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化学实验室或小试中心的事故分析与安全管理研究

 CBYQ 2019-02-22

当前我国投入了大量的资源用于化学材料研发,据教育部2008-2009学年普通本科高等学校实验室信息统计数据,我国1129所普通本科高等学校共有实验室26479个,实验室面积为2601.5万平方米,教学科研仪器设备1271.6万台件,总值达13627892.59万元,其中,仅75所教育部直属高校目前就拥有4029个实验室,进行了400多万小时,近14万个实验。据2017年统计局报告,我国2017年投入约910亿元于有3万5千多个化学品相关的研发项目。随着研发项目的增加,对于化学实验室安全的管理需求也越发突出。但于此同时当前对化学实验室安全管理的方法及理论确并不常见。本文从杜邦对于实验室安全管理的实践出发,介绍了实验室安全管理的文化管理和工艺安全管理框架,为实验室事故预防提供依据。

化学实验室的主要特点

化学实验室和小试工厂很多时候并不容易区分。本文定义为进行分析、研发、教学等与化学品相关操作的区域,可以是一个房间或一组房间。其中的主要操作可能涉及分析、分离、称量或将不同化学品在一定条件下进行混合等类型的操作。其中通常会存储小规模多种类的化学品,类型有气体、液体和固体粉末,可能涉及剧毒或易燃易爆或辐射等多种类型危险化学品。与之对应的实验设备也通常为小容量,适应性较强,或可以同其他设备组装使用的实验设备,类型涉及分析仪器,玻璃仪器、或特殊金属或非金属材质等多种类型。实验过程或方案,尽管有一定的操作实践或经验指导,但操作条件(温度、压力、流量、转速…)等会经常变化。化学实验室或小试工厂中所用危险化学品种类繁多,还有钢瓶、反应釜等压力容器、大量实验要在高温、高压、强腐蚀性或者超低温、强磁场、真空、微波辐射、高电压或高转速等特殊环境和条件下进行,潜在危险源数量极多。很多研究型的实验室,还存在大量高频次的实习人员或其他类型的研究者人员变更转换。

化学实验室的主要风险

2013年李志红对2001年至2013年发生的100起典型实验室事故案例的统计分析,统计结果表明,各类事故中,火灾事故、爆炸事故(包括仪器设备爆炸和化学试剂爆炸)数较多,中毒事故只有6起,但造成人员伤亡最多,分别占事故伤、亡总数的80.4%和37.5%。火灾、爆炸、中毒是实验室安全事故的主要类型。

根据杜邦可续性发展部门对2006~2017年公开报道的实验室或研发中心的43个事故统计发现:

事故原因

数量

百分比

爆炸

22

51%

化学品灼伤

2

5%

火灾

16

37%

泄漏

1

2%

中毒

2

5%

事故原因

死亡

受伤

爆炸

7

33

化学品灼伤

0

2

火灾

0

17

泄漏

0

0

中毒

1

8

综上,以及根据笔者项目现场工作经验,化学实验室的工艺安全风险是造成灾难性后果的主要来源。

化学实验室的风险防范

实验室安全涉及人、财、物、制度等多方面内容,具有一定的复杂性。根据美国安全工程师海因里希(Herbert William Heinrich)法则,其认为一件严重的死亡或重伤的背后,还有29件轻伤事故,300件安全隐患。如果希望控制灾难性后果的发生,必须建立强有力的安全管理体系,降低隐患的发生,降低隐患的存在时间。化学实验室以及小试工厂的风险防控同样需要从隐患降低入手。

我国按照教育部高教司2017年发布的《高等学校教学实验室安全工作部分法律、行政法规、部门规章和国家强制性标准目录》,涉及实验室安全的国家政策法律、法规和强制性标准有150余项。另外,中国国家标准化管理委员会也颁布了《检测实验室安全:总则》、《检测实验室安全:机械因素》、《检测实验室安全:电气因素》、《检测实验室安全:化学因素》、《检测实验室安全:非电离辐射因素》也可以参考。美国的相关标准主要有OSHA Lab safety standard,OSHA Laboratory Safety Guidance,Laboratory Safety Chemical Hygiene Plan,NFPA45等。化学实验安全管理要求或管理制度可以参考如上标准建立。制度的建立落实,需要有直线组织的执行,全员的参与。需要将制度细化为可以全员执行的能力和行动,才能帮助组织完成良好的安全管理。

上述标准的系统梳理以及掌握,并内化为一个实验室或者研发中心的管理标准和行动,往往需要大量专业人员,从顶层到基层逐级梳理、设计才能成功的。杜邦公司对于有急性或间歇性火灾、爆炸、化学反应性、毒性、热能或储能危害的操作,但通常规模小于生产设施及实验室建立了针对性的工艺风险管理标准,分为工艺安全信息、风险识别、风险评估、标准操作程序、人员培训、技术变更管理、启动前安全检查、审核、应急响应、承包商管理、事故调查、机械完整性、质量保证、人员变更14个管理要素。上述要素的分类可以作为管理要素梳理的工具。

同时化学实验室或小试工厂的安全并非只有工艺安全挑战,机械安全、电气安全、施工安全等等同样不能小觑。安全不能只靠技术保证,安全文化建设同样不可或缺。只有在安全文化的保证下,才能将安全技术的能力发挥出来。对于实验室人员安全知识、安全能力与安全意愿的打造,杜邦公司通常包含管理层承诺、政策与原则、目标、指标与计划、直线责任、安全组织、安全专业人员、激励与安全意识、双向沟通等要素。

综述

化学实验室有别于化学生产型企业,但安全管理同样非常重要。需要建立完备的安全体系,从文化到风险源全面管理才能让安全工作落实到位,从根本上防止事故的发生。



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