李嬌,馮紅艷,金谷,朱平平,*
1中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,合肥 230026
2中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,合肥230026
2019年初,教育部印發(fā)的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全檢查工作的通知》(教高廳〔2019〕1號(hào))、《關(guān)于加強(qiáng)高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全工作的意見》(教技函〔2019〕36號(hào),以下簡(jiǎn)稱“意見”)中提出高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室所面臨的重大安全問題,并從安全體系、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、應(yīng)急制度、保障制度和獎(jiǎng)懲機(jī)制等多個(gè)方面給出了相關(guān)安全工作的重要指導(dǎo)性意見?,F(xiàn)階段教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的安全問題已開始逐步受到更多的關(guān)注和重視,希望通過各方的努力,全力推動(dòng)其向著規(guī)范化、科學(xué)化的目標(biāo)穩(wěn)步前進(jìn)。
高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室是高?;A(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不可缺少的組成部分,也是高??蒲腥瞬排囵B(yǎng)的基礎(chǔ)保障,但由于教學(xué)實(shí)驗(yàn)多為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程,每年參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生人數(shù)眾多(本校實(shí)驗(yàn)人數(shù)近2900人次),實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多,安全隱患日益凸顯,高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)安全工作直接關(guān)系師生的生命安全,也是保證學(xué)校和社會(huì)的安全穩(wěn)定的關(guān)鍵所在。
近年來,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)國(guó)家級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(以下簡(jiǎn)稱“中心”)積極響應(yīng)國(guó)家關(guān)于高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全工作的政策,陸續(xù)開展了安全課堂(化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全知識(shí)MOOC)和安全活動(dòng)(講座及直播)以全面提升師生的安全防護(hù)意識(shí),并進(jìn)一步完善實(shí)驗(yàn)室安全軟件(化學(xué)藥品信息化管理系統(tǒng))和硬件條件(消防設(shè)施、應(yīng)急用品等),規(guī)范安全責(zé)任體系,為學(xué)校和社會(huì)的安全穩(wěn)定、師生的生命安全提供了有效的保障[1]。
然而,隨著實(shí)驗(yàn)室安全工作的不斷推進(jìn)和深化,眾多“隱身”的安全問題逐一浮出水面,其中,化學(xué)實(shí)驗(yàn)小型試劑暫存庫(kù)(以下簡(jiǎn)稱“試劑庫(kù)”)的安全共性問題尤為突出,主要概括為危化品品種多、數(shù)量多、分布廣、危險(xiǎn)源多、技術(shù)缺陷和管理體系不夠完善等,極易發(fā)生火災(zāi)、爆炸、毒害和生物安全等重大安全事故,化學(xué)小型試劑庫(kù)是最容易發(fā)生安全事故的“高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)”,應(yīng)倍加重視。
依據(jù)國(guó)家相關(guān)法規(guī)《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》(國(guó)務(wù)院令[2011]第591號(hào))、《常用危險(xiǎn)化學(xué)品存儲(chǔ)通則》(GB15603)、《化學(xué)品分類和危險(xiǎn)性公示通則》(GB13690)和《倉(cāng)庫(kù)防火安全管理規(guī)則》(公安部令第6號(hào))中對(duì)危險(xiǎn)化學(xué)品管理和實(shí)驗(yàn)室安全建設(shè)管理的相關(guān)要求和規(guī)定,中心結(jié)合本科基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況,在符合相關(guān)法律法規(guī)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求前提下對(duì)試劑庫(kù)進(jìn)行全面的安全環(huán)境改造,進(jìn)一步加強(qiáng)安全、科學(xué)、規(guī)范的?;饭芾怼?/p>
基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室分布于我校主校區(qū)環(huán)境與資源樓的3-7樓東樓,建造年限7年。實(shí)驗(yàn)室的整體布局側(cè)重于實(shí)用性和適用性[2],試劑庫(kù)并未加以合理規(guī)劃,目前存在較大的安全隱患,以分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室為例,其試劑庫(kù)存在以下五個(gè)方面的問題。
分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室原試劑庫(kù)面積約為10平米,位于6樓東側(cè)樓層配電間的外隔間,存放有幾十種易燃易爆?;?,極易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故,見表1。
表1 分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室部分易燃易爆類?;贩N類及數(shù)量
原有試劑庫(kù)屬于普通房間,配置的是普通板材柜用于試劑存放,不適合存放危化品;試劑庫(kù)庫(kù)門為木門,無耐火隔熱性;地面為瓷磚,未做防腐蝕處理;輸電線路、電氣設(shè)備和照明設(shè)施不具備防爆性能;未安裝氣體檢測(cè)和報(bào)警裝置;無防靜電裝置等。試劑庫(kù)的這些配置均不符合試劑庫(kù)建設(shè)相關(guān)法律、法規(guī)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求,安全無小事,亟需解決[3]。
除樓棟本身配套的基礎(chǔ)消防設(shè)施,目前試劑庫(kù)內(nèi)僅配備了2瓶干粉滅火器和消防沙,現(xiàn)階段主要問題在于缺少必要的專業(yè)消防器材、安全逃生器材和消防安全標(biāo)識(shí),安全維護(hù)管理滯后現(xiàn)象具有普遍性,存在諸多安全危險(xiǎn)隱患。
?;穬?chǔ)存受溫度、濕度等環(huán)境因素影響較大,因?yàn)槎鄶?shù)危化品受熱后會(huì)放出一定的熱量,如果試劑間通風(fēng)不暢,熱量長(zhǎng)時(shí)間積聚,將會(huì)使室內(nèi)溫度升高,極易發(fā)生自燃事故。目前,分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的?;穬?chǔ)存的兩個(gè)關(guān)鍵問題就是環(huán)境問題和?;肺捶诸惔鎯?chǔ)問題,同時(shí)試劑間也缺少應(yīng)有的安全標(biāo)志和危險(xiǎn)化學(xué)品周知卡,遠(yuǎn)達(dá)不到化學(xué)試劑存儲(chǔ)安全管理的標(biāo)準(zhǔn)。
近兩年增設(shè)的應(yīng)急用品柜,內(nèi)置個(gè)人應(yīng)急防護(hù)用品,但是總體種類不全、數(shù)量不足。同時(shí),缺乏專業(yè)應(yīng)急救援人員,如遇突發(fā)狀況(如化學(xué)品泄漏、自燃等),可能會(huì)耽誤救援進(jìn)程,錯(cuò)失最佳救援時(shí)機(jī),輕則造成經(jīng)濟(jì)損失,重則會(huì)造成人身傷亡事故,須予以重視。
目前分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室已無閑置房間可以改造為試劑庫(kù)。因此,經(jīng)安全性及實(shí)用性方面的考慮,我們將原配劑間(約26平米)一分為二,一半空間改造為新試劑庫(kù),另行購(gòu)置智能?;穬?chǔ)存柜(3臺(tái),易燃易爆品、易制毒品、有毒品)及酸堿PP柜(4臺(tái))以達(dá)到?;贩诸惔鎯?chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)要求。另一半則保留配劑間原有基本功能,對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)、水路進(jìn)行重新規(guī)劃設(shè)計(jì),在原面積減少一半的情況下,合理布局,達(dá)到空間利用最大化。原試劑庫(kù)規(guī)劃為耗材倉(cāng)庫(kù),增添多層儲(chǔ)物架用于存放分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)所用的玻璃儀器及實(shí)驗(yàn)耗材,見圖1。經(jīng)重新選址和規(guī)劃設(shè)計(jì),大大提高了實(shí)驗(yàn)室空間利用率。
圖1 試劑庫(kù)改造前(左)和改造后(右)
高校化學(xué)試劑庫(kù)的建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要依據(jù)?;返奶匦院徒ㄖ旧硖攸c(diǎn)為基石[4],主要參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016-2014)[5]。經(jīng)多方調(diào)研和討論,確定分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室試劑庫(kù)改造從以下幾個(gè)方面入手:防火防爆改造、吊頂改造、地面防腐改造,見圖2。
圖2 改造后試劑庫(kù)的電氣及消防設(shè)施
根據(jù)相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),甲、乙、丙類庫(kù)區(qū)的庫(kù)門應(yīng)具有防火、防靜電、防腐、防盜等功能[6,7]。試劑庫(kù)采用完全隔熱防火門(A類)鋼制防火門,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)能同時(shí)滿足耐火隔熱性和耐火完整性的要求,具有防火、抑制火勢(shì)蔓延、煙氣擴(kuò)散和保護(hù)人員安全撤離和疏散的特殊功能,同時(shí)可減少實(shí)驗(yàn)室財(cái)產(chǎn)損失[3,8]。
試劑庫(kù)的改造拆除了原有房間吊頂。試劑庫(kù)不宜做吊頂,因?yàn)榈蹴敳牧隙鄶?shù)具有可燃性,而且吊頂上方空間的離散的氣體難以疏散,極易造成安全事故。
危險(xiǎn)化學(xué)品庫(kù)的地面應(yīng)防潮、堅(jiān)韌、耐磨、平整、易于清理,不產(chǎn)生火花。腐蝕性危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存庫(kù)房的地面、裙線需要進(jìn)行防腐處理[9]。試劑庫(kù)采用環(huán)氧自流平地坪+PVC地膠墊,該地坪具有耐磨、耐腐蝕性好、無毒不助燃的特點(diǎn),在其上鋪以PVC地膠墊,防火阻燃(防火指標(biāo)可達(dá)Bf1級(jí))、防水防潮、不會(huì)出現(xiàn)瓷磚縫隙堆積污垢、粉塵的現(xiàn)象,易于清潔維護(hù),符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求和實(shí)際使用需求。
試劑庫(kù)電氣設(shè)備與系統(tǒng)應(yīng)具備供電、報(bào)警、探測(cè)、控制等功能[10]。依據(jù)國(guó)家和電氣行業(yè)規(guī)范,試劑庫(kù)改造主要從電源配電箱、防爆線路、防爆電器、防爆照明、監(jiān)控系統(tǒng)、防靜電和警報(bào)系統(tǒng)等多方面進(jìn)行,見圖2。
普通配電箱存在以下安全隱患:配電箱用可燃材料制作;箱內(nèi)電氣設(shè)備可能發(fā)生熔體爆斷或鏈接不良,使金屬熔化或產(chǎn)生火花;導(dǎo)線因年久老化造成短路等,易發(fā)生爆炸事故。同時(shí),若環(huán)境內(nèi)揮發(fā)性氣體達(dá)到一定濃度,遇明火也有可能發(fā)生爆炸[11],基于此,試劑庫(kù)安裝一臺(tái)防爆空調(diào)專用的小型專用防爆配電箱,其他線路均接入另一房間(新配劑間)的專用防爆配電箱內(nèi)。
化學(xué)試劑庫(kù)的輸配電線路應(yīng)具備高防爆性能。良好的絕緣可以保證線路的安全運(yùn)行,是防止電氣事故的一項(xiàng)重要措施[12]。試劑庫(kù)采用防爆鍍鋅鋼管結(jié)合防爆軟管包裹輸配電線路,保障線路的絕緣性,以達(dá)到防火防爆效果。
試劑庫(kù)在改造中使用了防爆空調(diào)(空調(diào)內(nèi)機(jī)機(jī)芯獨(dú)立出來單獨(dú)做防爆處理,防止發(fā)生爆炸時(shí)空調(diào)會(huì)立即停止工作發(fā)生火災(zāi))、防爆攝像頭、防爆控制箱、防爆開關(guān)與防爆插座、防爆行程開關(guān)(置于門框處,實(shí)現(xiàn)防爆燈的電路切換,即開門時(shí)燈自動(dòng)打開,門關(guān)時(shí)燈自動(dòng)關(guān)閉)、防爆指示燈和防爆蜂鳴器。這些防爆電器具有防爆外殼(多數(shù)材質(zhì)為鑄造鋁合金或鋼板焊接),既能承受內(nèi)部爆炸性氣體環(huán)境而形成的爆炸壓力,也能阻止內(nèi)部的爆炸性混合物向外殼周圍傳播[13]。
普通照明燈具在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花或形成熾熱的表面,在一定濃度的易燃易爆氣體環(huán)境中,極易發(fā)生爆炸事故,因此,在試劑庫(kù)中應(yīng)安裝防爆照明設(shè)施。試劑庫(kù)防爆照明改造使用4個(gè)防爆熒光燈和1個(gè)防爆應(yīng)急燈。防爆燈的鎮(zhèn)流器、開關(guān)采用防爆元件,外殼為增安型結(jié)構(gòu),玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹脂成型,具有強(qiáng)度高、抗沖擊、防水、防塵、防腐、防靜電等優(yōu)點(diǎn)。防爆應(yīng)急燈為高亮度LED燈,配備高能鋰電池,正常供電自動(dòng)充電,停電或事故自動(dòng)轉(zhuǎn)換為電池組電源,自動(dòng)開啟應(yīng)急照明,照明時(shí)長(zhǎng)不少于6小時(shí)。此外,防爆應(yīng)急燈附帶安全出口標(biāo)識(shí),便于緊急情況下逃生使用。
試劑庫(kù)門口配置了金屬靜電釋放柱,相關(guān)實(shí)驗(yàn)人員在進(jìn)入試劑庫(kù)之前用手觸摸此扶手以消除身體上的靜電。由于人們穿著人造面料的衣服是很普遍的,此種面料容易產(chǎn)生靜電現(xiàn)象,通常積聚在人體內(nèi)。靜電危害中最嚴(yán)重的靜電放電可引起可燃物的起火和爆炸,靜電電量雖然不大,但因其電壓很高而容易發(fā)生放電,產(chǎn)生靜電火花,能量釋放易于引發(fā)火災(zāi)爆炸事故。因此,在存儲(chǔ)易燃易爆化學(xué)品的試劑庫(kù),須使用靜電釋放柱將人體本身所積聚的靜電電荷泄掉,降低瞬間人體靜電釋放能量,避免靜電放電引起的火災(zāi)爆炸事故。
此外,試劑庫(kù)位于新主樓內(nèi),因此防雷方面則按原有樓棟防雷方案。
(1) VOC監(jiān)控系統(tǒng)。
有機(jī)揮發(fā)物(VOC)會(huì)傷害人的肝臟、大腦和神經(jīng)系統(tǒng),甚至可能致癌,對(duì)人體健康有巨大影響,因此要預(yù)防或控制VOC的危害,依賴于高效準(zhǔn)確的VOC檢測(cè)系統(tǒng)。因此,試劑庫(kù)改造中應(yīng)用VOC監(jiān)測(cè)設(shè)備以對(duì)VOC濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)濃度超出限定范圍時(shí),總控制系統(tǒng)立即自動(dòng)啟動(dòng)排風(fēng)系統(tǒng),以降低整體氣體濃度;當(dāng)濃度恢復(fù)正常范圍后,自動(dòng)關(guān)閉排風(fēng)系統(tǒng)。
(2)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)。
多數(shù)試劑對(duì)存儲(chǔ)環(huán)境的溫濕度有嚴(yán)格的要求,因此,實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是保證庫(kù)內(nèi)穩(wěn)定存儲(chǔ)環(huán)境的重要一環(huán)。當(dāng)庫(kù)內(nèi)溫濕度超出限定范圍時(shí),總控制系統(tǒng)立即自動(dòng)啟動(dòng)空調(diào)和排風(fēng)進(jìn)行調(diào)節(jié)直至溫濕度值恢復(fù)到正常范圍,繼而自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)。
(3)視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)。
試劑庫(kù)改造增設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)配備了高靈敏、高分辨防爆攝像頭并具備夜視功能。圖像保存時(shí)間在實(shí)時(shí)錄像情況下為30天,可隨時(shí)回放試劑庫(kù)出入人員的時(shí)間和行動(dòng)軌跡等信息,便于自查自糾。
整體控制系統(tǒng)達(dá)到一定參數(shù)即可觸發(fā)聲光報(bào)警器,報(bào)警警示。具體參數(shù)設(shè)置如下:濕度超過95%溫度超出35 °C或VOC濃度超過46.9 mg·m-3(25 ppm,按分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室試劑間內(nèi)VOC主要為乙醇計(jì)算),三項(xiàng)滿足其一,即觸發(fā)報(bào)警。
化學(xué)試劑庫(kù)所需配備的消防設(shè)施應(yīng)包括自動(dòng)噴水與滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、水噴霧自動(dòng)滅火系統(tǒng)等,還需配備滅火器、滅火毯、消防沙等滅火器材。
根據(jù)試劑庫(kù)面積及安裝高度,配置了2套懸掛式ABC干粉自動(dòng)滅火裝置。此裝置在噴淋頭的噴嘴處部位裝有感溫玻璃球,正常情況下,玻璃球的上端頂住噴嘴處的密封片。當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到68 °C時(shí)玻璃球爆破,密封片自動(dòng)跌落,滅火器內(nèi)部壓力將干粉向噴淋頭處噴灑,進(jìn)行滅火,其滅火速度較一般的手提式滅火器快很多,適用于火災(zāi)初期階段的局部火災(zāi)。當(dāng)庫(kù)內(nèi)溫度超過35 °C時(shí),將啟動(dòng)溫濕度報(bào)警系統(tǒng),溫度升到68 °C時(shí)將自動(dòng)啟動(dòng)干粉滅火系統(tǒng),且對(duì)設(shè)備電氣、化學(xué)品不會(huì)產(chǎn)生二次危害[12-15]。
此外,試劑庫(kù)配備了手提式二氧化碳滅火器、干粉滅火器、滅火毯(玻璃纖維)、消防沙桶(撲滅油制品及易燃性化學(xué)品)等消防滅火器材。
不同的火災(zāi)類型起火原因不同,需使用不同的滅火器,如選擇錯(cuò)誤不僅滅火效果不好,甚至可能會(huì)導(dǎo)致火勢(shì)加劇,后果不堪設(shè)想。滅火器配備應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的安全綜合情況選用適合的滅火器類型,具體參考如表2。消防沙主要起到覆蓋滅火的作用,也可用于泄漏物質(zhì)的吸附和阻截作用。滅火毯是能起到隔離熱源及火焰的作用,亦可披覆在身上為逃生所用。
表2 滅火器的選擇
實(shí)驗(yàn)室是高校教學(xué)和科研工作中安全事故頻發(fā)的要害部位,管理稍有不慎,就可能引起人身傷亡事故并對(duì)社會(huì)造成不良影響。2019年初,教育部下發(fā)的通知《教育部要求進(jìn)一步加強(qiáng)高校教學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全檢查工作》中明確了應(yīng)急救援工作在教學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全工作中的關(guān)鍵作用,全面提升安全應(yīng)急能力建設(shè)是當(dāng)務(wù)之急,并強(qiáng)調(diào)關(guān)于推進(jìn)應(yīng)急人員、物資和經(jīng)費(fèi)保障工作。高校應(yīng)急救援能力的提升,能夠有效預(yù)防、及時(shí)控制和妥善處理各類突發(fā)事故,將事故造成的傷害降低到最低限度,確保生命和財(cái)產(chǎn)安全,維護(hù)實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)定。
應(yīng)急用品是應(yīng)急救援的有力武器和重要保障,對(duì)應(yīng)急救援的成敗起著至關(guān)重要的作用。試劑庫(kù)的改造中配置了專業(yè)化的應(yīng)急用品,見表3。
表3 應(yīng)急救援用品一覽表
專業(yè)應(yīng)急救援人員,能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的各種突發(fā)狀況及時(shí)做出正確的應(yīng)急決策,再使用合適的應(yīng)急用品進(jìn)行處理,可以最大限度地避免、減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,能有效保護(hù)環(huán)境和社會(huì)穩(wěn)定。目前化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的應(yīng)急救援隊(duì)伍處于建設(shè)已初具雛形階段(人員、硬件),下一步計(jì)劃在應(yīng)急理論知識(shí)培訓(xùn)、配套教材編撰、應(yīng)急預(yù)案編制、應(yīng)急演練規(guī)劃及實(shí)施等幾個(gè)方面入手,進(jìn)一步提升應(yīng)急救援人員的應(yīng)急能力,使應(yīng)急救援工作更為科學(xué)化、體系化、標(biāo)準(zhǔn)化,為高校教學(xué)科研保駕護(hù)航。
在嚴(yán)格遵循國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范設(shè)計(jì)的前提下,高?;瘜W(xué)小型試劑庫(kù)的改造方案需要結(jié)合所在樓棟原有建筑結(jié)構(gòu)、消防安全配套等實(shí)際情況來進(jìn)行綜合性分析和設(shè)計(jì)。雖然試劑庫(kù)改造的總體量較小(約12 m2),但麻雀雖小五臟俱全,我們?cè)诮ㄖY(jié)構(gòu)、電氣、消防安全、應(yīng)急救援等方面都進(jìn)行了全面改造,并結(jié)合智能化安全控制系統(tǒng),加強(qiáng)安全防范與控制,將安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低程度,確保高校師生安全和校園穩(wěn)定。