化学实验教学RAMP体系的风险识别与评估研究

郭丽芳, 张玮玮, 王明文, 董 彬, 陆慧丽

(1. 北京科技大学 自然科学基础实验中心, 北京 100083； 2. 北京科技大学 化学与生物工程学院, 北京 100083)

化学实验教学RAMP体系的风险识别与评估研究

郭丽芳1, 张玮玮1, 王明文2, 董 彬2, 陆慧丽1

(1. 北京科技大学 自然科学基础实验中心, 北京 100083； 2. 北京科技大学 化学与生物工程学院, 北京 100083)

借鉴RAMP风险防控体系,改进传统实验室安全管理,引导学生正确识别化学实验的危险、合理评估风险,实现风险差异化管理,将化学实验室中发生事故的风险控制到最小,为化学实验室的教学与科研提供了有效的保障。

化学实验教学； 风险识别； 风险防控体系

2010年,Robert H.Hill和David C.Finster教授在他们的著作“Laboratory Safety for Chemistry Students”中提出了化学实验教学“RAMP”风险防控体系[1],其中的“R”即“Recognize hazards”识别危险；“A”即“Assess the risks of those hazards”评估风险；“M”指“Minimize and control those hazards”,减控危险；“P”则指“Prepare to respond to emergencies”,应急准备。此外,该理论体系将化学实验中的风险源分为媒介、条件、行为3个方面,系统地对常见化学性危险,如接触腐蚀性危险品、易燃性危险品、物理性危险和健康性危险4类情形进行了梳理分析,提出学生应该正确识别这些危险,并能评估风险,通过风险差异化最优管理,将实验室中发生事故的风险控制到最小。美国化学学会(ACS)2016年发布化学实验安全指南,重点评价和推广了“RAMP”风险防控体系。

多年来,我校积极建立和完善化学实验教学和仪器设备管理工作,在工作中始终把安全管理放在首要位置,尝试以RAMP风险防控体系为指引,改进传统实验室教学管理模式,严格对化学品和实验仪器进行管理,引导学生在识别危险、评估风险等环节做到差异化应对、合理减控危险,并取得了较好的实际效果。

1 化学实验危险识别

正确识别危险是科学评估风险、妥善处理事故的前提和基础。学生只有对水、电、煤气、易燃易爆物质、有毒有害物质等事物的性质、操作要求有了明确的了解,在理论上才能进行安全的化学实验。为此,须引导学生全面了解化学实验中的危险源,区分危险事项类别,制作“化学实验危险事项清单表”,熟悉一项勾一项,逐项识别危险。化学实验的危险主要来源于3个方面,即媒介、条件、行为。

1.1 媒介危险源

媒介危险源主要包括致癌致病致畸型生物危害物质、催化剂以及一些危险化学品,如爆炸品,压缩气体和液化气体,易燃液体、自然物品和遇湿易燃物品,氧化剂和有机过氧化物,有毒品,放射性物品,腐蚀品等。以易燃易爆物品为例,常见三硝基甲苯、环三次甲基三硝铵、雷酸汞等,往往受到高热摩擦撞击震动等外来因素的作用,发生剧烈的化学反应,产生大量的气体和高热,引起爆炸；或者由于加热撞击而发生分解,突然分解气化而爆炸；或者强氧化剂与性质有抵触的物质混存,引起燃烧和爆炸[2]。借鉴国际ABET认证要求,由于在化学实验室中使用的试剂许多是易燃易爆和有毒的化学危险品,如果管理不善或使用不当,易产生燃烧或爆炸和中毒事故。因此实验室必须定期更新化学品清单,统一规范化学品安全技术说明书。化学试剂使用说明一般包括5部分内容,即物理化学性质、急救措施、处理和储存、消防措施、泄露处理方法[3]。对易燃、易爆和易中毒等这些化学品的分类和日常保管应做较详细的介绍,开启易挥发液体试剂之前( 特别是夏季) ,应先将试剂瓶放在自来水流中冷却几分钟,开启时瓶口不要对人,应在通风橱中进行等[4]。

1.2 条件危险源

条件危险源包括高压、低压、电流、不平的表面、尖锐物品、粉尘、热表面、极冷、蒸汽、噪音、杂乱、磁场、缺氧、紫外线辐射、激光灯等,这些都可能导致事故的发生。比较典型的例子是物理爆炸。由于物质的物理变化,如温度、压力、体积的变化,会引起爆炸,例如容器内液体过热气化而引起的爆炸,压缩气体液化气体超压引起的爆炸等都属于物理爆炸。

为了预防显性直接危险源事故的发生,实验人员应该在每次实验前进行自查,负责安全的职能部门须进行定期检查和专项抽查[5],还可以通过规范操作、制定标准、加强监管等措施消除安全隐患[6]。在被保护对象和显性直接危险源能量之间设置隔离系统,建立隔离系统的检测、修复和报警系统。该系统在隔离效果降低时,能适时报警,并修复隔离系统、检测和修复系统中的自动控制器具,确保具有良好的灵敏度和可靠性[7]。

1.3 行为危险源

行为危险源主要包括生成次级产品及化学混合物、使用电力设备不当、长期使用烘箱、交叉重复使用吸液管、处理化学废品、运输危险化学品、操作玻璃仪器或者其他尖锐物品、加热化学品、萃取、离心过滤、不按操作规范操作等。如某大学实验室突发火情,事故原因是学生做完实验出门时忘记关电路而引发火灾。再如1名教师在做实验时,中途出去了2～3 min,就在这段时间内,发生了甲醛泄漏事故,按照实验的规范要求,师生在做实验时,不得中途离开,以应对突发状况。此外,实验产生的废液、废弃物不能有效回收和恰当处置则可能污染大气、土壤、地下水等,随意倾倒废液或者乱扔废弃物不仅会污染环境,而且可能给自身造成伤害。

学生在做实验时应具有高度的安全意识,不能由于人为的原因而增加风险源,出入实验室须严格遵守门禁规定,不乱串实验室,遵守实验室日常管理规定,不得在实验室内饮食及进行娱乐活动,不得使用明火,不得在实验室内留宿。实验开始前须制订实验方案，实验过程中遵守操作规程、不得擅自离岗，实验结束后及时关闭仪器设备及气源、水源、电源、门窗等。有的学校进行错误操作案例演习,收效甚好。如展出一些实验室常见的不规范操作和仪器摆放不正确的实例,引导学生找出问题和错误,指出案例中实验室的一些安全隐患,纠正不正确的操作习惯,从而减少了行为危险源[8]。

2 化学实验评估风险

通过教育和培训,使学生能够准确评估具体危险的发生风险性。这种风险是指人们由于接触不安全的化学品,采取不正当的操作程序,或者使用某种不安全的设备而导致身体、环境受到伤害的可能性和严重程度。评估风险,首先要做好一些准备工作。如读懂产品说明书、看懂危险警示标签、清楚物品燃点和自燃温度、进行实验室安全检查、将风险按紧急和严重程度排序等。关于评估风险的具体方法,可以借鉴美国化学学会推荐的5种模型[9]。

(1) 控制带法:根据限值和条件(比如燃点、爆点,温度、压力)以及操作程序,将风险划分为几个控制带,从低风险到高风险,分别拟定不同的应对策略。

(2) 作业危害分析法:记录化学实验所涉及的每个工作步骤和风险,逐项应对。

(3) 如果分析法:假设化学实验可能发生的一系列问题,找出可能存在的风险点,提出应对措施。

(4) 检查清单法:根据以往该项目的实验经验,列明风险点检查清单,一一对应排查,采取有针对性的预防措施。

(5) 标准操作程序法:严格规范化学实验操作程序,明确风险所在。

3 化学实验风险等级

在化学实验中,可以根据物品的数据值确定不同等级的风险。如发生火灾的危险,可以分为4级：最低一级为物品的燃点远超周围环境温度,第二级为燃点接近周围环境温度、预期集中在高于10%的位置,第三级为周围温度预期集中在高于燃点10%的位置,第四级为存在引火物、预期可能发生空气或水剧烈反应、导致爆炸等。

对于化学反应产生的危险,可以分为4级：第一级为在实验程序中预期没有化学变化,第二级为没有已知不相容的物质在实验中被使用,第三级为存在已知化学反应或者危险混合物,第四级为正在进行高度危险的化学反应。

从操作流程的角度去确定可能发生风险的等级。如个人保护装置(PPE)分为4级：第一级为仅覆盖腿和脚,第二级为有乳胶手套和眼保护,第三级为有合适的手套、眼保护、实验服,第四级为全流程专业保护装置。在训练程度上,也可分为:仅认识化学品标签、知道实验流程、进行突发事件培训、进行预演习等不同层级。

在确定风险等级时,须注意即使是同一种材质,也可能具有不同的危险性。如同样是玻璃仪器,像蒸发皿、试管等是可以直接加热的,可直接在明火上加热,而烧杯、烧瓶等仪器的加热应是间接的,加热过程要垫石棉网或用水浴、油浴；再如量筒、容量瓶等仪器是不能加热的,要在规定的温度范围内使用,如果玻璃仪器选择不当,将有可能在实验过程中发生破裂，甚至爆炸以及别的一些难以想象的实验事故[10]。因此对风险等级要根据不同的条件,按照具体的情况进行评估,不能一概而论,否则将有可能发生危险。此外,技术因素造成化学事故的几率最高,也是引起化学事故最复杂的原因,例如实验室设施不合适、仪器设备陈旧、工艺落后、管理紊乱、缺少科学的规章制度或不执行规章制度等,其风险程度很高,需要引起高度重视[11]。

4 结语

化学实验安全问题,始终是一个值得高度重视的问题。基于学科传统和专业特点,我校大多数化学实验室涉及危险化学品、危险废弃物、压力气瓶、特种设备、辐射设备、生物试剂、高温高压设备等危险源,这些危险源还会在有限的实验空间累计叠加,需要认真应对。通过借鉴国外RAMP风险防控体系,认识危险、评估风险,全流程差异化应对,有效防范和化解了化学事故风险,保障了实验室教学和科研工作的顺利开展。

References)

[1] Hill R H， Finster D C. Laboratory Safety for Chemistry Students[M]. New Jersey: Wiley Press，2010.

[2] 王国清，赵翔.实验室化学安全手册[M].北京：人民卫生出版社，2012.

[3] 刘鑫,王燕,孙雪芹.化学实验中心ABET国际认证安全建设与实践[J].实验室研究与探索，2014,33(12):308-311.

[4] 陈民助,魏鸿,马洪.高校化学实验技能培养及安全教育的实践[J].实验室研究与探索,2015,34(5):285-288.

[5] 刘照同.高校实验室安全管理的探讨[J].实验技术与管理,2005,22(4):112-114.

[6] 耿俊明，刘照同，马涛,等.加强危险源控制提高实验室安全水平[J]. 实验技术与管理,2015,32(4):234-236.

[7] 张跃兵,王凯,王志亮.直接危险源控制理论研究初探[J].中国安全生产科学技术,2012,8(11):33-37.

[8] 邓留，张翼，罗一鸣,等. 化学实验安全教育和管理教育改革的尝试[J].西南师范大学学报(自然科学版)，2014，39(9)：195-199.

[9] Committee on Chemical Safety. Hazard Identification and Evaluation Task Force. Identifying and Evaluating Hazards in Research Laboratories[EB/OL].(2015-06-12) http://www.acs.org/content/dam/acsorg/about/governance/committees/chemicalsafety/publications/identifying-and-evaluating-hazards-in-research-laboratories.pdf.

[10] 张显竹. 化学实验中的安全教育[J].四川文理学院学报，2011，21(5)：156-158.

[11] 苑乃香, 谢东坡. 化学实验突发安全事故的预防及应对措施研究[J].实验室科学，2009，12(2)：164-166.

Research on risk identification and assessment of RAMP system for chemical experimental teaching

Guo Lifang1, Zhang Weiwei1, Wang Mingwen2, Dong Bin2, Lu Huili1

(1. Basic Experimental Center for Natural Science, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. School of Chemistry and Biological Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)

Based on the RAMP risk prevention and control system,the traditional laboratory safety management is improved, the students are guided to correctly identify the hazards in chemical experiments and reasonably assess the risks of these hazards. The differential risk management is realized and the risks of accidents in the chemical laboratory are minimized, which provides the effective guarantee for the teaching and scientific research in the chemical laboratory.

chemical experimental teaching； risk identification; risk prevention and control system

2017-06-25

郭丽芳(1975—),女,江西九江,硕士,工程师,主要从事实验室教学和仪器设备管理.

E-mail：guolifang@ustb.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2017.12.066

G474

B

1002-4956(2017)12-0272-03