高校生物實驗室污染物現狀與治理

郭桂英，鄭繼平

(海南大學a. 教務處;b.熱帶生物資源教育部重點實驗室;c 農學院，海南 海口570228)

0 引 言

高校實驗室是學生科學實踐、研究生培養和教師科學研究的重要場所，是高校人才培養和科技進步的搖籃和孵育器［1］。隨著生物學科的迅速崛起和社會對生物類人才的大量需求，高校生物類實驗室在數十年內發生了迅猛擴增和質變，高校內繼物理和化學類實驗室之后，成為最龐大和重要的實驗室。依據這些實驗室等級的不同，相應地可分為國家級和省部級重點實驗室等。如依托中國醫學科學院的重大疾病研究國家實驗室、依托海南大學的熱帶生物資源教育部重點實驗室等。同時，不容忽視的是，隨著該類實驗室規模和層次的提高，生物類“三廢”有毒污染也隨之增大，如沾染有高致病性病源、高放射性或高致癌物質的實驗垃圾，如不及時有效清理，對高校及其周邊無疑會產生難以預估的嚴重后果。因此，加快該類污染物的正確處置研究相當重要。

1 生物實驗室污染物種類及危害

生物類實驗室污染物種類非常繁多，同化學實驗室相比，除一般化學試劑、各類常用的玻璃、塑料耗材外，還包括動植物［2］、微生物材料［3］，生物制劑［4］、放射線［5］等組成。其中有的為無色無嗅的化學毒劑，有的為極具誘變的放射元素和放射線，有的為具有極大潛在危害的生物制品，有的是具有極強傳染性的病原或含變異基因的微生物甚至癌細胞等，因此，生物類實驗室污染物較化學類實驗室污染物所造成的潛在環境危害更大，清除也更復雜、更專業。

1.1 化學試劑類

化學試劑(Chemical reagent)種類繁多，分類也較為混亂，生物實驗室的化學試劑常包括無機試劑(如氧化物、酸、堿、鹽等)、有機試劑(如烴、酮、醛、醚、羧酸、酯及其衍生物)、有機金屬試劑、同位素及其標記化合物、防腐殺菌劑、分子生物學試劑、生化試劑、細胞生物學試劑、血清/培養基、免疫學/診斷檢測試劑、抗體、神經生物學試劑、標準品/對照品、食品檢測試劑、植物試劑、動物試劑和其他生物試劑等。其中相當一部分具有毒性或潛在毒性，以分子生物學實驗室為例，苯酚、濃乙酸、DTT、過氧化氫、Trizol、腐胺等具有強烈腐蝕作用;氯仿、丙烯酰、二甲苯胺、PMSF(苯甲基磺酰氟)、NN-亞甲雙丙烯酰胺、雙丙烯酰胺可對神經造成傷害;溴化乙錠、氨甲蝶呤、甲醛、二甲胂酸鈉、鏈霉素、硫酸鎳等是致癌物質［6］;氟化鈉、硝酸銀、氯化汞、哌啶等具有強毒［7］;再如，甲醇可致人體失明［8］，DEPC(焦碳酸二乙酯)可使蛋白質變性［9］，乙腈可致人窒息［10］，放線菌素D 可致畸形和致癌［11］，過硫酸銨和氯化銫可致粘膜損傷等［12］。

1.2 生物樣品及實驗材料類

生物實驗以動植物、微生物為研究對象，研究生物的結構、功能、發生和發展，揭示生命本質，并利用和改造生物體，制造人類所需的產品，改善生態系統和環境。因此，實驗室必須要長期培(飼)養和保存大量的微生物、細胞和一定量的動植物，其中一些為極具環境危害的高致病性病毒、病原菌、癌細胞、含抗生素抗性基因的工程菌、感染病原的實驗動物以及轉基因動植物等，這些材料中有的由于危害性極強，一旦泄漏后果不堪設想。如2005 春，中國疾控中心病毒所的一位研究生因使用未經嚴格驗證的滅活SARS 病毒進行實驗時，造成感染死亡［13］，以及2008 年比利時國家放射性物質研究所醫學實驗室由通風管道所發生的放射性碘泄漏事件，導致實驗室附近提取的草類樣本中放射性碘含量嚴重超標，方圓5 km 范圍內生產的蔬菜和牛奶等食品不能食用，2 萬居民受影響，成為比利時境內發生的最嚴重的放射性泄漏事件［14］，2010 年，由于佩布賴特(Pirbright)實驗室排污管泄漏，英國薩里郡發生的農場感染口蹄疫疫情，以上都說明加強實驗室危險生物泄漏事件的預防和控制顯得尤為重要。

另外，分子生物學實驗室使用大量成份復雜的試劑盒，如DNA 提取試劑盒，DNA 純化試劑盒、DNA 膠回收試劑盒、RNA 提取試劑盒、轉錄試劑盒、銀染試劑盒、核酸雜交試劑盒、同位素標記試劑盒、轉染試劑盒、蛋白印跡試劑盒等。隨著科技的發展，試劑盒的種類和成份越來越多，所涉及的毒物更為復雜，從而為該類污染物的專項清除增加了難度。一旦處置不當，就會產生嚴重的環境危害。

1.3 實驗室污染耗材類

生物實驗室所使用的一般耗材包括一次性吸頭、離心管、試管、手套、口罩、濾紙、試紙、棉球、濾膜、過濾器、培養皿、培養瓶、酶標板、PCR 板、標簽、玻片、凍存管、移液管以及各種用于測量、移液、儲液的相關玻璃耗材等，由于這些材料常沾染有有毒的化學試劑以及一定的細菌、病毒而具有潛在危害。如2003 年冬，臺灣病毒實驗室的一位研究員在清理運輸箱廢棄物時，因未按規定戴手套而感染SARS 病毒，充分顯示了這些實驗室污染物所產生的危險。

1.4 噪音、射線及電磁波輻射等類

生物實驗室除前面所指出的比較明顯的有形污染物外，其實還存在著一定的無形污染源，如電鏡高壓包所形成的強大磁場輻射，細胞破碎儀所產生的超聲噪音，紫外儀所產生的短波紫外線輻射都在無時無刻影響著實驗人員的健康。以電磁波為例，研究表明，在強大的電磁波環境中，即使是短暫暴露也會導致體內的致癌因子表達水平急劇上升，長期暴露，輕則引起頭暈，重則會破壞免疫系統，產生癌癥［15］。因此加強該方面的實驗室防護與有形的污染物同樣重要。

2 處理和控制生物實驗室污染物的有效措施

生物實驗室所形成的污染區不僅損害實驗室從業人員的身心健康，而且也破壞了污染區的生態環境。因此，實驗人員必須加強自身防護意識和環保意識，嚴格遵守實驗操作流程，嚴格規范有毒有害試劑的存放和使用。同時，各實驗室應根據污染物的不同性質進行等級分類、集中并區別處理，提高清除效率，減少實驗室造成的環境污染。

2.1 建立獨立的實驗室群

鑒于生物實驗室污染物存在易燃、易爆、毒害、氧化、腐蝕、放射、致癌、致畸、傳染等多重危險，具有在使用或處置過程中造成人身傷亡、財產毀損、污染環境等潛在危害，非常有必要加強生物類實驗室的安全防范。因此，應當將全校所有的生物類實驗室進行集中分類建設，統一管理，如同化學化工實驗室一樣，在遠離人群集中的區域建立獨立的實驗室群，并在周邊建立一定的隔離緩沖區，以應對可能發生的危害。

2.2 建立專業污染物處理實驗室

生物類污染物不同于傳統的生活垃圾，每天實驗室所產生的污染物中可能會含有成百上千種不同性質的有毒物質，處理將是一個相當復雜的專業過程，因此建立一個專業的、系統的污染物處理實驗室相當重要。污染物實驗室應通過特定的傳遞通道與生物類實驗室緊密相連，將實驗室每天所產生的廢氣、廢液和固體廢棄物進行實時的清毒治理。

污染物處理的傳統方法一般為化學和物理方法，由于存在二次污染和處理不徹底等因素，不利于維持安全良好的生態環境，因此，利用生物自凈的原理，積極研發生物實驗室污染物降解方法將是今后污染物處理的正確選擇。而且通過對污染物的生物降解處理的研究，有望發現特定環境下的獨特生物類群，研究該類群的生理特性、生態功能、降解或耐受特殊污染物的分子機制、發現其中的特有基因、表達模式和信號通路等內容，對于推動和發展環境微生物學和分子遺傳學等學科，改善現有環境具有十分重要的科學、社會和經濟價值。

2.3 建立嚴格規范的污染物管理、檢測監督體系

(1) 健全管理制度、強化安全與環保意識。①建立科學規范的實驗室管理制度，嚴格要求實驗室人員對污染物進行正確處理和安全防范，在實驗操作過程中實時對污染物進行分類收集和存放，以最大限度降低實驗室污染和污染物擴散;②強化實驗人員學習和認識使用中各類藥品試劑的潛在危害，在思想上，提高對實驗室污染物可能產生嚴重后果的重視，健全實驗室各級環境管理辦法和相應制度，提高環保意識。

(2) 建立靈敏的污染檢測體系。在實驗室建設過程中要深入全面地考慮污染物的檢測與排放，對實驗室內部及周邊結構進行合理布局，從硬件上保證污染物排放的各個主要位點設置有樣品檢測站，進行全天候、全方面的實時監控，及時檢測各類污染物排放是否達到國家規定的安全標準，確保未達標污染零排放，保障生態安全。

(3) 建立有效的監督機制。建立實驗室污染物的分類登記和檢查管理制度，實施嚴格的安全責任管理，對各實驗室的污染物處理責任到人，進行定期排查，對于可能產生的各類隱患進行及時糾正，杜絕污染物的人為擴散。

2.4 合理資源化利用污染物

早在2008 年度國家環境保護公益性行業科研專項中就已明確提出，要加強“研究廢舊產品資源評價、研究廢物資源化工程與工藝技術、完善并建立資源化產品的污染控制技術標準及資源化過程中的環境保護技術規范，提升我國廢物資源化水平的技術與管理措施;研究固體廢物、危險廢物全過程控制關鍵技術及二次污染控制技術的評估體系”的研究。對生物實驗室所產生的污染物進行資源化利用，實現高校污染物的工業生態鏈，降低成本和減少污染，真正實現經濟、環境與社會的“三贏”，是完美解決當前生物實驗室污染物處理的根本手段。

理論上，所有污染物都是沒有開發的資源。鑒于生物實驗室大量使用酚、醇、醛、酮等各類有機溶劑，因此通過開展有機污染物的分離、收集、提取和轉化等新技術，實現對其進行部分的回收利用。同時，通過一定的新技術和新工藝加工開發實驗室的固體廢物，生產安全的新產品，有效提升污染物的附加值。

3 結 語

及早重視生物類實驗室污染治理，對所有生物類實驗室進行整體全面合理規劃，建立完善的污染物處理、排放和檢測系統，對于尊重人性、保護生態和實現“低碳”都具有十分重要的經濟價值和社會意義。

［1］ 馮 端. 實驗室是培養創新人才的搖籃［J］. 實驗室研究與探索.2008，27(10):1-3.

［2］ 韋萬春，龍信標.“南大門”的明珠—記廣西檢驗檢疫局技術中心食品動植物實驗室［J］.中國檢驗檢疫.2006(6):11-12.

［3］ 溫洪宇，張田軍，沈露露，等.普通微生物學實驗室安全管理及使用［J］.實驗室研究與探索.2010，29(9):173-174，182.

［4］ 王永芬，喬宏興，席 磊，等. 益生菌-黃芪復合生物制劑的制備及其對肉仔雞的影響［J］.中國農業大學學報.2011，16(1):54-59.

［5］ 黃曉芹，降央澤仁，祝彼得.神經生長因子對正常和放射線-化學復合損傷小鼠造血調節因子及其受體影響研究［J］. 四川動物，2011，30(1):107-110.

［6］ 王樹槐.化學致癌物與化學結構［J］. 中國獸藥雜志.1990(1):49-52.

［7］ 周國泰.危險化學品安全技術全書［M］.北京:化學工業出版社，1997.

［8］ 劉 靖，夏文水. 焦碳酸二乙酯及碳二亞胺對纖維素酶-殼聚糖酶雙功能酶的修飾作用［J］.食品科學，2008，29(8):460-463.

［9］ 譚西順.甲醇中毒與失明［J］.勞動保護，1993(5):40.

［10］ 梁文喻，唐玉樵，夏安莉.職業性急性乙腈中毒8 例報告［J］. 中國工業醫學雜志.2011，24(2):103，115.

［11］ 薛啟漢，Henshaw GG.放線菌素D 誘導植物離體細胞染色體變異［J］.遺傳學報.1989，16(4):276-281.

［12］ Ausubel F M，Brent R，Kingston R E，et al. Short Protocols in Molecular Biology［M］.5th ed.，Wiley Press，2002.

［13］ 魏 華.北京地區醫務人員SARS 感染的分析［J］. 中華醫院感染學，2003，13(8):703-706.

［14］ Gaunt MR IAEA Radiation Safety Standards Committee Report of Meeting 10th-14th November 2008.

［15］ Lacy-Hulbert A，Metcalfe J C，Hesketh R. Biological responses to electromagnetic fields［J］. The FASEB Journal，1998，12:395-420.