城鎮供水監測實驗室GC-MS危險源識別及LEC危險性評價

朱良琪，韓 超，郭風巧，馬雯爽，宋陸陽，郝 天

(中國城市規劃設計研究院，北京 100037)

中國化學品安全協會于2019年發布了《化學化工實驗室安全管理規范》(T/CCSAS 005—2019)[1]，對化學品、人員、設備、環境、設施、個體防護裝備等提出安全管理要求，指導化學化工實驗室正確開展安全管理工作，降低實驗室安全事故發生率。氣相色譜-質譜聯用儀(GC-MS)作為現行《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—2006)[2]中檢測揮發性、半揮發性有機物指標的主要設備，使用頻繁且涉及的試劑耗材、輔助設備較多(包括固相萃取儀、冷卻循環水機、真空泵、萃取振蕩器等)，在使用過程中的風險隨之增加。本文結合日常應用GC-MS開展試驗工作的經驗，對其試驗準備、試驗前處理、儀器運行和關機維護4個階段的危險源進行識別，采用LEC(likelihood，exposure，consequence)評價法對其危險源進行半定量評價，并對安全隱患提出了相應的整改措施，以降低發生危險事故的可能性，保障儀器設備的高效與安全。

1 GC-MS危險源識別

危險源是指可能導致人員傷害或疾病、物質財產損失、工作環境破壞或這些情況組合的根源或狀態因素[3]。危險源識別的常見方法有“調查法”“對照法”“分析法”“經驗法”等，通常是在試驗過程中篩選出存在的安全隱患的過程[4]。GC-MS在試驗準備、試驗前處理、儀器運行和關機維護4個階段都存在一定的安全隱患，當隱患暴露時會產生如損壞、觸電、火災、爆炸、燙傷、中毒等危險。因此，對GC-MS進行危險源辨識和危險性評價是保證使用人員安全及儀器設備安全使用的根本，也是保證實驗室正常安全運行的重要方面之一[5]，本研究將結合“調查法”和“經驗法”，從設備(包括前處理輔助設備)、人、環境、試劑耗材等方面對GC-MS使用過程中的危險源進行識別。GC-MS試驗流程如圖1所示，GC-MS危險源分類識別如表1所示。

圖1 GC-MS試驗流程圖Fig.1 Flow Chart of GC-MS Experiment

表1 GC-MS危險源分類識別Tab.1 Classification and Identification of Hazardous Sources of GC-MS

2 基于LEC法的實驗室檢測儀器設備危險因素評價

目前，國內外對于危險評價的方法有定性法和定量法，其中定性法常見的有矩陣法、事故樹分析法等，定量分析法有美國道化學公司(DOW) 法、單元危險性快速排序法、火災、爆炸數學模型計算法及LEC 法等[5]。本研究將采用LEC法對城鎮供水檢測實驗室的儀器設備危險性進行定量研究。

2.1 LEC評價法

LEC評價法[6](由美國安全專家K.J.格雷厄姆和K.F.金尼提出)是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，評價作業人員在具有潛在危險性環境中作業時的危險性、危害性[7]，用D值來表示。可通過從發生事故或危險的可能性(L)、暴露于危險環境的頻次(E)、發生事故可能產生的后果(C)3個方面評價危險源，系統危險率與以上3種因數指標相關，可用式(1)來定量判斷危險程度，確定危險等級[8]，作業條件危險性評價表如表2所示。

D=L×E×C

(1)

表2 LEC賦值及含義Tab.2 LEC Assignment and Meaning

2.2 危險等級劃分

根據錢建明等[9]的研究，對LEC法的危險評定準則通過比例法進行調整，得到的危險程度和相應的危險等級如表3所示。

表3 危險等級Tab.3 Levels of Danger

2.3 GC-MS檢測全流程危險性評價

根據工作經驗和曾經發生的事故案例，依據《化學化工實驗室安全管理規范》(T/CCSAS 005—2019)和檢測實驗室安全系列標準(第1～第6部分)，以GC-MS為例，對辨識出的危險源進行危險性分析，給出L、E、C賦值，進行D值計算，并計算出試驗準備、試驗前處理、儀器運行和關機維護4個階段的綜合D值，根據表3，劃分出危險等級。計算結果如表4所示。

3 儀器設備安全管理對策

根據表4中GC-MS檢測在試驗準備、試驗前處理、儀器運行和關機維護4個階段危險評價綜合D值可知：儀器運行階段>樣品前處理階段>關機維護階段>試驗準備階段。儀器運行階段的危險性綜合D值最大，其安全隱患也最多。樣品前處理階段會涉及到前處理設備的使用，包括固相萃取儀、分液漏斗振蕩器、氮吹設備等小型輔助性設備，操作過程相對復雜，所帶來的安全風險也較大。而關機維護階段和試驗前準備階段主要涉及到操作人員對試驗環境的把握和儀器的日常維護，其涉及的安全風險相對也較低。因此，在日常的使用中，不同階段的安全風險存在一定的差異，結合危險源的識別和危險性綜合D值的排序，對不同試驗階段安全管理提出了以下的管理對策。

表4 GC-MS檢測全流程危險評價Tab.4 Hazard Evaluation of Whole Process of GC-MS Detection

3.1 試驗準備階段

試驗準備階段的危險主要由環境和壓縮氣瓶組成，易導致設備故障、爆炸、氣體泄漏等事故。因此，在氣瓶管理過程中要有專人對壓縮氣瓶的全過程監管，定期對氣瓶的“服役期”、狀態、漏氣情況等進行雙人巡檢并設置明顯的警示標識。同時，在氣瓶間設置可燃或有毒氣體泄露報警裝置、氧含量報警裝置，并與通風設施聯動，保證氣體泄露時通風效果達到最佳狀態。實驗室內還應增加溫度、濕度監測設備，及時調整至儀器運行時的要求，避免損壞設備。試驗涉及加熱動作時，要在試驗區張貼安全警示標識明確作業危險，儀器的加熱部位安裝隔離裝置，避免人員直接接觸引起燙傷。

3.2 試驗前處理階段

試驗前處理階段的危險主要發生在萃取過程，比如未在排風狀態下操作或振蕩器未固定好，導致有害氣體、揮發性有機物溢出，造成中毒危險。因此，在前處理階段，首先需要檢查前處理設備(萃取振蕩器、氮吹設備)狀態是否完好、是否滿足試驗要求、樣品固定是否牢固、分液漏斗塞是否塞緊等。其次，對于具有有害氣體和揮發性有機物溢出的前處理試驗，試驗員必須戴專業防毒面具和口罩，同時必須在通風櫥內或萬向排風下操作，減少試驗員和有害氣體的直接接觸。

3.3 儀器運行階段

儀器運行階段的危險來源于實驗室布局不合理、設備長時間運行或長時間處于斷電狀態、試驗過程中涉及使用加熱/有害氣體/易燃有毒溶劑等，存在設備故障、火災、中毒的危險。因此，在實驗室前期的設計時，要合理規劃設備放置的位置，保障試驗空間，同時將真空泵、循環水機等噪聲過大的設備與檢測人員所在場所分區放置，并做好隔音處理。要定期對儀器設備各單元內部元件的工作狀態進行檢查和優化，各動作參數進行核對校準，并檢查各易損件是否完好，同時檢查UPS電源工作是否正常以備不時之需。

3.4 關機維護階段

在關機維護階段的危險主要來自于設備維護過程中，未能及時更換真空泵的泵油或清洗進樣系統等而導致的設備故障，以及更換設備配件過程中(例如進樣針)，易扎傷手指，造成人員的刺傷危險。因此，對實驗室的儀器操作人員要進行專業的技能培訓，熟練掌握儀器設備的結構、性能、操作規程以及維護保養方法，定期對儀器進行全方位的維護管理，降低儀器設備的故障，延遲使用壽命。另外，儀器采購前期論證需要關注調研該設備的安全性、可能存在的設計缺陷和安全隱患，通過用戶真實使用體驗和行業同類產品的橫向對比來確認采購方案，避免在使用過程中造成人員的刺傷。

另外，在試驗準備階段、樣品的前處理階段、儀器的運行階段、關機維護階段的人為因素都會影響對儀器危險性的評價，其貫穿于整個試驗過程中。人為因素導致的危險性主要的原因包括儀器操作人員缺乏系統專業的培訓、未嚴格按照規范操作、缺乏檢測人員、一人多崗、缺乏專門的監督機制等。因此，對于儀器操作人員，在上崗前必須經過專業技能培訓，考核合格后持證上崗；試驗人員要嚴格按照作業指導用書進行試驗操作，要“五懂”和“三會”，懂性能、懂原理、懂方法、懂結構、懂用途，會操作、會保養、會排除故障。實驗室要加大對專業性人才的引進，提升實驗室的專業技術和工作效率。同時，實驗室管理體系中要配備專人對實驗室大型儀器操作過程進行監督管理，確保檢測各環節安全有保障。

4 結論

本研究應用LEC綜合評價法對GC-MS在使用過程中的危險性進行科學評估，結合實驗室安全管理要素，從“人”“機”“環”3個層面，得出試驗不同階段危險性D值，可以幫助試驗人員發現在試驗準備階段、樣品的前處理階段、儀器的運行階段、關機維護階段可能存在的安全隱患，并針對存在的安全隱患提出了相應的整改措施，從而降低GC-MS在使用過程中發生危險事故的可能性。

同時，LEC綜合評價法是一種危險性評價的半定量方法，該法簡單易行，危險程度的級別劃分比較清楚、醒目，也可以應用于實驗室其他大型儀器設備的危險性評價。但該方法也存在一定的局限性，需要根據經驗確定3個因素的分值及劃分危險程度等級。因此，在對其他大型儀器設備做危險性評價應用時，還需要根據實際經驗、具體情況對該評價方法作適當修正。