“双一流”建设背景下实验室安全管理探索

郑孝义， 辛 颖， 雒 锋， 李洪梅

（吉林大学材料科学与工程学院，长春 130025）

0 引 言

实验室是高校开展实验教学和科研活动的重要场所，是高校人才培养（实验实践教学）、科学研究和实现服务社会功能的重要平台［1］。材料学科研究内容涉及材料的成分、组织结构、加工工艺、性能（物理、化学及力学性能）和应用以及它们之间的相互关系，是一门与实验（或试验）紧密相连的学科。因此，实验室的运行安全对材料学科生存与发展至关重要。

在“双一流”建设背景下，高校在实验室建设方面投入了巨大的人力、物力和财力，实验环境与仪器设备等硬件方面获得了较大程度的提升［2］。然而，在实验室建设软环境（实验室管理）仍略显滞后，实验室安全事件时有发生，造成了人员严重伤亡和财产巨大的损失。2021 年10 月，南京航空航天大学将军路校区材料科学与技术学院材料实验室发生爆燃，共造成2 人死亡，9 人受伤。2022 年4 月20 日，中南大学实验室内发生爆燃事故，该校材料科学与工程学院1 博士生在事故中大面积烧伤。从这些案例中发现，材料学科相关实验室在实验过程中的安全保障至关重要。材料学科呈现专业方向多、实验课程多、实验差异大、仪器设备种类繁多、学科间交叉与融合度深等特点，这些特点决定了材料学科实验室安全管理的复杂性，实验室安全管理正面临着前所未有的巨大考验。

现从材料学科实验室分类及特点入手，分析材料学科实验室在安全管理方面所面临的困难，结合实验室安全管理难点介绍了提高实验室安全的有效举措，为提升实验室安全管理水平提供参考。

1 材料学科实验室分类及特点

1.1 专业教学实验室

专业教学实验室面向本科实验教学和实践教学，承担本科生课程实验、综合实验、毕业设计等教学任务。学院设有材料物理与化学、金属材料工程、无机非金属材料、高分子材料与工程、材料加工工程等5 个专业教学实验室，其中材料加工工程实验室根据专业方向又分为铸造实验室、锻压实验室和焊接实验室。

专业教学实验室承担的实验教学内容大多涉及材料学科基础研究方法或基本原理，实验内容相对固定，实验项目经过多方面审核与论证，实验所用仪器设备通常操作简单。教师在实验前对实验内容有详细讲解。实验过程中有专职实验技术人员辅助，出现实验安全隐患可以得到及时提醒与消除。学校对教学实验室有非常严格的管理，有专职实验技术人员负责实验室开放运行管理。针对教学实验室的环境设施、仪器设备的维护与保养、开放时间、实验室管理人员数量及队伍建设、实验室安全检查、危化品的购买与使用、废弃物的处理等方面均有明确的规章制度。因此，在实验内容、实验过程及管理制度方面，专业教学实验室的安全管理均有很好保障。

1.2 科研实验室

科研实验室主要面向教师、研究生等科研人员，基于课题研究的需要为教师和研究生提供的实验场地和仪器设备。学院现有汽车材料教育部重点实验室、功能矿物材料应用基础与物化性能检测方法开放研究实验室、吉林省轻合金精准加工制造重点实验室、吉林省固体废弃物资源化利用工程研究中心、吉林省金属材料及加工技术工程研究中心、吉林省氢能源及应用技术工程中心、超塑性与塑性研究所、辊锻工艺研究所和各专业科研实验室。

科研实验室主要服务于具有创新性、不确定性的科学研究项目。由于材料学科发展较快，涉及新工艺、新方法、新设备较多，在实验安全角度上存在不确定性因素较多。使用实验室的硕士、博士研究生专业较广，对材料学科专业知识、实验方法、基本原理的掌握差异很大。多数实验项目的开展由硕士生或博士生进行，实验过程中指导教师参与度较低，出现的安全隐患不能及时发现，容易出现安全事故。尽管学校对科研实验室的安全管理制定了相应的规章制度，但教师往往不参与具体实验的实施及实验室的管理，规章制度的落实与执行难度大。由于科学研究项目往往时间紧、任务重，科研实验室基本保持全年不间断开放与使用状态。基于以上分析，科研实验室在实验室安全管理方面仍存在诸多问题，这也正是历年高校实验室安全事故多发于科研实验室的原因。

2 材料学科实验室安全管理难点

2.1 专业方向多所致危险源多

材料学科是一门涉及面非常广的学科，材料的研究涉及自然学科的诸多方面［3］。根据高校材料学科专业的设置，可分为材料成型及控制工程、无机非金属材料工程、高分子材料与工程、金属材料工程、材料物理专业。这些专业虽然都属于材料学科，但研究方向存在较大的差异。材料成型及控制工程专业主要涉及机械切割、高温高压、特种设备等危险源；无机非金属材料工程涉及较多高温烧结、高压反应、高速运转设备、强酸强碱危化品等；高分子材料涉及危化品、高温高压合成反应等。这些实验室存在火灾、爆炸、烫伤、化学药品中毒、腐蚀、挤伤、辐射等诸多安全危险因素。

随着“双一流”建设的推进，学科间的交叉越来越紧密，除去传统的研究方向外，材料与化学、物理、生物、地学、仿生、医学等学科交叉研究越来越广泛和深入，这就导致科研方向、实验材料、实验手段、仪器设备、研究生生源等越来越复杂、分散。进而衍生出一系列安全问题。

2.2 实验室管理体制差异大

从上述材料学科实验室设置可知，有教学实验室和科研实验室之分。科研实验室从国家级实验室、省级实验室到院级实验室，以及相对独立的研究所。不同级别的实验室虽然均遵守学校相关科研实验室的规章制度，但在具体运行时又都各具特点。因此在功能设置、管理方式、开放程度、效益考核等方面均存在较大差异，因此导致材料学科的实验室管理不能达到统一标准。

2.3 教学、科研实验室混用

随着“双一流”建设的不断推进，学校引育了一批高端人才，实验室面积需求量急剧增加。但现实的情况是高校的基础建设，特别是新实验室的建设受资金、场地、建设审批等众多因素的限制而不能在短期内得到缓解，导致高端人才实验场所需求与现有实验室面积紧张的矛盾日益突出。为了缓解科研实验室面积紧张的问题，科研购买的仪器设备放置于教学实验室，导致教学、科研实验室混用现象普遍。材料学院共有230 间实验室，其中150 间实验室存在教学、科研混用，混用程度超过65%。此外，“双一流”建设对本科生创新型人才的培养提出了更高的要求，让本科生进入实验室开展科研训练、参与科研项目，开拓本科生视野、提高专业学习兴趣、激发创造性思维和提升创新思维能力［4］。让本科生进入科研实验室开展实验也是众多世界一流大学人才培养的通用做法［5］，但这也在一定程度上增加了实验室安全管理的难度。由于参与科研实验的学生众多，其背景知识、实验技能、仪器操作等方面均存在较大差异，开展实验的时间不固定，因此教学与科研混用给实验室安全管理带来非常大的挑战。

3 实验室安全管理举措

实验室作为高校教学科研的重要组成部分，是人才培养的基地，是“双一流”建设的基础保障，必须重视安全管理，确保其安全有效运行。针对上述对材料学科实验室安全管理的难点分析可以看出，材料学科实验室的安全管理是一项极具复杂性和挑战性的系统工程，必须树立牢固的安全意识，坚持“全员参与、严格培训、层层负责、全程监管、安全可控、全面覆盖”的安全管理理念，从管理规章制度、环境建设、监督检查、安全文化建设等方面加强落实，构建系统完善的实验室安全管理体系，防范化解“双一流”背景下材料学院实验室安全问题，助推“双一流”建设。

3.1 健全完善安全管理制度

规章制度是实验室安全的重要保障［6］，通过规章制度的建立，规范实验室的开放、实验人员实验行为、实验室日常安全管理等。学院各实验室在开放运行过程中严格遵守“实验室学生守则”“实验室安全管理制度”“危化品管理制度”等规章制度。同时，根据学院各实验室功能、实验人员类型、仪器设备等自身特点，制订符合本实验室或某一实验房间科学、规范、可行、有效的实验室安全规章制度。如根据实验室功能制定“材料测试实验室安全运行规定”“材料制备实验室安全规定”“材料成型实验室安全规定”等；根据使用人员制定“研究生开放实验室安全管理规定”“本科生开放实验室安全管理规定”“校外人员实验室开放安全管理规定”；另外，针对我院化学品使用量大的特点制定了危化品在实验室使用期间全生命周期的“危化品采购流程”“危化品使用规范”“危化品废物处理管理规定”等。对实验人员在实验室的安全注意事项、仪器使用操作规程、废弃物处理及危急情况应急预案等方面进行严格的培训，培训合格后方可进入实验室开展相关实验，使实验室的安全工作做到有章可循、有据可依。同时完善实验室安全的责任追究制度，实行学院与实验室、实验室与研究生导师、导师与学生三级安全责任书签订，从制度层面保障实验室的安全。

3.2 加强实验室的安全环境建设

安全环境建设是实验室安全运行的基础，也是提高实验室安全的重要手段［7，8］。近3 年，学院从学校、学院、教师科研项目等多渠道筹措资金，对实验室安全的硬件条件、进行了全方位的建设。关于“易燃”“易爆”“易制毒”三类化学药品的存放问题，2018 ～2021年学院共采购了80 个总体积为15 m3符合国家要求的化学药品柜规范化学药品的存储，所有危化品根据国家要求均放置于双人双锁的化学药品柜。在涉及化学实验的实验室内共安装48 个洗眼器和26 个紧急喷淋装置。由于材料学科自身特点，实验过程中需要用到大量的高压钢气瓶，学院经过调研后根据实验室房间布局及空间，为全部气瓶配备气瓶柜或安装气瓶架见图1，2018 ～2021 年共购置了80 个气瓶柜和400 余个气瓶架，彻底解决了高压气瓶在使用过程中的安全隐患。另外，针对实验室整体安全监测及实验室自身特点，在开展具有一定危险性的实验室安装实验室安全监管系统，对实验室内温度、湿度、烟感、有毒有害气体等进行实时监测，对实验室异常状态报警，2018 ～2021 年共投入60 余万元为200 多个实验室安装了监控系统。该系统可实时视频监控实验室内开展的实验情况，对规范实验人员实验行为、安全事故预警和安全事故事后追责等方面均起到了重要的作用。

图1 实验室配置的化学品存储柜、气瓶柜和气瓶架

3.3 加强安全监督检查

实验室安全监督检查是提高实验室安全的重要手段［9-11］。监督检查一方面监督实验室在安全规章制度上是否完全落实，另一方面对实验室的运行及安全管理提出更好的意见和建议。材料学院实验室安全监督检查可分为四个层级：校级实验室管理部门组成专家组、院级实验室安全检查小组、实验室安全责任人和研究生助管员。校级实验室安全监督检查由学校实验室管理处与专家组成，主要针对实验室安全制度的落实、实验室存在的安全隐患等进行督查，实行不定期检查。院级实验室安全检查小组由分管实验室安全的院领导和各实验室主任（科研实验室为实验室负责人）组成，针对实验室近1 个月安全运行进行实地检查。同时针对实验室出现的安全管理困境或新情况进行沟通解决，不能解决的及时上报，实行每月至少一检制度。与校级完全检查相比，院级安全检查更清楚学院各实验室的实际情况与运行情况，对出现的安全隐患和实际问题得到快速的解决。第三层级为实验室安全责任人对于负责实验室的安全自查，实行每日巡检。同时针对教学实验室的安全检查，实行实验室主任与安全责任人组成的联合小组进行每周联合巡检制度。对本实验室内仪器设备运行状态、水电气状态、危险化学药品使用和存放状态等进行安全自查，并做详细记录。

3.4 设立安全监督员制度

材料科学与工程学院专业科研实验室较多且地域分散，科研实验室的运行并无专职的实验技术人员管理。教师由于工作任务重等缘故，对科研实验室管理参与度较低，因此科研实验室的安全管理存在较大薄弱环节。鉴于上述原因，材料科学与工程学院在专业科研实验室设立安全责任人与安全监督员的制度。即在每个实验室的安全负责人由实际使用实验室的科研团队负责人担任的基础上，再设立安全监督员，由专业教学实验室的专职实验技术人员担任。安全监督员每天对科研实验室进行检查，发现安全隐患及时告知安全负责人。由于安全监督员对实验室规章制度、仪器设备操作规程、设备维修与维护等方面更加熟悉，对实验中可能出现的风险隐患更清楚，因此设立安全监督员更有利于科研实验室安全管理。3 年间，安全监督员发现并成功消除15 起研究生在实验过程中存在可能引起较大安全事故的安全隐患，为实验室的安全运行发挥了较大的作用。

3.5 聘请研究生参与实验室安全管理

研究生是开展科研实验的主力军。研究生阶段的大部分时间都在科研实验室度过，熟知实验室的实验规范、实验流程、仪器操作、应急处理等，在科研实验室的安全管理方面具有其独有的优势［12］。研究生往往能在第一时间发现实验开展过程中仪器设备、周围环境的异常情况。基于此，学院根据实验室需求聘请具有责任心的研究生担任“实验室助管员”，在科研实验室协助导师进行实验室安全管理。在教学与科研混用的实验室负责节假日或专职实验教师下班时间段的实验室安全管理工作。无机非金属材料工程实验室根据自身实验室运行特点，从2018 年起聘请研究生作为“助管员”协助实验技术人员管理实验室。每年聘请15 名研究生或博士生负责45 个教学与科研高度混用的实验室安全协助管理。

3.6 加强实验室安全文化建设

安全文化建设也是实验室安全的重要组成部分。材料科学与工程学院安全文化建设可分为：①加强安全宣传，利用实验室走廊、LED 屏、实验室内墙体等地方张贴各类安全管理制度、实验注意事项、安全应急预案、安全信息牌、危险类别、逃生路线图、仪器设备操作规程等，3 年间共安装LED屏6 个，安全信息牌制作超过2 000 个，仪器设备操作规程展板超过1 200 个；②依托学校开展的“实验室安全文化月”活动开展实验室安全文化宣传［13］。聘请实验室安全各方面的专家进行分类别的实验室安全讲座，以及针对可能出现的实验室安全事故进行应急演练指导。3 年间，共有超过1 500 人参加了应急演练，学生安全意识逐年提高［14］。在学院大楼明显的位置安装安全展板、条幅悬挂、LED视频播放等一系列安全宣传。通过“实验室安全月”一系列内涵丰富、形式多样的安全活动，强化了教师和研究生等参与实验人员的安全意识，提升实验室安全防护技能［15］。3 年间，学院共举行了6 次安全宣传讲座，超过600 人次研究生和博士生参与了讲座。参加人数超过研究生在校人数的80%。

4 建设成效

材料科学与工程学院自从“双一流”建设以来，通过完善实验室安全规章制度，实验室的开放、运行、管理有章可循，有规可依，使得实验室安全方面涉及的人、物有条不紊地安全运行。实验室安全环境的建设提高了实验室仪器设备运行间的安全保障，也为可能发生的安全事故提供第一时间的补救可行性，通过实验室几年的运行，安全环境建设为实验室安全运行起到了保驾护航作用。特别是，学院引入研究生参与实验室安全管理，充分利用研究生长时间、多频次开展实验的优势，针对实验室容易引起安全事故的实验项目、实验室进行安全巡查，避免了实验安全事故的发生。另外，通过全方位、多平台、多渠道的实验室安全文化建设，使参与实验的每位师生将实验室安全根植于心。从实际效果来看，越来越多的研究生、教师主动参与实验室安全培训、安全宣传活动，实验室安全文化建设起到了重要作用。

5 结 语

结合材料科学与工程学院，分析了材料学科在实验室面临专业方向多所致危险源多、实验室管理体制差异化大和教学、科研实验室混用的管理难点。提出通过完善安全管理制度、加强实验室的安全环境建设、加强安全监督检查、设立安全监督员制度、聘请研究生参与实验室安全管理和加强实验室安全文化建设这6个方面化解实验室安全问题。特别是通过在科研实验室设立“安全监督员”和聘请研究生担当“助管员”，解决了科研实验室安全管理薄弱和教学、科研实验室混用带来的安全方面巨大挑战。实践结果表明：通过上述工作，材料科学与工程学院的实验室运行更加顺畅，安全管理井然有序，为学校实现“双一流”建设总体目标提供了坚实的基础和可靠的保证。