高校實驗室廢棄物污染環(huán)境問題探析

■劉艷瓊，徐哲鑫

（福建師范大學光電與信息工程學院，福建 福州 350117）

2018年12月，北京交通大學實驗室爆炸造成3名在讀碩士身亡的重大安全事故又一次把高校實驗室安全管理問題推到公眾面前。我們固然應該哀痛生命的早逝，但“火勢兇猛，濃煙滾滾”等環(huán)境問題也應得到關注。實驗室是[1]”隸屬學?；蛞劳袑W校管理，從事實驗教學或科學研究、生產試驗、技術開發(fā)的教學或科研實體。“教學、科學研究是實驗室的基本功能，隨著高校招生規(guī)模、大學城建設等，高校實驗室越來越多，實驗室規(guī)模集聚也越來也越明顯。高校實驗室大搞建設的同時不可忽略的是高校實驗室在各種原因的合力下已經(jīng)成為重要的環(huán)境污染源之一?！案咝嶒炇业慕虒W科研活動頻繁，實驗室所排放的廢氣、廢液、固體等有毒有害廢棄物的種類多、成分復雜、排放量大，實驗室成了一個小型的環(huán)境污染源”[2]。高校實驗室生態(tài)環(huán)境污染后果之嚴重，卻并未引起人們應有的注意和重視。為此，關于高校實驗室生態(tài)污染的原因探析和對策分析意義重大。

一、高校實驗室主要廢棄物的演變

當前，實驗室廢棄物慣常分類就是劃分為“固體廢棄物、液體廢棄物和氣體廢棄物”三類。高校實驗室廢棄物隨著高等教育教學、科研水平的提升，廢物經(jīng)歷了種類由少到多、成分由簡單到復雜的演變過程。

早期關于高校實驗室污染廢棄物的關注主要在“實驗室含汞、鉻、鉛、鎘、砷、酚、氰廢液”的處理方法及危害。此后，更多學者根據(jù)高校實驗室廢棄物的存在形狀，對環(huán)境造成影響的廢棄物分為三類：（1）固體廢棄物（廢渣）；（2）液體廢棄物（廢液）；（3）氣體廢棄物（廢氣）。廢渣、廢液、廢氣涵蓋的種類和范圍隨著高?？萍妓降奶嵘粩鄶U大。

此外，有學者在文章中將常見的實驗室廢棄物按性質來分類[3]，分為硫氧化物、氮氧化物、鹵化物、重金屬、有機物等五大類。這種按照性質來分類的方法總結了常見的幾種實驗室廢棄物，顯然實驗室的廢棄物在新技術條件下不僅只有上述幾種。于是就有學者從更廣的視角把“實驗室按照污染性分為化學污染、物理污染和生物污染”[4]。

高校實驗室廢棄物的科學分類是有針對性地采取不同方法處理污染物的基本方式，同時科學分類也是實驗室節(jié)約處理成本、提高工作效率、防止二次污染以及重大環(huán)境事故發(fā)生的重要方式。當前，我國實驗室污染物分類仍然較為籠統(tǒng)和寬泛，在污染物處理中應堅持按照污染物的形態(tài)和性質相結合的分類方式，才能更加科學高效地處理各種污染物。因為高校實驗室廢棄物的存在形狀并非有嚴格的區(qū)分界限，在一定的條件下各種形態(tài)之間會發(fā)生轉化和融合，如實驗廢渣在產生之初以固體形態(tài)存在，在堆積的過程中處理不當就有可能產生毒性極強、成分極其復雜的垃圾滲濾液，因此如果堅持固體廢棄物的處理方式會帶來更加嚴重的后果。

關于高校實驗室污染物的關注點除重金屬超標、有毒氣體、不可回收固體垃圾等，在新形勢下，高校實驗污染物也有新的關注點和防范對象，如放射性實驗危廢、基因殘存、病原微生物污染等，這些新興污染物在毒害性以及存在形狀都有很大的差異，更加為實驗室污染物處理、監(jiān)管增加了不少難題和難度。

二、高校實驗室廢棄物的特征

雖然高校實驗室在廢棄物的排放不定期少量產生，但也是持續(xù)、長期的過程。環(huán)境作用于人，人作用于自然環(huán)境，因人體的身體免疫和自然環(huán)境的自凈能力，除噪聲、氣味異常等人能通過感官馬上察覺，很多污染物的危害不會有即時明顯癥狀。但長期的毒副作用積累無論是人還是自然環(huán)境在超過一個臨界點，都總會以病癥或者難以逆轉的環(huán)境惡化表現(xiàn)出來，達到結果的外化、可感官的結果是一個潛在的過程，在引起難以接受的結果之前不易被察覺。高校實驗室廢棄物之于環(huán)境和人，其危害性表現(xiàn)出潛在性、隱蔽性、累積性的特征。很多人因廢棄物量小，而忽略其成分復雜產生的毒害性，因毒害作用不會馬上表現(xiàn)，而放松警惕其不利影響的累積性。

（一）處理成本高

規(guī)模的適度擴大可以提高生產效率，降低成本。此原理也適用于高校實驗室污染物處理成本的計算。相比于企業(yè)污染物的一次性批量產生，高校實驗室單次產生的廢棄物基本以g或者ml來計算，單次實驗廢棄物總量少，地理分布分散，成分復雜。即便每所高校都建立配套的污染物集中處理設施，不僅建立成本高，導致廢棄物回收、處理成本高，而且設備的利用率不高。

（二）“聚沙成塔”效應

從單次實驗排放量看，由于環(huán)境的自凈能力，實驗室單次排放零星少量甚至是微量的廢棄物不會對生態(tài)環(huán)境造成即時嚴重后果。如少量廢氣經(jīng)實驗室通風設備直接排到空氣中會被稀釋。但實驗的長期性和累加性，高校實驗室從事的是教學、科研等活動，具有單次實驗消耗量少，但頻次高，且實驗從業(yè)人員素質、水平參差不齊，因此造成的實驗消耗和產生的實驗廢棄物具有量和質的差別。因此，從總量上看，高校實驗室在長期實驗過程中積累的實驗廢棄物數(shù)量龐大。從廢棄物成分上看，成分復雜，有潛在未知的風險。“截至2017年5月31日，全國高等學校共計2914所，其中普通高等學校2631所（含獨立學院265所），成人高等學校283所”[5]。高校數(shù)量已然龐大，如果不嚴格廢棄物處理流程和監(jiān)管，極易引發(fā)高校周邊環(huán)境、水源和生態(tài)的嚴重污染和破壞。

三、高校實驗室生態(tài)污染發(fā)生的原因探析

（一）實驗室建筑設計標準比較寬泛

我國高校實驗室建設、改建和擴建的主要參照依據(jù)是《科學實驗室建筑設計規(guī)范》（JGJ91-93），其中關于實驗建設基地選擇、總平面設計、建筑設計等做了規(guī)范和要求，但在實施細節(jié)上還有提升空間，規(guī)范的約束力也不足。高校實驗室按其承擔的實驗項目不同，建設標準應有很大的區(qū)別和加強。如承擔新型化學試劑研究的實驗室，在通風、廢棄物處理和貯存、防滲漏等方面的硬件要求明顯高于普通實驗室?，F(xiàn)在高校實驗室建設的慣常做法是按照實驗室建設通用標準建設實驗大樓，根據(jù)特別需求進行場地強化，這樣缺乏預見性和統(tǒng)籌性的建設，容易導致需要整體規(guī)劃和協(xié)調的功能無法落實，造成安全隱患和實驗室廢棄物不合規(guī)處理排放等行為。此后，國家也出臺專門實驗室的建筑設計規(guī)范以補充總指導的不足，如《生物安全實驗室建筑技術規(guī)范》（GB50346-2004）。但在同具危險性的其他專門實驗室的更細化的建筑設計規(guī)范還有很大的制度漏洞

（二）高校實驗室環(huán)境污染處理依據(jù)缺乏約束力

高校實驗室建設和運行參照《高等學校實驗室工作規(guī)程》（1992年），實驗“三廢”排放標準參照從參照質量標準覆蓋范圍來看，標準種類齊全，各類污染物排放均有其對應的參照標準。但在約束力上沒有考慮與從事生產經(jīng)營活動的企業(yè)相比，高校廢棄物排放和處置在時間上不定期，數(shù)量和規(guī)模較小，排放量的不定時和不定量帶來的環(huán)境效應評估和監(jiān)測的巨大難度。在相關領域的準入、監(jiān)督、整改和處罰等方面，以危險化學品為例，企業(yè)的流程嚴密，如圖1。

圖1 企業(yè)危險化學品監(jiān)督管理流程

在化學品監(jiān)管上，企業(yè)已建立嚴格的規(guī)范。高校在性質上雖不似于市場主體，不能完全照搬其審批程序、申報制度，但參照管理在約束力上大打折扣，且有些標準年代久遠，不能與時俱進地約束新興污染物。

（三）高校實驗室生態(tài)環(huán)境破壞處理依據(jù)缺位

高校的社會性質有其特殊性，承擔著科學研究與教書育人的目標。開展各項科學試驗活動，雖然在試驗規(guī)模不似以營利為目的的企業(yè)，但實驗室排放的污染物一樣會對生態(tài)環(huán)境造成破壞，而且處理難度更大。高校的實驗室污染環(huán)境監(jiān)管不到位，文件約束力不強，難以對實驗室污染進行長期有效的監(jiān)管。

目前，高校實驗室運行的通用標準是《高等學校實驗室工作規(guī)程》。2004年，國家環(huán)境保護總局發(fā)布《關于加強實驗室類污染環(huán)境監(jiān)管的通知》以大連市、青島市、寧波市、廈門市和杭州市開展實驗類環(huán)境監(jiān)管的試點工作。以試點摸索實驗類污染環(huán)境監(jiān)管工作，取得了一定成績，但卻沒有在全國及時推廣。2005年，教育部聯(lián)合國家環(huán)?？偩帧蛾P于加強高等學校實驗室排污管理的通知》。2019年國務院安委辦召開高校實驗室安全管理工作視頻會議，要求各高校要加強實驗室安全責任體系建設。關于高校實驗室排污行為的監(jiān)管文件和通知特點是高校自查、自行監(jiān)管，向相關主管部門備案制度，無強制約束條款，第三方監(jiān)管模式尚未建立，難以形成有效監(jiān)督和強制約束力。

（四）實驗室管理不安全事故加劇環(huán)境污染

圖2 高校實驗室各參與主體期望效果圖

實驗物品管理不到位，實驗廢棄物不按規(guī)范處置引發(fā)的爆炸、火災等實驗室安全事故已經(jīng)成為威脅科研人員生命安全、實驗室財產安全和實驗室以及周邊生態(tài)環(huán)保的最主要原因。實驗室管理信息化水平低，硬件條件限制，實驗物品出入庫登記不規(guī)范，儲存隨意，處置不嚴謹，易燃易爆物品未按要求處理等實驗管理的“小疏忽”，極易累積成嚴重的實驗安全事故，造成嚴重的后果?！皩嶒炇页鍪露嗍侨说湣盵6]的說法并非沒有依據(jù)。1951年、1965年、1976年，科學家Sulkin和Pike調查了5000多個生物實驗室，累計實驗室相關感染3921例。這項調查發(fā)現(xiàn)，低于20%的生物實驗室獲得性感染與已知的事故有關，80%的報告事例與實驗人員粗心大意地暴露于某些能傳播真菌和病毒的固體或液體顆粒有關。高校實驗室安全事故絕大部分都伴隨著爆炸、著火等破壞性結果。爆炸能在短時內釋放巨大的能量，對生命、財產和自然環(huán)境都造成巨大的沖擊和破壞。例如：復旦大學化學實驗室爆炸案（2017年3月）、中國礦業(yè)大學實驗室爆炸（2015年4月）、南京理工大學廢棄實驗室爆炸（2013年4月）、四川大學化工實驗室爆炸案（2011年4月）等，實驗室安全管理不到位引發(fā)安全事故頻發(fā)，加劇環(huán)境污染。

（五）生態(tài)保護意識薄弱

曾有學者[7]對大學生生態(tài)文明意識的“知曉度、認同度、踐行度”等三個維度進行調查，以知曉度為例發(fā)現(xiàn)“調查對象中只有68%了解一點生態(tài)文明的含義，3%了解一點，27%只知道概念，2%從沒聽說過”，大學生在生態(tài)文明認同度和踐行度上存在認同度高而無法身體力行的問題。高等學校學生作為受教育程度高的調查對象，生態(tài)環(huán)保意識低，無法自覺在實驗操作中落實生態(tài)環(huán)保理念。

四、解決路徑探究

高校實驗室廢棄物的處置規(guī)范化不僅關乎科研人員的身體健康，也關系到高等學校實驗室的安全和生態(tài)環(huán)保，是高?？沙掷m(xù)發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)?？傇瓌t是“預防為主，防患于未然”?！董h(huán)境保護法》對環(huán)境保護的原則做了總指導“堅持保護優(yōu)先，預防為主，綜合治理，公眾參與，擔害擔責的原則”。關鍵點在從源頭上減排，在實驗過程嚴格把關，步驟從政策、師生環(huán)境意識、廢棄物分類管理及循環(huán)利用、實驗項目升級換代等全方位探索高校實驗室排污、管理處置工作的有效路徑。

（一）嚴格實驗室廢棄物排放規(guī)范

區(qū)別于企業(yè)污染源，高校實驗室在排放量、污染物種類等方面具有特殊性，因此不能籠統(tǒng)地將高校實驗室污染排放標準參考企業(yè)污染排放標準。目前許多高校已經(jīng)開始著手研究和構建實驗室安全檢查指標體系，如北京大學聯(lián)合清華大學、北京化工大學制定了適用于工科院校的實驗室技術安全檢查標準手冊，詳細列出了高校實驗室危險因素的類別、條目、權重和危險狀態(tài)分級標準[8]。這是高校制定專門的高校實驗室建設規(guī)范、污染物排放和監(jiān)測標準的主動作為，或許當前以高校為主體自主探索適合本校校情的實驗室廢棄物分類原則、處理方法是一條更為經(jīng)濟有效的路徑。政府層面應在高校自主探索的基礎上，提高相應法律、法規(guī)、制度的約束力和執(zhí)行力，將高校實驗室的教學、科研活動納入有效的管理之中，讓高校的實驗室建設、廢棄物管理有法可依，違法必究。

（二）筑實驗室管理安全防線

實驗室技術人員和管理人員是保障實驗室功能正常發(fā)揮的重要群體，也是保障實驗室環(huán)境安全的重要防線。構筑學校、學生、教師、實驗技術和管理人員多層級制度規(guī)范、溝通有效、職責分明的實驗室環(huán)境安全防線，如圖2。學校層面應與時俱進加緊落實實驗室管理制度，配齊實驗室管理技術人員，保證實驗室改革經(jīng)費充足。學生、教師是實驗活動的直接從事者，確保進入實驗室的每一名成員應先具備實驗安全、環(huán)保意識，了解實驗操作基本規(guī)范。實驗技術和管理人員是實驗、教學活動的管理者和監(jiān)督者，大力提高實驗室管理的信息化水平,以信息化平臺監(jiān)管實驗室危險化學品、實驗廢棄物，對出入實驗室的實驗物品做到管理無死角，同時以信息化水平的提高促進實驗室和實驗用品的共享，提高實驗室利用率，降低單次運營成本。

（三）加強生態(tài)環(huán)保意識教育和踐行

新時代背景下，不僅高校實驗室環(huán)境保護要求師生主動提高生態(tài)環(huán)保意識，主動踐行生態(tài)環(huán)保理念，而且更是“雙一流”大學內涵建設的題中之義。當前，高校生態(tài)環(huán)保意識加強形勢嚴峻，實驗室方面：（1）普及生態(tài)環(huán)?；境ＷR迫在眉睫。充分利用報紙、廣播、海報等傳統(tǒng)媒介，大力拓展微信、微博公眾號等新型媒介向師生普及基本污染物辨別、垃圾分類、節(jié)水節(jié)電節(jié)能等常識，養(yǎng)成在實驗過程不浪費、不隨意丟棄、不隨意處理的實驗習慣，從源頭上減少實驗用品消耗總量，達到減排效果。（2）廢棄物循環(huán)再利用切實可行。諸如包裝紙殼、電線等可以直接回收利用，且回收成本低。較為復雜的通過實驗方法提取實驗項目有用物質的方法已經(jīng)成熟，如過濾去除物理雜質、蒸餾提純、分解釋放等。此外，建立高校實驗室實驗物品數(shù)據(jù)庫，以大數(shù)據(jù)為基礎和依托，實現(xiàn)保質期短、不容易儲存等試劑的共享利用，避免因試劑過期或利用率低造成的浪費和處置成本。（3）實驗項目的升級或替代大勢所趨。節(jié)能減排是國家產業(yè)升級的重要導向，高校也應將節(jié)能減排作為實驗項目設計、升級的重要指標。用低消耗、低毒害的實驗室項目取代高耗能、高毒害實驗項目。此外，2019年教育部公布“296個虛擬仿真實驗教學項目為2018年度國家虛擬仿真實驗教學項目”[9]，國家大力推進虛擬仿真實驗教學項目是高校實驗項目升級換代的重要契機。

（四）定期進行高校實驗室環(huán)境風險評估

2016年在京部分高校啟動危險化學品風險評估，“重點監(jiān)管的危險化學品共有35種，易制毒化學品23種，易制爆化學品72種”[10]，被評估高校需要自查并上報危險品種類、數(shù)量等，在一定程度上排查了安全隱患。當前環(huán)保市場針對水質、土壤、大氣、重金屬、噪聲等檢測技術已經(jīng)發(fā)展成熟且價格在合理范圍，引入第三方機構定期對高校實驗室進行環(huán)境污染因素和環(huán)境風險進行評估和監(jiān)測，揭開自查上報的“遮羞布”，強化第三方的監(jiān)督和評價的中立性和公平原則，以監(jiān)測帶動整改，以監(jiān)測強化監(jiān)督。

五、結語

高校實驗室污染處理和防治在當前已有較多的探索和實踐，實驗廢棄物成分復雜、排放量大造成的環(huán)境污染問題依然必須高度重視。細化高校實驗室污染物分類、排放和檢測標準，建立以高校為基本責任單位的自查自我管理，在高校內部有力地推進師生環(huán)保意識，以及管理和技術人員信息化管理水平，政府和社會等第三方有效監(jiān)督的模式，多方合力共同促進高校實驗室安全和環(huán)境事故的源頭治理。