高校化学类实验室事故分析与安全管理对策

张 飞， 戴 澐， 朱兴荣， 丛培红

（1.复旦大学a.高分子科学系；b.聚合物分子工程国家重点实验室；c.先进材料实验室，上海 200438；2.上海市安全生产科学研究所，上海 200233）

0 引 言

化学是以实验为基础，研究物质的性质、组成、结构、变化，以及物质间相互作用关系的科学。由于自然科学发展的日益微观化和交叉化，化学科学研究所涉及的内容日益广泛、深入和复杂，它与物理学、生命科学等相互渗透，不断形成新的交叉学科，例如材料化学、环境化学、能源化学等。目前我国所有理工科高校和综合性大学几乎都设置有化学学科，化学类实验室是危险源最多的实验室，安全管理面临着巨大挑战。

2018 年12 月，北京一所大学的科研实验室发生爆炸事故，导致3 名学生当场身亡。这起事故可能是目前中国影响最深远的中国高校实验室事故，引发国际关注，Nature专门报道了这起事件，并调查了中国大学和研究所的实验室安全工作［1］。2019 年1 月3 日，为进一步推动落实高校实验室安全管理责任，国务院安委办召开高等学校实验室安全管理工作视频会议。此后的3 年间，教育部陆续发布了一系列文件，要求各高校认真吸取实验室事故的教训，不断提高高校实验室安全工作的系统化和规范化，从而预防各类事故的发生。

通过搜索引擎等查询了2021-2022 年高校及科研院所的实验室安全事故情况，表1 列举了10 起典型安全事故。由调研查询可知，近年来高校和科研院所实验室安全事故依然呈现多发势态，给全国高校安全管理工作敲响了警钟，特别是化学类实验室的安全管理。现从高分子科学系（以下简称高分子系）实验室安全管理体系出发，查找化学类实验室存在的危险有害因素，提出各项安全改进措施，从而推动安全工作零事故目标的实现。

表1 2021-2022 年间10 起典型实验室安全事故

1 化学类实验室事故分析

1.1 化学类实验室的主要危险有害因素

化学专业集理论性、技术性和实践性于一体，化学类实验室是综合性很高的实验室，具有如下特点：①科研方向涉及辐射化学、超分子化学、环境化学、药物和材料化学等多个方向，学科交叉，且又承担项目成果转化等攻坚任务。存在放大、中试和模拟实验场所较多，实验室布局往往较分散，安全管理存在较大难度；②实验仪器及设备使用量大，种类型号众多，仪器设备及用电、水存在安全风险；③实验室现场化学品使用量大且品种多，涉及易燃、毒性等危险特性，而实验室工作人员的相关知识储备量不足，管理水平有限。

根据高惠玲等［2］对高校实验室危险有害因素的辨识，化学类实验室内存在的固有危险有害因素主要包括：①危险化学品，例如酸、碱、有机溶剂、无机试剂等达上百种；气体钢瓶，例如氢气、乙烯、氧气、氮气等数十种，总量超过上百瓶；②实验室仪器设备，例如烘箱、管式炉、马弗炉、油浴锅、吹风机、水热反应釜等；③实验过程中涉及的用水、用电等；④实验室运行过程中产生的危险有害因素。

1.2 化学类实验室安全事故类型及原因分析

Bai等［3］收集了国内高校2001 ～2018 年间公开报道的110 起实验室事故，发现在各种类型的实验室中，65%的事故都发生在化学实验室。叶元兴等［4］分析了1986 ～2019 年150 起实验室事故，发生比例从高到低为危险化学品事故（62%）、仪器设备事故（23%）、电气事故（8%）、生物安全事故（5%）和其他事故（2%）。安宇等［5］统计分析了2001 ～2021 年发生的126 起高校实验室安全事故，发现大多数事故都发生在化学实验室和生物实验室，事故主要类型有火灾、爆炸、中毒、机械伤害和触电等，事故直接原因主要包括：违规操作、操作不慎等人为因素；储存不当、设备故障、废弃物处理等物的因素，他们认为实验室监督管理、安全责任感、安全习惯、实验物品存放、安全意识等因素对高校实验室事故影响作用较大。

高分子系实际安全管理过程中发生过较为典型的涉险事故，涉及水热反应釜、紫外装置、微波炉、废弃化学品处置等。事故均因及时发现而妥善处置，未造成人员受伤或财产损失等后果。通过后续的事故调查发现，高分子系的实验室安全事故主要根源是实验室运行过程中的人、物、环境和安全管理出现危险有害因素，存在实验人员不完全掌握实验的安全操作流程、实验过程中危险意识不足等问题。

实验人员的不安全行为、物的不安全状态，往往是导致事故发生的导火线，是直接原因，也是导致事故发生的罪魁祸首。不安全的实验室环境条件会对事故的发生起到进一步的促进作用，是造成实验室安全事故的一个重要原因。事故的最后一道防线是实验室的安全控制措施，而事故的根源是安全管理的缺陷。当实验室中人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全条件等因素与管理缺陷同时发生时，就共同构成了事故隐患，成为潜在隐患转化为事故的基础，从而导致高校化学类实验室的事故多发易发，并对高校师生的生命财产安全造成严重威胁。图1 给出了危险源、安全风险和隐患之间的逻辑关系。

图1 危险源、安全风险与事故隐患的逻辑关系

尽管高分子系制定了实验室安全管理的一系列制度，广大师生对实验室安全的重视程度相对较高，但系安全巡查人员无法及时发现实验人员违反安全实验操作规程等行为，涉险事故或未遂事件反复出现。从高分子系近5 年的事故分析，反映出实验室特色的安全培训不足、师生的安全风险意识不够，互帮互助的实验室安全文化仍未形成等问题。

2 预防事故发生的对策

实验室固有风险存在于实验过程中必须使用的客观存在的物质或设备，实验室一般采取本质安全的方法进行必要的控制。具体方法有：①减少现场危险化学品的使用量并分类存放；②增加实验室安全设施，如防火柜、可燃气体检测报警装置、气瓶固定措施、洗眼冲淋设施等；③选用本质安全的实验室仪器设备，如自动切断装置、带超温报警的加热设备、带自动泄压的水热反应釜、带氢气发生器的色谱仪器等。院系在固有危险有害因素的控制方面主要起着指导、把关和监督作用，实验室运行过程中出现的危险有害因素是实验室安全管理工作的难点。

针对高校实验室安全管理的重点和难点，教育部在2020 年明确提出将通过开展3 年行动，从根本上强化教育系统事故隐患责任链条、制度成果、管理办法、重点工程、工作机制和预防控制体系，全面加强教育系统安全风险防控和隐患治理，提升安全生产科技化和信息化水平［6］。其后，教育部提出了实验室分级分类、开展项目风险评估等九项主要任务，对实验室安全管理的技术建设方向和功能内涵提出了具体要求［7］。

基于教育部和学校的工作要求，结合高分子系实验室的各类危险源存在特点，高分子系着手加强实验室和课题组的实验室安全能力和水平，进行了多方面的实验室安全管理办法探索与尝试。

2.1 实验前进行风险分析

辨别危险，分析可能发生的事故及影响后果的过程就是风险分析。风险分析是为了防止危险造成事故所采取的手段，其作用是为制订和防止事故发生的对策提供依据，需要运用系统工程的原理和方法。关于高校实验室的安全风险评估方法［8-9］，对于非安全工程专业的化学类实验室师生存在专业性较强的特点，化学类实验室现场的师生缺乏相关知识和经验。2021年《教育部办公厅关于开展加强高校实验室安全专项行动的通知》也要求“加强教学与科研项目安全审查过程管理”［7］，而科研项目是由若干个实验构成，实验前进行风险分析是落实教育部要求的途径之一。

（1）教学和科研项目风险评估与管控。院系可成立由专家、教授等组成的科研项目安全审查小组，定期审查各课题组上报的《实验风险分析报告》，学生对实验中可能出现的风险进行分析和思考，并在老师的指导下采取相应的预防和应急措施，即使实验室安全培训的内容得到了深化，又使学生学到的知识在实践中得到即时运用，同时也激发了学生对安全知识学习的积极性。

（2）实验操作风险评估与管控。为了管控好实验室运行过程中产生的危险有害因素，高分子系试行危险性实验前提交风险分析报告的举措。在师生开展一项新的实验之前，对该实验存在的安全风险进行全面分析，分析内容既包括固有危险有害因素，也包括运行过程中的危险有害因素。即实验开展前对实验运行过程可能产生的未知风险进行分析，提出有针对性的安全措施控制风险、安全开展实验方案，内容包括实验装备、实验过程控制、个人防护要求、废弃物处置等，并给出事故应急处置方法，将安全责任压实到实验现场的每一位工作人员。

（3）建立实验室危险源管控系体系。从风险防控来考量，管控实验室中人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全条件等因素，可采用数字化手段，根据实验室特点建立有针对性的实验室危险源管控体系，全面保证风险管理措施的落实。

2.2 课题组特色的安全培训及准入

目前国内大部分高校还未针对实验室安全培训制定明确的培训要求及学时规定。教育部发布的《高等学校实验室安全检查项目表（2022 年）》中仅规定涉及重要危险源（有毒有害化学品、危险气体、动物及病原微生物、辐射源及射线装置、同位素及核材料、危险性机械加工装置、强电强磁与激光设备、特种设备等）的院系和专业，要开设有学分的安全教育必修课或将安全教育课程纳入必修环节［10］。原国家安监总局《生产经营单位安全培训规定》要求“危险化学品生产经营单位新上岗的从业人员安全培训时间不得少于72 学时，每年再培训的时间不得少于20 学时［11］。”高校实验室安全培训主要采取大课或讲座等形式，安全培训时间和内容覆盖面不足，对复训学时普遍没有规定。

我校多个院系开设侧重点不同的实验室安全课程，内容主要包括化学品安全、电气安全、特种设备安全、消防安全和学校的实验室安全规章制度等，并组织进行消防演习和化学品泄漏演练等。2020 年授课后，我校发生安全事故的概率明显降低，说明教育与培训的作用是巨大的。但这些课程均是实验室安全通识教育，对于课题组特色的实验室安全培训依然不足。

针对此问题，高分子系引入基于风险分析的准入功能以及培训考试系统，考虑培训人员的不同角色，建立课题组特色的培训内容，结合多样的培训形式，让培训体系更加完善。该体系形成了结合培训计划、培训记录、培训及考试执行的培训矩阵（见图2）。

图2 课题组特色的安全培训体系

培训矩阵通过培训角色和人员岗位来确定其所面临的风险，提出培训课程和考试形式要求，通过制定准入或培训频次，改善了通识性培训无法按专业和岗位风险制定培训内容的不足。

2.3 加强实验室安全文化建设

安全文化具有导向、约束、凝聚、激励和辐射的功能，在高校的安全工作中发挥着重要作用［12-13］。从高分子系近5 年的事故统计数据可知，所有事故的主要原因都是违反操作规程引起的，其最大的根源是师生的安全意识不足和安全文化的缺失［3］。而高校的实验室安全文化，大部分都处于“要我安全”的初级阶段，要达到“我要安全”的实验室安全管理高级阶段，实验室安全文化建设任重而道远。

（1）制度文化建设。目前高校在校级和院系级的实验室安全规章都比较健全，课题组层面的安全管理制度相对欠缺。高分子系要求各课题组、各实验室将制订的实验操作标准流程（SOP）、仪器设备安全操作规程等报备系安全工作小组，且必须上墙展示，并基于此内容在安全巡查时现场抽查课题组的安全教育结果，检查实验室工作人员是否牢固掌握并熟练运用安全操作规程，是否清楚所从事实验的安全风险，并且明白什么是可以做的，什么是不可以做的。最容易出事故的加热仪器均张贴有仪器责任人的姓名及联系电话，要求责任人在下班前必须确认自己负责的仪器设备的状态。系安全员每日进行实验室现场巡查，及时制止师生的不安全行为，有效避免事故的发生。

（2）物质文化建设。建设实验室安全规范化实验室，并在全系逐步推广实施。物质文化是精神文化的载体，是实验室综合实力的重要标志，是实验室文化的外在标志。物质文化建设是构建实验室文化的基础，主要是指实验室安全的硬件条件。化学类实验室的建立，要从水、电、气等基础设施布局合理、安全规范等角度考虑，确定施工方案。还需要从自动报警系统、灭火器/灭火毯、洗眼器、通风橱、急救医药箱等运行保障等方面加以综合考虑。高分子系从公管的共享仪器平台入手，通过优化实验室布局等提高实验室利用率，保持实验室内外干净整洁有序，使实验室文化可视化外化。通过共享仪器平台的物质文化建设，潜移默化带动科研实验室物质文化建设，从标准化、规范化的角度加强实验室安全物质文化建设。

（3）精神文化建设。高分子系采取定点帮扶的措施，由一位安全管理小组成员负责指导某几个课题组的实验室安全环境和文化建设，各课题组根据自己实验工作特点建设各具特色的实验室安全文化，最终逐渐达到有序、整洁、健康的实验室工作环境。课题组学生在积极向上的安全文化熏陶下，开始自觉转变自己的思维方法和行为准则，在良好的安全文化环境作用下，高分子系的安全氛围整体水平也随之提高。

（4）多形式地宣传文化。高分子系通过实施可视化管理等手段，创造条件使全系师生始终处于重视实验室安全管理的环境中，使实验室安全文化润物细无声地影响着全系的每个人，从而使师生能够自觉地规范自己的行为，同时关注他人的不安全行为并及时提醒，主动纠正管理中的缺陷，最终形成全员的安全工作氛围。具体的做法有：①利用系楼大厅的显示屏循环播放与实验室安全有关的宣传片和视频。②在系宣传栏等定期张贴师生们乐于接受的实验室安全标语海报。③实验室安全工作作为学院党团特色工作之一，通过展板、微信公众号等媒介定期宣讲实验室安全知识和要求。

3 结 语

自从2015 年高校加强实验室安全管理以来［14-15］，高校的相关管理机构陆续建成，并出台了一系列符合各学校特点的实验室安全管理规章制度，形成规范管理，起到了积极的作用，促进了高校实验室安全管理水平的不断提高［16］。10 年前，我校每年大约有30 多起冒烟冒火事故，甚至需要出动消防车到校园救火的较大火情，目前实验室安全事故的主要表现形式为险兆，这和众多实验室安全工作者在基层的扎实工作是分不开的。然而，由于各高校的实验室安全基础参差不齐，校领导对实验室安全的理解和重视程度也不一，另外高校的特色学科也千差万别，导致实验室安全机构的设置、专职工作人员的配置和安全经费的投入等差别比较大，目前国内高校还主要处在以事故推动实验室建设。

Bai等［3］对近20 年110 起实验室安全事故的原因分析发现，我国高校实验室安全事故中主要存在实验人员培训、过程危害分析、过程安全信息和机械完整性等4 项PSM（process safety management）要素的欠缺。高分子系安全管理体系在以上4 个方面已开始探索性的尝试，并取得了一定的成效。展望未来，只有在正确的安全管理理念的引导下，采取行之有效的管理对策，不断加强对实验人员安全知识的灌输，倡导实验室安全文化，高校的实验室安全体系建设一定会在短期内取得显著成效。相信、绿色、环保的安全管理理念将在教育部的领导下，在全国高校各级实验室安全人员的共同努力下，逐步深入人心，为我国高等教育事业注入源源不断的生机和活力。