化學重點實驗室安全管理的研究與探索

侯曉霞， 王春燕， 郁 清， 許波連， 丁維平

(南京大學介觀化學教育部重點實驗室，南京210023)

0 引言

高校重點實驗室是國家科技創新體系的重要組成部分，也是國家組織高水平基礎研究和應用基礎研究、聚集和培養優秀科學家、開展學術交流的重要基地［1］。其種類繁多，從橫向上看涵蓋了工程和材料科學、數理科學、地學、生命科學、信息科學和化學等學科，從縱向上看主要包括校級、省部級和國家級等。重點實驗室是具有相對獨立性的科研實體，受科技部和教育部定期評估，優勝劣汰，其目標是獲取創新成果和自主知識產權。因此，重點實驗室的安全管理至關重要，關系到創新人才的培養和創新性研究的發展。

化學重點實驗室作為一種特殊化學實驗室，是重點實驗室的重要組成部分，其特點是人員復雜、流動性強、實驗室儲備的藥品量多，易發生事故。與普通化學實驗室相比，重點實驗室擁有較多貴重精密儀器，儀器操作開放，實驗人員不固定，安全管理難度更大，因此重點實驗室的安全管理一直是高校的重點。

近幾年來，高校化學重點實驗室安全事故頻發，氣體爆炸、火災和藥品中毒等，不僅造成財產損失，還對師生安全產生巨大威脅［2］。雖然各個實驗室都出臺了相關安全管理規章制度，也組織了安全培訓，加強了師生安全意識，但是隨著時代發展和科技進步其中一些已不符合當前實際需求，亟待改進。本文從化學重點實驗室安全事故的主要內容出發，分析了安全事故誘因，并結合所在重點實驗室的具體情況從安全意識、安全制度、硬件建設和軟件管理4大方面提出了具體安全管理措施。

1 化學重點實驗室安全管理主要內容

1.1 儀器安全

由于科研需要，化學重點實驗室通常采購了大量貴重精密的大型儀器。介觀化學教育部重點實驗室建立于2003年，現有各種大型儀器數10臺，其種類繁多，涉及光學、熱力學、電磁輻射類等。現代化學研究的多學科交叉性強，很多化學重點實驗室還有生物、物理等方面儀器，例如流式細胞儀、小動物成像儀和免疫分析儀等。這些大型儀器現代化程度高，對環境和操作都有一定要求。環境要求包括溫度、濕度和噪音等，部分儀器例如電鏡等對電離輻射和磁場也有要求。很多實驗室由于硬件條件不達標維護不到位，儀器常年曝露在較高濕度和溫度中，極易使儀器零部件損壞甚至儀器報廢造成巨大財產損失。

儀器安全包括日常維護和平時使用，為了提高大型儀器的使用效率，大部分重點實驗室儀器都對外開放，儀器使用量大，儀器操作并不由專人負責。而大型儀器由于其專業性和靈敏性對實驗準備、實驗條件設定以及實驗操作都有嚴格規定，部分學生由于疏忽或操作不規范，極易造成儀器損壞并帶來經濟損失。

1.2 藥品安全

化學是一門實驗科學，離不開實驗操作，在實驗過程中常常需要用到很多有毒有害的化學藥品。化學藥品從采購、運輸、保存、使用到處理過程都可能產生安全事故，例如震驚世人的2013年復旦大學林森浩投毒事件，就是有毒化學藥品N-二甲基亞硝胺管理不當被帶出實驗室造成的。根據調查，藥品使用不當是造成實驗室安全事故最主要的因素［3］。

1.3 水電氣安全

化學重點實驗室內貴重儀器較多，對實驗室的基礎水電氣配置也帶來一定挑戰。多數儀器使用功率較高，如果實驗室內電路老化輕則發生短路損壞儀器，重則發生火災威脅師生安全。還有一些大型儀器在使用過程中會產生大量熱量需要不斷用水冷卻，一旦發生停水或漏水，也會引發安全事故。除了水電外，實驗室內氣體使用也需注意。常用氣體有氮氣、氦氣、二氧化碳、氫氣和氧氣等，這些氣體通常儲存在鋼瓶中。對于氮氣等惰性氣體，保管和使用都較為方便，但是對于氫氣等可燃性氣體，在使用和保存時都需格外注意，2015年清華大學一博士后在使用氫氣做化學實驗時，因氫氣鋼瓶意外爆炸導致死亡，令人惋惜。

2 安全管理措施

2.1 提高師生安全意識

意識決定行為，提高師生安全意識，是安全管理的內在因素，也是核心。高校為了加強師生安全意識，開展了豐富多彩的活動，包括定期舉行安全消防演習，對新入學的學生進行安全教育，實行實驗室考核準入制度等［4］。但是大部分安全教育和考核都流于形式，在新生剛入學時統一進行安全教育宣講，再統一安排考試或者學生自行網上考核。由于缺少有效監督和長期反復考核，很多學生剛入學時有良好的安全意識，等到高年級需要進入實驗室從事科研工作時往往早已淡忘。因此安全教育不能一次性，需要根據實際情況，分級分批多次教育。在新入學時可對全體學生進行初次安全教育，強調基本安全規范，在學生心中埋下安全教育的種子;當高年級需要進入各個實驗室時，由各個實驗室分別結合具體情況進行有針對性的實驗室安全教育;在學生需要進行某個特定實驗或者操作某個大型儀器時，由專人進行專業安全教育。我院新生入學時參加統一安全教育，通過網上安全系統考核后才能開通門禁權限進出實驗室;每學期開學重點實驗室會對需要進入實驗室的學生進行實驗室安全教育，強調重點實驗室安全規范;當學生需要操作特定大型儀器時，需向儀器管理員提出培訓要求，待管理員培訓并考核通過后才能獲得賬號并操作儀器。這些措施保證了學生能夠接受到連續、有針對性并層層遞進的安全教育，全方位完善學生安全意識。

除了安全教育，營造良好安全文化氛圍也有助于提高安全意識。實驗室可設置安全教育宣傳欄，張貼安全指南和安全事故教育海報，在樓梯口、電梯內張貼相應宣傳標語，例如不能戴手套按電梯等;組織安全文化月活動，開展安全知識競賽以及消防演習;定期進行安全考核，對考核不通過的學生取消其門禁卡和儀器操作權限等。

2.2 制定切實可行的安全制度

安全制度是指導學生安全操作的具體指南，是安全管理的外在標準。

(1)實行分層安全管理。目前多數實驗室實行3級安全制度，即學校-學院-導師分層管理［5］。安全制度應確保橫向到邊、縱向到底，明確責任到人，并在實驗室內公開。學校實驗室安全工作涉及國資處、科技處和保衛處等;學院設有實驗室安全小組，學習密歇根州立大學、MIT等國外高校設立的EHS系統任命了安全代表(DSR)，每個實驗室也有相應安全責任人和安全負責人(CHO)［6-7］;實驗室建立了相應儀器管理、安全和衛生管理制度，并在每個實驗室門上張貼了實驗室安全信息(見圖1)，列出了安全責任人、安全負責人、負責人手機號、實驗室內各項危險因素以及校內門衛和急救等電話，確保學生在進入實驗室前能通過安全信息了解到需要注意的事項做好防護，在遇到突發狀況時也能第一時間聯系到相關人員進行處理。

圖1 實驗室安全信息

(2)制定儀器操作細則。為了保障大型儀器安全，針對不同儀器應制定相應安全細則。安全細則切忌空泛和理論化，應注重實踐性，針對學生操作可能出現的問題提出切實可行的解決方法，例如儀器電壓不正常時首先應當查看哪個部分。在學生進入實驗室前需對其進行安全操作培訓，在掌握各項細則后才能上崗操作儀器。受實驗員待遇和發展及高校招聘名額等限制，很多化學實驗室的儀器管理人員都是年輕講師或副教授等兼任，專業化程度不高。由于年輕教師工作繁忙、科研壓力大，只能投入很少精力在儀器管理上，導致儀器管理、維護和培訓不到位，容易引發安全事故。我院所有實驗員均為專任儀器管理人員，經培訓考核后專門負責特定儀器管理，學生需要操作儀器時，需通過實驗員培訓和考核方能上崗，保障了大型儀器的操作安全。

(3)確保藥品安全管理。對于藥品安全管理也應當制定相應管理制度，確保藥品安全。管理藥品時首先應明確各類藥品的危化品分類，從藥品采購開始根據分類要求進行運輸、保管和使用。不同藥品分類存放，并由專人管理，對于劇毒藥品應按照管理原則多人審批方能使用。制備的藥品要貼好標簽，注明成分、制備人、日期和有效期等。實驗室內配有不同廢液回收裝置，廢棄藥品尋找專業有資質的公司及時進行處理。實驗室內不存放大量藥品，并于寒暑假等定期清查，對于失效、過期藥品及時處理。

2.3 加強硬件建設

硬件建設是實驗室內硬件設施條件，是安全管理的外在保障。實驗室在規劃建造時，就應考慮安全管理問題，把安全風險評估和審核作為建設的必要條件［8］。化學實驗室需要配備符合條件的危險品倉庫，集中管理和存放各類藥品及實驗耗材。實驗室建設時要根據實際情況安排布局，設計好空調系統、新風系統以及報警系統等，安裝通風櫥，配置除濕機，某些儀器需要特殊條件，例如細胞房、X射線衍射房等，也應提前設計。盡量把需要條件類似的儀器放在一起，比如光學類儀器等，減少空間浪費的同時方便管理。

為了確保儀器和消防安全，實驗室內還應安裝門禁和警報系統，門禁權限對特定人員有條件開放。配備相應消防設施，包括不同類型的滅火器、滅火毯、滅火沙等;配備醫藥急救箱和基本藥品;每個樓層配備足夠數量的噴淋系統，并做好相應標識。

對于需要使用氣體的儀器，需在儀器旁預留空間放鋼瓶柜，所有鋼瓶都鎖在柜中確保安全。采購的氣體鋼瓶應放置在專門的鋼瓶房中，助燃氣體如氧氣等，應和可燃氣體如氫氣等放置在不同的房中，鋼瓶房內電燈做好防靜電處理防止產生電火花在氣體泄漏時引發爆炸。對于部分惰性氣體，如氮氣等，實驗室內也可考慮預先安置氣體管路，集中供氣，既能節省鋼瓶空間又安全方便。

2.4 完備軟件管理

軟件系統是實驗室的軟件建設情況，是安全管理的內在軟實力。隨著科技進步，越來越多的軟件系統運用到實驗室安全管理中。

(1)安全培訓與考核系統。很多高校針對化學類學生實施安全培訓和考核，過去以集中課堂傳授為主［9］，近幾年，北京大學等越來越多的高校建立了實驗室安全培訓與考核系統［10-11］。學生可自由安排時間登錄系統進行安全知識學習，然后在系統內考核，考核通過后才能有權限進入實驗室。中國石油大學還順應發展，開發了基于微信客戶端的安全培訓與考核系統，更加方便學生隨時隨地進行安全知識學習［12］。

(2)門禁系統。學生通過考核后才有權限進入實驗室開展化學實驗，因此實驗室的門禁系統至關重要。目前國內絕大多數院校都采取了電子門禁系統，將門禁權限與校園卡綁定，部分實驗室還安裝了更加安全的指紋門禁系統。

(3)大型儀器信息化管理系統。化學類重點實驗室內大型儀器較多，為了方便管理針對儀器管理也應有相應系統［13］。介觀化學教育部重點實驗室目前使用的是學校統一的大型儀器管理系統，從儀器采購開始就需要在系統內進行錄入相關信息，明確重要指標參數、存放地點以及管理人員等，儀器使用過程中發生維修導致的增值、零部件更換等也要在報銷前錄入系統。有了這一系統，所有大型儀器的狀態和參數等都能實時在線查找，方便學生隨時可直接聯系到具體負責人，促進了大型儀器的共享開放。

除了全校集中管理，為了方便實驗室內部大型儀器的日常使用和管理，實驗室構建了自己的局域大型儀器信息化管理系統［14］。該系統把實驗室內大型儀器集合在一個局域網內，實現了網上培訓、考核、預約、統計機時及收費等功能集合。它的應用大大節省了儀器管理人力，實驗員只需要在系統上接受培訓和考核申請，授權通過考核的賬號使用儀器的資格，按照網上申請的使用時間安排實驗，避免了儀器使用時間集中或空閑造成浪費，提高了大型儀器使用效率。

(4)藥品管理系統。化學實驗室內各類化學藥品種類繁多，很多化學藥品都有毒性，若儲存或使用不當容易造成污染，為了方便管理，藥品管理系統應運而生［15］。該系統對全院藥品采購進行統一管理，可隨時查看每個實驗室藥品種類、采購日期、數量等，避免過度采購重復樣品造成浪費，也可及時監控過期藥品，消除安全隱患。

(5)儀器監控與報警系統。實驗室內大型儀器為了方便使用和避免不必要開關機造成損壞通常24 h開機，在節假日或夜晚無人監管時儀器可能出現異常情況，針對此情況部分院校開發了儀器監控與報警系統［16］。多數實驗室內都安裝了監控系統，但是監控在發生緊急情況時無法向管理員發出警報，更多起到監督和事后調查的作用。多功能監控與報警系統將遠程監控和蜂鳴器警報系統結合，能夠實時遠程監控實驗室內溫度、濕度、儀器狀態等，當發生異常時，報警系統會發出警報，安全負責人可在線遠程監控實驗室內情況并通過監控系統記錄。這一系統的誕生彌補了實驗室內無人值守時的安全空白，實現24 h遠程安全管理。

3 結語

安全管理一直是化學實驗室的重中之重，安全無小事，從安全意識、安全制度、到硬件建設和軟件管理，每一項都是重點。除了從根本思想上提高安全意識，并制定合適完備的安全制度外，現代化的安全管理應更加注意借助于科技進步，尤其是網絡系統的進步，得益于各種新型硬件和軟件系統，實驗室安全管理必將更上一層臺階。