化学重点实验室安全管理的研究与探索

2019-06-03侯晓霞王春燕许波连丁维平

实验室研究与探索 2019年3期

侯晓霞，王春燕，郁清，许波连，丁维平

(南京大学介观化学教育部重点实验室，南京210023)

0 引言

高校重点实验室是国家科技创新体系的重要组成部分，也是国家组织高水平基础研究和应用基础研究、聚集和培养优秀科学家、开展学术交流的重要基地［1］。其种类繁多，从横向上看涵盖了工程和材料科学、数理科学、地学、生命科学、信息科学和化学等学科，从纵向上看主要包括校级、省部级和国家级等。重点实验室是具有相对独立性的科研实体，受科技部和教育部定期评估，优胜劣汰，其目标是获取创新成果和自主知识产权。因此，重点实验室的安全管理至关重要，关系到创新人才的培养和创新性研究的发展。

化学重点实验室作为一种特殊化学实验室，是重点实验室的重要组成部分，其特点是人员复杂、流动性强、实验室储备的药品量多，易发生事故。与普通化学实验室相比，重点实验室拥有较多贵重精密仪器，仪器操作开放，实验人员不固定，安全管理难度更大，因此重点实验室的安全管理一直是高校的重点。

近几年来，高校化学重点实验室安全事故频发，气体爆炸、火灾和药品中毒等，不仅造成财产损失，还对师生安全产生巨大威胁［2］。虽然各个实验室都出台了相关安全管理规章制度，也组织了安全培训，加强了师生安全意识，但是随着时代发展和科技进步其中一些已不符合当前实际需求，亟待改进。本文从化学重点实验室安全事故的主要内容出发，分析了安全事故诱因，并结合所在重点实验室的具体情况从安全意识、安全制度、硬件建设和软件管理4大方面提出了具体安全管理措施。

1 化学重点实验室安全管理主要内容

1.1 仪器安全

由于科研需要，化学重点实验室通常采购了大量贵重精密的大型仪器。介观化学教育部重点实验室建立于2003年，现有各种大型仪器数10台，其种类繁多，涉及光学、热力学、电磁辐射类等。现代化学研究的多学科交叉性强，很多化学重点实验室还有生物、物理等方面仪器，例如流式细胞仪、小动物成像仪和免疫分析仪等。这些大型仪器现代化程度高，对环境和操作都有一定要求。环境要求包括温度、湿度和噪音等，部分仪器例如电镜等对电离辐射和磁场也有要求。很多实验室由于硬件条件不达标维护不到位，仪器常年曝露在较高湿度和温度中，极易使仪器零部件损坏甚至仪器报废造成巨大财产损失。

仪器安全包括日常维护和平时使用，为了提高大型仪器的使用效率，大部分重点实验室仪器都对外开放，仪器使用量大，仪器操作并不由专人负责。而大型仪器由于其专业性和灵敏性对实验准备、实验条件设定以及实验操作都有严格规定，部分学生由于疏忽或操作不规范，极易造成仪器损坏并带来经济损失。

1.2 药品安全

化学是一门实验科学，离不开实验操作，在实验过程中常常需要用到很多有毒有害的化学药品。化学药品从采购、运输、保存、使用到处理过程都可能产生安全事故，例如震惊世人的2013年复旦大学林森浩投毒事件，就是有毒化学药品N-二甲基亚硝胺管理不当被带出实验室造成的。根据调查，药品使用不当是造成实验室安全事故最主要的因素［3］。

1.3 水电气安全

化学重点实验室内贵重仪器较多，对实验室的基础水电气配置也带来一定挑战。多数仪器使用功率较高，如果实验室内电路老化轻则发生短路损坏仪器，重则发生火灾威胁师生安全。还有一些大型仪器在使用过程中会产生大量热量需要不断用水冷却，一旦发生停水或漏水，也会引发安全事故。除了水电外，实验室内气体使用也需注意。常用气体有氮气、氦气、二氧化碳、氢气和氧气等，这些气体通常储存在钢瓶中。对于氮气等惰性气体，保管和使用都较为方便，但是对于氢气等可燃性气体，在使用和保存时都需格外注意，2015年清华大学一博士后在使用氢气做化学实验时，因氢气钢瓶意外爆炸导致死亡，令人惋惜。

2 安全管理措施

2.1 提高师生安全意识

意识决定行为，提高师生安全意识，是安全管理的内在因素，也是核心。高校为了加强师生安全意识，开展了丰富多彩的活动，包括定期举行安全消防演习，对新入学的学生进行安全教育，实行实验室考核准入制度等［4］。但是大部分安全教育和考核都流于形式，在新生刚入学时统一进行安全教育宣讲，再统一安排考试或者学生自行网上考核。由于缺少有效监督和长期反复考核，很多学生刚入学时有良好的安全意识，等到高年级需要进入实验室从事科研工作时往往早已淡忘。因此安全教育不能一次性，需要根据实际情况，分级分批多次教育。在新入学时可对全体学生进行初次安全教育，强调基本安全规范，在学生心中埋下安全教育的种子;当高年级需要进入各个实验室时，由各个实验室分别结合具体情况进行有针对性的实验室安全教育;在学生需要进行某个特定实验或者操作某个大型仪器时，由专人进行专业安全教育。我院新生入学时参加统一安全教育，通过网上安全系统考核后才能开通门禁权限进出实验室;每学期开学重点实验室会对需要进入实验室的学生进行实验室安全教育，强调重点实验室安全规范;当学生需要操作特定大型仪器时，需向仪器管理员提出培训要求，待管理员培训并考核通过后才能获得账号并操作仪器。这些措施保证了学生能够接受到连续、有针对性并层层递进的安全教育，全方位完善学生安全意识。

除了安全教育，营造良好安全文化氛围也有助于提高安全意识。实验室可设置安全教育宣传栏，张贴安全指南和安全事故教育海报，在楼梯口、电梯内张贴相应宣传标语，例如不能戴手套按电梯等;组织安全文化月活动，开展安全知识竞赛以及消防演习;定期进行安全考核，对考核不通过的学生取消其门禁卡和仪器操作权限等。

2.2 制定切实可行的安全制度

安全制度是指导学生安全操作的具体指南，是安全管理的外在标准。

(1)实行分层安全管理。目前多数实验室实行3级安全制度，即学校-学院-导师分层管理［5］。安全制度应确保横向到边、纵向到底，明确责任到人，并在实验室内公开。学校实验室安全工作涉及国资处、科技处和保卫处等;学院设有实验室安全小组，学习密歇根州立大学、MIT等国外高校设立的EHS系统任命了安全代表(DSR)，每个实验室也有相应安全责任人和安全负责人(CHO)［6-7］;实验室建立了相应仪器管理、安全和卫生管理制度，并在每个实验室门上张贴了实验室安全信息(见图1)，列出了安全责任人、安全负责人、负责人手机号、实验室内各项危险因素以及校内门卫和急救等电话，确保学生在进入实验室前能通过安全信息了解到需要注意的事项做好防护，在遇到突发状况时也能第一时间联系到相关人员进行处理。

图1 实验室安全信息

(2)制定仪器操作细则。为了保障大型仪器安全，针对不同仪器应制定相应安全细则。安全细则切忌空泛和理论化，应注重实践性，针对学生操作可能出现的问题提出切实可行的解决方法，例如仪器电压不正常时首先应当查看哪个部分。在学生进入实验室前需对其进行安全操作培训，在掌握各项细则后才能上岗操作仪器。受实验员待遇和发展及高校招聘名额等限制，很多化学实验室的仪器管理人员都是年轻讲师或副教授等兼任，专业化程度不高。由于年轻教师工作繁忙、科研压力大，只能投入很少精力在仪器管理上，导致仪器管理、维护和培训不到位，容易引发安全事故。我院所有实验员均为专任仪器管理人员，经培训考核后专门负责特定仪器管理，学生需要操作仪器时，需通过实验员培训和考核方能上岗，保障了大型仪器的操作安全。

(3)确保药品安全管理。对于药品安全管理也应当制定相应管理制度，确保药品安全。管理药品时首先应明确各类药品的危化品分类，从药品采购开始根据分类要求进行运输、保管和使用。不同药品分类存放，并由专人管理，对于剧毒药品应按照管理原则多人审批方能使用。制备的药品要贴好标签，注明成分、制备人、日期和有效期等。实验室内配有不同废液回收装置，废弃药品寻找专业有资质的公司及时进行处理。实验室内不存放大量药品，并于寒暑假等定期清查，对于失效、过期药品及时处理。

2.3 加强硬件建设

硬件建设是实验室内硬件设施条件，是安全管理的外在保障。实验室在规划建造时，就应考虑安全管理问题，把安全风险评估和审核作为建设的必要条件［8］。化学实验室需要配备符合条件的危险品仓库，集中管理和存放各类药品及实验耗材。实验室建设时要根据实际情况安排布局，设计好空调系统、新风系统以及报警系统等，安装通风橱，配置除湿机，某些仪器需要特殊条件，例如细胞房、X射线衍射房等，也应提前设计。尽量把需要条件类似的仪器放在一起，比如光学类仪器等，减少空间浪费的同时方便管理。

为了确保仪器和消防安全，实验室内还应安装门禁和警报系统，门禁权限对特定人员有条件开放。配备相应消防设施，包括不同类型的灭火器、灭火毯、灭火沙等;配备医药急救箱和基本药品;每个楼层配备足够数量的喷淋系统，并做好相应标识。

对于需要使用气体的仪器，需在仪器旁预留空间放钢瓶柜，所有钢瓶都锁在柜中确保安全。采购的气体钢瓶应放置在专门的钢瓶房中，助燃气体如氧气等，应和可燃气体如氢气等放置在不同的房中，钢瓶房内电灯做好防静电处理防止产生电火花在气体泄漏时引发爆炸。对于部分惰性气体，如氮气等，实验室内也可考虑预先安置气体管路，集中供气，既能节省钢瓶空间又安全方便。

2.4 完备软件管理

软件系统是实验室的软件建设情况，是安全管理的内在软实力。随着科技进步，越来越多的软件系统运用到实验室安全管理中。

(1)安全培训与考核系统。很多高校针对化学类学生实施安全培训和考核，过去以集中课堂传授为主［9］，近几年，北京大学等越来越多的高校建立了实验室安全培训与考核系统［10-11］。学生可自由安排时间登录系统进行安全知识学习，然后在系统内考核，考核通过后才能有权限进入实验室。中国石油大学还顺应发展，开发了基于微信客户端的安全培训与考核系统，更加方便学生随时随地进行安全知识学习［12］。

(2)门禁系统。学生通过考核后才有权限进入实验室开展化学实验，因此实验室的门禁系统至关重要。目前国内绝大多数院校都采取了电子门禁系统，将门禁权限与校园卡绑定，部分实验室还安装了更加安全的指纹门禁系统。

(3)大型仪器信息化管理系统。化学类重点实验室内大型仪器较多，为了方便管理针对仪器管理也应有相应系统［13］。介观化学教育部重点实验室目前使用的是学校统一的大型仪器管理系统，从仪器采购开始就需要在系统内进行录入相关信息，明确重要指标参数、存放地点以及管理人员等，仪器使用过程中发生维修导致的增值、零部件更换等也要在报销前录入系统。有了这一系统，所有大型仪器的状态和参数等都能实时在线查找，方便学生随时可直接联系到具体负责人，促进了大型仪器的共享开放。

除了全校集中管理，为了方便实验室内部大型仪器的日常使用和管理，实验室构建了自己的局域大型仪器信息化管理系统［14］。该系统把实验室内大型仪器集合在一个局域网内，实现了网上培训、考核、预约、统计机时及收费等功能集合。它的应用大大节省了仪器管理人力，实验员只需要在系统上接受培训和考核申请，授权通过考核的账号使用仪器的资格，按照网上申请的使用时间安排实验，避免了仪器使用时间集中或空闲造成浪费，提高了大型仪器使用效率。

(4)药品管理系统。化学实验室内各类化学药品种类繁多，很多化学药品都有毒性，若储存或使用不当容易造成污染，为了方便管理，药品管理系统应运而生［15］。该系统对全院药品采购进行统一管理，可随时查看每个实验室药品种类、采购日期、数量等，避免过度采购重复样品造成浪费，也可及时监控过期药品，消除安全隐患。

(5)仪器监控与报警系统。实验室内大型仪器为了方便使用和避免不必要开关机造成损坏通常24 h开机，在节假日或夜晚无人监管时仪器可能出现异常情况，针对此情况部分院校开发了仪器监控与报警系统［16］。多数实验室内都安装了监控系统，但是监控在发生紧急情况时无法向管理员发出警报，更多起到监督和事后调查的作用。多功能监控与报警系统将远程监控和蜂鸣器警报系统结合，能够实时远程监控实验室内温度、湿度、仪器状态等，当发生异常时，报警系统会发出警报，安全负责人可在线远程监控实验室内情况并通过监控系统记录。这一系统的诞生弥补了实验室内无人值守时的安全空白，实现24 h远程安全管理。