高校實驗室氣體安全管理機制探索與實踐

費妮娜， 李晨晨， 孫 莉， 凌 昊， 徐宏勇

（華東理工大學a.化工學院；b.實驗室與裝備處（安全環保辦公室），上海200237）

0 引 言

氣體事故是實驗室安全事故的最主要成因之一。根據統計，80起爆炸事故中就有20起與壓縮氣體和液化氣體相關［1］。氣瓶事故的致災因子主要包括傾倒、泄漏和爆炸［2］，氣瓶事故極易在高校實驗室發生［3］，一旦發生，相較于其他實驗室事故更易引起人員的傷亡。

由于不斷擴大和深入的教學和科研工作的需要，我國高校實驗室用氣規模不斷擴大，用氣風險明顯增加，加強管理與控制迫在眉睫。以化工學院為例，現有實驗室科研用氣的種類多達50余種，氣瓶總量長期保持在1 000瓶左右。其中既有大量的惰性氣體用于實驗設備的載氣和反應過程的保護氣，也有各種各樣參與反應過程的氣體，包含有相當一部分的有毒氣體、可燃氣體和氧化性氣體，用氣風險控制成為實驗室安全管理的首要工作。

目前，國內高校對實驗室氣體管理工作尚未引起足夠的重視。對于此課題的研究主要集中在氣體減量替代方案和培訓，缺乏系統性的研究。而對于培訓的介紹多為概述，不具備針對性且缺少實操方案。

為了加強氣瓶全生命周期管理工作，進一步提升實驗室本質安全，化工學院進行了系統性的研究和實踐。結合學院實際建立了氣瓶、氣路供應商遴選制度，利用數字化HSE系統實現了氣瓶的動態監管，并建立氣體安全培訓矩陣，通過減量替代等手段減少了氣瓶數量，提升了實驗室用氣管理水平。

1 實驗室氣瓶隱患分析

除了日常實驗室安全檢查，學院針對性地開展了氣瓶安全專項檢查，檢查內容包括減壓裝置、氣體報警裝置和管道的安裝以及氣瓶存放、使用是否規范等多個方面。根據檢查結果，實驗室氣體使用常見違規情節及比例如圖1所示。通過圖1分析發現工作中還存在著許多隱患。

圖1 實驗室氣體使用常見違規情節

1.1 監管機制不健全，供應商參差不齊

檢查結果表明，氣瓶缺少手柄或瓶帽（36%）、氣體管路搭建不合規（16%）、無可燃氣體偵測器（10%）、氣瓶過期未處理或超期使用（3%）和氣體與材料不兼容或標識不明（3%）這5項均與氣體供應商或實驗室氣體管路建設商有關，合計68%。這些問題的暴露，一方面表明供應商準入環節存在漏洞，另一方面表明學校在驗收環節存在不足。管理實踐中發現，目前國內對氣瓶供應和實驗室氣路建設的準入門檻過于寬松，造成了目前市場上供應商參差不齊，部分氣體供應商提供的氣瓶缺少必要的附件，或者氣瓶本身不在強檢有效期內，或者缺少化學品安全技術說明書（SDS）；部分氣路建設商缺乏基本的職業安全素養，在安全附件或閥門選擇上存在誤區，這些都給實驗室安全帶來了極大的隱患。因此，對供應商進行有效監督，是實現氣瓶本質安全的必要條件之一。

1.2 培訓內容不系統，培訓人員未全覆蓋

檢查結果表明，氣瓶與減壓閥鏈接的不規范（13%）、存放不合理（7%）、氣瓶的固定（9%）、氣瓶過期未處理或超期使用（3%）、房間內氣瓶數量較多（3%）、氣體與材料不兼容或標識不明（3%）這6項均與氣瓶的直接使用者有關，合計占違規事件的38%。這些問題的暴露，表明對使用者的加壓氣體安全培訓存在不足。目前國內外高校都很重視實驗室的安全培訓［4-7］，但多數學校僅設置單次講座或1～2課時的理論課程。安全培訓內容不夠系統［8-9］，導致學生對氣瓶安全知識以及操作規范一知半解，對氣體事故的應急處置能力非常薄弱。此外，供應商在校園內不合規搬運行為屢見不鮮，對于供應商的準入培訓在高校基本處在一個起步階段。因此，如何完善培訓體系，加強培訓內容的時效性，應對實驗的多變性，是實驗室氣體安全管理過程中亟須破解的難題之一。

1.3 實驗室氣瓶存量多，動態監管難度大

檢查結果表明，氣瓶未按要求固定（9%）、氣瓶存放不合理（7%）、氣瓶過期未處理或者超期使用（3%）、房間內氣瓶數較多（3%）這4項均與氣瓶的數量多、管理難度大有關，合計占違規事件的22%。由于學科特點，化工學院研究過程中涉及到大量氣體使用。氣瓶存量常年在800～1 000瓶之間波動，年購置氣瓶數量大約在1 500～2 000瓶之間，涉及50余種氣體，其中易燃、有毒、腐蝕性氣體等氣體占比約為40～50%。氣瓶數量多、種類雜的現狀不僅壓縮了有限的實驗空間，還極大增加學校和院系的管理難度。因此，如何掌握氣瓶流動情況，實現氣瓶使用的動態監控和管理是我校實驗室安全管理工作的瓶頸之一。

2 氣瓶安全管理措施

氣瓶風險管理是高校實驗室氣體安全管理的重要組成部分［10-11］。化工學院為了破解實驗室氣體安全管理難題，針對氣瓶管理現狀，在氣體管理機制上所采取一系列措施。

2.1 加強供應商遴選，建立“準入-退出”機制

根據相關文獻報道［12-14］，目前國內清華大學、南開大學、東華大學等已經建立了氣瓶供應商遴選機制，供應商需要滿足相關必要資質才可以提供運輸保障、用戶服務以及輔助相關職能部門監管等系列工作。

化工學院根據兄弟高校的經驗與學校的管理規定，建立了“氣瓶與氣路供應商遴選評價辦法”，明確了打分細則，除了要求氣瓶供應商具備相關資質外，還設置了氣瓶驗收的5個評分項：①氣瓶是否有清晰可見外表涂色和警示標簽，氣瓶顏色應滿足GB7144的要求，警示標簽應滿足GB16804的要求；②氣瓶是否存在腐蝕、變形、磨損、裂紋等嚴重缺陷；③氣瓶的附件（瓶帽、瓶閥）是否齊全、完好；④氣瓶是否超過定期檢驗周期；⑤卸車時應在氣瓶落地點鋪上軟墊或橡膠皮墊，逐個卸車，嚴禁溜放。學生一旦發現違規項，可以當場拒絕或通過HSE管家系統微信小程序向學校管理部門舉報，校安全管理部門會按照相應的管理細則進行扣分，并定期向教師公布各單位的得分情況，教師可以在采購優質供應商氣瓶時作為參考。同時，校安全管理部門每年定期遴選得分較高的優質供應商，淘汰得分較低的供應商。對于氣體管路建設的供應商也建立遴選機制，通過集中供氣招標，選擇國際上一流的實驗室氣路供應商為學校提供長期服務，確保實驗室氣路符合國家標準，并在合同中約定定期開展保壓測試及安全附件校驗，確保用氣安全。

2.2 提升安全意識，建立氣瓶知識培訓矩陣

化工學院借助校HSE管家系統平臺，提出了實驗室氣瓶知識培訓矩陣的培訓模式，建立了學校、學院、課題組三級安全培訓與考核機制。

對標國內外先進管理經驗，結合學院實際情況，將人員分為氣瓶直接使用者、間接使用者和其他人員三類。直接使用者指直接使用氣體的師生及相關人員，如直接操作、搬運氣瓶的人等，具有較高風險；間接使用者指與氣體設施處于同一環境的人，如其他實驗人員、鋼瓶運送司機等，具有較低風險；其他人員指有可能接近氣體設施的人員，如實驗樓宇保潔人員等。

采取線上線下混合的教學培訓模式，開展關于法律法規規范、學校及學院相關規定、氣體特性及風險識別等12個項目的專題培訓（詳見表1）。借助HSE管家系統的線上培訓模塊，針對不同人物角色，匹配不同模塊學習內容，建立場景化實驗室安全教育教學模式，實現全面覆蓋、深入指導和精準教育。線下培訓包括課題組開展的實操培訓和針對性的理論培訓。通過氣體安全培訓相關考試是實驗室準入的必備條件，管理人員、科研工作者、學生和校外人員經過線上線下相關的培訓后，需要根據不同身份登錄線上系統進行考試。直接使用者的培訓頻次為每年1次，系統保存記錄5年。

表1 氣瓶知識培訓矩陣

2.3 夯實過程管控，建立動態精準管理機制

為提升化工安全數字化管理水平，學校建立了HSE管家系統，并于2020年12月全面正式投入使用，成為國內較早借助數字化手段進行氣瓶動態風險管理的高校。HSE系統中，氣瓶均有自己專屬的電子標簽，包含“所在大樓、房間號、供應商名稱、氣體種類、管控級別、氣瓶規格、氣瓶狀態、下檢年月”等信息，建立了“錄入人”既是鋼瓶負責人的制度，從而實現了“一瓶一碼一人一檔案”的管理目的（見圖2）。同時利用系統內置的氣瓶風險數據庫，對實驗室的固有風險作出判斷，為實驗室的風險分級管控提供數據參考及預警。

圖2 HSE管家系統PC端及小程序端

2.4 校院聯動，建立實驗室用氣新模式

為了有效減少氣瓶數量，控制用氣風險，校安全管理部門和學院聯動，積極開展氣瓶“替代減量”工作。

（1）采用氣體發生器“替代”氣瓶。學院以本科專業實驗中心為試點，用氫氣發生器替代氫氣氣瓶，目前10臺氣相色譜均以采用氫氣發生器作為氣源，這一措施有效降低了實驗中心的用氣風險。在試點成功的基礎上，學院建立了氫氣氣瓶準入制度，原則上所有氫氣用氣點均采用氫氣氣體發生器，如因實驗需要，需專門提出申請，由學院安全委員會審核通過，目前已經替代了氫氣用氣點15個。使用氣體發生器在有效降低風險的同時，還降低了后續的用氣開支，并節約了實驗室有限的空間，增加了實驗室布置的靈活性。

（2）優先采購小容量氣瓶，減少實驗室“僵尸”氣瓶。超過下檢年月的氣瓶通常稱之為“僵尸”鋼瓶，通過檢查發現，由于很多實驗室用氣量有限，當采購40L或50L氣瓶時，單個氣瓶的使用時間往往會超過下檢年月，造成安全隱患及不必要的浪費。為了解決這一問題，在氣瓶準入環節，要求填報氣體用途及預估氣量，為師生推薦合理的氣瓶容量，從而減少氣瓶在實驗室的周轉周期。同時在氣瓶存放時間超過1年或者達到檢驗周期時，數字化監控系統會予以標記并在首頁顯示，同時自動推送提醒用房負責人，有效解決因氣瓶過期未檢驗帶來的安全隱患，封堵“僵尸”氣瓶形成的路徑。

（3）開展集中供氣項目建設，減少實驗室氣瓶數量。為確保樓宇實驗室壓力氣瓶的使用安全，化工學院實驗16樓于2019年開展了集中供氣項目的招標。實驗室集中供氣系統是指將氣源按照標準規范集中放置（氣瓶間，氣瓶柜，特氣柜）并布置管道到各用氣點的供氣方式，具有維護簡單、氣流穩定、使用安全、運行成本低等優點［15-16］。對于使用頻率高，需求量大的氣體應采用集中供氣方式。結合實際情況，化工學院的集中供氣方案主要以課題組為單位，將氣瓶氣源集中或部分集中存放于指定房間，各房間的氣瓶依據氣體兼容性分類存放于氣體柜中。項目涉及氣瓶數量268個，用氣點512個，項目完成后實驗16樓將減少氫氣、一氧化碳、硫化氫、乙炔等氣瓶153個，大幅度降低了實驗室用氣安全隱患。

3 結 語

一流的大學需要一流的實驗室HSE管理作為支撐，目前實驗室用氣安全受到越來越多的關注。化工學院聚焦氣瓶安全使用與管控，以氣瓶氣路供應商遴選、培訓矩陣體系建立、數字化臺賬系統推進、氣瓶減量替代為手段，切實減少氣瓶數量和用氣風險點，降低因操作和管理知識欠缺所帶來的安全隱患。1年多以來，學院減少氣瓶數量200余個，有效提升管理效率，構建了氣瓶全生命周期管理體系，提升實驗室本質安全。