城镇供水监测实验室GC-MS危险源识别及LEC危险性评价

朱良琪，韩 超，郭风巧，马雯爽，宋陆阳，郝 天

(中国城市规划设计研究院，北京 100037)

中国化学品安全协会于2019年发布了《化学化工实验室安全管理规范》(T/CCSAS 005—2019)[1]，对化学品、人员、设备、环境、设施、个体防护装备等提出安全管理要求，指导化学化工实验室正确开展安全管理工作，降低实验室安全事故发生率。气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)作为现行《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)[2]中检测挥发性、半挥发性有机物指标的主要设备，使用频繁且涉及的试剂耗材、辅助设备较多(包括固相萃取仪、冷却循环水机、真空泵、萃取振荡器等)，在使用过程中的风险随之增加。本文结合日常应用GC-MS开展试验工作的经验，对其试验准备、试验前处理、仪器运行和关机维护4个阶段的危险源进行识别，采用LEC(likelihood，exposure，consequence)评价法对其危险源进行半定量评价，并对安全隐患提出了相应的整改措施，以降低发生危险事故的可能性，保障仪器设备的高效与安全。

1 GC-MS危险源识别

危险源是指可能导致人员伤害或疾病、物质财产损失、工作环境破坏或这些情况组合的根源或状态因素[3]。危险源识别的常见方法有“调查法”“对照法”“分析法”“经验法”等，通常是在试验过程中筛选出存在的安全隐患的过程[4]。GC-MS在试验准备、试验前处理、仪器运行和关机维护4个阶段都存在一定的安全隐患，当隐患暴露时会产生如损坏、触电、火灾、爆炸、烫伤、中毒等危险。因此，对GC-MS进行危险源辨识和危险性评价是保证使用人员安全及仪器设备安全使用的根本，也是保证实验室正常安全运行的重要方面之一[5]，本研究将结合“调查法”和“经验法”，从设备(包括前处理辅助设备)、人、环境、试剂耗材等方面对GC-MS使用过程中的危险源进行识别。GC-MS试验流程如图1所示，GC-MS危险源分类识别如表1所示。

图1 GC-MS试验流程图Fig.1 Flow Chart of GC-MS Experiment

表1 GC-MS危险源分类识别Tab.1 Classification and Identification of Hazardous Sources of GC-MS

2 基于LEC法的实验室检测仪器设备危险因素评价

目前，国内外对于危险评价的方法有定性法和定量法，其中定性法常见的有矩阵法、事故树分析法等，定量分析法有美国道化学公司(DOW) 法、单元危险性快速排序法、火灾、爆炸数学模型计算法及LEC 法等[5]。本研究将采用LEC法对城镇供水检测实验室的仪器设备危险性进行定量研究。

2.1 LEC评价法

LEC评价法[6](由美国安全专家K.J.格雷厄姆和K.F.金尼提出)是对具有潜在危险性作业环境中的危险源进行半定量的安全评价方法，评价作业人员在具有潜在危险性环境中作业时的危险性、危害性[7]，用D值来表示。可通过从发生事故或危险的可能性(L)、暴露于危险环境的频次(E)、发生事故可能产生的后果(C)3个方面评价危险源，系统危险率与以上3种因数指标相关，可用式(1)来定量判断危险程度，确定危险等级[8]，作业条件危险性评价表如表2所示。

D=L×E×C

(1)

表2 LEC赋值及含义Tab.2 LEC Assignment and Meaning

2.2 危险等级划分

根据钱建明等[9]的研究，对LEC法的危险评定准则通过比例法进行调整，得到的危险程度和相应的危险等级如表3所示。

表3 危险等级Tab.3 Levels of Danger

2.3 GC-MS检测全流程危险性评价

根据工作经验和曾经发生的事故案例，依据《化学化工实验室安全管理规范》(T/CCSAS 005—2019)和检测实验室安全系列标准(第1～第6部分)，以GC-MS为例，对辨识出的危险源进行危险性分析，给出L、E、C赋值，进行D值计算，并计算出试验准备、试验前处理、仪器运行和关机维护4个阶段的综合D值，根据表3，划分出危险等级。计算结果如表4所示。

3 仪器设备安全管理对策

根据表4中GC-MS检测在试验准备、试验前处理、仪器运行和关机维护4个阶段危险评价综合D值可知：仪器运行阶段>样品前处理阶段>关机维护阶段>试验准备阶段。仪器运行阶段的危险性综合D值最大，其安全隐患也最多。样品前处理阶段会涉及到前处理设备的使用，包括固相萃取仪、分液漏斗振荡器、氮吹设备等小型辅助性设备，操作过程相对复杂，所带来的安全风险也较大。而关机维护阶段和试验前准备阶段主要涉及到操作人员对试验环境的把握和仪器的日常维护，其涉及的安全风险相对也较低。因此，在日常的使用中，不同阶段的安全风险存在一定的差异，结合危险源的识别和危险性综合D值的排序，对不同试验阶段安全管理提出了以下的管理对策。

表4 GC-MS检测全流程危险评价Tab.4 Hazard Evaluation of Whole Process of GC-MS Detection

3.1 试验准备阶段

试验准备阶段的危险主要由环境和压缩气瓶组成，易导致设备故障、爆炸、气体泄漏等事故。因此，在气瓶管理过程中要有专人对压缩气瓶的全过程监管，定期对气瓶的“服役期”、状态、漏气情况等进行双人巡检并设置明显的警示标识。同时，在气瓶间设置可燃或有毒气体泄露报警装置、氧含量报警装置，并与通风设施联动，保证气体泄露时通风效果达到最佳状态。实验室内还应增加温度、湿度监测设备，及时调整至仪器运行时的要求，避免损坏设备。试验涉及加热动作时，要在试验区张贴安全警示标识明确作业危险，仪器的加热部位安装隔离装置，避免人员直接接触引起烫伤。

3.2 试验前处理阶段

试验前处理阶段的危险主要发生在萃取过程，比如未在排风状态下操作或振荡器未固定好，导致有害气体、挥发性有机物溢出，造成中毒危险。因此，在前处理阶段，首先需要检查前处理设备(萃取振荡器、氮吹设备)状态是否完好、是否满足试验要求、样品固定是否牢固、分液漏斗塞是否塞紧等。其次，对于具有有害气体和挥发性有机物溢出的前处理试验，试验员必须戴专业防毒面具和口罩，同时必须在通风橱内或万向排风下操作，减少试验员和有害气体的直接接触。

3.3 仪器运行阶段

仪器运行阶段的危险来源于实验室布局不合理、设备长时间运行或长时间处于断电状态、试验过程中涉及使用加热/有害气体/易燃有毒溶剂等，存在设备故障、火灾、中毒的危险。因此，在实验室前期的设计时，要合理规划设备放置的位置，保障试验空间，同时将真空泵、循环水机等噪声过大的设备与检测人员所在场所分区放置，并做好隔音处理。要定期对仪器设备各单元内部元件的工作状态进行检查和优化，各动作参数进行核对校准，并检查各易损件是否完好，同时检查UPS电源工作是否正常以备不时之需。

3.4 关机维护阶段

在关机维护阶段的危险主要来自于设备维护过程中，未能及时更换真空泵的泵油或清洗进样系统等而导致的设备故障，以及更换设备配件过程中(例如进样针)，易扎伤手指，造成人员的刺伤危险。因此，对实验室的仪器操作人员要进行专业的技能培训，熟练掌握仪器设备的结构、性能、操作规程以及维护保养方法，定期对仪器进行全方位的维护管理，降低仪器设备的故障，延迟使用寿命。另外，仪器采购前期论证需要关注调研该设备的安全性、可能存在的设计缺陷和安全隐患，通过用户真实使用体验和行业同类产品的横向对比来确认采购方案，避免在使用过程中造成人员的刺伤。

另外，在试验准备阶段、样品的前处理阶段、仪器的运行阶段、关机维护阶段的人为因素都会影响对仪器危险性的评价，其贯穿于整个试验过程中。人为因素导致的危险性主要的原因包括仪器操作人员缺乏系统专业的培训、未严格按照规范操作、缺乏检测人员、一人多岗、缺乏专门的监督机制等。因此，对于仪器操作人员，在上岗前必须经过专业技能培训，考核合格后持证上岗；试验人员要严格按照作业指导用书进行试验操作，要“五懂”和“三会”，懂性能、懂原理、懂方法、懂结构、懂用途，会操作、会保养、会排除故障。实验室要加大对专业性人才的引进，提升实验室的专业技术和工作效率。同时，实验室管理体系中要配备专人对实验室大型仪器操作过程进行监督管理，确保检测各环节安全有保障。

4 结论

本研究应用LEC综合评价法对GC-MS在使用过程中的危险性进行科学评估，结合实验室安全管理要素，从“人”“机”“环”3个层面，得出试验不同阶段危险性D值，可以帮助试验人员发现在试验准备阶段、样品的前处理阶段、仪器的运行阶段、关机维护阶段可能存在的安全隐患，并针对存在的安全隐患提出了相应的整改措施，从而降低GC-MS在使用过程中发生危险事故的可能性。

同时，LEC综合评价法是一种危险性评价的半定量方法，该法简单易行，危险程度的级别划分比较清楚、醒目，也可以应用于实验室其他大型仪器设备的危险性评价。但该方法也存在一定的局限性，需要根据经验确定3个因素的分值及划分危险程度等级。因此，在对其他大型仪器设备做危险性评价应用时，还需要根据实际经验、具体情况对该评价方法作适当修正。