高校生物廢棄物處理平臺建設與管理探究

吳 丹，江 軼，艾德生，黃開勝

（1. 清華大學 生命科學學院，北京 100084；2. 清華大學 實驗室管理處，北京 100084）

生物安全是指由現代生物技術開發和應用中可能造成的對生態環境和人體健康產生的潛在威脅，及對其所采取的一系列有效預防和控制措施[1]。生物安全在提高國家預防控制傳染病疫情、防止生物技術誤用、防范生物恐怖襲擊、保護生物遺傳資源與多樣性以及保障生物實驗室安全的能力方面發揮著重要作用。在2003 年SARS 疫情過后，新加坡、中國的臺灣和北京相繼發生了3 起實驗室SARS 病毒泄露事件，給全球實驗室生物安全管理敲響了警鐘，也間接推動了我國實驗室生物安全管理工作的開展[2]，尤其是2019年12 月新冠病毒肺炎疫情的爆發，使得生物安全再次成為公眾焦點。當前生命學科發展迅速，生物安全也愈發需要專業化管理[3]。生物廢棄物具有傳染性、致病性等風險，若無害化處理不當，會對實驗室內外環境造成影響，甚至危害人民生命、健康與安全[4]。因此，合理處理實驗室產生的生物廢棄物是高校生物安全工作的重要環節。

1 高校實驗室生物廢棄物處置問題

近年來，隨著我國高校生命學科和生物交叉學科不斷發展，生物實驗室所承擔的實驗任務越來越多，所產生的生物廢棄物數量和種類也日趨增多。一般生物學實驗室常見的廢棄物主要包括4 類：化學廢棄物、生物廢棄物、放射性廢棄物、實驗器材與耗材廢棄物[5]?；瘜W廢棄物和放射性廢棄物危害巨大，國家已有相應的處置規范標準；特殊的生物廢棄物，如動物尸體、組織、感染性培養物、病理性廢棄物等，可以按照醫療廢棄物的處理辦法，由專門持有資質的醫療廢物處理機構進行處理；而對于一般的生物廢棄物及進行生物實驗過程中產生的實驗器材、耗材、防護用品等，由于不直接致命且近年來未出現大型人員傷害及環境損害事故[6]，加之國家法律法規缺少針對性規定，生物安全一級水平實驗室所產生的普通廢棄物容易被忽視，甚至作為生活垃圾處理[4]。而且由于這種污染效應的滯后性，往往在污染發生時不易被預料和察覺，而一旦發生人身傷害及環境污染，后果將無法挽回。

早在20 世紀90 年代，歐盟就成功建立了防護等級最高的生物安全實驗室，在生物廢棄物處理上也積累了比較豐富的經驗[7]。國內大多數高校生物安全管理工作起步較晚，落后于發達國家[8]，雖然實驗環境已經得到了很大改善，但是生物學實驗室廢棄物處置情況依然不容樂觀。有研究人員通過走訪京、津、鄂、滬、浙5 個 地區部 分“211 工程 ” 和“985 工程 ” 高 校和科研機構調查生物廢棄物處置情況，結果顯示，在被調研單位中，有64%的單位按照醫療廢棄物標準交由相關資質的公司處理生物廢棄物，有14%的單位按照危險化學品廢棄物標準委托第三方處理生物廢棄物，另外22%的單位尚未明確生物廢棄物處置方式[5]。按照國際標準，實驗室產生的生物廢棄物應該首先進行高壓滅菌后再焚燒處理，而國內可以做到收集、分類、存儲、高壓滅菌、清運一體化的高校及科研機構可謂鳳毛麟角，生物廢棄物處置缺乏標準和配套服務，其困難大致集中體現為空間緊張、經費投入不足、管理制度不完善、培訓力度弱等幾個方面。高校及政府相關部門應充分重視，對生物廢棄物處理工作進行統籌規劃，采取有效措施，科學合理處置生物廢棄物，保障資源和環境的可持續發展。

2 生物廢棄物處理平臺建設和探索

我校高度重視實驗室生物安全工作，在高校實驗室生物安全領域做出了深入的思考和首創性的探索實踐，尤其在生物廢棄物處理方面，更是率先付諸實施。為了保障學校實驗室的環境健康，有效處理生物安全一級實驗室的生物廢棄物，提升實驗室安全管理水平，我校于2018 年7 月建成了國內高校首個生物廢棄物處理平臺（以下簡稱 “平臺”），并引進兩臺大型脈動抽真空滅菌器，用于處理全校生物安全一級水平實驗室的生物廢棄物。平臺總占地面積約110 m2，內置污染區（廢棄物處理區）、潔凈區（無害化廢棄物存放區）、緩沖間、淋浴室、辦公室等，各區域分布合理，是具備辦公、廢棄物暫存、無害化處理等功能的標準化生物廢棄物處理平臺。為確保平臺運行安全，平臺安裝有24 h 監控系統、通風換氣系統、煙感報警系統等安全設施。平臺于2018 年8 月試運行，試運行期間選擇了十幾個生物實驗室作為試點，對生物廢棄物的收集、轉運、處理等操作過程進行實踐和優化。經過2 個月的探索和磨合，平臺于2018 年10 月正式面向全校生物安全一級實驗室開放。至今，在學校實驗室管理處等相關職能部門和各學院的支持和指導下，平臺已實現平穩運行近一年半的時間，服務對象已涵蓋多個院系80 余個實驗室，在管理和運行方面做了積極的探索和實踐，同時也積累了一定的經驗。

2.1 平臺處理生物廢棄物的分類

隨著 “雙一流” 高校的建設，我校的生命相關學科實現了跨越式發展，前期調研結果顯示，全校近100個生物安全一級實驗室，每天產生大量的生物廢棄物，而且成分復雜、種類繁多。主要包括以下幾類：

（1）普通感染性廢棄物。包括操作病原微生物實驗的實驗用具如接種環、槍頭、吸管、試管、培養瓶、培養皿、細胞板、一次性過濾器/膜、離心管、PCR 管等；防護用品有被污染的手套、口罩、眼罩、隔離衣、隔離鞋套等；其他可能攜帶病原微生物具有引發感染性疾病傳播危險的實驗廢棄物。

（2）損傷性廢棄物。包括注射器針頭、縫合針、解剖刀、手術刀、備皮刀、載玻片、玻璃試管、玻璃安瓿等能夠刺傷或者割傷人體的廢棄的實驗銳器。

（3）病理性廢棄物。指實驗過程中涉及的實驗動物尸體、組織、器官等，病理切片后廢棄的組織、病理臘塊等。

（4）藥物性廢棄物。指廢棄的一般性藥品，如抗生素、非處方類藥品等；廢棄的細胞毒性藥物和遺傳毒性藥物，如致癌性藥物、可疑致癌性藥物、免疫抑制劑等；過期、淘汰、變質或者被污染的廢棄藥品等。

損傷性廢棄物、病理性廢棄物、藥物性廢棄物均交由有資質的單位統一進行無害化處理。其中，損傷性廢棄物處理前需統一收集在醫療廢物專用的利器盒（桶）或其他帶蓋的不易刺破的容器內；病理性廢棄物在轉運處理前應確保其暫存在冷藏柜或冰柜中[9-10]。

我校生物廢棄物處理平臺目前主要收集處理上述固態的普通感染性廢棄物，但不包括生活垃圾。通過對該類廢棄物進行高溫高壓滅菌處理，實現廢棄物的無害化排放，有效避免由于生物廢棄物處置不當而導致的環境污染或者意外感染事件的發生。

2.2 平臺生物廢棄物處理流程

要實現平臺的高效平穩運行，真正起到改善校園和實驗室環境的效果，制定一套合理的生物廢棄物處理流程必不可少。平臺建設初期，通過查閱資料、走訪調研，并結合學校實際情況，初步擬定了生物廢棄物處理流程。在試運行和正式運行期間，根據出現的具體問題和實驗室的意見反饋，又不斷對處理流程進行迭代改進和優化。目前，平臺已形成了較為完善的“分類收集—提交申請—定點收取—集中轉運—滅菌處理—市政清運” 生物廢棄物處理流程。

2.2.1 分類收集

實驗室人員根據要求對實驗室產生的生物廢棄物進行分類存放，嚴禁與其他廢棄物、生活垃圾混放。將其中普通的感染性廢棄物投放于平臺統一發放的專用垃圾桶和垃圾袋（即耐高溫高壓的滅菌袋）內，且廢棄物裝載量不超過容器最大容量的3/4。每天在申請處理前，實驗室人員需將裝有生物廢棄物的垃圾袋封口，統一放置于實驗室中特定的位置。

2.2.2 提交申請

為了實現平臺信息的數字化、智能化管理，平臺安裝了在線生物廢棄物處理管理系統。該系統模塊包括廢棄物管理（提交、收集、處理等）、設備管理、人員管理、耗材管理等，可以實現生物廢棄物轉運全程可追溯。如果有需要處理的生物廢棄物，實驗室人員可登錄自己實驗室賬戶，按照平臺要求提交生物廢棄物處理相關信息（包括生物廢棄物類別、時間、地點、實驗室負責人、提交人、數量等），然后系統會根據提交的信息自動生成一個編碼，該編碼對于每次提交的廢棄物具有唯一性。實驗室人員將編碼粘貼或填寫在專用垃圾袋的標簽處，待平臺工作人員上門收取。

該系統采用多種用戶管理模式，通過權限設置將用戶分為管理員、工作人員、普通用戶幾個角色。管理員擁有全部權限，可以操作該系統中所有模塊，并可以進行所有數據信息的處理，為其他人員開通賬戶權限。工作人員權限略小于管理人員，對于一些重要模塊訪問受限。普通用戶即為實驗室用戶，為了方便管理，每個實驗室在系統上只能申請唯一賬戶，用于本實驗室提交生物廢棄物處理申請、耗材領取申請、查看平臺通知和管理制度等。

2.2.3 定點收取

為了最大化減少生物廢棄物對環境的污染風險和人員接觸，同時也為了提高工作效率，平臺采取了專人定點上門收取機制，即安排經過安全培訓的專人按照要求佩戴各項防護用品（口罩、手套、防護服等）到實驗室定點集中收取。

收取時，工作人員會仔細核對廢棄物包裝是否破損、標簽信息是否完整及其他事項是否符合要求，對不符合要求的廢棄物做出相應的改正處理。

2.2.4 集中轉運

工作人員在完成各實驗室生物廢棄物收集工作后，如何將其安全轉運至平臺，防止過程中發生散落或者暴露，造成環境的二次污染，也是處理生物廢棄物的一個重要過程。為此，平臺在這方面也做了一系列的探索和實踐，實現了生物廢棄物的安全轉運。

平臺參考醫療廢棄物轉運的模式，充分結合學校各實驗室的位置、布局、路況等實際情況設計合理的轉運路線，并定制了兩臺生物廢棄物運輸專用車輛，車輛的廂體和駕駛室分離，且廂體呈密封狀態，并配備門鎖，該設計既能防止運輸過程中轉運人員與廢棄物的接觸，又能使運輸過程中可能發生的破損或者散落污染得到有效的控制。運輸過程中，廢棄物垃圾袋要始終處于完整、封口狀態，車輛廂體也處于封閉狀態，嚴禁任何人員私自打開廢棄物包裝和廂體門鎖。平臺安排有經驗的人員對車輛進行操作，為了防止意外事故造成污染和傷害，運輸過程中要求避開人員密集的路段。

2.2.5 滅菌處理

轉運人員將收集的生物廢棄物轉運至平臺，暫存于待處理區域（污染區），滅菌操作人員會對生物廢棄物進行核查和信息登記，完成后開始滅菌工作。脈動抽真空滅菌器工作流程見圖1。

圖1 脈動抽真空滅菌器工作流程圖

滅菌過程主要包括以下幾個步驟：

（1）滅菌前。將待處理的生物廢棄物包裹有序放入滅菌室，并打開滅菌器電源開關，進行預熱過程。為了受熱均勻，充分保證滅菌效果，放置包裹不宜過擠，應該留有一定的空間，使蒸汽暢通。另外，為了實時監測滅菌效果，每袋包裹都外貼化學指示膠帶，內置化學指示卡。

（2）滅菌中。待壓力和溫度上升至標準值時，關閉滅菌器前后門，啟動滅菌程序。程序設定參數值為121 ℃，108 kPa，20 min。該程序是綜合滅菌實物性質、狀態和滅菌效果等因素制定，可以有效滅活絕大多數病原微生物。

（3）滅菌后。滅菌結束，待室內壓力指示為零后，方可打開滅菌室后門，取出生物廢棄物包裹，并逐一檢查滅菌效果。對于滅菌效果不合格的廢棄物要進行及時再處理，將滅菌合格的無害化廢棄物包裹放置在潔凈區的置物架上，降溫至室溫。

2.2.6 市政清運

待無害化廢棄物降至室溫，放入平臺專用的大型市政垃圾桶內，當日移交給市政垃圾清運人員作為生活垃圾進行轉運處理，且廢棄物應做到日產日清。

2.3 平臺日常運行和管理

我校生物廢棄物處理平臺作為國內領域首創，在總結經驗的同時，在制度建設、人員和設施管理等方面也不斷進行探索、實踐和完善。

2.3.1 制度

在工作過程中，平臺著重于標準化探索，在遵守學校和學院各類安全規章制度的前提下，還結合平臺實際工作環境特點和性質，制定了一系列相關制度文件，包括《生物廢棄物處理平臺標準操作規程》《生物廢棄物處理平臺安全守則》《安全應急預案》等，并執行制度上墻舉措，使得平臺管理有據可依、有章可循，充分實現了平臺透明化管理。

此外，平臺還實行記錄存檔，形成一套較為完備的記錄檔案管理體系。例如平臺每天的清潔衛生記錄、滅菌操作記錄、設備維修/定期校驗記錄、培訓記錄、生物廢棄物收取記錄、與市政垃圾清運人員的交接記錄等。這些記錄不僅保證了平臺運行工作的可追溯，還可以督促工作人員認真落實各項工作，體現了平臺的管理規范化。

2.3.2 人員

人的不安全行為往往是導致實驗室事故發生的主要因素[11]，從側面也反映了平臺人員管理方面的重要性。目前平臺運營人員包括：1 名負責人、1 名直接管理人員和6 名工作人員。人員數量規模雖然很小，但人員管理制度合理詳盡。

（1）準入。為了有效管理，需嚴格控制非平臺工作人員的進入，尤其是進入污染區、潔凈區等工作區域。門外設有明顯的安全警示標識，如有參觀人員或者其他外來人員進入平臺，需向平臺負責人和管理人員提出申請，獲準后在平臺工作人員的引導下才能進入。人員進入工作區域前需在緩沖間穿戴好各種防護用具，離開工作區域后，要及時做好個人清潔工作。

（2）培訓。平臺工作人員均持證上崗。大型脈動抽真空滅菌器屬于特種設備，根據國家標準要求，設備操作人員均需要經過專業培訓并獲得有效的 “特種設備作業人員證”。為了不斷提高工作人員的安全意識，強化其操作技能，平臺所有工作人員均須參加學校或學院組織的安全培訓并考核合格；平臺管理人員也會定期根據平臺運行特點對工作人員開展安全和服務培訓；另外平臺還會邀請廠家專業工程師針對設備的操作、維修和保養為工作人員提供技術培訓。安全培訓和技術培訓齊抓共管，從思想和技能上優化人員素質。

（3）工作分配。為了提高工作人員的工作效率，根據工作性質、個人能力、技術熟練程度等對工作內容進行合理分配，如生物廢棄物的收集轉運、滅菌操作、設備維護保養等環節均需設置專人負責，真正做到責任落實到人。

2.3.3 設施

各類設施的正常運作是平臺維持平穩運行的基礎保障，因此設施管理也是平臺管理的一項重要內容。平臺的主要設施包括：大型脈動抽真空滅菌器、蒸發器、純水機、生物廢棄物專用運輸車以及其他配套設施等。根據特種設備管理規定，脈動抽真空滅菌器、蒸發器等需要定期到專業的特種設備檢驗單位進行校驗，并出具檢驗報告，如壓力表、安全閥的校驗周期分別為1 次/半年、1 次/年，其他設備也要做定期保養和維護。

設備的定期檢驗和維護由專人負責，設備運行前對設備進行檢查，查看是否具備正常運行條件；運行過程中，操作人員不得遠離設備，監督其正常運轉；運行結束后，要對設備進行及時清理、消毒，如滅菌結束后和專用車運送污染廢棄物完成后，均需要對滅菌室和車輛廂體進行消毒處理。設備定期檢驗、維修和保養都有詳細記錄，且大型設備有標準操作規程、注意事項等，均張貼或放置在顯眼易取的位置，方便及時查閱。

2.3.4 其他方面的管理

每天工作結束后，工作人員都會對平臺設施、地面等進行清理，時刻保持工作區域干凈衛生。必要場所和設施除保持清潔外，還必須做消毒滅菌處理。脈動抽真空滅菌器的滅菌室、外門、門把手、運輸車輛箱體等須噴灑75%酒精或者84 消毒液進行消毒處理。室內污染區域和無害化廢物存放區域均安裝有紫外燈。所有清理結束后，打開紫外燈對室內殺菌45～60 min，紫外燈工作期間，為防止紫外射傷，嚴禁任何人員入內。

3 平臺運行效果

我校于2018 年7 月建設成立了國內高校第一個大型校級生物廢棄物統一處理平臺，對生物安全一級實驗室產生的生物廢棄物在運離學校前進行集中高溫高壓滅菌處理。平臺自運行以來，服務對象涵蓋學校多個院系和實驗室，處理了大量的生物廢棄物，私自回收塑料生物制品的問題也得到了有效遏制，有效改善了校園和實驗室環境。