“低碳經(jīng)濟(jì)時代”高?；瘜W(xué)實驗室的建設(shè)與管理

劉明玉

（貴陽康養(yǎng)職業(yè)大學(xué)，貴州貴陽 550081）

“綠色低碳經(jīng)濟(jì)”是目前全球發(fā)展的重要趨勢之一。同時，低碳經(jīng)濟(jì)的貫徹落實，也為我國的三高經(jīng)濟(jì)的發(fā)展模式帶來極為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。這樣一來，堅持綠色可持續(xù)發(fā)展也成了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展核心。其次，推動低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要高效率高潔凈的能源支持，也就需要技術(shù)創(chuàng)新和制度創(chuàng)新作為保障。但一切技術(shù)創(chuàng)新的來源依靠人才的培養(yǎng)。而高等院校的化學(xué)實驗室作為創(chuàng)新人才培養(yǎng)的一大關(guān)鍵孵化地，在“低碳經(jīng)濟(jì)時代”同樣著面臨挑戰(zhàn)：如何快速培養(yǎng)具有環(huán)保意識的高素質(zhì)人才?如何使高校實驗室一直保持綠色發(fā)展?都是需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

近年來，雖然各高校已經(jīng)開始探索綠色實驗室的建設(shè)和管理，將“綠色環(huán)?！崩砟钆c實驗室的具體實踐工作相結(jié)合起來，但仍然存在不少能源消耗甚至是垃圾污染出現(xiàn)在高校實驗室中。因此，建立符合綠色發(fā)展的高校實驗室迫在眉睫。本文將從化學(xué)實驗室的現(xiàn)狀出發(fā)，分析探索在綠色環(huán)保的倡導(dǎo)下高校化學(xué)實驗室將如何進(jìn)行科學(xué)的建設(shè)與管理? 以更好地完成新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

1 高?；瘜W(xué)實驗室現(xiàn)狀以及存在的問題

因教學(xué)需要，各高校實驗室在進(jìn)行教學(xué)實踐時，會使用到不同種類的大功率實驗儀器。然而，這些大功率實驗儀器的使用會極大增加實驗室的能源消耗，其次，各類不同的實驗所排出的大量廢氣、廢液以及實驗使用之后的廢棄物也給校園環(huán)境帶來了巨大的污染。與此同時由于實驗室人員流動密集，大多數(shù)實驗人員沒有樹立起綠色環(huán)保實驗意識，總是出現(xiàn)實驗用品亂倒、亂放的現(xiàn)象，在一定程度上也對學(xué)生的自身健康造成了威脅。

1.1 錯誤地使用科研儀器設(shè)備

（1）對儀器設(shè)備的應(yīng)用管理缺少有效的環(huán)保意識。目前，我國高校實驗室的管理意識并沒有完全和低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展相適應(yīng)。其問題主要體現(xiàn)在高校實驗室沒有建立綠色管理意識，不能實現(xiàn)實驗儀器設(shè)備的有效管理，導(dǎo)致實驗過程中出現(xiàn)大量的能源浪費(fèi)。盡管激光共聚焦顯微鏡、流式細(xì)胞儀等一系列大、精、貴的重要實驗儀器設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生間的資源共享，但對某些較小型常規(guī)儀器設(shè)備而言，其共用程度并不能滿足綠色且合理的標(biāo)準(zhǔn)。以離心機(jī)的使用為例，為完成教學(xué)實踐，幾乎每個實驗室均購有2~3臺低溫、高速離心機(jī)。并且，儀器的使用時間平均每日不超過2h。另外，每件儀器都有其具體的使用記錄，在一定程度上能夠反映出儀器的使用次數(shù)以及運(yùn)轉(zhuǎn)情況，但是其轉(zhuǎn)數(shù)以及溫度情況卻未能體現(xiàn)出來，這給工作人員對實驗室能源消耗的檢測工作帶來了一定的困難。

（2）能源消耗嚴(yán)重。實驗室滯后的管理水平以及不完善的管理技術(shù)，使得實驗教學(xué)的過程出現(xiàn)了大量的能耗浪費(fèi)。尤其是一些學(xué)生在不能對儀器進(jìn)行充分了解的情況下，經(jīng)常做出的錯誤步驟，加快了能源消耗。比如說，由于某些新到實驗室的學(xué)生對實驗儀器特性十分不了解，在使用所有儀器前通通都按照提前開機(jī)預(yù)熱處理，從而增加了能源的無效浪費(fèi)。殊不知，隨意以及不合理地使用儀器，不但會破壞儀器性能，還會造成實驗的失敗。

1.2 對實驗室污染物的隨意排放

有化學(xué)實驗存在的地方，就無法避免實驗廢氣的產(chǎn)生，例如二氧化碳、二氧化硫等；甚至是有機(jī)易揮發(fā)溶劑，例如乙醚。這些氣體排放到室內(nèi)，污染的是實驗室的內(nèi)部環(huán)境，排放到室外，污染的便是大氣環(huán)境。不僅是廢氣，化學(xué)實驗的過程往往還伴隨著大量的廢液產(chǎn)生，如廢硫酸液、廢鹽酸液，以及危害性很大的含苯類廢液、含有多環(huán)芳香族化合物類的廢液等。另外，除了廢氣廢液外，還會產(chǎn)生一些固體廢棄物，其中包括有遺撒的藥品、實驗后不要的廢物垃圾等，甚至有些廢棄物還具有一定的毒性，這些有毒廢棄物如不經(jīng)處理就直接排放，很大程度上會與自然界中的水融合起來，從而進(jìn)入河流、土壤和大氣中，對人類和生物產(chǎn)生危害。因此，實驗室產(chǎn)生的任何實驗垃圾都需要經(jīng)過特定的處理才能進(jìn)行排放，以免對環(huán)境造成危害。

1.3 環(huán)保意識的缺失

首先，實驗室的人員流動較大，另一方面，實驗室研究人員的數(shù)量極多，實驗室本身的能源消耗就比較大。因此，做好研究人員的綠色環(huán)保教育十分重要。能源浪費(fèi)這一現(xiàn)象不止存在于對儀器的使用上，往往會體現(xiàn)在一些細(xì)枝末節(jié)的地方，例如，實驗中水流的浪費(fèi)、超凈工作臺在長時間的開啟等，并時常出現(xiàn)紫外燈照射過夜以及恒溫箱烘干箱不關(guān)閉電源的情況，都會為實驗室?guī)碓S多不必要的能源浪費(fèi)。

1.4 能耗監(jiān)測系統(tǒng)不完善

目前，我國能源建設(shè)系統(tǒng)尚未完善，缺少碳排放量監(jiān)控賬戶的設(shè)立。同時，高校試驗室所涉及的實驗面積廣泛、實驗內(nèi)容復(fù)雜，在現(xiàn)有條件下還無法適應(yīng)一些實驗工作的開展。

2 綠色環(huán)保型高校化學(xué)實驗室的建設(shè)與管理

2.1 低碳實驗室的建設(shè)

低碳實驗室的建設(shè)與管理內(nèi)容大致可以包括以下12個方面：

（1）綠色藥品使用原則：減量、重復(fù)、回收、再生；

（2）結(jié)合實際實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保意識；

（3）綠色化實驗過程；

（4）改進(jìn)實驗方法，改善實驗環(huán)境；

（5）加強(qiáng)實驗室設(shè)施的綠色化；

（6）充分使用原材料，減少廢棄廢液廢物的產(chǎn)生；

（7）實驗無汞化；

（8）實驗無苯化；

（9）實驗無鉛化；

（10）學(xué)生要嚴(yán)格遵守實驗規(guī)則，對試劑使用要符合要求；

（11）實現(xiàn)實驗廢物的回收再利用；

（12）實現(xiàn)“三廢”的分別處理與排放。

2.2 化學(xué)實驗室管理內(nèi)容

（1）關(guān)于藥品的合理保管和分類。對實驗室建設(shè)來說，藥物的合理保管與利用是非常關(guān)鍵的。應(yīng)當(dāng)堅持將藥物數(shù)量化、科學(xué)化和精準(zhǔn)化，以切實保障藥物存放安全。因為化工藥品通常都有著特定的化學(xué)性質(zhì)，比如有易潮解的、易產(chǎn)生風(fēng)化作用的、易于氧化的，或者容易與超臨界二氧化碳形成反應(yīng)的等。那么，關(guān)于這類藥物的質(zhì)量管理，就需要通過大量的預(yù)防措施來保證藥品的穩(wěn)定性，以避免風(fēng)險事件的發(fā)生。例如：電石及紅磷等則必須保存在干燥器皿中，以避免潮解問題；AgNO以及HNO等則必須儲存在深色例如棕色的塑料罐中，防止藥瓶出現(xiàn)分解，造成藥品的浪費(fèi)或變質(zhì)。水溴則需要在加水后進(jìn)行密封保存，避免揮發(fā)；堿式溶液(例如NaOH)甚至是粉末等則必須經(jīng)過膠塞保存以避免產(chǎn)生粘連或有黏結(jié)問題。對化學(xué)試劑的配用也必須要定量和科學(xué)?；瘜W(xué)準(zhǔn)備過程對一個實驗而言是十分關(guān)鍵的。其中，試劑的配比極為關(guān)鍵，標(biāo)準(zhǔn)化的使用加上更為精準(zhǔn)的測量，能夠促進(jìn)實驗結(jié)果的準(zhǔn)確產(chǎn)生以及實驗過程的安全科學(xué)。例如，無機(jī)實驗的過程會使用到很多的試劑，產(chǎn)生大量的廢水廢氣。但是如果在實驗前，能夠預(yù)先準(zhǔn)備較多劑量的必用藥品以及低濃度溶液，然后在實驗過程中對其進(jìn)行必要的稀釋，這樣就能在節(jié)約藥品的基礎(chǔ)上起到保護(hù)環(huán)境的作用。化學(xué)實驗的過程還會涉及藥品的提取問題。值得注意的是，藥品的提取必須依據(jù)科學(xué)的規(guī)定。如果存在不明確的提取問題，就必須以少量提取為原則。不過，有時候還會出現(xiàn)藥物已經(jīng)分裝完畢，但在實驗過程中未完全使用完畢的現(xiàn)象，此時有些實驗人員為節(jié)約藥品又將剩下的原料裝回原瓶中，這種行為在實際上造成更大的資源浪費(fèi)。必須注意的是，原藥劑在提取后應(yīng)該避免將其再裝回原藥劑罐當(dāng)中；另外，通過溶液稀釋以及用量控制等方法能夠在很大程度上解決用藥浪費(fèi)的問題，十分有益于控制實驗成本，減少實驗垃圾的產(chǎn)生。

（2）利用合理手段處理一般實驗室的化學(xué)廢水。酸堿液是大多數(shù)實驗室會產(chǎn)生的廢棄溶液，合理處置這些溶劑的主要方法就是通過添加其他試劑進(jìn)行中和，pH待達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，方可實現(xiàn)排污。例如，在處理實驗廢水廢堿液時，就需要使用到石灰乳、碳酸鈉水等溶液對其進(jìn)行中和，將其pH降低到合理的范圍之后，再進(jìn)行排放。這種方法能夠有效降低實驗室廢水的污染程度，為自然環(huán)境的保護(hù)提供了有效的保障。總之，對于一般的鹽溶液、廢液來說采取以上方式均可以進(jìn)行污染去除，但是對具有病害分子的鹽溶液則必須先要用化學(xué)法進(jìn)行相關(guān)處理以后，再進(jìn)行排放。其次，一些含有有色重金屬元素離子的廢液對環(huán)境的影響是十分嚴(yán)重的，此時就必須用到強(qiáng)堿或是硫化鈉對其進(jìn)行處理、沉淀，此后再通過過濾分離的方式將沉淀殘余埋置于地下。同時，有部分化學(xué)實驗的殘余能夠進(jìn)行反復(fù)的使用，尤其是對于分組實驗中遺留的藥物來說，在實驗結(jié)束后，其會留下大量的殘液剩余，因此必須進(jìn)行相應(yīng)的回收使用工作。這種回收利用的方法既做到了綠色環(huán)保又體現(xiàn)了高校的低碳理念。高校實驗室不僅要將以上步驟嚴(yán)格運(yùn)用到具體的實驗教學(xué)中，還要將其中有關(guān)的低碳思維傳輸?shù)綄W(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣中去。

（3）達(dá)到綠色的化學(xué)實驗教學(xué)。最有效且能夠?qū)崿F(xiàn)快速降低實驗室污染的方法就是盡可能減少化學(xué)物質(zhì)的劑量，在相同實驗條件下，也能夠通過選用一些對環(huán)境污染產(chǎn)生較小損害的化學(xué)藥品完成化學(xué)試驗。另外一個是，作為化學(xué)實驗教育工作者，可利用奇思妙想，通過改進(jìn)實驗的方法，通過改善實驗儀器的性能，從而實現(xiàn)降低藥品的浪費(fèi)的目的。這也是當(dāng)前化學(xué)實踐教育中從根源減少污染的一種比較行之有效的方式。也可以通過以下幾種方式實現(xiàn)綠色的實驗教學(xué)：

①用小型化學(xué)實驗代替一般實驗。小型化學(xué)實驗的教學(xué)過程，需要使用到微量化學(xué)設(shè)備，其是一種能夠使用少量化學(xué)藥劑完成精準(zhǔn)實驗的實驗方法。這種實驗方法能夠在減少藥品浪費(fèi)的同時提高化學(xué)實驗的質(zhì)量。其主要優(yōu)點(diǎn)為教師可以合理地限制化學(xué)試劑的用量，僅需要常規(guī)化學(xué)實驗劑量的1/10，就可以達(dá)到降低實驗排廢量，控制化學(xué)污染以及減少實驗時間的效果。

②設(shè)計綜合性的化學(xué)實驗。教師可運(yùn)用階段化的課程成果，從小到大的設(shè)計綜合化學(xué)實驗。例如，對有機(jī)合成反應(yīng)的粗產(chǎn)物，在分別提純和精練之后，即可進(jìn)行所得純產(chǎn)品的物理常數(shù)計算。在課堂上，教師可以通過測定物理常數(shù)來檢測學(xué)生實驗中合成產(chǎn)物的品質(zhì)及其純度。

③研究和應(yīng)用無毒性的替代藥物。在有機(jī)化學(xué)實驗過程中，必須使用對人類健康和環(huán)境影響較小的有機(jī)化學(xué)藥劑。如此一來，煤油相對于四氯化碳在有機(jī)化學(xué)實驗中所產(chǎn)生的劇毒光氣而言，就具有了某種意義上的安全。同時，通過選擇自行設(shè)計的化學(xué)產(chǎn)品，又或者選用能夠產(chǎn)生特定環(huán)保意義的化學(xué)實驗器具，也是能夠促進(jìn)降低或者減少對化學(xué)品污染的一種非常好的辦法。

（4）化學(xué)實驗管理的低碳化。環(huán)境對人的影響往往是潛移默化的。良好的實驗環(huán)境能夠幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，同時，低碳化的實踐思維也可以幫助學(xué)生們迅速樹立起對低化碳環(huán)保實驗工作的強(qiáng)烈愿望。在實驗操作的過程中，做到實驗柜臺的整齊擺放，并保證實驗儀器設(shè)備的隨時清潔，就可以在一定程度上使學(xué)生們形成良好的環(huán)保意識。同時，盡管化學(xué)的不斷進(jìn)步可以為人們的生命質(zhì)量帶來益處，但也需要對化學(xué)實驗污染物對環(huán)境的危害產(chǎn)生重視。因此，在對實驗室進(jìn)行綠色低碳的設(shè)計規(guī)劃中，要加入對學(xué)生實踐精神的培養(yǎng)、實驗習(xí)慣的養(yǎng)成、實踐態(tài)度規(guī)范等的教育活動。潛移默化地為其灌輸綠色環(huán)保意識。其次，在實驗室的管理規(guī)范上，要從減少水、電、紙、氣、藥品的用量為出發(fā)點(diǎn)，逐步完善低碳實驗室的管理條例。例如，要加強(qiáng)對實驗用水的管控，增加水的循環(huán)使用；強(qiáng)化實驗室用電管理，合理運(yùn)用儀器，注意及時斷電；最后就是注意紙張的回收利用。

（5）更換先進(jìn)通風(fēng)設(shè)備。無管通風(fēng)設(shè)備可以在能量節(jié)省的基礎(chǔ)上減少噪聲，同時，還可以結(jié)合垃圾裝置減少垃圾對大氣環(huán)境的污染。并且，要使學(xué)生形成隨手關(guān)窗的良好習(xí)慣，以減輕冷暖空氣外泄造成的高能耗。

3 結(jié)束語

低碳生活已然成了當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要潮流，高等院校作為培養(yǎng)人才的重要場所，其承擔(dān)著教學(xué)、科研和生產(chǎn)服務(wù)等多項任務(wù)。只有建設(shè)好綠色高校實驗室，做好綠色發(fā)展的教育傳承，才能完成國家給予高校的重?fù)?dān)。因此，各高校要積極開展綠色實驗室發(fā)展工作，為培養(yǎng)新時代創(chuàng)新型環(huán)保人才做出貢獻(xiàn)。