刘恩涛，王 华，吕晓霞，陈 波，张 成，陈 刚

（中国地质大学（武汉）a.海洋学院；b.资源学院，武汉 430074）

0 引言

高校实验室是开展教学、科研和社会服务的重要基地，是培养高素质科研人才、产出创新性成果的重要平台［1］。一流实验室建设是高校综合改革和“双一流”建设的重要内容，是体现学校综合实力和学科建设水平的重要标志［2］。随着我国科教兴国和“双一流”战略的实施，高校实验室数量和规模快速扩大，尤其是以超净实验室为代表的一流实验室数量快速增长，给实验室安全管理带来了巨大的压力和挑战［2-3］。不同类型的实验室所面临的安全要素差异较大，潜在的安全隐患和风险复杂多样。尽管国内实验室在仪器设备、硬件配置上得到了显著改善，但在实验室安全管理、安全培训方面积累经验有限，导致高校化学类实验室安全事故频发，造成较大的人员伤亡和国家财产损失［4-5］。

化学类超净实验室是一种特殊的化学实验室，是精确测定超低含量元素及同位素组分的重要平台，对空气中颗粒物、温度、压力、湿度等环境要素都有很高要求，从而确保实验室保持很高的洁净度。相较于其他实验室，化学类超净实验室是一个相对封闭的空间，储备的危险性试剂及高压气体类型更多，安全隐患也更多；而且还配备有较多贵重精密仪器，实验仪器开放程度高，安全管理难度较大，若安全管理不到位便容易触发安全事故［6-9］。例如，2010 年1 月美国得克萨斯州理工大学化学与生物化学系实验室发生了爆炸，导致1 名毕业生失去了3 根手指并严重烧伤。2018 年12 月印度班加罗尔Manoj Kumar研究员在高压氢气瓶爆炸中丧生。近年来国内化学类超净实验室气体爆炸、火灾、激光辐射等安全事故时有发生，危及师生人身安全并对公共安全造成威胁［4］。在国家“双一流”建设支持下，我国超净实验室规模势必会进一步扩大，如何确保实验室安全运行，构建完善的安全管理体系，创建安全和谐校园，已成为高校实验室建设与管理工作的重要内容［10-12］。

昆士兰大学（University of Queensland）始建于1909 年，是世界50 强名校，享誉全球的高等科研学府，是澳大利亚最大、最有声望的大学之一。昆士兰大学同位素化学超净实验室创建于20 世纪90 年代，是国际上最先进的化学超净实验室之一，具有长达30 余年的超净实验室安全管理经验［13-14］。通过对昆士兰大学安全管理体系系统研究和介绍，并结合国内化学实验室管理现状，探讨如何构建完善的实验室安全体系，从而为提高我国实验室安全管理水平提供借鉴。

1 化学类超净实验室特点及安全管理主要内容

1.1 化学类超净实验室特点

超净实验室，也称为无尘实验室或超净间。超净实验室对实验室空气中颗粒物、污染物、温度、湿度、室内压力、气流速度、气流分布、噪声振动、清洁度、静电都有严格的控制范围［10］。无论外部空气如何变化，超净实验室内部都能保持标准要求的清洁度、湿度、温度和压力等［15］。超净实验室可进一步分为化学超净实验室、生物超净实验室、光学超净实验室等类型，其中以化学超净实验室最为常见。化学超净实验室要求实验室洁净度达到千级以上，其洁净程度与一类切口无菌手术标准相当。具体参数包括换气次数大于50 次/h，新风量大于30 m3/h，不大于0.5 μm粒径的尘埃粒子数量控制在3 500 个/m3以下，微尘数量被严格控制在1 000 个/m3以内，温度（22 ±2）℃，湿度55 ±5%，洁净区域的压力要高于非洁净区域的压力等。超净实验室为一个相对封闭的系统，其中空气过滤系统由空调机组、过滤系统和进排风通道等组成，气流经过初效、中效、高效过滤后，将空气中粉尘、铅元素等过滤掉，从而达到净化空气的目的。化学类超净实验室提供的水需要经过二级甚至三级净化，得到电阻率为18.2 MΩ·cm 的去离子水。实验室用于化学处理的各类酸（盐酸、硝酸、氢氟酸）都需要经过至少两次蒸馏。此外，实验室所用的实验耗材，都需要经过多次高温酸洗。通过以上途径，最大程度控制空气、水源、酸、实验耗材等途径带来的污染，确保实验室极低的本底，从而实现高精度测试低含量或超低含量元素浓度及同位素组成。例如，昆士兰大学同位素地球化学超净实验室Pb同位素的本底为15 ×10-12，因而可以精确确定Pb同位素含量仅几十个（×10-8）的方解石脉体形成年代［16］。此外，化学类超净实验室储备的危险性试剂及高压气体类型很多，而且还配备有较多贵重精密仪器，实验仪器开放程度高，安全管理难度较大。

1.2 化学类超净实验室安全管理主要内容

（1）化学试剂安全。化学是一门实验科学，在实验样品溶解、化学分离过程中会接触到多种化学试剂，例如硝酸、盐酸、氢氟酸、氨水、实验试剂等。而这些实验试剂大多有毒有害，并具有较强的腐蚀性，其中以氢氟酸最为突出。氢氟酸不仅对皮肤具有腐蚀作用，而且氟离子进入血液或组织内可与其钙镁离子结合导致骨骼钙化，摄入1.5 g 氢氟酸甚至会致人死亡。化学及实验试剂在采购、运输、存储、使用、废弃的过程中，如果措施不当，都可能发生安全事故。

（2）水电气安全。化学类超净实验室往往设置多个化学处理间，同时配备较多的质谱分析设备，对水电气配备带来一定挑战。例如实验耗材在清洗过程中，需要将热台加热至350 ℃并持续6 h，如果没有按时关掉热台便可能触发火灾。大型仪器操作不当也会导致设备故障或电路短路，触发火灾。大型仪器在使用过程中往往需要冷却水冷却，一旦发生漏水便会引起安全事故。除此之外，化学超净实验室质谱仪器使用氢气、氮气、氦气、氩气、氧气等压缩气体，这些气体存储于钢瓶中，在搬运、存储、使用过程中都容易发生安全事故。尤其氢气等可燃性气体，操作不当会引起爆炸。

（3）仪器安全。化学类超净实验室通常配置有多台贵重精密仪器。例如，昆士兰大学同位素地球化学超净实验室拥有2 台多接收等离子体质谱仪、3 台四级杆等离子质谱仪和2 台激光剥蚀仪。这些大型设备对实验流程和实验操作都有严格的规定，而且对温度、湿度、压力、噪音等环境要素都有较高要求。大部分仪器开放程度很高，由于操作不当或疏忽大意都会导致仪器受损，并诱发火灾、漏水等安全事故。

（4）辐射安全。激光等设备如果使用不当会对人们的眼睛和皮肤造成严重伤害，甚至引起火灾、电击、烫伤等严重人身危害。放射性药品如果放置不当，也会产生各类辐射，对人体健康产生危害。放射性废弃物如果处置不当还会导致环境污染。

2 昆士兰大学安全管理组织架构体系

澳大利亚是世界高等教育发达国家，对师生安全尤为重视［9，13］。昆士兰大学根据《2011 年昆士兰州工作健康和安全法》，学校成立了职业健康和安全委员会（Occupational Health and Safety Committees），受校长的风险和合规委员会（Risk and Compliance Committee）和首席运营官（Chief Operating Officer）监督，其主要职责为参与危险评估、制定安全标准和政策。在学部、学院成立安全委员会分会，层层把关，逐级管理，负责健康与安全事务管理、讨论与处置。学校由委员会主席、委员会执行官、委员会秘书、安全主管）、管理部门负责人等组成，并由副校长担任委员会主席。在学部，由学部主任担任主席，成员包括管辖学院的安全主管、分委员会秘书等。学院成立学院安全委员会分会，院长作为第一安全负责人，其成员包括分管副院长、安全主管、各实验室负责人等，共计10 余人。学校、学部、学院三级职业健康和安全委员会由各级安全主管衔接，随时向上级委员会报告突发安全状况，定期组织安全培训和讲座，营造健康与安全的文化氛围。

实验室其安全管理工作受学院职业健康和安全委员会的领导，由安全主管提供具体的监督和指导。实验室经理为实验室第一负责人，负责实验室安全培训、安全监管和风险预估。实验室出了安全问题，小则整改评估，大则实验室关闭，实验室经理被解雇。昆士兰大学职业健康和安全委员会构建了实验室HSW（Health，Safety and Wellness）管理体系，并制定了详细的安全管理细则（PPL 2.10.03 Health，Safety and Wellness Policy）。在组织架构方面，学校拥有一支专业的管理队伍，从各级安全主管到实验室经理，都为熟悉实验室管理的专业人员，为实验室提供技术、管理、服务的专业支撑。

3 昆士兰大学实验室安全培训机制

3.1 建立全员培训制度

昆士兰大学实验室实施严格的安全培训及准入制度。在进入实验室之前，无论是管理人员、教师、学生、访问学者还是志愿者，都必须经过系统的安全培训，达到要求后方可进入实验室开展实验研究。即便是具有工作经验的研究人员，也需要按部就班完成相关安全培训，通过考核后方可获得准入资格（见图1）。

图1 昆士兰大学严格全面的安全培训流程

3.2 培训内容系统化

昆士兰大学安全培训内容全面系统，首先要完成年度防火安全培训、一般工作场所安全培训、常规实验室安全培训、常规工作间安全培训、化学安全培训、高压气体安全培训。如果受培训的师生在实验过程中会用到生物样品、激光仪器等，还需要完成对应的生物安全培训、激光辐射安全培训（见图1）等专业培训。在完成以上安全培训的基础上，方可申请化学超净实验室安全培训。完成化学超净实验室安全培训后，成绩合格并经过实验室负责人批准后，方可获得准入权限。

3.3 培训形式多样化

昆士兰大学安全培训形式多样，包括线上考核培训、安全培训班和线下培训3 种形式。线上培训需要学员自主在网上完成课程学习后，申请网上考核，考试成绩80 分以上合格，成绩不达标可申请补考。昆士兰大学年度防火安全培训、一般工作场所安全培训、常规实验室安全培训、化学安全培训、高压气体安全培训、激光辐射安全培训均采用线上培训的方式。此外，学院安全主管会定期举办安全培训班，传授系统的安全理论知识，并给每位学员发放培训手册，详细介绍日常工作安全要求、紧急情况下应急处理、安全工作流程等。超净实验室安全培训由实验室经理直接负责，采用线下培训“一对一”的形式开展（见图1）。

3.4 化学类超净实验室培训系统全面

完成线上考核培训和安全培训班之后，培训学员需要进行更为严格的化学类超净实验室安全培训，其培训内容包含安全防护培训、基本安全规范、标准操作程序、危害培训、废弃物管理等：①安全防护培训。化学类超净实验室存储较多的危险性实验试剂，因而对个人防护装置和实验着装要求有较高要求。培训中详细介绍实验服、不同类型护目镜、不同类材质手套的使用方法和使用环境。例如，在使用氢氟酸时，需要实验人员佩戴双层手套，而且外层手套为耐氢氟酸橡胶手套。②基本安全规范。详细介绍紧急状况下的应急处理预案，告知急救箱、紧急淋浴装置位置及使用方法、紧急洗眼台位置、紧急撤离路线、紧急电话手册、紧急情况下应对方案等。③标准操作程序。详细介绍化学处理及实验耗材清洗过程，介绍高速离心机、激光、加热板、烘箱、去离子水机器、质谱仪的安全使用规范，告知高压气体使用方法。④危害培训。目的在于如何在危险发生时将其危害或者损失降到最低，其主要内容包括：确定潜在危害、建立危害控制和执行危害控制手段等内容。⑤废弃物管理。告知各种化学、电池废弃物处理流程。⑥防污染措施。介绍超净实验室对于着装、样品、防护的特殊要求。例如，样品进入实验室前需要擦掉表面灰尘、尽量杜绝粉末样品、随时关门、完成一项操作后需更换手套等防交叉污染措施。

3.5 安全培训常态化

学校所有实验室都实行准入制度，每项安全培训都有对应的有效期，逾期需要重新培训。例如，防火安全培训有限期1 年，一般公共场所培训有效期2 年。当实验环境发生变化时，例如实验室新增贵重仪器或新类别危险试剂时，都需要组织实验人员补充安全培训，告知安全隐患、使用方法和应急预案。此外，师生进入实验室后，若没有按照规定穿戴防护装备，或没有按照实验规则开展实验研究，实验室经理有权取消其进入权限，通过再次培训和考核后方可进入（见图1）。

4 昆士兰大学日常安全管理举措

4.1 安全标识和防护装备

学校实验大楼及实验室内，安全标识种类多样，张贴于醒目位置（见图2）。实验室中存储的所有溶剂、样品、稀释液和缓冲液，均张贴有详细的安全标志，提醒实验人员注意安全防范，标注内容包括：危险标识、防护措施、样品名称、浓度、使用人、日期等信息（见图2）。例如，对实验室使用的氢氟酸、硝酸和盐酸分别张贴红色、黄色和绿色标签条，而去离子水使用蓝色标签条，一目了然，起到警示或提示作用。

图2 昆士兰大学安全标识示例

同位素超净实验室安全防护装备齐全，供应充分。其防护设备主要包括身体防护（防酸碱服饰、防酸碱罩衣）、手部防护（乳胶手套、橡胶手套、防高温手套、绝缘手套）、面部防护（防护面具、防毒面具）、眼部防护（常规护目镜、防辐射护目镜）、足部防护（防酸牛皮鞋、防滑绝缘鞋）、急救设施及物品（紧急淋浴器、急救样品、紧急洗眼器、急救箱、紧急呼叫器等）、工作环境防护（烟雾探测器、火警装置、气体检测报警器、灭火器、空气过滤设备、通风设备等）。以上设备及防护用品都会定期保养或者维护，并标注有效期限，确保防护设备安全有效。

4.2 安全责任及实验流程的审核

每个实验室都有明确的负责人，对实验室安全负主要责任。此外，导师也是学生的安全负责人，对学生的实验安全负责。学生在进行实验分析以前，需要全面评估实验方案，明确潜在的安全因素，填写安全工作流程文件，安全工作流程文件需要经过实验室负责人或者授权人审批后，才能进入实验室开展实验研究。此外，对涉及氢氟酸的实验，较其他类型实验更具有危险性，在操作员没有相关使用经验的情况下，实验室负责人会委派技术人员对实验过程进行现场指导。

4.3 严格实行门禁和登记制度

学校所有的实验室均实行门禁制度，只有取得实验室安全培训后方可获得准入权限。门禁制度的优势在于每个进入实验室的人均有准确的记录。门禁制度的另一个优势在于，可以有区别的限定不同身份的师生的准入时间。昆士兰大学规定学生只能在工作日工作时间内进入实验室开展实验研究，而固定实验人员具有全天候的准入权限。对危险品、放射性药品、仪器使用实行登记制度，需要注明使用人、使用时间、样品情况等等，确保药品及仪器使用情况有记录可查。

4.4 意外事故防范

学校编制了实验室安全指导手册，其内容覆盖紧急情况处置方法、火灾、危险品、电器安全等内容。在指导手册，还制定了具有操作性的应急预案。实验室存在安全隐患的地方均贴有应急预案，详细介绍遇到紧急情况的处理方式、联系人、联系方式等（见图3）。

图3 昆士兰大学应急预案相关信息

当遇到险情时，实验人员只需要按照安全标识上的流程积极应对，不会产生慌乱。为了防范意外事故，学校实行“严禁独自1 人在实验室内工作”的原则，以降低在实验过程的发生安全隐患的概率。定期举办消防演习和安全培训。学校安全部门全年每天24 h 待命，定期校园巡逻，可以在危险发生的第一时间赶赴现场，处理应急事件。

5 对我国高校化学类超净实验室安全管理工作的启示

我国实验室安全工作不断加强，2020 年7 月教育部颁布《关于做好2020 年度高等学校科研实验室安全工作的通知》文件，要求各实验室进一步加强实验室安全管理工作。各大高校实验室也建立较为完善的管理体系，对实验室的安全教育也开展了大量的尝试［16-17］。不过对比昆士兰大学实验室工作的重视程度、培训制度、检查制度和安全文化，不可否认还存在一定的差距［4］。通过对昆士兰大学实验室安全体系的研究，给我国实验室安全管理工作以下启示。

5.1 建立专业实验室安全管理队伍，构建完整的安全管理体系

昆士兰大学配置了专业的实验安全管理队伍，将实验室安全管理队伍与学术研究系列区别开来，并提供相对应的晋升途径。而超净实验室较普通实验室，安全管理措施更为严格。从事超净实验室工作的实验员需要具备3 年以上的超净实验室工作经验，化学类超净实验室的培训教师还需要具备分析化学或实验化学专业背景。我国目前在这方面比较欠缺，其主要原因在于专业实验室安全管理人员的匮乏。此外，昆士兰大学构建了实验室HSW管理体系，将人员健康、安全制度与工作环境相结合的综合管理体系。实验室管理工作中责权利清晰，实验室一旦发生安全监管失误，实验室负责人便需要承担相应的安全责任。该管理体系对于推动我国高校实验室改革和规范化进程具有重要的借鉴意义。

5.2 建立严格全面的培训制度，完善监督和再培训机制

昆士兰大学设置了系统的实验室安全培训体系，采用线上考核培训、安全培训班和线下培训3 种形式。超净实验室培训门类多达10 种，持续时长约15 天，将实践培训与理论培训相结合，而且实践培训所占比重高。而我国大多数实验室培训都主要依赖于理论课程及其考核，对实践培训的力度不够，且在实践环节很难做到一对一的示范指导，导致受训学生很难将实验室安全知识应用到实际的工作中。昆士兰大学给每项培训均设置有效期，超期需要再次培训。昆士兰大学建立有效的实验安全监督制度，实验人员获得准入后如果违反相关安全操作规范的行为，需要再次培训获得新的准入权限。

5.3 加强实验流程管理和安全防护，营造“安全第一”的实验室文化

昆士兰大学将实验安全管理贯穿于整个实验的全过程，在所有环节都将安全放在第1 位。针对每项常规实验设置流程文件，实现流程化管理。在每个学生做实验室以前，首先填写安全工作流程文件，说明防污染措施，制定应急预案。流程文件经实验室负责人评估后，方可开展实验研究，若实验室一旦有突发情况立刻汇报。始终如一的将安全放在第1 位，才能营造“安全第一”的实验室文化氛围。而我国目前对实验过程中的流程管理控制较少，培训对象并未将安全意识贯穿于今后的实验工作中，久而久之便会放松警惕［12，17］。此外，有别于普通实验室，超净实验室对安全防护设施要求较高，也要求每位实验人员必须按照规定穿戴防护装备。

5.4 实行门禁权限控制，建立网络信息化管理平台

我国实验室建设过程中对仪器硬件关注较多，而网络信息化管理相对滞后［18］。应该建立网络信息化管理平台，严格门禁管理，对于非实验室固定人员，原则上只允许在工作日工作时间进入实验室，严禁未经培训人员进入实验室，严格遵守“严禁独自1 人在实验室内工作”原则，从而降低在实验过程中发生安全隐患的概率。同时，建立化学试剂、放射性药品申购系统，实时监测化学试剂、放射性药品的动态变化，详细掌握其使用情况。通过信息化建设，进一步提高实验室安全管理水平和效率，将实验室安全管理水平推向新的高度。

6 结语

实验室安全管理是高校实验室建设的重要内容，在双一流建设背景下实验室安全工作面临了前所未有的挑战。通过昆士兰大学化学超净实验室安全管理经验的分享，可以看出化学超净实验室安全管理工作的特殊性、复杂性和艰巨性。唯有建立专业化的实验室管理队伍，严格实行系统化的培训考核制度，狠抓日常实验流程管理和安全防护，细水长流地推进安全文化建设，才能将安全工作落到实处。实验室安全管理是个长期的综合的系统工程，在汲取国外知名实验室安全管理的工作经验同时，不断进行实践创新，稳步提升我国高校实验室安全管理水平。