高校实验室火灾爆炸事故原因分析及管理对策

付 净，刘 虹，刘文博

(吉林化工学院 资源与环境工程学院,吉林 吉林 132022)

2001～2016年我国高校实验室共发生100余起安全事故，伤亡600余人.2015年4月5日，徐州某大学化工学院一实验室发生爆炸事故，导致1名研究生死亡，4人受伤[1].2016年9月21日，位于上海大学园区的某大学化学与生物工程学院一实验室发生爆炸，两名学生受重伤[2].此类实验室事故屡屡发生，影响了高校正常教学与科研活动的顺利进行，给高校师生的安全带来巨大威胁.

1 高校实验室事故类型分析

2001年至2016年107起高校实验室事故共造成109人受伤，10人死亡，平均伤亡人数约为6人.具体事故数量及后果数据如下表1所示.根据GB6441-1986事故分类标准，高校实验室事故主要涉及火灾、爆炸、中毒、触电、机械伤害、化学灼伤及其他事故类型[4].各类事故平均伤亡人数如下表2所示.高校实验室事故类型及所占比例如图1所示.107起实验室事故死亡人数比例如图2所示.

表1 2001～2016高校实验室事故情况汇总表

表2 2001～2016高校实验室各类事故平均伤亡人数统计表

注：1.其他事故类型：机械伤害，化学灼伤及烫伤，20类事故分类中的其他事故类型.

图1 2001～2016高校实验室各类事故数量及其比例

图2 2001～2016高校实验室事故人员伤亡情况分类统计

根据以上统计数据，从事故发生频率角度分析,实验室火灾、爆炸事故数量占实验室事故总数的86.92%占据首位，伤亡人数占总人数的22%.从事故后果严重度方面分析，实验室中毒事故后果严重.6起中毒事故共造成480人伤亡，事故数量占事故总数的7%，伤亡数量占总伤亡数量的77%.可见，高校实验室要重点防范火灾，爆炸及中毒事故的发生.由于火灾及爆炸事故数量最多，事故影响较大,且这两类事故具有一定相似性和相关性，本文重点对高校实验室火灾、爆炸事故的原因进行分析.而中毒事故发生次数少，伤亡很严重，作为后续研究的重点.

2 高校实验室火灾、爆炸事故原因分析

火灾、爆炸事故作为实验室最为频发的事故类型因其不确定性和高危险性，成为实验室事故防治的重中之重.应用系统安全危险源理论，对实验室火灾及爆炸事故原因进行分析.危险源是指一切可能导致事故发生的能量、能量载体或危险物质[5].可以分为危险物质和可能意外释放的能量(载体)两个固有因素，以及人的不安全动作，设备设施的不安全状态，不良的环境三个触发因素[6].

2.1 高校实验室火灾、爆炸事故固有因素分析

(1) 高校实验室因各学科间的综合性和交叉性，在进行实验教学过程中会涉及到众多实验药品、试剂及材料，其中绝大多数是危险化学品[7].

93起实验室火灾、爆炸事故中，有68起事故涉及到了危险化学品.在实验过程中使用或是实验室内存有的危险化学品被触发导致了火灾、爆炸事故的发生.根据《危险化学品目录(2015版)》(国家安全监管总局等10部门公告2015年第5号)，对上述案例中引起事故的危险化学品进行分类，所得结果如表3所示[8].

表3 高校实验室火灾、爆炸事故涉及危险化学品统计

注： 表中氧化物包括：氧化性气体、氧化性液体、氧化性固体及有机过氧化物.

根据上述统计数据可知，有61起火灾、爆炸事故涉及到易燃物质(易燃液体、易燃气体及加压气体、易燃固体)占危险化学品火灾、爆炸事故总数的89.7%，氧化物次之，爆炸物导致的事故最少.这和高校实验室较多采用易燃气体作为燃烧气源，易燃液体和固体作为主要实验试剂并较少使用爆炸品进行教学和科研有关[9].

(2) 在利用实验室进行正常的教学和科研实验的过程中，会涉及到很多产生、供给能量的设备仪器，加工、处理危险物质的装置、设备、场所，能量聚集或突然释放的设备仪器，例如压力容器，反应釜，加热炉等[6].这些仪器设备在使用时会涉及到热能、电能、机械能、化学能、势能等能量形式.除此之外，实验室引发火灾爆炸事故不可忽视的因素就是火源，无论是仪器设备正常使用过程的火源还是电气火花，摩擦撞击火花以及外来火源都具有热能[6].任意能量一旦失去控制就会形成超压转化为机械能对外做功引起爆炸，或形成热能引发火灾事故.根据样本统计数据，高校实验室火灾爆炸事故数量及意外释放的能量类型如表4 所示.

教师善于挖掘教材中的“兴趣”因素，结合学生熟悉的事例，创设出富有一定趣味的教学情境，运用启发式教学，使学生学习心理达到一种“欲罢不能”的兴奋状态，从而产生浓厚的学习兴趣。如播放不同风格的音乐让学生聆听，用简洁的词语描述自己的感受，根据自己的感受创造一个小故事，通过画笔将故事表现出来。

表4 高校实验室火灾、爆炸事故及能量类型

注：1化学能主要是危险化学品自身或是相互反应产生

由上述统计分析可知，导致高校实验室火灾爆炸事故发生的固有因素包括：危险物质方面主要是危险化学品中的易燃物品，意外释放的能量方面主要是化学能、热能.根据两类危险源理论，很多情况下火灾、爆炸事故的发生不仅是因为系统中存在固有危险因素，而是当约束限制物质或能量的措施失效时事故才会出现，具体表现为人员出现不安全行为简称不安全行为，装置设备出现不安全状态简称不安全物态，及环境不佳等触发因素下产生的，固有因素和触发因素相互作用最终导致事故的出现[6].

2.2 高校实验室火灾、爆炸事故触发原因分析

(1) 不安全行为分析

不安全行为或动作是指可能触发固有因素释放直接引发事故或是导致不安全物态或不佳环境状态进而引发事故，又或是对事故的发生产生重要影响的因素[11].根据海因里希的事故归因论，导致事故发生除了10%的不安全物态因素外，88%都是由于人的不安全行为引发，2%是属于不可控因素[6].

随着研究的深入，国内外众多学者具体到行业事故统计，发现人的不安全行为引发的事故均占90%以上[12].由此可见，预防事故发生首要的任务是控制人的不安全行为这一事故触发因素.

现对高校实验室107起典型事故中93起火灾爆炸事故所涉及到的不安全行为因素进行统计分析，如表5所示[4].

由样本分析可知，实验过程中违反实验操作规程(设备操作和试剂取用)和操作不慎出现的次数较多，共52次占不安全行为总数的73.24%.因此，在实验室管理过程中要严格控制实验人员的操作程序及规范性.避免由于违规或不慎操作使系统内危险化学品或能量意外的释放并作用与实验人员及设备、设施造成伤害和损失[13].

表5 高校实验室火灾、爆炸事故中不安全行为类别统计

注：1.同种不安全行为可能由不同人员产生，统计时归为一种不安全行为；一起事故可能由多个不安全行为共同造成，分别进行统计；2.设备操作过程：包括设备前期调试阶段；仪器设备使用阶段

(2) 不安全物态分析

不安全物态是指可能直接使固有因素释放引发事故，或对事故的发生产生重要影响的设备设施的状态.不安全物态产生的原因可能是违反了相关规章制度，或是曾经引发过事故，亦或是经风险评估认定的不安全物态[11].由于高校实验室中涉及众多的易燃危险化学品及承压、蓄热等能量承载设备，对于这些固有因素，当设备设施出现不安全的状态时就极有可能导致事故的发生[9].根据样本数据统计出实验室火灾和爆炸事故中不安全物态如表6所示.

通过表6不安全物态分类统计可知，仪器设备及其防护装置的故障缺失是导致实验室火灾爆炸事故的主要不安全物态，发生次数占总次数比例为46%，其次是电气线路及试剂存放问题，所占比例均为18%.因此，实验室在安全管理过程中应注重仪器设备及其防护装置的维护监管，确保电气线路的安全性及试剂存放的规范性.

表6 高校实验室火灾、爆炸事故中不安全物态分类统计

注：1.同种不安全物态可能由具体不同设备产生，统计时归为一个不安全物态；一起事故可能由多个不安全物态共同造成，分别进行统计；2.其他：仪器设备性能不匹配、消防器具失效等.

(3) 不佳环境因素分析

除了人员的不安全行为和物的不安全状态是导致事故发生的直接因素外，不佳的环境条件是诱发事故发生不可忽视的因素.不佳的环境可能导致实验设备、设施故障，实验人员易出现误操作，进而引发事故[14].根据样本案例统计，实验室火灾、爆炸事故原因分析中，不佳的环境因素出现的次数为4次，主要涉及：实验室内有杂物或卫生条件差、实验室有不使用器材装置等物品堆积、实验室内通风情况不佳等.

由以上分析可知，导致高校实验室火灾、爆炸事故发生的触发因素即为使能量或危险物质的约束、限制措施失效、破坏的原因[15].重点考虑人的不安行为，具体表现形式为：违规或不慎操作.物的不安全状态，具体表现形式为：仪器设备及其防护装置的故障、缺陷.两者是事故预防策略制定的主要针对对象、是日常管理过程中需要重点监察的对象，须通过合理有效的管理手段加以控制.

3 高校实验室管理对策

3.1 建立危险化学品管理新模式

根据统计2001～2016年发生的93起实验室火灾、爆炸事故中有68起涉及到危险化学品，占事故总数的73.11%.针对实验室危险化学品采用全寿命周期的管理方式.

(1) 明确管理职能，全寿命周期监管.调整实验室组织管理框架，对于实验室危险化学品的管理要设定专门人员管理并负责整个实验用危化品生命周期内的相关事宜.危险化学品从采购源头到使用过程到废弃处理要形成完整的管理链条，具体包括：①实验药品、试剂、材料等涉及到的危险化学品耗材的采购计划审批；②供应商资质审查；③供应品审核；④校内配送；⑤耗材的管理(储存、使用)；⑥ 废弃物的处理；⑦ 剩余耗材处置整理[15].整个过程要形成标准化管理程序文件，每个环节都应由实验室主管危险化学品的人员统一填写情况记录信息，上报主管实验院长审核，之后上报校级实验管理科人员进行现场检查，并反馈意见，实验管理人员再进行改进和调整，完善实验用危化品管理过程.

(2) 建立实验室危险化学品管理动态台账.实验室专职管理人员定时、定点地对其负责管理的实验药品、试剂、材料等危险化学品的品质、储量、使用情况进行登记[16].对于易导致事故的易燃物品的管理应等同于易制毒药品的管理，提升管理级别，设定单独的使用及储存控制文件并配套动态管理台账，采取实时监管[17].以此，实现实验室对危险化学品的规范化，科学化管理，最大限度的避免事故的出现.

3.2 人员操作的规范化管理

控制人失误是安全管理的重点和难点.由统计数据可知，导致实验室火灾爆炸事故发生的主要不安全行为是违规的操作以及操作不慎.由于人的不安全行为受其知识、意识、习惯、心理、生理等众多因素的干扰[14].因此，需采用安全知识培训+实操培训+过程监管，科学合理的安全管理方式，严格规范实验人员的操作过程.

(1) 安全知识培训内容要具有针对性和警示性.改善传统的说教式培训和固定式答题模式，根据实验人员的基本信息及实验需求，采用网上随机抽取答题，包括实验室通用安全知识(规章制度+管理措施+个体防护+环境卫生等)和专项实验安全知识(试剂性质、取用+设备调试、使用+操作流程+废弃处理等)成绩合格方可进行下一阶段培训.每一专项实验有配套的警示短片主要介绍相似事故案例发生的原因以及紧急处理方法.以此提高实验人员的安全知识和意识[18].

(2) 实操培训需规范严格.在安全知识培训合格后，进行实际操作过程培训.人员进入实验室，根据操作规程进行实验重点环节的操作训练，由指导教师进行现场询问和考核.重点检查操作的规范性及对相关操作规程的理解程度[19].只要出现违规操作或操作失误，视实操培训不合格，不允许进行实验，需重新进行安全知识培训.

(3) 实验过程双人监管.实验操作人员在进行实验的过程中，指导人员应进行辅助指导并重点监管实验操作是否规范，实验室管理人员应巡查实验进程如遇突发情况进行紧急处理.最后形成实验操作记录文件.

3.3 仪器设备的点检管理

仪器设备及其防护装置的故障、缺陷等不安全物态是导致实验室火灾、爆炸事故发生的主要诱发因素，也是导致事故发生的直接原因.仪器设备的管理作为日常维护的重点，从使用到最终的废弃处置，整个生命周期内要采用点检管理形成长效机制[20].

仪器设备的点检管理需配置专门的实验室管理人员定时、定点地对其负责管理的设备进行检查，尤其是一些实验用反应或燃烧设备以及承压设备的安全防护附件、易损部件、连接气源的管线阀门等部分作为设备重点检查的部位，进行日常点检记录.并及时向实验管理中心反馈设备维护、维修计划，并记录落实情况[21].除此之外，主管责任领导要定期的对重点监管设备进行抽查，不定期的进行实验室巡查，以此消除不安全物态隐患.

4 结 论

(1) 以2001～2016年发生的107起实验室事故为样本，同时考虑事故发生概率和后果严重度两个因素得出实验室主要事故类型为火灾、爆炸和中毒事故，数量分别为50，43，6起，伤亡人数79，54，480人.本文主要对火灾爆炸事故根本原因进行分析,针对中毒事故原因的分析是今后研究的重点.

(2) 应用两类危险源理论分析实验室火灾、爆炸事故的固有因素主要为：危险化学品中的易燃物品以及意外释放的化学能、热能.主要触发因素即导致事故的直接原因为：人员的违规及不慎操作，仪器设备、防护装置的故障缺失，分别占不安全动作及物态比例的73.24%和46%.

(3) 针对固有因素和触发因素，实验室安全管理需采用以下措施：危险化学品采用全寿命周期的管理方式，建立动态台账.人员操作采用安全知识培训+实操培训+过程监管，科学化、规范化的管理方式.仪器设备需采用点检管理形成长效机制.

[1] 新浪新闻.中国矿业大学实验室爆炸致1死5伤[EB/OL][2015-4-8] http://news.sina.com.cn/c/2015-04-08/030031690714.shtmlADPUBNO=26405.

[2] 网易新闻.上海一高校实验室发生爆炸[EB/OL][2016-9-22].http://news.163.com/photoview/00AP0001/2199761.html#p=C1IDQPVS00AP0001.

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