高校多學科交叉實驗室安全管理探究與實踐

單雪晴，周 蓮，李 敏，黃哲群，孫潔林，邵志峰，夏偉梁

（上海交通大學致遠學院致遠創新研究中心，上海 200240）

0 引言

高校實驗室被喻為“現代化大學的心臟”，是高校建設發展的重要基地［1］。實驗室安全管理不僅是高校各項科研、教學、服務工作正常開展的前提與保障，也是高校校園建設的重要內容之一［2］。隨著當今社會需求的不斷改變，學科知識逐漸從單一向交叉、融合發展，學科領域也走向多學科交叉、跨學科乃至超學科；如今，多學科的交叉融合已成為科學發展的新征程，也成為建設一流學科的重要途徑之一［3-4］。美國“國家科學院凱克未來創新計劃”［5］、英國研究理事會［6］、法國國家科學研究中心［7］分別通過一系列資助計劃和優惠政策力圖打破學科壁壘，大力促進交叉學科的發展；2006 年北京大學成立前沿交叉學科研究院，成為了我國多學科交叉前沿研究的先鋒陣地［8］。2020 年8 月，我國決定新增“交叉學科”作為新的第14 個學科門類；國家自然科學基金委也新設立交叉科學部［9］。在時代的推動下，各類多學科交叉創新實驗室或實驗平臺孕育而生，但多學科交叉實驗室在管理上相比其他實驗室更加復雜和特殊，因此高校對多學科交叉實驗室的開放與安全管理也提出了更高的要求［10-11］。

環境、健康與安全體系（Environment，Health and Safety，EHS）于20 世紀90 年代提出，經過不斷的實踐積累，EHS管理機制和體系逐漸成熟并完善，形成了一套環保、健康、安全“三位一體”的完整體系［12-13］。為了確保實驗室安全，以美國為代表的發達國家高校實驗室廣泛推廣EHS 體系［14］。該體系貫徹“以人為本”的管理理念，主張從最不利原則出發，把一切可能發生的危險進行預評估，采取相應的預防措施，將危害、事故發生的可能性及其后果降到最低，盡可能減少環境污染和對人體的傷害，確保人員健康與安全［15-16］。在歐美、澳大利亞、新加坡等國家，高校實驗室安全管理隊伍的組織構架完整，管理與執行人員的專業化程度高，各職能部門的分管職責和分管內容相對明確但互相銜接，形成了特色鮮明的EHS 實驗室文化并取得了良好的管理效果［17-18］。因此，如何將國際先進的EHS管理經驗應用于我國高校實驗室建設管理，特別是多學科交叉實驗室的安全管理策略，是實驗室管理人員的一個重要研究方向。

2016 年，在“國家雙創示范基地”的支持下，致遠學院與學生創新中心聯合建設成立致遠創新研究中心（Zhiyuan Innovative Research Center，ZIRC）。針對人類生存與社會發展的瓶頸問題，建設數據科學與技術、生物分子探測、能源材料交叉、量子通信與計算4 個聚焦平臺，通過合理布局與規劃，將這4 個平臺有機融合于同一物理空間，構建了多學科大方向交叉的實體中心實驗室，主要支撐以“致遠榮譽計劃”本科生為主體開展自主科研探究與技術創新。ZIRC 中心實驗室于2018 年10 月正式啟用，借鑒EHS管理體系，積極探索交叉實驗室安全管理創新模式，建設實驗室管理體系；相比于其他實驗室，ZIRC中心實驗室針對拔尖人才安全管理有較早的探索。2019 年“拔尖計劃2.0”全面啟動，ZIRC中心實驗室對拔尖人才的安全管理啟動了更加細致、深入、嚴謹的管理模式。

本文結合ZIRC在中心實驗室安全管理方面的實踐經驗，歸納多學科交叉實驗室的特點，分析管理難點，提出針對性的處理策略、方法與建議，以期為更多新興的多學科交叉實驗室的安全管理提供借鑒。

1 多學科交叉實驗室的特點及管理難點

1.1 科研人員的學科背景、研究方向、年級多樣化

ZIRC中心實驗室面向學校全體師生開放，并重點支持入選“致遠榮譽計劃”的本科生開展研究與探索，科研人員具有學科背景、研究方向、年級多樣化等特點，僅“致遠榮譽計劃”就覆蓋了數學、物理、計算機科學、生命科學、化學、生物醫學科學6 個理科方向以及大工科方向。ZIRC中心實驗室的統計數據顯示，進入ZIRC 的本科生占69.8%，其中一年級本科生占15.1%，碩士、博士研究生占23.5%，指導教授占6.7%，這些實驗人員分別來自多個不同的學院，有不同的學科背景，學生對各學科理論知識的掌握、儀器設備操作等基本能力有較大差異，并且低年級本科生對這兩方面的技能相比其他年級更加薄弱。在ZIRC 中心實驗室，科研人員與不同領域的教授合作開展多學科交叉創新研究課題，他們的研究課題不僅多樣且涉及的領域非常廣泛，這使實驗室安全教育及安全管理工作更加復雜多樣，給實驗室安全管理人員帶來挑戰。

1.2 中心實驗室儀器、設施、試劑、耗材多樣化

大型精密儀器設備通常適用于交叉學科，其工作原理復雜，操作難度大，輔助零配件繁多，對實驗室的儀器管理有非常高的要求。ZIRC 中心實驗室面積約600 m2，融合了4 大聚焦平臺（含150 m2的萬級潔凈間），兼具學術討論空間，服務于本科實驗教學與科研。實驗室配備總價值超過2 000 萬元、共計240 臺（套）科研及實驗設備，以及近3 000 個實驗元器件或設備零配件，其中11 臺為高端精密設備（價值200 萬元以上設備4 臺、價值50～200 萬元設備3 臺、20～50萬元設備4 臺），并配備氮氣、二氧化碳、空氣、氧氣等氣體鋼瓶、氣路支撐大型儀器設備的常規運行。

根據實驗課程、研究課題的需要，實驗室還配備了眾多生物化學試劑、藥品，以及細菌、細胞系等生物材料，其種類、性質、用途、保存方法各不相同，極容易在存儲、使用中出現問題，特別是危險化學藥品、生物材料的管理，給實驗室安全管理人員帶來較大的壓力。

1.3 實驗廢液、廢棄物種類繁多

由于學科背景、研究方向、設備、藥品、耗材的多樣性，導致實驗中產生的廢液與廢棄物也相對多樣性，在處理廢液及廢棄物時其分類標準及處理方式也有很多不同。因此，如何快速、準確地處理實驗廢液及廢棄物是對實驗室安全管理人員能力的考驗。

2 完善實驗室管理制度及應急預案

針對多學科交叉實驗室科研人員學科背景、研究方向、年級多樣，儀器、設施、藥品、耗材多樣，實驗廢液、廢棄物種類繁多等特點及管理難點，ZIRC 中心實驗室安全管理工作組制定了責任體系、管理條例以及應急預案等，用于輔助實驗室安全管理工作。實踐表明，完善的實驗室管理制度及應急預案使安全管理工作更加清晰明了、有章可循，不僅提高了安全管理工作效率，使實驗室安全更有所保障。

2.1 建立健全的實驗室安全管理制度

實驗室安全管理制度的建設和實施是做好實驗室安全管理工作、提高實驗人員安全意識的先決條件。ZIRC中心實驗室建立科學的實驗室安全管理制度，確保實驗人員的身心健康，保障教學科研工作的順利開展，保護實驗室及周邊環境安全。借鑒EHS 管理模式，結合ZIRC 中心實驗室的交叉學科特色、專業特點和安全管理工作實際情況及難點，制定“上海交通大學致遠創新研究中心（ZIRC）中心實驗室管理條例”“致遠創新研究中心安全承諾書”“致遠創新研究中心（ZIRC）中心實驗室安全應急預案”等文件，用于ZIRC中心實驗室管轄所有實驗平臺，做到實驗室安全管理有章可循，為安全管理工作提供了基本保障。

根據設備安全特性，中心實驗室所有設備（參考設備清單）分為ABCD 4 類。操作人員必須嚴格根據設備安全級別（見表1），按照相應要求進行預約和操作。例如能源材料交叉平臺原子力顯微鏡、原子層沉積系統為B類；量子通信與計算平臺飛秒激光器為A類；生物分子探測平臺結構照明顯微鏡為B 類。實驗室技術負責教師針對原子力顯微鏡、結構照明顯微鏡、原子層沉積系統、飛秒激光器等工作原理復雜、操作難度大的研究級精密儀器設備，分別制作大型設備使用規范及操作規程與規范操作視頻，實驗人員可隨時在線了解并學習儀器的操作方法、安全注意事項，也可線上預約參加儀器培訓，大大方便了實驗人員，特別是本科生，學習大型精密設備操作方法，并能夠在掌握技術后，自主使用這些設備進行跨學科研究與探索。

表1 ZIRC中心實驗室設備安全等級分類______

2.2 構建明確的實驗室安全責任體系

美國高校實驗室安全管理機構由EHS總部、辦公室和委員會組成，分別承擔頂層制度設計、安全管理實施和安全管理監督的工作，3 個部門協同管理，全力保障高校實驗室安全［15］。借鑒ESH安全管理責任體系建設模式，ZIRC設立了中心實驗室安全負責人主管、平臺責任教授督管、平臺技術負責人／項目指導教師／授課教師協同管理、實驗室安全員全面監管的管理責任體系；將實驗室的消防、水電、氣瓶、危化品、激光及設備操作安全等各項安全防范管理工作落實到各平臺，安全責任落實到個人的實驗室責任制度。

2.3 制定詳細有效的應急預案

根據ZIRC中心實驗室的實際情況，成立ZIRC 中心實驗室應急處置管理工作組：致遠學院副院長擔任工作組組長、事故應急處置第一負責人，明確各平臺責任教授為各平臺事故處置第一責任人，平臺技術負責人及實驗室安全員為事故處置的直接責任人，將事故應急處置責任落實到人。

根據ZIRC中心實驗室實驗類別及儀器設備的特點，配備了消火栓、滅火器、滅火毯、呼吸面罩等可處理火災的應急消防設施，還配備了洗眼器、緊急沖淋器、急救箱、化學品防泄漏工具箱等應急設施。氣瓶間及氣瓶柜附近設置氧氣及二氧化碳濃度探測器實時監測氧氣和二氧化碳濃度，如有氣瓶發生泄漏第一時間報警，安全管理人員可立即疏散實驗室內師生并聯系工程師進行檢修，保障實驗室內工作人員人身安全。

在實驗室EHS風險評估的基礎上，根據ZIRC 中心實驗室存在的危險源歸納整理了8 類具有針對性且易操作的應急處置措施，包括觸電、火災、化學品灼傷、化學品泄漏、化學試劑中毒、實驗室生物感染、激光灼傷等，為來自不同學科領域的實驗人員快速檢索各類事故的處置方式提供便利。在編撰應急預案時，行文力求簡潔明了，并結合實驗室應急設施的位置和使用方法，配以圖示進行說明，以便事故發生時，實驗人員與管理人員能夠以最快的速度定位應急設施，正確操作相關應急設施開展施救，力爭在最大程度上保障實驗人員的人身安全與健康，保證國家財產的安全，同時保護實驗室內外環境免受污染。

3 構建多元化的實驗室安全教育及管理體系

3.1 建立實驗室安全教育體系

完善的安全教育是實驗室安全的基礎，加強安全教育、提高全員安全意識是EHS 安全管理體系建設中的重點建設任務之一［19］。ZIRC 中心實驗室根據學生的學科背景特點，建立了完善的實驗室安全教育體系，具體內容如圖1 所示。以實驗室基本原則為支撐，設計所有平臺通用的通識知識，這些知識依據ZIRC 中心實驗室具體情況整體設計，包括實驗室安全基礎知識、危險源識別、應急預案、安全管理等內容。同時從科研人員的學科背景出發，不同學科背景學生的實驗內容存在的安全隱患不同，因此安全教育內容又細分為化學、生物、激光等方向。其中，化學類安全課程包括危化品安全知識、實驗基礎操作安全、化學藥品安全管理、玻璃器皿安全管理、事故緊急應變措施、廢棄物處理等；激光類安全課程包括基本光學設備操作、光學實驗注意事項、激光設備安全操作、單光子設備操作、激光灼傷應急措施等；生物類安全課程包括生物樣品安全管理、特殊設備注意事項、廢棄生物樣品管理、生物感染應急措施等。

圖1 實驗室安全教育體系

3.2 實施線上、線下相結合的安全教育及管理模式

較好的課程體系和管理方法需要有較好的方式進行輸出［20］，線上、線下相結合的安全教育及管理模式符合EHS先進的教育及管理理念。ZIRC 中心實驗室在安全教育以及管理工作中引入線上、線下相結合的手段，形成混合式教育、管理模式，如圖2 所示。ZIRC中心實驗室將安全知識進行梳理，將安全培訓課件、大型設備使用及規范操作視頻、ZIRC中心實驗室管理條例、應急預案等上傳至線上系統供學生自主瀏覽學習。此外，學生還可以線上報名安全培訓、線上進行安全知識測試、線上預約大型設備以及線上向教師提問和留言，教師可以線上開展安全培訓、召開安全會議、審核設備預約信息、反饋學生的提問及留言等。線下安全教育及管理模式方便教師引導學生構建實驗室安全知識體系，傳遞“安全第一，預防為主”的價值觀，同時開展實操性強的大型儀器設備培訓以及緊急救亡逃生演練。綜上所述，線上教學及管理模式不僅方便學生學習實驗室安全知識和安全管理條例，還方便教師及時處理預約和留言消息；線下教學及管理模式更方便老師對學生實際操作技能的訓練和緊急救援措施的演練。融合線上和線下相結合的安全教育及管理模式，既可以提高學生學習安全知識的主動性和靈活性，又可以提高教師安全管理效率。

圖2 實驗室安全教育、管理模式

3.3 嚴格開展實驗室安全教育培訓

做好實驗室安全教育培訓工作，是推行實驗室先進安全管理方法的關鍵［21］。學生需先通過上海交通大學安全教育及安全考試，并簽署“上海交通大學實驗室安全個人承諾書”方可獲得預約ZIRC 中心實驗室安全培訓及應急演練資格。成功預約ZIRC 中心實驗室安全培訓及應急演練后，由實驗室安全員組織培訓線下講座和線上自學課程，內容包括實驗室基本要求，實驗室化學類、激光類、生物類安全知識，實驗室安全常識視頻、緊急救亡逃生方法、事故應急演練和ZIRC中心實驗室安全知識測試，測試內容包括實驗室安全相關法規和制度、個人防護知識、實驗室安全常識和專業知識、緊急救亡逃生方法、特殊設備注意事項等；在線安全測試達到滿分并簽署“致遠創新研究中心安全承諾書”的學生方可獲得實驗室準入資格。進入實驗室前，學生還需填寫實驗申請書，并在申請書中寫明實驗日期、實驗時間、所需實驗試劑、所需設備、同組人員姓名、存在的安全隱患、安全隱患應急預案等，申請人和指導教師分別簽字后上交ZIRC 留存。ZIRC中心實驗室管理教師根據學生提交的申請書對每一項內容進行核查，確認符合要求后，方可授權學生進入實驗室開展研究。

4 實驗室安全管理實踐

4.1 實施有效的懲罰措施

ZIRC中心實驗室拒絕任何違章、違規實驗操作，發現任何違章作業立即加以制止并關閉實驗室準入權限，必須重新接受安全教育并通過安全知識測試才可再次獲得實驗室準入資格。對于違反實驗室安全制度造成的責任事故，ZIRC 將追究使用者的責任，給予使用者合理的處分。若因操作不當等原因導致設備損壞，造成財產損失，ZIRC 將追究使用人及其指導教師的經濟責任。

4.2 全面落實實驗室安全檢查

ZIRC中心實驗室安全管理工作組依據EHS 管理原則制定安全檢查制度，全面落實監督管理措施，強化各類責任制度。由實驗室安全管理員負責ZIRC 中心實驗室的每日巡查及不定期的安全隱患排查，并及時做好檢查記錄。根據學校要求，定期組織實驗室自查自糾工作，對實驗室的重點部位進行重點、詳細地檢查并做好記錄，絕對不留死角。對排查中發現的問題必須及時整改，消除一切安全隱患。做好化學品購買與儲存，實驗廢棄物處置等安全管理的同時，兼顧實驗室衛生管理工作，確保實驗室環境整潔有序，為師生營造安全舒心的實驗環境。

4.3 實驗室安全檔案歸檔管理

根據ZIRC中心實驗室實際情況，建立完備的實驗室設備、試劑、安全培訓和人員管理的檔案資料；全面掌握實驗室運行的安全技術特點和要求，監督所有平臺運行與管理符合安全要求；為實驗室師生提供全面安全服務，落實各項安全制度并執行檢查，記錄存檔。同時根據ZIRC中心實驗室自身特點及管理需要實時更新“上海交通大學普通化學藥品安全管理臺賬”“上海交通大學化學藥品領用管理臺賬”“上海交通大學管制藥品安全管理臺賬”，并制做ZIRC 科研（自修）人員出入臺賬和ZIRC氣瓶安全管理臺賬等檔案用于協助實驗室安全管理，集中歸檔，并由專人管理。

4.4 積極開展實驗室安全文化建設

ZIRC中心實驗室內明顯處張貼各類警示標志，包括穿著實驗服、小心氣瓶、禁止煙火、禁止飲食、當心激光、必須佩戴遮光防護眼鏡等醒目的安全警示標志，時刻提醒實驗人員遵守實驗室守則。除此之外，ZIRC中心實驗室還定期開展各式各樣的實驗室安全普及文化活動，例如“實驗室安全月”活動，利用各類活動積極宣傳、普及應急知識和技能，如：火災、燒傷、灼傷、化學品中毒及泄漏、觸電等急救處理辦法；化學、生物、激光等安全知識講座、實驗室安全事故緊急救援演練等主題活動；通過各類活動，實現實驗室安全知識、緊急救援措施的推廣及普及，加強實驗室安全文化建設，提高師生實驗室安全技能和安全意識。

5 結語

ZIRC中心實驗室安全管理具有以人為本、多學科交叉、結構復雜等特點；根據這些特點，ZIRC中心實驗室借鑒EHS管理體系制定了系統的實驗室安全教育體系和完善的實驗室安全管理制度。經過多年的實驗室安全管理制度、體系的建設與實踐，實驗室安全教育及管理水平穩步提升，實驗人員安全意識逐步提高，進入ZIRC中心實驗室的老師及學生對ZIRC 中心實驗室的管理制度及安全教育模式給出了廣泛好評，這些好評對ZIRC安全管理工作組成員是極大的鼓勵及認可，激勵工作組所有成員齊心協力抓好安全管理工作，守住安全紅線，建立可復制、易操作、易管理、良性循環的高校多學科交叉實驗室安全教育及管理體系，全力支撐各類實驗教學和科研創新活動的開展，為高校師生營造安全和諧、舒適健康的工作環境貢獻全部力量。

本論文得到“基礎學科拔尖學生培養計劃2.0”“國家雙創示范基地”“2020 年上海市高校本科重點教改項目《致遠創新計劃：本科自主創新人才培養體系的探索與實踐》”的支持，以及上海交通大學資產管理與實驗室處、實驗室安全與環保中心與學生創新中心的指導，在此一并致謝。