高校实验室建设案例分析

文/贾青松

高校实验室建设案例分析

文/贾青松

以南京大学化学楼为例进行高校实验室建设分析

近几年高校实验室安全事故的频发，反映出高校实验室的安全状况堪忧，加强实验室的安全建设和安全管理已迫在眉睫。本文着重从实验室初期规划设计以及设备安全运行两方面，提出对实验室安全与建设工作的一些建议。

根据用途，常用实验室分为生物实验室、动物实验室、研发实验室、化学实验室等。不同的实验室对其环境控制要求有着截然不同的要求，但所有实验室都有一个共同的需求——实验室安全。本文对南京大学仙林校区（简称南大）化学楼实验室项目进行分析，结合实验室安全方面的一个事故特例，以总结实验室建设初期在规划设计方面应注意的一些事项。

南大项目科研楼主体建筑面积5万平米左右，共5层，主要分为A、B、G、F四个区域，实验室主要有以下几种类型：有机/无机化学实验室、化工实验室、物化实验室、高分子化学实验室、生命科学实验室、洁净实验室等。

图1.常用实验室类别。

图 2.南京大学化学楼。

南京大学仙林校区变风量控制系统工程项目于2014年5月进场安装，2015年7月底全面竣工，227间实验室包含904套TEL通风柜监控系统，按照合同要求已完成全部工程并验收合格。本文谨以此为例和读者分享高校实验室建设和安全的重要性。

案例分析

现选取一个典型实验室的事故案例，结合卓思智能科技在南大实验室项目中对于事故问题的单个解决方案以及整体建设规划，对如何解决整个实验室系统在硬件部分的安全问题做一些简单的探讨。

案例：2015年3月，上海某大学一实验室发生意外，一名中年男子送医后抢救无效死亡，校方宣传部告知新闻媒体，死者系实验室供货单位人员，事发地系该校环境学院实验室，事故报告显示，该人员在操作更换气瓶时，气瓶内硫化氢气体发生泄漏，经120送医抢救无效，不幸身亡，事故定性为硫化氢中毒。对于此次事件，排除人为因素，从实验室安全设计方面考虑，首先我们分析两个问题。

问题1：该人员在进行气瓶更换操作过程中发生硫化氢泄漏，对于硫化氢此类有毒有害物品，按照实验室的安全标准，应该将物品存放于安全通风柜内，人员在通风柜外操作，如在操作过程中发生泄漏，通风柜完全可以将有毒有害气体排出，不会影响到通风柜体外人员的健康。在发生大量的泄漏时，因空气扰流及气瓶流速等影响，来不及排出的气体可能发生通风柜外漏，若此时通风柜外安装了有毒有害气体检测传感器，探测到室内气体环境变化，将会触发声光报警，提示操作人员及时离场，我们相信也可以避免一场悲剧的发生。

问题2：处于事故发生地相邻的气相色谱实验室的4名学生随同抢救人员一同前往医院，进行了内科和五官科等相关方面的检查，已确保实验室中毒事件中相关人员的人身健康。相邻实验室的同学们为什么也可能因气体泄漏而受到部分伤害呢？这是因为发生气体泄漏过程中，可能有部分有毒有害气体通过走廊或是房间内设备管道穿墙孔洞溢流至气象色谱实验室内，造成了实验室人员的人身伤害。对于此类问题，若房间内的设备管道穿墙孔洞全部密封，保证单个实验室区域空间气体环境独立，室内房间负压控制器保证实验室相对于大气环境及走廊及大厅等外部空间为微负压状态，以达到自然气体气流方向为外部空间流向实验室内部，这样如发生实验室内有毒有害气息泄漏，气体也不会溢流到相邻实验室及走廊、大厅等人员接触空间，确保整个实验大环境的安全。

以上几点都是严重影响实验室安全的关键因素，但都可以在建设初期的规划中减少甚至消除其对实验室安全的影响。所以，良好的实验室初期规划设计和保证所有设备安全运行是实验室安全的重要条件之一。所有设备的安全运行状态可以靠智能化控制、实时监控等手段来进行实现，一些实验室安全事故的发生往往是由于初期规划设计不合理、设备仪器运行状态不良或没有及时发现故障才导致的，因此依靠智能化控制系统，加强实验室安全设施建设，可以将实验室安全事故消灭于萌芽状态，实现实验室的本质安全化。

此类实验室在项目建设初期的规划设计极其重要，如设备的选择、送排风控制方式、房间压力控制、中央集中监控方式的设计等都对实验室的安全起着至关重要的作用。对此，我们在南大项目中以安全为首位，倡导舒适、高效、节能的实验室环境，对整个实验室进行系统的规划设计，并相继完成了后续的施工、调试等工作，项目完成后得到了校领导及实验室用户们的一致好评。

南大项目中，几个典型的设计方案如下：

1. 排风系统——按照学校给出的使用需求，实验室中经常使用着种类繁多的化学药品、易燃易爆物品，我们将系统整体划分为一个房间一套排风系统，这样可以将不同性质的实验完全隔离分开，避免排放过程的化学反应。

2. 房间控制——房间采用负压控制，可以保证实验室正确气流的方向，使得实验室的有毒有害气体不外漏。

3. 中央集中监控——上位机集成了所有送排风机、房间控制器、实验室环境监控数据等，使其在上位PC端一目了然。

在高校实验室，种类繁多的化学药品、易燃易爆物品使用率高，有些实验会在实验过程中会产生有毒有害的物质，如果没有给实验人员安全可靠的工作环境，实验人员将会长期处在高风险的实验环境中，对身体有着极大伤害。近几年高校实验室安全事故的频发，代表高校实验室的安全状况令人堪忧，加强实验室的安全建设和安全管理已迫在眉睫。

图3.卓思智能科技承接的南大化学楼变风量控制系统工程项目。

小结

加大实验室安全设施的投资力度,完善硬件设备势在必行，俗话说，工欲善其事, 必先利其器。保证实验室安全管理所需要的安全设施齐全有效, 这是确保实验室安全最基本的、最必不可少的硬件条件。在没有安全保障的情况下，进行科学实验教学和研究如同缘木求鱼, 最后徒劳无功。另外, 要加大力度改善实验室工作环境,把实验室建设成环境优雅、配置合理的实验教学基地和科研场所。 LP

本文作者来自上海卓思智能科技股份有限公司。