基础化学实验教学中安全管理实践及思考

2018-04-03牛丽红郭英姿

实验技术与管理 2018年5期

牛丽红, 郭英姿

(1. 清华大学化学系, 北京 100084; 2. 清华大学实验室与设备处, 北京 100084)

基础化学实验是清华大学化学系开设的面向全校非化学专业学生的基础化学实验课程,每年选课学生千余人。作为大学阶段第一门化学实验课程(对于部分学生来讲,也是他们本科阶段必修的唯一一门化学实验课程),通过该课程的学习,不仅使学生进一步了解化学在发展过程中与其他学科相互渗透、交叉和融合的特点；也要结合科研、生产实际,使得学生了解并重视化学实验中的安全问题。化学安全,不仅涉及到化学知识在安全问题中的应用,更关乎生命、财产的安全保障。化学实验教学中,加强安全教育,强化安全意识,是实验教学顺利进行的可靠保障。

从事基础化学实验教学的教师,一定要结合实验内容,加强安全知识的学习,在实验过程中,不断强调安全在实验中的重要作用。只有学生在学习过程中了解安全知识,重视安全管理,走向工作岗位以后才能自觉遵守各项安全规章制度,保障安全生产。

1 化学实验教学安全管理特点

高校实验室是进行实验教学、开展科学研究、培养学生实践能力与综合素质的主要场所[1],我校的基础化学实验室安全管理具有如下特点:

1.1 化学试剂数量和种类繁多

作为基础类实验课程,元素性质实验是其实验内容的重要组成部分,所用化学试剂品种繁多、性质复杂,大部分还有一定的毒性[2-3],同时产生的危险废弃物种类多,处理量大。

1.2 学生首次接触大学化学实验,对安全问题认识不足

刚刚升入大学的学生,对于化学实验的认识往往还停留于高中阶段,化学实验给他们的印象更多是“有趣”,而容易忽视隐藏在化学现象背后的安全问题。由于对一些元素性质还没有全面了解,学生又喜欢动手尝试,往往带来一定的安全隐患。

1.3 危险源复杂

化学实验中用到的各种合成(包含高压设备如高压反应釜)、加热、振荡、检测(大功率、含辐射问题)等仪器设备种类非常多,由于反应的复杂性,化学实验室也经常使用各种高压气罐、冷凝回路水等,因此,化学实验室安全管理不仅仅涉及到各类化学品(尤其是腐蚀性化学品、有毒化学品)的购置、存放、使用、后处理等问题,也有水、电、气等存在各种安全问题。

1.4 实验室使用频繁,人员众多

化学是一门以实验为基础的学科。实验课在化学系的课程中占有举足轻重的地位。面对每年11万人时数、2 500人的实验任务量,化学实验室使用非常频繁,每个工作日在每间实验室都有25～30名学生同时做实验。由于实验涉及到产品合成、表征、性质测试等手段,每一位学生需要同期使用4～5个实验室,仅仅靠一名教师和助教需要照顾到所有学生,难度可想而知。近几年,随着我校的快速发展,通识教育课程选课人数逐年增加,化学系的教学实验室面积却一直没有增加,面积小、人员多、实验复杂,给实验室安全管理增加了很多难度。

面对实际困难,实验中心在化学系的支持下,立足现有条件,让实验室利用更加科学合理,并大力提升安全管理的软硬件环境。

2 实验教学安全管理措施

2.1 提升硬件环境

基础化学实验室在学校改善办学条件经费的支持下,全面改善了实验室整体环境,例如通风系统、药品储藏环境、公共区域安全设施、废液处理等。定期检查洗眼器使用情况；安放明显而全面的安全警示标识；试剂存放量按照国家安全规定执行,固体与液体、强酸与强碱、氧化剂与还原剂等分开存放；试剂柜接通风装置,同一试剂柜中液体放置在下层,存放点通风、隔热、安全[4]；试剂柜内加装六氟丙烷自动灭火装置；使用可燃易爆气体(包含易燃易爆气体的标准气)的实验室将气瓶放置于室外,并全部安装防回火装置。实验室安全管理水平得到外国专家的好评,并于2016年顺利通过ABET认证。

2.2 完善安全管理制度

完善具有学科特色的实验室安全管理制度、实验操作规程、仪器操作规程、应急预案,将有操作指导性的制度、规程张贴出来。建立安全检查和值日制度,检查出的问题及时反馈、整改[5]。实验室门上张贴危险源辨识和防护要求,挂有安全责任牌,标明安全责任人、电话等信息,张贴逃生线路指示图。实验室内根据面积配置充足的各类专业消防器材并定期检查。每个实验室配置了监控设备,24 h全角度监控实验安全。整洁明亮的实验室布局合理,物品摆放有序。所有房间有备用钥匙,由专人管理。实验前要求学生一定熟悉安全操作方法及防护知识。实验时必须戴防护手套、护目镜、穿实验服等防护用品,否则不允许进入实验室。实验结束,由老师、助教共同检查水电气等安全,确认无误签字,最后由实验室管理人员再次确认。每一个实验,教师都要将所有用到的化学物质性质熟记于心,特别是对可能发生的安全问题,做好安全预防,制作中英文安全应急卡,悬挂于醒目的位置。

2.3 加强安全教育

董继业等对46起实验室安全事故中实验操作人员的不安全动作进行统计后[6],借鉴美国杜邦公司及美国职业安全与健康管理局对不安全行为的分类方式，对实验操作人员的不安全动作进行归纳,得到8大类、25种不安全动作。其中,使用质量不合格的仪器设备、材料,实验过程中长时间脱岗,实验后未清理现场、断电、关设备这3类不安全动作发生最为频繁,占到了总数的52%,是预防的重点。而这些与实验人员的行为习惯密切相关。在基础化学实验中,狠抓学生的实验习惯,对于不按照操作规程实验、实验后不完全清理现场等行为,教师除发出警告、现场整改外,将其与学生成绩挂钩。将穿实验服、护目镜、试剂及仪器使用规范、实验器材损坏以及实验卫生习惯等作为实验素养的一部分,以10%的比例纳入实验课成绩评定。以提高学生对实验室安全的重视程度,帮助和督促学生形成良好的实验安全习惯。

初次进实验室的学生,要参加学校设备处网站上的实验安全知识测试。同时,实验开始前,培训实验相关安全知识,签署安全责任书,以督促和提醒其在整个实验过程中,遵守安全章程,保证自觉主动的安全实验。

组织学生参加消防演练,实地感受实验安全重要性。加强实验室安全文化教育,营造重视安全的良好氛围。例如将实验安全教育视频(清华大学实验室创新基金资助项目,含水、电、气使用等全面的实验室安全教育内容)推送到每一位学生的手机上,该视频采用卡通人物对话形式,画面生动、语言通俗、寓教于乐。

要体现“将安全教育融入日常教学”的目的,实验教材就必须充分融入安全教育的内容[7]。在新编的教材中,加强对安全知识的全方位介绍,增强安全意识；实验中增加对化学安全知识的提醒,每一个实验步骤中所涉及到的安全知识,在实验内容中作出特别提示。

2.4 实施实验室安全督查制度

实验室安全教育管理体系是一个长期机制,对此,我们应当安全警钟长鸣,安全教育常抓不懈[8]。由各研究所安全骨干力量组成的系级安全督导组定期检查实验室安全,尤其对教学实验室的安全检查更加严格,比如洗眼器的正常使用、氧气含量报警器是否在有效期、废液桶是否粘贴有效的标签,实验室垃圾和生活垃圾是否严格分类等。同时,校级安全督导专家也会定期对实验室督导检查,并及时反馈,定期复查。

2.5 开展定期安全培训

从2015年起,基础化学实验教学中心开设了实验室安全课,结合化学实验室重点安全问题,对学生加强全面系统的安全训练,除了有专业教师讲解实验室安全问题,还邀请北京市急救中心的专家进行现场急救演练,邀请北京市消防局专家结合化学楼内的安全消防设施进行全方位的现场安全知识讲解和操作。此外,定期邀请气瓶、化学品安全知识专家进行安全培训。

2.6 安全教育与化学知识学习相结合

实验室是实践的重要场所,结合实验室的设备、试剂、操作规程等内容进行安全教育,身临其境,给学生留下深刻印象。借学生首次接触化学实验的时机,加强安全教育,既是培养素质全面的现代化人才的要求,也是保障人身、财产安全的基本要求。教师要在学生学习过程中,将安全教育潜移默化地贯穿于学习始终。例如对于元素性质实验,结合常见重金属,如镉、铅等元素在生活中的安全案例,加强安全教育；引导学生查询每种物质的MSDS数据,了解所用物质的理化知识,尤其是安全使用及其应急处理措施。例如课堂上一个典型实验是“自来水中氟离子含量测定”,教师不仅讲述到氟离子安全使用,注意事项,还介绍含氟废液的处理方法,如化学沉淀法、混凝沉淀法、吸附法等。

3 实验教学安全管理原则

3.1 安全教育方式要得当

化学实验强调学生创新思维的培养,培养勇于尝试、不断探索的科研精神。学生作为高校实验室安全管理工作的对象与参与者,其自身具有较强的自我管理、自我学习、自我教育能力,且朝气蓬勃、自主创造性强。激发其参与的自觉性和积极性,有利于培养学生解决实际问题的能力和创新能力[9-10]。教师在安全教育过程中,要循循善诱,从学生自身特点出发,晓之以情、动之以理,使得学生发挥安全主体作用,主动重视安全。如果过于硬性强调安全问题,学生处于被动说教地位,会使得正处于旺盛求知欲的学生畏首畏尾,失去科学探索的动力。虽然化学学科特点决定了其容易发生一些安全问题,但只要做好个人防护,熟悉所用化学品和仪器的安全操作规程,做好应急处理措施,遵守规程,服从实验室安全管理规定,就能最大限度地保证在安全条件下享受科研的乐趣,在丰富多彩的化学世界中探索未知的奥秘。

3.2 融安全教育于专业知识学习

化学品的安全问题和其化学性质、物质结构密不可分,在实验教学中,要利用结构决定性质的特点,融安全教育于专业知识学习中,一方面加强化学知识的学习,一方面潜移默化中接受了安全教育。学生在实验室实践的过程,既是进行专业研究和探索的过程,也是学习安全、规范的实验操作过程,这种有针对性的安全教育有利于将安全知识与实际应用相结合,避免学生对大量安全知识“囫囵吞枣”,同时还可以讲解更加深入、系统的安全知识[11]。比如基础实验教学中一个典型实验是“热致变色铜氨配合物合成”,结合实验中所用到的高氯酸,从结构角度分析其为何具有强氧化性,教育学生随意倾倒会对公共水体造成污染,从而引导学生思考如何处理氯酸根废液等专业问题。在这个过程中,学生自然深化了安全意识。