高校实验室气体安全管理机制探索与实践

费妮娜， 李晨晨， 孙 莉， 凌 昊， 徐宏勇

（华东理工大学a.化工学院；b.实验室与装备处（安全环保办公室），上海200237）

0 引 言

气体事故是实验室安全事故的最主要成因之一。根据统计，80起爆炸事故中就有20起与压缩气体和液化气体相关［1］。气瓶事故的致灾因子主要包括倾倒、泄漏和爆炸［2］，气瓶事故极易在高校实验室发生［3］，一旦发生，相较于其他实验室事故更易引起人员的伤亡。

由于不断扩大和深入的教学和科研工作的需要，我国高校实验室用气规模不断扩大，用气风险明显增加，加强管理与控制迫在眉睫。以化工学院为例，现有实验室科研用气的种类多达50余种，气瓶总量长期保持在1 000瓶左右。其中既有大量的惰性气体用于实验设备的载气和反应过程的保护气，也有各种各样参与反应过程的气体，包含有相当一部分的有毒气体、可燃气体和氧化性气体，用气风险控制成为实验室安全管理的首要工作。

目前，国内高校对实验室气体管理工作尚未引起足够的重视。对于此课题的研究主要集中在气体减量替代方案和培训，缺乏系统性的研究。而对于培训的介绍多为概述，不具备针对性且缺少实操方案。

为了加强气瓶全生命周期管理工作，进一步提升实验室本质安全，化工学院进行了系统性的研究和实践。结合学院实际建立了气瓶、气路供应商遴选制度，利用数字化HSE系统实现了气瓶的动态监管，并建立气体安全培训矩阵，通过减量替代等手段减少了气瓶数量，提升了实验室用气管理水平。

1 实验室气瓶隐患分析

除了日常实验室安全检查，学院针对性地开展了气瓶安全专项检查，检查内容包括减压装置、气体报警装置和管道的安装以及气瓶存放、使用是否规范等多个方面。根据检查结果，实验室气体使用常见违规情节及比例如图1所示。通过图1分析发现工作中还存在着许多隐患。

图1 实验室气体使用常见违规情节

1.1 监管机制不健全，供应商参差不齐

检查结果表明，气瓶缺少手柄或瓶帽（36%）、气体管路搭建不合规（16%）、无可燃气体侦测器（10%）、气瓶过期未处理或超期使用（3%）和气体与材料不兼容或标识不明（3%）这5项均与气体供应商或实验室气体管路建设商有关，合计68%。这些问题的暴露，一方面表明供应商准入环节存在漏洞，另一方面表明学校在验收环节存在不足。管理实践中发现，目前国内对气瓶供应和实验室气路建设的准入门槛过于宽松，造成了目前市场上供应商参差不齐，部分气体供应商提供的气瓶缺少必要的附件，或者气瓶本身不在强检有效期内，或者缺少化学品安全技术说明书（SDS）；部分气路建设商缺乏基本的职业安全素养，在安全附件或阀门选择上存在误区，这些都给实验室安全带来了极大的隐患。因此，对供应商进行有效监督，是实现气瓶本质安全的必要条件之一。

1.2 培训内容不系统，培训人员未全覆盖

检查结果表明，气瓶与减压阀链接的不规范（13%）、存放不合理（7%）、气瓶的固定（9%）、气瓶过期未处理或超期使用（3%）、房间内气瓶数量较多（3%）、气体与材料不兼容或标识不明（3%）这6项均与气瓶的直接使用者有关，合计占违规事件的38%。这些问题的暴露，表明对使用者的加压气体安全培训存在不足。目前国内外高校都很重视实验室的安全培训［4-7］，但多数学校仅设置单次讲座或1～2课时的理论课程。安全培训内容不够系统［8-9］，导致学生对气瓶安全知识以及操作规范一知半解，对气体事故的应急处置能力非常薄弱。此外，供应商在校园内不合规搬运行为屡见不鲜，对于供应商的准入培训在高校基本处在一个起步阶段。因此，如何完善培训体系，加强培训内容的时效性，应对实验的多变性，是实验室气体安全管理过程中亟须破解的难题之一。

1.3 实验室气瓶存量多，动态监管难度大

检查结果表明，气瓶未按要求固定（9%）、气瓶存放不合理（7%）、气瓶过期未处理或者超期使用（3%）、房间内气瓶数较多（3%）这4项均与气瓶的数量多、管理难度大有关，合计占违规事件的22%。由于学科特点，化工学院研究过程中涉及到大量气体使用。气瓶存量常年在800～1 000瓶之间波动，年购置气瓶数量大约在1 500～2 000瓶之间，涉及50余种气体，其中易燃、有毒、腐蚀性气体等气体占比约为40～50%。气瓶数量多、种类杂的现状不仅压缩了有限的实验空间，还极大增加学校和院系的管理难度。因此，如何掌握气瓶流动情况，实现气瓶使用的动态监控和管理是我校实验室安全管理工作的瓶颈之一。

2 气瓶安全管理措施

气瓶风险管理是高校实验室气体安全管理的重要组成部分［10-11］。化工学院为了破解实验室气体安全管理难题，针对气瓶管理现状，在气体管理机制上所采取一系列措施。

2.1 加强供应商遴选，建立“准入-退出”机制

根据相关文献报道［12-14］，目前国内清华大学、南开大学、东华大学等已经建立了气瓶供应商遴选机制，供应商需要满足相关必要资质才可以提供运输保障、用户服务以及辅助相关职能部门监管等系列工作。

化工学院根据兄弟高校的经验与学校的管理规定，建立了“气瓶与气路供应商遴选评价办法”，明确了打分细则，除了要求气瓶供应商具备相关资质外，还设置了气瓶验收的5个评分项：①气瓶是否有清晰可见外表涂色和警示标签，气瓶颜色应满足GB7144的要求，警示标签应满足GB16804的要求；②气瓶是否存在腐蚀、变形、磨损、裂纹等严重缺陷；③气瓶的附件（瓶帽、瓶阀）是否齐全、完好；④气瓶是否超过定期检验周期；⑤卸车时应在气瓶落地点铺上软垫或橡胶皮垫，逐个卸车，严禁溜放。学生一旦发现违规项，可以当场拒绝或通过HSE管家系统微信小程序向学校管理部门举报，校安全管理部门会按照相应的管理细则进行扣分，并定期向教师公布各单位的得分情况，教师可以在采购优质供应商气瓶时作为参考。同时，校安全管理部门每年定期遴选得分较高的优质供应商，淘汰得分较低的供应商。对于气体管路建设的供应商也建立遴选机制，通过集中供气招标，选择国际上一流的实验室气路供应商为学校提供长期服务，确保实验室气路符合国家标准，并在合同中约定定期开展保压测试及安全附件校验，确保用气安全。

2.2 提升安全意识，建立气瓶知识培训矩阵

化工学院借助校HSE管家系统平台，提出了实验室气瓶知识培训矩阵的培训模式，建立了学校、学院、课题组三级安全培训与考核机制。

对标国内外先进管理经验，结合学院实际情况，将人员分为气瓶直接使用者、间接使用者和其他人员三类。直接使用者指直接使用气体的师生及相关人员，如直接操作、搬运气瓶的人等，具有较高风险；间接使用者指与气体设施处于同一环境的人，如其他实验人员、钢瓶运送司机等，具有较低风险；其他人员指有可能接近气体设施的人员，如实验楼宇保洁人员等。

采取线上线下混合的教学培训模式，开展关于法律法规规范、学校及学院相关规定、气体特性及风险识别等12个项目的专题培训（详见表1）。借助HSE管家系统的线上培训模块，针对不同人物角色，匹配不同模块学习内容，建立场景化实验室安全教育教学模式，实现全面覆盖、深入指导和精准教育。线下培训包括课题组开展的实操培训和针对性的理论培训。通过气体安全培训相关考试是实验室准入的必备条件，管理人员、科研工作者、学生和校外人员经过线上线下相关的培训后，需要根据不同身份登录线上系统进行考试。直接使用者的培训频次为每年1次，系统保存记录5年。

表1 气瓶知识培训矩阵

2.3 夯实过程管控，建立动态精准管理机制

为提升化工安全数字化管理水平，学校建立了HSE管家系统，并于2020年12月全面正式投入使用，成为国内较早借助数字化手段进行气瓶动态风险管理的高校。HSE系统中，气瓶均有自己专属的电子标签，包含“所在大楼、房间号、供应商名称、气体种类、管控级别、气瓶规格、气瓶状态、下检年月”等信息，建立了“录入人”既是钢瓶负责人的制度，从而实现了“一瓶一码一人一档案”的管理目的（见图2）。同时利用系统内置的气瓶风险数据库，对实验室的固有风险作出判断，为实验室的风险分级管控提供数据参考及预警。

图2 HSE管家系统PC端及小程序端

2.4 校院联动，建立实验室用气新模式

为了有效减少气瓶数量，控制用气风险，校安全管理部门和学院联动，积极开展气瓶“替代减量”工作。

（1）采用气体发生器“替代”气瓶。学院以本科专业实验中心为试点，用氢气发生器替代氢气气瓶，目前10台气相色谱均以采用氢气发生器作为气源，这一措施有效降低了实验中心的用气风险。在试点成功的基础上，学院建立了氢气气瓶准入制度，原则上所有氢气用气点均采用氢气气体发生器，如因实验需要，需专门提出申请，由学院安全委员会审核通过，目前已经替代了氢气用气点15个。使用气体发生器在有效降低风险的同时，还降低了后续的用气开支，并节约了实验室有限的空间，增加了实验室布置的灵活性。

（2）优先采购小容量气瓶，减少实验室“僵尸”气瓶。超过下检年月的气瓶通常称之为“僵尸”钢瓶，通过检查发现，由于很多实验室用气量有限，当采购40L或50L气瓶时，单个气瓶的使用时间往往会超过下检年月，造成安全隐患及不必要的浪费。为了解决这一问题，在气瓶准入环节，要求填报气体用途及预估气量，为师生推荐合理的气瓶容量，从而减少气瓶在实验室的周转周期。同时在气瓶存放时间超过1年或者达到检验周期时，数字化监控系统会予以标记并在首页显示，同时自动推送提醒用房负责人，有效解决因气瓶过期未检验带来的安全隐患，封堵“僵尸”气瓶形成的路径。

（3）开展集中供气项目建设，减少实验室气瓶数量。为确保楼宇实验室压力气瓶的使用安全，化工学院实验16楼于2019年开展了集中供气项目的招标。实验室集中供气系统是指将气源按照标准规范集中放置（气瓶间，气瓶柜，特气柜）并布置管道到各用气点的供气方式，具有维护简单、气流稳定、使用安全、运行成本低等优点［15-16］。对于使用频率高，需求量大的气体应采用集中供气方式。结合实际情况，化工学院的集中供气方案主要以课题组为单位，将气瓶气源集中或部分集中存放于指定房间，各房间的气瓶依据气体兼容性分类存放于气体柜中。项目涉及气瓶数量268个，用气点512个，项目完成后实验16楼将减少氢气、一氧化碳、硫化氢、乙炔等气瓶153个，大幅度降低了实验室用气安全隐患。

3 结 语

一流的大学需要一流的实验室HSE管理作为支撑，目前实验室用气安全受到越来越多的关注。化工学院聚焦气瓶安全使用与管控，以气瓶气路供应商遴选、培训矩阵体系建立、数字化台账系统推进、气瓶减量替代为手段，切实减少气瓶数量和用气风险点，降低因操作和管理知识欠缺所带来的安全隐患。1年多以来，学院减少气瓶数量200余个，有效提升管理效率，构建了气瓶全生命周期管理体系，提升实验室本质安全。