基于区域灾害系统理论的实验室安全风险分析与防范策略

王晓宾， 何 淼， 杨雅静， 杨 蕾

（1.中国人民公安大学侦查学院，北京 100038；2.北京工业大学国有资产与实验室管理处，

北京 100124；3.辽宁大学化学院，沈阳 110036）

0 引 言

实验室作为高校的重要组成机构，承担着科研创新、人才培养的重要使命，是推动学校各项工作发展的主动力。近年来，各大高校在推进“双一流”建设的进程中，均不断加大对实验室建设的投入。以教育部重点实验室为例，教育部规定保障实验室基本运行经费每年不低于100 万元。巨大的人力、物力、财力投入，也使得实验室安全工作显得愈发重要。为此，教育部专门印发《关于加强高校实验室安全工作的意见》，要求各地高校要对发生的实验室安全事故，开展责任倒查，严肃追究相关单位及个人的事故责任。但是，每年仍有一定数量的实验室安全事故发生，不仅对学校造成了极大影响，更对事故受害者自身造成了严重的伤害［1-2］。为此，许多学者从不同角度和理论，对实验室安全进行分析和防控，以期能够有效减少甚至消除安全隐患，保障实验室师生的安全［3-5］。本文在此基础上，拟基于区域灾害系统理论，对实验室安全风险进行分析，并进一步提出防范策略，为实验室安全管理提供思路和借鉴。

1 区域灾害系统理论内涵及适用性

1.1 区域灾害系统理论的内涵

区域灾害系统理论本是来源于灾害科学的理论，主要用于自然灾害研究，后被广泛应用于城市灾害、社会灾害等领域。它将作为灾难承受体的人类及其形成的社会经济系统，与孕灾环境和孕灾因子组成的地域环境，共同构成对人类可持续发展产生不同程度影响的人地关系地域系统，简称为区域灾害系统。通过该系统，研究人员可以从空间结构、整体效应、协同互补等方面，全面优化、平衡，并有效调控，从而为区域管理和开发提供理论依据［6-7］。在该理论中，灾害风险的发生被认为是致灾因子、承灾体和孕灾环境共同相互作用导致的。其中，致灾因子是必要条件，承灾体是作用对象，孕灾环境是背景条件，三者相互关系见图1。

图1 区域灾害系统示意图

1.2 在实验室安全管理中的适用性

实验室是一个复杂的区域，在该区域内的各种实验人员、管理人员、实验设备、实验条件、实验试剂、实验内容等因素交织在一起，形成了独具特色的系统。从本质上来讲，实验室安全事故就是实验室所属区域发生的灾害。根据文献调研，目前开展实验室安全风险分析的研究中，主要从两个角度进行分析：①内部因素制约，如实验室的安全设施建设、实验室安全制度等；②外部因素影响，如实验人员安全意识和素质、实验环境等。当内部因素与外部因素中任一方面出现不稳定状态，或相互作用时，实验室系统就会处于不安全状态甚至导致灾害事件的发生。但经过分析发现，内外部因素的研究方式过于宽泛，且有时无法准确确定因素，因此运用区域灾害系统理论，将灾害的发生从致灾因子、承灾体、孕灾环境三个维度进行分析，可更加具体全面对实验室安全风险和灾害发生的原因进行深入调查和研究。

我校是公安部直属院校，公安系统唯一的“双一流”建设院校，目前全校共有2 个国家级实验教学示范中心、1 个国家级虚拟仿真教学示范中心、1 个北京市重点实验室、1 个公安部重点实验室、1 个教育部工程训练中心，各类功能实验室100 多间，涉及3 个公安技术类学院、2 个公安学类学院、3 个在编实体科研机构［8］。全校实验室涉及部门多，学科杂，实验室安全风险高，因此实验室安全管理部门任务繁重，管理难度大，效果不理想。将区域灾害系统理论引入实验室安全管理，从灾害系统结构要素角度对实验室安全风险成因和危害进行系统全面剖析，可以进行提前干预，从而更好地明确实验室安全管理的目标和重点，制定有针对性和操作性措施，切实保障实验室安全。

2 基于区域灾害系统理论的实验室安全风险分析

2.1 实验室安全风险分析

（1）实验室致灾因子。实验室致灾因子是指在实验环境中存在的可能对实验人员、实验仪器设备及实验活动等造成安全隐患的异变因子，它是灾害产生的必要条件。如果没有致灾因子，灾害就不会发生。同时致灾因子又被称为突发性因素，由实验室生态和社会系统相互作用产生，进而造成人员伤亡、环境破坏和财产损失。从产生源头分析，影响实验室安全的致灾因子可分为三类，分别是自然致灾因子、人为致灾因子和自然-人为致灾因子。自然致灾因子是指实验室所在地的地理环境和天气状况所产生的可能会对实验室安全造成灾害的因素，如在海边的实验室可能会受到海水的浸泡和台风的干扰。人为致灾因子是指由人主观行为所产生的不安全因素，主要包括实验人员是否遵守相关规定开展实验操作、是否遵从相关管理规定开展有效管理与监督、设备维护人员工作是否细致到位等。自然-人为致灾因子主要是指因恶劣天气或者自然环境条件对实验人员所造成的干扰，进而使其产生操作失误、违规操作等不安全行为。

（2）实验室承灾体。实验室承灾体是指灾害发生后直接和间接作用的客体，主要包括实验人员、实验室基础设施和实验仪器、人文生态等。不同类型的承灾体其承受灾害的能力是不同的，根据其暴露性和脆弱程度可大体分为三类，分别是人员、物品和人文生态。人员作为承灾体中的重要组成部分，其暴露性最大，脆弱性最弱，灾害造成损失最严重，主要包括实验人员、管理人员和其他人员。物品是承灾体中的必然存在，不同物体面对灾害时，其承受能力越强，造成的损失越小。鉴于实验室物品种类繁多，可根据主要类别划分为实验房屋等基础设施、实验用仪器设备以及实验室其他财产物品等。人文生态虽然从表面上看在承灾体中受损失较小，但是灾害一方面对实验环境造成伤害，影响了实验室正常工作的有序开展，给科研工作带来了困境，另一方面由于在人们心理和生理上都造成了一定程度的伤害，所以对社会环境造成了影响，并且在短时间内难以修复。

（3）实验室孕灾环境。孕灾环境在实验室安全灾害的发生过程中，起着至关重要的影响。从狭义上来看，孕灾环境主要指自然环境，如气象、水文、生态等；但从广义上来看，孕灾环境还应包括社会环境和人文环境，体现为实验人员对灾害预防、控制、应对所采取的相应措施，主要包括实验室管理水平、人员相应应急能力等。孕灾环境不是一成不变的，具有不确定性，但同时也会对风险的发生产生一定的制约作用。

2.2 实验室安全风险指标确定

（1）实验室安全评价体系构建。由于每个实验室的基础建设情况、实验功能和人员配置的不同，所以每个实验室的安全风险也是不同的，所以在对实验室安全风险指标进行确定和评估时，要根据科学性、已优化、易操作的原则，建立适合该实验室真实现况的实验室安全风险评价指标体系。本文以刑事科学技术实验室为例，结合区域灾害系统理论的评价思路，从致灾因子、承灾体、孕灾环境3 个方面，科学地筛选该实验室安全风险评价指标，从而构建起实验室安全风险评价指标体系框架［9］，见图2。

图2 刑事科学技术实验室安全风险评价指标体系构建框架

（2）实验室安全风险评价指标选取。由于影响实验室安全风险的因素有多方面，单一指标只能表征实验室体系的一方面或者一小部分，无法完全反映整个实验室安全系统运行状况，更不能评价出其安全风险现状。因此，为了更准确表征实验室安全系统，并对实验室安全风险进行分析，不能用单一指标进行评价分析，应选出对实验室安全风险产生影响的指标群，该指标群包括所有对实验室安全风险可能产生影响的因素。通过调研实验室安全风险评价方面文献与评价规范准则［10］，并在部分师生中开展调查问卷，经过筛选确定得到了一个由致灾因子、承灾体、孕灾环境3 个维度组成的综合动态系统指标群，各组成指标见下表1。

表1 刑事科学技术实验室安全风险评价指标

2.3 基于AHP-熵权法的综合指标权重确定

在实验室安全风险评价指标确定后，由于每个指标对于整个体系的影响程度不同，因此需要对其进行科学评价，计算其权重值，才能客观反映出各个因素的影响力大小。当前计算权重的方法有很多，常用的主要为主观赋权法和客观赋权法，两种方法各有优劣［11-12］。本研究首先尝试采取主观权重赋值法中的层次分析法（AHP），通过构造判断矩阵，计算重要性排序，一致性检验等步骤得到每个指标的主观权重值Z；然后采取客观权重赋值法中的熵权法，通过求熵权得到每个指标的客观权重值K。

但是经过比较分析，发现如果只采用单一方法确定评价指标权重时，由于该方法自身的侧重点不同，容易导致指标权重值与指标本身对评价体系信息贡献度出现较大偏差。因此为了更加客观公正，采取了综合权重赋值法，即将两种方法相结合，计算公式如下：

其中：P代表综合权重值；X代表评价指标序号；α 的取值范围为0 ～1，在不同的评价体系中可以调整α的值，本研究针对刑事科学技术实验室取值为0.5。根据上述公式计算得到各指标的权重值，详见表2。

表2 刑事科学技术实验室安全风险评价指标权重值

2.4 实验室安全风险评价

（1）实验室安全风险评价指标分级。基于表2 实验室安全风险评价指标综合权重值，可将各实验室安全风险评价2 级指标进行安全等级分级，具体根据影响程度的大小，分为4 个等级［13-14］，分级情况见表3。

表3 刑事科学技术实验室安全风险评价指标分级

（2）实验室安全风险评价结果。在对各二级指标完成分级后，可分别计算一级指标评价分数值。首先对分级结果进行赋值，依据其影响程度由低到高分别赋值1、2、3、4。赋值完成后，根据公式：

其中：i，j，n等代表该1 级指标含有的2 级指标序号；Ai表示2 级指标序号i对应的分级赋值。如R1=P1×2 +P2×1 +P3×1 =0.085 4。由此可得各1 级指标评价分数值，见表4。

表4 1 级指标评价分数值

由此可见，在1 级指标层面，R2、R4影响最大，需要投入大量力量，时时关注；R3、R5、R7影响较大，需要重点关注；R1、R6影响一般，需要在平时加强管理。

3 基于区域灾害系统理论的实验室安全防范策略

3.1 实验室安全防范策略思路

为确保实验室安全，防范灾害的发生，基于区域灾害系统理论构思实验室安全防范策略应坚持以下思路［15］：①将实验室灾害的产生原因按照致灾因子、承灾体、孕灾环境3 个维度进行详细梳理，确定安全风险评价指标；②科学评价指标安全风险等级，明确重点关注对象；③根据指标等级制定安全管理措施，合理配置安全防范资源；④严格实施防范策略，并在每次安全防范检查工作中按照全流程、全要素的模式开展工作，以便在灾害发生时能第一时间确定灾害原因，并采取有效措施，降低危害程度。

3.2 实验室安全防范具体策略

针对致灾因子、承灾体、孕灾环境，可提出有针对性的具体防范策略：

（1）在致灾因子层面。要明确人为致灾因子在其中的重要性和关键性，应通过提高实验人员实验技能、加强实验室人员安全教育等预防性措施；加强实验管理人员检查监督力度、做好实验管理人员管理技能提升培训等监督性措施；维护人员定期开展维护检验、辅助人员及时做好后勤工作等辅助性措施，形成多管齐下，全员动员的局面。同时还应该注重自然致灾因子和人为—自然致灾因子的危险性，做好自然环境变化防范和坚持人与自然和谐相处工作。

（2）在承灾体层面。要针对人员、物品、人文生态分类开展工作。对人员要做好实验人员组织，严格准入制度，提高管理人员配比；对物品要及时检查设备的运转状况，建全建好安全防范的基础设施，配齐配好实验防护装备，做好实验用品，尤其是危险化学品等实验耗材的管理；对人文生态，要做好相关人员的安全培训和教育，加强心理建设和心理疏导，使大家拉紧“安全第一”的弦，时刻牢记防范灾害的重要性。

（3）在孕灾环境层面。要打造一流的防范灾害环境，①通过提升整个实验室的环境，做好相应的卫生保洁工作，使实验室保持在干净、整洁、有序的良好状态；②做好安全防范文化建设工作，通过建设安全制度，张贴安全教育标语，播放安全防范教育片等，使大家浸润在安全的环境中。

4 结 语

随着我国“双一流”建设的不断推进，高校在大力开展实验室建设的同时，必须高度重视实验室安全工作，将其作为一项重要的系统性工程建设。未来学校将针对不同类型实验室的特殊性，运用区域灾害系统理论，从致灾因子、承灾体、孕灾环境3 个维度进行充分分析，深入剖析实验室安全风险指标，科学合理评价风险程度和危险性，建立安全评价体系，制定针对性的防范策略，从而为实验室安全管理提供抓手和工作指向，为消除实验室安全隐患，建设一个安全稳定的实验室环境提供助力，为“双一流”建设添砖加瓦。