环保类实验室健康、安全、环境管理的比较研究

顾隽凯

(上海环境科学研究院，200233)

环保类实验室健康、安全、环境管理的比较研究

顾隽凯

(上海环境科学研究院，200233)

基于“三废”处理、环境监测和环保研发的不同特点，比较研究了不同类别环保实验室的健康、安全、环境(HSE)管理要点。结果表明：这些环保类实验室涉及更多种类的有毒、有害危险化学物质，很少有完整的废弃物处置单元且多为女性实验人员，因此应注重HSE管理并通过计划、实施、检查、行动(PDCA)模型加以改进。对于第二类非常规的研发实验室而言，还存在一些潜在的未知风险，包括研发测试和分析测试交织在一起、研发人员和实验室人员不固定、许多测试或实验属于探索性等。

环境保护 实验室 管理 健康 安全 环境

实验室的安全风险、职业健康危害和生态环境污染等健康、安全、环境(HSE)问题的管理，目前正成为实验室一体化管理与实践的方向之一[1]。由于环保类实验室大都从事分析检测及监测的双重工作，尤其是承担或参与科学研究的实验室，往往还可能带有一些开创性的试验或实验内容，这些都导致其HSE的管理实践与“三废”处理过程存在不小的差异[2-3]。文章在确立不同实验室分类的基础上，结合“三废”处理、环境监测和环保研发的不同特点，针对常规检测实验室和非常规研发实验室等不同的研究对象，参照生产企业及其常规检测实验室的HSE研究[2，4]，以及高校实验室的HSE管理体系的建设[5-6]，初步探析“三废”处理、环境监测和环保研发实验室HSE管理中值得关注的要点，以期提升环保类实验室的整体HSE管理水平。

1 实验室分类

按照GB/T 15481—2000《检测和校准实验室能力的通用要求》，不论“三废”处理企业、环境监测和环保研发科研院所的规模大小，抑或生产原料、加工过程和目标产品的不同，“三废”处理、环境监测和环保研发领域的实验室，都可以划分为检测实验室和校准实验室。

1.1 检测实验室

从事检测工作的检测实验室，包括围绕“三废”处理、环境监测和环保研发的各种物理测试室、化学分析室、仪器分析室。这类实验室所涉及的分析检测及监测的双重检测工作内容，通常是指依据国家标准、行业标准或环保企业标准，给定的一种或多种特征性分析或提供鉴别所组成的技术操作，如国家环境保护标准《环境空气颗粒物(PM10和PM2.5)采样器技术要求及检测方法》(HJ 93—2013)。

1.2 校准实验室

从事校准工作的校准实验室，它所涉及的校准，是指在规定条件下，为确定测量仪器或测量系统所指示的量值，或实物量具或标准物质所代表的量值，与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作。

1.3 研发实验室

显然，GB/T 15481—2000的分类带有一定的局限性。因为在整个环境保护领域中，还有一类特殊的实验室，其工作内容虽然涉及检测工作，但主要围绕科学研究开展检测和表征工作，在此称为从事科学研究工作的研发实验室，泛指环境监测和环保科研院所的实验室，以及“三废”处理企业因研发而承担非常规或非频度的实验。

2 实验室HSE要素及风险分析

对于主要针对“三废”处理企业和环境监测机构(站点)且从事常规分析测试工作的检测实验室，包括前述的校准实验室，可以考虑归为第一类常规检测实验室；对于主要涉及环保研发科研院所且从事科学研究工作的研发实验室，称之为第二类非常规研发实验室。当然，在“三废”处理企业和环境监测站点中，同样也存在该类别的非常规研发实验室。

2.1 第一类常规检测实验室

“三废”处理和环境监测中使用的原料、中间体和试剂，大多是易燃易爆、有毒有害、腐蚀性等危险化学品。如《水质 多氯联苯的测定 气相色谱-质谱法》(HJ 715—2014)所涉及的多氯联苯具有有毒、致癌、致畸、致突变效应等问题，分析过程中使用的正己烷等有机溶剂对人体有毒害。这些潜在危险性决定了在第一类常规检测实验室检测中，对诸如此类危险化学品的使用、储存、搬运和处理，都有相应的特殊要求。如果稍有不慎就会造成人员身心、仪器设备的损害和环境保护事故。在此依据健康、安全和环境三大要素，对“三废”处理和环境保护领域的第一类常规检测实验室之HSE影响因素进行初步归类(见图1)。当然，HSE各要素通常是相互交织的，如化学灼伤往往不仅可以作为安全要素，同样因其危及实验人员的身心，也会作为健康要素给予考量。

图1 第一类常规检测实验室HSE影响因素归类

2.2 第二类非常规研发实验室

显然，第二类非常规研发实验室的HSE要素及风险，既包含前述第一类常规检测实验室的HSE要素，也涉及由环保研发特征所带来的若干风险因素。

(1)研发试验与分析检测相互交织。一是环保研发试验不同于环保标准化的环境监测单元和工业规模的“三废”处理装置，往往包括以试管、烧瓶等玻璃器皿组成的机理性实验，或以专用设备构成小型试验等；二是为了满足连续化的需要，部分特定的科学研究课题有时需把研发试验与分析检测仪器以在线的方式直接联通，对机理性实验或小型试验进行专业评价及项目检验。正是由于这种研发试验与分析检测的相互交织，不仅加剧了研究课题和研发试验的风险，也会对实验人员及其周边试验环境造成潜在的伤害[6-7]。

(2)试验项目内容可能属于探索性和非常规检测。第一类常规检测实验室的分析检测或性能表征，大都依据国家标准、行业标准或企业标准，以频度取样的形式，对固定分析项目进行常规检测，且标准本身大都有明确的安全警告(见表1)。

表1 环保标准及其安全警告举例

同时，第二类非常规研发实验室往往需要对研究课题以非频度取样的形式进行非常规的探索性检测试验。由此产生的检测认识水平及其项目内容也少有表1类似的安全警告，这无疑会增加此类实验室的风险因素。如浙江省宁波市农业科技攻关项目“土壤中持久性有机污染物(POPs)检测方法”就将七氯、艾氏剂、狄氏剂和滴滴涕等10种POPs持久性有机污染物，作为标准溶液引入非常规研发实验室[8]。

(3)实验人员的不确定性。与第一类常规检测实验室相比，第二类非常规研发实验室在实验人员及其管理制度方面同样有着明显的区别。一是由于前述的“研发试验与分析检测交织”，以及由检测对象和测试项目所引发的类似探索性仪器分析操作等，使得部分环保研发人员也会参与到实际的分析测试操作中；二是参与实验的操作人员不确定，给实验室人员进出、有毒有害危险品贮存和领用、贵重仪器调试和使用等管理制度提出新的特殊要求。稍有不慎就会酿成研发或实验人员身心、仪器设备、环境保护和样品事故。

3 实验室HSE管理的认知研究

3.1 实验室更应注重HSE管理

(1)实验室涉及更多种类的有毒有害的危险化学物质。首先，生产主流程或科学研究中所有的原辅料或添加剂，半成品或成品，大都作为检测对象进入第一类常规检测实验室或第二类非常规研发实验室；其次，与之相关的许多有毒有害危险化学品也会以试剂或标准物质(参照物质)等实验因素进入这些实验室，如表1的环保标准及其安全警告举例，以及前述的土壤中POPs检测方法等。

(2)实验室很少有齐备的废弃物处理单元。无论是第一类常规检测室抑或第二类非常规研发实验室，在检测或研发过程中产生的废气、废水和废液、废渣，可能具有“三致”(致突变、致畸形、致癌)的污染物，包括POPs或未知的新生人工合成的有机污染物，采取通常的集中处理、分散排放和就地处理等处置方式，往往不足以降低实验室的HSE风险。

(3)实验室多为女性实验人员。女性因其生理结构，更容易受到辐射、有毒危险品等刺激作用于机体，造成神经内分泌系统功能紊乱、神经介质比例失衡和物质代谢异常[9]。

3.2 HSE管理主体应涵盖研发人员

对于第二类非常规研发实验室，由于前述研发试验与分析检测交织的特点，可能造成多数情况下有部分研发人员直接参与分析测试操作。因此，这类非常规研发实验室的HSE管理体系构建，不能仅仅局限在实验室操作人员，而应当扩大至研发人员，从根本上体现全员参与HSE管理。另外，应当结合科学研究和创新课题的特点，对新的研究立项、检测项目、试验或实验仪器有的放矢地实施HSE计划：一是可以考虑将HSE和应急预案的培训等，作为科研和课题项目立项的必备内容之一；二是对涉及有毒有害物质、安全危险性的重大课题或研发项目，可借鉴建设项目配备HSE兼职专员[10]。

3.3 建立健全风险评价机制

危险、有害识别与风险评价是一项动态的、持续的、不断改进和补充完善的系统工程。随着实验人员、仪器设备、分析测试项目、实验操作状况等发生变化，危险、有害因素也在不断变化，包括部分危险、有害因素的增删及其重视程度的转换。因此，按照计划、实施、检查、行动(PDCA)管理模式，及时建立、补充和完善识别和评价内容，加强危险、有害识别与风险评价的基础工作，方能从根本上消除危险、危害因素[1，11](见图2)。

图2 实验室危险、危害识别与风险评价PDCA流程

由图2可见：实施PDCA流程一是确立了识别与评价的步骤，二是明确了识别与评价方法、工具和准则的实施点，三是体现了动态改进、持续完善的PDCA过程。由于“三废”处理和环境监测的性质，特别是研发试验与分析检测相互交织，检测项目属探索性和非常规检测，以及实验人员的不确定性等动态化和持续性特征，恰恰需要实施这种PDCA模式以不断改进和补充完善对危险、危害识别与风险评价。换言之，图2所表征的实验室危险、有害识别与风险评价PDCA流程，特别适合“三废”处理、环境监测和环保研发实验室的HSE管理。如女性实验人员健康因素的危害识别与风险评价项目，涉及到女性劳动保护和着装佩戴防护，分析测试操作规程等清单内容。再如安全方面的重点风险评价：一是健全并严格执行实验室危险化学品申领、贮存和使用等管理制度；二是但凡创新或改进的分析检测项目，应当进行严密的可行性论证和前期探索性试用；三是完善应急预案的科学性和实用性，尤其是增加和补充实验人员自救应急措施的设计。

3.4 建立废弃物处理设施

无论第一类常规检测实验室抑或第二类非常规研发实验室，在其检测和试验过程中所产生的废弃物有可能是有毒、有害物质，有些甚至是剧毒物或强致癌物，倘若任意排放既污染环境，威胁人类健康，也有悖于清洁生产的生态理念。2010年以来，《福建省实验室环境污染防治管理办法(暂行)》(闽环保控[2010]3号)和《大连市实验室污染防治管理办法(试行)》(大环发[2010]6号)等地方文件相继出台，明确实验室污染防治应当遵循预防为主、防治结合、综合治理、消除环境安全隐患的原则，适用于各类学校、科研机构、检测机构、研发中心和企事业单位等设立的，在实验过程中有废水、废气、危险废物等污染物产生的各类实验室。同样也值得环保类实验室在HSE管理、危害识别与风险评价中予以借鉴和参考。

(1)废气处理。对于第一类常规检测实验室排放的废气，包括涉及挥发性试剂和样品的挥发物、分析过程中间产物、泄漏和排空的标准气和载气等实验，应在通风橱内进行并尽量设置尾气吸收装置；对于第二类非常规研发实验室，还应当考虑小试中试装置所产生的大量废气，配备相应的废气处理单元。

(2)固体废弃物处理。环保类实验室产生的常见固体废弃物，包括多余的固体样品、试验产物、消耗或破损的实验用具、残留或失效的固态化学品等。这些固体废弃物成分复杂，集中处理难度高，不能笼统而简单地作为垃圾进行常规转移、填埋或焚烧。尤其是过期失效的化学品，有些可能是有毒有害危险物质，一旦固废处理和管理稍有不慎，就会导致潜在的污染事故。例如依附于生产企业的环保类实验室，应当尽量利用生产企业的“三废”处理和焚烧设施；对于环境保护研发类科研院所而言，中国科学院兰州化学物理所已经研发出化学实验室固体废弃物处理设备[12]，即采用气化—催化氧化工艺新技术，使实验室固体废弃物转化成为二氧化碳、水和相应的无机物，基本上可以满足一个中等研究机构的固体废弃物处理需求。

(3)废液处理。与工业规模生产所产生的废液相比，从环保类实验室排出的废液明显具有数量少、种类多且组成经常变化的特点，应当根据实验室废液的性质分类处理。对于无机类试验或实验废液，可以采用中和法、氢氧化物沉淀法、硫化物共沉淀法、转化法和蒸馏法等；对于有机类试验或实验废液，可以采用焚烧法、溶剂萃取法、吸附法或氧化分解法等。

4 结论

(1)环保类实验室的HSE管理，包括第一类常规检测实验室和第二类非常规研发实验室；其中第二类非常规研发实验室的HSE要素及风险，既包含第一类常规检测实验室的HSE要素，也涉及环保研发特征所带来的风险因素。

(2)环保类实验室涉及更多种类的有毒有害的危险化学物质，加之少有齐备的废弃物处理单元，以及多为女性实验人员等特征，尤其是第二类非常规研发实验室涉及研发试验与分析检测相互交织，研发人员与实验人员不确定，许多试验或实验属于非常规和探索性等潜在的未知风险，都促使其更应注重HSE管理。

(3)环保类实验室的HSE管理是一项系统工程，建立健全危害识别和风险评价机制，既体现清洁生产的性质，也符合HSE管理动态化和持续性的特征。一是可以考虑增加HSE培训和应急预案等；二是对涉及有毒有害物质、安全危险性的重大课题或研发项目，可借鉴建设项目配备HSE兼职专员，这或许是环保类实验室HSE管理体系构建的一种新尝试。

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三井化学乙烯装置利用LNG冷能实现节能

在日本原油、液化天然气(LNG)及电力等能源格局剧烈震荡的产业环境下，三井化学为提高乙烯产业竞争力，加强与临近工业园区的合作，结合其乙烯装置与大阪燃气公司的LNG冷能利用，开发出世界首个大规模冷能节能工艺，大幅削减了成本。

LNG为 -160 ℃的超低温液体，气化时放出大量的冷能。如果乙烯装置能够有效利用该冷能，既可实现节能，又有助于碳减排。迄今，大阪燃气公司努力推进LNG冷能的有效利用，但仍然有未利用的冷能。另外，通过热裂解石脑油而获得乙烯、丙烯等石化原料的乙烯装置，对各组分进行精馏分离时，需在大型制冷机把温度降至-100～20 ℃。三井化学引进大阪燃气公司气化LNG时产生的大量冷能，开发出用于乙烯装置制冷的大型节能工艺。

要将LNG冷能有效利用于乙烯装置的精馏分离上，需对乙烯装置进行系统性调整，使其适应LNG冷能供应(城市燃气供应量)与自身需求(乙烯装置冷能负荷)的不平衡。即在城市燃气需求低迷时，LNG供应量自然会减少，乙烯装置则应对冷能不足，需以替代冷能来弥补。三井化学在新工艺中，将现有制冷机定位于应对LNG冷能不足时的储备装置，当LNG冷能供应量低于乙烯装置冷能需求量时，以储备制冷机弥补其不足的冷能。此外，当燃气公司供应LNG充足时，将乙烯装置的制冷机设定为最低运转状态，利用新安装的膨胀涡轮机，将剩余压缩气转换成电力，寻求能源损耗最小化。上述系统有效应对两家公司LNG冷能供需不平衡问题，不仅最大限度的利用LNG冷能，还具有操作稳定性高、高效节能等优点。

三井化学大阪工厂自2011年正式采用该工艺以来，实现了乙烯装置的高效节能，这是跨企业和行业合作成功的先例，也是日本国内最高级别的获奖节能案例(荣获经济产业大臣奖)。三井化学则通过该工艺的商业化，不仅实现乙烯装置的节能标杆，还大幅提高了产业竞争力。

(李雅丽摘自日本石化动态,2015-06-15)

Comparative Analysis on HSE Management of Environmental Protection Class Labs

Gu Junkai

(ShanghaiAcademyofEnvironmentalScience,200233)

Based on the different characteristics of three wastes(waste water,waste gas and industrial residue)treatment,environment monitoring and research and development(R&D)of environmental protection,comparative analysis was made on the key points of management of health,safety and environment(HSE)of labs in different environmental protection classes.Result shows that the environmental protection class labs involve various toxic and harmful hazardous chemicals but lack of sound waste disposal units,in addition,most of the experimenters are female,so HSE management should be laid emphasis and improved through PDCA(plan,do,check,action) model.For the second class unconventional R&D labs,there are some potential unknown risks such as mixing of R&D tests and analysis tests,unrecognizable R&D personnel and experimenters,many exploration tests,and son on.

environmental protection,lab,management,health,safety,environment

2015-06-28。

顾隽凯，女，1989年出生，2010年毕业于东华大学环境工程专业，国家清洁生产审核师，上海市碳排放核查员，主要研究方向为环境管理、清洁生产审核、碳排放与交易等。

1674-1099 (2015)04-0015-05

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