實驗動物設施運行中“三廢”管理

盧 靜 孟 霞 陳柏安

(首都醫科大學實驗動物部，北京 100069)

實驗動物設施是開展實驗動物飼養和動物實驗的建筑物及設備的總和。隨著人民對美好環境的更高期待及國家對環保工作的高度重視，實驗動物行業工作者應深入思考實驗動物設施的建設規范及環保管理措施。實驗動物設施運行過程中產生的廢物、廢水和廢氣(簡稱“三廢”)以及噪聲等會造成環境污染，然而如何對實驗動物設施運行中產生的“三廢”進行有效管理尚不完善。本文就實驗動物設施運行管理過程中的“三廢”管理進行初步探討。

1 實驗動物設施運行中“三廢”處理現狀

在實驗動物設施建設和運行過程中已經注意到了環境保護的重要性，尤其是對于實驗動物尸體的處理各單位都非常重視，基本能夠做到統一收集并進行無害化處理。然而在其它方面雖然也有措施，但是處理方法和效果仍不理想。實驗動物飼養過程產生大量的污墊料，一些設施能夠做到像管理動物尸體一樣交由專業機構進行無害化處理，但是由于需要較大的花費，因此有些設施采取掩埋等方式進行處理。對于廢水，主要是排放到化糞池中，利用沉淀和厭氧發酵的原理去除污水中懸浮性有機物，然后排放到城市排污系統。對于廢氣，前些年有相當一批設施安裝了活性炭吸附裝置解決廢氣污染的問題，然而通過實踐發現由于實驗動物設施是全新風，且換氣次數多，排氣量大，因此活性炭需要頻繁更換，導致這種廢氣處理裝置不能持續運行，很多都成為擺設。近幾年有個別單位關注到廢氣排放對周圍居民的影響，因而采用了生物除味技術等更有效和實用的設備。實驗動物設施運行盡管考慮了“三廢”處理，也已有一些經驗和教訓，但仍不能系統、標準和科學地解決實驗動物設施運行的環保問題。

2 實驗動物設施運行中“三廢”分析及管理措施

2.1 固體廢物

2.1.1污染源分析: 實驗動物設施運行中固體廢棄物主要有污墊料、糞便和動物尸體，還包括使用過的注射器針頭、刀片等利器。

2.1.2標準及內容:《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》[1]規定： 產生固體廢物的單位和個人，應當采取措施，防止或者減少固體廢物對環境的污染。收集、貯存、運輸、利用、處置固體廢物的單位和個人，必須采取防揚散、防流失、防滲漏或者其他防止污染環境的措施；不得擅自傾倒、堆放、丟棄、遺撒固體廢物。禁止任何單位或者個人向江河、湖泊、運河、渠道、水庫及其最高水位線以下的灘地和岸坡等法律、法規規定禁止傾倒、堆放廢棄物的地點傾倒、堆放固體廢物。從事畜禽規模養殖應當按照國家有關規定收集、貯存、利用或者處置養殖過程中產生的畜禽糞便，防止污染環境。國家實行工業固體廢物申報登記制度。產生工業固體廢物的單位必須按照國務院環境保護行政主管部門的規定，向所在地縣級以上地方人民政府環境保護行政主管部門提供工業固體廢物的種類、產生量、流向、貯存、處置等有關資料。

2.1.3管理措施: 固體廢物應分類收集，動物尸體包裝后放置在冰柜中貯存，動物尸體應有專用且便于使用的包裝袋。尤其要注意兩個重要的特性，一是包裝袋應堅固耐用，避免搬運處理過程中袋體開裂；二是有隔水性，防止動物體液的滲漏。污墊料用醫療廢物專用袋包裝后放入廢物運輸箱，存放在遠離動物飼養室的貯存室。口罩、帽子等一次性物品使用后裝入垃圾袋。大動物室實驗區的所有垃圾均屬醫療廢棄物范疇，采用統一的醫療廢棄物垃圾袋裝填。使用過的注射器針頭、刀片等利器放入一次性利器盒。一并暫存在污物貯存室。貯存室中的所有固體廢物交由專業機構處理，并將處理類別和數量登記備案。

感染動物實驗室固體廢物按生物安全實驗室管理相關規定進行無害化處理后按上述方法管理。

2.2 廢水

2.2.1污染源分析: 主要是實驗動物飼養的清洗廢水，以及動物實驗設施還有一些試劑或藥物的廢液。

2.2.2標準及內容: 主要包括有北京市地方標準《水污染物排放標準》DB 11/ 307—2005、《醫療機構水污染物排放標準》GB 18466—2005[2]；針對畜禽養殖污染，我國先后發布了《畜禽養殖業污染物排放標準》(GB 18596—2001)、《畜禽養殖業污染防治技術規范》(HJ/T 81—2001)、《畜禽養殖污染防治管理辦法》(國家環境保護總局令第 9 號)等文件。國家頒布的《畜禽養殖業污染物排放標準》(GB 18596—2001)文件中 針對養殖廢水排放標準要求：畜禽養殖廢水不得排入敏感水域和有特殊功能的水域。排放去向應符合國家和地方的有關規定。北京市污水排放的三類標準即：CODcr≤100 mg/L、BOD5≤30 mg/L、pH：6～9、SS≤80 mg/L、NH3-N≤15 mg/L。

2.2.3管理措施: 廢水主要由洗刷污水、尿液、飼料殘渣、夾雜糞便及圈舍沖洗水，含有大量的污染物 (包括微生物、懸浮物、有機物)，直接排放到化糞池，處理后集中排入城市排污管網。實驗室廢液分為一般化學廢液、劇毒化學廢液、廢舊化學試劑、廢舊劇毒化學試劑，由專職的管理人員按要求分類將廢液收集統一存放管理，交由北京市指定的機構運走處理[3]。大動物實驗室產生的廢液包括實驗過程中通過負壓吸引器從動物體內吸取的血液、體液等廢液，在冰柜內經過長期的尸體存儲過程積存下的大量已凍結的尸體廢液。這些廢液可通過稀釋傾倒至普通污水管道中。

生物安全二級感染動物實驗室污水先加入84消毒液處理24 h，排入集水坑池，集水坑池定期加入二氧化氯進行消毒處理，處理后的廢液排入化糞池。

2.3 廢氣

2.3.1污染源分析: 實驗動物設施是飼育實驗動物的場所，實驗動物時刻都會向周圍環境排放廢氣。這些廢氣不僅包括動物呼出的二氧化碳，也包括動物正常代謝所產生的氨、硫化氫等多種臭味氣體。如果處理不當，這些廢氣就會給周圍環境帶來污染，輕者刺激人的嗅覺器官引起不悅，重者則可引發人的頭痛、惡心、眼角膜和呼吸道炎癥等，影響人的身心健康。

2.3.2標準及內容:《惡臭污染物排放標準》(GB14554-93)

表 1 《惡臭污染物排放標準》(GB14554-93)Table 1 Emission standards for odor pollutants 單位：mg/m3

2.3.3管理措施: 按照實驗動物國家標準合理安排實驗動物飼養密度，室內排風口安裝初效過濾,并定期清潔和更換。如果使用IVC飼養設備，需注意定期清洗更換機器所帶濾材，在設施總排風口安裝除味裝置。

感染動物實驗室負壓飼養設備排風口和設施排風口安裝高效過濾設施進行除菌[4]。

3 “三廢”處理相關技術

3.1 活性炭吸附法

吸附是物質(主要是固體物質)表面吸住周圍介質(液體或氣體)中的分子或離子現象。利用多孔性固體吸附劑處理氣態污染物，使其中的一種或幾種組分，在分子引力或化學鍵力的作用下，被吸附在固體表面，從而達到排除的目的。利用吸附原理最簡單方便的材料是活性炭。活性炭具有較高的效率，但活性炭吸附到一定量時會達到飽和，就必須再生或更換，因此對于排氣量大的實驗動物設施，運行管理較繁瑣。這種方法常用于低濃度廢氣和脫臭的后處理。

3.2 低溫等離子體技術

等離子體是繼固態、液態、氣態之后的物質第四態，當外加電壓達到氣體的放電電壓時，氣體被擊穿，產生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子對廢氣中的污染物作用，使污染物分子在短時間內發生分解而去除污染物。該方法處理效果好，運行費用低、無二次污染。

3.3 紫外光催化氧化法

廢氣的紫外光解催化氧化機理包括兩個過程：一是在產生高能離子群體的過程中，一定數量的有害氣體分子受高能作用，本身分解成單質或轉化為無害物質。二是含有大量高能粒子和高活性的自由基的離子群體，與分子氣體(如H2S、甲苯等)作用，打開了其分子內部的化學鍵，轉化為無害物質。紫外光催化是常溫深度反應技術。光催化氧化可在室溫下將水、空氣和土壤中有機污染物氧化成無毒無害的產物[5]。

3.4 混凝法

混凝法是化學沉淀法中最重要的一種方法, 常用的混凝劑有硫酸鋁、氯化鐵和聚合氯化鋁。混凝法是借助于混凝劑對膠體離子的靜電中和、吸附、架橋等作用使膠體離子脫穩, 在絮凝劑的作用下, 發生絮凝沉淀以去除污水中的懸浮物和可溶性物質。混凝法具有工藝可靠、處理效率高、設備簡單、運行穩定易管理等優點。混凝過程沉降受pH值影響較大, 而且過程中產生大量的沉淀, 需要定期處理污泥[6]。

3.5 復合紫外光催化氧化法

醫藥廢水具有組成復雜、水量和水質變化大、色度高、需降解物質濃度高等特點。通過吸附—混凝—紫外光催化氧化相結合的方法處理醫藥廢水, 效果顯著，其COD(Chemical Oxygen Demand，化學需氧量)、色度去除率分別為99.1%、100%, 出水水質達到醫藥行業廢水二級排放標準[7]。

3.6 生物除臭法

生物除臭法是通過微生物的生理代謝將具有臭味的物質加以轉化，達到除臭的目的。目前國內外生物法處理廢氣的方法有很多，主要有土壤脫臭法、生物濾池法和生物滴濾塔等，治理效果較好。生物處理法包括三個步驟：第一，VOC(volatile organic compounds，揮發性有機化合物)廢氣中的污染物溶于水中，迅速得到溶解；第二，當液態濃度較低時，液膜中的有機物會逐漸進行擴散，最終擴散到生物膜中，從而被生物膜中吸附的微生物吸收；第三，VOC廢氣中的有機廢氣被微生物吸收后，通過微生物自身的生理過程，就會逐漸被降解與轉化，最后轉化為簡單的無機物[8]。

3.7 厭氧-好氧生化法

針對規模化養殖設施，廢水可以處理與利用相結合。廢水處理的技術為：固液分離一水解酸化一厭氧消化一好氧生化一生化過濾四級處理過程， 廢水經過處理后，符合《畜禽養殖業污染物排放標準》GBl 8596—2001 標準，實現達標排放。從回收利用的角度，按此技術處理后的水也可以澆灌附近農田(滿足《農田灌溉水質標準》 GB5084—92)；厭氧產生的沼氣作燃料使用及綜合利用， 固液分離出的物質可以加工成顆粒肥料和液體肥料； 亦可作景觀水、沖洗水等綜合利用， 整個過程既解決廢水治理問題， 又綜合利用有用資源， 具有良好的環境效益和經濟效益[9]。

3.8 二氧化氯發生器

二氧化氯(ClO2)是目前國際上公認的新一代廣譜強力殺菌劑、高效氧化劑和優良漂白劑，為世界各國所廣泛采用。世界衛生組織(WHO)將其定為1A級安全消毒劑。我國國家環保總局及原化工部等部門先后制定了《化學法二氧化氯發生器認定技術條件》、《穩定態二氧化氯溶液化工行業標準》、《食品添加劑穩定態二氧化氯溶液化工行業標準》。二氧化氯發生器反應原理：將一定濃度或飽和鹽液加入電解槽陽極室，同時將清水加入電解槽陰極室，接通12 V直流電源開始電解，即可產生二氧化氯、氯氣、雙氧水等混合消毒劑，經水射器負壓管將氣體吸入水中消毒。

3.9 實驗動物墊料回收系統

實驗動物墊料回收系統是通過負壓吸管將污墊料通過密閉管道輸送到設施外，在墊料回收容器內可安裝消毒設備，防止污墊料中的微生物污染。

國務院《關于加快推進生態文明建設的意見》，進一步明確了生態文明建設的總體要求、目標愿景，指出“綠色”一詞的理解，大力推進綠色發展，倡導綠色生活，推進綠色城鎮化，發展綠色產業，實現生活方式綠色化等，與新型工業化、城鎮化、信息化、農業現代化“四化”并提，形成“新五化”[10]。實驗動物科學是生命科學研究不可或缺的組成之一，實驗動物設施的建設與管理既是實驗動物科學的重要內容，也是保障科學研究的必要條件，實驗動物設施的管理應與時俱進，樹立生態文明價值觀和科學發展觀，在保障生命科學發展的同時保障綠色環境。“三廢”的科學管理不僅是為了實現“綠色化”，也是安全管理的范疇，是安全管理的重要內容之一。隨著實驗動物設施規模的擴大和對設施建設的投入不斷增長，對實驗動物設施運行的安全管理工作也提出了更高的要求。