“雙一流”建設背景下實驗室安全管理探索

鄭孝義， 辛 穎， 雒 鋒， 李洪梅

（吉林大學材料科學與工程學院，長春 130025）

0 引 言

實驗室是高校開展實驗教學和科研活動的重要場所，是高校人才培養（實驗實踐教學）、科學研究和實現服務社會功能的重要平臺［1］。材料學科研究內容涉及材料的成分、組織結構、加工工藝、性能（物理、化學及力學性能）和應用以及它們之間的相互關系，是一門與實驗（或試驗）緊密相連的學科。因此，實驗室的運行安全對材料學科生存與發展至關重要。

在“雙一流”建設背景下，高校在實驗室建設方面投入了巨大的人力、物力和財力，實驗環境與儀器設備等硬件方面獲得了較大程度的提升［2］。然而，在實驗室建設軟環境（實驗室管理）仍略顯滯后，實驗室安全事件時有發生，造成了人員嚴重傷亡和財產巨大的損失。2021 年10 月，南京航空航天大學將軍路校區材料科學與技術學院材料實驗室發生爆燃，共造成2 人死亡，9 人受傷。2022 年4 月20 日，中南大學實驗室內發生爆燃事故，該校材料科學與工程學院1 博士生在事故中大面積燒傷。從這些案例中發現，材料學科相關實驗室在實驗過程中的安全保障至關重要。材料學科呈現專業方向多、實驗課程多、實驗差異大、儀器設備種類繁多、學科間交叉與融合度深等特點，這些特點決定了材料學科實驗室安全管理的復雜性，實驗室安全管理正面臨著前所未有的巨大考驗。

現從材料學科實驗室分類及特點入手，分析材料學科實驗室在安全管理方面所面臨的困難，結合實驗室安全管理難點介紹了提高實驗室安全的有效舉措，為提升實驗室安全管理水平提供參考。

1 材料學科實驗室分類及特點

1.1 專業教學實驗室

專業教學實驗室面向本科實驗教學和實踐教學，承擔本科生課程實驗、綜合實驗、畢業設計等教學任務。學院設有材料物理與化學、金屬材料工程、無機非金屬材料、高分子材料與工程、材料加工工程等5 個專業教學實驗室，其中材料加工工程實驗室根據專業方向又分為鑄造實驗室、鍛壓實驗室和焊接實驗室。

專業教學實驗室承擔的實驗教學內容大多涉及材料學科基礎研究方法或基本原理，實驗內容相對固定，實驗項目經過多方面審核與論證，實驗所用儀器設備通常操作簡單。教師在實驗前對實驗內容有詳細講解。實驗過程中有專職實驗技術人員輔助，出現實驗安全隱患可以得到及時提醒與消除。學校對教學實驗室有非常嚴格的管理，有專職實驗技術人員負責實驗室開放運行管理。針對教學實驗室的環境設施、儀器設備的維護與保養、開放時間、實驗室管理人員數量及隊伍建設、實驗室安全檢查、危化品的購買與使用、廢棄物的處理等方面均有明確的規章制度。因此，在實驗內容、實驗過程及管理制度方面，專業教學實驗室的安全管理均有很好保障。

1.2 科研實驗室

科研實驗室主要面向教師、研究生等科研人員，基于課題研究的需要為教師和研究生提供的實驗場地和儀器設備。學院現有汽車材料教育部重點實驗室、功能礦物材料應用基礎與物化性能檢測方法開放研究實驗室、吉林省輕合金精準加工制造重點實驗室、吉林省固體廢棄物資源化利用工程研究中心、吉林省金屬材料及加工技術工程研究中心、吉林省氫能源及應用技術工程中心、超塑性與塑性研究所、輥鍛工藝研究所和各專業科研實驗室。

科研實驗室主要服務于具有創新性、不確定性的科學研究項目。由于材料學科發展較快，涉及新工藝、新方法、新設備較多，在實驗安全角度上存在不確定性因素較多。使用實驗室的碩士、博士研究生專業較廣，對材料學科專業知識、實驗方法、基本原理的掌握差異很大。多數實驗項目的開展由碩士生或博士生進行，實驗過程中指導教師參與度較低，出現的安全隱患不能及時發現，容易出現安全事故。盡管學校對科研實驗室的安全管理制定了相應的規章制度，但教師往往不參與具體實驗的實施及實驗室的管理，規章制度的落實與執行難度大。由于科學研究項目往往時間緊、任務重，科研實驗室基本保持全年不間斷開放與使用狀態。基于以上分析，科研實驗室在實驗室安全管理方面仍存在諸多問題，這也正是歷年高校實驗室安全事故多發于科研實驗室的原因。

2 材料學科實驗室安全管理難點

2.1 專業方向多所致危險源多

材料學科是一門涉及面非常廣的學科，材料的研究涉及自然學科的諸多方面［3］。根據高校材料學科專業的設置，可分為材料成型及控制工程、無機非金屬材料工程、高分子材料與工程、金屬材料工程、材料物理專業。這些專業雖然都屬于材料學科，但研究方向存在較大的差異。材料成型及控制工程專業主要涉及機械切割、高溫高壓、特種設備等危險源；無機非金屬材料工程涉及較多高溫燒結、高壓反應、高速運轉設備、強酸強堿危化品等；高分子材料涉及危化品、高溫高壓合成反應等。這些實驗室存在火災、爆炸、燙傷、化學藥品中毒、腐蝕、擠傷、輻射等諸多安全危險因素。

隨著“雙一流”建設的推進，學科間的交叉越來越緊密，除去傳統的研究方向外，材料與化學、物理、生物、地學、仿生、醫學等學科交叉研究越來越廣泛和深入，這就導致科研方向、實驗材料、實驗手段、儀器設備、研究生生源等越來越復雜、分散。進而衍生出一系列安全問題。

2.2 實驗室管理體制差異大

從上述材料學科實驗室設置可知，有教學實驗室和科研實驗室之分。科研實驗室從國家級實驗室、省級實驗室到院級實驗室，以及相對獨立的研究所。不同級別的實驗室雖然均遵守學校相關科研實驗室的規章制度，但在具體運行時又都各具特點。因此在功能設置、管理方式、開放程度、效益考核等方面均存在較大差異，因此導致材料學科的實驗室管理不能達到統一標準。

2.3 教學、科研實驗室混用

隨著“雙一流”建設的不斷推進，學校引育了一批高端人才，實驗室面積需求量急劇增加。但現實的情況是高校的基礎建設，特別是新實驗室的建設受資金、場地、建設審批等眾多因素的限制而不能在短期內得到緩解，導致高端人才實驗場所需求與現有實驗室面積緊張的矛盾日益突出。為了緩解科研實驗室面積緊張的問題，科研購買的儀器設備放置于教學實驗室，導致教學、科研實驗室混用現象普遍。材料學院共有230 間實驗室，其中150 間實驗室存在教學、科研混用，混用程度超過65%。此外，“雙一流”建設對本科生創新型人才的培養提出了更高的要求，讓本科生進入實驗室開展科研訓練、參與科研項目，開拓本科生視野、提高專業學習興趣、激發創造性思維和提升創新思維能力［4］。讓本科生進入科研實驗室開展實驗也是眾多世界一流大學人才培養的通用做法［5］，但這也在一定程度上增加了實驗室安全管理的難度。由于參與科研實驗的學生眾多，其背景知識、實驗技能、儀器操作等方面均存在較大差異，開展實驗的時間不固定，因此教學與科研混用給實驗室安全管理帶來非常大的挑戰。

3 實驗室安全管理舉措

實驗室作為高校教學科研的重要組成部分，是人才培養的基地，是“雙一流”建設的基礎保障，必須重視安全管理，確保其安全有效運行。針對上述對材料學科實驗室安全管理的難點分析可以看出，材料學科實驗室的安全管理是一項極具復雜性和挑戰性的系統工程，必須樹立牢固的安全意識，堅持“全員參與、嚴格培訓、層層負責、全程監管、安全可控、全面覆蓋”的安全管理理念，從管理規章制度、環境建設、監督檢查、安全文化建設等方面加強落實，構建系統完善的實驗室安全管理體系，防范化解“雙一流”背景下材料學院實驗室安全問題，助推“雙一流”建設。

3.1 健全完善安全管理制度

規章制度是實驗室安全的重要保障［6］，通過規章制度的建立，規范實驗室的開放、實驗人員實驗行為、實驗室日常安全管理等。學院各實驗室在開放運行過程中嚴格遵守“實驗室學生守則”“實驗室安全管理制度”“危化品管理制度”等規章制度。同時，根據學院各實驗室功能、實驗人員類型、儀器設備等自身特點，制訂符合本實驗室或某一實驗房間科學、規范、可行、有效的實驗室安全規章制度。如根據實驗室功能制定“材料測試實驗室安全運行規定”“材料制備實驗室安全規定”“材料成型實驗室安全規定”等；根據使用人員制定“研究生開放實驗室安全管理規定”“本科生開放實驗室安全管理規定”“校外人員實驗室開放安全管理規定”；另外，針對我院化學品使用量大的特點制定了危化品在實驗室使用期間全生命周期的“危化品采購流程”“危化品使用規范”“危化品廢物處理管理規定”等。對實驗人員在實驗室的安全注意事項、儀器使用操作規程、廢棄物處理及危急情況應急預案等方面進行嚴格的培訓，培訓合格后方可進入實驗室開展相關實驗，使實驗室的安全工作做到有章可循、有據可依。同時完善實驗室安全的責任追究制度，實行學院與實驗室、實驗室與研究生導師、導師與學生三級安全責任書簽訂，從制度層面保障實驗室的安全。

3.2 加強實驗室的安全環境建設

安全環境建設是實驗室安全運行的基礎，也是提高實驗室安全的重要手段［7，8］。近3 年，學院從學校、學院、教師科研項目等多渠道籌措資金，對實驗室安全的硬件條件、進行了全方位的建設。關于“易燃”“易爆”“易制毒”三類化學藥品的存放問題，2018 ～2021年學院共采購了80 個總體積為15 m3符合國家要求的化學藥品柜規范化學藥品的存儲，所有危化品根據國家要求均放置于雙人雙鎖的化學藥品柜。在涉及化學實驗的實驗室內共安裝48 個洗眼器和26 個緊急噴淋裝置。由于材料學科自身特點，實驗過程中需要用到大量的高壓鋼氣瓶，學院經過調研后根據實驗室房間布局及空間，為全部氣瓶配備氣瓶柜或安裝氣瓶架見圖1，2018 ～2021 年共購置了80 個氣瓶柜和400 余個氣瓶架，徹底解決了高壓氣瓶在使用過程中的安全隱患。另外，針對實驗室整體安全監測及實驗室自身特點，在開展具有一定危險性的實驗室安裝實驗室安全監管系統，對實驗室內溫度、濕度、煙感、有毒有害氣體等進行實時監測，對實驗室異常狀態報警，2018 ～2021 年共投入60 余萬元為200 多個實驗室安裝了監控系統。該系統可實時視頻監控實驗室內開展的實驗情況，對規范實驗人員實驗行為、安全事故預警和安全事故事后追責等方面均起到了重要的作用。

圖1 實驗室配置的化學品存儲柜、氣瓶柜和氣瓶架

3.3 加強安全監督檢查

實驗室安全監督檢查是提高實驗室安全的重要手段［9-11］。監督檢查一方面監督實驗室在安全規章制度上是否完全落實，另一方面對實驗室的運行及安全管理提出更好的意見和建議。材料學院實驗室安全監督檢查可分為四個層級：校級實驗室管理部門組成專家組、院級實驗室安全檢查小組、實驗室安全責任人和研究生助管員。校級實驗室安全監督檢查由學校實驗室管理處與專家組成，主要針對實驗室安全制度的落實、實驗室存在的安全隱患等進行督查，實行不定期檢查。院級實驗室安全檢查小組由分管實驗室安全的院領導和各實驗室主任（科研實驗室為實驗室負責人）組成，針對實驗室近1 個月安全運行進行實地檢查。同時針對實驗室出現的安全管理困境或新情況進行溝通解決，不能解決的及時上報，實行每月至少一檢制度。與校級完全檢查相比，院級安全檢查更清楚學院各實驗室的實際情況與運行情況，對出現的安全隱患和實際問題得到快速的解決。第三層級為實驗室安全責任人對于負責實驗室的安全自查，實行每日巡檢。同時針對教學實驗室的安全檢查，實行實驗室主任與安全責任人組成的聯合小組進行每周聯合巡檢制度。對本實驗室內儀器設備運行狀態、水電氣狀態、危險化學藥品使用和存放狀態等進行安全自查，并做詳細記錄。

3.4 設立安全監督員制度

材料科學與工程學院專業科研實驗室較多且地域分散，科研實驗室的運行并無專職的實驗技術人員管理。教師由于工作任務重等緣故，對科研實驗室管理參與度較低，因此科研實驗室的安全管理存在較大薄弱環節。鑒于上述原因，材料科學與工程學院在專業科研實驗室設立安全責任人與安全監督員的制度。即在每個實驗室的安全負責人由實際使用實驗室的科研團隊負責人擔任的基礎上，再設立安全監督員，由專業教學實驗室的專職實驗技術人員擔任。安全監督員每天對科研實驗室進行檢查，發現安全隱患及時告知安全負責人。由于安全監督員對實驗室規章制度、儀器設備操作規程、設備維修與維護等方面更加熟悉，對實驗中可能出現的風險隱患更清楚，因此設立安全監督員更有利于科研實驗室安全管理。3 年間，安全監督員發現并成功消除15 起研究生在實驗過程中存在可能引起較大安全事故的安全隱患，為實驗室的安全運行發揮了較大的作用。

3.5 聘請研究生參與實驗室安全管理

研究生是開展科研實驗的主力軍。研究生階段的大部分時間都在科研實驗室度過，熟知實驗室的實驗規范、實驗流程、儀器操作、應急處理等，在科研實驗室的安全管理方面具有其獨有的優勢［12］。研究生往往能在第一時間發現實驗開展過程中儀器設備、周圍環境的異常情況。基于此，學院根據實驗室需求聘請具有責任心的研究生擔任“實驗室助管員”，在科研實驗室協助導師進行實驗室安全管理。在教學與科研混用的實驗室負責節假日或專職實驗教師下班時間段的實驗室安全管理工作。無機非金屬材料工程實驗室根據自身實驗室運行特點，從2018 年起聘請研究生作為“助管員”協助實驗技術人員管理實驗室。每年聘請15 名研究生或博士生負責45 個教學與科研高度混用的實驗室安全協助管理。

3.6 加強實驗室安全文化建設

安全文化建設也是實驗室安全的重要組成部分。材料科學與工程學院安全文化建設可分為：①加強安全宣傳，利用實驗室走廊、LED 屏、實驗室內墻體等地方張貼各類安全管理制度、實驗注意事項、安全應急預案、安全信息牌、危險類別、逃生路線圖、儀器設備操作規程等，3 年間共安裝LED屏6 個，安全信息牌制作超過2 000 個，儀器設備操作規程展板超過1 200 個；②依托學校開展的“實驗室安全文化月”活動開展實驗室安全文化宣傳［13］。聘請實驗室安全各方面的專家進行分類別的實驗室安全講座，以及針對可能出現的實驗室安全事故進行應急演練指導。3 年間，共有超過1 500 人參加了應急演練，學生安全意識逐年提高［14］。在學院大樓明顯的位置安裝安全展板、條幅懸掛、LED視頻播放等一系列安全宣傳。通過“實驗室安全月”一系列內涵豐富、形式多樣的安全活動，強化了教師和研究生等參與實驗人員的安全意識，提升實驗室安全防護技能［15］。3 年間，學院共舉行了6 次安全宣傳講座，超過600 人次研究生和博士生參與了講座。參加人數超過研究生在校人數的80%。

4 建設成效

材料科學與工程學院自從“雙一流”建設以來，通過完善實驗室安全規章制度，實驗室的開放、運行、管理有章可循，有規可依，使得實驗室安全方面涉及的人、物有條不紊地安全運行。實驗室安全環境的建設提高了實驗室儀器設備運行間的安全保障，也為可能發生的安全事故提供第一時間的補救可行性，通過實驗室幾年的運行，安全環境建設為實驗室安全運行起到了保駕護航作用。特別是，學院引入研究生參與實驗室安全管理，充分利用研究生長時間、多頻次開展實驗的優勢，針對實驗室容易引起安全事故的實驗項目、實驗室進行安全巡查，避免了實驗安全事故的發生。另外，通過全方位、多平臺、多渠道的實驗室安全文化建設，使參與實驗的每位師生將實驗室安全根植于心。從實際效果來看，越來越多的研究生、教師主動參與實驗室安全培訓、安全宣傳活動，實驗室安全文化建設起到了重要作用。

5 結 語

結合材料科學與工程學院，分析了材料學科在實驗室面臨專業方向多所致危險源多、實驗室管理體制差異化大和教學、科研實驗室混用的管理難點。提出通過完善安全管理制度、加強實驗室的安全環境建設、加強安全監督檢查、設立安全監督員制度、聘請研究生參與實驗室安全管理和加強實驗室安全文化建設這6個方面化解實驗室安全問題。特別是通過在科研實驗室設立“安全監督員”和聘請研究生擔當“助管員”，解決了科研實驗室安全管理薄弱和教學、科研實驗室混用帶來的安全方面巨大挑戰。實踐結果表明：通過上述工作，材料科學與工程學院的實驗室運行更加順暢，安全管理井然有序，為學校實現“雙一流”建設總體目標提供了堅實的基礎和可靠的保證。