实验室是科学的摇篮，科学研究的基地，科技发展的源泉，是实施创新驱动发展战略的重要载体。“十四五”规划明确坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位，提出加快构建以国家实验室为引领的战略科技力量。
在新的发展阶段，实验室的发展不仅是规模数量的增加，更应该是质量效益的提升，贯彻绿色发展理念，建设绿色实验室成为未来实验室的重要发展方向。
1. 绿色实验室的基本特征
绿色是永恒发展的必要条件和人民美好生活追求的重要前提，绿色发展就是坚持节约资源，坚持保护环境，坚持高质高效，坚持可持续发展，坚持形成人与自然和谐发展。
绿色发展观是绿色实验室建设的基石，落实绿色发展观是实验室建设的时代课题。参考国际可持续发展实验室协会提出的未来绿色可持续实验室“建成成本低、工期快、节能减排、维护简便、容易升级改造、满足多元化需求”的特点，绿色实验室应具备“安全、高质、高效、环保、节能、和谐、共享、可持续”等基本特征。
安全 即确保实验室人员安全健康，试验环境满足实验方法要求，试验设备正常运行，安全是实验室必须具备的基本特征，是实验室建设和运行的重要前提，不能确保实验室安全，科研工作、实验教学等便无从谈起。
高质 即确保实验室科研成果、检测报告、人才培养等产出的高质，多出创新性、前端性成果，高质是实验室建设和运行的必要条件，是质量强国的客观需求，也是实验室价值的体现。
高效 即实验室具有高产出比，确保实验室能够低投入高产出的高效率运行，使实验室多出成果、快出成果，管理流畅、运行高效的实验室对降低科研人员事务性工作也具有重要作用。
环保 是人类生存的客观要求，伴随实验室中危险化学品、危险设备的广泛使用，废弃物排放处置、噪音污染等环境问题突出，实验室建设必须研判环境影响，必须达到法律法规中对相关环境保护的要求。
节能 是响应国家节能减排号召，构建清洁低碳、安全高效能源体系的举措，又是降低实验室运行成本、提升效益，降低实验室能源资源消耗是实验室高质、高效的重要体现。
和谐 是以人为本的具体体现，建立适于人员工作的硬件环境和身心愉悦的软件环境，是激发实验室工作人员积极性和创造力的重要保障。
共享 是提升实验室使用效益和效率的重要措施，建设以实验功能为导向的开放型实验室，推进科技资源共享，可以充分挖掘实验室能力，实现能力互补和以强促强。
可持续 是实验室发展能力持续提升，适应社会发展需求，不断创新的基本要求，也是做到高质、高效、环保、节能、和谐、共享的重要前提，实验室建设必须满足后续升级改造的需要。
2. 绿色实验室的关键技术
不同学科、不同领域的实验室在新材料研发、新技术探索、新方法应用、高端装备技术支撑等诸多方面发挥巨大作用，但随着实验室的快速发展，实验室建设不平衡不充分的问题凸显，实验室建设后劲略显不足，存在着能源浪费、重复建设、资源搁置、建设技术落后等一系列问题。
存在上述问题的原因是多方面的，既有体制机制不适合，也有思想观念不适应，而绿色实验室技术模糊不清也是一个重要原因，通过研究，总结出以下几项绿色实验室建设关键技术。
2.1 全寿命论证技术
全寿命论证技术是确保实验室“安全、高质、高效、环保、节能、和谐、共享、可持续”的重要手段，是实验室建设全过程必要、可行的重要保障。全寿命论证是保证立项、初步方案设计、详细方案设计、实验室建设实施、实验室试运行等全过程科学、合理、可行的重要过程，论证是充分发挥专家知识、经验、智慧及各类技术手段的系统工程。
通过论证，保证实验室建设具有必要性和前瞻性，即能力需求合理、技术工艺先进、仪器设备合适；通过论证降低建设成本和运行成本，确保实验室适于升级改造。实验室建设全寿命论证方法有类比论证法、头脑风暴法、技术经济法、建模仿真法、SWOT法（态势分析法）、综合评分法等。
2.2 功能模块化技术
模块化技术是提高实验室运行效益、效率，确保实验室可持续发展的重要技术，主要包括实验能力模块化技术和实验室保障功能模块化技术。实验室能力模块化技术，即以实验室能力单元为导向，将实验室科学分解为最基本能力单元，这些能力单元模块使用设备雷同，方法相通，基础保障要求类似，如在力学性能实验室中将功能分为拉伸试验能力模块、冲击试验能力模块。保障功能模块化技术就是将实验室能力的基础保障功能模块化，如建立公共实验室管廊，将通风管道、各类电缆、上下水管等集中在伴随走廊的管廊内，管廊采用框架结构，便于后续进一步改造和升级，降低改造成本和维护成本。
2.3 模拟与仿真技术
模拟与仿真技术是实验室环保、节能的重要技术手段，是消除实验室危险源、保障人员设施安全的有效方法。通过全数字仿真、半实物仿真、实装模拟等手段实现实验环境、化工生产过程、危险试验操作等的模拟，如特种设备运行的高压、高温、高空环境，以及模拟复杂电磁环境等。建模仿真技术通常是基于数学理论建立起来的数学模型，利用数学表达式来解析某个过程，并在计算机上进行模拟可进行动力学分析、材料微观结构分析、热分析、加工仿真等。
模拟与仿真仿真实验室具有成本节约、避免污染、建设周期短、易扩展的特点，可进行危险实验的远程控制，打破时间和空间的局限，实现各分实验室异地联合和资源共享。
2.4 新工艺材料技术
新工艺材料技术是建设绿色实验室的核心手段，工艺是主干，材料是枝叶，选择合适的试验工艺和试验材料是实验室做到安全、高质、环保、节能的重要前提。应选用符合实验室实际的先进工艺，切勿盲目追求高、精、尖，通过设计实验工艺改善试验条件，提高实验质量；既要注重减少高温高压环境，也要避免恒温恒湿的苛刻条件，注重能源保存和资源节约；使用新型节能环保材料，减少实验过程中危险化学品、有毒有害气体和危险设备设施的使用，减少危险源，保障实验安全。
如设计微型实验和微型化实验设备，降低高低温试验环境能源消耗，减少化学试剂的使用，从源头上防止和控制污染的产生；采用有效危废处理技术，减少后续处理难度和费用，使实验室废液、固体废弃物更好地满足处置系统的要求，便于输送的同时降低对处置系统的不利影响。
2.5 数字化信息化技术
数字化信息化是实验室高效、共享、可持续的重要前提，是提高实验室管理效能，响应国家科技资源共享，实现实验室能力持续提升和实验室文化传承的有效手段。完整的实验室信息网格包括宏观数据和微观数据两部分。宏观数据即实验室间的数字信息化，统计各实验室能力、先进技术、实验设备设施、实验人员、科研项目信息等，形成实验室宏观大数据，建立联系实验室间的桥梁;微观数据即实验室内部的数字信息化，试验过程中重要参数、关键检测信息、检测报告等进行数字化存储，设定专用语句，便于分类检索和调用，做好实验室管理信息统计工作，实现管理数据信息化，运用概率知识分析危险易发点、管理关键点。
如实验室信息管理系统（LIMS）是目前应用成熟的实验室管理软件，是实现《检测和校准实验室能力认可准则》等管理思想的技术手段，基本涵盖实验室运行所需的人、机、料、法、环、测等全部要素。
2.6 自动化智能化技术
自动化智能化技术是保障实验室安全、高质、高效运行，实现实验室和谐、共享的有效技术手段。以数字化信息化为基础，提高设备设施自动化智能化水平，可实现自动采样与取样、自动识别、自动检测、数据自动采集与智能分析、智能故障诊断与应急停车，广泛应用人工智能技术，可提高实验速度，缩短实验时间，保证实验质量，提高实验准确性，减少实验人员同机械设备的接触，将对人员的伤害降至最低。
以我国压力容器设计制造与维护为例，当前已经实现了压力容器加工过程中的数字化下料切割与成形、自动焊接与热处理、无损检测数字化，正在运用自动化智能化技术，积极推进不同企业间协同设计制造，与用户构建交互平台，开展远程运维、故障诊断等服务。
结语
实验室是国家科技力量的核心，是建立科技创新体系的主体，实验室的建设质量决定了我国科技发展高度，建设绿色高质量实验室意义重大。应不断完善绿色实验室建设技术，加强绿色实验室选宣传引导，完善标准制度和管理措施，提升实验室建设进程中各系统、各环节的统一协作水平，使实验室真正实现安全、高质、高效、环保、节能、和谐、共享、可持续运行，为国家创造更多的绿色科技财富。
* 参考文献：本文节选自刘心悦 宫兆合 郭建军发表的《绿色实验室建设技术研究》一文，部分内容有作删改，感谢作者！如有侵权，联系删除。
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