实验室交叉污染的防治参考标准

p　　迄今为止 ,我国拥有各类环境监测站约为4000余个 ,环境监测人员达7万多人 ,已成为一 个庞大的体系。根据规范要求 ,各级环境监测站的主要职能就是监测分析环境质量状况和污染物 排放情况 ,因此一般监测站都配备有功能齐全的分析实验室。分析项目包括大气、地表水、污染源等数以百计的项目。一个长期未曾得到重视的问题是这些监测分析过程一般或多或少都会产生废 水、废气、废渣等三废污染物。像绝大多数普通实验室一样 ,监测实验室实际上是一类典型的小型污染源。/pp　　1 监测实验室环境污染特点/pp　　1.1 污染种类全/pp　　环境监测如按监测类别分包括大气及废气监测、降水监测、地表水及废水监测、生物监测、土壤及底泥监测和固体废弃物监测等许多种。项目如按江苏省环境监测中心站建设标准对县级站的要求则超过120余项 ,其中绝大多数属于普通化学分析 ,因此环境监测实验室污染亦和通常的化学实验室相仿。但由于环境监测的对象和方法十分广泛和复杂 ,因而除噪声以外 ,其它的污染物种类全部具备。/pp　　1.1 废水/pp　　环境监测实验室产生的废水包括多余的样品、标准曲线及样品分析残液、失效的贮藏液和洗液、大量洗涤水等。除大气自动监测、噪声监测和放射性污染监测等少数监测项目外 ,几乎所有的常规监测项目都不同程度存在着废水污染问题。这些废水中成分包罗万象 ,包括最常见的有机物、重金属离子和有害微生物等及相对少见的氰化物、苯并芘、各种农药等。/pp　　1.1.2 废气/pp　　环境监测实验室产生的废气包括试剂和样品的挥发物、分析过程中间产物、泄漏的标气载气等。通常实验室中直接产生有毒、有害气体的实验都要求在通风橱内进行 ,这固然是保证室内空气质量、保护分析人员健康安全的有效办法 ,但也直接污染了环境空气。实验室废气包括酸雾、甲醛、 苯系物、各种有机溶剂等常见污染物和汞蒸汽、H2 S、光气等较少遇到的污染物。/pp　　1.1.3 固体废物/pp　　环境监测实验室产生的固体废物包括多余样品、分析产物 (如培养基 )、消耗或破损的实验用品 (如玻璃器皿、纱布 )、残留或失效的化学试剂等。这些固废成分复杂 ,涵盖各类化学、生物污染物 , 尤其是不少过期失效的化学试剂 ,处理稍有不慎 , 很容易导致严重的污染事故。/pp　　2 污染数量少/pp　　环境监测在技术上要求各级监测部门保证具备规定项目的监测能力 ,但实践上各项目之间的工作频率悬殊较大。大多数项目只是零星开展 ,由这些项目带来的实验室污染数量虽少 ,却也带来了管理的难度。值得指出的是 ,非经常性监测项目导致贮备试剂过期、失效情况相对突出 ,多数实验室缺乏有效对策。/pp　　1.3 污染危害大/pp　　环境监测实验室污染种类齐全 ,虽然多数项目产生的污染量较小 ,但仍有一些分析项目问题 较为严重。以水质分析中最常见的项目COD分 析 (重铬酸钾法 )为例 ,在分析含高浓度Clsup-/sup的废水 (大多数印染废水都含Clsup-/sup)时 ,按规范须加入0. 4克HgSOsub4/sub 以排除 Clsup-/sup的干扰。如果不计重复 样、加标样而纯粹以一个水样计算 ,则0. 4克HgSOsub4/sub导致的总汞污染需要用5.4msup3/sup的清水才能稀释至达标。而苏南一个县级站光一年 HgSOsub4/sub的消耗量就可达200克以上。何况COD分析带来的环境污染不仅仅是HgSOsub4/sub一项 ,它使用的其它关键试剂都有类似问题 ,硫酸银、重铬酸钾和硫酸都会造成严重污染。表1列出了含Clsup-/sup废水的COD分析时造成的主要环境污染。/pp　　img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201710/noimg/d0ebe7c2-5cfc-4469-891a-97c425344698.jpg" title="表1.jpg"//pp　　绝大多数使用有机溶剂的分析项目如石油类、挥发酚和阴离子洗涤剂等等最后都有有机溶 剂污染问题。除一部分挥发变成废气、一部分可回收再利用外 ,大多数成为液态污染物。由于通常情况下 ,有机溶剂并不参与反应 ,因此实验室消耗掉的有机溶剂量大致就相当于排放总量。 年复一年 累积排放量十分可观 ,更不用说有些溶剂还是毒性较强的有机物。同样地 ,那些要使用强酸、强碱的分析项目一般就会有强酸、强碱的污染问题。/pp　　在监测分析重金属项目时 ,均存在着分析残液、剩余样品 (有些属于浓度极高的原水、直排水 ) 带来的重金属污染问题。有时 ,一个忙碌的监测实 验室所产生的此类污染并不比一个正常处理废水的小电镀厂来得少 ,甚至种类还要更多些。/pp　　开展生物监测的实验室会产生大量高浓度含 有害微生物 (如大肠杆菌、粪大肠杆菌 )的培养液、培养基 ,如未经适当的灭菌处理而直接外排 ,同样 会造成严重后果。/pp　　4 污染治理少/pp　　环境监测实验室的环境污染长期以来未得到足够的重视 ,因此其污染治理基本上还未有效开展。尽管按化学实验室规范要求 ,实验室应分类配 备多种残液缸 ,但实际操作时多数形同虚设 ,往往 还是往下水道一倒了之。而残液缸满后如何处理 , 也是一个棘手的问题。至于其它形式的污染大都没有得到认真考虑。/pp　　上级管理部门在一定程度上存在着忽视这个问题的情况。无论是各地广泛开展的标准化站建设还是现在逐渐重视的实验室认可、GLP( Good Laboratory Practice)建设 ,多从监测能力和质量管理等方面着手 ,较少有实验室环境管理方面的规范要求 ,致使监测实验室的环境管理既缺乏压力甚而缺乏推动力 ,又缺少必要的技术规范。/pp　　2 监测实验室环境污染的控制途径/pp　　环境监测实验室的污染需要各级监测部门的高度重视和有效解决 ,从而为治理全国数以万计的各类实验室产生的环境污染树立一个典范。但由于监测实验室的环境污染类型众多 ,情况复杂 , 操作起来存在着相当难度 ,因此必须建立全面、系统的治理方案 ,逐步推行 ,力争问题的最终解决。/pp　　2.1 提高认识 ,制定技术规范/pp　　各级监测站需要进一步提高对实验室环境污染问题的认识 ,不能回避 ,听之任之 ,而是应该根据本站监测工作的特点、重点 ,积极探索 ,想方设法减少实验室污染。建议上级监测部门组织力量 , 认真研究监测实验室的污染特点和防治途径 ,提出操作性强、简便实用的技术规范 ,并出台相应的考核要求及办法。最好是融入监测站的标准化建设中去 ,使之成为能力建设的一部分 ,从而有利于贯彻落实各项实验室环境污染的防治措施。/pp　　2.2 建立实验室环境管理体系/pp　　监测站在全面推行监测实验室能力建设、质量管理的同时 ,还要建立完备的实验室环境管理体系。按照 ISO14001环境管理体系的理念和要求 ,全面考察环境监测实验分析的各个方面 ,制定相应的程序文件 ,规范监测实验室环境行为 ,充分贯彻 ISO14001一贯强调的污染预防和持续改进的基本要求 ,力争减小监测分析每一个过程的环 境影响 ,从而不断提升监测实验室管理水平 ,并将环境监测的整体环境影响最小化。表2介绍了环境监测实验室环境管理体系的基本组成。/pp　　2.3 全面推行实验室清洁分析、清洁操作/pp　　环境监测实验室的环境管理工作应严格按环境管理体系的要求 ,从多方面着手 ,将实验室环境 污染综合预防的策略应用于监测分析的每一个过程 ,全面推行清洁分析 ( Clea ner Analysis)和清洁操作 ( Cleaner Opera tion) ,尽最大可能减少实验室污染物的排放量和毒性。下面是一些具体的方法和途径:/pp　　2.3.1 选择污染少的分析方法/pp　　大多数环境监测分析方法都有好几种可供选 择 ,应该充分考虑方法的环境相容性 ,尽可能选择 环境污染少的分析方法。如 COD分析如果采用江苏省推荐的快速烘箱法 ,污染要少得多 ,效率却 没有降低。一般来说 ,采用传感器、色谱仪等现代仪器分析常比经典方法污染更少。/pp　　2.3.2 选择有效的三废处理方式/pp　　监测实验室产生的三废应按分类放置、分质处理的原则 ,尽量利用本地现有的环保治理资源来处理 ,如有害固废可由固废处理中心焚烧处理 , 多数废水可由附近废水性质相同并建有完善设施的工厂处理。有条件的实验室也可按成熟的工艺自行解决 ,这方面已有许多文献报道 。/pp style="text-align: center "　img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201710/noimg/464d50d9-e6b0-4afc-b02f-694a38f30337.jpg" title="表2.jpg"/　/pp　　2.3.3 成立试剂调度网络/pp　　过期、失效的化学试剂的处理是世界性的难题 ,可以仿照美国的作法 ,成立区域性试剂调度 网 ,选择一部分危害大 ,用量少 ,易失效的试剂进入网络 ,实行实验室间资源共享 ,尽量避免大批化学试剂失效。/pp　　2.3.4 加强地区监测中心的功能/pp　　现行的管理体制使每个四级监测站都做到了小而全 ,既浪费了资源 ,又不利于保证质量。应发挥地区监测中心的作用 ,集中部分项目的监测能力 ,从而相对降低实验室污染物的排放。/pp　　2.3.5 一些行之有效的清洁分析、清洁操作行为实例/pp　　˙ 在满足分析要求的情况下 ,适当降低采样量 /pp　　˙ 不要购买暂时用不上的试剂 尽量使用要到期的试剂 /pp　　˙ 尽可能使用仪器分析从而减少试剂用量和采样量 /pp　　˙ 尽量利用可回收的试剂 /pp　　˙ 将处理或消除危险废物作为实验分析的最后一步 /pp　　˙ 应使用可降解的无磷洗涤剂 /pp　　˙ 使用酒精温度计从而避免水银温度计可能带来的汞污染。/p

p　　近日，生态环境部发布《关于同意建设国家环境保护食品链污染防治重点实验室的函》，同意以北京工商大学为依托单位，建设国家环境保护食品链污染防治重点实验室(以下简称重点实验室)。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/a2f6176d-8383-4fd0-8002-2450b740d71e.jpg" title="图片.jpg" alt="图片.jpg"//pp　　根据建设任务书，这一重点实验室将面向国家生态环境精细化管理需求，开展污染物在食品链中的赋存特征和迁移转化规律、食品生产与加工过程污染物的排放特征和环境风险、食品链污染控制和综合治理关键技术、食品链全过程污染防治策略与智能化管控平台研究，提高我国食品链污染控制和综合治理及智能化管理水平。/pp　　同时，以重点实验室为学术交流与合作平台，培养创新型骨干人才和青年拔尖人才，打造我国食品链污染防治的研究平台和人才培养基地。/pp　　重点实验室建设期两年。按照《国家环境保护重点实验室管理办法》(环发〔2004〕138号)有关规定，北京工商大学负责重点实验室建设经费，解决重点实验室用房及水、电、气等配套条件 生态环境部在有条件的情况下支持重点实验室仪器设备购置，以改善实验条件。/pp　　食品是构成人类生命和健康的三大要素之一，食品本身不应含有有毒有害的物质，但在种植或饲养、生长、收割或宰杀、加工、贮存、运输、销售到食用前的各个环节中，由于环境或人为因素的作用，可能使食品受到有毒有害物质的侵袭而造成污染。据流行病学专家分析，近期北京突发疫情，两种可能性之一就是，被污染的海产品或肉食品通过冷链运输到市场造成传播。/pp　　据了解，北京工商大学设有食品与健康学院，设置食品科学与工程、食品质量与安全专业。其食品科学与工程学科位列“软科世界一流学科排名”全球第48位、全国第10位，是市属高校中唯一进入2020软科世界一流学科排名前100的学科。/p

目的为证实在进行四个以上数量级进行定量时, LC/MS/MS的样品残留量可降低至可测得的水平以下。背景现今质谱仪的灵敏度已经能够实现跨五个数量级的检测，且柱上进样量的定量下限可低至阿克级。要使高性能质谱仪的灵敏度不断增加，也要求LC系统上的样品交叉污染达到最低，以优化分析性能。有关验证跨多个数量级的生物分析方法的规范通常要求最高浓度校准品的样品残留量不多于最低浓度校准品的20%。1因此，为使校准范围跨四个数量级，必须使样品残留量低至0.002%以下。若校准范围在四个数量级以上，则必须使交叉污染减少至更低的水平。通常，随着对柱上进样量交叉污染的要求不断严格，系统污染变得非常关键。LC系统及方法必须能够重复地将分析物自进样器、管道及色谱柱上去除，以使每次进样都没有交叉污染。在对奥美拉唑进行分析时，Xevo TQ-S上的ACQUITY UPLC I-Class系统可使样品残留量减少至0.0005%以下，且其线性定量范围跨度可达四个数量级以上。解决方案Xevo TQ-S是具有高灵敏度的用于LC/MS/MS分析的质谱仪。它需要一个能够解决交叉污染问题的UPLC 入口，以与该仪器宽泛的线性动态范围相匹配。ACQUITY UPLC I-Class系统可选用两种样品管理器：固定定量环(SM-FL)或流通针式(SM-FTN)进样器，这两者在设计上均能实现良好的抗交叉污染性能。在分析奥美拉唑时，采用SM-FTN设计。该种类型的进样器，在分析过程中，以移动相(梯度)冲洗针头内部。在进样口，FTN采用单种溶剂清洗针头外部，且在设计上能够实现防止清洗溶液与样品或流动相接触。在密封面同时清洗针头以及密封垫可减少污染几率。清洗程序已编入本方法中，且可设置为在进样之前以及进样之后清洗。清洗溶剂的组成取决于样品，且其必须能够很容易地溶解分析物。对于pKa为8.8的奥美拉唑来说，可采用含有氢氧化铵的清洗溶剂来清洗注射器。此外，当将氢氧化铵用于流动相时，系统的交叉污染将更低。在碱性条件下，可使奥美拉唑的离子化效率进一步提高。为评估交叉污染，向色谱柱注射具最高浓度(10 ng/mL或10 pg)的标准品。如图1所示，在注射最高浓度标准品之后首次进行空白注射时，未观察到有交叉污染。基于校准曲线，确定样品残留量低于0.0005%，而这低于质谱的检测下限。如图2所示，在500 ag至10 pg范围内，采用1/x权重系数，可获得相关系数为0.99997的线性，这足以证实可在与Xevo TQ-S连用的ACQUITY UPLC I-Class系统上对奥美拉唑进行线性校准。小结ACQUITY UPLC I-Class系统非常适用于需要跨四个以上数量级进行定量的高灵敏度LC/MS/MS方法的交叉污染要求。在对奥美拉唑进行分析时，在Xevo TQ-S上未检测到样品残留，且由此可知，样品残留量已减少至0.0005%以下。由于样品残留量很少，可在500 fg/mL至10 ng/mL或500 ag至10 pg之间进行校准。参考文献1. http://www.fda.gov/downloads/Drugs/GuidanceComplianceRegulatoryInformation/Guidances/ucm070107.pdf