生态环境监测实验室“三废”的产生与防治

杨 婧

（山西省阳泉生态环境监测中心，山西 阳泉 045000）

引言

生态环境监测，是指运用化学、物理、生物等技术手段，针对水和废水、环境空气和废气、海水、土壤、沉积物、固体废物、生物、噪声、振动、辐射等要素开展环境质量和污染排放的监测活动。在监测分析的过程中一般都会产生废水、废气、固废等污染物，如果不加以处理，直接流入外界，就会对环境产生污染和影响，给环境带来严重的威胁。因此，生态环境监测实验室必须重视“三废”的处理问题，通过源头治理和合适的处置方式，减少生态环境监测实验室内污染物的产生和排放[1]。

1 污染的来源及危害

1.1 废水来源及危害

生态环境监测实验室废水的产生过程最重要有两个途径，一是实验产生的废水，包括洗涤器皿用水、循环冷却产生的废水、样品分析残液等，这种废水一般毒害成分低、产出量大，且有毒有害成分含量较高、产生量较小。二是样品废水，它包括采集的地表水、地下水、工业废水、生活污水、医疗废水等。此类废水在采集过程中会采集多于实验实际用量的水样，实验完成后，剩余的样品成为其中一个来源。

废水中污染成分众多，有的含Hg、As、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr 等重金属，有的含苯系物、CCl4、CHCl3等有机物质，有的含H2SO4、HCl、HNO3、NaOH、KOH 等强酸强碱物质，并绝大多数具有危险性。如果使用的污水未经处理直接排放于环境中，将对生态与环境造成难以估量的影响。如实验室所用的化学试剂中的酸、碱、酚、重金属盐等物质，对环境产生严重的污染，特别是重金属污染物，会随着时间不断推移累计在生物体或人体内，很难被有效排出，不仅会影响体内酶的活性，影响消化系统的吸收，影响神经系统的运行、甚至还会造成血液循环系统的永久性损伤，对生态环境和人体健康的危害非常巨大。实验废水中残留的氰化物、六价铬、砷化物等有毒有害物质，也会对人体健康产生极大危害。而且这些污染物质有些还可以在环境中长期存在，有些可以通过食物链富集进入人体，有些在降解时还会造成二次污染。

1.2 废气来源及危害

废气最重要来源是来自采集样本的挥发、分析试剂的挥发、实验过程的中间物质的气化等，如用CCl4、CHCl3来萃取石油类物质，Cr（Ⅵ）用CH3COCH3，用CS2解吸苯类物质，就会挥发出有毒气态物质；Cu、Zn、Pb、Cd 等重金属在电热板上用HNO3、HClO4进行加热消解；COD 回流时加入H2SO4，都会生成含有酸性成分的气态物质；碱性废气主要来源于实验过程中挥发出来的氨等。

这类气态物质不光具有极强的刺激性，而且毒性也很巨大，像在有机试剂实验过程中经常挥发出的CS2气体，这种气体的特点是既能通过呼吸系统吸收，还可通过皮肤系统吸收，随着人体长时间的积蓄，既而影响消化系统和神经系统的运行，甚至造成血液循环系统的永久性损伤。为了减少具有毒害物质的气体对空气的污染以及对实验人员健康的损害，生态环境监测实验室一般将这些实验放在通风橱中操作，在一定程度上减少了危害的发生，但是废气未经处理直接向外排放，会对室外的大气环境造成污染[2]。

1.3 固废来源及危害

实验室中的固体废物包括失去原有活性的化学反应物、标准物质、残留物或其他非活性固体试剂，部分来源于絮凝-沉淀反应的残存物质，实验室消耗和损坏的设备（如盛装化学物质的器皿及外包装等），剩余的检测样本和实验室的过滤材料等。这些固体废料的成分对环境是复杂和危险的，特别是某些化学过期产品。如果这些固体废物被胡乱丢弃或混合在生活垃圾中，一旦侵入居民生活环境中，它们将对居民赖以生存的居住环境和身体健康构成重大的安全隐患，造成严重的环境污染事故，所以，应在国家有关危险废物的规范性措施指导下，开展贮存及处置，避免对土壤、地下水、地表水等造成污染。

2 污染物的处理和防治措施

针对生态环境监测实验室产生的废水、废气、固体废弃物，应采取合适的处理方法和措施，使污染物能够达标排放，满足环境管理要求。

2.1 废水的处理方法

实验室废水污染物种类繁多、性质各异，不能混合存放，增加处理难度，应按照其性质、毒性、排放浓度的要求，采取不同的方法进行分类处理后再排放。含不同化学物质废液处理方法如下：

汞：为了处理含有汞的液体，将含汞液体的pH值调整到8～10 之间，再加入大量的Na2S，可以使废液形成HgS 沉淀。接着，FeSO4·7H2O（硫酸亚铁）可以被当作成共沉淀物，形成Fe2S3沉淀。由于HgS 可以被吸附和共沉淀，然后将液体放置至澄清，进行分离和过滤，液体剩余物就可以直接排放，而剩余的固体残留可以用于回收或制作为汞盐。

如果在实验室中发生金属汞泄露事故（如温度计破碎等），必须迅速消除，分散在操作台及地板上的Hg 颗粒必须与硫磺粉充分混合，以形成毒性较小的HgS，或者尽快喷洒高锰酸钾溶液（0.5%，且需要被盐酸酸化），待1 h～2 h 后清理；或者尽快喷洒20%的FeCl3溶液，待形成固态残留后予以清除（但由于该方法对金属表面具有腐蚀，所以不建议在金属物质上实行）。

铅、镉：用碱性物质或溶液将含铅、镉的液体pH调至8～10，将会形成氢氧化铅和氢氧化镉沉淀，随后添加FeSO4·7H2O（可以被当作成共沉淀剂），然后将液体放置至澄清，进行分离和过滤，液体剩余物就可以直接排放，而剩余的固体残留可以用于回收或与其他无机物混合通过烧结工艺处理至无害化。

铬：基于含铬废液在酸性条件下可被还原成三价铬的特点，可以在含铬废液中加入FeSO4·7H2O、Na2SO3或Fe 等还原物质，以降低三价铬中的六价铬，形成氢氧化物沉淀。然后将液体放置至澄清，进行分离和过滤，液体剩余物就可以直接排放，而剩余的固体残留可以用焙烧法处理或与煤渣混合通过焙烧，所产生的残留物可以进行无害化填埋。

砷：可以在含砷溶液中加入CaO，使含砷溶液pH调整为8，这时就会生成砷酸或亚砷酸沉淀。之后加大溶液的pH 至10，加入Na2S，就会形成低毒性的As2S2沉淀。如会生成含砷废气的检测过程必须在具备通风橱的实验室中进行。

酚：处理含酚废液时，对于低浓度的含酚废液，可以加入NaClO 或漂白粉将其氧化成为CO2和H2O；对于高浓度的含酚废液，可以用乙酸丁酯萃取后，再对其进行蒸馏回收处理。

氰：低浓度的残余液体可以加入NaOH 以调节酸碱度至10 及以上，然后加入KMnO4粉末（3%）以分解氰化物。对于高浓度残余液体可进行碱性氯化，在酸碱度至10 之上时氰化物在加入次氯酸钠或漂白粉的作用下分解，将分解为无害气体CO2和N2，在放置24 h 后，可以无害化排放。

氟废液：可在含氟废液中加入生石灰（CaO）使其生成氟化物沉淀。

混合废液：利用铁粉法处理是比较经济的做法，先将混合液体的酸碱度调节为3～4 之间，随后添加铁粉，并充分搅拌20 min～30 min，随后再将混合液体酸碱度调高至9 左右，并持续搅拌10 min 左右，在混凝剂与助凝剂的作用下，对废液进行混凝、沉降，然后将液体放置至澄清，进行分离和过滤，液体剩余物就可以直接排放，而剩余的固体残留可以按照废渣处理。

三氯甲烷的回收：将CHCl3废液依次用水、浓硫酸（三氯甲烷量的1/10）、纯水、盐酸羟胺溶液（0.5%AR）洗涤。用重蒸馏水洗涤2 次，将洗好的三氯甲烷用无水CaCl2脱水，静置24 h 以上，经过过滤和蒸馏。蒸馏的速度为1 滴/s～2 滴/s，在标准状况下按照60 ℃～62 ℃的收集沸程收集馏出液，在不用橡胶塞的棕色试剂瓶中进行保存。

对于清洗实验器皿的部分废水，由于含微量酸碱物质，可以直接接入污水系统，而对于含大量酸碱物质的废水或含有有毒有害的实验废水，最稳妥的方法是运用固定的容器进行存储，定期或不定期加以处置。

2.2 废气的处理方法

实验室废气处理有很多种方法，比如冷凝法、燃烧法、吸收法、吸附法等，生态环境监测实验室的少量废气一般由通风装置直接排至室外，但对于毒性大的气体一般采用的方法是活性炭吸附法，即在通风橱的末端安装活性炭吸附装置，吸附有机废气。这种方法不会因为装置的阻力影响室内废气的排放，已在一些实验室取得了良好效果。另外，利用实验试剂在低温环境中挥发性低的特点，可以在诸如实验现场和药品储存间安装降温设备，尤其对于高温天气尤其适用，这也是减少废气的一种方法。

2.3 固体废弃物的防治措施

2.3.1 优先选用高纯度试剂

优先选用高纯度的实验药品。其优点有两个，一是大大降低了试剂的消耗，二是还会大大降低对生物体的危害和对生态的污染。

2.3.2 强化化学试剂的监管

在日常工作中，由于对试剂的管理未形成标准化流程或管理混乱，会造成一些实验试剂没有进行合理化采购，导致采购的数量远远大于药品的实际使用量，造成大量试剂长期堆放，一旦过期失效只能作为危险化学品回收处理，造成国家资源的严重浪费。此外，监测实验中用到的关键试剂由于人员疏忽，或者由于检查繁琐、人为懈怠等原因，未按照要求进行符合性鉴定，会造成试剂错过质保时间而滞留在存储间堆放，无形中加大了对废弃试剂的管控。

因此，在实际工作中，要做好药品规划，包括试剂的采购流程、批次及数量等。优先使用临近过期的试剂。

2.3.3 废弃物回收综合利用

对于超过保存期限但没有出现浑浊絮凝物的标准样品，不能适用于高精度的质控和考核，但是基于节约成本的需要，可以用于对分析仪器的调试。

3 结论

生态环境监测实验室产生的废水、废气、固废等都属于危险废物，对环境存在着较大的污染，要加强对生态环境监测实验室的管理力度，通过采取有效的方法和措施来减少实验室污染物的排放，降低环境污染，使各项污染物能够达标排放[2]。