研究生实验安全事故的影响因素分析

郭 娇

(华东师范大学 高等教育研究所, 上海 200062)

实验室可以比拟为现代化大学的心脏[1]。实验室安全直接影响到学校教学与科研工作的正常运转和师生员工的生命和财产安全[2]。近年来,国内高校实验室安全事故时有发生,2006—2017年共发生14起高校化学实验室爆炸事故[3]。为提高实验室安全管理水平,需要对实验室安全的状况进行全面调查和分析,理清引发这些安全事故的“导火索”,通过强化安全意识与落实安全教育,切实贯彻落实教育部在《加强高校教学实验室安全工作的通知》中所提出的“坚持以人为本、安全第一、预防为主、综合治理的方针,切实增强红线意识和底线思维”[4]。

对2001—2013年100起实验室安全事故的分析表明：造成事故的人为原因包括违反操作规程,操作不当、操作不慎或使用不当,这类事故占事故总数的一半[5]。另一项基于2010—2015年国内外高校95起实验室事故的分析得出相似结论,即：发生实验室安全事件的主要原因是实验人员违反实验操作规程或实验操作不慎,这类事故占事故总数的52%[6]。以上数据表明：杜绝违规或不当的实验操作,是防止发生实验室安全事故的关键所在。

本研究通过抽样调查采集了违规操作发生频率等与实验安全相关的数据,调查对象为理工科研究生。从学科特点来看,理工科研究生涉及实验操作较多；从人才培养来看,实验安全教育是培养理工科研究生过程中不可缺少的环节[7-9]。本研究的调查对象覆盖多所高校的多个理工类学科,尤其是化学、生物等注重实验的学科领域,以使样本更具代表性和可信度。

1 研究设计

1.1 数据来源和样本分布

本次调查对象为理工科在校研究生,采用纸质问卷线下填写方式收集数据,共收回有效问卷2826份。

样本覆盖全国34所高校,平均每所高校回收问卷83份。从样本大小来看,仅有2所高校的有效问卷数在30份以下；有效问卷100份以上的高校共有9所；其余23所的有效问卷数为30～100份。从高校分类来看,既有综合型大学,也有理工、农林、师范等类型的高校；在地域分布上兼顾东、中、西部。

在有效问卷中,个人变量的样本分布有以下特点：

(1) 以性别分,有效问卷中男生占61.2%,符合理工科男生多、女生少的性别分布特征；

(2) 以年级分,有效问卷中硕士研究生占75.8%,尤其是作为一年级硕士生占比达42.1%,这个群体正是实验安全教育的重点对象；

(3) 以学科分,理科占36.9%,工科占63.1%；占比前5位的主要学科依次是化学(13.6%)、物理(9.7%)、材料(6.6%)、生物(5.4%)和环境(3.3%)。实验科学的重要性在上述学科更为凸显,因此在抽样时对其略有倾斜。

1.2 研究变量

从因变量来看,调查问卷里有2道问题与安全事故相关。

第一道问题是：在您学校是否发生过实验安全事故?选项包括：(1)发生过严重的安全事故；(2)发生过轻微的安全事故；(3)没有发生过事故。

第二道问题是：如果发生过安全事故,是否有人受伤?选项包括：(1)有明显受伤；(2)有潜在的慢性伤害(如辐射、感染等)；(3)没有。

考虑到回答问卷的主观性,避免因发生在自身或所在实验室的安全事故漏报或瞒报,将答卷的范围放宽到全校,并在回归分析里通过控制34所高校的固定学校效应(fixed effect)来剔除难以观测到的校际差异。如果通过调查能够获取各校对研究生所在实验室的安全事故记录,则可突破数据的局限性。

根据第一道问题得出2个虚拟变量：Accident1取值为1表示发生过安全事故,为0则没有发生过；Accident2取值为1表示事故后果严重,为0则没有发生过或后果轻微。根据第二道问题得出反映事故严重程度的另一个虚拟变量,Accident3取值为1表示有人受伤,为0则无人受伤。数据表明,样本里33.8%研究生报告所在学校的实验室发生过安全事故；6.9%发生过严重安全事故；25.9%有人明显受伤或受到潜在的慢性伤害。因为各校大小差异,此统计尚不能反映学校层面的分布,不能完全反映发生安全事故的学校在34所学校中的占比。

从自变量来看,除了性别、年级、学科、学校等常见控制变量外,回归模型重点检验的问题变量包括安全意识、安全教育、违规操作以及加班习惯等4个维度。

“安全意识”基于笔者自制的心理量表得出。变量PerceivedRisk取值范围为1～20,为科研安全意识心理量表的4个问题得分之和(见表1),反映研究生对科研风险的感知程度。样本里PerceivedRisk的最小值为4,最大值为20,均值为9.47,标准差为2.87。

表1 理工研究生对科研安全意识心理量表的自我报告结果 %

安全教育主要根据“您在实验操作之前是否接受过安全培训”这一问题产生虚拟变量Train：Train取值为1表示接受过培训,为0则未受过培训。样本里未受过培训就进行实验操作的研究生占11.6%。

违规操作来自“您所在实验室里出现违反安全规范与程序的频率”这道问题。变量Violation取值分别为“从不”“偶尔”“经常”“总是”。样本里2.8%的研究生所在实验室经常或总是出现违规操作。

加班习惯分为通宵加班(Overnight)与节假日加班(Holiday)2个变量,对应问卷里的问题为“您通宵工作的频率”与“节假日在实验室工作的频率”。2个变量的取值范围也是“从不”“偶尔”“经常”“总是”。从样本分布来看,2.5%的研究生总是通宵工作,13.6%的研究生的节假日要在实验室工作。

1.3 分析方法

对数据缺失值、异常值等预处理之后,采用R软件进行数据分析。分析方法以描述统计为主,从在校研究生的角度来了解与实验安全相关的情况,并通过Logit回归分析找出与实验安全相关的个人背景、科研环境两方面的因素。具体检验以下假设：

(1) 研究生所处实验室违规或不当操作的频率与安全事故的发生是否显著相关；

(2) 研究生对科研风险的感知程度与安全事故的发生是否显著相关；

(3) 研究生在实验操作前接受的安全培训与安全事故的发生是否显著相关；

(4) 研究生通宵工作或节假日加班的频率与安全事故的发生是否显著相关。

2 研究结果

2.1 日常科研活动

根据已有文献,在问卷设计中,将研究生独立进行实验操作、通宵工作、节假日加班等科研行为习惯作为考察实验安全事故与科研行为相关性的重点。采集的数据表明：56.0%理工科研究生通常独自完成实验,44.0%则是与他人合作完成实验。研究生加班工作情况见表2。对加班之前安全报备情况的统计表明,只有45.4%的研究生会在通宵或节假日做实验之前告知导师或有关人员。

表2 研究生加班工作的比率分布 %

2.2 实验安全意识

实验安全意识是在实验人员头脑中建立起来的实验操作必须安全的观念。本调查设计了4道关于科研风险感知的量表,采用“很不符合”“不符合”“一般”“符合”“很符合”的统计方式。表1的数据表明,样本里23.0%的理工研究生认同(即符合或很符合其真实想法)“我从事的研究,决定了它必定存在不可预知的安全风险”,反映了研究生对科研风险的警觉性。17.1%认同“为了研究取得突破性进展,我愿意承担带有风险性的实验”,反映了这部分研究生不仅意识到科研风险且敢于担当。8.3%的理工研究生认同“安全风险越大,越可能有创新性成果”,说明他们在心理上把科研风险与成果创新关联起来。此外还有11.0%的理工研究生认同“考虑到安全问题,如果可以重新选择,我不会选现在的专业”,可见这一群体对科研风险更为敏感,甚至影响对其专业的认同感。

2.3 实验安全教育

本研究对实验安全教育的调查以安全培训的组织与实施为主。从培训覆盖面来看,样本里88.4%的理工研究生在实验操作前接受过培训,但还有11.6%未接受过培训就进行实验操作,属于科研安全教育未覆盖的“死角”。从培训实施的年级来看,69.9%在硕士一年级,13.0%在硕士二年级,5.6%在硕士三年级,还有10.1%在博士一年级,由此可见,硕士一年级是科研安全培训的关键期。考虑到样本里的博士研究生占比较少,对博士一年级进行的实验安全培训的实际占比应更高一些。从培训教师来看,以实验室安全负责人与导师为主,各占36.2%与32.2%；同伴教育(peer learning)也发挥了作用,高年级学生在对低年级学生的培训中占19.5%；由校级层面的安全管理人员进行的培训仅10.9%。

2.4 实验安全事故的影响因素分析

通过建立回归模型,分析出对科研安全事故具有显著相关性的个人变量与环境变量。

从表3的Logit回归结果来看,违规操作对事故发生的影响效应值最大,且对引发严重安全事故与造成伤亡的事故都显著,是引发安全事故的主要原因。这与已有文献的基本结论一致。

从加班工作来看,在节假日加班对事故发生以及严重后果也有显著影响,这与实验现场缺少教师指导及监管有关；通宵工作与安全事故的关联则不显著,或许与样本里总是通宵工作的研究生占比较少(仅2.5%)有关,尚需对此做进一步研究。

从安全意识来看,风险感知对安全事故的发生(包括严重事故以及造成伤亡的事故)影响显著,但效应值小于违规操作。

从安全培训来看,这种培训与安全事故的发生关联不显著,但与造成伤亡的、严重的安全事故有显著负相关。这与安全培训的内容注重防范爆炸、中毒、火灾等后果严重且易造成人身伤亡事故的防范和应急反应有关。

从其他控制变量来看,性别和年级均不显著。

表3 引发安全事故的个人及环境因素Logit回归结果

表3(续)

注：*表示p<0.05；**表示p<0.01；***表示p<0.001；括号中为标准误差。

3 行动建议

3.1 帮助研究生建立理性的实验安全意识

Logit回归结果表明：研究生对安全风险的感知与安全事故的发生概率显著正相关,因此,既要呵护研究生在科研过程中承担风险的勇气与勇于创新的激情,也要引导其识别和重视科研坏境中漏电、中毒、火灾、辐射等潜在安全风险。抽样调查样本中还有11.0%的研究生对科研风险过于敏感,甚至动摇了对专业的认同感。对这部分学生则要通过科研安全培训及日常指导,增强其对实验安全与风险预防的信心。

3.2 加强安全隐患排查,规范实验操作

对于实验室存在的危险化学药品取用和保管不当、配电设施不合理等诸多隐患[10-11]须加强安全隐患的辨识与风险评价,并且应成为高校实验室安全管理的一种模式[12]。在各种防控工作中,日常实验操作的规范性不容忽视。实验活动中的违规或不当操作是实验室安全事故的主要原因,这是人们对实验室安全事故的深刻总结。因此,加强实验室安全隐患的排查、规范实验操作是实验安全的重要保障。

3.3 加强硕士一年级学生的实验安全培训

本次调查的数据表明,硕士一年级是实验安全培训的关键期。安全负责人和硕士生导师应重视安全教育培训工作。样本里11.6%未接受培训就进行实验操作的研究生是科研安全教育的“死角”,应确保安全培训将其覆盖。无论是美国麻省理工学院[13]、新加坡国立大学与南洋理工大学[14],还是我国香港科技大学[15],对实验室的安全准入制度都执行多年且十分严格,其做法很值得借鉴。

3.4 建立研究生加班实验的报备制度

物理学家吴健雄曾说：看一个大学是不是个研究型的，只要看星期六、星期天实验室里有没有灯光[1]。这种学术气氛难能可贵,但不可掉以轻心的是通宵以及节假日的实验室安全监管。基于本调查数据的回归结果表明：在节假日加班与安全事故之间存在显著相关。因此通宵进行实验或节假日到实验室工作的研究生需向安全负责人或导师报备,避免独自操作或过度疲劳引发安全事故。