实验室安全与风险评估常用方法讨论

马达开工程师 尹 洧高级工程师

(1.北京中晟环科环保科技有限公司，北京 100041；2.北京市化学工业研究院，北京 100084)

0 引言

实验室工作内容主要为教学、科研、小试、分析化验和产品检验等，其特点是使用的化学品种类多，数量相对较少，仪器设备较多(包括前处理及污染治理设备)，有时还涉及到气体钢瓶(如氢气、乙炔等)，存在安全风险，若管理不善就有可能发生实验室安全事故，据中国教育科学研究院统计，目前我国75所教育部直属高校拥有实验室4 029个，开展实验数量14万个，累计实验时间400多万小时。化学实验室还涉及到合成、聚合、裂化、加氢等多种类型的化学反应，各类实验过程中也会涉及到一些危险设备，如高压反应釜、压力灭菌器、辐射源或辐射装置等。有些化学实验室还需使用剧毒、易制毒化学品等高风险物品，科研人员与危险化学品和高风险仪器设备高频率接触，若不注意的话，就有可能引发灼伤、火灾、爆炸、中毒等各种事故。因此，对实验室进行相关安全风险管理势在必行。

1 实验室危险化学品安全管理

危险化学品的使用和储存是实验室风险的主要产生环节。北京市质量技术监督局、林芝市质量协会发布的《实验室危险化学品安全管理规范》都规定了实验室危险化学品安全管理在人员、制度、设施设备、使用管理、储存、废弃化学品处置和应急管理等方面的要求。2018年，北京市又在原规范基础上分为2个部分：第1部分：工业企业，第2部分：普通高等学校。

对比2015年版，针对工业企业的新版第1部分中，作了一些变动，删除“术语和定义”，增加对实验室专(兼)职安全员主要职责的规定，明确对外来实习和短期工作人员培训的重点和应达到的目标，增加对气瓶和管线安全管理制度的要求，明确对不同类型废气的处理方法，对实验室洗眼器和淋洗器的设置提出要求，增加对气瓶标志的管理要求，对样品管理时记录内容及留样的要求，对通风柜通风系统维护的要求，气瓶存放时的要求，增加安全检查内容，增加危险化学品储存时无须适用隔离要求的条件要求，修改实验室内单一包装容器大小，增加对实验台上易燃液体存放限量的规定及危险化学品的其他储存要求。

针对普通高等学校的新版第2部分，由北京石油化工学院、北京市安全生产工程技术研究院等单位起草，由北京市安全生产监督管理局和北京市教育委员会组织实施。结合高等学校特点，普通高等学校需要有职能部门具体负责本校危险化学品安全管理的规划、制度建设、日常管理和培训考核等工作；涉及使用危险化学品的二级院系(或单位)需有相应的管理机构或专职人员来负责本部门危险化学品的安全管理工作，各实验室需有专职或兼职人员负责危险化学品的日常管理工作。从制度方面来说，普通高等学校和有关二级院系(或单位)应制定实验室的安全管理制度、编制相应的实验和设备的安全操作规程。

2 实验室安全风险评估方法

实验室的实验过程可能涉及各种物理、化学、生物反应，有许多实验数据是不可控制的，会出现极大的未知性和突发性，特别是物理、化学等专业性实验，涉及到一些危险因素，发生突发事件的可能性比较大，也有可能引发严重事故。传统实验室安全风险评估方法使用理论数据和人为实践数据相结合方式，进行风险评估。但这种评估会出现一定偏差，最终导致理论数据与实践数据相违现象。

对于实验室风险评估尚无具体标准，原环境保护部出台过《企业突发环境事件风险分级方法》，此风险分级方法基于矩阵法，以风险物质数量与临界量比值(

Q

)、生产工艺过程与环境风险控制水平(

M

)和环境风险受体敏感程度(

E

)构成企业突发环境事件风险分级矩阵表，通过计算来确定企业的环境风险等级(共分为一般环境风险、较大环境风险和重大环境风险3个等级)。但用此标准来进行实验室风险评估时，会发现绝大多数实验室风险物质的最大储存量基本上都在1t以下，除少数风险较大的物质临界量在0.25t和0.5t(这些物质在实验室的储量均被严格管控，储存量远在临界量之下)之外，大多数风险物质的临界量都在1t以上，故绝大多数实验室涉气和涉水风险

Q

计算值都小于1，可以直接判断为一般环境风险等级，对于同为一般风险的实验室来说，其环境风险程度还是有差别的，但应用此标准就难以体现出来。

目前实验室风险评估常用方法有矩阵法、量规法(Gauge Method)、风险树法、层次分析法、LEC法(作业条件危险性评价法)、大数据法等，可以根据各实验室具体情况选择适当方法对实验室风险进行评估。

(1)风险矩阵法，指按照实验室风险发生的可能性和风险发生后果的严重程度，将风险绘制在矩阵图中，以矩阵的方式对风险进行研判。根据风险等级，采取相应控制措施。

矩阵法中的风险矩阵为管理者提供了可视化的风险等级识别工具。此方法在应用中需要对风险重要性等级标准、风险发生可能性、后果严重程度等做出主观判断，可能影响使用的准确性。

另外10例患者均接受MRI扫描诊断，使用超导型MR扫描诊断仪，颈部线圈总共有8道，钆双胺作为MRI扫描对比剂，0.1mmol/kg的钆双胺总药物剂量为2.0ml/s，从患者的肘正中静脉处注入。

(2)量规评价法，是通过评估标准来进行评分，在设计实验室安全评估量规时，针对影响实验室安全风险的各因素及各因素在实验室安全风险中的具体体现和作用，列出评估标准，对各标准进行描述，从而设计出实验室安全风险评估量表。使用量规评价法对化学实验室安全评估时，可以及时、准确地了解实验室的安全状况，并根据评估结果找出存在的安全风险隐患，研究应对方案。量规评价法的优点是评价主体范围广、可操作性强。其缺点是过于灵活，不同的评价者对评价结果的影响比较大。

(3)风险树法，是以图解的形式将实验室风险按层次予以分解，最后找到实验室所承受风险的具体形态。再通过头脑风暴法收集实验室的风险因素，对收集到的风险因素进行分类整理，构建风险树将其形象化地表示出来，对风险树的最小风险因子进行评估，取平均值作为最终得分，再对风险因子权重进行评估，其中各个专家对风险因子的权重评分要使得占其上一层父因子的权重之和为1，然后取其平均值作为最终权重，最终得出实验室风险的评估值，进而对得出的风险评估值进行等级划分。风险树可以很好地描述一个复杂的系统或加工过程，有助于发现内在风险。可以用于考察系统变化的敏感性，确定系统中哪些部分对风险的影响最大。但是要掌握该技术并使用其进行研究需要大量时间。

(4)层次分析法，是以数字形式进行处理与表达，将决策者的主观判断进行量化处理，把复杂问题层次化和简单化，并利用层次分析细节，通过定量数据为决策者提供依据，这是一种能够处理不易量化问题的评估方法。层析分析法是把需要决策的问题看成一个大系统，它是由若干个影响因素组合而成，且影响因素相互之间存在着关联与制约，根据这些因素与因素之间的隶属关系可以组成一个层析结构，再通过相关数学计算，将这些因素层次进行排序，最后将排序的结论作为决策依据。

采用事故树—层析分析法对高校实验室的火灾风险进行评估，是综合采用2种方法进行安全风险评价的范例。层次分析法把研究对象作为一个系统分析，可用于对无结构特性及多目标、多准则、多时期等系统的评价。简洁实用容易让决策者掌握，所需定量数据信息较少。其缺点是不能为决策提供新方案，定量数据较少，定性成分多，结果不易令人信服，当指标过多时，数据统计量大，权重难以确定，特征值和特征向量的精确求法比较复杂。

(5)LEC法，是利用与系统风险相关的3个因素(

L

、

E

和

C

，分别代表事故发生的可能性、暴露在危险环境中的频繁程度和事故造成的严重程度)之积(

D=L

×

E

×

C

，

D

表示危险性)来评价系统风险的大小。在LEC法评估中，乘积

D

值表明危险性的大小，当

D

值越大，说明系统危险性越大，当

D

值大到一定程度时，就需要进行风险规避、优化和转移等风险处理，直至将风险调整到允许范围内。LEC法的优点是简便、实用、适用范围广。其缺点为易受分析人员主观影响较大。

(6)基于大数据的实验室安全风险评估方法，是利用大数据的堆积性进行数据填充，使用过程中出现的数据跃迁性采用肯特指数法(Kent Index)进行改进，实现实验室安全风险评估。通过模拟使用环境进行仿真实验来验证设计方法的有效性，结果表明，设计的评估方法可对实验室进行高精度的安全风险评估。采用大数据法能够更好地评估安全风险中的不确定性和未知性，海量数据在决策过程中可以起到数据参考和信息参评的作用，将预先已知的事件用数据形式进行概率和条件的转换，通过改进评估方法对整体框架进行设计，导入大数据，对肯特指数法进行改进，通过建立实验室安全风险评估体系，来实现对实验室的安全风险评估。大数据法的实验室风险评估流程，如下图。

图 大数据法实验室风险评估流程Fig. Risk assessment process of big data method for laboratory

通过大数据引入和肯特指数优化，就能够实现实验室安全风险评估。首先对硬性指标、非控指标和人为指标这3项指标进行确认。其中硬性指标是由实验室自身配备得出的，与评估流程及方法无关，非控指标在计算中是一个集合量，由突发事件形成。在大量数据的堆砌下，通过体系数据的变化，可能性数据变化可以说明该方法在适用度上具有较高的有效性。精度较高，耗时短是该方法的最大优势。但是对评估人员的要求较高，需要专业人员评估。

3 结论

在进行各种科学实验和检测分析过程中，危险化学品的使用和储存都会存在一定风险。不同实验室存在的安全风险隐患类型不同，因此，需要对各类实验室的风险进行科学评估，制定出有针对性的预防措施和应急预案，降低实验室的风险。可根据各个实验室的具体情况选择适当的风险评估方法。通过比较几种常用评估方法可以看出：

(1)矩阵法、量规法和LEC法都具有简单、易掌握、运用灵活的特点，但是这几种方法最大的缺点是在评估过程中主观判断多，影响评估结果。

(2)风险树法和层次分析法略复杂，在使用中的优点也更明显，风险树法利于发现内在风险，层次分析法可以做出详细的系统分析，但风险树法不易掌握，层次法提不出新的方案，定性多于定量。

(3)基于大数据的实验室安全风险评估，虽然对评估人员的要求较高，但是其严格的评估流程、基于大数据的量化结果，实验室的风险评估更高效精准。未来的实验室评估可以推广使用，可以采用第三方评估机构介入、专业人员评估的方式，评估结果更客观、公正。