应用本质安全原理 加强化学类实验室安全预防管理

李志华， 吴阿清， 陈 涛， 林恩水

（中科院福建物质结构研究所质量安全处，福建福州 350002）

应用本质安全原理 加强化学类实验室安全预防管理

李志华， 吴阿清， 陈 涛， 林恩水

（中科院福建物质结构研究所质量安全处，福建福州 350002）

我国的安全生产管理坚持安全第一、预防为主的方针，强调了预防在安全管理工作中居于主要地位。本文根据近期化学类实验室所发生的事故类型及特点，分析了此类实验室中存在的主要危险有害因素，继而应用本质安全的原理提出了若干管理措施。本质安全理论强调通过减少危险有害因素来加强安全管理，通过加强对危险化学品、化学实验过程和设备三个方面的本质安全管理，来构建和完善化学类实验室安全管理体系，可以更加有效地预防安全事故的发生。

本质安全;化学类实验室;预防;安全管理

0 引言

化学类实验室是高校和科研院所科研和教学工作中使用危险化学品的重要场所，也是相应单位安全管理中的重点部位。在危险化学品使用过程即化学实验过程中，粗心大意或忽视安全操作，违反操作规程，就有可能发生燃烧、爆炸、中毒等安全事故，导致财产损失、人身伤亡并对社会及环境造成一定的危害。更可怕的是，由于化学类实验室危险因素多，一旦发生事故容易引起连锁反应，发生更大的事故，进而造成更大的危害［1-5］。

当前我国安全生产管理坚持安全第一、预防为主的方针。安全工作以预防为主，而如何有效地预防化学类实验室安全事故特别是重大安全事故的发生，是安全管理工作的一个重要课题［5-8］。

本质安全理论强调基于事物自身的特性和规律，通过消除或减少工艺、设备中存在的危险物质或危险操作的数量，来避免危险。从一定意义上讲，本质安全理论强调的是从预防上解决安全问题而不是事后对安全事故加以控制［9-11］。如何在发生失误或故障后不会造成安全事故，是本质安全的一个重要内容，也是化学类实验室安全管理的重要内容之一［12-13］。

1 化学类实验室危险有害因素分析

根据近年来国内外化学类实验室发生安全事故的类型［7-8］，大体划分为如下危险有害因素:

(1)火灾和爆炸因素。发生火灾和爆炸要求有三个要素:点火源、可燃性物质和助燃性物质，爆炸可以通俗地理解为剧烈的燃烧。化学类实验室一般保存有一定数量的危险化学品(如易燃有机溶剂，可燃气体，化学活性物质、遇湿自燃物质等)或其它易燃物质(如塑料、纸箱等)，可以作为可燃性物质;而电力设备故障、化学反应热、静电等都可能作为点火源;空气、氧气、氧化性化学物质等则可以作为助燃性物质支持燃烧或爆炸。化学反应很多是剧烈的放热反应，同时伴随着释放气体的现象，如果失控或活性物质处理不当，易引起火灾或爆炸等。压力容器故障，如高压气体钢瓶损坏或高压反应器失控等也会造成物理性的爆炸，其损害同样不可忽视。

(2)中毒因素。化学类实验室有毒物质种类繁多，存在形式多样。其中，剧毒品因其毒性大，失控后后果非常严重，应该严格按照规定管理;有毒气体如一氧化碳、氮氧化合物等，如果使用不慎发生泄露，可能会造成群体中毒事故;普通有毒物质，也应加强管理，杜绝流出实验室。

(3)环境污染因素。一般来说，有毒有害化学物质未经有效无害化处理即排入环境中，无论是气体，液体还是固体，都会造成环境污染，成为污染源。

(4)化学灼伤、烫伤、冻伤。实验人员皮肤不慎接触浓酸、浓碱等腐蚀性物质，就会发生化学伤害，造成灼伤。同样，如不慎接触高温物体或低温物质(如液氮等)，也会造成烫伤或冻伤。化学反应过程的失控，如化学品溅到到身体，也会造成伤害，这种伤害往往比较复杂，既可能包括中毒，也可能包括化学灼伤等。

(5)触电和机械伤害因素。化学类实验室有很多电器设备，既包括常见的冰箱、加热器、搅拌器、真空泵等，也包括一些大型合成、分析仪器，自制仪器等。这些设备如发生故障，经常会引起电力事故或者触电事故。化学类实验室有时需要压片机压片，玻璃管切割，橡胶塞打孔等操作，如果实验人员动作不熟练或注意力不集中导致操作失误，会造成手等身体部位受伤，导致机械伤害。

2 化学类实验室危险有害因素管理对策

通过上面的危险有害因素分析我们可以看出，化学类实验室存在的危险源种类繁多，形式多样。运用本质安全的原理和方法来加强化学类实验室安全管理是减少安全隐患，预防安全事故的一条重要途径。本质安全理论的基本原理和方法要点一般有:最小化原则，替代原则，缓和原则和简化原则［9-11］。运用本质安全原理来减少安全隐患是安全工作实现“预防为主”管理的最重要体现。

2.1 加强危险化学品的管理

化学类实验室最主要的危险源就是危险化学品，因此加强危险化学品的管理是化学类实验室安全管理的重中之重。

(1)减少存放量。本质安全强调最小化原则，即减少危险物质库存量。在正常化学实验状态下，化学类实验室危险化学品的存放数量为当日使用量的1-2倍。需要特别注意的是，化学类实验室应尽量减少气体钢瓶的存放数量，一般不存放备用气体钢瓶。普通化学类实验室不能存放剧毒品。化学品存放数量减少后，相应的冰箱、容器、试剂柜等也可以减少数量，从而减少安全隐患并且节约空间。

(2)加强存放物品的安全管理。实验室存放的化学品(含气体钢瓶)等要分类存放，确保通风;化学性质相抵触的化学品或气体钢瓶要分开隔离存放，避免氧化剂与有机物接触。金属钠、钾等活泼物质要保存在煤油中，并确保液面淹没金属，且需定期检查。一般来说，容易燃烧爆炸的物质应当存放在铁皮柜中，且保持通风。酸、碱等腐蚀性化学品应当单独放置于牢固的地方，可直接放置在地板上，确保稳固和不被碰到，并张贴明显标识。

2.2 加强化学实验全过程的安全管理

化学实验过程往往伴随着剧烈发热、发光、产生气体等现象，控制不好，容易造成喷泄、燃烧、爆炸等事故，对实验人员造成伤害;如不能及时有效处理，还会引发一系列连锁反应，造成更大的灾害和损失，后果不堪设想。从本质安全的原理出发，可以从以下方面加强管理:

(1)实验前的安全设计。在进行一个化学实验之前，要对反应物的种类、数量、反应原理、反应条件、步骤、所用设备等进行设计，在实验记录本上详细地写出拟进行反应的各个控制细节。除此之外，要特别注意调研所用反应物、溶剂等物质的物理化学性质，详细了解它们的反应活性、燃烧和爆炸参数、熔点、沸点、挥发性等，做到心中有数。进行实验设计时，在能达到实验目的的前提下，根据最小化原则尽量减少实验中反应物的使用数量，从而减少发生事故的可能性，降低发生事故后造成的损害;同样道理，也应根据替代性原则，尽量应用安全的或危险性小的化学品或反应类型来替代或置换危险性大的化学品或反应类型。反应过程的设计，应当尽可能采取温和反应条件，采用危险化学品的最小危害形态进行反应，如避免使用高温高压等难控制条件，采用溶液反应而不是纯物质直接反应、稀溶液反应而不是浓溶液反应等方式减少反应过程的危险因素。还应注意实验设备的选择，选择质量可靠、经过校验的设备进行反应，在实验前，对所选择的设备、器皿等仔细检查，确保能正常使用。

(2)实验过程中安全管理和防护。在实验过程中，应当加强对危险有害因素的识别、监控和预警。一方面应当根据实验性质和危险因素情况，在通风橱或其它有相应防护设备的地方进行实验，确保通风和周边环境安全;要采取监控预警设备(如高压、高温报警及联动控制装置等)和人员值班的方式控制实验过程的进行，适时调整实验条件以确保温度、压力、实验现象等符合预先设计。另一方面，实验人员要根据实验内容穿戴好眼镜、手套、口罩、防护服等劳动防护用品，以免发生意外时造成伤害。在实验过程中，采用高科技监控预警及其联动控制装置往往能有效地提前发现危险因素的发生发展情况，及时采取切断电源、降低温度、泄压等处理方式，避免恶性事故的发生。但是也不能因为采取了监控预警装置而忽视实验人员的检查和监控，在很多化学实验中，人员的现场监控和第一时间处理依然是最重要的。

(3)实验后安全处理。化学实验后往往产生一些非目标产物的化学物质(或称为废弃物)，如溶剂、残渣、副产物等，如不能有效地进行无害化处理，就会危害我们的生活环境，造成环境事故。对于液体和固体废弃物，应当分类收集后委托有资质的废物处理公司进行专业的无害化处理。而对于有毒的气体废弃物，不得直接排入大气中，应进行充分的吸附、中和等操作，确保反应完全。如对于含有硫化氢的废气，经过多道的浓碱液洗涤后，基本上可以实现完全反应。

2.3 加强设备的安全管理

化学类实验室的设备一般有电器设备、通风橱柜、玻璃器皿、反应设备、温控设备、分析仪器、特种设备等，平时应对这些设备加强安全管理，确保设备处于安全的放置状态和正常的使用状态。

(1)电冰箱。普通电冰箱内放置敞口易燃易爆有机溶剂，容易引发爆炸事故，因此，对此要严格控制;如果需要存放易燃易爆有机溶剂，应放置在防爆冰箱内。很多实验人员对这一点注意程度不够，往往把敞口或封口不严的有机溶剂容器放置于冰箱中，存在较大的安全隐患。

(2)钢瓶。气体钢瓶的管理是全方位的，从购买验收到保管和使用，都要严格按照相关的操作规程进行管理，不能马虎大意［14-15］。购买验收时，要注意检查气瓶的颜色、字样及其他标记是否与所订气体相符合，瓶体是否变形，是否遭受严重腐蚀，瓶阀是否泄露，受损，氧气瓶或氧化性气瓶在瓶体和瓶阀上是否沾染油脂等;还要注意其年检是否符合要求。

在保管时，要注意由专人负责;要特别注意防范泄露、碰撞和周边火灾引发的爆炸。空瓶和实瓶分开存放，并做出明显标志;瓶内气体相互接触能引起燃烧、爆炸、产生毒物的气瓶，应分室存放，如氢气钢瓶与液氯钢瓶、氢气钢瓶与氧气钢瓶、液氯钢瓶与液氨钢瓶等，均不得同室混放;控制温度、湿度，不得暴晒;应保持通风;限期储存的钢瓶要明确标注存放日期等。

在使用气体钢瓶时，一般应立放，并使用铁链固定;气路连接处应结实完好，防止工作时脱开引起事故;开启阀门时，应站在气压表的一侧，不准将头或身体对准气体总阀，以防冲出;瓶内气体不能用尽，必须留有剩余压力;气瓶周围10米内，不得进行有明火或产生火花的操作;使用氧化性气体钢瓶时，操作者应仔细检查自己的双手、手套、工具、减压器，瓶阀等无沾染油脂，气路的所有连接处不得采用可燃性材料。

(3)高压容器。高压反应容器在使用前应认真进行检查，平时注意按照规程进行维护和保养。发现问题后及时处理或修理，不能图省事，嫌麻烦。一定要注意加强对附属报警监控装置的检查和维护，确保功能正常。

除上述三个方面外，实验室安全管理还应在健全事故应急救援体系上下功夫［16］。完善事故应急处理处置的硬件设施，定期进行安全教育培训和应急救援演练，提高实验人员的安全意识和技能，着力营造安全文化氛围。

3 结语

运用本质安全的原理来指导化学类实验室的安全管理工作，可以充分体现“安全第一，预防为主”的方针。运用本质安全的原理，可以更加有效地加强对化学类实验室中危险有害因素的管理，加强对化学反应危害性的控制，减少安全隐患，预防安全事故的发生。

［1］ 贾贤龙.高等学校实验室安全现状分析与对策［J］.实验室研究与探索，2011，30(12):193-195.

JIA Xian-long.Analysis and Strategy of Laboratory Safety in Colleges and Universities ［J］.Research and Exploration in Laboratory，2011，30(12):193-195.

［2］ 武晓峰，闻星火.高校实验室安全工作的分析与思考［J］.实验室研究与探索，2012，31(8):81-87.

WU Xiao-feng，WEN Xing-huo.Analysis of and Reflections on Laboratory Safety in Universities［J］.Research and Exploration in Laboratory，2012，31(8):81-87.

［3］ 范强锐，赵 平.以安全文化建设提升实验室安全工作水平［J］.实验技术与管理，2007，24(10):139-142.

FAN Qiang-rui， ZHAO Ping. Upgrading laboratory safety management levels by fostering safety culture［J］.Experimental Technology and Management，2007，24(10):139-142.

［4］ 王 冰，周 围.加强高校实验室安全管理工作的思考［J］.实验室研究与探索，2012，31(8):187-189.

WANG Bing， ZHOU Wei. Reflections on the Strengthening of Laboratory Safety Management in Colleges and Universities［J］.Research and Exploration in Laboratory，2012，31(8):187-189.

［5］ 邱 琦，罗仲宽，吕维忠，等.国内外高校化学实验室安全管理探究［J］.广州化工，2010，38(5):272-274.

QIU Qi，LUO Zhong-kuan，LV Wei-zhong，et al.Investigation on University Safety Management of Chemistry Laboratory in Domestic and Abroad ［J］.Guangzhou Chemical Industry，2010，38(5):272-274.

［6］ 罗一帆，汤又文，孙 峰，等.高校化学实验室安全管理的探讨［J］.实验技术与管理，2009，26(4):147-149.

LUO Yi-fan，TANG You-wen，SUN Feng，et al.Discussion on Safety Management of Chemistry Laboratory in Colleges and Universities［J］.Experimental Technology and Management，2009，26(4):147-149.

［7］ 李荣华，孙莉丽，郭培国.实验室安全管理系统的建立［J］.实验室研究与探索，2013，32(1):192-195.

LI Rong-hua，SUN Li-li，GUO Pei-guo.Establishment of a Laboratory Safety Management System ［J］.Research and Exploration in Laboratory，2013，32(1):192-195.

［8］ 范强锐，曲运波，胡 燕.高校实验室的安全检查及安全隐患整改［J］.实验技术与管理，2013，30(2):212-214.

FAN Qiang-rui，QU Yun-bo，HU Yan.Safety Check and Correcting Hidden Danger of Laboratories in Colleges and Universities［J］.Experimental Technology and Management，2013，30(2):212-214.

［9］ Lutz William K.Advancing inherent safety into methodology ［J］.Process Safety Progress，1997，16(2):86-88.

［10］ Maria Papadaki，Inherent safety，ethics and human error ［J］.Journal of Hazardous Materials，2008，150:826-830.

［11］ David W.Edwards，Export inherent safety NOT risk［J］.Journal of Loss Prevention in the Process Industries，2005，18:254-260.

［12］ Paul R.Amyotte，Michael J.Pegg，Faisal I.Khan.et al.Moderation of dust explosions［J］.Journal of Loss Prevention in the Process Industries，2007，20:675-687.

［13］ 吴宗之，任彦斌，牛和平，等，基于本质安全理论的安全管理体系研究［J］.中国安全科学学报，2007，17(7):54-58.

Wu Zong-zhi，REN Yan-bin，Niu He-ping.et al.Study on Safety Management System Based on Inherent Safety Theory［J］.China Safety Science Journal，2007，17(7):54-58.

［14］ 吴粤燊.气瓶安全［M］.北京:中国劳动社会保障出版社，2009:219-228.

WU Yue-shen.Cylinder Safety，China Labour and Social Security Publishing House，2009，219-228.

［15］ 李玉萍.实验室气体钢瓶的安全使用与维护［J］.石油化工安全技术，2006，22(3):52-54.

LI Yu-ping.Safe use and maintenance of gas cylinders in laboratory［J］.Petrochemical Safety Technology，2006，22(3):52-54.

［16］ 孙宾宾，马朝军.化学实验室常见事故的预防和应急处理［J］.陕西国防工业职业技术学院学报，2009，19(4):30-32.

SUN Bin-Bin，MA Chao-Jun.Common Dangers and Its Proceeding Methods in Chemical Laboratory of Our College［J］.Journal of Shaanxi Institute of Technology，2009，19(4):30-32.

Strengthening the Safety Management in Chemical Laboratory Using Inherent Safety Principle

LI Zhi-hua，WU A-qing，CHEN Tao，LIN En-shui
(Fujian Institute of Research on the Structure of Matter，Chinese Academy of Sciences，Fuzhou，350002)

For the administration of production safety，the guidelines of“safety first，focus on prevention”shall be observed，so prevention should be the main task in the safety management.In this paper，we have analyzed the main risk and harmful potential factors in chemical laboratory based on the accidents happened recently，and then proposed some management measures under the guidance of the principle of inherent safety.The principle of inherent safety emphasized that we could strengthen safety management effectively by reducing the risk and harmful factors.The chemical laboratory safety management system could be built and improved by strengthening the management of the dangerous chemicals，chemical experiments and equipments，to prevent safety accident more effectively.This paper would provide some beneficial reference on the safety management of chemical laboratory for the universities and scientific research institutes.

Inherent safety;Chemical laboratory;Prevention;Safety management

X 931

A

1006－7167(2014)05－0283－04

2013－08－15

李志华(1976－)，男，山东菏泽人，博士，副研究员，质量安全处副处长，研究方向:物理化学，危化品安全管理。

Tel.:0591-83798714;E-mail:zhuali@fjirsm.ac.cn