高校生物实验室废弃物分类处理研究与实践

熊顺子, 秦敏君, 徐 毅, 许 杰, 彭华松

(1. 上海交通大学 生命科学技术学院, 上海 200240； 2. 上海交通大学 资产管理与实验室处, 上海 200240)

高校实验室是人才培养和科学研究创新的重要场所,也是学校安全管理的重点单位。在我国高校教育和科研事业快速发展中,生物类实验室呈现出新的特点：实验类别和项目繁多,生化试剂使用种类广泛,易燃、易爆危险物品大量使用,易制毒化学品和剧毒物品增加,各类生物材料的使用、废弃器皿和实验动物等也增多。由于生物类实验室废弃物种类复杂、危险性各异,如不加以妥善处置,必然对环境和人类健康产生很大危害[1-10]。本文通过分析高校生物实验室废弃物分类处理的现状和问题,提出生物类实验室废弃物分类处理策略、方法和建议,并付诸上海交通大学生命科学技术学院的实验室废弃物分类处理实践。

1 生物实验室废弃物分类处理的现状和问题

1.1 法规体系初步建成,废弃物管理规范或有缺失

自2003年SARS事件之后,我国加强了生物安全管理,初步建成了有中国特色的生物安全管理法规体系,成为我国高校生物类实验室安全管理法制建设的基础[11]。然而,对于生物学实验室,仍然存在管理体系不完善和监督力度不足等问题。例如《实验室生物安全通用要求》(GB19489—2004)对生物实验室废弃物处理没有专门的管理要求[12],生物学实验室存在执行不严的问题[13-14]。因此,研究和制定生物实验室废弃物管理和处置规范十分必要。

1.2 生物实验室废弃物分类处理不够规范

不同单位、不同实验室、甚至不同人员对生物实验室废弃物的分类收集的认知、理解和执行存在一些差异。例如有很多人会坚持进行实验室废弃物分类投放或收集,但也有一些人不会进行分类投放或收集, 一些实验室尚未配置废液分类收集装置和固体废弃物分类收集装置。文献[12]的调查表明,只有36%的被调研单位在实验室内对废弃物进行了详细、具体的分类,只有28%的被调研单位建立了分类管控的废弃物仓库,对不同种类的废弃物进行全时监控管理。生物实验室废弃物分类收集的差异,反映出针对生物实验室废弃物分类收集规范的欠缺。研究制定分类收集生物实验室废弃物的基本内容、方法以及经费投入、场地设施和收集装置规范,是提高生物实验室废弃物分类收集的有效途径。

1.3 生物实验室废弃物安全处置难度较大

高校实验室一般由院系与学校职能部门(例如资产处、设备处、保卫处、后勤处等部门)共同管理。如果无标准化的废弃物管理制度,废弃物处置很难做到规范和强力约束。有些高校的废弃物处置空间不足,环保经费投入不足,对实验废弃物处置工作培训不足。这些都是做好生物实验室废弃物处理的限制性因素[12]。

在教学科研规模扩大、生物实验室废弃物增多的情况下,一些高校生物实验室废弃物收集和预处理设施能力已不能满足需求,而专业废弃物处理单位的处理设施与处置能力也不足。对某些生物实验室废弃物,如环境激素、诱变剂、剧毒物质、有机溶剂、细菌病毒以及核酸蛋白等污染物质,缺少有效的处理技术。对某些污染物质——特别是现代生物性污染物中,潜在生态风险与危害的人工重组基因片断和重组蛋白等,尚缺乏系统的、准确的评价技术与评价标准[14]。

2 生物实验室废弃物分类处置试点工作

2016年9月,上海交通大学生命科学技术学院国家级实验教学示范中心和植物发育分子生物学实验室开始进行实验室废弃物的分类处置研究试点工作。通过试点实践,学院实验室废弃物的分类收集处置工作有了明显的改善,初步形成了生物实验室废弃物分类处置的管理办法。

首先,制定了上海交通大学生命科学技术学院实验室废弃物分类处置办法。在学校和学院领导关心支持下,学院规范了实验室各类废弃物分类收集处置要求,明确了学院、物业和各实验室的基本职责,营造了良好氛围,取得了较好效果。

其次,完善了上海交通大学生命科学技术学院实验室废弃物分类收集处置流程(见图1),加大了执行力度。学院投入资金对各楼层公共垃圾箱、实验室垃圾桶等进行改造；免费发放垃圾袋,要求所有生活垃圾装黑色垃圾袋,并对生活垃圾进行分类处理；所有实验室废弃物由物业部门统一收集,任何实验室不得自行丢弃。废弃物的分类、细化不仅有利于废弃物的后续处理,更能减少危害、降低处理成本。

通过试点实践,也发现了一些问题和存在的困难。例如受场地限制,大型灭菌设备的改造无法实现,影响了生物实验室废弃物的前期处置；而这是在新实验大楼建设中应该注意的问题。目前,学院已着手研究生物实验室废弃物操作规范,以期建立各种废弃物的处理程序。

图1 生物类实验室废弃物分类收集处置工作流程

3 生物实验室废弃物的分类收集

生物实验室废弃物包含化学类废弃物、生物类废弃物、放射性废弃物以及实验器械与耗材废弃物等[10，12]。由于有些实验室办公区和实验区没有分开,生物实验室废弃物混杂情况比较突出,实验废弃物中往往有一定数量的生活垃圾。要做好生物实验室废弃物的分类收集,首先应将生物实验室区域内的生活垃圾和实验室废弃物分开,其次应根据实验室废弃物的类型和数量采取不同的收集方法,将废弃物交专业人员或专业机构进行规范处理。

3.1 化学废弃物的分类收集

化学废弃物包括有机物和无机物,其分类情况与危害性见表1[10]。

表1 化学废弃物的分类与危害

化学废弃物的分类收集,应根据化学品安全说明书(Material Safety Data Sheet,简称MSDS)和废弃物相容表等进行[15],存放在学校指定的废弃物收集容器中,并在容器显著位置标明废弃物的成分、数量、来源以及联系人及其电话等信息。

3.2 生物废弃物的分类收集

广义的生物废弃物(bio-hazardous waste,BHW)也包含无害性生物废弃物[13],主要来自医疗机构、生物学和病理学实验室、转基因产业等[16]。由于医疗废弃物和转基因生物废弃物有专门的分类处理规定,本文主要关注生物实验室生物废弃物的分类收集,主要包括实验过程所使用或产生的废弃动物尸体、病理学废弃物、血液等废弃物、感染性培养物、菌株及其他具有感染性的实验废弃物等[17]。

3.3 放射性废弃物

放射性废弃物是指含有放射性元素或者被放射性元素污染,其浓度或者活度大于国家规定的水平且预期不再使用的废弃物[10]。放射性元素的使用应取得相应的许可,使用过程中产生的放射性废弃物的收集处理应该严格按照《中华人民共和国放射性污染防治法》《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》和《放射性同位素与射线装置安全和防护管理办法》等法律法规执行,由环保局相关部门或具有相应资质的处理单位依法收储和处理。

3.4 实验器械与耗材废弃物

实验器械与耗材废弃物主要包括塑料制品、玻璃制品和金属制品。塑料制品多为一次性用品,如EP管、枪头、手套、培养皿、注射器等。玻璃制品包括各种培养瓶、试管、试剂瓶、吸管、载玻片、盖片等[10]。金属物品包括注射针头、刀片等。玻璃制品易碎,和金属制品同为尖锐废弃物,应该放入专门的锐器收纳装置中收集。塑料制品经过高温高压灭菌或化学消毒后收集。

4 生物实验室废弃物的处置

生物实验室废弃物应该安全存储、及时处理。

(1) 化学废弃物可以根据情况进行预处理[18-19]或直接交由学校安全管理部门和废弃物处理单位。

(2) 生物性废弃物应收集于标有生物危害的塑料袋中,一般采用高压蒸汽等方法灭菌,在保证生物废弃物成分得到有效灭活后,交由学校安全管理部门和废弃物处理单位进行焚烧处理。动物尸体或被解剖的动物器官需及时按要求消毒,统一送废弃物仓库低温存放,由废弃物处理单位集中焚烧处理或者填埋。

(3) 金属物品包括注射针头、刀片等。玻璃制品易碎,和金属制品同为尖锐废弃物,放入专门的锐器收纳装置中收集后,送废弃物仓库,交由废弃物处理单位集中处理。

(4) 非感染性实验室废物、塑料制品等经灭菌后原则上可以交由物业按生活垃圾处理。

(5) 放射性废弃物的收集处理应该严格按照《中华人民共和国放射性污染防治法》《放射性同位素与射线装置安全和防护条例》和《放射性同位素与射线装置安全和防护管理办法》等法律法规执行。高等级生物实验室(BLS-2及以上级别的生物实验室)应该按照相关实验室的标准要求对废弃物进行处理[20]。

5 对高校生物类实验室废弃物处理的建议

生物实验室废弃物的分类收集和安全处理,是高校生命学科教学科研稳定、有序发展的根本要求,应遵循“以人为本,预防为主”的原则,保证资源配置,完善管理制度,切实落实相关措施,建设平安、和谐、绿色校园。

5.1 加强对师生环保教育,强化环保意识

提倡保护环境,建设生态文明,对师生进行安全、环保教育,特别要加强生物实验室废弃物规范处理的宣传教育,提高实验人员安全与环保意识,掌握正确的实验知识与操作技能,养成良好的生物实验废弃物安全处理的习惯。

5.2 改进和创新实验设计,减少污染来源

认真研究教学和科研实验的目的、方法,分析实验内容、路径,从源头上减少有毒有害废弃物的产生量。

(1) 科学、合理设计实验方案,减少重复和浪费,减少试剂用量。

(2) 采用微量实验、虚拟仿真实验等手段[21]。

(3) 选择无毒无害的反应条件,使用新型无污染装置。

(4) 选用无毒或低毒试剂。例如,采用SYBR Green1代替EB,提高安全性。在液相色谱分析实验中,尽量使用甲醇替代乙腈。

(5) 建立试剂共享机制,利用学校危险化学品管理系统,鼓励教学实验室、科研团队对用量少的剧毒品或易制毒、易制爆化学品进行共享,例如叠氮化钠、巯基乙醇等。通过试剂共享,节约实验资源、降低实验成本,避免闲置药品成为废弃物。

5.3 加强制度建设,规范生物实验室管理

实验室要制定每项实验的标准操作程序(standard operation procedure,SOP)[22]和每一种有毒有害废弃物的处理程序,例如动物尸体处理、发酵液处理、乙腈处理等程序,让实验人员的操作有章可循。每一个实验人员应按照SOP处理实验中产生的废弃物。

建立实验用品的登记检查制度和实验档案管理制度。每一个实验人员在领取有毒有害试剂时必须登记,登记内容包括领取时间、姓名、试剂名称和用量,实验后须记录废弃物处理情况,以备检查。实验室管理人员定期根据有毒有害试剂的使用登记,检查实验人员的废弃物处理情况,并记录检查结果。