高校实验室事故致因分析与安全管理研究

2022-09-02宇研究员郭子萌杜红星工程师

安全 2022年8期

安宇研究员郭子萌王彪杜红星工程师

(1.中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院，北京 100083；2.郑州学安网络科技有限公司，河南郑州 450000)

0 引言

高校实验室是一个复杂的系统环境，也是校园安全隐患最为突出的场所，特别是危险系数较高的实验室，随时面临着严峻的安全风险[1]。由于实验过程涉及许多危险源，稍有不慎便会造成实验室火灾、爆炸、灼伤等事故，因化学、生物实验室产生的废气、废物污染问题也不容忽视。

频发的实验室事故严重威胁着高校安全，引发社会各界的广泛关注。从2008年开始，高校实验室安全就成为安全领域的学术焦点，深入探究高校实验室事故发生规律，加强高校实验室安全管理成为高校校园安全管理的重点工作。付净等[2]以“2-4”模型为基础，研究高校实验室事故的多发环节；阳富强等[3]基于人因分析和分类系统(Human Factors Analysis and Classification System，HFACS)模型，从多层次分析实验室事故致因的具体表现形式；田志刚等[4]在事故分析的基础上研究高校实验室的危机管理；高文红[5]则利用系统理论事故模型(Systems-Theoretic Accident Modeling and Process，STAMP)分析实验室爆炸事故致因。总体而言，目前高校实验室事故致因研究主要聚焦于事故分析和事故致因的总结，很少进一步研究事故致因对事故的影响程度。本文基于2001-2021年发生的126起高校实验室事故，总结事故致因因素，并利用关联规则挖掘探究事故致因因素对实验室事故的影响程度。

1 高校实验室安全管理现状

1.1 安全政策与制度

我国对实验室危化品安全管理有着严格的管理制度。公安部对高校的危化品管理问题采取审批制度，高校实验室危险化学品的采购、储存和使用过程均有独立部门负责审批，严禁高校师生私自采购和携带实验室危险化学品。环保部门对于高校实验室危化品废物处理、实验过程污染物处理等方面也有严格要求，高校实验室需要根据危化品的性质和种类，实行物品分类管理、分类存放、专物专放、专库专管等措施；实验完毕后，危险废物要根据种类以及特性进行分类，定期移交到具有资质的环保机构，对其进行无害化处理。

尽管在政府层面管理制度相对比较健全，但以高校为主体的实验室安全管理政策文件比较匮乏。目前高校实验室主要依据的文件依然是《高等学校实验室工作规程》(1992年发布)、《高等学校消防安全管理规定》(2009年发布)、《危险化学品安全管理条例》(2011年修订)以及各地地方法律法规，缺乏新形势下新的政策文件指导。此外，在全面推进依法治国的背景下，高校实验室管理也缺乏法律依据和基准。

1.2 安全管理体系

目前，高校实验室普遍结合“平安校园”进行项目建设，实行“双重预防体系”和三级安全检查制度进行安全管理，不断提高标准化安全实验室建设水平[6]。同时，实验室安全管理体系建设不断向信息化方向迈进，与传统的实验室安全管理体系相比，更具有主动性和科学性，能够为复杂系统提供反馈，并且主动监测安全管理状态[7]。

虽然实验室安全管理体系逐步完善，但是实验室安全管理仍然存在着安全管理细则和实验操作规程不全面、应急预案不完善等情况。由于部分学校实验室监管机制不健全，实验室管理人员安全意识不强、安全观念不深，对实验室安全问题重视程度不高，导致“制度执行不严，安全检查不力”现象的出现，降低实验室安全管理的效率，造成监管体系相对松懈的局面。

1.3 安全保障体系

目前，多数高校实验室有专门的安全投入经费，用于安全管理、购置实验室必需的安全设备以及日常维护安全设备仪器。不过，部分高校仍存在实验室安全经费投入较少的现象，甚至将安全投入经费用于实践教学、购置科研设备等，使得高校实验室的安全防护设备得不到及时维护，缺少安全防护设施。此外，有的高校将老教室改造成为实验室，这样的房屋设计和消防都存在较大安全隐患。

1.4 实验人员安全意识

目前，实验人员仍然存在安全意识不足、安全知识和技能不全面的情况。意识与教育方面，高校师生没有形成本质安全的意识思维，发生事故后，片面地将实验室事故归咎于危险源、操作不慎等原因。尽管高校均开展实验室人员准入培训，但对于实验操作规程的培训实际上无法从根源上改变实验室事故频发的问题，高校实验室应当注重实验人员安全意识的培训，推动相关人员主动关注实验室的风险隐患状况。

2 高校实验室事故致因分析

2.1 事故数量统计

2001年以来，陆续发生火灾、爆炸等各种类型的实验室事故，事故的频发严重威胁校园安全。据不完全统计，在2001-2021年期间，共发生126起高校实验室事故，共造成20人死亡、107人受伤，如图1。

图1 高校实验室事故发生时间统计图

2.2 事故类型分布

发生在实验室中的事故主要类型有火灾、爆炸、中毒、机械伤害、触电和其他事故[8]。对2001-2021年间发生的126起事故进行分类，见表1。统计显示，高校实验室的各类事故中，火灾事故和爆炸事故所占比例最多，大约占总数的82%。中毒和触电事故虽然发生较少，但事故一旦发生，人员伤亡较为严重。

表1 高校实验室事故类型统计表

2.3 事故直接原因分布

事故的直接原因可以分为人的不安全行为和物的不安全状态。对于实验室事故直接原因的界定，大致包括：违规操作、操作不慎等人为因素；储存不当、设备故障、废弃物处理等物的因素[9]，见表2。其中，操作不慎引发的事故最多，高达40起，造成43人伤亡；其次是设备故障、违规操作，分别为32与28起。

表2 高校实验室事故直接原因统计表

2.4 事故致因因素分析

从人、物、环境和管理4个方面，对导致高校实验室事故的事故致因进行分析和分类，如图2。

图2 高校实验室事故致因因素

(1)人的因素。由于人是实验的主要策划者和操作者，实验过程的每个环节几乎都与人为因素有着密切关联，因而人的因素是导致高校实验室事故最主要的原因之一。根据教育部的统计资料以及事故调查显示，人的因素作为直接原因所导致的高校实验室事故占事故总数的76%[10]。此外，高校实验室系统中，人的因素不仅限于实验操作人员，还涉及实验室安全管理者、安全决策者等。

(2)物的因素。物的因素是事故致因理论所提及的、导致事故发生的重要因素之一，对于高校实验室来说，物的因素是指实验过程中所使用到的实验仪器设备和实验材料等，尤其是实验室危险化学品等具有的易燃、易爆以及腐蚀性的材料，还有实验仪器设备存在磨损老化或质量不合格等风险，从而引发高校实验室事故。

(3)环境因素。实验室环境主要是指实验室室内布局、安全通道、光线照明、通风设施等情况。环境因素除了直接构成实验室安全隐患以外，也会间接影响着人的状态或者物的状态，例如光线照明、粉尘等不良因素会改变人的生理和心理状态，从而增大人因失误的概率，间接影响人员操作和判断，成为实验室不容忽视的间接安全隐患。

(4)管理因素。实验室安全管理是通过计划、组织、协调、控制等手段维持实验室安全的状态，从而保障实验室的安全状态。实验室系统的安全状态水平和日常安全管理有着一定关联，如果加强实验室的安全管理水平，可有效降低实验室事故的发生概率。

2.5 事故致因关联规则挖掘

关联规则挖掘是数据挖掘的一种重要方法，可以从大量数据中集中探索不同因素之间的关联关系，更加直观地展现事故因素之间的逻辑[11]。本文选用Apriori算法从多维数据中寻找因素之间有意义的联系，提取高校实验室事故致因因素的频繁项集，从而挖掘对高校实验室事故影响程度最高的事故致因因素。

本文利用关联规则挖掘，将最大前项数设定为2，设定最小支持度阈值为0.025，最小置信度阈值为0.1，最小提升度阈值为1，得到24个事故频繁项集。图3展示与高校实验室相关的24个频繁项集排序，最常见的5个频繁项集是G3、R3、R5、W4、R6，说明这些因素对高校实验室事故影响作用较大，在管理过程需要注意相关事宜。

图3 高校实验室事故相关的频繁项集排序

3 高校实验室安全管理水平提升对策

3.1 完善实验室安全制度体系

高校在遵守国家、地方政府制定的相关法律、法规和规范、规定的前提下，要结合学校自身特点和实际情况，不断完善形成“层级明确、重点突出、奖惩分明”的实验室安全管理规章制度体系。其中，建立的实验室安全管理制度体系应当包括：实验过程全时段，涉及教师、科研人员和学生全体人员的准入制度和行为管理。此外，高校应当设立专项管理制度，全面涵盖实验室准入、设备设施采购和管理、重点危险源管理、安全检查、危废处置、应急响应、激励奖励、责任追究等全过程内容，并针对化学、生物、辐射、机电等重点实验室建立专项管理制度。同时，定期审阅实验室安全管理制度，并对不符合实际情况的内容进行修订。

最后，为了实验室安全管理制度的落地实施，保证实验室的安全运行，高校应严格执行实验室安全管理制度，做到制度执行标准化、规范化。同时，高校应对实验室执行制度情况进行监督、检查和改进，推动实验室安全检查、巡查和安全风险评估常态化等措施的实施，通过刚性执行实现制度护航。

3.2 规范实验室安全责任体系

结合当前普遍推行的“三级联动”责任体系，高校应严格落实“党政同责、一岗双责、齐抓共管、失职追责”的要求，进一步建立学校总体规划、学院监督检查、实验室贯彻落实的责任体系，明确学校校长是学校实验室安全工作第一责任人，学院院长是各学院实验室安全工作第一责任人，各级实验室负责人是本级实验室安全第一责任人，压实高校各层级责任。制定校内各相关岗位的实验室安全管理责任清单，将学校的总体安全管理责任分解和落实到每个相关个体，划定各相关岗位的安全责任范畴和界限。

不仅如此，高校应严格落实《安全生产法》中“管业务必须管安全”的要求，对实验室安全工作相关的保卫、教务、科研、研究生管理等二级单位清晰界定安全职责分工，形成“机构健全、横纵到底”的安全责任体系。

3.3 深入开展实验室安全教育

2020年教育部办公厅印发的《教育系统安全专项整治三年行动计划实施方案》中，重点提到“加强实验室安全教育，开设实验室安全相关专业及课程，把实验安全教育纳入相关人才培养方案”。高校应根据现行的相关规范，高度重视实验室安全教育，构建形式多样、内容丰富、具有针对性的实验室安全教育培训体系。着重从以下几方面深入开展实验室安全教育工作：

(1)制订完善的实验室安全教育计划。积极把安全教育纳入学生培养方案，通过开设专门的必修课或选修课，把实验室安全教育作为通识教育的一部分，并落实好安全培训与准入制度。

(2)大力开展校园实验安全文化创建活动。通过开展“安全生产月”“实验室安全文化周”等系列活动，在高校校园内营造浓厚、持久的安全氛围，使安全理念真正的入脑入心。

(3)持续加强安全应急教育。组织师生开展针对性较强的爆炸、危化品泄漏，辐射安全事故及急救防护类应急演练，在增强职能部门间应急联动处置效能的同时，提高师生的自我保护和应急反应能力。

(4)利用信息化手段，提升学生的实训、实践能力。建立高校实验室安全教育数字平台，采用数字化、信息化、智能化手段，模拟实验室的实际情况，构建实验室安全教育的虚拟环境。探索使用AR/VR等工具，扩充安全教育的形式，丰富安全教育的内容。

(5)重视能力考核和培训计划改进，实现实验室安全教育闭环过程。设计线上实验室安全知识考核工具，定期对师生的安全能力进行考核。结合考核结果衡量安全教育效果，并广泛收集师生和专家学者的建议，对现有的安全教育体系进行优化和改进。

3.4 加大投入实验室条件保障

高校应当在人员队伍、支持经费、软硬件设施等多方面，加大实验室条件配备和安全投入，夯实实验室安全全方位保障能力，从而提升高校实验室管理水平，降低安全风险。

队伍保障方面要增强实验室专职人员配备和督导队伍建设。按照国家和地方政府相关规定，配齐具备一定资质的专职实验室管理人员，加强对实验室管理人员和高校教师的技能培训，把相关教师纳入实验室管理队伍之中，形成全员参与的安全管理氛围。在学校、学院层级方面，高校应当建设实验室安全督导队伍，定期对实验室安全工作开展情况进行检查和督导。

经费保障要落实实验室安全常规经费和专项经费，提供充足的财力支撑。同时，建立资金使用和财务管理制度，明确工程建设招标流程、所采购物品的安全等级和供应商资质，有效防止采购到不符合安全等级的实验物品造成安全隐患的现象，避免因私自挪用专项资金导致的高校财产流失。

硬件方面应加大安全设备设施的配备力度。全面核查校内实验室安全设备配备情况，采用新技术、新方法、新设备，弥补存在的管理漏洞，对大型仪器设备安装防护围栏和安全光栅，对实验室的现有安全设施进行更新改造。尤其重点加强危化品库和实验室危险源监控、实验室准入系统、危险废弃物处理及暂存、实验室消防火灾报警、用电保护装置、高温高压设备等方面硬件配置。

软件方面应重点加强危化品全过程管理平台、实验室安全巡检平台和危险性实验监测监控平台建设，对化学试剂和仪器设备维护、实验室安全巡查检查等安全工作进行信息化管理。在减轻实验室管理员工作量的同时，还可以规范实验室设备设施管理和化学试剂的使用管理。同时，完善实验室风险评估环节，为实验室风险管控工作提供指引和方向。

此外，高校应加强危险源辨识、安全巡检、隐患整改、安全巡检等安全保障措施，并针对重点实验制定自身的“资源可控、操作可达”的应急预案，充分做好应对危机的条件保障。