建设安全规范配位化学实验室的方法研究 | 干货分享
引言
实验室是高校开展实验教学的主要阵地，也是支撑科学研究工作的重要场所。实验室安全则是高校实验室稳定、有序运行的关键环节，在创新型人才培养、教学与科研融合、科技成果快速转化中发挥着支撑保障作用，同时也是衡量高校实验室建设水平的重要指标之一。现阶段，国内高校大部分实验室建设不规范、安全条件不具备，存在缺乏统一规划、功能分区不合理、室内布局不规范、基础设施不配套、管理制度不全等诸多问题，这也导致实验室安全事故频发，给师生生命健康造成了严重威胁。2021年实验室千人死亡率达到0.026，是2020年全国安全生产千人死亡率0.013的2倍[1]。因此，建设安全规范化实验室是确保教学科研有序开展的前提条件，对构建安全和谐校园有重要意义。
文章以某配位化学实验室为例，以安全标准为依据，根据安全风险评价结果[2]，结合实验人员数量、项目内容、实验设施设备及所涉危险源体量和种类等现状，从空间规划、安全硬件设施和软件条件配置、管理制度及措施配套等方面着手，提供较完整的安全规范化实验室建设方案，防患未然，杜绝安全事故发生[3-6]。
1、实验室基本情况
该实验室主要研究方向为配位化学，承担着科研任务、实验教学、毕业设计等多重任务。涉及化学品种类多、数量大，普通生化试剂达650余种，危险化学品130余种，其中常用的有机易燃试剂包括石油醚、甲醇、四氢呋喃、乙腈、乙酸乙酯、正丁醇、正己烷等，常用易制爆试剂包括重铬酸钾、高锰酸钾、硝酸、发烟硝酸等，常用的腐蚀试剂包括氢氟酸、三氟乙酸、三溴化硼、三氟乙酸等，常用的气体主要为氮气、氩气、氦气、氧气等不燃气体。涉及仪器设备以化学分析仪器设备为主，包括多功能LB膜分析仪、色谱仪、付立叶变换红外光谱仪等。涉及实验人员多，包括部分进入毕业设计阶段的本科生及研究生，以及参与科研项目或自主进行学校研究立项的研究生，需保证最大容纳人数不低于30人同时开展实验。
2、安全规范实验室建设内容
2.1实验室硬件条件的建设
2.1.1整体布局规划
实验室总面积约为130m2，根据《高等学校实验室安全检查项目表(2022年)》第5.2.1条“实验室分区应相对独立”的要求，针对实验室的实际状况，从外向内可设置三个独立区域学生学习区、实验区、化学品存放区，区域之间以实体墙隔离[7]。学习区设置工位、置物架，工位主要为了便于学生实验前进行文献、资料、项目方案的研究以及实验结束后进行数据汇总、整理等，置物架用于摆放学生携带的资料、水杯等物品。实验区入口处设置收纳架，用于摆放实验人员的工作服、护目镜等个人防护用品，区域内合理放置通风橱、仪器设备、实验台等设备设施；鉴于实验室用气量小且均为惰性气体，因此在相应的设备旁边配套设置气瓶柜以保证用气安全；实验区设计时首要考虑保证疏散通道畅通，确保满足事故应急人员疏散需求。化学品存放区配置易燃易爆试剂柜、防腐试剂柜和普通试剂柜，配置一台防爆冰箱用于存放需冷藏的试剂，同时配置一个废液柜用于暂存危险废液[8-10]。
2.1.2通风净化系统
实验过程中需大量使用化学试剂，为保障人员安全、减少实验人员与有害气体的接触，设置18台具有耐腐蚀性能的全钢通风橱，风机统一采用变频风机，以保证排风量能满足实验需求。同时，为了确保排放的气体不会污染大气、满足国家环保要求，在通风系统的末端添加了活性炭以及光催化剂。其中，活性炭主要功能是吸附风道中的有害气体，光催化剂主要功能是为了催化有害气体的分解。同时，为避免实验室内长时间排风产生负压给实验人员健康造成危害，配套设计了补风装置[11-12]。
2.1.3安全监测装置
为了进一步提高了实验室安全预警能力、便于实验室日常精准化管理，安装门禁系统、监控系统、气体报警器并与防爆风机联锁、烟雾报警器等装置对实验室环境进行实时监测，杜绝安全事故发生。其中，门禁系统与实验室准入培训关联，由负责人对准入合格人员进行统一授权，相关人员通过指纹识别进入实验室，满足了实验室钥匙专管、人员轨迹实时记录及防止非法进入等管理需求。同时，鉴于实验过程中还可能产生各类有毒有害气体、易燃易爆气体、恶臭气体等，设置了实验室气体实时监测系统，进行24小时在线监测，实时将监测数据、报警信息通过手机APP端、手机微信端推送至实验室负责人，一旦发生气体泄漏还可在第一时间自动启动应急排风系统，显著降低了实验室安全风险[13]。
2.1.4消防应急设施
消防器材方面，因为化学实验室的特点，未配备自动喷水灭火设备，防止事故发生喷水时易燃易爆物质受潮或外溢导致事故范围扩大或发生次生事故，同时也避免室内精密仪器受损。根据GB50140—2005《建筑灭火器配置设计规范》的要求，主要配置了黄沙扑救器、干粉灭火器和二氧化碳灭火器，同时安装了两套自动呼吸器和两套消防毯。应急设施方面，在实验区安装了两套应急喷淋器、两个急救箱以及四个洗眼器，其中洗眼器安装位置选择的原则是确保使用者直线达到时间不超过10秒钟。
2.1.5化学品存放区
化学品存放区的设置主要参照了危化品专用储存室设置要求及标准。第一，在入口处外侧设置了静电消除器。第二，风紧急开关。第三，为了满足危险化学品分类、规范存放，室内设置易燃试剂柜、易制爆试剂柜、防腐试剂柜、管控化学品组合试剂柜，每个柜子都做好通风及导出静电接地装置；设置一台防爆冰箱用于存放需冷藏的有机易燃试剂；设置普通试剂柜用于存放普通试剂。第四，加强了管理制度明示，将涉及的化学品安全技术说明书(SDS)汇编成册置于室内门口处供实验人员学习，每个试剂柜上都张贴明细以方便取用，同时严格执行出入库专人管理。
2.1.6实验危废处理
根据国家及学校相关规定，在实验区设置五个危险废物暂存区，施划实线明示并张贴安全警示标识。其中，在实验区入口处设置危险固态废物暂存区，用于存放废气手套、废弃包装物、废弃容器等；在实验区内设置四个危险液态废物暂存区，严格按照《危险废物性质相容表》分类，配置防遗撒、防渗漏托盘，用于存放实验过程中产生的有机废液、无机废液等；在化学品存放区内设置一个危险废物储存柜，每天实验结束后，由专人将实验区域内的危险废液统一、分类收纳至专柜存放，防止实验区内废液堆积及人员流动造成废液泄漏事故发生。同时，根据学校危险废物处置要求严格处置，每周由专业资质公司上门统一回收、集中处置。
2.2实验室软件条件的建设
2.2.1完善制度体系
从适用性、可执行性角度出发，建立科学、充分和有效的制度体系，以确保教学和科研工作有序开展，包括日常管理制度和安全保障制度两大类。其中，日常管理制度主要包括《实验室开放制度》《实验室钥匙管理规定》《实验大型仪器设备管理和赔偿制度》等。安全保障制度主要包括《实验室安全管理制度》《实验室学生守则》《实验室安全卫生与值日管理制度》《实验室安全准入培训制度》《实验室安全检查制度》《实验室突发事件应急处置方案》《化学品存放区管理办法》《化学品安全管理制度》《实验室安全管理责任书》及各类仪器设备安全操作规程。
2.2.2规范档案管理
为了进一步落实实验室场所、人员、试剂、仪器设备等日常管理，确保管理的可追溯性和延续性，有必要建立整套完备的管理档案。一是，人员信息台账，包括实验室安全负责人、安全教育培训负责人、化学品存放区安全负责人、实验人员、可进入实验室的学生等各类人员的姓名、联系方式、安全职责等。二是，实验设备台账，包括设备总台账(设备基本信息、检修维护信息等)、设备使用登记册、设备借出登记簿等。三是，化学品存放区管理台账，包括试剂明细表(需张贴在试剂柜显眼位置，列明试剂名称、数量、存放位置及责任人)、危险化学品使用登记表(出入库记录、使用人、使用数量、使用日期及处置信息等)、危险废物明细表、危险化学品安全技术说明书等。四是，安全工作台账，包括危险源信息台账、责任书签订记录、教育培训记录、应急演练记录、安全检查及隐患整改记录等。
2.2.3加强人员培训
实验人员的知识技能及责任意识直接决定了日常工作能否有序落实。因此实验室在对实验人员开展学科知识和操作技能培训的同时，重点加强了人员的安全培训。一是，明确安全教育培训负责人，由教师担任，负责对进入实验室的人员(重点是学生)开展针对性培训，内容以实验室危险源信息、实验项目风险、安全防护、应急处置等为主。二是，依托实验室安全教育与考试系统对进入实验室的人员开展准入考核，考核内容主要包括实验操作流程、安全操作规范等，考核合格的人员才可以开展实验。三是，定期组织应急演练，通常采取桌面演练方式，以危险化学品灼烫、危险废物泄漏等为主，不断提高实验人员的应急处置能力。
2.2.4配套长效机制
针对实验室化学品用量大、危险废物产量高、人员流动性强等特点，以抓防范、抓重点思路形成了以下工作机制，有效保障了实验室安全稳定运行。一是，重点危险源专人专管，指定一人负责化学品存放区整体管理，同时每个试剂柜、废液柜均指定专人负责，工作职责包括钥匙管理、出入库记录、定期盘点清理等。二是，设备定期检修，高速冷冻离心机、电热鼓风干燥箱等高转速、高温设备以及监控报警系统按月由专业公司检修，其他分析仪器设备定期检修。三是，安全检查与整改，值日生负责每天实验室启用前和关闭后的卫生清扫及安全巡查，仪器设备启用过程中的实时检查以及实验结束后卫生清理及安全检查由实验人员具体负责，同时指定专门教师负责建立安全隐患台账并组织整改落实，形成闭环管理。
3、实验室建设中的优化措施
国家没有针对高校实验室建设出台专门性的规定，《高等学校实验室工作规程》(原国家教委令第20号)虽然明确指出高校实验室建设应满足五个基本条件，即有稳定的教学或科研任务、满足工作需要的房舍及环境、足够的仪器设备、专职工作人员与完善的管理制度”，但是对建设流程、安全标准等均未提及。针对目前实验室建设中面临的主要问题，为了确保实验室建设最大限度满足安全稳定运行需求，在实验室建设过程中可以采取以下优化措施。
3.1成立实验室建设委员会
按学科、系或所成立实验室建设委员会，委员长由相关学科、系、所主任担任，负责该学科、系或所下实验室建设统一规划与组织实施，主要包括研究、审议该学科、系或所下实验室新建、改建或扩建的调查论证、方案编制及其他相关事宜。在计划编制与论证过程中，结合学科现状、有关领域的研究资料和制度规范，重点考虑安全风险评估、安全设施配套等问题，避免重复建设、带病启用现象出现。
3.2开展实验室安全风险评估
实验室建设项目启动前，结合实验室拟开展的教学项目及科研项目，建立“两个清单”，预判可能出现的风险隐患，制定相应的安全管控方案并落地实施。“两个清单”包括实验室物品清单，列明实验室可能涉及的普通生化试剂、危险化学品、病原微生物、气体气瓶、高压高温高转速设备、常规仪器设备等各类物品的具体名称、数量、规格等信息；实验室安全风险清单，可依据GB/T13861—2009《生产过程危险和有害因素分类与代码》和GB6441—1986《企业职工伤亡事故分类》预判实验室运行后可能出现的各种隐患、问题及风险。根据清单内容，进一步涉及门禁、水电、监控报警、通风净化、试剂柜等基础设施和安防设备设置方案，同时编制实验室各项安全管理制度。
3.3依托专业技术力量设计实施
实验室建设是一项系统工程，对建设人员的要求极高，即建设人员需要同时精通建筑知识、实验室运行知识及相关国家建设规范及安全标准要求。同时在建设过程中还要综合考虑实验室总体规划、空间布局、强弱电、给排水、通风净化、安防设施、消防措施等基础设施与安全条件。因此，为了建成安全规范化实验室，特别是在新建实验室时，有必要依托专业公司或团队进行系统的规划、设计与施工。
3.4建成学校实验室建设论证专家库
结合现阶段国内高校实验室建设情况，按学科、系或所成立实验室建设委员会很难推行且短时间内无法实现，实验室建设过程中建设负责人“一言堂”现象普遍，且往往在配套安全条件方面考虑不充分或不考虑。因此可以由学校牵头设置实验室建设论证专家库，由精通实验室安全、环保、建筑规范的校外技术人员、校内管理人员及各学科内精通实验室管理与运行的教师担任专家。当有实验室建设项目时，建设负责人应当通过一定程序从专家库抽调一定数量的专家完成全面的论证后方可立项，进入后续的建设环节，避免建设负责人专业经验不足、对制度规范了解不够，造成实验室设计不合理、功能不全、安全设施不足等情况发生。
4、结语
建立安全规范的实验室是高校实验室有序运行的内在需求，也是现阶段国内高校实验室管理中的盲点及难点。实验室建设是一项复杂的、系统化的工程，在“人”“经费”“设备”“场所”“研究项目”等基本条件具备情况下，如何建成安全化、规范化、科学化、标准化的实验室成为建设的重点，高校应当结合现有建设经验、其他行业或国外高校实验室建设成功案例以及国家有关制度标准，引入实验室建设委员会、建设论证专家库、安全风险评估等机制，依托专业技术力量，全面把控实验室建设立项、论证、审核、设计、施工等全程，最终制定完善的实验室建设制度体系，为后续实验室日常运行和管理打下良好的基础，同时能够进一步提升高校实验室安全风险防范水平，为师生生命健康安全和校园的稳定发展提供有力的保障。
*《建设安全规范配位化学实验室的方法研究》
作者：北京科技大学资产管理处(马庆，赵雨霄，白亮)
转自：实验室学苑
