基于AHP-LEC法高校實驗室危險源安全評價★

沈 通，李孔文

(南京大學金陵學院總務處，江蘇 南京 210089)

0 引言

我國高等教育在“十三五”時期已經進入普及化階段，隨著“十四五”規劃和二〇三五年遠景目標的落實，我國的高等教育事業必將進入更高質量的發展階段。高校實驗室作為開展基礎實驗研究和高科技創新研究的重要場所[1]，決定著高等教育事業的高質量發展進程。隨著高校實驗室軟、硬件的不斷發展，安全管理已經成為實驗室建設和運行過程中首要的控制目標[2]。

對于高校教學科研實驗室安全方面的管理工作，當前大部分研究者主要的探討重點都放在構建實驗室的安全管理標準化體系以及安全管理等的一些制度層面[3-4]。比如2019年，曹以等[5]首先提出從管理制度、環境安全管理、電氣安全和機械安全等四個方面選擇12個指標對6大實驗室進行安全評價；王洋[6]從日常高校實驗室管理的責任體系、實驗室環境及安全設施、基礎安全與宣傳教育以及生物安全等方面構建了生物實驗室的安全指標體系；敬小非等[7]建立了九大一級實驗室安全指標體系，包括組織體系、安全制度、安全教育、實驗室環境管理、應急設施、水電安全、化學安全、儀器設備安全和個人防護與其他；2016年，孫學珊等[8]最先從人、機、環境和管理四方面入手建立了安全評價體系；2020年，譚小平等[9]首次提出了“五抓五促五到位”實驗室安全管理運行機制，而針對實驗室危險源識別指標體系以及危險源的危害等級評價缺乏定性與定量的分析研究。本文利用層次分析法AHP改進現有的LEC評價法，最后采用專家評分法對實驗室危險源進行LEC賦值，最終計算得出實驗室危險源的風險分值，從而有針對性地進行人防與技防的措施管理。危險源一般劃分為兩大類[10]，即第一類危險源和第二類危險源，事故的發生是兩類危險源共同作用的結果，由于第一類危險源客觀上已經存在并且在設計、建設時已經采取了必要的控制措施，所以安全工作重點是第二類危險源的控制問題。怎樣正確識別實驗室內第二類危險源以及客觀的給相關實驗室安全風險評價是實驗室安全工作的重點之一。

1 高校實驗室事故統計分析及危險源因素

通過文獻查閱、百度百科搜索引擎、瀏覽高校網站等方式方法，統計了2001年—2020年以來全國高等學校實驗室部分典型安全事故，如2001年廣東某大學發生一起實驗樓爆炸火災事故，導致了兩重傷三輕傷的嚴重后果；云南某大學在2008年發生實驗室化學爆炸，致使一名博士生嚴重受傷；北京某大學醫學部中心實驗樓在2012年發生火災，慶幸無人員傷亡；2013年在南京一所大學的廢棄實驗室引發爆炸，造成了嚴重事故；2015年徐州某大學的一個化工實驗室發生爆炸，造成惡劣后果；2018年北京某大學一實驗室發生爆炸，造成重大損失等等。參考李志紅[11]的統計數據，爆炸事故發生率占44%，火災事故占42%，中毒事故占6%，電擊事故占1%，其他事故占7%。根據GB/T 13861—2009生產過程危險和有害因素分類與代碼的規定，把生產過程中引發安全事故的危險、有害因素分為人的因素、物的因素、環境因素和管理因素等四大類，建立了如圖1所示的實驗室有害因素分類，共包括4個一級指標，13個二級指標，它反映了實驗室發生安全事故的原因。實驗室應對危險源進行辨識，按照各種實驗室的不同特性，有針對性對實驗室可能具有的危險源以及事故發生的后果做出精確的識別與分析。

2 LEC法

LEC法是美國安全專家K.J.格雷厄姆和K.F.金尼提出的對具有潛在危險性作業環境中的危險源進行半定量的安全評價方法。其危險性用風險分值D=L×E×C表示，其中,D，L，E，C的參數含義分別為風險分值、事故發生的可能性、暴露于危險環境的頻繁程度、發生事故產生的后果[12]。其分值見表1～表4。

表1 安全事故發生的可能性(L)

表2 暴露于危險環境的頻繁程度(E)

表3 發生事故造成的后果(C)

表4 風險分值(D)

表1～表3中的賦值都是根據以往的經驗和估計，這樣存在主觀因素影響較大、賦值比較模糊的缺陷。其中，L，C賦值受作業評價人員安全意識水平、安全技能、作業經驗和個人思想重視程度的差異而主觀影響較大[13]，且發生事故造成的后果未能闡述全面，賦值較為模糊[14]，因此本文根據實驗室安全事故損失組成將C值細分為人員傷亡、經濟損失、實驗室成果影響損失、社會影響力損失四部分，細化改進后C值組成因素的分級標準見表5，并基于層次分析法AHP確定實驗室事故損失及后果程度四部分的權重。

3 利用AHP法改進LEC法

使用層次分析法(Analytic Hierarchy Process)有利于選出最佳的實驗室安全事故損失及后果各項分值權重設置。

3.1 構建對比矩陣

我們按前述的人員傷亡、經濟損失、實驗成果影響損失、社會影響力損失來計算各項指標的分值權重。故建立四個指標對比矩陣如表5所示。

表5 C值四項因素矩陣表

3.2 計算矩陣的特征向量和指標權重

對每一列進行歸一化處理，公式如下:

(1)

其中,∑Cij的值為各列的和,利用上述公式我們得到一個新的矩陣:

新矩陣特征向量為Bj=[2.233 0.486 1.054 0.227]。

計算指標的權重,對特征向量進行歸一化處理,公式如下：

(2)

利用如上公式得出指標權重分別為:

W=[0.558 0.122 0.263 0.057]。

3.3 矩陣一致性檢驗

計算矩陣的最大特征值:

(3)

利用如上公式得:λmax=3.994。

一致性指標:

(4)

得出:CI=-0.002,隨機一致性指標RI=0.90(查表)。

一致性比率為：

至此,我們得出了實驗室安全事故損失及后果各分項C的權重值,其效度是可靠的,因此安全事故損失及后果組成因素人員傷亡C1、經濟損失C2、實驗室成果影響損失C3、社會影響力損失C4所占權重分別為0.558,0.122,0.263,0.057。即改進后的實驗室危險源的危險分值表達式如下：

D=LEC=LE(0.558C1+0.122C2+0.263C3+0.057C4)。

我們根據實驗室事故損失C值的細分因素以及過往典型事故所造成的實際損失,給予實驗室安全事故后果C值重新詳細的賦值,見表6。

表6 實驗室安全事故造成的后果等級劃分

4 LEC法的實例應用

邀請10位實驗室安全管理的專業人員，對某高校化工實驗室按LEC表的賦值并對各類型安全事故危險源進行打分,其中E值我們統一選定為每天工作時間內暴露,然后計算出風險D值,取算術平均值(除去最高和最低值),得出該實驗室風險D值所在區間,以此來評判某實驗室的安全等級。我們以人的因素導致爆炸事故為例,具體分值如表7所示。

表7 專業人員對某化工實驗室LEC賦值情況

根據計算的結果,因風險分值D>160,屬于高度危險,需要立即整改,實驗室應根據反饋結果,通過人防物防,采取相對應的安全措施,降低風險分值。

5 結語

采用上述AHP-LEC法來識別實驗室安全事故的第二類危險源且對該危險源進行定性與定量的綜合評價,進而得出較為準確的安全評價結論。由于實驗室安全風險管理是一個動態、復雜的過程,事故危險的有害因素也會因為不同的實驗情況而不斷變化,因此針對不同的實驗室細分LEC的分值因素,及時準確計算出該實驗室的風險分值,能達到更有針對性的防范實驗室第二類危險源造成事故發生,從而保證高校實驗室安全有效運行。