普通高校实验室生物废弃物管理实践与探索

赵 珏, 刘雪蕾, 李恩敬

(1. 北京大学 生命科学学院, 北京 100871；2. 北京大学 实验室与设备管理部, 北京 100871)

我国对生物安全的认识和相应的管理虽然起步落后于发达国家,但随着我国生命科学研究和生物产业的蓬勃发展,特别是进入21世纪以来,政府机关和社会公众对生物安全的重视程度和要求都有了巨大提高,为此国家出台了一系列涉及生物安全的法律法规,一些省市还出台了自己的地方性法规[1]。生物安全管理法律法规的出台为保障生物安全提供了前提,但能否具体落实和执行好这些法律法规还需要从管理到使用等各环节相关的部门协调配合。普通高校的生物实验室作为产生生物安全危害的重要来源,应按照有关法律法规要求,做好自身的生物安全管理工作。生物实验室的安全管理包括很多方面,本文结合普通高校生物实验室的危害性废弃物管理及北京大学的生物实验室管理进行探讨。

1 生物实验室危害性生物废弃物分类处置

危害性生物废弃物(bio-hazardous waste,BHW)是随着现代生物技术发展而逐步建立起来的一个新概念,最初是由美国学者从医疗废弃物和传染性废弃物等概念中演化来的,但目前仍没有统一的定义,一般将其分为广义和狭义2类。广义的BHW主要来源于医疗机构、生物和病理学实验室、转基因产业等,而狭义的BHW则将医疗机构来源的这部分废弃物排除在外,主要包含后2个部分[2]。

1.1 常见生物实验室危害性废弃物分类

普通高校生物实验室常见的危害性废弃物分为以下几类:

(1) 放射性物质。放射性同位素由于其灵敏、简便和廉价的优点,在如今各类抗体和荧光显示技术普遍使用的情况下,依然为生物实验室所常用。这类物质产生的放射性辐射会对周围生物产生危害,其废弃物及沾染物品均应按照放射性物品予以妥善处置。

(2) 化学试剂。生物实验中常用的化学试剂种类繁杂,其中很多试剂具有很大毒性、腐蚀性或氧化性等,或具有致癌、致突变作用,如果直接排放,会对环境及生物造成很大危害。

(3) 实验动物。生物实验常用小鼠、大鼠、鸡、兔、狗,乃至灵长类动物等作为实验对象,实验中这些动物可能会被接种病菌、注射药物和移植肿瘤等,若实验结束后这些动物或其组织器官不能被正确处置,有可能对其他生物造成疾病并进行传播。

(4) 生物活性材料。生物实验所用到的组织器官、细胞、微生物、体液、排泄物和人工构建生物材料及其培养物等可能带有致病性或毒性,这些生物活性材料如果未经灭活进入周围环境,可对环境生态和人群健康造成威胁。

(5) 实验器械与耗材。生物实验用的各种操作器械,如注射针头、刀片、剪刀和镊子等,一次性耗材如吸头、离心管、注射器、手套、口罩、敷料、培养皿、吸管、移液管、玻片和培养基等,可能因沾染有毒、有害物质和病原微生物而成为传播生物危害的媒介。

1.2 常见生物实验室危害性废弃物的处置

上述5类生物实验室常见废弃物中的放射性物品,因其危害性已被社会大众广泛认知,因此使用量非常有限,并且从其购买、存储、使用到废弃物处理等过程都受到公安、环保和劳动安全监察等部门的严格监管,因而是目前管理最为严格、处置最为得当和社会危害最小的一类。实验室中的化学试剂因其来源多样、种类复杂、使用量大、处置困难等因素,其废弃物一度成为生物实验室最为显著的危害因素。针对管控试剂(包括有毒剧毒、氧化性腐蚀性、易燃易爆、易制毒等对环境和人身有明显伤害作用的试剂),近年来国家管控力度加大,对其购买、存储、使用和报废回收有了较严格的要求。这些化学试剂的废弃物已经纳入需要经由专业和有资质的回收机构进行处理的范围,管控试剂废弃物的危害也已经得到了初步控制。北京市环保局在2018年3月9日至4月17日期间公开对《北京市危险废物污染环境防治条例(草案送审稿)》征求意见,严格规范了危险废弃物管理的各个环节。

以我校为例,依照近期出台的各项法律法规在实验室废弃物的暂存、提交、回收等环节施行了分类管理。主要环节包括:学校开设信息服务平台和管理服务平台即“北京大学试剂平台”,其功能包括试剂(剧毒品等管制品)审批、采购、配送、存储、调剂、共享、废弃物回收、审核、结算、数据统计、供应商管理等[3]；院系按照学校的回收规范将实验室废弃物在室内的特定区域进行分类暂存,并在“北京大学试剂平台”提交回收申请；学校组织专人成立“北京大学试剂平台”实验废弃物处理小组,该小组成员在“北京大学试剂平台”系统中收到院系的实验室废弃物回收申请后,根据废弃物种类、数量、危险性等信息派专人到实验室回收废弃物,并按照废弃物种类集中存放于几个“校级实验废弃物暂存柜”中,定期交由北京市指定有资质的服务公司进行专业回收、清运和处置(见图1)。

2 国内危害性生物废弃物管理现状与问题

2.1 国内高校生物实验室废弃物管理现状

上述5类生物实验室常见废弃物中的后3类,即实验动物、生物活性材料、实验器械与耗材是生物实验室较为特殊的危险因素,即危害性生物废弃物。以我校为例,在几类生物废弃物的处理中,实验动物尸体和组织器官等废弃物是目前管理和处置相对较规范的一类。由于使用实验动物的高水平科研团队均需为其所使用的实验动物的来源和伦理审查提供规范的证明材料,合格的实验动物供应机构一般会提供实验动物尸体和组织器官等废弃物的回收服务。我校的实验动物尸体和组织器官等废弃物是由实验室按照我校实验动物中心的规定整理、包装和登记后,送到指定地点的冰箱暂存,由实验动物中心定期向有资质的回收单位进行提交,统一清运至校外进行焚烧处理。

针对生物活性材料和实验器械与耗材这2类物品,按照目前我国《国家危险废物名录》的有关规定,这类物品应该属于非特定行业产生的其他废物(HW49),与卫生及非特定行业产生的医疗废物(HW01)和生物、生化制品的制造行业产生的医药废物(HW02)不能同等对待[4]。目前北京市只有一家有资质处理生物实验室产生的其他废物(HW49)的机构,其处理方法也有赖于高温焚烧。因为高温焚烧本身也有可能产生对周围环境有害的物质,遇严重雾霾天气等情况则必须停产,这就进一步限制了其处理能力。虽然还没有针对实验室危害性生物废弃物的确切统计,但据报道,高校每个实验室排放的液态废物量约为5 L/d,固体废弃物的量约为10 kg/d[5]。我校生命科学学院每个实验室每天约产生固体危害性生物废弃物5～8 kg,由于这些废弃物包装相对松散,大约会占据15～20 L的空间。每个实验室每天约产生液体危害性生物废弃物3～5 L。如果以此计算,北京市上千个生物实验室每天约产生数以吨计的危害性生物废弃物。这些成分复杂的废弃物分散在城区的不同地点,如果没有专业的分类、收集、存储、运输和强大的处理能力,很难做到消除这些危害性生物废弃物给环境和公众健康带来的一定危害。

图1 北京大学实验室废弃物回收流程图

由于生物安全风险具有隐蔽性、滞后性、不确定性和相对量小等特点,人们对生物安全风险的认识仍然不足。据调查,高校大学生的实验室生物安全知识贫乏,缺乏实验室生物安全的概念和相应的规范行为[6-7]。由于缺乏有针对性的制度安排和硬件处理设施,加之各学校自身的管理力度也不同,目前很多高校的生物实验室仍存在生物安全隐患。实验室生物安全管理要求从危害性生物废弃物的分类、收集、保存、运输,到最终处理的全过程进行管理,但由于政策法规不能落实、操作人员缺乏自律、处理设施能力不足、监督机构缺乏有效的监管措施等,将实验室废弃物混同于生活垃圾随意丢弃事件仍然普遍发生[8-11]。

2.2 国内高校危害性生物废弃物管理存在的问题

国外高校非常重视生物实验室的生物安全管理,其管理实践和经验也比较多,管理水平较高,值得学习和借鉴。国外高校一般设有直属于分管副校长的专门的实验室安全管理机构,配备大量的专业人员负责提供实验室安全的专业化宣传教育和服务保障,并且对实验室的安全管理进行监督、指导、检查和鉴定等。大学(包括实验室成员、校级管理机构成员、专家团队)、社会专业服务公司和政府机构3方紧密合作,从实验室安全的风险源头,到危害物质的收集、存储、运输和最终消除,实现全过程管理,最大限度保证了实验室和操作人员以及社会公众和环境的安全[2,12]。随着国家法律法规的要求逐步提高和社会公众环保意识的增强,国内高校也越来越重视生物实验室的生物安全管理,但实际情况仍不容乐观。主要存在以下问题:

第一,我国高校实验室安全管理职责一般划归资产管理、实验室管理、保卫或后勤等部门代为管理,由于管理机构人员编制有限,具体的执行工作由各院系或实验室成员负责。比如我校的实验室技术安全由学校实验室与设备管理部负责,而实验室水电和消防安全则由保卫部负责,具体工作由各院系的专/兼职安全管理工作人员和实验室秘书、安全员负责。这种工作体系由于主管部门分工的交叉而造成职责不清,也因为基层实验室安全管理人员数量不足、人事关系从属于各院系和实验室,而难以做到严格和统一的监管。

第二,我国高校的实验室安全教育还没有完全纳入本科生和研究生的常规教育,很多学校没有开设实验室生物安全课,而仅以讲座、网络、海报等形式的宣传为主,只有部分高校开设了选修课供学生选修。然而,国外的实践经验和国内的调查显示,正规的实验室生物安全课堂教育才是学生获得有关实验室生物安全知识、树立生物安全意识、培养正确生物安全行为规范的可靠途径[6-7]。

第三,由于学生缺乏生物安全的素质教育,难以做到从实验设计开始控制实验材料的用量。实验过程中应尽量减少生物危害物的产生,对产生的生物危害物进行科学分类和收集,但各院系由于人力和空间的限制难以做到将生物危害性废弃物每天收集和集中储存,而最终处理机构由于运输和消化能力有限，难以做到及时清运和处理各个学校的此类废弃物。有些学校难以负担大量生物危害物无害化处理的高额费用,加之政府机构对此类物品的监管压力相对较小,最终造成这些生物危害物有意或无意地被混同生活垃圾而丢弃,对环境和人类健康造成潜在危害。

3 我校实验室生物危害性废弃物的管理实践

3.1 我校实验室生物危害性废弃物的管理实践

我校在多年实验室安全管理工作的基础上,近年来对本校的实验室安全管理体系进行了梳理和完善[13]。随着生物学科的快速发展,多年来我校的实验室生物危害性废弃物产生量增长迅速。以实验动物废弃物为例,10年来大约以年均15%以上的速度在增长(见图2)。我校根据危害性生物废弃物的分类(第1类是源于人体或可感染人、植物、动物的组织和细胞,或被生物危害剂污染的废弃物；第2 类生物废弃物也被称为类似废弃物,是指未被污染的动物组织细胞、细胞培养物、培养皿等),进行了一系列规范的管理和实践。第1类废弃物须经生物灭活处理才能丢弃,第2类则可以作为生活垃圾处理[14]。我校校本部没有生物安全三级及以上实验室,不存在高致病性的生物危害因素,但为了确保安全起见,上述2类废弃物均要求生物灭活后再丢弃。

图2 2007—2017年北京大学实验动物废弃物产生量变化图

生物实验室固体废弃物中的尖锐物品,如针头、刀片、破碎的玻璃器皿等,有可能沾染了危害性生物物质,一旦造成人员的意外伤害,不但可以造成机械损伤,还可能同时引起感染等。所以这类物品要求实验室将其作为利器进行单独收集,并且最好金属和非金属分别单独存放,以便后期处理。

在目前应用广泛且较为成熟的焚烧、高压蒸汽灭菌、气体灭菌、化学消毒和放射处理等生物危害性废弃物处理技术中,高压蒸气灭菌是国际公认的适合实验室使用的安全可靠的生物灭活方式。为此我校生命科学学院投资购置了高压蒸气灭菌柜,拟对全院实验室产生的生物危害性废弃物先行灭菌后,再进行后续处理,以保证环境安全和人员健康。但需要特别指出的是,化学消毒剂很多含有氯离子成分,而高压蒸气灭菌柜的灭菌腔室壁多由不锈钢制成,氯离子可对不锈钢造成致命损害,危及承压部件的安全使用。因此不建议对拟使用高压蒸气灭菌柜进行灭菌的危害性生物废弃物使用含氯消毒剂，这既减少了化学试剂的使用,也保证了高压蒸气灭菌柜的安全运行。另外需要提醒的是,实验室产生的危害性生物废弃物有时混有可挥发性易燃易爆化学试剂,而一般高压蒸气灭菌柜不具备防爆功能,因此需要在实施灭菌前将两者分离。此外,动物尸体或组织器官等不宜采用高压蒸气灭菌,一则因为灭菌条件难以掌握,二则因为如果后续不进行焚烧或深埋处理,其腐败仍然会产生二次污染。

为了充实和丰富学生的实验室生物安全知识、帮助他们树立保护环境和人类健康的生物安全意识、自觉遵守实验室的各类安全操作规范、正确实施包括生物危害性废弃物在内的实验室废弃物的科学分类,从根本上贯彻各种法律法规对实验室安全提出的要求，我校生命科学学院将实验室安全课纳入研究生必修课程体系,同时作为选修课对本科生开放,考核合格者方可进入实验室[15]。对于临时进入实验室进行实验活动的外来人员,则采取网上安全考试的形式对他们进行实验室安全知识普及。通过这些措施的实施,争取做到让每个进入实验室进行实验操做的相关人员,都具备基本的实验室安全知识,能够按照安全操作的基本要求规范自己的行为,最大限度地防止实验室安全事故的发生,同时保护好环境和人类健康,使生物技术的发展与环境的可持续发展做到和谐统一。

4 结语

教育部早在1992年就发布了《高等学校实验室工作规程》,其后国家环境保护总局于2004年正式下发了《关于加强实验室类污染环境监管的通知》,教育部和国家环境保护总局于2005年下发了《关于加强高等学校实验室排污管理的通知》以及《实验室生物安全通用要求》(GB19489-2008)等一系列涉及生物安全的国家法律法规,但还没有像欧盟那样出台欧盟标准EN12740:1999《生物技术研究、开发和分析实验室废物处理、灭活和检验指南》这样的针对生物实验室的具体执行标准,这在一定程度上造成了生物实验室的生物安全管理缺乏切实的法规依据和执行标准。在推动制定适合我国现实情况的生物实验室的生物安全管理法律法规体系的同时,普通高校生物实验室不宜一味等待各项法规的出台,应尽量在管理和实践方面向发达国家学习,在条件允许的情况下做好自身范围内的生物实验室的生物安全管理。