美国加州大学洛杉矶分校材料化学实验室管理的感想

吴 伟, 张晓云

(中国石油大学(华东) 理学院, 山东 青岛 266580)

世界大学实验室

美国加州大学洛杉矶分校材料化学实验室管理的感想

吴 伟, 张晓云

(中国石油大学(华东) 理学院, 山东 青岛 266580)

结合美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)材料化学实验室在安全、环保、仪器管理方面的严谨和高效运行经验,提出要对学生进行全面的安全健康教育培训。通过重视学生的工作环境质量、加强学生环保意识,培养具有社会责任感的学生。通过高效的培训和现代管理体系,实现仪器设备的高效运行。

安全健康培训； 环境保护； 废液回收； 仪器设备

高校材料化学实验室是培养材料、化学等相关专业学生的重要场所,也是相关专业教师和研究生进行科学研究的工作室。材料化学实验室同化学实验室一样,存放或使用大量有危险性的化学试剂、压力设备等,一般公认容易产生安全隐患和环境污染问题。另外,材料化学实验室一般涉及多种用于材料分析和表征的科研仪器。近年来材料化学实验室的安全管理和仪器设备使用效率受到人们越来越广泛的重视[1-2]。在这方面国外对于材料化学实验室的管理体系和规章制度等具有一定的借鉴价值[3-4]。本文作者结合在美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)材料科学与工程系材料化学实验室进行研究工作的经历,谈一下如何实现实验室严谨和高效管理的感想。

1 完善的安全健康培训制度和严格的执行

在UCLA等大学实验室,培训是常态化的。在实验室工作需要安全与健康培训,使用仪器设备需要集中或单独接受培训,只有在培训考试合格后才能工作。安全与健康培训第一步是由学校的EHS(environment,health & safety)中心负责的。EHS中心针对不同学科实验室的培训课不同,所有培训的内容在EHS中心网站可以下载[5-6]。根据中国留学人员较多的特点还提供中文版的培训资料。培训材料中含有试题库,便于练习与理解。

EHS规定新到实验室的人员必须参加培训课,长期工作者每年进行一次网络自学和考试。针对化学实验室，安全与健康培训内容包括方方面面,譬如实验室门要保持关闭、通风柜的门开的高度要合适、每个钢瓶要双链上下固定、不能多个钢瓶固定在一起、液体化学试剂瓶必须存放在容器中、实验结束后台面清理干净、化学试剂危险标记的识别以及MSDS(material safety data sheet)阅读、易产生过氧化物试剂(如乙醚、四氢呋喃、三氧化铬等)的使用时间记录、在实验室着装要求符合PPE[3](personal protective equipment)安全要求以及人体工学[2]的培训等。涉及氟化物使用、放射性物质及实验动物使用的人员还需进行单独的培训。

培训的内容具体而严格,培训大约2个小时,紧接着考试。考试成绩高于80分者(满分100分)将收到邮件通知培训合格。将此邮件转发给实验室管理人员(lab manager)。lab manager通常由实验室的美国本土学生担任,然后lab manager再亲自培训本实验室必要安全设备的使用,比如阅读实验室药品管理手册，易燃易爆、有毒、致癌、腐蚀性试剂的分类管理,每个房间灭火器、洗眼器、淋浴器的位置及使用方法,紧急伤口处理包的位置与使用方法,消防逃生通道等。完成实验室室内培训后在实验室安全培训手册签名。EHS中心每年要检查安全培训手册签名,确保所有人员接受了必要的培训。新进实验人员在完成上述必要的培训后才能得到导师的签名到系里申请得到实验室的钥匙,从而拥有进入实验室工作的资格。

任何在实验室工作的人员必须参加这样的培训,这个培训制度是被严格执行的。这个过程顺序不可颠倒。笔者在等待培训成绩通知之前,和一个学生进入实验室,lab manager看到就坚定地让笔者离开实验室,即使在一旁观看学生做实验也不可以。能够感受到他们非常坚持原则和对于规章制度的敬畏。笔者在实验室开始工作后曾遇到过一个学生从实验室烘箱里取出样品时没有带护目镜,被lab manager看到后受到严肃的批评。在开始时可能不习惯,以为是小题大做，甚至有点儿挑剔,但仔细想想,严格按照安全要求操作才是对人员最好的保护。只有养成良好的习惯,才能避免酿成大祸。就像人们需要敬畏法律那样,在实验室就必须敬畏规章制度。2年前在国内，笔者认识的一个学生就因实验时没带护目镜,被溅出的液体伤害了一只眼睛。

2 处处彰显对环境的保护

化学类实验产生的废液、固体废弃物和废气处理不当有可能造成对环境的污染,对于一个合格的实验参与者,必须将这种污染消除或降低到最小程度[7]。在这方面,UCLA材料化学实验室的环保意识值得称道。

首先,实验室内环境对于实验工作人员的健康尤为重要。不可否认在国内很多大学的化学、材料化学、高分子化学类的一些实验室不同程度地存在脏乱差的现象。一些实验室内空气污浊并含挥发试剂味道,含多种有害成分的废液随手弃置甚至倒入下水道。这里面有实验室条件的因素,也有制度和健康环保意识方面的问题。而笔者遇到的几个从国内大学初到UCLA材料化学实验室的同行都曾感叹:怎么一点儿味也没有？实际上UCLA化学相关实验室的通风系统每天24 h运行。由于制度保证了任何有毒(味)的、易产生粉尘的试剂的取用都必须在通风橱内操作,通风橱的门开的高度有明显标记,开的过高效果较差,会有报警装置提醒。良好的通风效果保证了实验室内空气的清洁和实验人员的健康。

UCLA同样注重化学试剂对校园环境污染的可能性,在实验室的工作服不允许离开实验室穿着,也不允许在实验楼内办公区穿着,以减小对办公区和校园污染的机会。从化学试剂库购买玻璃瓶装试剂必须使用其他容器携带和运送,以避免玻璃瓶破碎和化学试剂溢出；在实验室集存注射器针头等尖锐物品废弃物必须使用金属容器,固体垃圾必须分类用塑料袋封装送出等,细节问题都有具体规定。实验室的楼道门是全金属门且是弹簧拉伸自动落锁关闭的,不仅平时能够减小室内空气的对外扩散,也能够在火灾时对着火区进行有效的隔离。

废液是材料化学实验室产生的最大的一类废弃物。将废液分类集存,既便于回收又避免不同性质的化学物质产生反应造成危害。事实上,笔者在国内多年的学习和工作经历中曾多次遇到过实验人员因废液处置不当导致的液体喷溅、着火和爆炸事故。笔者在UCLA所在实验室主要从事有机材料制备相关的研究,实验产生的废液按照甲醇乙醇、乙酸乙酯、丙酮、三卤甲烷卤代烃、甲苯等芳香烃、乙醚等废液分类在废液瓶中集存。如果实验产生其他类别的废液就需要新建废液瓶。废液瓶的建立首先要通过实验室系统登录EHS中心网站在线填写废液标签,需要注明废液的大致组成、废液瓶的体积、日期、使用者、实验室等信息,打印该标签贴在废液瓶上。这样在EHS中心就相当于为该废液瓶建立了档案,满3个月就有工作人员来回收该废液瓶。如果期间废液瓶即将装满,可随时打电话通知取走。任何人不允许将废液倒入没有标签的废液瓶中,废液瓶禁止手写标记。有一次EHS中心出了点问题不能打印废液标签,大家就收到lab manager的邮件,提醒在问题解决之前,不允许产生新的废液。

令人印象深刻的是玻璃仪器洗涤产生的高浓度废水是严格禁止从水槽直接倒入下水系统的,即使废弃物是完全水溶性的。含低浓度重金属离子的洗涤废液必须单独收集于废液瓶中。玻璃器皿的洗涤坚持少量多次洗涤的原则,洗涤废液集中存入废液瓶,最后几乎干净的玻璃器皿才可以在水槽里洗,最大限度地减小了化学污染物对排水系统的冲击。EHS中心会随时抽检实验室排水,若不合格,轻则实验室整顿,重则实验室关闭。这里不仅是一个规章制度的问题,也要求实验人员具有很好的环境保护意识。

3 高效的仪器设备管理

材料化学相关的研究需要多种不同用途的仪器设备。如何让大型仪器充分发挥作用一直都是人们在探讨的问题[8-12]。在UCLA,仪器管理模式非常高效。

实验室常用仪器设备都分别由实验室人员专人管理,比如真空烘箱、旋转蒸发、手套箱、红外、紫外光谱仪等,新进人员一定要经过专门管理人员培训才能使用,并且仪器旁边附有仪器操作标准步骤及注意事项(standard operation procedures,SOP)。负责仪器管理的人员会经常检查相应设备工作状况,及时发现问题,及时进行维护和维修,保证实验室工作的正常进行。比如真空烘箱连接的真空泵传动皮带松弛,会提前购买,不待机器停转再买，以免耽误时间；管理手套箱的人员会经常关注手套箱里的氧气含量,稍有异常就检查原因。

人们常注意到在美国一些大学和研究机构,许多大型仪器既有很先进的,也有一些型号较老的,有些型号甚至是我国一些知名大学和研究机构淘汰了的。在UCLA,仪器分析实验室内同时存放着3台不同型号的核磁共振谱仪,而红外光谱仪、热重分析仪和示差扫描量热仪等多台仪器集中在一个实验室内,其仪器使用效率很高。所有大型仪器设备全校共享,有专业人员管理,但不负责测试,使用者先培训考试,通过考试后取得仪器室的进门密码和自己的测试账号,才能使用大型仪器。仪器使用前进行网上预约。对于使用频率较高的仪器,比如材料表征常用的扫描电镜(SEM),限制每人每周预约时间,并且仪器全天工作。提前24 h可以撤销预约,如果预约了而没有去测试是同样要收费的,仪器的管理细致而高效。

4 结束语

大学承担着培养有专业理论和实践技能的人才的任务,大学更应该培养学生的社会责任感。目前我国高校的实验室管理水平和仪器使用效率参差不齐,因此有必要建立健全实验室安全管理体制,包括安全教育培训教程资料的编制、安全及环保教育体系、废弃物管理体系等。一方面需要建立和健全切实可行的规章制度,另一方面也需要培养实验人员自觉和坚定执行规章制度的责任感。要求学生在实验室进行科研活动过程中坚守原则、承担责任,也是对他们将来走向社会承担自己应尽的社会责任的教育。如果学生在实验室很好地接受到安全健康教育培训,能够做到处处加强环保意识,当他们未来成为行业的参与者或管理者时,就具有很强的节能减排和环保意识。

近年来随着国家教育和科技的投入力度不断加强,科研仪器设备的先进程度有了大幅提高,但是许多仪器设备不能开放共享,在设备管理和使用效率等方面还需要做大量的工作。

References)

[1] 李恩敬.高等学校实验室安全管理现状调查与分析[J].实验技术与管理,2011,28(2):198-200,210.

[2] 廖庆敏.高校实验室安全管理之思考[J] .实验室研究与探索,2010,29(1) : 168-170.

[3] 魏桃员,尤朝阳,霍开富.美国高校实验室职业安全与健康管理的启示[J].实验技术与管理,2012,29(5):201-205,220.

[4] 高俊敏,吉芳英,刘元元,等. 美国罗格斯大学实验室安全管理模式分析[J].实验技术与管理,2014,31(5):230-234,242.

[5] UC Lab workgroup. Laboratory safety orientation [EB/OL]. http://training.ehs.ucla.edu.

[6] 杨士烑,王敏.澳大利亚高校和科研单位的安全管理[J].实验技术与管理,2011,28(1):165-167,195.

[7] 张杰,李丹.化学化工类专业环保型实验教学体系的建立[J].宁波教育学院学报,2013,15 (4):89-91.

[8] 顾凤岐,陈立君,秦凯.构建开放共享大平台提高大型仪器设备使用率[J].实验室研究与探索,2010,29(7):328-330.

[9] 闫树刚,魏朝俊,唐剑.提高高校实验室大型仪器使用率的方法探讨[J].中国现代教育装备,2012(17):22-23.

[10] 陈丽洁，李佳雯，郑蒙雨，等.高校大型仪器平台建设与共享模式探讨[J].中国教育技术装备,2014(24):35-37.

[11] 毕卫民.学习国外先进经验,推进高校大型仪器共享平台建设[J].实验室研究与探索,2011,30(10):258-261.

[12] 郑思宁,张晓勤.高校化学实验室安全管理策略[J].广州化工,2008(4):76-77.

Enlightenment of material chemistry laboratory management in University of California at Los Angeles

Wu Wei, Zhang Xiaoyun

( College of Science,China University of Petroleum(East China),Qingdao 266580, China)

The laboratory safety,environmental protection and instrument managements of material chemistry laboratory in the University of California at Los Angeles (UCLA) have been introduced. Based on their rigorous and efficient management experience, the comprehensive education and training on safety and health are proposed. Thus measures should be taken in some Chinese colleges and universities to improve the students’ working environment,to reinforce the environmental protection consciousness,and to train the students with social responsibility. It has also been proposed that the operation efficiency of instruments and equipment should be enhanced through the efficient training and the modern management system.

safety and healthy training; environmental protection; waste recycling; instruments and equipment

2015- 02- 14 修改日期：2015- 03- 31

吴伟(1963—),男,山东无棣,博士,教授,美国加州大学洛杉矶分校访问学者,主要研究方向为材料化学与合成化学.

E-mail：wuweiupc@upc.edu.cn

G51

A

1002-4956(2015)9- 0212- 03