近年来教育部高教司、科技司、科技发展中心将高校校园安全、实验室安全管理列为了高校的重要工作。各司局相继出台和修订了一系列规章制度、通知和指导文件，如《关于加强高校实验室安全工作的意见》教技函[2019] 36号、《开展2019年度高等学校科研实验室安全现场检查的通知》教技司[2019] 178号、《进一步加强高校教学实验室安全检查工作的通知》教高厅[2019] 1号、《关于做好2019年度高等学校科研实验室安全工作的通知》教技厅函[2019] 37号、《关于提交高校教学实验室安全工作年度报告的通知》教高厅函[2018] 82号、《关于开展2018年度高等学校科研实验室安全检查工作的通知》教技司[2018] 254号等^[1]。教育部提高了对高校实验室安全与环境健康的管理要求。因此安全、规范、环保、有效地进行实验室危险废弃物管理成为了高校实验室管理部门的首要任务。本文结合北京大学实验室安全管理的具体工作，针对不同类型的安全风险和环保要求提出了实验室危险废弃物暂存管理的要点。改进优化了现有暂存设施的安全结构，并且对废弃物释放的污染环境的挥发性有机物(VOCs)进行了监控研究和光催化净化的尝试。本文提供了高校实验室危险废弃物暂存方案和经验借鉴，有助于提高高校安全管理水平。

实验室危险废弃物主要包括无机废液、有机废液、废弃的化学试剂、含有或直接沾染危险废物的实验室检测样品、废弃物包装物、废弃容器、清洗杂物和过滤介质等^[2]。依据《国家危险废物名录》，实验室危险化学废弃物归属于实验室危险废弃物-HW49其他废物类，代码900-047-49，包括研究、开发和教学活动中，化学和生物实验室产生的废物(不包括HW03、900-999-49)，以及部分病理性废物，如医学实验室动物的组织、尸体等。

实验室危险废弃物按其组成可分为有机成分为主和无机成分为主，按形态主要分为液态(废酸、废碱、废油、重金属废液、含汞废液、含氰废液等)、泥状(污泥)、固态(废纸、废弃包装、废弃容器、化学试剂等)，按燃烧性可分为可燃、不燃、难燃；按来源包括生化实验废液、实验动物尸体、放射性固体废物、瓶装废试剂、废试剂瓶、利器、沾染物等。危险废弃物容易通过不同途径污染环境，影响人体健康。比如有害物质渗入土壤^[3]进入水源，造成水质污染，或者随风飘入空气，造成严重的大气污染，引发酸雨^[4]，危险废弃物的不规范存放还可能引起火灾和爆炸，危害公共安全，因此实验室危险废弃物不同于普通的生活垃圾，必须进行科学合理的存放，并通过专业的方法处理，技术包括：基于物理、化学、生物、热原理形成的堆肥、焚烧、热解、等离子体、固化等。目前各高校不具备处理能力，需要根据环保部门标准将实验室危险废弃物转运到具有资质的单位进行统一处理。因此在最终转运和处理之前，实验室危险废弃物需要被安全科学地存放，减少对环境造成的影响。

然而随着近年来科研投入的提高，大量实验被开展，实验室危险废弃物的规模和费用呈现水涨船高的趋势^[5]，以北京大学为例，实验室危险废弃物产量逐年递增(图1)。伴随着政府监管部门管理力度的加强，北京市出现了危险废弃物处理能力不足的情况。实验室危险废弃物在校停留时间增长，使得实验室安全管理压力加大、难度增加。实验室危险废弃物暂存成为高校实验室安全管理的重点和难点。

北京大学根据国家和北京市政府法规和标准对实验室危险废弃物暂存进行管理，主要包括：《中华人民共和国安全生产法》《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》《中华人民共和国环境保护法》《废弃危险化学品污染环境防治法》《中华人民共和国大气污染防治法》《危险化学品安全管理条例》《常用化学危险品贮存通则GB15603–1995》《危险废物贮存污染控制标准GB18597–2001》《环境空气质量标准GB3095–2012》《危险废物贮存污染控制标准GB18597–2001》《大气污染物综合排放标准GB16297》《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求GB/T 28181》《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058》《易制爆危险化学品储存场所治安防范要求GA1511–2018》《实验室危险废物污染防治技术规范DB11 T 1368–2016》等。建立了相应的管理制度，包括：《北京大学实验室安全管理办法》《北京大学实验室危险化学废物处理实施细则》《北京大学动物废弃物处理实施细则(试行)》《北京大学废旧放射源和放射性废物管理和处置规定》。建立了试剂管理平台信息化系统，将试剂采购、审批、库房管理、废弃物处置、结算、资料查询、安全教育宣传集成一体^[7]，实现了试剂全程可追溯闭环管理。可以根据试剂采购和使用量科学估算的废弃物产生量监督各实验室的回收情况，消除了危险废弃物遗漏或违规处理造成的安全和环境污染隐患^[8]。

具体操作上建立了废弃物线上信息提交与线下运储的全流程服务，实验室的工作人员须按学校统一要求将废弃物分类、标记，暂存在室内指定的区域，并在地面用黑黄相间的划线标明危险废弃物存放区域，设置危险废物警示标识，文字标识包括：废液暂存区、危险废物区域(三角标)，符合《环境保护图形标识GB15562.2》的要求。废液按照不同类分别存放，并粘贴废液种类标签，注明危险废物的名称、来源、数量、特性和包装容器的类别、产生日期等。文字标识包括：含卤有机物、一般无机物、一般有机物、碎玻璃、利器、沾染物垃圾、废试剂、利器、空试剂瓶；与实验室危险废弃物管理相关的通用实验室安全文字标识内容包括：注意安全、当心腐蚀、当心爆炸、当心锐器、必须戴防护眼镜、必须戴防护手套、必须戴防护口罩、必须穿防护服、必须带防护面罩、保持通风、易燃、生物危害。不同类废液不能混放入同一容器，不相容的危险废物不能堆放在一起，以免引起燃烧、爆炸等实验室安全事故^[9]。每次倒入废液桶的废液种类必须进行逐一登记^[10]。废液桶承装量不可超过桶容积的2/3，盖好桶盖。利器、针头等实验室危险废弃物应存放在塑料或厚纸板制作的容器中，粘贴提示标签，利器头部向下存放，承装量不可超过容器的2/3，以防刺伤。实验室产生的危险废物原则上应贮存于实验室暂存区内日产日清，最长30天。要求实验室人员定期检查容器密封、破损、泄露及贮存期限，标签粘贴及投放登记表填写情况，根据需要通过试剂平台系统申请废弃物回收服务。

平台收到信息后，根据废弃物种类、数量等信息派出工作人员，按操作规范上门回收。回收的废弃物统一存放于校实验室危险化学废弃物暂存设施中，待指定的公司统一回收处置。工作人员须做好危险废物的情况记录，记录上须注明危险废物的名称、来源、数量、特性和包装容器的类别、入库日期、存放库位、废物出库日期及接收单位名称。

危险废弃物暂存设施分实体建筑和临时暂存设施。大多数高校采用集装箱式实验室暂存柜(以下简称：暂存柜)作为校园内的危险废弃物存放设施。北京大学燕园校区总计约18处实验室危险废弃物产生建筑，共建设4台实验室暂存柜(3台12米、1台6米)，分别用于暂存废试剂、桶装废液、医疗垃圾、废弃玻璃器皿、空试剂瓶、针头利器、实验沾染物等。该类设施的放置需要远离易燃、易爆等危险品仓库。设施内配有泄漏液体收集装置、气体排放应经过净化装置过滤，设施内要有安全照明设施和观察窗口。存放液体、半固体危险废物容器的地方，必须有耐腐蚀的硬化地面，且表面无裂隙。不相容的危险废物必须分开存放。

学校提供回收工作人员的专业培训、服装、回收工具和防爆运输车辆等。与欧美发达国家不同，我国中央和地方政府几乎未对此项工作对高校予以补助，处理均由使用单位出资开展^[6]。目前北京大学危险废弃物处理费用由院系和学校共同承担，缴费比例为3 : 7。

按照国家和地方政府相继出台了一系列危险化学品相关新的法律法规和使用要求，我们对实验室暂存柜设施的安全和环保性能进行了改进升级。

暂存柜内存放的危险废弃物可能散发出有机废气VOCs，聚集的高浓度VOCs与柜内电器设备启动产生的火星接触可能引起爆炸和火灾^[11]，因此暂存柜内的电气设备应该具有防爆功能。柜内电气设备包括照明设施、空调、通风装置、温湿度传感器、无线网路由器等必要的电路，这些设备的集成必须具有整体防爆功能；另外暂存柜应设计防雷接地装置；暂存柜应配备安全物联网检测和监控系统，包括：电、气、温度、湿度、气体排放等环境参数可以实时传送到控制中心；暂存柜内地面应设计漏液回收槽，以便废液桶出现遗撒时导出漏液；暂存柜应设计便捷有效的废气净化装置；暂存柜消防安全系统的设计，考虑使用干粉灭火器或七氟丙烷灭火器，采用不锈钢闭式吊环固定，应设计可以感应烟雾自动弹开的消防装置；柜体门口应设置人体静电释放柱，主电源介入处应安装独立的防雷击浪涌保护器，以此防范静电危害。柜体外还应配备紧急洗眼和喷淋器，寒冷天气具有防冻功能；柜体内应设置防遗撒应急处理包，包括：废液遗撒吸附剂、吸附棉、吸附围栏等。暂存柜还应配有必要的安全警示标识，包括：暂存柜类别、危险废弃物暂存库标识、暂存柜内存放货架标线、个人安全防护佩戴提醒、应急喷淋标识和检修记录表等。

尽管实验室暂存柜中普遍安装了排风系统，可以将产生的VOCs排放到室外大气。然而这些物质大多具有异味，甚至有毒致癌，如苯和1, 3-丁二烯^[12]，会对周围环境造成影响，破坏校园环境，危害居民健康。并且随着我国空气质量要求的不断提高，政策导向的VOCs排放标准即将出台，北京市即将发布实验室VOCs排放征求意见稿《实验室挥发性有机物污染防治技术规范》，该标准的实施将促使高校实验室的VOCs监测与治理成为大气治理不可缺少的重要环节。因此需要对实验室危险废弃物暂存设施的有机气体排放成分和浓度进行控制。目前较成熟的暂存柜废气净化方案包括：活性炭吸附、等离子净化、光化学催化净化方式。其中，光化学催化净化方式可破坏有机物中C―C、C―H、C―O、O―H、N―H键，可以实现有害气体的普适分解，因此可以作为理想的废气净化方式。然而目前市面的光催化剂技术效果不是很好，因此我们针对暂存柜的废气进行了源解析和光催化净化的探索工作。

我们利用自主开发的PID (光离子气体传感器，Photo Ionization Detector，简称PID)传感采气装置对北京大学暂存柜中的排放进行全时段VOCs浓度记录并且智能抓取浓度峰值期VOCs气体采样。具体采用Arduinouno UNO R3单片机编程采集PID传感器(英国Alphasense PID-A1型)信号并实时记录存储于存储卡，数据记录时间间隔为1秒。程序中设有浓度阈值，当环境VOCs浓度高于该阈值时会触发采样泵采气。采样泵连接泰德拉(Tedlar)膜气体采样袋，每次采气体积定为5 L。采样袋使用前用高纯氮气反复冲洗三次。同一实验环境可设置多套装置采集不同浓度阈值的气体。所有传感器在使用前都用标准浓度甲苯校正线性关系，因此采集的VOCs浓度数据均为甲苯等价浓度。

图2是暂存柜内的一周VOCs浓度连续记录结果，测试时间是2018年3月12日(周一)中午12点至2018年3月19日(周一)中午12点。该暂存柜主要存储化学溶剂，并且配备有通风换气系统。从数据上可以发现暂存柜中VOCs浓度普遍较高，大部分时间浓度都超过了10^-5 (摩尔分数)。图2中脉冲的结构是由于存储柜内置风机定时周期换气引起的VOCs浓度震荡，说明换气风机可以迅速降低柜内VOCs浓度，避免VOCs聚集引发的爆炸的风险。此外图中的蓝色曲线记录了每个时刻存储柜内的温度，可以发现VOCs的浓度与室温密切相关。室温超过10 ℃，VOCs挥发量加剧。因此综合以上数据分析不难获得以下几点结论：(1)暂存柜是高校实验室较主要的VOCs污染源；(2)尽管为了防火防爆安全的考虑采取了柜内通风换气，但排出的气体中往往包含高浓度的VOCs成分，会对周边环境造成污染，因此必须采取净化措施；(3)室温对VOCs的排放量具有显著影响，因此化学品存储应该尽量设置在阴凉环境。

实验采集10^-5 (摩尔分数)浓度点的气体用作光催化净化研究，利用自行合成的二氧化钛纳米线光催化剂对采集气体进行光催化净化测试。具体操作如下：将样品气体导入到定制的空腔，空腔上设有进气口和出气口，出气口连接内径6 mm的石英玻璃管，管内填充20 mg二氧化钛纳米线催化剂，纳米线的合成方法参见文献^[13]。石英管周围是365 nm波长LED灯珠组成的环形阵列，总功率4 W提供催化剂的光照激发。经过催化剂的气流通过气泵和质量流量计后再经过进气口回到空腔形成闭环回路。空腔内部和进气口前部各安装有一个PID传感器，在进行光催化实验时分别监测腔内和经过催化剂后气体的VOCs浓度，可以分别获得静态和动态的催化降解数据。

图3(a)是VOCs气体样品在动态气流下测试的结果。图中横轴是时间，纵轴是传感器读取VOCs的浓度。黑色曲线记录的是空腔内VOCs浓度随时间的变化，红色曲线记录的是样品气流通过催化剂后气流中的VOCs浓度。阴影区域表示光催化的光源处于关闭状态，无阴影的区域表示光源为开启状态。实验中通过催化剂的气流起始流速为50 mL·min^-1。最左边的阴影区域红色曲线代表的VOCs浓度首先出现了下降，随后VOCs浓度逐渐恢复，这个过程是气流刚经过催化剂被催化剂吸附造成的。催化剂表面吸附VOCs达到饱和后出口的VOCs浓度回升造成了该浓度变化低谷。在这个过程中，黑色曲线代表的腔体VOCs浓度保持不变，说明催化剂吸附VOCs的量相对于总体的VOCs量是可以忽略的。

当催化光源启动后，经过催化剂的气流里面的VOCs浓度急剧降低(红色曲线)至0，说明光催化过程的确可以将VOCs成分完全分解。逐步将样品气流的流速从50 mL·min^-1提高到100 mL·min^-1、150 mL·min^-1、200 mL·min^-1，可以发现催化剂出口的VOCs浓度不再为零，而表现为逐步增加的台阶。这说明此时的气流已经超出了该实验条件下的催化剂氧化VOCs的能力，因此催化剂的净化效率是一个与气流大小相关的物理量。但是从黑色曲线来看空腔内的VOCs浓度在迅速降低，这主要是因为空腔内的VOCs在不断地被回流的干净气体稀释。当关闭光源，催化剂出口VOCs浓度迅速回升，达到与黑色线重合。并且在光源关闭期间，空腔内的VOCs浓度保持恒定(黑色曲线)，说明光催化净化VOCs必需有光的参与。再次开启光源后，催化剂出口VOCs浓度迅速下降到原来数值，并且再次改变流量，获得与前面相同的结果，说明催化剂在反应过程中性能非常稳定。如果用恒定气流做反应，空腔内的VOCs浓度变化将满足静态体积下的一阶动力学方程。图2(b)是空腔传感器记录的浓度变化数据，可以很好地拟合方程(1)，式中c₀是初始VOCs浓度，k是反应常数，c(t)是t时刻腔内的VOCs浓度。

(1) $c(t)=c_{0} \exp (-k t)$

为了分析VOCs成分和光催化产物，我们采用自制的飞行时间质谱(TOF)对起始样品和反应完成样品的成分进行了对比分析。该质谱采用光电离的方式，离子化能量：10.6 eV；灵敏度：10^-7 (摩尔分数)；质量分辨率：1500 (质荷比78处)；线性范围： > 3个数量级；检测分子量范围：1–300 amu。利用毛细管将样品气体导入电离室，采谱积分时间为3600 s。结果如图4所示，其样品气体成分包含乙醛、丙酮、丁酮/四氢呋喃、乙醚、戊腈、四氢吡喃、乙酸乙酯、甲苯、苯酚、苯甲醛、苯甲醇等。通过催化净化后，大部分有机物的质谱峰消失。说明光催化的确可以普适地净化VOCs，非常有可能发展成为有效的技术解决高校校园的VOCs污染问题。

实验室危险废弃物暂存管理的要点是设计规划选址合理、人员操作规范、后期设施维护维修及时。随着科技的进步，技术手段的更新和发展，实验室危险废弃物暂存管理成为一项长期、必要的工作。暂存柜中的VOCs排放比较严重，受环境温度影响比较大，光催化净化技术被用来尝试实际VOCs气体样品的净化，表现出优异的性能，是非常具有实用前景的技术并值得进一步研究。增强城市危险废弃物的运输和处理能力是解决危险废弃物在校暂存量大、周期长的根本办法，需要政府管理部门、执行部门和高校实验室协同合作，将环境保护和实验室安全工作落到实处。