呂明泉, 徐烜峰, 李佳軼, 高 楊, 時 征, 王能東
(北京大學 化學與分子工程學院,北京 100871)
安全是教育事業不斷發展、學生成長成才的基本保障,實驗室是教學科研或檢測等人員進行試驗的場所,實驗室的規范、科學管理是保證安全和質量的重要環節,其中安全保障體系的建立是實驗室建設的重要組成部分,關乎實驗人員的生命和健康安全。
近2年國內外實驗室發生了幾起引人注目的事故,分別涉及化學化工、環境、生物、材料等實驗室,均造成重大傷害,令人心痛。如2018年北京某大學環境實驗室3名學生進行科研試驗時發生爆炸,造成學生死亡,該實驗室涉及違規購買儲存易制爆化學品。2018年賓夕法尼亞州埃克斯頓,Frontage實驗室的26歲工人因接觸氰化鉀而死亡。2018年印度班加羅爾,28歲研究員在科學研究所的高壓氫氣瓶爆炸中喪生。2019年蘭州某研究所發生1起布魯氏菌病隱形感染事件。2021年某科研院所反應釜操作不當導致事故,1學生當場死亡。
實驗室安全事故時有發生,暴露出實驗室安全管理仍存在薄弱環節,突出體現在實驗室安全責任落實不到位、管理制度執行不嚴格、宣傳教育不充分、工作保障體系不健全等方面。為了切實增強高校實驗室安全管理水平,確保廣大師生人身安全及校園和諧穩定,教育部每次檢查重點為實驗室安全領導責任制建立和責任體系建設、安全自查制度落實等條目[1-2]。2019年12月30日,中國化學品安全協會也發布公告,批準發布《化學化工實驗室安全管理規范》(T/CCSAS 005-2019)團體標準。該《標準》于2020年2月1日開始實施,是國內首個關于化學化工實驗室安全管理的團體標準。
實驗室研究是對科學的探索,研究和證明過程具有一定的不確定性,存在著火災爆炸、機械傷害、有毒有害物質的泄露、輻射、生物感染等危險因素和事故隱患[3]。實驗室發生事故的風險雖然沒有工礦企業那么高,事故原因多樣,具有突發偶然性,一般為只有個位數受害者的創傷性事件[4],這可以在近20年來美國公共和私人實驗室發生的化學事件(美國化學品安全和危險調查委員會公布)數據中得到佐證。造成其它后果主要為教學科研正常秩序受影響和財產損失,在安全疏散工作到位的情況下,一般不會造成群死群傷的重大惡性事故,但是敏感度高,社會影響大。因此如何做好實驗室本質安全管理工作,構建一個完善的保障體系,加強安全工作能力建設,降低事故發生率,成為廣大實驗室工作人員關心的話題之一。
隨著科學研究的不斷發展,學科之間的交叉融合已成為廣泛共識,化學、化工、生命科學、環境、醫學、藥學等理工院校、科研院所、公共平臺實驗室紛紛開展合作,共同開展課題研究。不同專業實驗室應深刻理解實驗室安全的重要性,盡管各個學科領域實驗室存在不同的特點,危險有害因素不盡相同,但是在體系構建、規范管理、安全督查等方面還是有共性之處,各國;各院系二級單位之間還是有很多可以交流的地方。很多國外高校和科研單位也在人身安全和實驗安全等方面開展了系統的工作。
英國倫敦大學建立了嚴格的安全管理規范和健全的管理體系,在實驗室門前必備的3件套是安全等級標志卡、安全手冊和安全保護用品,針對火災安全治理,倫敦大學學設有專門的安全評估顧問,對發現火災隱患、防火安全標志、消防通道、消防設備安裝、應急和消防培訓等都制定了相應的評估表格[5]。
借鑒殼牌石油公司等國際石油天然氣工業的健康、安全、環境理念,哈佛大學、普林斯頓大學等美國高校建立了環境健康與安全管理體系[6](Environmental Health and Safety,EHS),如哈佛有10個相關機構,共50多名專家,該組織機構體系完善,各司其職,其主要功能為環境、健康和安全政策制定及實施;危險評估計劃;法規的遵從性保證;管理培訓體系和培訓內容的安排;制定檢查和審計計劃;事故和隱患事件的管理等等。EHS體系的內容為個人防護設備評估;安全檢查;培訓;事故/傷害報告等,其中哈佛開設98門環境、健康和安全課程,27門實驗室安全課程,并且有針對具體事故開發的互動培訓。而加州大學環境、健康和安全(EH&S)副總監Larry Wong則強調PI的作用,指出PI必須表現出良好的安全行為,以身作則,做本科生和研究生的榜樣。從技術角度來說,針對危險化學品的處理的管理,美國國家研究理事會出過一本全面的實驗室良好實踐手冊《Prudent Practices in the Laboratory》,其中有美國對于實驗室安全管理的方法、標準和相關的樣例表格。
新加坡國立大學亦有安全健康與環境辦公室,其職責為:制定政策、計劃和手冊,專業和咨詢服務,檢查等,新加波國立大學前校長Tan Chorh Chuan教授說:“如果我們的學生沒有看到并體驗到大學里正在實施的安全和健康最佳實踐,他們很可能在進入社會時就不會了解安全和健康問題,因此學校保持安全標準的責任更大”。
自從2009年開始,默克公司開始正式且全面安全審查程序,針對其實驗室(中試規模)的過程安全推行危險反應審查和批準表,以確保所有化學工作者的安全[7]。而杜邦公司的安全管理堪稱全球工業界的典范,其十大安全理念也為眾多管理者分享。陶氏化學從2012年就開始探索實驗室安全團隊運動,以加強學術研究的安全文化[8]。
我國高校安全管理的發展是從20世紀50年代引入安全管理理論、方法、模式后開始的,到20世紀末期,我國幾乎與世界工業化國家同步研究并推行了職業健康安全管理體系,進入21世紀以來,在超前的主動預防型綜合安全管理模式的基礎上,出現了安全風險管理理論雛形,目前我國正朝著現代安全管理模式穩步發展[9]。與國外高校比較,實驗室的安全管理主要是依托于學校的管理部門在進行監管、服務,由于國內高校安全管理部門的人員配備和國外高校有很大差距,人員配置的欠缺限制安全管理服務工作的開展,因此二級單位在實驗室安全管理方面占有重要的位置,加強二級單位實驗室安全管理工作是做好管理服務的重要環節。
化學實驗室涉及的危險因素有:高溫、高壓、合成、劇毒、易制爆、易制毒、低溫、生物、輻射與放射等。通過多年的積累完善建立了一支高水平、負責任的安全管理隊伍,并且在構建實驗室安全保障體系方面開展了一些工作,學院的各項安全管理工作均通過這個體系落實。
領導對安全工作的重視與否,直接影響到實驗室工作人員對安全的重視程度,同時也決定安全工作是否能順利進行。領導對安全工作的重視可保證安全管理人員隊伍充分支持;充分保障安全管理運行經費和投入。根據安全效益定律:一分安全投入創造五分安全效益,實現無窮大社會效益。只要是和安全有關的經費投入,學院都給予無條件的支持,專項足額經費涉及安全培訓、安全值班和檢查、安全獎勵、保安服務、中控室人員費、尾氣處理費、防護鏡購置費、消電檢維護費等,年度支出超過300萬元。每年學院會制定安保工作要點,按照計劃部署實施。
建立一支具有專業水平的隊伍是做好安全管理工作的基本條件。隊伍建設是安全工作的基礎和主體,發揮著極其重要的作用。沒有一定數量的安全管理人員參與,安全制度難以落實、管理措施難以到位。
國外及中國香港的大學、科研機構,都有一支相當數量的管理人員從事安全工作。如:香港科技大學從事安全管理與服務的專業人員有21人,哈佛大學51人,麻省理工69人,美國羅倫斯利佛摩國家實驗室(學生人數1萬人)500人。目前國內大學或科研機構專職從事安全管理工作人員較少,和香港科技大學差別較大,和世界一流大學從事安全管理工作差距更大。學院根據安全管理工作的需要在逐步充實完善安全管理人員隊伍建設,針對不同的管理工作需要建立了多個部門進行安全管理,管理人員多位兼職(見圖1)。
(1) 安全委員會。由中科院院士擔任主任,是學院安全管理工作的最高決策機構。與安全工作有關的重大事項,均提交安全委員會討論后執行。委員會審核、審批學院制定的各項安全管理制度;監督、指導學院綜合管理委員會的工作;負責學院安全事故責任人申述意見的受理與最終裁定。
(2) 綜合管理委員會。負責全院安全管理具體工作的落實和實施。比如修訂、完善各種規章制度;負責公用消防設施的維護和管理;制定各種應急預案,組織實施;制定安全保衛工作年度計劃,年終總結評比;定期組織全院安全、衛生檢查;負責輻射防護管理;組織、落實重大活動期間的安全等工作。
(3) 安全辦、值班隊伍。根據學院的特點成立安全與基建辦公室,負責與上級主管部門對接,傳達落實上級主管部門的任務。同時負責學院消防安全、實驗室安全、危險化學品管理、危險廢棄物的回收、監督安全檢查整改、院內人員的安全教育與培訓、輻射防護等。為了應對工作時間以外可能發生的突發事件,學院成立了節假日安全值班隊伍,負責節假日早8:00至次日8:00的安全巡視、及時處理事故苗頭和突發事件;監督指導保安員、中控室值班員的工作。
(4) 安全員。各系所中心安全員是學院實驗室安全管理隊伍的主體,主要負責具體各系所中心實驗室日常安全衛生巡查;監督本單位各課題組的危險化學品的管理;對本單位師生進行專業安全教育和培訓;管理和維護本單位各種安全設施和個人防護器具;公用儀器設備的日常管理,保證賬物相符;組織安全先進個人和先進集體的評選;提交本單位的年度安全衛生工作總結。

圖1 組織結構圖
層層落實安全責任,學院與各學術小組組長簽訂實驗室安全責任書。院長、主管副院長、院安全員、系所中心負責人、實驗室主任或安全員、學術小組組長、教師及研究人員、實驗課主講教師、中控室值班人員、安全員等在安全管理工作中的職責明確,把安全管理責任落實到每個環節,使每個人認識到安全工作的重要性,增強管理人員的責任心。只有將實驗室安全責任落實到人,才能確保實驗室安全制度落到實處。而要做到責任到人,則必須明確每個人的責任范圍、責任區域,將實驗室進行網格化處理,再將各網格區域落實到人,明確其相應的安全責任[10]。當然實驗室管理人員在認真工作的同時也要保護好自己,涉及的安全工作一定要注意留痕,避免一些不必要的麻煩。
安全制度是安全管理過程中大家共同遵守的行為規范,是實現科學化、規范化管理的需要,建立健全的規章制度是安全管理的重要保障。實驗室安全管理除要遵循國家的法律法規外,院系或實驗室還應建立有針對性的安全管理制度。2018年化學學院匯編了第二版的規章制度,從第一版匯編印刷開始學院就開始進行制度的修訂工作,經過十幾年的不斷完善,目前新修訂的規章制度涵蓋了50項可操作性的安全管理制度。涉及各實驗室規章制度、危險化學品、輻射防護、消防、治安保衛、網絡、交通、操作規程、應急處置預案等等。安全制度的完善,使學院安全工作做到制度化、經常化、科學化。
學院每年評出安全先進個人和先進集體,頒發獎狀和獎金。對在安全工作中表現突出個人進行單項獎勵,調動師生參與安全管理的積極性。對于違規行為和事故責任人通報批評,并依照學院有關規定予以處罰。
安全教育與培訓是安全管理不可或缺的部分,培訓能有效提升大家的安全意識,傳授安全知識,訓練安全技能,強化安全責任。目前現有些師生甚至是管理人員安全意識不強,安全知識薄弱,要改變這一現狀安全教育必須經常化、科學化。通過安全教育提高師生的安全責任感和自覺性,增強安全意識,掌握安全知識,不斷提高安全管理水平和技能,增強自我防護能力,提高處理突發事件的能力。2015年美國化學學會職業培訓委員會發布最新版本的ACS學士學位指南,該指導方針介紹涵蓋美國本科化學專業應設置的六項技能:實驗室安全技能為其中之一。學院建立多渠道、多形式的教育體系,注重培訓針對性和實效性;注意人員、內容全覆蓋。實驗室發生的安全事故,人為因素占主要部分,多數是由于安全技能不足、安全知識欠缺、違規操作等原因造成,通過科學合理的安全教育與培訓課有效減少事故的發生。因此必須建立實驗室準入機制,實驗室人員應接受必要的安全培訓,經過理論考試和現場操作考核合格后方可進入實驗室工作。
針對化學學院的本科生、研究生及工學院的近300余名學生開設“化學實驗室安全”必修課,納入學分課程體系,對學生進行消防、化學危險品、健康心理等全方位的安全教育,通過課上講解、實地參觀、課堂演示實驗、滅火演習等多種教學方式,增加安全課的趣味性和實用性,使同學感到安全教育不是枯燥的說教,這種教學模式不僅使本院的同學受益,也吸引了許多外系學生選修我院的安全課。
針對臨時人員采取部分集中培訓,自行閱讀教程并且考試合格后方可進入實驗室工作。實行實驗室準入制度從而提高進入實驗室的所有人員實驗室安全素質。在學院公共區域播放實驗室安全教育視頻。
針對不同實驗室的特點和需要,邀請消防、公安、環保、應急等校外專家進行專業培訓,培訓內容覆蓋火災撲救、逃生、易制爆化學品、消防設施、器材、危廢物回收、處置、規章制度解讀、高壓試驗操作等方面。
墨菲定律告訴我們:只要存在安全隱患,事故總會發生,差別只是早晚、大小、輕重而已。建立一套科學有效的應急管理體系是應對突發事件的長效方法,突發事件爆發之后如果沒有科學完整的應急處置體系,缺少系統的規劃和統一的措施,倉促應對,往往會造成更大損失。為了及時應對可能發生的事故,根據化學學院的特點建立了完整的應急處置體系,編寫了化學實驗室安全指南,懸掛在實驗室,涉及火災處置、事故報警、疏散逃生、危險廢棄物處置、人身傷害事故處理等緊急處理措施,便于實驗人員隨時查找。同時系統的制定了相關的應急預案:危險化學品事故應急預案;消防應急預案;化學學院放射性事故應急預案;網絡信息安全應急預案。配備應急處置隊伍:成立應急事故組織機構;建立了學院義務消防隊、節假日安全值班隊伍和中控、保安、維修應急處置隊伍。安保工作聯動機制能夠及時處置消防、危化品泄漏等各種安全隱患和事故苗頭(見圖2、3)。

圖2 化學實驗室安全指南
每年化學學院舉行滅火、危險化學品防盜搶、實驗室危險廢物泄漏處置和疏散等多種形式的演習,師生全員參與,通過演習提高了師生遇到緊急情況的逃生能力、檢驗了化學樓的防火卷簾門、火災報警系統等消防設施;提升了應急處置小組的處置能力,遇到突發事件時,可有效避免人員受到傷害,環境遭到污染。
為應對突發事件發生后造成更為嚴重人身傷害和對環境污染,實驗室應完善各種應急裝備和設施。化學學院在公共部位配備應急柜、急救藥箱,配有防化服、吸附枕等;在化學樓A、B、D區配置3臺AED(自動體外除顫器),在危機時刻,它可以幫助施救,挽救生命(見圖4)。
近年來,環境保護問題越來越受到人們的關注,實驗室應遵循廢棄物安全處理原則,盡可能選擇那些符合綠色化學理念的教學實驗,從而從源頭上減少及有效控制二次污染。環保規范要求也越來越嚴格,特別是對高校、科研院所實驗室廢氣、廢水、固廢排放標準和法規在不斷完善,提出了更高的要求。1997年化學學院在國內率先開展廢液回收工作,通過多年的不斷完善,細化了危險廢物的分類回收,危廢回收分為桶裝廢液、瓶裝廢試劑、空試劑瓶、碎玻璃、化學沾染物、生物沾染物、利器、活潑金屬、柱層析硅膠、劇毒廢試劑、含汞廢試劑11類,各實驗室產生廢棄物通過線上提交,學院派專人上門回收,集中送到危險化學品廢棄物處理廠消納處置。2018年,化學學院對實驗室通風柜尾氣排放加裝了活性炭吸附裝置,減少廢氣排放對大氣的污染。為防止實驗室產生的廢水可能造成對環境的危害,學院正在建設實驗廢水回收處理裝置。
2.9.1 安全檢查閉環管理
構建多層次、全覆蓋的安全檢查模式。實驗室自檢(實驗室工作人員離開時);巡查(夜間保安巡查,重點部位專人巡更);日常的檢查(實驗室主任不定期抽查,PI每學期對自己實驗室進行1次檢查);全面實驗室安全檢查(綜合管理委員會每年不少于進行4次)。
每年寒假、暑假、五一、十一綜合管理委員會成員對全院進行全面安全檢查,發現的安全隱患拍照并做記錄,檢查結束后形成報告發給各學術小組進行整改。并及時進行安全隱患回訪檢查,形成閉環管理,確保安全隱患及時消除,檢查落在實處。對在安全檢查中存在嚴重安全隱患或拒不整改的實驗室發出書面警告,嚴重的關停實驗室。2年來實行安全檢查扣分制,取得了不錯的效果,師生對安全檢查更加重視,安全隱患和事故苗頭比前幾年明顯減少。
2.9.2 安全檢查APP
由于每次檢查后需要對成百上千張照片重新編輯命名,附在檢查報告后面,要求整改的實驗室需要對已經整改的問題拍照并提交整改報告。為了提高效率,減輕人力物力,學院開發了一套手機APP軟件,檢查人員直接通過手機拍攝實驗室存在的問題,直接生成檢查報告,被檢查課題組安全員通過掃描二維碼查看,檢查報告直接發送到學術小組組長郵箱。后期的整改也可通過APP拍照上傳到系統,安全管理人員可通過平臺實施查看隱患整改進度。
2.9.3 安全平臺
學院搭建了安全管理平臺,設安全考試、安全檢查、辦事流程和應急處理4大模塊。平臺是安全相關的門戶,發布信息:通知、通報,宣傳安全知識(法律法規、應急預案、事故案例),簡化安全培訓流程。安全考試是給需要參加者提供自主學習化學實驗室安全知識的平臺,是化學學院實驗室準入條件之一。
實驗室安全管理是一個動態的管理過程,髙校尤其是二級單位必須適應實驗室安全管理涌現出的新特點和新形式[11]。面對新時期提出新的要求,安全管理應及時調整管理方法和措施,適應新的管理要求。如環保部門對危險廢棄物的回收的規范要求也在不斷在更新變化;近幾年公安系統對易制爆化學品的安全管理提出更高的要求,特殊時期實行“四停一封”超常規管控。2018年,公安部發布《易制爆危險化學品儲存場所治安防范要求》(GA 1511-2018);2019年,公安部發布了《易制爆危險化學品治安管理辦法》(公安部令第154號),給易制爆化學品的購買、儲存、使用提出新的要求,化學學院根據新的法規要求實時更新了管理制度,建立了符合標注的易制爆化學品庫房,制定了可行的管理辦法,嚴格審批手續,領取、使用等實行五雙管理。
學校應注重營造實驗室安全文化建設,以規范的實驗操作、嚴謹的實驗態度、細致核對檢查,完善的規章制度等,塑造安全文化氛圍,發揮實驗育人的作用,培養學生的社會擔當、職業操守、科學素養、協調創新能力[12],使師生從要我安全、到我要安全觀念上的根本改變。
高校應堅決貫徹預防為主的工作方針,積極開展各種形式的安全教育,強化師生的責任感和安全意識[13],目前各單位都開展了安全必修課、講座、培訓等多種形式的安全教育,注重了安全教育的形式,有些安全教育沒有達到應有的效果。在安全檢查過程中詢問實驗人員火災的分類、滅火器材的選擇、電路過載等基本的安全常識,不少人員不完全清楚。安全教育不是一蹴而就,需要不斷的進行培訓、考核,以加深印象。
國內學校各院系專職安全管理人員人數少和專業性有待進一步加強,安全管理涉及政策、法規,危險因素涉及危險化學品、高溫、高壓、放射、激光、輻射等危險因素,在安全管理過程中需要熟悉法律、法規以及相應專業知識,給安全管理人員提出了更高的要求。沒有一支穩定、專業安全管理人員隊伍,安全管理工作做不到深入,管不到實處。
導師(PI)的態度在安全管理工作中重要的環節,起著至關重要的作用, 19世紀40年代第一個現代學術實驗室的建立:根據Kekulé的說法,Liebig歡迎研究生進入他的實驗室時說:“如果你想成為一名化學家……你必須毀掉你的健康;一個人如果想學習而不損害健康,那他在化學方面將一事無成;受傷、意外事故和未遂事故只是工作的一部分”。這一信念在整個行業中仍然普遍存在:在對化學教育工作者進行的一系列采訪中,參與者說小事故并不重要;而對2400名研究人員進行的調查發現最常見的提高實驗室安全性的障礙包括:沒時間和嫌麻煩、冷漠、對安全要求缺乏了解、缺乏領導力和對法規遵從性的關注。
為此化學學院學院采取各種方法調動導師(PI)參與安全管理的積極性,除了和每位課題組長簽訂安全責任書和通過一系列的活動提高其安全意識,還要求每位組長每季度對本組實驗室進行一次安全檢查(每次檢查約 3 h),導師參與檢查更能引起課題組師生的重視,強化師生的榮譽感和責任心,實驗室整體面貌比以往有了很大的改觀。
由于危險化學品的不穩定性、反應的不確定性等因素的存在,化學實驗室中可能存在試劑泄漏、爆炸、輻射、著火、觸電等諸多危險,若實驗人員技能不足、違規操作,不注意實驗過程中的人身防護,極易導致實驗室安全事故的發生,造成不可挽回的人身傷害以及財產損失。因此,化學實驗的安全操作規范及安全防護措施不可或缺。
古語有云:“禍患可銷于未萌”,“禍患常積于忽微”。任何安全事故都映射出安全操作和安全管理等方面的漏洞,代價是慘痛的。實驗室人員應從安全事故中汲取經驗教訓,養成良好的安全習慣,具備足夠的安全專業知識,嚴格按照操作規范進行實驗。
為規范實驗人員的操作,化學學院匯編了“化學實驗室安全操作指南”,系統介紹了化學實驗室基本操作規程、涵括了基本實驗操作、危險化學品的使用、儀器設備安全、生物安全、輻射防護安全、壓力容器安全、消防安全與應急設備等方面的內容,可使實驗室工作人員的操作做到有章可循。
在全院師生的共同努力下,學院這幾年均未發生重大安全責任事故,保障了教學和科研等各項工作的順利進行,學院的安全管理工作得到上級主管部門和同行的認可,學院連續多年被評為學校安全管理標準化先進單位和海淀區易制毒管理先進單位,在校內、校外多次被邀請分享安全管理工作經驗。
高校應建立實驗室安全管理長效機制,運用科學管理方法,在安全管理組織、技術和手段等方面采取有效措施,解決和消除各種不安全因素,以達到保障安全的目的。在目前高校通行的學校—學院—系所(實驗室)三級管理體系中,學院發揮著上傳下達的樞紐作用,要求不斷進行實踐探索,提升高校實驗室安全管理水平。
實驗室安全保障體系的建設沒有終點,需要進一步落實責任;完善各項制度;實現全過程、全要素、全方位管控;強化對危險化學品采購、運輸、存儲、使用、廢物處置的閉環管理;排查實驗室各環節風險隱患;狠抓宣傳教育培訓,不斷提高廣大師生安全知識水平和應急避險能力,才能切實保障人民生命和國家財產安全,保證教學科研的順利進行,維護社會穩定。