基于AHP-LEC法高校实验室危险源安全评价★

沈 通，李孔文

(南京大学金陵学院总务处，江苏 南京 210089)

0 引言

我国高等教育在“十三五”时期已经进入普及化阶段，随着“十四五”规划和二〇三五年远景目标的落实，我国的高等教育事业必将进入更高质量的发展阶段。高校实验室作为开展基础实验研究和高科技创新研究的重要场所[1]，决定着高等教育事业的高质量发展进程。随着高校实验室软、硬件的不断发展，安全管理已经成为实验室建设和运行过程中首要的控制目标[2]。

对于高校教学科研实验室安全方面的管理工作，当前大部分研究者主要的探讨重点都放在构建实验室的安全管理标准化体系以及安全管理等的一些制度层面[3-4]。比如2019年，曹以等[5]首先提出从管理制度、环境安全管理、电气安全和机械安全等四个方面选择12个指标对6大实验室进行安全评价；王洋[6]从日常高校实验室管理的责任体系、实验室环境及安全设施、基础安全与宣传教育以及生物安全等方面构建了生物实验室的安全指标体系；敬小非等[7]建立了九大一级实验室安全指标体系，包括组织体系、安全制度、安全教育、实验室环境管理、应急设施、水电安全、化学安全、仪器设备安全和个人防护与其他；2016年，孙学珊等[8]最先从人、机、环境和管理四方面入手建立了安全评价体系；2020年，谭小平等[9]首次提出了“五抓五促五到位”实验室安全管理运行机制，而针对实验室危险源识别指标体系以及危险源的危害等级评价缺乏定性与定量的分析研究。本文利用层次分析法AHP改进现有的LEC评价法，最后采用专家评分法对实验室危险源进行LEC赋值，最终计算得出实验室危险源的风险分值，从而有针对性地进行人防与技防的措施管理。危险源一般划分为两大类[10]，即第一类危险源和第二类危险源，事故的发生是两类危险源共同作用的结果，由于第一类危险源客观上已经存在并且在设计、建设时已经采取了必要的控制措施，所以安全工作重点是第二类危险源的控制问题。怎样正确识别实验室内第二类危险源以及客观的给相关实验室安全风险评价是实验室安全工作的重点之一。

1 高校实验室事故统计分析及危险源因素

通过文献查阅、百度百科搜索引擎、浏览高校网站等方式方法，统计了2001年—2020年以来全国高等学校实验室部分典型安全事故，如2001年广东某大学发生一起实验楼爆炸火灾事故，导致了两重伤三轻伤的严重后果；云南某大学在2008年发生实验室化学爆炸，致使一名博士生严重受伤；北京某大学医学部中心实验楼在2012年发生火灾，庆幸无人员伤亡；2013年在南京一所大学的废弃实验室引发爆炸，造成了严重事故；2015年徐州某大学的一个化工实验室发生爆炸，造成恶劣后果；2018年北京某大学一实验室发生爆炸，造成重大损失等等。参考李志红[11]的统计数据，爆炸事故发生率占44%，火灾事故占42%，中毒事故占6%，电击事故占1%，其他事故占7%。根据GB/T 13861—2009生产过程危险和有害因素分类与代码的规定，把生产过程中引发安全事故的危险、有害因素分为人的因素、物的因素、环境因素和管理因素等四大类，建立了如图1所示的实验室有害因素分类，共包括4个一级指标，13个二级指标，它反映了实验室发生安全事故的原因。实验室应对危险源进行辨识，按照各种实验室的不同特性，有针对性对实验室可能具有的危险源以及事故发生的后果做出精确的识别与分析。

2 LEC法

LEC法是美国安全专家K.J.格雷厄姆和K.F.金尼提出的对具有潜在危险性作业环境中的危险源进行半定量的安全评价方法。其危险性用风险分值D=L×E×C表示，其中,D，L，E，C的参数含义分别为风险分值、事故发生的可能性、暴露于危险环境的频繁程度、发生事故产生的后果[12]。其分值见表1～表4。

表1 安全事故发生的可能性(L)

表2 暴露于危险环境的频繁程度(E)

表3 发生事故造成的后果(C)

表4 风险分值(D)

表1～表3中的赋值都是根据以往的经验和估计，这样存在主观因素影响较大、赋值比较模糊的缺陷。其中，L，C赋值受作业评价人员安全意识水平、安全技能、作业经验和个人思想重视程度的差异而主观影响较大[13]，且发生事故造成的后果未能阐述全面，赋值较为模糊[14]，因此本文根据实验室安全事故损失组成将C值细分为人员伤亡、经济损失、实验室成果影响损失、社会影响力损失四部分，细化改进后C值组成因素的分级标准见表5，并基于层次分析法AHP确定实验室事故损失及后果程度四部分的权重。

3 利用AHP法改进LEC法

使用层次分析法(Analytic Hierarchy Process)有利于选出最佳的实验室安全事故损失及后果各项分值权重设置。

3.1 构建对比矩阵

我们按前述的人员伤亡、经济损失、实验成果影响损失、社会影响力损失来计算各项指标的分值权重。故建立四个指标对比矩阵如表5所示。

表5 C值四项因素矩阵表

3.2 计算矩阵的特征向量和指标权重

对每一列进行归一化处理，公式如下:

(1)

其中,∑Cij的值为各列的和,利用上述公式我们得到一个新的矩阵:

新矩阵特征向量为Bj=[2.233 0.486 1.054 0.227]。

计算指标的权重,对特征向量进行归一化处理,公式如下：

(2)

利用如上公式得出指标权重分别为:

W=[0.558 0.122 0.263 0.057]。

3.3 矩阵一致性检验

计算矩阵的最大特征值:

(3)

利用如上公式得:λmax=3.994。

一致性指标:

(4)

得出:CI=-0.002,随机一致性指标RI=0.90(查表)。

一致性比率为：

至此,我们得出了实验室安全事故损失及后果各分项C的权重值,其效度是可靠的,因此安全事故损失及后果组成因素人员伤亡C1、经济损失C2、实验室成果影响损失C3、社会影响力损失C4所占权重分别为0.558,0.122,0.263,0.057。即改进后的实验室危险源的危险分值表达式如下：

D=LEC=LE(0.558C1+0.122C2+0.263C3+0.057C4)。

我们根据实验室事故损失C值的细分因素以及过往典型事故所造成的实际损失,给予实验室安全事故后果C值重新详细的赋值,见表6。

表6 实验室安全事故造成的后果等级划分

4 LEC法的实例应用

邀请10位实验室安全管理的专业人员，对某高校化工实验室按LEC表的赋值并对各类型安全事故危险源进行打分,其中E值我们统一选定为每天工作时间内暴露,然后计算出风险D值,取算术平均值(除去最高和最低值),得出该实验室风险D值所在区间,以此来评判某实验室的安全等级。我们以人的因素导致爆炸事故为例,具体分值如表7所示。

表7 专业人员对某化工实验室LEC赋值情况

根据计算的结果,因风险分值D>160,属于高度危险,需要立即整改,实验室应根据反馈结果,通过人防物防,采取相对应的安全措施,降低风险分值。

5 结语

采用上述AHP-LEC法来识别实验室安全事故的第二类危险源且对该危险源进行定性与定量的综合评价,进而得出较为准确的安全评价结论。由于实验室安全风险管理是一个动态、复杂的过程,事故危险的有害因素也会因为不同的实验情况而不断变化,因此针对不同的实验室细分LEC的分值因素,及时准确计算出该实验室的风险分值,能达到更有针对性的防范实验室第二类危险源造成事故发生,从而保证高校实验室安全有效运行。