交叉学科实验室危险化学品安全管理的探索与实践

汤静芳，王 洁

（东华大学a.纺织科技创新中心；b.保卫处，上海 200051）

0 引言

高校实验室是教师实验教学和科学研究的载体，也是培养学生实践能力、创新能力和拓展综合素质的重要基地，更是高校“双一流”建设的重要保障［1-3］。

学科交叉融合是全球科学研究领域广泛关注的问题，更是高校高质量发展的大势所趋。我国交叉学科研究发展时间短，涉及多学科交叉的实验室正处于不断建设与发展阶段，作为交叉学科实验室常见的危险化学品（简称危化品）大多具有爆炸、易燃、毒害、腐蚀等特性［5］，这不仅容易造成环境污染，甚至带来生命财产损失，因此，充分辨识交叉学科实验室危化品的使用现状和安全隐患，并加以有效防控，是开放共享、多交叉学科实验室的安全运行管理所面临的挑战。

本文通过借鉴能量意外释放理论［6］，分析交叉学科实验室危化品安全管理的现状挑战及安全隐患，从控制化学品能量意外释放并运用数学思维方法设置能量安全屏障着手，关口前移、以查促改、夯实成效，实现织密交叉学科实验室安全管理一张网。

1 交叉学科实验室危险化学品使用现状分析

1.1 交叉学科实验室功能繁杂

交叉学科实验室建设力度和开放程度日益提升［7］，以纺织科技创新中心（简称“中心”）为例，该研究中心的研究方向涉及高性能纤维、功能纤维、生物基纤维、先端纺织加工、生态绿色染整、能原材料等领域，实验室功能涉及化学、物理检测、生物医用和材料加工等多个学科，实验人员来自纺织、材料、化学化工与生物医用等多个学院以及项目合作单位等（见图1），形成了来源广、多层次、多种类的交叉学科平台。

图1 实验室人员准入情况

作为一个功能繁杂的交叉学科研究平台，各种科学研究涉及化学品较多。通过追踪“中心”实验室化学品库存量月报情况，全年总计上报化学品库存量月报统计表264 份，涉及化学品（含气瓶）贮存的实验室占实验室总数的67%，根据《GB13690—2009 化学品分类和危险性公示通则》对化学品危险特性进行分类，发现涉及危化品种类较多，主要包括易燃液体、易燃固体、遇湿易燃危化品、氧化性危化品、腐蚀性危化品、压缩空气和液化气体等［8］。

1.2 危险化学品贮存量大

近年来，各类高校投入大量资金用于实验室建设，以提升教学科研水平［9］。交叉学科实验室是科研产出的前沿阵地，使用的危化品品种多，使用频繁，出于采购周期、费用、使用方便、不影响科研进度等诸多因素的考虑，实验室通常贮存一定数量的危化品以备用，随着教师研究方向改变出现危化品未及时使用而残存、学生更替造成库存不清、以及重复采购，久而久之，导致实验室危化品出现超量贮存或长期闲置。

通过定期盘点“中心”实验室危化品总库存量，发现易制爆、易燃危化品库存总量长期保持较高水平（见图2）。造成危化品总贮存量大的主要原因是为满足多学科、多层次实验研究所需而造成的。

图2 易爆、易燃危化品库存月报统计

2 交叉学科实验室危险化学品使用安全隐患

2.1 危险化学品的不安全状态

通过对交叉学科实验室危化品日常管理情况分析，危化品的不安全状态主要体现在化学品的贮存场所及日常保养两方面（见表1）。因危化品贮存场所限制和日常保养不当，危化品固液混放、酸碱混放等贮存不规范，容易出现潮解、结块、变色、松盖、破损甚至反应等危险现象［10］，导致影响实验效果，造成物料浪费，严重时发生安全事故，从而危害师生安全。例如，2018年12 月北京交通大学实验室爆炸事故，学生在进行垃圾渗滤液污水处理科研试验时，使用搅拌机对镁粉和磷粉搅拌，反应过程中，料斗内产生的氢气被搅拌机转轴处金属摩擦碰撞产生的火花点燃发生爆炸，继而引发镁粉粉尘云爆炸，并引起现场贮存的镁粉和其他可燃物燃烧。该事故存在实验室违法购买、贮存危险化学品的安全隐患，试验区域有大量易燃易爆的镁粉与其他易燃物同室贮存，且未隔绝火源热源等，从而增大了危化品贮存的安全风险。

表1 危化品的不安全状态

2.2 实验人员的不安全行为

交叉学科实验室因实验人员来源广，人的不安全行为尤为突出，主要包括危化品管理制度执行不到位，安全意识参差不齐、危化品安全知识储备不足、安全管理人员能力有限等方面。①交叉学科实验室存在人员安全意识不高且通常没有接受专业的操作训练，不了解专业的化学品使用安全知识的现象，造成危化品实验操作不当、未规范使用危化品等损害人身健康的安全隐患。②危化品未安排专人管理甚至直接由学生管理，从而导致危化品贮存状况不清，管理松散，安全责任落实不到位。

3 交叉学科实验室危险化学品安全管理探索

3.1 建立危险化学品能量意外释放模型

能量意外释放理论认为，能量或有害物质是导致事故发生的根源所在，能量或有害物质失去控制而意外释放是致使事故发生的根本原因。交叉学科实验室危化品使用现状和暴露出的安全隐患都有可能因屏蔽失效，能量意外释放，导致危化品安全事故。结合前述使用现状及安全隐患分析，建立模型（见图3）。

图3 危化品能量意外释放模型

3.2 运用数学思维建立防护屏障

基于危险化学品能量意外释放模型，既要做到有效辨识危化品能量并设置相应屏障进行防控，同时还要辨识并修补防控屏障存在的缺陷或者漏洞，以使其发挥应有的防控作用。可运用数学思维做好危化品安全管理“加减乘除”，建立能量安全屏障，并防止屏蔽失效。

3.2.1 “加”法原则，构建1 +X+Y危化品管理体系

建立了“1 +X+Y”分层责任管理体系，增加组织体系保障（见图4）。

图4 1 +X+Y危化品管理体系

1 表示交叉学科实验平台实验室安全工作小组，X表示平台各实验室安全责任人，Y 表示各实验室危化品管理专人。依据“谁管理、谁负责，谁使用、谁负责”的原则，由交叉学科实验平台主要负责人、教授代表、安全员组成实验室安全工作小组，负责统筹管理实验室危化品安全；涉化学实验室安全责任人负责所辖实验室危化品常规管理；危化品管理专人负责危化品日常管理。通过1 +X+Y危化品管理体系，厘清了危化品日常管理工作，层层压实了管理责任。

3.2.2 “减”法原则，储备危化品安全知识减少盲点

人的安全素质有助于保障人的安全行为，减少安全隐患，提升安全素质需要从安全知识的宣传、安全技能的学习和安全意识的培养等多方面入手［11］。开展危化品安全多层次教育培训与演练（见图5），从组织者多层次、内容多层次、教育形式多层次等3 个方面着手，充分考虑交叉学科平台人员的知识储备、科研项目以及平台实验室场景的个性差异，有针对性地进行危化品专项培训，做到因人因地因事而异，并以“安全小课堂+实景演练”的模式为主，既提高了实验人员危化品安全知识储备，又充分调动了危化品安全管理的自主积极性。

图5 多层次教育培训与演练

3.2.3 “乘”法原则，倍增技防措施和信息化建设

基于化学品安全技术说明书（MSDS），熟悉危化品的安全特性，做到危化品安全贮存和使用［12-13］，加强危化品安全技防措施和信息化建设（见表2），加强危化品的安全状态保障。按照GB 50016 的要求，修建专门的危化品仓库，满足易燃类、剧毒类、强腐蚀性类、易爆类、强氧化性类、强还原性类、特殊有机试剂类、钢瓶类等危险化学品单独存放的要求［14］。在没有危化品仓库或实验室内临时贮存时，应将危化品贮存于危化品专柜，分类分区贮存，减少因贮存相互反应引起的危化品安全事故。

表2 危化品技防措施及信息化建设项目

同时，基于现代化信息手段，部分高校及院系如东华大学、华东理工大学、同济大学环境科学与工程学院等正积极开发实验室安全管理平台，逐步实现危化品贮存量、用量情况“一室一台账”线上动态管理和“一瓶一码，扫码可用、联防联控，溯源管理”，确保危化品库存账物相符、账账相符，防止超量贮存。

3.2.4 “除”法原则，执行双重预防机制消除事故隐患

双重预防机制是指建立风险管控和隐患排查治理体系，以安全风险辨识和管控为基础，从源头上系统辨识危化品安全风险、分级管控风险，努力把风险控制在可接受范围内，消除事故隐患；同时，以隐患排查和治理为手段，认真排查实验室危化品风险管控过程中出现的缺失、漏洞和风险控制失效环节，坚决把隐患消灭在事故发生之前。

以“中心”为例，对危化品安全检查提出了常态化、精细化要求，落实安全检查整改闭环管理，从以下5 个方面执行双重预防机制：查制度，各项规章制度作为实施实验室安全管理的基础和重要保障［15］，包括危化品安全管理制度的制订与完善、执行与落实情况；查隐患，贯穿危化品采购—入库—贮存—使用—废弃全生命过程存在的安全隐患；查措施，配置危化品安全贮存措施、个人防护措施、应急救援措施等；查教育，危化品安全知识掌握情况、安全管理要求是否清晰、实验流程是否正确等；查落实，经常检查安全管理制度是否有效执行，各项安全防控措施是否配置齐全，发现隐患是否即查即改等。对检查情况及时反馈，即查即改或限期整改，整改情况进行跟踪复查，形成闭环管理［16］。在双重预防机制下，有效落实规范采购、入库登记、分类贮存、安全使用和废弃的全流程管理。

4 结语

总之，面对不同学科相互交叉、融合、渗透而带来的交叉学科实验室危化品安全管理挑战，必须秉持“安全第一、预防为主”的精神，重视危化品的自身能量和安全状态，强调管理应与人自身的素质和责任心相结合，通过借助危化品能量意外释放模型，运用数学思维设置安全屏障，做好危化品安全管理“加减乘除”，从而有效防止危化品安全事故的发生，切实保障危化品的安全使用和人员生命财产安全。虽然，随着交叉学科实验室的发展，一个更加开放、多元、综合、智能、网络化的安全管理系统也将产生，但管理好危化品依然是交叉学科实验室安全之重。