環(huán)保類實驗室健康、安全、環(huán)境管理的比較研究

顧雋凱

(上海環(huán)境科學(xué)研究院，200233)

環(huán)保類實驗室健康、安全、環(huán)境管理的比較研究

顧雋凱

(上海環(huán)境科學(xué)研究院，200233)

基于“三廢”處理、環(huán)境監(jiān)測和環(huán)保研發(fā)的不同特點，比較研究了不同類別環(huán)保實驗室的健康、安全、環(huán)境(HSE)管理要點。結(jié)果表明：這些環(huán)保類實驗室涉及更多種類的有毒、有害危險化學(xué)物質(zhì)，很少有完整的廢棄物處置單元且多為女性實驗人員，因此應(yīng)注重HSE管理并通過計劃、實施、檢查、行動(PDCA)模型加以改進。對于第二類非常規(guī)的研發(fā)實驗室而言，還存在一些潛在的未知風(fēng)險，包括研發(fā)測試和分析測試交織在一起、研發(fā)人員和實驗室人員不固定、許多測試或?qū)嶒瀸儆谔剿餍缘取?/p>

環(huán)境保護 實驗室 管理 健康 安全 環(huán)境

實驗室的安全風(fēng)險、職業(yè)健康危害和生態(tài)環(huán)境污染等健康、安全、環(huán)境(HSE)問題的管理，目前正成為實驗室一體化管理與實踐的方向之一[1]。由于環(huán)保類實驗室大都從事分析檢測及監(jiān)測的雙重工作，尤其是承擔(dān)或參與科學(xué)研究的實驗室，往往還可能帶有一些開創(chuàng)性的試驗或?qū)嶒瀮?nèi)容，這些都導(dǎo)致其HSE的管理實踐與“三廢”處理過程存在不小的差異[2-3]。文章在確立不同實驗室分類的基礎(chǔ)上，結(jié)合“三廢”處理、環(huán)境監(jiān)測和環(huán)保研發(fā)的不同特點，針對常規(guī)檢測實驗室和非常規(guī)研發(fā)實驗室等不同的研究對象，參照生產(chǎn)企業(yè)及其常規(guī)檢測實驗室的HSE研究[2，4]，以及高校實驗室的HSE管理體系的建設(shè)[5-6]，初步探析“三廢”處理、環(huán)境監(jiān)測和環(huán)保研發(fā)實驗室HSE管理中值得關(guān)注的要點，以期提升環(huán)保類實驗室的整體HSE管理水平。

1 實驗室分類

按照GB/T 15481—2000《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力的通用要求》，不論“三廢”處理企業(yè)、環(huán)境監(jiān)測和環(huán)保研發(fā)科研院所的規(guī)模大小，抑或生產(chǎn)原料、加工過程和目標(biāo)產(chǎn)品的不同，“三廢”處理、環(huán)境監(jiān)測和環(huán)保研發(fā)領(lǐng)域的實驗室，都可以劃分為檢測實驗室和校準(zhǔn)實驗室。

1.1 檢測實驗室

從事檢測工作的檢測實驗室，包括圍繞“三廢”處理、環(huán)境監(jiān)測和環(huán)保研發(fā)的各種物理測試室、化學(xué)分析室、儀器分析室。這類實驗室所涉及的分析檢測及監(jiān)測的雙重檢測工作內(nèi)容，通常是指依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或環(huán)保企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，給定的一種或多種特征性分析或提供鑒別所組成的技術(shù)操作，如國家環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)《環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)采樣器技術(shù)要求及檢測方法》(HJ 93—2013)。

1.2 校準(zhǔn)實驗室

從事校準(zhǔn)工作的校準(zhǔn)實驗室，它所涉及的校準(zhǔn)，是指在規(guī)定條件下，為確定測量儀器或測量系統(tǒng)所指示的量值，或?qū)嵨锪烤呋驑?biāo)準(zhǔn)物質(zhì)所代表的量值，與對應(yīng)的由標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值之間關(guān)系的一組操作。

1.3 研發(fā)實驗室

顯然，GB/T 15481—2000的分類帶有一定的局限性。因為在整個環(huán)境保護領(lǐng)域中，還有一類特殊的實驗室，其工作內(nèi)容雖然涉及檢測工作，但主要圍繞科學(xué)研究開展檢測和表征工作，在此稱為從事科學(xué)研究工作的研發(fā)實驗室，泛指環(huán)境監(jiān)測和環(huán)?？蒲性核膶嶒炇?，以及“三廢”處理企業(yè)因研發(fā)而承擔(dān)非常規(guī)或非頻度的實驗。

2 實驗室HSE要素及風(fēng)險分析

對于主要針對“三廢”處理企業(yè)和環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)(站點)且從事常規(guī)分析測試工作的檢測實驗室，包括前述的校準(zhǔn)實驗室，可以考慮歸為第一類常規(guī)檢測實驗室；對于主要涉及環(huán)保研發(fā)科研院所且從事科學(xué)研究工作的研發(fā)實驗室，稱之為第二類非常規(guī)研發(fā)實驗室。當(dāng)然，在“三廢”處理企業(yè)和環(huán)境監(jiān)測站點中，同樣也存在該類別的非常規(guī)研發(fā)實驗室。

2.1 第一類常規(guī)檢測實驗室

“三廢”處理和環(huán)境監(jiān)測中使用的原料、中間體和試劑，大多是易燃易爆、有毒有害、腐蝕性等危險化學(xué)品。如《水質(zhì) 多氯聯(lián)苯的測定 氣相色譜-質(zhì)譜法》(HJ 715—2014)所涉及的多氯聯(lián)苯具有有毒、致癌、致畸、致突變效應(yīng)等問題，分析過程中使用的正己烷等有機溶劑對人體有毒害。這些潛在危險性決定了在第一類常規(guī)檢測實驗室檢測中，對諸如此類危險化學(xué)品的使用、儲存、搬運和處理，都有相應(yīng)的特殊要求。如果稍有不慎就會造成人員身心、儀器設(shè)備的損害和環(huán)境保護事故。在此依據(jù)健康、安全和環(huán)境三大要素，對“三廢”處理和環(huán)境保護領(lǐng)域的第一類常規(guī)檢測實驗室之HSE影響因素進行初步歸類(見圖1)。當(dāng)然，HSE各要素通常是相互交織的，如化學(xué)灼傷往往不僅可以作為安全要素，同樣因其危及實驗人員的身心，也會作為健康要素給予考量。

圖1 第一類常規(guī)檢測實驗室HSE影響因素歸類

2.2 第二類非常規(guī)研發(fā)實驗室

顯然，第二類非常規(guī)研發(fā)實驗室的HSE要素及風(fēng)險，既包含前述第一類常規(guī)檢測實驗室的HSE要素，也涉及由環(huán)保研發(fā)特征所帶來的若干風(fēng)險因素。

(1)研發(fā)試驗與分析檢測相互交織。一是環(huán)保研發(fā)試驗不同于環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)化的環(huán)境監(jiān)測單元和工業(yè)規(guī)模的“三廢”處理裝置，往往包括以試管、燒瓶等玻璃器皿組成的機理性實驗，或以專用設(shè)備構(gòu)成小型試驗等；二是為了滿足連續(xù)化的需要，部分特定的科學(xué)研究課題有時需把研發(fā)試驗與分析檢測儀器以在線的方式直接聯(lián)通，對機理性實驗或小型試驗進行專業(yè)評價及項目檢驗。正是由于這種研發(fā)試驗與分析檢測的相互交織，不僅加劇了研究課題和研發(fā)試驗的風(fēng)險，也會對實驗人員及其周邊試驗環(huán)境造成潛在的傷害[6-7]。

(2)試驗項目內(nèi)容可能屬于探索性和非常規(guī)檢測。第一類常規(guī)檢測實驗室的分析檢測或性能表征，大都依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以頻度取樣的形式，對固定分析項目進行常規(guī)檢測，且標(biāo)準(zhǔn)本身大都有明確的安全警告(見表1)。

表1 環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及其安全警告舉例

同時，第二類非常規(guī)研發(fā)實驗室往往需要對研究課題以非頻度取樣的形式進行非常規(guī)的探索性檢測試驗。由此產(chǎn)生的檢測認識水平及其項目內(nèi)容也少有表1類似的安全警告，這無疑會增加此類實驗室的風(fēng)險因素。如浙江省寧波市農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)項目“土壤中持久性有機污染物(POPs)檢測方法”就將七氯、艾氏劑、狄氏劑和滴滴涕等10種POPs持久性有機污染物，作為標(biāo)準(zhǔn)溶液引入非常規(guī)研發(fā)實驗室[8]。

(3)實驗人員的不確定性。與第一類常規(guī)檢測實驗室相比，第二類非常規(guī)研發(fā)實驗室在實驗人員及其管理制度方面同樣有著明顯的區(qū)別。一是由于前述的“研發(fā)試驗與分析檢測交織”，以及由檢測對象和測試項目所引發(fā)的類似探索性儀器分析操作等，使得部分環(huán)保研發(fā)人員也會參與到實際的分析測試操作中；二是參與實驗的操作人員不確定，給實驗室人員進出、有毒有害危險品貯存和領(lǐng)用、貴重儀器調(diào)試和使用等管理制度提出新的特殊要求。稍有不慎就會釀成研發(fā)或?qū)嶒炄藛T身心、儀器設(shè)備、環(huán)境保護和樣品事故。

3 實驗室HSE管理的認知研究

3.1 實驗室更應(yīng)注重HSE管理

(1)實驗室涉及更多種類的有毒有害的危險化學(xué)物質(zhì)。首先，生產(chǎn)主流程或科學(xué)研究中所有的原輔料或添加劑，半成品或成品，大都作為檢測對象進入第一類常規(guī)檢測實驗室或第二類非常規(guī)研發(fā)實驗室；其次，與之相關(guān)的許多有毒有害危險化學(xué)品也會以試劑或標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(參照物質(zhì))等實驗因素進入這些實驗室，如表1的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及其安全警告舉例，以及前述的土壤中POPs檢測方法等。

(2)實驗室很少有齊備的廢棄物處理單元。無論是第一類常規(guī)檢測室抑或第二類非常規(guī)研發(fā)實驗室，在檢測或研發(fā)過程中產(chǎn)生的廢氣、廢水和廢液、廢渣，可能具有“三致”(致突變、致畸形、致癌)的污染物，包括POPs或未知的新生人工合成的有機污染物，采取通常的集中處理、分散排放和就地處理等處置方式，往往不足以降低實驗室的HSE風(fēng)險。

(3)實驗室多為女性實驗人員。女性因其生理結(jié)構(gòu)，更容易受到輻射、有毒危險品等刺激作用于機體，造成神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)功能紊亂、神經(jīng)介質(zhì)比例失衡和物質(zhì)代謝異常[9]。

3.2 HSE管理主體應(yīng)涵蓋研發(fā)人員

對于第二類非常規(guī)研發(fā)實驗室，由于前述研發(fā)試驗與分析檢測交織的特點，可能造成多數(shù)情況下有部分研發(fā)人員直接參與分析測試操作。因此，這類非常規(guī)研發(fā)實驗室的HSE管理體系構(gòu)建，不能僅僅局限在實驗室操作人員，而應(yīng)當(dāng)擴大至研發(fā)人員，從根本上體現(xiàn)全員參與HSE管理。另外，應(yīng)當(dāng)結(jié)合科學(xué)研究和創(chuàng)新課題的特點，對新的研究立項、檢測項目、試驗或?qū)嶒瀮x器有的放矢地實施HSE計劃：一是可以考慮將HSE和應(yīng)急預(yù)案的培訓(xùn)等，作為科研和課題項目立項的必備內(nèi)容之一；二是對涉及有毒有害物質(zhì)、安全危險性的重大課題或研發(fā)項目，可借鑒建設(shè)項目配備HSE兼職專員[10]。

3.3 建立健全風(fēng)險評價機制

危險、有害識別與風(fēng)險評價是一項動態(tài)的、持續(xù)的、不斷改進和補充完善的系統(tǒng)工程。隨著實驗人員、儀器設(shè)備、分析測試項目、實驗操作狀況等發(fā)生變化，危險、有害因素也在不斷變化，包括部分危險、有害因素的增刪及其重視程度的轉(zhuǎn)換。因此，按照計劃、實施、檢查、行動(PDCA)管理模式，及時建立、補充和完善識別和評價內(nèi)容，加強危險、有害識別與風(fēng)險評價的基礎(chǔ)工作，方能從根本上消除危險、危害因素[1，11](見圖2)。

圖2 實驗室危險、危害識別與風(fēng)險評價PDCA流程

由圖2可見：實施PDCA流程一是確立了識別與評價的步驟，二是明確了識別與評價方法、工具和準(zhǔn)則的實施點，三是體現(xiàn)了動態(tài)改進、持續(xù)完善的PDCA過程。由于“三廢”處理和環(huán)境監(jiān)測的性質(zhì)，特別是研發(fā)試驗與分析檢測相互交織，檢測項目屬探索性和非常規(guī)檢測，以及實驗人員的不確定性等動態(tài)化和持續(xù)性特征，恰恰需要實施這種PDCA模式以不斷改進和補充完善對危險、危害識別與風(fēng)險評價。換言之，圖2所表征的實驗室危險、有害識別與風(fēng)險評價PDCA流程，特別適合“三廢”處理、環(huán)境監(jiān)測和環(huán)保研發(fā)實驗室的HSE管理。如女性實驗人員健康因素的危害識別與風(fēng)險評價項目，涉及到女性勞動保護和著裝佩戴防護，分析測試操作規(guī)程等清單內(nèi)容。再如安全方面的重點風(fēng)險評價：一是健全并嚴格執(zhí)行實驗室危險化學(xué)品申領(lǐng)、貯存和使用等管理制度；二是但凡創(chuàng)新或改進的分析檢測項目，應(yīng)當(dāng)進行嚴密的可行性論證和前期探索性試用；三是完善應(yīng)急預(yù)案的科學(xué)性和實用性，尤其是增加和補充實驗人員自救應(yīng)急措施的設(shè)計。

3.4 建立廢棄物處理設(shè)施

無論第一類常規(guī)檢測實驗室抑或第二類非常規(guī)研發(fā)實驗室，在其檢測和試驗過程中所產(chǎn)生的廢棄物有可能是有毒、有害物質(zhì)，有些甚至是劇毒物或強致癌物，倘若任意排放既污染環(huán)境，威脅人類健康，也有悖于清潔生產(chǎn)的生態(tài)理念。2010年以來，《福建省實驗室環(huán)境污染防治管理辦法(暫行)》(閩環(huán)?？豙2010]3號)和《大連市實驗室污染防治管理辦法(試行)》(大環(huán)發(fā)[2010]6號)等地方文件相繼出臺，明確實驗室污染防治應(yīng)當(dāng)遵循預(yù)防為主、防治結(jié)合、綜合治理、消除環(huán)境安全隱患的原則，適用于各類學(xué)校、科研機構(gòu)、檢測機構(gòu)、研發(fā)中心和企事業(yè)單位等設(shè)立的，在實驗過程中有廢水、廢氣、危險廢物等污染物產(chǎn)生的各類實驗室。同樣也值得環(huán)保類實驗室在HSE管理、危害識別與風(fēng)險評價中予以借鑒和參考。

(1)廢氣處理。對于第一類常規(guī)檢測實驗室排放的廢氣，包括涉及揮發(fā)性試劑和樣品的揮發(fā)物、分析過程中間產(chǎn)物、泄漏和排空的標(biāo)準(zhǔn)氣和載氣等實驗，應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)進行并盡量設(shè)置尾氣吸收裝置；對于第二類非常規(guī)研發(fā)實驗室，還應(yīng)當(dāng)考慮小試中試裝置所產(chǎn)生的大量廢氣，配備相應(yīng)的廢氣處理單元。

(2)固體廢棄物處理。環(huán)保類實驗室產(chǎn)生的常見固體廢棄物，包括多余的固體樣品、試驗產(chǎn)物、消耗或破損的實驗用具、殘留或失效的固態(tài)化學(xué)品等。這些固體廢棄物成分復(fù)雜，集中處理難度高，不能籠統(tǒng)而簡單地作為垃圾進行常規(guī)轉(zhuǎn)移、填埋或焚燒。尤其是過期失效的化學(xué)品，有些可能是有毒有害危險物質(zhì)，一旦固廢處理和管理稍有不慎，就會導(dǎo)致潛在的污染事故。例如依附于生產(chǎn)企業(yè)的環(huán)保類實驗室，應(yīng)當(dāng)盡量利用生產(chǎn)企業(yè)的“三廢”處理和焚燒設(shè)施；對于環(huán)境保護研發(fā)類科研院所而言，中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理所已經(jīng)研發(fā)出化學(xué)實驗室固體廢棄物處理設(shè)備[12]，即采用氣化—催化氧化工藝新技術(shù)，使實驗室固體廢棄物轉(zhuǎn)化成為二氧化碳、水和相應(yīng)的無機物，基本上可以滿足一個中等研究機構(gòu)的固體廢棄物處理需求。

(3)廢液處理。與工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢液相比，從環(huán)保類實驗室排出的廢液明顯具有數(shù)量少、種類多且組成經(jīng)常變化的特點，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實驗室廢液的性質(zhì)分類處理。對于無機類試驗或?qū)嶒瀼U液，可以采用中和法、氫氧化物沉淀法、硫化物共沉淀法、轉(zhuǎn)化法和蒸餾法等；對于有機類試驗或?qū)嶒瀼U液，可以采用焚燒法、溶劑萃取法、吸附法或氧化分解法等。

4 結(jié)論

(1)環(huán)保類實驗室的HSE管理，包括第一類常規(guī)檢測實驗室和第二類非常規(guī)研發(fā)實驗室；其中第二類非常規(guī)研發(fā)實驗室的HSE要素及風(fēng)險，既包含第一類常規(guī)檢測實驗室的HSE要素，也涉及環(huán)保研發(fā)特征所帶來的風(fēng)險因素。

(2)環(huán)保類實驗室涉及更多種類的有毒有害的危險化學(xué)物質(zhì)，加之少有齊備的廢棄物處理單元，以及多為女性實驗人員等特征，尤其是第二類非常規(guī)研發(fā)實驗室涉及研發(fā)試驗與分析檢測相互交織，研發(fā)人員與實驗人員不確定，許多試驗或?qū)嶒瀸儆诜浅Ｒ?guī)和探索性等潛在的未知風(fēng)險，都促使其更應(yīng)注重HSE管理。

(3)環(huán)保類實驗室的HSE管理是一項系統(tǒng)工程，建立健全危害識別和風(fēng)險評價機制，既體現(xiàn)清潔生產(chǎn)的性質(zhì)，也符合HSE管理動態(tài)化和持續(xù)性的特征。一是可以考慮增加HSE培訓(xùn)和應(yīng)急預(yù)案等；二是對涉及有毒有害物質(zhì)、安全危險性的重大課題或研發(fā)項目，可借鑒建設(shè)項目配備HSE兼職專員，這或許是環(huán)保類實驗室HSE管理體系構(gòu)建的一種新嘗試。

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三井化學(xué)乙烯裝置利用LNG冷能實現(xiàn)節(jié)能

在日本原油、液化天然氣(LNG)及電力等能源格局劇烈震蕩的產(chǎn)業(yè)環(huán)境下，三井化學(xué)為提高乙烯產(chǎn)業(yè)競爭力，加強與臨近工業(yè)園區(qū)的合作，結(jié)合其乙烯裝置與大阪燃氣公司的LNG冷能利用，開發(fā)出世界首個大規(guī)模冷能節(jié)能工藝，大幅削減了成本。

LNG為 -160 ℃的超低溫液體，氣化時放出大量的冷能。如果乙烯裝置能夠有效利用該冷能，既可實現(xiàn)節(jié)能，又有助于碳減排。迄今，大阪燃氣公司努力推進LNG冷能的有效利用，但仍然有未利用的冷能。另外，通過熱裂解石腦油而獲得乙烯、丙烯等石化原料的乙烯裝置，對各組分進行精餾分離時，需在大型制冷機把溫度降至-100～20 ℃。三井化學(xué)引進大阪燃氣公司氣化LNG時產(chǎn)生的大量冷能，開發(fā)出用于乙烯裝置制冷的大型節(jié)能工藝。

要將LNG冷能有效利用于乙烯裝置的精餾分離上，需對乙烯裝置進行系統(tǒng)性調(diào)整，使其適應(yīng)LNG冷能供應(yīng)(城市燃氣供應(yīng)量)與自身需求(乙烯裝置冷能負荷)的不平衡。即在城市燃氣需求低迷時，LNG供應(yīng)量自然會減少，乙烯裝置則應(yīng)對冷能不足，需以替代冷能來彌補。三井化學(xué)在新工藝中，將現(xiàn)有制冷機定位于應(yīng)對LNG冷能不足時的儲備裝置，當(dāng)LNG冷能供應(yīng)量低于乙烯裝置冷能需求量時，以儲備制冷機彌補其不足的冷能。此外，當(dāng)燃氣公司供應(yīng)LNG充足時，將乙烯裝置的制冷機設(shè)定為最低運轉(zhuǎn)狀態(tài)，利用新安裝的膨脹渦輪機，將剩余壓縮氣轉(zhuǎn)換成電力，尋求能源損耗最小化。上述系統(tǒng)有效應(yīng)對兩家公司LNG冷能供需不平衡問題，不僅最大限度的利用LNG冷能，還具有操作穩(wěn)定性高、高效節(jié)能等優(yōu)點。

三井化學(xué)大阪工廠自2011年正式采用該工藝以來，實現(xiàn)了乙烯裝置的高效節(jié)能，這是跨企業(yè)和行業(yè)合作成功的先例，也是日本國內(nèi)最高級別的獲獎節(jié)能案例(榮獲經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)大臣獎)。三井化學(xué)則通過該工藝的商業(yè)化，不僅實現(xiàn)乙烯裝置的節(jié)能標(biāo)桿，還大幅提高了產(chǎn)業(yè)競爭力。

(李雅麗摘自日本石化動態(tài),2015-06-15)

Comparative Analysis on HSE Management of Environmental Protection Class Labs

Gu Junkai

(ShanghaiAcademyofEnvironmentalScience,200233)

Based on the different characteristics of three wastes(waste water,waste gas and industrial residue)treatment,environment monitoring and research and development(R&D)of environmental protection,comparative analysis was made on the key points of management of health,safety and environment(HSE)of labs in different environmental protection classes.Result shows that the environmental protection class labs involve various toxic and harmful hazardous chemicals but lack of sound waste disposal units,in addition,most of the experimenters are female,so HSE management should be laid emphasis and improved through PDCA(plan,do,check,action) model.For the second class unconventional R&D labs,there are some potential unknown risks such as mixing of R&D tests and analysis tests,unrecognizable R&D personnel and experimenters,many exploration tests,and son on.

environmental protection,lab,management,health,safety,environment

2015-06-28。

顧雋凱，女，1989年出生，2010年畢業(yè)于東華大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，國家清潔生產(chǎn)審核師，上海市碳排放核查員，主要研究方向為環(huán)境管理、清潔生產(chǎn)審核、碳排放與交易等。

1674-1099 (2015)04-0015-05

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