建設安全規(guī)范配位化學實驗室的方法研究

發(fā)布時間:2023.07.13 瀏覽次數(shù):

0、引言

      實驗室是高校開展實驗教學的主要陣地,也是支撐科學研究工作的重要場所。實驗室安全則是高校實驗室穩(wěn)定、有序運行的關鍵環(huán)節(jié),在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)、教學與科研融合、科技成果快速轉(zhuǎn)化中發(fā)揮著支撐保障作用,同時也是衡量高校實驗室建設水平的重要指標之一。現(xiàn)階段,國內(nèi)高校大部分實驗室建設不規(guī)范、安全條件不具備,存在缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、功能分區(qū)不合理、室內(nèi)布局不規(guī)范、基礎設施不配套、管理制度不全等諸多問題,這也導致實驗室安全事故頻發(fā),給師生生命健康造成了嚴重威脅。2021年實驗室千人死亡率達到0.026,是2020年全國安全生產(chǎn)千人死亡率0.013的2倍[1]。因此,建設安全規(guī)范化實驗室是確保教學科研有序開展的前提條件,對構(gòu)建安全和諧校園有重要意義。文章以某配位化學實驗室為例,以安全標準為依據(jù),根據(jù)安全風險評價結(jié)果[2],結(jié)合實驗人員數(shù)量、項目內(nèi)容、實驗設施設備及所涉危險源體量和種類等現(xiàn)狀,從空間規(guī)劃、安全硬件設施和軟件條件配置、管理制度及措施配套等方面著手,提供較完整的安全規(guī)范化實驗室建設方案,防患未然,杜絕安全事故發(fā)生[3-6]。

 

1、實驗室基本情況

     該實驗室主要研究方向為配位化學,承擔著科研任務、實驗教學、畢業(yè)設計等多重任務。涉及化學品種類多、數(shù)量大,普通生化試劑達650余種,危險化學品130余種,其中常用的有機易燃試劑包括石油醚、甲醇、四氫呋喃、乙腈、乙酸乙酯、正丁醇、正己烷等,常用易制爆試劑包括重鉻酸鉀、高錳酸鉀、硝酸、發(fā)煙硝酸等,常用的腐蝕試劑包括氫氟酸、三氟乙酸、三溴化硼、三氟乙酸等,常用的氣體主要為氮氣、氬氣、氦氣、氧氣等不燃氣體。涉及儀器設備以化學分析儀器設備為主,包括多功能LB膜分析儀、色譜儀、付立葉變換紅外光譜儀等。涉及實驗人員多,包括部分進入畢業(yè)設計階段的本科生及研究生,以及參與科研項目或自主進行學校研究立項的研究生,需保證最大容納人數(shù)不低于30人同時開展實驗。

 

2、安全規(guī)范實驗室建設內(nèi)容

      2.1實驗室硬件條件的建設2.1.1整體布局規(guī)劃實驗室總面積約為130m2,根據(jù)《高等學校實驗室安全檢查項目表(2022年)》第5.2.1條“實驗室分區(qū)應相對獨立”的要求,針對實驗室的實際狀況,從外向內(nèi)可設置三個獨立區(qū)域?qū)W生學習區(qū)、實驗區(qū)、化學品存放區(qū),區(qū)域之間以實體墻隔離[7]。學習區(qū)設置工位、置物架,工位主要為了便于學生實驗前進行文獻、資料、項目方案的研究以及實驗結(jié)束后進行數(shù)據(jù)匯總、整理等,置物架用于擺放學生攜帶的資料、水杯等物品。實驗區(qū)入口處設置收納架,用于擺放實驗人員的工作服、護目鏡等個人防護用品,區(qū)域內(nèi)合理放置通風櫥、儀器設備、實驗臺等設備設施;鑒于實驗室用氣量小且均為惰性氣體,因此在相應的設備旁邊配套設置氣瓶柜以保證用氣安全;實驗區(qū)設計時首要考慮保證疏散通道暢通,確保滿足事故應急人員疏散需求?;瘜W品存放區(qū)配置易燃易爆試劑柜、防腐試劑柜和普通試劑柜,配置一臺防爆冰箱用于存放需冷藏的試劑,同時配置一個廢液柜用于暫存危險廢液[8-10]。2.1.2通風凈化系統(tǒng)實驗過程中需大量使用化學試劑,為保障人員安全、減少實驗人員與有害氣體的接觸,設置18臺具有耐腐蝕性能的全鋼通風櫥,風機統(tǒng)一采用變頻風機,以保證排風量能滿足實驗需求。同時,為了確保排放的氣體不會污染大氣、滿足國家環(huán)保要求,在通風系統(tǒng)的末端添加了活性炭以及光催化劑。其中,活性炭主要功能是吸附風道中的有害氣體,光催化劑主要功能是為了催化有害氣體的分解。同時,為避免實驗室內(nèi)長時間排風產(chǎn)生負壓給實驗人員健康造成危害,配套設計了補風裝置[11-12]。2.1.3安全監(jiān)測裝置為了進一步提高了實驗室安全預警能力、便于實驗室日常精準化管理,安裝門禁系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、氣體報警器并與防爆風機聯(lián)鎖、煙霧報警器等裝置對實驗室環(huán)境進行實時監(jiān)測,杜絕安全事故發(fā)生。其中,門禁系統(tǒng)與實驗室準入培訓關聯(lián),由負責人對準入合格人員進行統(tǒng)一授權(quán),相關人員通過指紋識別進入實驗室,滿足了實驗室鑰匙專管、人員軌跡實時記錄及防止非法進入等管理需求。同時,鑒于實驗過程中還可能產(chǎn)生各類有毒有害氣體、易燃易爆氣體、惡臭氣體等,設置了實驗室氣體實時監(jiān)測系統(tǒng),進行24小時在線監(jiān)測,實時將監(jiān)測數(shù)據(jù)、報警信息通過手機APP端、手機微信端推送至實驗室負責人,一旦發(fā)生氣體泄漏還可在第一時間自動啟動應急排風系統(tǒng),顯著降低了實驗室安全風險[13]。2.1.4消防應急設施消防器材方面,因為化學實驗室的特點,未配備自動噴水滅火設備,防止事故發(fā)生噴水時易燃易爆物質(zhì)受潮或外溢導致事故范圍擴大或發(fā)生次生事故,同時也避免室內(nèi)精密儀器受損。根據(jù)GB50140—2005《建筑滅火器配置設計規(guī)范》的要求,主要配置了黃沙撲救器、干粉滅火器和二氧化碳滅火器,同時安裝了兩套自動呼吸器和兩套消防毯。應急設施方面,在實驗區(qū)安裝了兩套應急噴淋器、兩個急救箱以及四個洗眼器,其中洗眼器安裝位置選擇的原則是確保使用者直線達到時間不超過10秒鐘。2.1.5化學品存放區(qū)化學品存放區(qū)的設置主要參照了?;穼S脙Υ媸以O置要求及標準。第一,在入口處外側(cè)設置了靜電消除器。第二,風緊急開關。第三,為了滿足危險化學品分類、規(guī)范存放,室內(nèi)設置易燃試劑柜、易制爆試劑柜、防腐試劑柜、管控化學品組合試劑柜,每個柜子都做好通風及導出靜電接地裝置;設置一臺防爆冰箱用于存放需冷藏的有機易燃試劑;設置普通試劑柜用于存放普通試劑。第四,加強了管理制度明示,將涉及的化學品安全技術說明書(SDS)匯編成冊置于室內(nèi)門口處供實驗人員學習,每個試劑柜上都張貼明細以方便取用,同時嚴格執(zhí)行出入庫專人管理。2.1.6實驗危廢處理根據(jù)國家及學校相關規(guī)定,在實驗區(qū)設置五個危險廢物暫存區(qū),施劃實線明示并張貼安全警示標識。其中,在實驗區(qū)入口處設置危險固態(tài)廢物暫存區(qū),用于存放廢氣手套、廢棄包裝物、廢棄容器等;在實驗區(qū)內(nèi)設置四個危險液態(tài)廢物暫存區(qū),嚴格按照《危險廢物性質(zhì)相容表》分類,配置防遺撒、防滲漏托盤,用于存放實驗過程中產(chǎn)生的有機廢液、無機廢液等;在化學品存放區(qū)內(nèi)設置一個危險廢物儲存柜,每天實驗結(jié)束后,由專人將實驗區(qū)域內(nèi)的危險廢液統(tǒng)一、分類收納至專柜存放,防止實驗區(qū)內(nèi)廢液堆積及人員流動造成廢液泄漏事故發(fā)生。同時,根據(jù)學校危險廢物處置要求嚴格處置,每周由專業(yè)資質(zhì)公司上門統(tǒng)一回收、集中處置。2.2實驗室軟件條件的建設2.2.1完善制度體系從適用性、可執(zhí)行性角度出發(fā),建立科學、充分和有效的制度體系,以確保教學和科研工作有序開展,包括日常管理制度和安全保障制度兩大類。其中,日常管理制度主要包括《實驗室開放制度》《實驗室鑰匙管理規(guī)定》《實驗大型儀器設備管理和賠償制度》等。安全保障制度主要包括《實驗室安全管理制度》《實驗室學生守則》《實驗室安全衛(wèi)生與值日管理制度》《實驗室安全準入培訓制度》《實驗室安全檢查制度》《實驗室突發(fā)事件應急處置方案》《化學品存放區(qū)管理辦法》《化學品安全管理制度》《實驗室安全管理責任書》及各類儀器設備安全操作規(guī)程。2.2.2規(guī)范檔案管理為了進一步落實實驗室場所、人員、試劑、儀器設備等日常管理,確保管理的可追溯性和延續(xù)性,有必要建立整套完備的管理檔案。一是,人員信息臺賬,包括實驗室安全負責人、安全教育培訓負責人、化學品存放區(qū)安全負責人、實驗人員、可進入實驗室的學生等各類人員的姓名、聯(lián)系方式、安全職責等。二是,實驗設備臺賬,包括設備總臺賬(設備基本信息、檢修維護信息等)、設備使用登記冊、設備借出登記簿等。三是,化學品存放區(qū)管理臺賬,包括試劑明細表(需張貼在試劑柜顯眼位置,列明試劑名稱、數(shù)量、存放位置及責任人)、危險化學品使用登記表(出入庫記錄、使用人、使用數(shù)量、使用日期及處置信息等)、危險廢物明細表、危險化學品安全技術說明書等。四是,安全工作臺賬,包括危險源信息臺賬、責任書簽訂記錄、教育培訓記錄、應急演練記錄、安全檢查及隱患整改記錄等。2.2.3加強人員培訓實驗人員的知識技能及責任意識直接決定了日常工作能否有序落實。因此實驗室在對實驗人員開展學科知識和操作技能培訓的同時,重點加強了人員的安全培訓。一是,明確安全教育培訓負責人,由教師擔任,負責對進入實驗室的人員(重點是學生)開展針對性培訓,內(nèi)容以實驗室危險源信息、實驗項目風險、安全防護、應急處置等為主。二是,依托實驗室安全教育與考試系統(tǒng)對進入實驗室的人員開展準入考核,考核內(nèi)容主要包括實驗操作流程、安全操作規(guī)范等,考核合格的人員才可以開展實驗。三是,定期組織應急演練,通常采取桌面演練方式,以危險化學品灼燙、危險廢物泄漏等為主,不斷提高實驗人員的應急處置能力。 2.2.4配套長效機制針對實驗室化學品用量大、危險廢物產(chǎn)量高、人員流動性強等特點,以抓防范、抓重點思路形成了以下工作機制,有效保障了實驗室安全穩(wěn)定運行。一是,重點危險源專人專管,指定一人負責化學品存放區(qū)整體管理,同時每個試劑柜、廢液柜均指定專人負責,工作職責包括鑰匙管理、出入庫記錄、定期盤點清理等。二是,設備定期檢修,高速冷凍離心機、電熱鼓風干燥箱等高轉(zhuǎn)速、高溫設備以及監(jiān)控報警系統(tǒng)按月由專業(yè)公司檢修,其他分析儀器設備定期檢修。三是,安全檢查與整改,值日生負責每天實驗室啟用前和關閉后的衛(wèi)生清掃及安全巡查,儀器設備啟用過程中的實時檢查以及實驗結(jié)束后衛(wèi)生清理及安全檢查由實驗人員具體負責,同時指定專門教師負責建立安全隱患臺賬并組織整改落實,形成閉環(huán)管理。


3、實驗室建設中的優(yōu)化措施

      國家沒有針對高校實驗室建設出臺專門性的規(guī)定,《高等學校實驗室工作規(guī)程》(原國家教委令第20號)雖然明確指出高校實驗室建設應滿足五個基本條件,即有穩(wěn)定的教學或科研任務、滿足工作需要的房舍及環(huán)境、足夠的儀器設備、專職工作人員與完善的管理制度”,但是對建設流程、安全標準等均未提及。針對目前實驗室建設中面臨的主要問題,為了確保實驗室建設最大限度滿足安全穩(wěn)定運行需求,在實驗室建設過程中可以采取以下優(yōu)化措施。3.1成立實驗室建設委員會按學科、系或所成立實驗室建設委員會,委員長由相關學科、系、所主任擔任,負責該學科、系或所下實驗室建設統(tǒng)一規(guī)劃與組織實施,主要包括研究、審議該學科、系或所下實驗室新建、改建或擴建的調(diào)查論證、方案編制及其他相關事宜。在計劃編制與論證過程中,結(jié)合學科現(xiàn)狀、有關領域的研究資料和制度規(guī)范,重點考慮安全風險評估、安全設施配套等問題,避免重復建設、帶病啟用現(xiàn)象出現(xiàn)。3.2開展實驗室安全風險評估實驗室建設項目啟動前,結(jié)合實驗室擬開展的教學項目及科研項目,建立“兩個清單”,預判可能出現(xiàn)的風險隱患,制定相應的安全管控方案并落地實施。“兩個清單”包括實驗室物品清單,列明實驗室可能涉及的普通生化試劑、危險化學品、病原微生物、氣體氣瓶、高壓高溫高轉(zhuǎn)速設備、常規(guī)儀器設備等各類物品的具體名稱、數(shù)量、規(guī)格等信息;實驗室安全風險清單,可依據(jù)GB/T13861—2009《生產(chǎn)過程危險和有害因素分類與代碼》和GB6441—1986《企業(yè)職工傷亡事故分類》預判實驗室運行后可能出現(xiàn)的各種隱患、問題及風險。根據(jù)清單內(nèi)容,進一步涉及門禁、水電、監(jiān)控報警、通風凈化、試劑柜等基礎設施和安防設備設置方案,同時編制實驗室各項安全管理制度。3.3依托專業(yè)技術力量設計實施實驗室建設是一項系統(tǒng)工程,對建設人員的要求極高,即建設人員需要同時精通建筑知識、實驗室運行知識及相關國家建設規(guī)范及安全標準要求。同時在建設過程中還要綜合考慮實驗室總體規(guī)劃、空間布局、強弱電、給排水、通風凈化、安防設施、消防措施等基礎設施與安全條件。因此,為了建成安全規(guī)范化實驗室,特別是在新建實驗室時,有必要依托專業(yè)公司或團隊進行系統(tǒng)的規(guī)劃、設計與施工。3.4建成學校實驗室建設論證專家?guī)旖Y(jié)合現(xiàn)階段國內(nèi)高校實驗室建設情況,按學科、系或所成立實驗室建設委員會很難推行且短時間內(nèi)無法實現(xiàn),實驗室建設過程中建設負責人“一言堂”現(xiàn)象普遍,且往往在配套安全條件方面考慮不充分或不考慮。因此可以由學校牽頭設置實驗室建設論證專家?guī)?,由精通實驗室安全、環(huán)保、建筑規(guī)范的校外技術人員、校內(nèi)管理人員及各學科內(nèi)精通實驗室管理與運行的教師擔任專家。當有實驗室建設項目時,建設負責人應當通過一定程序從專家?guī)斐檎{(diào)一定數(shù)量的專家完成全面的論證后方可立項,進入后續(xù)的建設環(huán)節(jié),避免建設負責人專業(yè)經(jīng)驗不足、對制度規(guī)范了解不夠,造成實驗室設計不合理、功能不全、安全設施不足等情況發(fā)生。

 

4、結(jié)語

      建立安全規(guī)范的實驗室是高校實驗室有序運行的內(nèi)在需求,也是現(xiàn)階段國內(nèi)高校實驗室管理中的盲點及難點。實驗室建設是一項復雜的、系統(tǒng)化的工程,在“人”“經(jīng)費”“設備”“場所”“研究項目”等基本條件具備情況下,如何建成安全化、規(guī)范化、科學化、標準化的實驗室成為建設的重點,高校應當結(jié)合現(xiàn)有建設經(jīng)驗、其他行業(yè)或國外高校實驗室建設成功案例以及國家有關制度標準,引入實驗室建設委員會、建設論證專家?guī)?、安全風險評估等機制,依托專業(yè)技術力量,全面把控實驗室建設立項、論證、審核、設計、施工等全程,最終制定完善的實驗室建設制度體系,為后續(xù)實驗室日常運行和管理打下良好的基礎,同時能夠進一步提升高校實驗室安全風險防范水平,為師生生命健康安全和校園的穩(wěn)定發(fā)展提供有力的保障。


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