高?；瘜W(xué)類實驗室事故分析與安全管理對策

張 飛， 戴 澐， 朱興榮， 叢培紅

（1.復(fù)旦大學(xué)a.高分子科學(xué)系；b.聚合物分子工程國家重點實驗室；c.先進材料實驗室，上海 200438；2.上海市安全生產(chǎn)科學(xué)研究所，上海 200233）

0 引 言

化學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)，研究物質(zhì)的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)、變化，以及物質(zhì)間相互作用關(guān)系的科學(xué)。由于自然科學(xué)發(fā)展的日益微觀化和交叉化，化學(xué)科學(xué)研究所涉及的內(nèi)容日益廣泛、深入和復(fù)雜，它與物理學(xué)、生命科學(xué)等相互滲透，不斷形成新的交叉學(xué)科，例如材料化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、能源化學(xué)等。目前我國所有理工科高校和綜合性大學(xué)幾乎都設(shè)置有化學(xué)學(xué)科，化學(xué)類實驗室是危險源最多的實驗室，安全管理面臨著巨大挑戰(zhàn)。

2018 年12 月，北京一所大學(xué)的科研實驗室發(fā)生爆炸事故，導(dǎo)致3 名學(xué)生當場身亡。這起事故可能是目前中國影響最深遠的中國高校實驗室事故，引發(fā)國際關(guān)注，Nature專門報道了這起事件，并調(diào)查了中國大學(xué)和研究所的實驗室安全工作［1］。2019 年1 月3 日，為進一步推動落實高校實驗室安全管理責任，國務(wù)院安委辦召開高等學(xué)校實驗室安全管理工作視頻會議。此后的3 年間，教育部陸續(xù)發(fā)布了一系列文件，要求各高校認真吸取實驗室事故的教訓(xùn)，不斷提高高校實驗室安全工作的系統(tǒng)化和規(guī)范化，從而預(yù)防各類事故的發(fā)生。

通過搜索引擎等查詢了2021-2022 年高校及科研院所的實驗室安全事故情況，表1 列舉了10 起典型安全事故。由調(diào)研查詢可知，近年來高校和科研院所實驗室安全事故依然呈現(xiàn)多發(fā)勢態(tài)，給全國高校安全管理工作敲響了警鐘，特別是化學(xué)類實驗室的安全管理?，F(xiàn)從高分子科學(xué)系（以下簡稱高分子系）實驗室安全管理體系出發(fā)，查找化學(xué)類實驗室存在的危險有害因素，提出各項安全改進措施，從而推動安全工作零事故目標的實現(xiàn)。

表1 2021-2022 年間10 起典型實驗室安全事故

1 化學(xué)類實驗室事故分析

1.1 化學(xué)類實驗室的主要危險有害因素

化學(xué)專業(yè)集理論性、技術(shù)性和實踐性于一體，化學(xué)類實驗室是綜合性很高的實驗室，具有如下特點：①科研方向涉及輻射化學(xué)、超分子化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、藥物和材料化學(xué)等多個方向，學(xué)科交叉，且又承擔項目成果轉(zhuǎn)化等攻堅任務(wù)。存在放大、中試和模擬實驗場所較多，實驗室布局往往較分散，安全管理存在較大難度；②實驗儀器及設(shè)備使用量大，種類型號眾多，儀器設(shè)備及用電、水存在安全風險；③實驗室現(xiàn)場化學(xué)品使用量大且品種多，涉及易燃、毒性等危險特性，而實驗室工作人員的相關(guān)知識儲備量不足，管理水平有限。

根據(jù)高惠玲等［2］對高校實驗室危險有害因素的辨識，化學(xué)類實驗室內(nèi)存在的固有危險有害因素主要包括：①危險化學(xué)品，例如酸、堿、有機溶劑、無機試劑等達上百種；氣體鋼瓶，例如氫氣、乙烯、氧氣、氮氣等數(shù)十種，總量超過上百瓶；②實驗室儀器設(shè)備，例如烘箱、管式爐、馬弗爐、油浴鍋、吹風機、水熱反應(yīng)釜等；③實驗過程中涉及的用水、用電等；④實驗室運行過程中產(chǎn)生的危險有害因素。

1.2 化學(xué)類實驗室安全事故類型及原因分析

Bai等［3］收集了國內(nèi)高校2001 ～2018 年間公開報道的110 起實驗室事故，發(fā)現(xiàn)在各種類型的實驗室中，65%的事故都發(fā)生在化學(xué)實驗室。葉元興等［4］分析了1986 ～2019 年150 起實驗室事故，發(fā)生比例從高到低為危險化學(xué)品事故（62%）、儀器設(shè)備事故（23%）、電氣事故（8%）、生物安全事故（5%）和其他事故（2%）。安宇等［5］統(tǒng)計分析了2001 ～2021 年發(fā)生的126 起高校實驗室安全事故，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)事故都發(fā)生在化學(xué)實驗室和生物實驗室，事故主要類型有火災(zāi)、爆炸、中毒、機械傷害和觸電等，事故直接原因主要包括：違規(guī)操作、操作不慎等人為因素；儲存不當、設(shè)備故障、廢棄物處理等物的因素，他們認為實驗室監(jiān)督管理、安全責任感、安全習慣、實驗物品存放、安全意識等因素對高校實驗室事故影響作用較大。

高分子系實際安全管理過程中發(fā)生過較為典型的涉險事故，涉及水熱反應(yīng)釜、紫外裝置、微波爐、廢棄化學(xué)品處置等。事故均因及時發(fā)現(xiàn)而妥善處置，未造成人員受傷或財產(chǎn)損失等后果。通過后續(xù)的事故調(diào)查發(fā)現(xiàn)，高分子系的實驗室安全事故主要根源是實驗室運行過程中的人、物、環(huán)境和安全管理出現(xiàn)危險有害因素，存在實驗人員不完全掌握實驗的安全操作流程、實驗過程中危險意識不足等問題。

實驗人員的不安全行為、物的不安全狀態(tài)，往往是導(dǎo)致事故發(fā)生的導(dǎo)火線，是直接原因，也是導(dǎo)致事故發(fā)生的罪魁禍首。不安全的實驗室環(huán)境條件會對事故的發(fā)生起到進一步的促進作用，是造成實驗室安全事故的一個重要原因。事故的最后一道防線是實驗室的安全控制措施，而事故的根源是安全管理的缺陷。當實驗室中人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、環(huán)境的不安全條件等因素與管理缺陷同時發(fā)生時，就共同構(gòu)成了事故隱患，成為潛在隱患轉(zhuǎn)化為事故的基礎(chǔ)，從而導(dǎo)致高?；瘜W(xué)類實驗室的事故多發(fā)易發(fā)，并對高校師生的生命財產(chǎn)安全造成嚴重威脅。圖1 給出了危險源、安全風險和隱患之間的邏輯關(guān)系。

圖1 危險源、安全風險與事故隱患的邏輯關(guān)系

盡管高分子系制定了實驗室安全管理的一系列制度，廣大師生對實驗室安全的重視程度相對較高，但系安全巡查人員無法及時發(fā)現(xiàn)實驗人員違反安全實驗操作規(guī)程等行為，涉險事故或未遂事件反復(fù)出現(xiàn)。從高分子系近5 年的事故分析，反映出實驗室特色的安全培訓(xùn)不足、師生的安全風險意識不夠，互幫互助的實驗室安全文化仍未形成等問題。

2 預(yù)防事故發(fā)生的對策

實驗室固有風險存在于實驗過程中必須使用的客觀存在的物質(zhì)或設(shè)備，實驗室一般采取本質(zhì)安全的方法進行必要的控制。具體方法有：①減少現(xiàn)場危險化學(xué)品的使用量并分類存放；②增加實驗室安全設(shè)施，如防火柜、可燃氣體檢測報警裝置、氣瓶固定措施、洗眼沖淋設(shè)施等；③選用本質(zhì)安全的實驗室儀器設(shè)備，如自動切斷裝置、帶超溫報警的加熱設(shè)備、帶自動泄壓的水熱反應(yīng)釜、帶氫氣發(fā)生器的色譜儀器等。院系在固有危險有害因素的控制方面主要起著指導(dǎo)、把關(guān)和監(jiān)督作用，實驗室運行過程中出現(xiàn)的危險有害因素是實驗室安全管理工作的難點。

針對高校實驗室安全管理的重點和難點，教育部在2020 年明確提出將通過開展3 年行動，從根本上強化教育系統(tǒng)事故隱患責任鏈條、制度成果、管理辦法、重點工程、工作機制和預(yù)防控制體系，全面加強教育系統(tǒng)安全風險防控和隱患治理，提升安全生產(chǎn)科技化和信息化水平［6］。其后，教育部提出了實驗室分級分類、開展項目風險評估等九項主要任務(wù)，對實驗室安全管理的技術(shù)建設(shè)方向和功能內(nèi)涵提出了具體要求［7］。

基于教育部和學(xué)校的工作要求，結(jié)合高分子系實驗室的各類危險源存在特點，高分子系著手加強實驗室和課題組的實驗室安全能力和水平，進行了多方面的實驗室安全管理辦法探索與嘗試。

2.1 實驗前進行風險分析

辨別危險，分析可能發(fā)生的事故及影響后果的過程就是風險分析。風險分析是為了防止危險造成事故所采取的手段，其作用是為制訂和防止事故發(fā)生的對策提供依據(jù)，需要運用系統(tǒng)工程的原理和方法。關(guān)于高校實驗室的安全風險評估方法［8-9］，對于非安全工程專業(yè)的化學(xué)類實驗室?guī)熒嬖趯I(yè)性較強的特點，化學(xué)類實驗室現(xiàn)場的師生缺乏相關(guān)知識和經(jīng)驗。2021年《教育部辦公廳關(guān)于開展加強高校實驗室安全專項行動的通知》也要求“加強教學(xué)與科研項目安全審查過程管理”［7］，而科研項目是由若干個實驗構(gòu)成，實驗前進行風險分析是落實教育部要求的途徑之一。

（1）教學(xué)和科研項目風險評估與管控。院系可成立由專家、教授等組成的科研項目安全審查小組，定期審查各課題組上報的《實驗風險分析報告》，學(xué)生對實驗中可能出現(xiàn)的風險進行分析和思考，并在老師的指導(dǎo)下采取相應(yīng)的預(yù)防和應(yīng)急措施，即使實驗室安全培訓(xùn)的內(nèi)容得到了深化，又使學(xué)生學(xué)到的知識在實踐中得到即時運用，同時也激發(fā)了學(xué)生對安全知識學(xué)習的積極性。

（2）實驗操作風險評估與管控。為了管控好實驗室運行過程中產(chǎn)生的危險有害因素，高分子系試行危險性實驗前提交風險分析報告的舉措。在師生開展一項新的實驗之前，對該實驗存在的安全風險進行全面分析，分析內(nèi)容既包括固有危險有害因素，也包括運行過程中的危險有害因素。即實驗開展前對實驗運行過程可能產(chǎn)生的未知風險進行分析，提出有針對性的安全措施控制風險、安全開展實驗方案，內(nèi)容包括實驗裝備、實驗過程控制、個人防護要求、廢棄物處置等，并給出事故應(yīng)急處置方法，將安全責任壓實到實驗現(xiàn)場的每一位工作人員。

（3）建立實驗室危險源管控系體系。從風險防控來考量，管控實驗室中人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、環(huán)境的不安全條件等因素，可采用數(shù)字化手段，根據(jù)實驗室特點建立有針對性的實驗室危險源管控體系，全面保證風險管理措施的落實。

2.2 課題組特色的安全培訓(xùn)及準入

目前國內(nèi)大部分高校還未針對實驗室安全培訓(xùn)制定明確的培訓(xùn)要求及學(xué)時規(guī)定。教育部發(fā)布的《高等學(xué)校實驗室安全檢查項目表（2022 年）》中僅規(guī)定涉及重要危險源（有毒有害化學(xué)品、危險氣體、動物及病原微生物、輻射源及射線裝置、同位素及核材料、危險性機械加工裝置、強電強磁與激光設(shè)備、特種設(shè)備等）的院系和專業(yè)，要開設(shè)有學(xué)分的安全教育必修課或?qū)踩逃n程納入必修環(huán)節(jié)［10］。原國家安監(jiān)總局《生產(chǎn)經(jīng)營單位安全培訓(xùn)規(guī)定》要求“危險化學(xué)品生產(chǎn)經(jīng)營單位新上崗的從業(yè)人員安全培訓(xùn)時間不得少于72 學(xué)時，每年再培訓(xùn)的時間不得少于20 學(xué)時［11］?！备咝嶒炇野踩嘤?xùn)主要采取大課或講座等形式，安全培訓(xùn)時間和內(nèi)容覆蓋面不足，對復(fù)訓(xùn)學(xué)時普遍沒有規(guī)定。

我校多個院系開設(shè)側(cè)重點不同的實驗室安全課程，內(nèi)容主要包括化學(xué)品安全、電氣安全、特種設(shè)備安全、消防安全和學(xué)校的實驗室安全規(guī)章制度等，并組織進行消防演習和化學(xué)品泄漏演練等。2020 年授課后，我校發(fā)生安全事故的概率明顯降低，說明教育與培訓(xùn)的作用是巨大的。但這些課程均是實驗室安全通識教育，對于課題組特色的實驗室安全培訓(xùn)依然不足。

針對此問題，高分子系引入基于風險分析的準入功能以及培訓(xùn)考試系統(tǒng)，考慮培訓(xùn)人員的不同角色，建立課題組特色的培訓(xùn)內(nèi)容，結(jié)合多樣的培訓(xùn)形式，讓培訓(xùn)體系更加完善。該體系形成了結(jié)合培訓(xùn)計劃、培訓(xùn)記錄、培訓(xùn)及考試執(zhí)行的培訓(xùn)矩陣（見圖2）。

圖2 課題組特色的安全培訓(xùn)體系

培訓(xùn)矩陣通過培訓(xùn)角色和人員崗位來確定其所面臨的風險，提出培訓(xùn)課程和考試形式要求，通過制定準入或培訓(xùn)頻次，改善了通識性培訓(xùn)無法按專業(yè)和崗位風險制定培訓(xùn)內(nèi)容的不足。

2.3 加強實驗室安全文化建設(shè)

安全文化具有導(dǎo)向、約束、凝聚、激勵和輻射的功能，在高校的安全工作中發(fā)揮著重要作用［12-13］。從高分子系近5 年的事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，所有事故的主要原因都是違反操作規(guī)程引起的，其最大的根源是師生的安全意識不足和安全文化的缺失［3］。而高校的實驗室安全文化，大部分都處于“要我安全”的初級階段，要達到“我要安全”的實驗室安全管理高級階段，實驗室安全文化建設(shè)任重而道遠。

（1）制度文化建設(shè)。目前高校在校級和院系級的實驗室安全規(guī)章都比較健全，課題組層面的安全管理制度相對欠缺。高分子系要求各課題組、各實驗室將制訂的實驗操作標準流程（SOP）、儀器設(shè)備安全操作規(guī)程等報備系安全工作小組，且必須上墻展示，并基于此內(nèi)容在安全巡查時現(xiàn)場抽查課題組的安全教育結(jié)果，檢查實驗室工作人員是否牢固掌握并熟練運用安全操作規(guī)程，是否清楚所從事實驗的安全風險，并且明白什么是可以做的，什么是不可以做的。最容易出事故的加熱儀器均張貼有儀器責任人的姓名及聯(lián)系電話，要求責任人在下班前必須確認自己負責的儀器設(shè)備的狀態(tài)。系安全員每日進行實驗室現(xiàn)場巡查，及時制止師生的不安全行為，有效避免事故的發(fā)生。

（2）物質(zhì)文化建設(shè)。建設(shè)實驗室安全規(guī)范化實驗室，并在全系逐步推廣實施。物質(zhì)文化是精神文化的載體，是實驗室綜合實力的重要標志，是實驗室文化的外在標志。物質(zhì)文化建設(shè)是構(gòu)建實驗室文化的基礎(chǔ)，主要是指實驗室安全的硬件條件?；瘜W(xué)類實驗室的建立，要從水、電、氣等基礎(chǔ)設(shè)施布局合理、安全規(guī)范等角度考慮，確定施工方案。還需要從自動報警系統(tǒng)、滅火器/滅火毯、洗眼器、通風櫥、急救醫(yī)藥箱等運行保障等方面加以綜合考慮。高分子系從公管的共享儀器平臺入手，通過優(yōu)化實驗室布局等提高實驗室利用率，保持實驗室內(nèi)外干凈整潔有序，使實驗室文化可視化外化。通過共享儀器平臺的物質(zhì)文化建設(shè)，潛移默化帶動科研實驗室物質(zhì)文化建設(shè)，從標準化、規(guī)范化的角度加強實驗室安全物質(zhì)文化建設(shè)。

（3）精神文化建設(shè)。高分子系采取定點幫扶的措施，由一位安全管理小組成員負責指導(dǎo)某幾個課題組的實驗室安全環(huán)境和文化建設(shè)，各課題組根據(jù)自己實驗工作特點建設(shè)各具特色的實驗室安全文化，最終逐漸達到有序、整潔、健康的實驗室工作環(huán)境。課題組學(xué)生在積極向上的安全文化熏陶下，開始自覺轉(zhuǎn)變自己的思維方法和行為準則，在良好的安全文化環(huán)境作用下，高分子系的安全氛圍整體水平也隨之提高。

（4）多形式地宣傳文化。高分子系通過實施可視化管理等手段，創(chuàng)造條件使全系師生始終處于重視實驗室安全管理的環(huán)境中，使實驗室安全文化潤物細無聲地影響著全系的每個人，從而使師生能夠自覺地規(guī)范自己的行為，同時關(guān)注他人的不安全行為并及時提醒，主動糾正管理中的缺陷，最終形成全員的安全工作氛圍。具體的做法有：①利用系樓大廳的顯示屏循環(huán)播放與實驗室安全有關(guān)的宣傳片和視頻。②在系宣傳欄等定期張貼師生們樂于接受的實驗室安全標語海報。③實驗室安全工作作為學(xué)院黨團特色工作之一，通過展板、微信公眾號等媒介定期宣講實驗室安全知識和要求。

3 結(jié) 語

自從2015 年高校加強實驗室安全管理以來［14-15］，高校的相關(guān)管理機構(gòu)陸續(xù)建成，并出臺了一系列符合各學(xué)校特點的實驗室安全管理規(guī)章制度，形成規(guī)范管理，起到了積極的作用，促進了高校實驗室安全管理水平的不斷提高［16］。10 年前，我校每年大約有30 多起冒煙冒火事故，甚至需要出動消防車到校園救火的較大火情，目前實驗室安全事故的主要表現(xiàn)形式為險兆，這和眾多實驗室安全工作者在基層的扎實工作是分不開的。然而，由于各高校的實驗室安全基礎(chǔ)參差不齊，校領(lǐng)導(dǎo)對實驗室安全的理解和重視程度也不一，另外高校的特色學(xué)科也千差萬別，導(dǎo)致實驗室安全機構(gòu)的設(shè)置、專職工作人員的配置和安全經(jīng)費的投入等差別比較大，目前國內(nèi)高校還主要處在以事故推動實驗室建設(shè)。

Bai等［3］對近20 年110 起實驗室安全事故的原因分析發(fā)現(xiàn)，我國高校實驗室安全事故中主要存在實驗人員培訓(xùn)、過程危害分析、過程安全信息和機械完整性等4 項PSM（process safety management）要素的欠缺。高分子系安全管理體系在以上4 個方面已開始探索性的嘗試，并取得了一定的成效。展望未來，只有在正確的安全管理理念的引導(dǎo)下，采取行之有效的管理對策，不斷加強對實驗人員安全知識的灌輸，倡導(dǎo)實驗室安全文化，高校的實驗室安全體系建設(shè)一定會在短期內(nèi)取得顯著成效。相信、綠色、環(huán)保的安全管理理念將在教育部的領(lǐng)導(dǎo)下，在全國高校各級實驗室安全人員的共同努力下，逐步深入人心，為我國高等教育事業(yè)注入源源不斷的生機和活力。