从安全、环保角度谈化学类教学实验室建设

董 鹏, 高惠玲, 唐 岚, 董玲玉, 李晓林

(北京化工大学 国有资产管理处, 北京 100029)

从安全、环保角度谈化学类教学实验室建设

董 鹏, 高惠玲, 唐 岚, 董玲玉, 李晓林

(北京化工大学 国有资产管理处, 北京 100029)

分析了高校构建安全、环保的化学类教学实验室的重要性,以相关法规、国家标准为依据,从安全、环保的视角,结合实际,总结给出了化学类教学实验室建设中几个方面的建议,从源头上减少化学类教学实验室存在的安全隐患。

实验室安全； 化学类教学实验室； ABET认证

理工科高校为开展基础化学类实验教学,必须建立配套的化学类教学实验室[1]。由于化学类实验室的特殊性,如易燃、易爆、危险化学品的使用和化学反应中高温、高压等实验条件的存在等,使得它成为高校实验室中相对高危的一类实验室[2]。行业标准《JGJ 91-93 科学实验室建筑设计规范》仅仅是对实验室建筑的设计做了规范,如实验台平行布置的标准单元的开间不宜小于6.60 m,通风柜柜口窗扇以及其他配件应采用透明安全玻璃等[3-4]。而对如何构建安全、环保的化学类教学实验室没有统一的、国际认可的标准。国际权威认证机构ABET在对实验室安全、环保的评估中只有一条原则,即无任何安全隐患的实验室才是合格的安全、环保的实验室。鉴于此,本文以相关法规、国家标准为依据,从安全、环保的视角,结合实际,总结给出化学类教学实验室建设中几个方面的建议。

1 构建安全、环保的化学类教学实验室的重要性

1.1 国家对实验室安全建设的要求越来越严

近年来,国家越来越关注安全生产以及环境保护等方面的工作,作为高校高危场所的化学类教学实验室,其安全、环保问题也越发受到重视。2003年党的十六届三中全会提出“坚持以人为本,树立全面、协调、可持续的发展观,促进经济社会和人的全面发展”的理念,为实验室的安全、环保建设树立了鲜明的旗帜。随后相继出台的法规、条例,如《中华人民共和国固体废物污染环境防治法(主席令第31号)》(2004年)、《中华人民共和国水污染防治法(主席令第87号)》(2008年)、《危险化学品安全管理条例(国务院令第591号)》(2011年)等,为实验室的安全、环保建设指明了方向。

1.2 高校国际工程人才认证评估的重要组成部分

目前全球的工程人才认证有2个权威的认证体系:ABET和Master Level国际认证。其中ABET(美国工程与技术鉴定委员会)是专门从事工程、技术、电脑、应用科学四大领域的学术机构工程及技术教育认证的民间机构,也是华盛顿协议的6个发起组织之一,它的专业鉴定已获得广泛的国际承认,是国际上最具公正性与权威性的认证体系[5]。全球已有超过550所大学、2 500个学院参加过它的认证。

目前这2项国际认证已经分别有国内高校的化工专业通过了认证评估。通过认证后,就意味着高校该专业人才培养已经达到了国际标准,可以培养具有国际竞争力的该专业工程师。所以国内高校工科类专业申请参评该认证是大势所趋。该认证的内容中包括对学校教学、实验室和相关设施的考察。在对实验室的考察中,除了对实验室硬件的评估外,重点看实验室的安全意识,如实验室的安全管理是否到位、安全设施是否齐全、应急预案是否完善、学生的安全意识是否强等。这就从起点上给实验室的建设提出了很多安全方面的要求。

1.3 安全、环保的教学实验室环境是学生素质教育的重要组成部分

大学本科毕业生将来有可能要进入科研专业实验室参与到科研工作中去,所以一名合格的毕业生不仅需要培养他的文献检索、动手操作和数据分析能力等专业素养,而且他在实验室拥有安全、环保意识和杜绝安全隐患的理念也至关重要。

安全素质是大学生必备综合素质的重要组成部分[6]。对学生的实验室安全教育,不能停留在学校开设的安全教育课程上[7]。教学实验室是学生参加实验实践的场所,一个安全、环保的实验室,会给学生带来耳濡目染的正能量,使学生在实验过程中体会到实验室安全、环保的重要性,从而养成良好的实验习惯,提升自身的安全素质。

1.4 节约学校实验室建设成本的需要

实验室的安全、环保建设需从源头抓起,把安全建设标准纳入实验室基础设施规划与建设中,加大对化学实验室安全设施投入力度,以保证安全为前提,按专业实验室的特点,充分考虑实验室的设计、建设、仪器设备的购置和安放,以及实验室水、电、气等管线设施的规范、完善问题[8-9],避免在使用过程中因发生安全隐患而需要对实验室进行安全改造,或者因实验楼不同功能房屋的配置不合理而重新调整、转换房屋使用性质,可以很大程度上节约学校基础设施建设资金。

2 重要的安全信息公开公示

2.1 规章制度

高校实验室安全管理主管部门都会制定实验室安全管理办法或规章制度。完善的安全管理办法、安全规章制度可以使安全管理不留盲点、不留死角[10],并且对学生在实验室的规范行为提供准则,做到有规章可依,有规定可查。这些制度应尽可能完整地做成展板张贴在实验楼内。常用的管理规定有实验室准入制度方面的“实验室安全教育管理规定”,实验室日常管理方面的“实验室管理规定”、“实验室安全管理规定”和针对某实验楼的“XXX实验楼安全管理规定”等,针对实验室人员守则的“实验室工作人员岗位职责”、“实验室学生守则”等,以及实验室安全事故应急处置方面的“实验室安全及应急措施”等。

2.2 相关人员联系方式

根据学校实验室安全管理规定,每个实验室用房都会设置用房负责教师和安全责任(或者安全员)教师。为便于学校实验室管理者管理,以及在遇到实验室安全突发事件时能联系到相关人员及时处置,必须将这些信息张贴在实验室门的显著位置,可以以门牌的形式张贴。具体的人员信息可以包括如院、所负责人姓名和电话,实验室用房负责人姓名和电话,实验室安全员姓名和电话等。

为方便实验室在发生安全突发事件时,每位在场的教师或者学生都能联系到学校相关管理部门和事故应急处置单位的工作人员,建议将这些部门的相关联系方式张贴在实验楼每层的楼道内或者楼梯口的显要位置。具体的部门联系电话可以包括该实验楼值班室的值班电话、学校国有资产管理处实验室科(实验室安全管理部门)的办公电话、学校保卫处值班室的值班电话或消防科的办公电话,以及学校校医院急诊室的办公电话等。

为了在遇到比较大的实验室安全突发事件时及时联系到社会上专门的救助机构,可以将一些紧急报警电话张贴在实验楼一层大厅的显要位置。该类电话(或信息)可以包括报警电话110、火警电话119、急救电话120,甚至学校所在辖区派出所联系民警的姓名和电话,以及辖区派出所办公地址等。

2.3 操作规程

不同于专业实验室里的硕士研究生,基础教学实验室里的教学对象一般都是本科低年级的学生,他们人数众多,对专门设置的实验教学实验室来说,学生流动性大，给每位学生发放每个实验室里的每部实验仪器的使用说明或操作规程,不免造成资源的浪费,而且低年级本科生一般都是刚开始系统接触基础化学实验,难免对实验室内的仪器设备产生强烈的好奇心,再加上对仪器设备的操作流程不熟练,对实验药品、试剂的危害性认识不深,就更增加了发生安全事故的可能性。所以化学类教学实验室里应尽可能在适当的位置，尽可能详尽地列出实验仪器的操作或使用说明,如电子天平使用注意事项、气相色谱使用说明、原子吸收光谱仪使用说明等。

对于复杂繁琐的实验,应在实验桌上列出详细的实验步骤,如溶解热测定的操作步骤。这样做可以避免误操作对实验仪器造成的人为损坏,甚至造成电路短路、药品试剂泄露等安全事故。还可以让学生尽量少带与实验不相关的物品进实验室,如实验教材、实验笔记等，减少药品对带入实验室物品的污染,减少中毒等事故的发生。

另外,对公用的危险试剂,如硫酸、盐酸等溶液,可以加特殊说明。溶液的存取在通风橱内进行,除了相应的标志,如“当心腐蚀”、“必须带防护手套”外,还可以单列写字板贴上对该危险溶液的说明,如产品性质,包括形状、分子式、溶解度、熔点沸点等,溶液沾到皮肤或不慎入眼的急救方法、溶液的使用和贮存方法等。

3 实验楼功能区的合理设计

3.1 实验楼内房屋功能的合理设计和分离

按照《JGJ91-93 科学实验室建筑设计规范》的要求,科学实验建筑应由实验用房、辅助用房、公用设施用房等组成,其设计应合理安排各类用房,做到功能分区明确、联系方便、互不干扰。所以,即便在以实验用房为主体的化学教学实验楼内,也应该设置相应的辅助用房,如教师休息室(办公室)、学生更衣室、药品库房等。在实验室建设设计初期,就应该将实验楼内各房屋功能做好规划,避免在建成后使用过程中,根据实际使用情况及感受,再行调整房屋使用性质,如将实验室改成办公室、将办公室改成药品库房等,造成重复建设导致的资金浪费,以及对通风、排风管道,水电管道等的改造,背离原先最优的设计方案,而造成新的实验室安全隐患。

学生应将随身携带的与实验不相关的东西全部放在更衣室里,不能带入实验室,如书包、文具、外衣等。尽可能少将物品带入带出实验室,避免被实验药品、试剂污染而发生安全事故。如确实没有条件设立专门的学生更衣室,也应该在教学实验室外相对宽敞的走道里设置存物箱,方便学生存放不必要带入实验室的个人物品。

根据国家《危险化学品安全管理条例》的要求,药品库房属高危区域,建设要求非常高,要做到防爆的效果。库房作业场所应设置通信、报警装置,并保证处于适用状态。库房属爆炸危险场所,应选用具有相应的防护性能的配电设备,装防爆式电灯、电线穿管等[11]。电闸应设在库外防雨处。库房应设有通风系统,屋内通风口应设在近地面处,因为药品、试剂等升华、挥发等产生的危险气体一般密度高于空气,会沉降在库房近地面层的空间内。

3.2 教学实验室内设计专门的功能区

化学类教学实验室内除了设置实验教学区域外,应单独留出相当部分空间设计成专门的功能区,与实验教学区域配套使用。专门的功能区主要包括实验防护设备存放专区、急救箱、存放临时少量药品的药品柜、气瓶柜、实验废弃物存放专区等。防护设备存放区应存放与该实验室承担的教学实验相匹配的防护设备。教学实验室应设置专门的少量药品的药品柜,实验室使用的气瓶也应设置专门的气瓶柜存放,有利于对实验药品、气瓶的管理,减少安全隐患。根据国家《危险化学品安全管理条例》的要求,危险废物产生地(教学实验室)必须设置危险废弃物室内临时存放区,张贴专用警示标志。

3.3 多样化完备的通风和排风系统

化学教学实验室承担的基础化学实验包括无机化学实验、有机化学实验、物理化学实验和分析化学实验等。对于承担不同种类化学实验的教学实验室,根据实验产生有毒有害废气种类和废气量的不同,设置与其相适应的通风和排风系统。凡进行对人体有害气体、蒸气、气味、烟雾、挥发物质等实验工作的实验室,如有机化学实验室或者部分无机化学实验室,应设置通风橱。其他有加料口、取样口或尾气排放口的大型仪器,如无法进通风橱的,可以针对每个仪器加料口、取样口或尾气排放口的特殊工况以及排放、泄露气体的流量大小,设计有针对性的专门的通风管接口与之相连接。通风风机负荷应根据每个实验室承担的不同实验的情况,单独计算达到风量要求所需电机的负荷。如果通风系统排出的有害物浓度超过有关标准规范规定的允许排放标准时,则应采取净化措施。工作时间连续使用排风系统的实验室应设置相应的送风系统,送风量宜为排风量的70%,并应根据工艺要求对送风进行空气净化处理。

对于教学实验室内设置的废液回收柜、药品临时存放柜和气瓶存放柜等设施,也应添加相应的通风设施。废液回收柜和药品临时存放柜应设置24小时持续通风,存放柜顶部开口与通风管道连接,存放柜内每层夹板也都应加上通风口,保证存放柜内每层空间都达到通风效果。气瓶存放柜顶部开口与通风管道连接,并且有每小时不小于3次换气的通风措施。

4 安全设施配备齐全

4.1 消防设施

根据国家标准《GB 50016—2014建筑设计防火规范》的要求,教学实验楼除了在设计上需要达到消防安全的要求外,还应该在楼里配备相应的消防设施,如在走道两侧设置室内消火栓系统,在各房屋内配备相应的灭火器材等。根据国家标准《GBJ140—90建筑灭火器配置设计规范》的要求,在火灾危险性大的实验室内应配置灭火器。化学类教学实验室内都应配备泡沫式灭火器或者干粉式灭火器。由于药品库房属于严重危险级,应增加一个灭火器,并配置一套自主呼吸器。

需要特别指出的是,教学实验室内不建议安装消防喷淋装置,但烟感系统可以保留。因为用水灭火,遇到如易燃有机溶剂等,漂浮在水上的着火溶剂会燃烧到水流淌到的任何地方,会起到反作用。另外喷淋装置喷出的水会损坏精密仪器,带电源的实验仪器遇水会产生短路等现象,不但损坏了仪器,短路造成的火花还可能扩大火灾的着火点。可以用灭火毯、灭火干粉取而代之。

实验楼内还可植入警卫照明系统,方便实验楼的值班人员巡视时发现消防安全隐患。该系统在每间实验室门外设立一盏警示灯,与实验室内的电路系统相连。如果实验室电源全部断开,则警示灯显示红色,如果实验室内有照明、电插座等电源被使用,则警示灯显示绿色。晚上值班人员在不进入实验室的情况下,可根据走道内每间实验室的警示灯的颜色判断实验室内电源使用情况,及时发现过夜实验、脱岗实验等安全隐患大的行为。

4.2 实验防护设备存放专区

根据推荐性国家标准《GB/T 11651—2008 个体防护装备选用规范》的要求,建议在工作环境有危险存在的场所配备相应的防护设备。比对标准中列出的危险作业类别,化学类教学实验室可能涉及到易燃易爆场所、沾染性毒物作业、射线作业和腐蚀性作业等。如:接触有毒物质的教学实验,应该配备防毒面具；接触有腐蚀性化学试剂的教学实验,应该配备防护手套,防护面具等；接触易燃、易爆化学品的教学实验,应该配备防静电工作服等。

4.3 废弃物存放点

根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》、《危险化学品安全管理条例》、《GB 18597—2001 危险废物贮存污染控制标准》等文件的有关规定,危险废物产生地(教学实验室)必须设置危险废弃物室内临时存放区,张贴专用警示标志,并做到安全、牢固,远离水源、火源。化学类教学实验室属危险废物产生地,应设立专门的废弃物临时存放点[12]。存放点可设置危险废物存放桶、危险废液存放柜,存放柜必须有通风设施。废液、废固需要通过有资质的专门的化学废弃物处理公司集中处理。教学实验室中玻璃仪器较多,产生的碎玻璃也应单独回收。

4.4 药品柜和气瓶柜

根据《JGJ 91-93 科学实验室建筑设计规范》的要求,必须存放少量日常使用的化学危险品的实验室,应设置24小时持续通风的专用化学品贮存柜或通风柜。物品柜(架)自身应具有足够的承载能力,并应与墙体牢固连接,物品柜(架)横隔板应上下位置可移动。气瓶应放在主体建筑物之外的气瓶存放间,但对日用气量不超过1瓶的气体,实验室内可放置一个该种气体的气瓶,并设置专用的有通风设施的气瓶储存柜。使用氢气及可燃气体的实验室还应设置报警装置。

5 安全标志全面到位

5.1 说明类

针对低年级本科生的特点,在化学类教学实验室里张贴安全标志可以有效提高学生的安全意识。《JGJ 91-93 科学实验室建筑设计规范》中提到在建筑物内危险场所应张贴危害性标志,《危险化学品安全管理条例》中也提到危险试剂储存地应设置明显的安全警示标志。本文所述标志包括所有实验室张贴的图标标志、说明性文字、示意图等。安全标志按其展示功能可分为说明类安全标志、提示类安全标志和警告类安全标志。

说明类安全标志的主要作用为辅助学生对实验室仪器设备的辨别,对仪器、试剂使用方法的介绍等。对于实验室内各种开关、闸门、阀门等可张贴图文型的标志,如“插座电源开关”、“通风橱开关”、“总水阀”、“总煤气阀”等。对实验室内各设施、设备以及仪器等可张贴文字型标志,如“药品柜”、“废液回收柜”、“去离子水”、“灭火器”等。对实验室内仪器、公用的危险试剂等,如觉得有必要加以特殊说明,可以加文字型使用说明,如“硫酸使用说明”、“气相色谱使用说明”等。

5.2 提示类

提示类安全标志的主要作用为引导学生实行安全的行为准则。化学类教学实验楼应在每个实验室内门板上张贴本实验楼布局及消防安全疏散示意图,在出现安全紧急情况下,引导学生快速正确地离开实验室，或者准确地找到安全应急设施而进行必要的补救。示意图中的内容应包括本实验室所在实验楼的位置、实验楼的紧急出口、安全通道以及应急灯、灭火设备位置等的位置。教学实验室内危险试剂的存取、有挥发性气体产生的实验等都应在通风橱内操作,在通风橱壁上有必要贴上图文标志,提醒学生实验时“注意安全”,并且有必要“必须戴防护手套”、“必须戴防护眼镜”等。

5.3 警告类

警告类安全标志的主要作用是警告学生所涉及实验的试剂、仪器的危险性可能造成的严重后果,明确禁止学生在实验室的一些行为等。在教学实验室门口可以张贴“实验室严禁带入食品、饮料,严禁带出化学试剂”、“禁止烟火”的警告标志,告诫学生切实遵守该行为规范。在插座电源边上张贴“当心触电”,在实验使用的煤气灯旁张贴“当心灼伤”,在有可能接触到危险化学试剂的通风橱壁上张贴“当心腐蚀”、“当心中毒”等图文标志,警告学生这类实验试剂、设备等在使用或操作过程中可能会产生的严重的安全隐患,在实际使用和操作中应加倍仔细谨慎。

6 必不可少的应急设施

6.1 洗眼装置

应急设施是化学类教学实验室里必备的设施之一。在实验过程中,轻微的人员受伤情况,通过应急设施可以解决,较严重的人员受伤情况,应急设施也可以进行初期处理,为后续救援争取宝贵的时间。

化学类教学实验室内的洗手池边宜设置洗眼器,当化学试剂不慎污染眼睛后,可开启洗眼器使自来水对准眼睛冲洗,除去眼睛里的污染物。凡经常使用强酸、强碱，有化学品烧伤危险的实验室,如有机化学实验室、无机化学实验室等,在出口就近处宜设置紧急冲淋洗眼装置。这些洗眼装置,必须每月至少检查一次,确保能正常使用。

6.2 急救箱

化学类教学实验室内应设置急救箱,急救箱里应存放常用的急救物品,如绷带、烫伤膏、创可贴、酒精棉球、纱布、灭火毯、硼酸溶液、小苏打溶液等。急救箱中的药品应注意及时更换,确保能正常使用。

7 结束语

实验室安全是学校安全的重中之重,化学类教学实验室的安全、环保问题，国际上没有统一的标准,合格的实验室唯一的评判原则是实验室无安全漏洞,无任何安全隐患。高校在对实验室基础设施建设的同时,应把实验室的安全、环保纳入规划中。在建设过程中可以聘请国内外专业机构安全专家,多从安全、环保的角度给实验室“找茬”,边边角角、犄角旮旯处也不能忽视,尽可能地在实验室建设阶段消除实验室的安全隐患。

References)

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Discussion on construction of chemistry teaching laboratory based on laboratory safety and environmental protection

Dong Peng, Gao Huiling, Tang Lan, Dong Lingyu, Li Xiaolin

(Department of State-owned Assets,Beijing University of Chemical Technology,Beijing 100029,China)

The importance of the safety and environmental protection of the chemistry teaching laboratory in universities is analyzed. Combined with the actual work,some suggestions of chemistry teaching laboratory construction are summarized based on the relevant regulation and standard,from the safety and environmental protection points of view. These suggestions may reduce the potential safety problems for this kind of laboratories.

safety of laboratory; chemistry teaching laboratory; authentication by accreditation board for engineering and technology(ABET)

2015- 03- 25 修改日期：2015- 04- 14

董鹏(1981—),男,江苏丹阳,硕士,助理研究员,主要研究方向为实验室技术安全、环境保护管理.

E-mail：dongpeng@mail.buct.edu.cn

G482

B

1002-4956(2015)10- 0227- 05