國內外實驗室安全管理體系的研究現狀和熱點
——基于中英文期刊文獻的知識圖譜分析

孫小雅，潘麗娜，陳春蘭，付博菲，閆春財

（天津師范大學生命科學學院，天津 300387）

0 引言

實驗室在教學科研、人才培養、社會服務及文化創新等各個方面扮演重要角色，是助推世界科技強國建設的主要陣地。近年來在我國科教興國、人才強國戰略的指導下，我國實驗室環境和硬件設施都有顯著改善和提升。但與此同時，實驗室呈現了參與人員增多、實驗內容及方法復雜、危險化學品使用頻繁以及儀器設備多而精密等特征［1］。尤其在疫情防控常態化時期，給實驗室安全管理工作帶來新的挑戰，制約其發揮出最大效能。如何構建完善的實驗室安全管理體系吸引國內外學者的廣泛關注，并取得非?？捎^的研究成果［2-4］。然而，國內外的有關文獻資源既相互聯系又相對獨立。鮮有研究將其進行橫向比較并整理歸納，無法實現深層次分析。鑒于此，利用Bicomb 和Ucinet等分析軟件，對在中國知網（CNKI）和Web of Science兩大數據庫2017～2021 年間發表的文獻進行直觀的量化分析和共性分析，并進行可視化展示。旨在為精準化掌握當前國內外實驗室體系的發展趨勢、研究熱點及面臨的問題，從而為挖掘出適合我國國情的實驗室安全管理體系的發展之路提供多元化的參考。

1 研究方法

1.1 數據來源

CNKI和Web of Science 是研究者檢索中英文論文時最為常用的兩大期刊數據庫。這兩個數據庫擁有豐富的知識信息資源，涵蓋期刊種類多樣，聚焦最新研究進展，能夠較為全面檢索到國內外實驗室安全管理相關的發表論文，探究其研究現狀、熱點、趨勢及面臨的問題。因此利用CNKI 和Web of Science 兩大期刊庫以“實驗室安全管理（Laboratory safe）”為關鍵詞，檢索于2017～2021 年間的發文量。經篩選后共檢索到1 958 篇，其中中文文獻1 827 篇，英文文獻131 篇。

1.2 研究方法

采用Bicomb 和Ucinet 軟件對在CNKI 和Web of Science期刊庫中獲取到的1 958 篇有效文章進行分析，具體研究方法如下：

（1）設置檢索條件，在兩個數據庫中逐一篩選出符合主題的文獻數據，并導出每篇文章的期刊、年份、標題、單位、作者、關鍵詞及摘要，按照年份順序分別保存為txt格式。

（2）將數據庫中導出的文獻數據導入Bicomb 軟件進行數據統計和關鍵詞標準化處理。①對關鍵詞中的同義詞、非實義詞進行修正轉換，如在中文文章中“安全管理體系”“實驗室安全管理體系”以及“安全管理模式”等均是同義詞，都是表示實現實驗室安全管理的體系構建；外文文章中“Biorisk（生物風險）”“Biorisk management（生物風險管理）”以及“Biological risk（生物性風險）”等也均修正為“Biorisk（生物風險）”。②以第一作者、第一作者單位、期刊及關鍵詞等為關鍵字段，對發表文章進行統計分析。

（3）基于修正后的關鍵詞，利用Ucinet 和NetDraw軟件對所研究文章的高頻關鍵詞構建共現矩陣及社會網絡圖。通過分析文獻中關鍵詞共同出現的次數來判斷所研究主題彼此之間的關系及挖掘研究熱點，從而揭示該主題的現狀及發展趨勢［5］。

2 研究結果

2.1 文獻特征

（1）文獻數量。逐年計算2017～2021 年間在CNKI和Web of Science發表的文獻數量，統計結果如圖1 所示。兩大文獻庫發表的論文均呈現逐年上升的趨勢，其中CNKI數據庫在2020 年發表論文數量達到頂峰，共發表458 篇論文，但在2021 年稍有回落；而在Web of Science 數據庫中經篩選得到的文獻數據量較少，可能與該數據庫收錄的期刊數量與種類有關。但在已搜索到的131 篇英文文獻中，發表文獻數量逐年呈現明顯的上升趨勢，在2021 年發表文獻數量達到54 篇。其次，本研究對近5 年的所有英文文獻中第一作者的單位機構進行頻次統計分析，逐一查看研究機構的所在國家信息。利用excel 導出近5 年內共計發表論文3 篇以上的國家，并利用R 語言繪制熱圖進行展示（見圖2）。統計結果顯示中國與美國的發文量名列前茅，分別發表24 篇和37 篇文章。在2021 年間，2個國家的發文量顯著提升，分別為12 篇和22 篇。印度和德國均發表5 篇文章，日本和馬來西亞分別發表4 篇文章，巴西、英國、新加坡等國家分別發表3 篇文章。其中大部分國家在2021 年發文量最高。此外，本文借助Bicomb軟件構建高頻國家的共現矩陣。分析發現在所有英文文獻中，不同國家出現在同一文獻里的頻次較少。結果表明雖然實驗室安全管理研究已受到各個國家的廣泛重視，但國家之間缺乏交流合作，大都以學校內或者機構內合作為主。

圖1 中英文文獻發表數量

圖2 部分國家發表英文文獻數量統計

（2）期刊。利用Bicomb 軟件對發表期刊進行統計分析。結果顯示，2017～2021 年期間，發文量位居前5 的期刊分別為《實驗技術與管理》《實驗室研究與探索》《廣東化工》《化工管理》《廣東化工》以及《實驗室科學》（見表1）。其中在《實驗技術與管理》和《實驗室研究與探索》兩大中文核心期刊上發文量最多，分別達到215 篇和125 篇。在英文文獻中，發文量最高的期刊是《Journal of Chemical Education》和《Safety Science》，出現的頻次分別為31 次和10 次?？傮w上看，中文期刊中發文量較多的主要集中在《實驗技術與管理》和《實驗室研究與探索》兩大核心期刊上。這兩個刊物在國內具有廣泛的影響力，其發表的論文聚焦近年來實驗室安全管理建設的最新前沿，具有顯著的代表性。例如在這兩個期刊上發表的論文單篇共被引平均達到16 次。

表1 期刊出現的頻次統計

（3）作者及其研究機構。利用Bicomb 軟件分別對近5 年中文文獻按照第一作者及其研究機構進行頻次統計分析。以“第一作者”為關鍵字段，將“頻次閾值”設置為5，即導出2017～2021 年期間以第一作者身份發表論文在5 篇以上（包括5 篇）的作者頻次信息。結果顯示，在中文文獻數據中發文量在5 篇以上的僅有張彥茹（天津師范大學）和陽富強（福州大學）2位作者，2 人近5 年期間以第一作者身份分別發表9篇文章。他們在高校實驗室安全研究工作中成果顯著，例如陽富強等［6-7］開發多種管理模型應用于實驗室安全管理工作。在英文文獻中，沒有明顯發文量較多的作者，以第一作者身份發表的文章均在1～2 篇。

2.2 高頻次關鍵詞

首先利用Bicomb 分析工具對有效文章的關鍵詞進行數據篩選和清洗后，提取出有效的主題關鍵詞。其次使用Bicomb 統計功能對主題關鍵詞出現的頻次進行統計。根據關鍵詞出現頻次的高低及有效文獻多少，在有效中文文獻中選取前26 個高頻關鍵詞為主要研究對象；在有效英文文獻中，選取前12 個高頻關鍵詞進行后續研究。部分統計結果如表2 所示。本文設置搜索文獻的關鍵詞是“實驗室安全管理（Laboratory safe）”，因此在兩個文獻庫中出現頻率最高的兩個關鍵詞為“安全管理”和“Safety management”?！案叩葘W?！焙汀癠ndergraduate（本科生）”均是兩個數據庫中排名第二的高頻關鍵詞，這體現了當前實驗研究對象主要為高校，并且國內外高校都非常重視實驗室安全管理問題。實驗室是培養大學生實踐操作能力與研究創新能力的重要基地，其安全管理效果直接影響高校的教學科研成果和人才培養質量。其次，“化學實驗室”“化學品管理”以及“Chemical risk（化學風險）”等與化學相關的高頻關鍵詞出現頻率較高，這側面反映了化學實驗室在各類實驗室中安全風險性較高，尤其是危險化學品的頻繁使用，存在較多的安全隱患。值得注意的是，在Web of Science 數據庫中“Hazard recognition（危險源識別）”出現頻率較高，并且研究表明危險源辨識有誤是諸多安全事故發生的主要原因。此外，“安全教育”、“安全文化”以及“Safety culture（安全文化）”等高頻關鍵詞的出現，反映實驗室安全教育是保障實驗室平穩運行的重要舉措和關鍵所在。

表2 高頻關鍵詞出現頻次統計（部分）

2.3 高頻關鍵詞社會網絡圖

為了探究當前實驗室安全管理工作中的研究熱點以及挖掘面臨的問題，本文利用Bicomb及Ucinet軟件分析工具繪制高頻關鍵詞的社會網絡圖。首先使用Bicomb軟件構建共線矩陣，其中對于中文文獻數據構建26 個高頻關鍵詞共線矩陣，矩陣大小為26 ×26，而英文文獻數據構建12 個主題關鍵詞共線矩陣，矩陣大小為12 ×12。矩陣中的數值表示兩個關鍵詞同時出現的頻次，數值越大表示兩個關鍵詞之間的聯系越緊密。隨后基于得到的共線矩陣，利用excel 軟件計算Ochiai系數，并轉化成相關矩陣。利用Ucinet軟件對相關矩陣進行處理，并保存為相應格式文件，以用于NetDraw 繪制高頻關鍵詞的社會網絡圖，并選擇“degree”為條件對繪制的社會網絡圖進行中心度分析（見圖3 和圖4）。

圖3 中文文獻高頻關鍵詞的社會網絡圖

圖4 英文文獻高頻關鍵詞的社會網絡圖

如圖3 和圖4 所示，“管理體系”是中文文獻數據的社會網絡圖中的核心主題，亦是大部分已發表的文章中實驗室安全管理工作的研究熱點及趨勢。同樣在英文文獻數據中“Safely management”也處于社會網絡圖中的中心位置。這說明探索新形勢下的實驗室安全管理對策，從而構建科學合理有效的實驗室安全管理體系，對于實驗室發揮功效和提高科研成果產出具有重要意義。針對“實驗室管理體系”這一主題的研究是各項實驗室工作的立足點，許多學者已研究出一系列管理模式，如“6S 管理”“EHS 管理體系”“FMEA 管理方法”“PDCA 循環理論”以及網格化管理等［8-10］。其中由Furr博士編寫的《CRC Handbook of Laboratory Safety》（第5 版）這本手冊較為全面地描述了實驗室從管理到操作流程等各個環節，涵蓋不同研究領域的調查結果，從而詳細闡述各類實驗室安全管理工作的方方面面，參考價值非常大［11］。其次，“高等學校”“安全管理”以及“安全教育”等高頻關鍵詞處于網絡圖的相對中心位置。然而在英文文獻的社會網絡圖中，“Undergraduate”和“Safety culture（安全教育）”處于相對邊緣的位置，這可能與搜索到的文獻數量或文獻中關鍵詞選取有關。如今高校實驗室作為開展實踐教學及科研研究的重要基地，其安全的重要性不言而喻。新形勢下高校實驗室安全管理遇到的問題也有增多趨勢，迫切需要建立合理有效的安全體系及管理措施。對于“安全教育”這一主題也逐漸受到學者的關注，在實驗室工作中，普遍存在“輕安全、重科研”的思想，工作人員安全意識淡薄，安全宣傳教育不足，安全技能缺乏，這些都為實驗室安全事故的發生埋下了隱患。此外，在這兩個網絡圖中與各類危險源有關的高頻關鍵詞的位置有所不同，在中文文獻中“生物安全管理”“安全隱患”“化學品（危化品）管理”處于中間位置，而“廢棄物管理”及“壓力容器”關鍵詞處于邊緣位置。在英文文獻中“Hazard recognition”和“Biosafety”處于相對中間的位置，而“Waste management”和“Chemical risk”處于邊緣位置。這體現了國內外對于各類危險源的重視程度有所差異。尤其在疫情防控時期，國外對于生物安全工作較為關注，“COVID-19”這個關鍵詞出現了5 次。而“創新實驗室”“安全防護”“應急預案”“安全準入制度”以及“Virtual reality”和“Risk assessment”等處于網絡的最外圍，代表了實驗安全體系中的一些邊緣研究，有待進一步展開深入的探究。

3 建議與思考

3.1 完善體制機制，構建新形態實驗室安全管理體系

近年來隨著社會高速發展，實驗室的種類、數量及使用頻率不斷提高，各種實驗室安全事故時有發生。探索新形勢下實驗室安全管理工作體系，做到精準施策、防患未然，對保障實驗人員人身安全及社會財產安全具有現實意義。從中英文期刊文獻的知識圖譜分析中發現了以下3 個問題，分別是，①如圖3 所示“化學實驗室”“生物實驗室”“醫學實驗室”及“藥學實驗室”等高頻關鍵詞的出現，反映了實驗室類別的多樣性。尤其是高校在辦學規模不斷擴大的背景下學科門類和專業數量趨于多元化，導致實驗室安全隱患類別增多，管理難度增大。為此，各類別實驗室應加大對建立具有學科特色的實驗技術隊伍的投入，比如借鑒國外Laboratory Safety Team（LST）的建立，以研究生和科研人員為核心成員采用可量化和可追蹤的模式開展安全管理工作［12］。②圖3 中“檢查督導”出現頻次較低，并處于社會網絡圖的邊緣位置，這側面說明在實驗室安全管理工作體系中對于安全檢查這一環節不夠重視。在有完善安全管理體制及健全規章制度的前提下，應保證各項工作落實到位，其中檢查及問責機制尤為必要。安全檢查中應做到責任明確，落實到人，對于發現的安全隱患不可含糊不清并形成閉環工作模式。其次建立有效的獎懲機制和問責追責機制，可設立“樣板實驗室”，利用榜樣力量激勵實驗室人員。真正做到安全工作人人有責，安全工作從我做起。③積極構建與現代信息化技術相融合的智慧型實驗室已成為推進安全管理工作建設的必然趨勢，從復雜的人工管理改為自動化的管理，有助于提高管理質量及效率，真正實現精細化管理。

3.2 補齊短板漏洞，加強危險源隱患源頭治理

提高危險源辨識能力及管理，完善安全風險評估體系是實驗室安全隱患源頭管控的重要法寶。在中英文文獻社會網絡圖中，國內外實驗室對于各類危險源的管理各有側重。因此，根據實驗室特點及實際情況制定有針對性的危險源防控對策是最有效的預防措施。比如，化工類實驗室中危險化學品（簡稱危化品）是主要危險源，其所帶來的危害往往是一系列不可控的連鎖反應。健全安全管理制度，規范購買、使用及處置等流程，提高安全防范意識，是?；钒踩芾砉ぷ鞯闹饕较蚣皟热?。實驗室廢棄物這類危險源也逐漸受到各界學者的關注，如余建潮等［13］根據廢物性質及類別建立的簡化版實驗室廢棄物處置流程圖。加強實驗室廢棄物處置力度，營造良好的生態環境，這也是避免安全事故發生的重要環節。此外，危險源還包括其他種類，比如基礎設施類（水電管路等）、設備類（高溫儀器、壓力容器等）及生物類（實驗動物、微生物等）等，需要根據實驗室實際情況進行辨識，有針對性地制定管理制度，客觀評估安全風險，實現有效控制。有些學者針對實驗室危險源開展相關研究，比如張彥茹［14］采用圖表結合的形式構建危險源識別及防控體系。此外，值得注意的是在圖4 中“Laboratory equipment”處于中間位置，體現了實驗室安全基礎設施的投入對于減少安全隱患及降低安全風險是十分重要的。合理規劃和配置安全防護設備設施，減少安全問題產生，這也將大大降低實驗室安全管理的成本。

3.3 提升安全意識，創新實驗人員安全教育培訓

實驗人員缺乏安全意識是諸多安全事故發生的源頭，而提升安全意識是實驗室安全管理工作良性發展的關鍵所在。如圖3 和圖4 所示，“安全教育”“安全意識”“安全文化”及“Safety culture”等高頻關鍵詞均處于網絡的中部位置，是連接核心主題和邊緣主題的樞紐。因此，如何更好地開展安全教育工作迫在眉睫。安全意識淡薄歸根到底是人們對實驗室安全隱患所帶來的危險性認識不夠，缺乏危機防范意識［15］。開展豐富多樣、文化教育與趣味性相結合的安全教育活動是提升實驗人員安全意識的有效途徑。例如根據受眾群體的具體需求，將理論與實際操作相結合，進行多種形式的培訓考核方式；在高校內開設實驗室安全通識課程；開展“安全月”宣傳教育活動，讓實驗人員參與進來，達到他人及自我的雙提升。此外，每間實驗室由于研究內容不同，其危險源也各不相同。英國Bristol 大學化學系采用讓每個學生填寫風險評估報告（General Risk Assessment Record）的方法來保證其在實驗前了解實驗目的及意義，掌握所用試劑的毒性和安全防護措施，熟練操作大型的儀器設備等，填寫后提交教授進行風險評估并簽字確認后方可進入實驗室［16］。該舉措將保障實驗室安全作為一種底線式的要求，真正做到防患于未然。因此，我國學者可以結合國內外已有的研究經驗，不斷豐富實驗室安全管理工作的研究深度，從而為安全工作改革提供全面而科學的指導。