强酸废液主要有盐酸、硫酸、硝酸等，强碱废液有氢氧化钠、氢氧化钾等，这些废液如果随意倾倒均会对局部环境造成很大的危害。本实验中心主要采取分类收集的方式，将其储存在密封性好的专用废液桶内，在标签上注明溶液的名称、浓度等。废液达到一定数量后，酸碱中和至pH值6～9之间后才能排放。

3.1.3 生物废液

细胞、微生物培养液、发酵液等如果处理不当，就可能产生有毒代谢物，对周围环境、河流及水域造成污染。因此具有生物活性的废液，必须通过高压消毒灭菌处理；无致病性培养物可使用次氯酸钠消毒液、漂白粉等处理后排放。

3.2 固体废弃物处理

生物实验室的固体废弃物主要有消耗或破损的实验用品（如玻璃器皿、纱布）、过期的固体化学药品等。这些固体废弃物成分复杂，处理稍有不慎很容易导致严重的污染事故。

3.2.1 消耗或破损的实验用品

枪头、吸管、离心管、注射器等直接接触类试剂和实验材料，是有毒物质和病原体的传播载体，同时可能会对人体造成直接的机械性伤害。受到有毒、有害化学试剂污染的物品必须存放到指定的塑料垃圾袋内，定期统一运走；用过的手套、口罩等塑料制品要用特制塑料容器收集起来，定期灭菌处理。

3.2.2 过期的固体药品

部分实验室存放有废旧、过期药品，长期放置对师生的健康造成一定的危害。我们通过对实验中心进行全面排查、清理，有效地改善了实验室环境，过期的固体药品应按化学性质分类贮存，标签上标明过期药品的名称、贮存时间等信息，交由学校统一处理。

3.2.3 废弃生物材料的处理

实验结束后，必须及时处置动、植物尸体或被解剖的动、植物器官，统一消毒处理后，用专用塑料袋密封，贴上生物废弃物标志，在冷藏条件下集中保存，统一由相关部门定期消毒、焚烧处理。

3.3 废气处理

实验室产生的废气包括有刺激性、有毒或易挥发的药品、试剂和样品的挥发物等［7］。本实验中心对实验室整体排风系统进行改造，通过增大通风管道，加设空气过滤器，提高排风效率等措施，保证实验室内通风换气。此外，每间实验室都安装有通风橱，凡涉及有毒有害或有异味气体产生的实验，必须做好相应的防护措施，始终在通风橱中进行操作。

4 完善实验室管理，推进绿色生物实验室建设

4.1 健全管理制度，制定绿色实验室建设的相关标准

绿色生物实验室建设需要一系列科学完善、切实可行的实验室规章制度来保障。有关部门应制定一系列建设绿色实验室的标准，包括试剂药品管理、废弃物处理、实验室安全防护措施等内容，用实验管理制度来保证绿色实验室的运行。同时，在科学评价的基础上，出台配套的奖惩办法与监督管理制度，完善各种记录档案，形成真正利于建设绿色生物实验室的良性机制［9］。

4.2 规范实验室基础设施建设

本实验中心在建设初期就倡导绿色环保设计、绿色环保施工，所有的实验操作台和防腐台面的材质均选用耐酸碱的环保材质；实验室规划合理，专室专用，将仪器室、准备室、药品室分开，为实验管理人员配备专用办公室；所有实验室均配备功能良好的通风橱、排气扇，有毒有害、挥发性的药品分类存放在专用的毒害品储存柜、酸碱柜、化学品安全柜中，由专人负责管理。此外，中心还特别规划了实验动物尸体暂存间等，为师生营造了一个健康、绿色、环保的实验教学环境。

4.3 建立必要的防护措施

学校为实验中心安装了符合国家防火要求的灭火器，所有教学实验室均配备了急救箱和洗眼器，紧急喷淋装置等；专门对实验室通风系统和水，电线路进行扩容和改造，从根本上杜绝了实验室安全隐患；中心还为实验人员配备防酸碱的手套、防护目镜、防毒口罩等保护品，也为学生配备了防护手套、口罩等，确保师生的健康和生命安全。

5 结束语

绿色生物实验室建设是绿色教育的重要组成部分，是素质教育不可缺少的重要环节，也是关系到子孙后代的长远问题［10－12］。建设绿色生物实验室，采取有效措施防止和消除实验室污染是一个长期的、不断完善的过程，需要实验室管理人员、实验教师和学生的共同努力。在日常的实验教学与管理中，我们应该注重绿色生物学理论的应用，增强学生的环保意识，改革实验内容，加强实验室污染物管理，为师生创造绿色、环保的实验教学氛围。

［1］由继红.创建绿色化生物实验室的探讨［J］.实验科学与技术，2014，12（2）：167－169.

［2］韦连喜，裴晓红，王彤宇.创建学校绿色化学实验室［J］.实验技术与管理，2005，22（5）：105－107.

［3］霍新录.构建绿色生物实验平台的探索与实践［J］.实验科学与技术，2013，11（3）：161－163.

［4］宋玉厚，乔威，朱榜芹，等.高校生化类实验室安全与环保管理的SWOT分析与对策研究［J］.实验技术与管理，2013，30（11）：216－231.

［5］李国树.徐成东，王波，等，创建植物学实验绿色教学的途径与方法［J］.实验室研究与探索，2013，32（1）：77－79.

［6］解丽芳，林宏辉.虚拟实验室在本科生物实验教学中的作用［J］.实验技术与管理，2014，31（9）：114－116.

［7］徐静年，苏建茹，郭奋.高校实验室污染不容忽视［J］.实验技术与管理，2005，22（11）：130－132.

［8］陈华絮，杨素娇.强化环保意识，创建绿色生物实验室［J］.实验科学与技术，2007，5（8）：125－131.

［9］朱菊芬，刘加彬，彭丽萍，等.加强高校实验室安全环保管理的思考与实践［J］.实验技术与管理，2014，31（9）：223－225.

［10］曹蓬勃.谈低碳时代生物化学实验的绿色化［J］.实验科学与技术，2010，8（6）：186－188.

［11］李铭慧，高兴军，毛燕，等.浅谈高校绿色实验室构建［J］.实验室科学，2013，16（2）：197－199.

［12］党胜男，秦昌荣.高校绿色化学实验室建设研究［C］／／第五届“全国公共安全领域中的化学问题”暨第三届危险物质与安全应急技术研讨会论文集.北京：公安大学出版社，2015.

Exploration and Practice of Construction of Green Biology Laboratory

Fan Jia，Wang Maolin，Lin Honghui
（Experimental Teaching Center of Biological Sciences，Sichuan University，Chengdu 610065，China）

With the growing awareness of environmental protection，the establishment of green biological laboratory has become an important part in laboratory management and reform.According to the realities of the biological laboratory in the universities，guided by the theory of green environmental protection，the ways and methods for“green biology laboratory”were explored from the green biological laboratory ideas，constructing the green environmental teaching，attaching importance to the collection and treatment of the wastes，strengthening laboratory management.These work achieve good effect.

biology laboratory；greening；waste treatment；environment protection

G482

A

10.3969／j.issn.1672－4550.2016.06.053

2015－10－10；修改日期：2016－11－22

樊 佳（1988－），女，硕士，助理实验师，主要从事生物化学实验与分子生物学实验的教辅工作。