基于150起实验室事故的统计分析及安全管理对策研究

叶元兴，马 静，赵玉泽，沈一岚，任忠诚

（北京林业大学 生态与自然保护学院，北京 100083）

高校和科研院所担负着人才培养、科学研究和社会服务三大职能。国务院于2015 年颁布了“双一流”建设方案，进一步加快了世界一流大学和一流学科建设。学科建设是高校“双一流”建设的核心[1]，而高校实验室是开展科学研究，培养高素质、创新人才的重要基地，一流的实验室建设则是重要的支撑条件，因此，近年来高校及科研院所的实验室建设发展比较迅速[2-3]。

随着实验室建设的快速发展，给高校以及科研院所的实验室管理部门带来了较大的挑战。特别是近些年实验室安全问题比较突出，安全事故时有发生，如2015 年，北京某高校化学实验室在使用氢气做化学实验时发生爆炸，造成1 名博士后死亡；2018 年，北京另一所高校的研究生在实验室进行垃圾渗滤液污水处理科研实验时发生爆炸事故，造成3 名研究生死亡；2019 年，由于某省制药厂生产疫苗过程中灭囷不彻底，造成下风向兽医研究所181 名实验人员感染了布氏杆菌（Brucella）。这些实验室安全事故的发生，不仅影响了高校以及科研院所的正常教学科研秩序，还给国家财产和师生生命健康带来了危害，因此须予以高度关注[4]。

为了更好地了解实验室安全事故的类型以及特征，掌握实验室安全事故发生的成因。本文通过对1986—2019 年高校以及科研院所150 起实验室事故进行统计，分析事故发生的类型、危险因素、环节以及原因，对实验室管理中突出的环节和问题进行讨论和分析，旨在为预防高校和科研院所实验室安全事故的发生提供参考和依据，提高实验室安全管理的科学化水平。

1 研究方法

通过百度、微软必应、搜狗、中国知网、万方数据库、维普等搜索引擎及信息资源系统进行检索。检索关键词包括大学实验室事故、高校实验室事故、科研院所实验室事故等词条，收集相关的资料和文献共计525 条，对每项资料或文献进行阅读和质量评估，剔除重复、信息少或无法利用的数据，对资料和文献中的关键性统计指标进行收集。关键性指标包括事故发生年份、月份、高校或科研单位、省份、死亡人数、受伤人数、事故类型、实验室类别、引发事故危险因素、环节和原因以及具体实验内容等信息。

2 分析方法

采用单因素方差对不同事故类型引起的伤害差异性进行分析，F值为组间和组内的离差平方和与自由度的比值，P为判定假设检验结果的参数，P<0.05 代表差异性显著。对于差异性显著的变量进一步通过Tamhane’s T2 两两之间比较，t为检验统计量，P<0.05代表差异性显著。分析数据以平均值±标准误（Mean± SE）形式表现。所有数据的统计和分析均在R 4.0 软件中进行。

3 研究结果

3.1 事故总体情况

本文统计了1986—2019 年期间发生的150 起实验室事故，其中高等院校132 起，科研院所18 起。150起实验室事故共造成369 人受到不同程度的伤害（见图1），其中死亡15 人，伤害354 人。随着年份的增加，事故发生的数量先增加后降低，2005—2015 年期间事故较多，而2016—2019 年期间事故总数有所降低（见图1）。

从图2 可知，实验室事故多发生于第二季度和第四季度，分别占比31.25%和27.78%，第一季度和第三季度分别为20.14%和20.83%。从地域上看，北京、上海、江苏、四川、浙江和广东占比较高，6 省市累计达到66.20%（见图3）。

在150 起事故中，化学实验室发生事故的比例最高，为70.27%，物理实验室、生物实验室、医学实验室和化学品储藏室的比例分别为13.51%、8.78%、6.08%和1.35%。

图1 1986—2019 年150 起实验室安全事故总体情况

图2 1986—2019 年150 起实验室安全事故季度分布情况

图3 1986—2019 年150 起实验室安全事故地域分布情况

3.2 事故类型分析

150 起实验室安全事故主要包括火灾、爆炸、毒害、生物感染、腐蚀和其他事故。其中火灾性事故、爆炸性事故和毒害性事故发生数量较多，分别为66起、45 起和22 起，占全部事故比例的44.00%、30.00%和14.67%，生物感染和腐蚀事故分别为7 起，占比4.67%，其他事故还包括触电、坠楼和放射性伤害事故等共3 起。

生物感染事故虽然只有7 起，但是造成的伤害比例最高，占到68.36%（见图4），平均伤害为34.47± 24.64 人/起，其中某省兽医研究所在2019 年发生的布氏杆菌感染事件，抗体阳性人员为181 例，占所有伤害比例的51.13%。2010 年，东北某大学发生了布氏杆菌感染事件，造成28 人感染。爆炸造成的伤害比例为17.51%，平均引起1.38±0.23 人/起伤害。毒害、火灾和腐蚀引起的伤害比例分别为 7.06%、4.80%和2.26%（见图4），平均每起伤害人数分别为1.13±0.54、和0.26±0.10 和1.00±0.19（见表1）。

图4 1986—2019 年150 起实验室安全事故类型 以及造成伤害和死亡的比例

通过单因素方差分析（one-way anova）发现不同事故类型引起的伤害有显著差异（F=8.448，P<0.001），通过Tamhane’s T2 两两之间比较，发现平均每起火灾引起的伤害人数显著小于爆炸（t=–1.401，P<0.001）和腐蚀性伤害（t=–0.855，P=0.004），其余伤害类型差异性不显著。

从死亡的情况来看，爆炸造成的死亡比例最高，为46.67%，平均每次爆炸导致0.16±0.08 人死亡。毒害事件死亡人数占比为33.33%，每起事故造成的平均死亡人数最高，为0.23±0.11 人/起，火灾造成的死亡比例为6.67%，每起事故造成的平均死亡人数为0.02± 0.01（表1）。

表1 各类事故数造成平均伤害和死亡的人数

3.3 事故危险因素分析

150 起实验室事故危险因素发生比例从高到低依次为危险化学品事故（62.00%）、仪器设备事故（23.33%）、线路安全事故（8.00%）、生物安全事故（4.67%）和其他事故（2.00%）（见图5）。

在实验室安全事故危险因素中，生物安全事故造成伤害人数为242 人，伤害比例最大为68.36%；其次为危险化学品事故伤害，比例为23.16%。死亡比例最高的是危险化学品事故，占53.33%；其次为仪器安全事故40.00%。造成平均伤害人数最高的为生物安全事故34.57±24.65 人/起；除了其他事故，平均死亡人数最高的为仪器设备事故，为0.17±0.08 人/起，其次为危险化学品事故，为0.09±0.04 人/起（见表2）。

图5 1986—2019 年150 起实验室安全事故危险因素分类

表2 1986—2019 年150 起实验室安全事故 危险因素造成的伤亡人数

3.4 事故发生环节和原因

对150 起实验室安全事故发生环节的分析结果表明，危险化学品使用、仪器设备使用和危险化学品存储是事故高发的环节，比例分别为38.67%、26.00%和14.67%，累计达到79.34%。实验室管理、废弃物处理及动物购买和饲养环节比例均为4.67%（见图6）。

统计结果表明，操作不慎或使用不当、违规操作是引发事故最多的两个主要原因，分别为34 起和32起，占事故总数的22.67%和21.33%；其次是设备老化、故障或缺陷 12.67%、危险化学品存储不规范12.67%、线路老化或短路 7.33%、废弃物处置不当4.67%、动物未检疫或未消毒4.67%、实验室管理意外2.66%和反应失控2.00%。

除了生物安全因素之外，操作不慎或使用不当、危险化学品存储不规范造成平均伤害人数最高，为1.12±0.21 人/起和1.05±0.42 人/起，实验室管理意外和危化品存储不规范造成了较高的平均死亡人数（见表3）。

图6 1986—2019 年150 起实验室 安全事故的发生环节分类

表3 1986—2019 年150 起实验室安全 事故原因以及造成的伤亡人数

4 讨论

4.1 危险化学品是实验室事故的重灾区

危险化学品是引发实验室安全事故的重要原因，占150 起安全事故的比例超过了60%，共造成82 人受到伤害，8 人死亡。目前市场上已有的化学品总数高达70 000 多种[5]，其中有相当一部分是易燃易爆、放射性、腐蚀性、放射性等危险化学品，如果管理不当，就会成为实验室安全事故的隐患[6]。除了化学实验室之外，物理、生物和医学实验室也涉及大量的危险化学药品，因此危险化学品是实验室管理中的重要环节[7]。化学品的管理包括采购、储存、使用、废弃物处理等环节。引起危险化学品事故主要为使用（38.67%）、存储（14.67%）和废弃物处理（4.67%）。

在危险化学品使用的过程中，稍有疏忽和操作不慎以及违规操作都很容易引发火灾、爆炸、中毒以及灼伤等安全事故。如金属钠、金属钾以及含氮、硫、磷等氧化物遇水反应强放热引起燃烧，可燃性粉末，如镁粉与空气混合，在空气中浓度达到一定范围会产生瞬间爆炸。2004 年，上海某实验室将乙醇倒入水槽，然后将金属钠剪成小块放入盆中，盆内反应剧烈后温度升高，造成了火灾事故。危险化学品存储过程中，特别是管理不当，会造成危化品被盗，引起严重后果。如2013 年，上海某实验室N-二甲基亚硝胺被盗，造成寝室投毒至1 名研究生死亡。危险化学品废弃物违规处理会造成环境污染，如2001 年，北京某高校将做完实验的四氯化钛倒入厕所，结果烟雾弥散到周围房间，造成环境污染。

许多学者通过研究发现，虽然国家、各个部委以及学校颁布了多项法律、法规、规章和制度，安全管理工作得到了加强，但是在危险化学品管理方面依然存在实验人员对化学品的危险特性认识不足，安全教育和培训工作未能真正落到实处，在一定程度上存在化学品的管理、废弃物处理不规范等问题[8-10]。这些问题如果不能得到很好的解决，危险化学品的事故风险将威胁实验室人员的安全与健康。

4.2 危险性仪器设备管理需要高度重视

在事故发生的危险因素中，操作不慎或使用不当、违规操作分别占22.67%和21.33%，共造成了54 人受伤，4 人死亡，此外，线路安全事故为11 起，占7.33%。这些事故涉及的仪器设备包括储气钢瓶（5 起）、冰箱或冷藏柜（4 起）、反应炉（4 起）、干燥箱（3 起）、搅拌器（3 起）、计算机（2 起）、气象色谱仪（1 起）、蒸汽锅（1 起）、培养箱（1 起）、蓄电池（1 起）等。

这些仪器设备多具有高温、高压或低温等特点，如果存在线路老化、超期服役、违规操作等情况，是安全事故高风险的来源，并且这些设备容易引起爆炸，火灾和中毒等，造成严重的后果。如2009 年，北京某高校5 名实验人员对厌氧培养箱进行调试的过程中，由于压力不稳造成爆炸，5 人受伤。又如2013 年，南京某高校5 名工人在不了解储气钢瓶内有氧气和煤气的情况下，对钢瓶进行切割，引发了气瓶爆炸，造成了1 死3 伤的严重后果。

在高校和科研院所的管理中，存在缺乏对仪器设备的管理以及相关制度无法落实到实处等问题。对高风险仪器设备评估不足，重视程度不够，没有及时排查超期服役设备，对线路也没有定期的检修。实验人员对实验仪器操作的安全培训较少，安全观念不强、意识淡薄等都可能会引发仪器设备事故。因此，加强实验室仪器设备的管理需要引起高度重视，这也是实验室管理的重点内容[11-12]。

4.3 生物安全问题不容忽视

生物安全问题是实验室安全管理的重要组成部分。本研究发现7 起生物安全事故，虽然没有造成人员伤亡，但是造成了242 人感染病毒，包括209 人感染布氏菌和 33 人感染出血热，占所有伤害人数的68.36%。

高校或科研院所涉及大量的生物教学和科研实验，实验室管理稍有疏忽发生意外事故都可能导致实验人员感染，也可能造成人群感染和环境污染。生物安全事故将给师生的身心健康造成危害，甚至造成公共卫生事件，引发社会问题。因此，必须加强实验室生物安全管理，预防和控制生物安全事故的发生[13]。

5 实验室事故安全管理对策

5.1 危险化学品的安全管理对策

危险化学品的管理需要从采购、储存、使用和废弃物处理等环节进行全程监管。在危险化学品采购方面，需要根据《危险化学品安全管理条例》（国务院令第591 号）规定，获得危险化学品的经营许可，个人不得购买危险化学品，对易制毒、易制爆和剧毒等危险化学品的购买实行严格许可和备案制度，及时向公安部门备案[14]。针对高校或科研院所化学品采购渠道混乱、存量小、品种繁多等特点，采购时需要提供化学品的种类、数量、责任人和保存地点等信息进行备案[15]。在化学品储存方面，必须严格按照国家相关规定进行规范性储存，并且实行专人管理。如危险化学品必须存放于药品柜、防爆冰箱等，并设置安全警示牌，危险化学品必须明确标签，注明名称、性质和使用注意事项。要根据危险化学品不同性质，酸碱隔离存放，易燃易爆化学品和具有热分解性的强氧化剂隔离存放，挥发性危险化学品需存放在较好通风装置处，易燃易爆应存放在阴凉通风处等[16]。

在化学品使用方面，实验人员在使用危险化学品前需要对实验安全风险进行评估，充分熟悉使用危险化学品的性质，并且具备相应的应急处理技能。在使用的时候，严格对领用量、使用量和剩余量进行登记。尽量少用危险性物质，用危险性低的替代危险性高的物质，并且严格按照实验规程进行操作。在操作前，检查所有化学品是否符合要求，如品种和纯度等，检查所有的玻璃器皿是否完好，检查仪器设备性能是否正常，熟悉仪器设备使用方法，检查实验场所是否满足实验要求，做好个人防护措施等。对废弃物的处理，高校和科研单位需要设置专人负责的废弃物回收点，尽可能收集实验室产生的各类废弃物。各个实验室需要根据废弃物的性质和状态不同，将其分类收集，即固体、液体和气体废弃物分开，对浓度高的废弃物，需要收集于一定的容器后回收，理化性质相似的废弃物一起收集。剧毒物品必须集中收缴、储存，并经公安部门同意之后，统一处理，其余废弃物需要委托有资质的单位及时清理和销毁[17]。

5.2 危险性仪器设备的安全管理对策

危险性仪器设备的管理必须按照《教学仪器设备安全要求总则》（GB21746-2008）中关于危险仪器设备的采购和使用要求。在采购时需要选择有相关资质的生产单位，在安装时必须由专业人员进行到货验收，并且保证零部件正常、产品合格和安全证明齐全。对仪器设备的操作，实验人员必须接受专业的培训且考核合格后才能从事相关的工作[18]。在使用仪器前，对仪器设备的风险性进行评估，根据其高温、低温、高压、机械性安全、辐射性防护、有毒或有害气体、液体防护等特性确定风险等级，并且注明风险标识，降低仪器设备带来的风险，预防事故的发生[19]。在使用仪器设备过程中，需要检查线路是否正常，并按照要求制定严格的安全操作流程。对其安全技术性能进行定期检查，及时更换安全检验合格的相关内容，严禁仪器设备带故障运行，每次运行都需要进行严格的登记，建立完整、准确的设备技术档案，并长期保存。对有故障的仪器设备需要及时检修，对超期服役的仪器设备要及时进行安全报废[19]。

5.3 生物安全管理对策

对于从事动物相关教学和科研的高校以及科研单位，需要成立“动物伦理委员会”，负责教学和科研等工作中动物伦理的审查监督和生物安全事宜。相关的生物实验人员应该具备专业教育背景、熟悉国家政策法律，熟悉实验室安全管理工作，上岗前进行体检，建立血清库，接种预防疫苗，建立实验人员健康和体检档案。所有实验动物订购前，需要伦理委员会严格审批，从具有实验动物安全许可证的供应商处购买，确保实验材料来源清晰，实验前进行隔离检疫，排除病原体，合格后才能使用。相关实验室必须依照《病原微生物实验室生物安全管理条例》（国务院令第424号）制定科学的管理制度，从动物的使用以及处理等方面对实验动物进行严格管控和档案管理，对相关的实验材料和仪器设备进行检查，确保符合国家生物防控标准。实验动物使用结束后应该存放于特定的冰箱，记录处死信息，按照规定进行无公害处理。做好生物实验室日常维护以及紧急预案，最大程度做好生物安全事故的预防[20]。

6 结语

高校以及科研院所的实验室安全管理是长期、复杂并且艰巨的工作，实验室安全直接影响高校以及科研单位教学和科研秩序，直接关系到国家财产和人民生命安全。危险化学品、仪器设备和生物安全是实验室管理过程中的三大重要内容，实验室管理人员除了需要帮助提高广大师生的安全意识之外，更重要的是让各项规章制度能够得到真正落实。各个单位需要结合自身实验室管理的实际情况，有针对性地开展与实验室管理相关的安全教育和培训考核，切实解决或改善实验室安全管理中的难点，最大限度预防和减少 实验室安全事故的发生，保障教学、科研工作的安全开展。