生物学实验室安全管理与实践

苏 益， 蔺万煌， 胡 超， 方 俊， 陈智勇

(湖南农业大学 国家级植物科学实验教学示范中心，湖南 长沙 410128)



·实验教学示范中心·

生物学实验室安全管理与实践

苏 益， 蔺万煌， 胡 超， 方 俊， 陈智勇

(湖南农业大学 国家级植物科学实验教学示范中心，湖南 长沙 410128)

通过综合分析实验室安全的内涵、实验室安全事故形成的原因以及生物学实验室自身的特点，说明了生物学实验室安全形势更加严峻，其安全管理面临更大的挑战。为了最大限度降低生物学实验室安全威胁，本文提出了生物学实验室安全管理的重点：①建立完善的安全管理体制；②建立完备的仪器和药品使用和管理规范；③建立标准化的实验操作规范；④建立完善的事故应急预案。同时，以国家级植物科学实验教学示范中心的安全管理实践为例，提出了一些具体经验：①强化队伍建设，杜绝人为事故发生；②强化危机意识，避免安全事故发生；③强化预案建设，防止安全事故扩大化。

生物学实验室； 安全管理； 实践

0 引 言

21世纪是生物世纪，生物技术前景广阔[1]，人们所面临的能源、医疗、食品等方面的问题最终必须依靠生物技术的发展和应用得以解决[2-3]。近十几年来，我国加大了生命科学相关学科的科研和教育投入[4]，许多国际知名生物学家相继回国建立实验室，这大大促进我国生物学研究和教育的发展，目前，在生命科学研究领域，我国已经走在了世界前列。随着生物学和生物技术的发展以及生物产业的逐步建立，生物学实验室也发生了翻天覆地的变化，生物学实验室安全管理的技术含量越来越高、越来越复杂，这给生物学实验室安全管理带来了新的、更大的挑战，以往千篇一律的实验室管理体系已经不能够适应高度专业化的生物学实验室了，生物学实验室安全管理必须紧跟生命科学发展的步伐，生物学实验室管理制度必须体现个性化和专业化。

1 实验室安全基本内涵

高校和科研院所拥有种类繁多的实验室，其共同特点是：仪器设备集中、技术含量高、操作规范严格，各种硬件条件的集中有利于统一管理，同时也带来了危险，因此实验室安全管理是一项复杂的系统工程，包括防水、防火、防盗、防爆、防毒、防污染、防辐射等[5-7]。造成实验室安全事故的原因不外乎两种。

(1) 人为原因。主要是指由于实验室管理人员或实验操作人员的责任心不强、管理不到位、操作失(错)误或维护失当而造成的财物损失或人员伤亡事故。如忘记关电源水源而造成的火灾或设备损坏，实验操作的不当造成危险物品燃烧爆炸或高温高压设备爆炸，实验过程违反操作规程导致致病病毒、化学污染和放射性物质扩散等。人为原因造成的实验室安全事故可能会造成致命后果，必须坚决杜绝，因此，加强人员管理、安全培训是实验室安全防范的重中之重。

(2) 自然原因。主要是指非人为的、不可抗逆的客观原因造成的安全事故。如仪器设备老化、存在故障或缺陷从而造成火灾事故，雷电等自然现象造成的仪器设备损坏等事故。这类安全事故具有随机不可预估性，但是也可以通过加强设备管理和维

2 生物学实验室安全的特点

生物学实验室主要是指与生物研究相关的实验室，涉及医学、动物学、植物学、微生物学等多门学科[8-12]。生物学实验室具有与其他实验室的共性：仪器设备包括大型精密仪器集中、技术含量高、操作管理人员水平参差不齐等。同时，由于生物学研究的高度专业性，其具有自己的特性，这些特性可能导致生物实验室安全事故造成更大、更广、更长的危害(图1)。

2.1 有毒有害物品集中

生物学研究涉及许多生物化学反应，因此，实验室须购置和储备各种化学试剂，其中许多是有毒有害甚至剧毒物质。同时生物样品的处理可能还会用到一些特殊的、具有强烈的致癌作用的试剂，其中，有的可与DNA结合并进行修饰，有的可直接导致基因突变，有的可打断或抑制生物合成代谢途径。如果操作不规范，这类试剂可能对人体造成巨大的伤害，而且这些伤害多数具有剂量累积效应，从而造成临床症状的滞后性和隐蔽性，有的伤害甚至是不可逆、无法修复。

图1 生物学实验室安全问题的特点

2.2 生物安全问题突出

随着现代生物技术的高速发展，转基因技术越来越成熟、操作越来越简便，转基因技术已经成为一种最基本的基因导入和物种改造的手段被引入各类生物学实验室，这就导致了生物安全问题日趋严重[11,13-14]。生物安全指由现代生物技术开发和应用所能造成的对生态环境和人体健康产生的潜在威胁，及对其所采取的一系列有效预防和控制措施。在生物学实验室中，生物安全问题具体表现在：致病病毒和病菌的扩散，最终可能导致人畜患病；通过转基因技术而获得抗生素抗性的突变型微生物的扩散，可能导致药物治疗失效；对环境和人体有潜在威胁的高等转基因生物的扩散。

联合国环境规划署(UNEP)、世界卫生组织(WHO)、联合国工业发展组织(UNIDO)和联合国粮食及农业组织(FAO)早就认识到实验室安全，特别是生物安全，是一个重要的国际性问题。生物安全问题引起国际上的广泛注意，1985年由UNEP、WHO、UNIDO及FAO联合组成了一个非正式的关于生物技术安全的特设工作小组，在1992年的联合国环境与发展大会上签署的两个纲领性文件《21世纪议程》和《生物多样性公约》均专门提到了生物技术安全问题。此后几年联合国组织召开了多次《生物安全议定书》的“特设专家工作组”会议，最终于2000年5月签署了《〈生物多样性公约〉卡塔赫纳生物安全议定书》。针对生物安全问题，国际上通常定义了4个实验室等级，1级和2级为基础实验室，3级为防护实验室，4级为最高防护实验室，针对不同实验室等级对应需要不同的实验室设计特点、建筑构造、防护设施、仪器、操作以及操作程序等相适应。

2.3 贵重精密仪器设备多

现代生物学实验必须基于先进的检测仪器设备，由于这些仪器设备的技术含量高，所以一般都价格昂贵，特别是一些大型精密仪器，动辄几十万，多则好几百万人民币。因此，仪器设备的安全同样非常重要，一旦发生如火灾等安全事故，实验室财物的损失可能是天文数字。

2.4 危害综合性

生物学实验室里安置了各种仪器设备，其中不乏价格昂贵的大型精密仪器。同时也储备了各种试剂耗材，易燃、易爆、有(剧)毒药品比较集中，许多耗材也是易燃材料生产。另外，由于研究的需要，实验室通常也保存了多种细菌、病毒及其他转基因材料。针对这种高价值、易燃易爆、有毒、有害财物和材料集中的实验室环境，如果发生严重安全事故，不仅会造成财物的损失，也势必造成有毒、有害物质和材料向实验室外环境的扩散，这种危害具有综合性，其导致的后果可能是不可估量的。

3 生物学实验室安全管理的重点

生物学实验室的特点决定了其更需要保证实验室安全，因此实验室安全管理显得更为重要，容不得半点差错。生物学实验安全管理的重点应主要从人和制度上着手，加强人员管理和培训是基础，制定完善的安全管理制度是基本保障[15](图2)。①从安全巡查、使用规范、操作流程等各个方面建立完善的实验室安全管理制度，保障实验室、仪器设备能正常、安全运行[16]。②需加强人员的管理和培训、规范工作人员岗位职责、树立危机意识，坚决杜绝人为的错误操作带来的安全事故，将安全事故扼杀在萌芽状态，即使出现了安全事故，也能将安全事故的危害等级降低到最低水平[17]。

图2 实验室安全管理的重点

3.1 建立完善的安全管理体制

目前，无论是科研院所还是高等院校，实验室管理或多或少都存在制度缺陷。拿高等学校为例，现阶段高校实验室的管理表现为多头管理，即教学单位(如教务处和学院)、后勤辅助单位(如保卫处和资产管理处等)和环保部门共同管理。共同管理表面上体现了分工协作的优势，但在实际操作中却出现体制松懈和职责重复现象，若部处之间协调不好就会出现管理盲区，甚者互相推诿，导致三不管[18-19]。另外一个普遍现象就是，学校和相关管理处室一般都制定了相应的安全管理制度，这些制度通常提纲挈领地规范管理人员、部门的基本职责，这很重要，但是，针对一线实验室、仪器设备和试剂药品的具体管理工作人员，这些制度难以操作。一线工作人员在实际的实验室安全管理工作中基本依靠的是经验成分，新进人员也需要从头学习和积累经验，实验室安全管理成了一个亟待解决的问题。

实验室安全管理主要包括安全制度的制定、安全岗位的设立、安全体系的建立、安全措施的落实和安全责任的追究，其核心是安全责任制和责任追究制[15,20]。只有不断完善实验室安全体系实验室安全管理才具有有效性；只有真正落实了安全责任制，做到事前积极巡检预防、事后快速反应处理，才能保障实验室财产生命安全；只有真正做到有议、有决、有行、有果，才能避免人为安全事故的发生，最大限度降低安全事故的危害程度。在实验室安全管理工作中须主要注意以下几个方面：①要理顺管理体制、明确管理职能，应在主管校长的直接领导下设置专门的部门负责实验室安全管理工作，并成立安全领导小组和事故应急小组，各实验室或课题组配置专职安全巡查员，形成一种纵向到底、横向到边、紧密联系的安全管理网络体系，落实各级人员的安全职责，奖惩有度[21-22]；②针对生物学实验室的具体情况，制定更加具体、可操作且便于传承的安全管理规范将进一步推进和完善实验室安全管理工作；③借鉴国外生物学实验室的先进管理经验，建立详尽完善的“实用的实验室安全手册”，使进入实验室的每个老师和学生都实验室安全问题有一个全面、具体的认识[23-25]。

3.2 建立完备的仪器和药品使用和管理规范

现代生物技术进步日新月异，传统仪器更新换代快，新型仪器设备不断涌现，这就对管理操作人员的素质提出了更高的要求。然而，由于认识和体制的原因，我国生物学实验室特别是高校实验室实验管理者水平严重滞后于生物技术的发展，大多数实验员的学识水平无法胜任新型高科技含量仪器设备的维护、使用和功能开发工作[15,20]。一方面，高水平的人才不愿意进实验室，因为潜意识认为实验人员低人一等，做实验系列老师也没有发展潜力；另一方面，人事部门也会特意安排一些需要政策照顾的、水平普遍不高的人员进入实验室工作。同样，国家要求加快实验教学改革的步伐，推进创新实践人才的脱颖而出，这就要求利用最新的的生命科学研究结果，设计新的综合性、设计性和创新性实验项目并引入到实验教学中。新的实验项目的引入，随之带来的是新型试剂药品的使用，其中，诸如生物酶、生物抑制剂及可引起基因突变的制剂等都有很严格的使用和储存要求，这对现有实验技术及管理人员也是一个不小的挑战。

为提高一线实验室管理人员综合素质学校需组织行家制定详细的仪器、药品的使用、维护和储存规范是关键，特别是要尽快制定新进进口仪器、药品的使用、维护和储存规范。同时，需要定期和不定期举行仪器和药品使用培训，把各种相关规范落到实处，并通过培训逐步提高实验技术和管理人员的认识和学识水平。

3.3 建立标准化的实验操作规范

针对生物学实验室生物材料种类多、实验操作严格的特点，为了避免因实验操作问题而产生的有毒、有害的生物和非生物材料的泄漏，必须建立标准化的实验操作规范，其中还必须包含特别容易被忽略的实验废弃材料的处理规范。有了这些规范，无论是新进工作人员还是新入室的学生，无论素质的高低，在实验过程中都不仅能保证实验的真实有效，也能确保财产、人身和生物安全。

3.4 建立完善的事故应急预案

实验室安全事故的发生具有偶然性，非人为原因(如天气、仪器设备老化等)引起的实验室安全事故更是难以预估，因此，做好未雨绸缪和事后及时补救、减少损失显得尤为主要，这就需要建立和完善事故应急预案。①建立定期事故应急处理预演制度，保证管理人员和学生遇事不慌、从容处理；②充分考虑生物学实验室的特点，预估可能发生的生物学事故，并针对每一种可能出现安全事故制定应急预案。

4 实验教学示范中心的安全管理实践

我校十分重视实验室的安全工作，学校、学院和实验室都制定了相应的“实验室安全管理规范”，学校任命一位副校长担任实验室安全领导小组组长，学院主管实验室副院长和教务处主管副处长担任副组长，实验室设置专门的安全巡查员，目前我校已经形成了较为完善的实验室安全管理体系。另外，中心面向全校29个本科专业开设基础实验课程，同时还承担生物学研究生和本科生的开放任务，因此，相比其他实验室，中心的人员更加复杂，面对的实验室安全任务更加繁重。针对这个现状，中心进行了一些有益的尝试，进一步强化了实验室安全管理，自中心成立以来，取得了零安全事故的可喜成绩。

4.1 强化队伍建设，杜绝人为事故发生

人是管理的主体也是被管理的主体，管理者的素质决定了管理者的安全认识和管理水平。为了保障实验室安全，中心把实验室队伍安全管理建设摆在首位。①强化实验技术人员的培训。中心按学科设置责任岗位，实验技术人员是实验室安全的第一责任人，中心要求实验技术人员必须熟练掌握其所负责方向所用到的所有试剂药品、仪器设备的使用、存储和维护。②设置专门的安全巡查员。安全巡查员具有生物学相关背景硕士研究生及以上学历，熟悉示范中心的试剂药品、仪器设备现状，并具有开拓精神和较强的接受能力，能够应对生物技术快速发展的挑战。③聘请优秀的、责任心强的在读研究生参与实验室安全管理。我中心施行全天候开放，实验室技术人员主要负责8 h课内时间的安全管理，聘请的研究生的负责课外时间的安全管理。④加强入室学生培训。针对做开放课题研究的本科生和研究生，在进入实验室之前，中心对其进行安全知识培训和考核，合格后才能进入实验室开展试验。

4.2 强化危机意识，避免安全事故发生

实验室安全责任重于泰山，中心每年组织实验技术人员听取实验室消防安全知识讲座，通过一些震撼而惨痛的实例让大家时刻保持警惕。中心也不定期举行实验室安全讨论，让实验安全意识深入人心。同时，中心主任和专职实验室安全巡查员会定期对各实验室进行检查，排除安全隐患并对各实验技术人员进行考核，实施有效的奖惩措施。总之，树立危机意识，对违反实验室安全的行为和意识采取零容忍，将实验室安全事故扼杀在摇篮里。

4.3 强化预案建设，防止安全事故扩大化

尽管通过多种途径预防实验室安全事故发生，但是实验室安全事故的偶发性决定了应急预案建设也非常重要。中心在应急预案建设方面做一些有益的尝试：组织事故模拟演习，如模拟发生火灾，实验技术人员可以练习如何判断火情，如何隔离危险物品防止扩散，如何自救，如何疏导和组织学生逃生等；建立事故应急预案，规定事故后拟采取的措施及其优先等级，规定坚决杜绝的行为，从而有效防止事态和损失扩大。

5 结 语

实验室安全是一个永恒的话题，同时我们要用发展的眼光看待实验室安全问题，特别需要注意是由于生物技术的迅速发展而带来的生物学实验室安全问题[11,13-14]。伴随着国家对生命科学研究、教育以及生物产业的大力投入，伴随着高水平生物学人才的不断涌现，高校和科研院所不断推进生物学实验室与国际接轨并取得了长足进步，目前已经迈入世界领先行列。从发展趋势来看，生物学实验室安全工作正在逐步向专业、安全、健康等领域拓展，生物学实验室安全管理必须围绕生物学特点，拓展思路、与时俱进、勇于创新，做到传统管理与特色管理相结合，制度建设与队伍建设相结合，人员培训与深化认识相结合，开创实验室安全建设新局面，打造绿色平安生物学实验室，维持生物学实验室的快速和可持续性发展，营造一个安全、和谐的实验室育人环境，提高实验教学和科学研究水平，最终为培养出更多创新型生物科技人才奠定基础，为新世纪国家的生物产业发展提供坚实保障。

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Management and Practice of Bio-laboratory Safety

SUYi,LINWan-huang,HUChao,FANGJun,CHENZhi-yong

(National Demonstration Centre about Plant Sciences Teaching, Hunan Agricultural University,Changsha 410128, China)

In this text, we synthetically analyze the connotation of bio-laboratory safety, the reason of safety misadventure and the characteristics of bio-laboratory. It indicates that the situation of bio-laboratory safety is more serious and people will face more challenges in management. In order to decrease the threat to bio-laboratory, the emphases of bio-laboratory safety management include: 1) to build perfect management system, 2) to build perfect use and management criteria about equipment and chemicals, 3) to build standardized experiment criterions and 4) to build perfect contingency plans. At the same time, this paper provides some experiences about management of bio-laboratory safety in National Demonstration Centre about Plant Sciences Teaching: 1) strengthening team construction for avoiding man-made safety accidents, 2)strengthening employee’s crisis consciousness for refraining from safety accidents and 3)strengthening contingency plan construction for decreasing the loss.

bio-laboratory safety; safety management; practice

2014-05-20

湖南省普通高等学校教学改革研究项目湘教通〔2014〕247号附170)

苏 益(1979-)，男，四川广安人，硕士，实验师，国家级植物科学实验教学示范中心秘书，主要从事实验室管理和植物生理与分子生物学领域的研究。

Tel.：0731-84617020，E-mail：hunausy@163.com

X 931;G 642.0

A

1006-7167(2015)03-0155-04