從安全、環保角度談化學類教學實驗室建設

董 鵬, 高惠玲, 唐 嵐, 董玲玉, 李曉林

(北京化工大學 國有資產管理處, 北京 100029)

從安全、環保角度談化學類教學實驗室建設

董 鵬, 高惠玲, 唐 嵐, 董玲玉, 李曉林

(北京化工大學 國有資產管理處, 北京 100029)

分析了高校構建安全、環保的化學類教學實驗室的重要性,以相關法規、國家標準為依據,從安全、環保的視角,結合實際,總結給出了化學類教學實驗室建設中幾個方面的建議,從源頭上減少化學類教學實驗室存在的安全隱患。

實驗室安全； 化學類教學實驗室； ABET認證

理工科高校為開展基礎化學類實驗教學,必須建立配套的化學類教學實驗室[1]。由于化學類實驗室的特殊性,如易燃、易爆、危險化學品的使用和化學反應中高溫、高壓等實驗條件的存在等,使得它成為高校實驗室中相對高危的一類實驗室[2]。行業標準《JGJ 91-93 科學實驗室建筑設計規范》僅僅是對實驗室建筑的設計做了規范,如實驗臺平行布置的標準單元的開間不宜小于6.60 m,通風柜柜口窗扇以及其他配件應采用透明安全玻璃等[3-4]。而對如何構建安全、環保的化學類教學實驗室沒有統一的、國際認可的標準。國際權威認證機構ABET在對實驗室安全、環保的評估中只有一條原則,即無任何安全隱患的實驗室才是合格的安全、環保的實驗室。鑒于此,本文以相關法規、國家標準為依據,從安全、環保的視角,結合實際,總結給出化學類教學實驗室建設中幾個方面的建議。

1 構建安全、環保的化學類教學實驗室的重要性

1.1 國家對實驗室安全建設的要求越來越嚴

近年來,國家越來越關注安全生產以及環境保護等方面的工作,作為高校高危場所的化學類教學實驗室,其安全、環保問題也越發受到重視。2003年黨的十六屆三中全會提出“堅持以人為本,樹立全面、協調、可持續的發展觀,促進經濟社會和人的全面發展”的理念,為實驗室的安全、環保建設樹立了鮮明的旗幟。隨后相繼出臺的法規、條例,如《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法(主席令第31號)》(2004年)、《中華人民共和國水污染防治法(主席令第87號)》(2008年)、《危險化學品安全管理條例(國務院令第591號)》(2011年)等,為實驗室的安全、環保建設指明了方向。

1.2 高校國際工程人才認證評估的重要組成部分

目前全球的工程人才認證有2個權威的認證體系:ABET和Master Level國際認證。其中ABET(美國工程與技術鑒定委員會)是專門從事工程、技術、電腦、應用科學四大領域的學術機構工程及技術教育認證的民間機構,也是華盛頓協議的6個發起組織之一,它的專業鑒定已獲得廣泛的國際承認,是國際上最具公正性與權威性的認證體系[5]。全球已有超過550所大學、2 500個學院參加過它的認證。

目前這2項國際認證已經分別有國內高校的化工專業通過了認證評估。通過認證后,就意味著高校該專業人才培養已經達到了國際標準,可以培養具有國際競爭力的該專業工程師。所以國內高校工科類專業申請參評該認證是大勢所趨。該認證的內容中包括對學校教學、實驗室和相關設施的考察。在對實驗室的考察中,除了對實驗室硬件的評估外,重點看實驗室的安全意識,如實驗室的安全管理是否到位、安全設施是否齊全、應急預案是否完善、學生的安全意識是否強等。這就從起點上給實驗室的建設提出了很多安全方面的要求。

1.3 安全、環保的教學實驗室環境是學生素質教育的重要組成部分

大學本科畢業生將來有可能要進入科研專業實驗室參與到科研工作中去,所以一名合格的畢業生不僅需要培養他的文獻檢索、動手操作和數據分析能力等專業素養,而且他在實驗室擁有安全、環保意識和杜絕安全隱患的理念也至關重要。

安全素質是大學生必備綜合素質的重要組成部分[6]。對學生的實驗室安全教育,不能停留在學校開設的安全教育課程上[7]。教學實驗室是學生參加實驗實踐的場所,一個安全、環保的實驗室,會給學生帶來耳濡目染的正能量,使學生在實驗過程中體會到實驗室安全、環保的重要性,從而養成良好的實驗習慣,提升自身的安全素質。

1.4 節約學校實驗室建設成本的需要

實驗室的安全、環保建設需從源頭抓起,把安全建設標準納入實驗室基礎設施規劃與建設中,加大對化學實驗室安全設施投入力度,以保證安全為前提,按專業實驗室的特點,充分考慮實驗室的設計、建設、儀器設備的購置和安放,以及實驗室水、電、氣等管線設施的規范、完善問題[8-9],避免在使用過程中因發生安全隱患而需要對實驗室進行安全改造,或者因實驗樓不同功能房屋的配置不合理而重新調整、轉換房屋使用性質,可以很大程度上節約學校基礎設施建設資金。

2 重要的安全信息公開公示

2.1 規章制度

高校實驗室安全管理主管部門都會制定實驗室安全管理辦法或規章制度。完善的安全管理辦法、安全規章制度可以使安全管理不留盲點、不留死角[10],并且對學生在實驗室的規范行為提供準則,做到有規章可依,有規定可查。這些制度應盡可能完整地做成展板張貼在實驗樓內。常用的管理規定有實驗室準入制度方面的“實驗室安全教育管理規定”,實驗室日常管理方面的“實驗室管理規定”、“實驗室安全管理規定”和針對某實驗樓的“XXX實驗樓安全管理規定”等,針對實驗室人員守則的“實驗室工作人員崗位職責”、“實驗室學生守則”等,以及實驗室安全事故應急處置方面的“實驗室安全及應急措施”等。

2.2 相關人員聯系方式

根據學校實驗室安全管理規定,每個實驗室用房都會設置用房負責教師和安全責任(或者安全員)教師。為便于學校實驗室管理者管理,以及在遇到實驗室安全突發事件時能聯系到相關人員及時處置,必須將這些信息張貼在實驗室門的顯著位置,可以以門牌的形式張貼。具體的人員信息可以包括如院、所負責人姓名和電話,實驗室用房負責人姓名和電話,實驗室安全員姓名和電話等。

為方便實驗室在發生安全突發事件時,每位在場的教師或者學生都能聯系到學校相關管理部門和事故應急處置單位的工作人員,建議將這些部門的相關聯系方式張貼在實驗樓每層的樓道內或者樓梯口的顯要位置。具體的部門聯系電話可以包括該實驗樓值班室的值班電話、學校國有資產管理處實驗室科(實驗室安全管理部門)的辦公電話、學校保衛處值班室的值班電話或消防科的辦公電話,以及學校校醫院急診室的辦公電話等。

為了在遇到比較大的實驗室安全突發事件時及時聯系到社會上專門的救助機構,可以將一些緊急報警電話張貼在實驗樓一層大廳的顯要位置。該類電話(或信息)可以包括報警電話110、火警電話119、急救電話120,甚至學校所在轄區派出所聯系民警的姓名和電話,以及轄區派出所辦公地址等。

2.3 操作規程

不同于專業實驗室里的碩士研究生,基礎教學實驗室里的教學對象一般都是本科低年級的學生,他們人數眾多,對專門設置的實驗教學實驗室來說,學生流動性大，給每位學生發放每個實驗室里的每部實驗儀器的使用說明或操作規程,不免造成資源的浪費,而且低年級本科生一般都是剛開始系統接觸基礎化學實驗,難免對實驗室內的儀器設備產生強烈的好奇心,再加上對儀器設備的操作流程不熟練,對實驗藥品、試劑的危害性認識不深,就更增加了發生安全事故的可能性。所以化學類教學實驗室里應盡可能在適當的位置，盡可能詳盡地列出實驗儀器的操作或使用說明,如電子天平使用注意事項、氣相色譜使用說明、原子吸收光譜儀使用說明等。

對于復雜繁瑣的實驗,應在實驗桌上列出詳細的實驗步驟,如溶解熱測定的操作步驟。這樣做可以避免誤操作對實驗儀器造成的人為損壞,甚至造成電路短路、藥品試劑泄露等安全事故。還可以讓學生盡量少帶與實驗不相關的物品進實驗室,如實驗教材、實驗筆記等，減少藥品對帶入實驗室物品的污染,減少中毒等事故的發生。

另外,對公用的危險試劑,如硫酸、鹽酸等溶液,可以加特殊說明。溶液的存取在通風櫥內進行,除了相應的標志,如“當心腐蝕”、“必須帶防護手套”外,還可以單列寫字板貼上對該危險溶液的說明,如產品性質,包括形狀、分子式、溶解度、熔點沸點等,溶液沾到皮膚或不慎入眼的急救方法、溶液的使用和貯存方法等。

3 實驗樓功能區的合理設計

3.1 實驗樓內房屋功能的合理設計和分離

按照《JGJ91-93 科學實驗室建筑設計規范》的要求,科學實驗建筑應由實驗用房、輔助用房、公用設施用房等組成,其設計應合理安排各類用房,做到功能分區明確、聯系方便、互不干擾。所以,即便在以實驗用房為主體的化學教學實驗樓內,也應該設置相應的輔助用房,如教師休息室(辦公室)、學生更衣室、藥品庫房等。在實驗室建設設計初期,就應該將實驗樓內各房屋功能做好規劃,避免在建成后使用過程中,根據實際使用情況及感受,再行調整房屋使用性質,如將實驗室改成辦公室、將辦公室改成藥品庫房等,造成重復建設導致的資金浪費,以及對通風、排風管道,水電管道等的改造,背離原先最優的設計方案,而造成新的實驗室安全隱患。

學生應將隨身攜帶的與實驗不相關的東西全部放在更衣室里,不能帶入實驗室,如書包、文具、外衣等。盡可能少將物品帶入帶出實驗室,避免被實驗藥品、試劑污染而發生安全事故。如確實沒有條件設立專門的學生更衣室,也應該在教學實驗室外相對寬敞的走道里設置存物箱,方便學生存放不必要帶入實驗室的個人物品。

根據國家《危險化學品安全管理條例》的要求,藥品庫房屬高危區域,建設要求非常高,要做到防爆的效果。庫房作業場所應設置通信、報警裝置,并保證處于適用狀態。庫房屬爆炸危險場所,應選用具有相應的防護性能的配電設備,裝防爆式電燈、電線穿管等[11]。電閘應設在庫外防雨處。庫房應設有通風系統,屋內通風口應設在近地面處,因為藥品、試劑等升華、揮發等產生的危險氣體一般密度高于空氣,會沉降在庫房近地面層的空間內。

3.2 教學實驗室內設計專門的功能區

化學類教學實驗室內除了設置實驗教學區域外,應單獨留出相當部分空間設計成專門的功能區,與實驗教學區域配套使用。專門的功能區主要包括實驗防護設備存放專區、急救箱、存放臨時少量藥品的藥品柜、氣瓶柜、實驗廢棄物存放專區等。防護設備存放區應存放與該實驗室承擔的教學實驗相匹配的防護設備。教學實驗室應設置專門的少量藥品的藥品柜,實驗室使用的氣瓶也應設置專門的氣瓶柜存放,有利于對實驗藥品、氣瓶的管理,減少安全隱患。根據國家《危險化學品安全管理條例》的要求,危險廢物產生地(教學實驗室)必須設置危險廢棄物室內臨時存放區,張貼專用警示標志。

3.3 多樣化完備的通風和排風系統

化學教學實驗室承擔的基礎化學實驗包括無機化學實驗、有機化學實驗、物理化學實驗和分析化學實驗等。對于承擔不同種類化學實驗的教學實驗室,根據實驗產生有毒有害廢氣種類和廢氣量的不同,設置與其相適應的通風和排風系統。凡進行對人體有害氣體、蒸氣、氣味、煙霧、揮發物質等實驗工作的實驗室,如有機化學實驗室或者部分無機化學實驗室,應設置通風櫥。其他有加料口、取樣口或尾氣排放口的大型儀器,如無法進通風櫥的,可以針對每個儀器加料口、取樣口或尾氣排放口的特殊工況以及排放、泄露氣體的流量大小,設計有針對性的專門的通風管接口與之相連接。通風風機負荷應根據每個實驗室承擔的不同實驗的情況,單獨計算達到風量要求所需電機的負荷。如果通風系統排出的有害物濃度超過有關標準規范規定的允許排放標準時,則應采取凈化措施。工作時間連續使用排風系統的實驗室應設置相應的送風系統,送風量宜為排風量的70%,并應根據工藝要求對送風進行空氣凈化處理。

對于教學實驗室內設置的廢液回收柜、藥品臨時存放柜和氣瓶存放柜等設施,也應添加相應的通風設施。廢液回收柜和藥品臨時存放柜應設置24小時持續通風,存放柜頂部開口與通風管道連接,存放柜內每層夾板也都應加上通風口,保證存放柜內每層空間都達到通風效果。氣瓶存放柜頂部開口與通風管道連接,并且有每小時不小于3次換氣的通風措施。

4 安全設施配備齊全

4.1 消防設施

根據國家標準《GB 50016—2014建筑設計防火規范》的要求,教學實驗樓除了在設計上需要達到消防安全的要求外,還應該在樓里配備相應的消防設施,如在走道兩側設置室內消火栓系統,在各房屋內配備相應的滅火器材等。根據國家標準《GBJ140—90建筑滅火器配置設計規范》的要求,在火災危險性大的實驗室內應配置滅火器。化學類教學實驗室內都應配備泡沫式滅火器或者干粉式滅火器。由于藥品庫房屬于嚴重危險級,應增加一個滅火器,并配置一套自主呼吸器。

需要特別指出的是,教學實驗室內不建議安裝消防噴淋裝置,但煙感系統可以保留。因為用水滅火,遇到如易燃有機溶劑等,漂浮在水上的著火溶劑會燃燒到水流淌到的任何地方,會起到反作用。另外噴淋裝置噴出的水會損壞精密儀器,帶電源的實驗儀器遇水會產生短路等現象,不但損壞了儀器,短路造成的火花還可能擴大火災的著火點。可以用滅火毯、滅火干粉取而代之。

實驗樓內還可植入警衛照明系統,方便實驗樓的值班人員巡視時發現消防安全隱患。該系統在每間實驗室門外設立一盞警示燈,與實驗室內的電路系統相連。如果實驗室電源全部斷開,則警示燈顯示紅色,如果實驗室內有照明、電插座等電源被使用,則警示燈顯示綠色。晚上值班人員在不進入實驗室的情況下,可根據走道內每間實驗室的警示燈的顏色判斷實驗室內電源使用情況,及時發現過夜實驗、脫崗實驗等安全隱患大的行為。

4.2 實驗防護設備存放專區

根據推薦性國家標準《GB/T 11651—2008 個體防護裝備選用規范》的要求,建議在工作環境有危險存在的場所配備相應的防護設備。比對標準中列出的危險作業類別,化學類教學實驗室可能涉及到易燃易爆場所、沾染性毒物作業、射線作業和腐蝕性作業等。如:接觸有毒物質的教學實驗,應該配備防毒面具；接觸有腐蝕性化學試劑的教學實驗,應該配備防護手套,防護面具等；接觸易燃、易爆化學品的教學實驗,應該配備防靜電工作服等。

4.3 廢棄物存放點

根據《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》、《危險化學品安全管理條例》、《GB 18597—2001 危險廢物貯存污染控制標準》等文件的有關規定,危險廢物產生地(教學實驗室)必須設置危險廢棄物室內臨時存放區,張貼專用警示標志,并做到安全、牢固,遠離水源、火源。化學類教學實驗室屬危險廢物產生地,應設立專門的廢棄物臨時存放點[12]。存放點可設置危險廢物存放桶、危險廢液存放柜,存放柜必須有通風設施。廢液、廢固需要通過有資質的專門的化學廢棄物處理公司集中處理。教學實驗室中玻璃儀器較多,產生的碎玻璃也應單獨回收。

4.4 藥品柜和氣瓶柜

根據《JGJ 91-93 科學實驗室建筑設計規范》的要求,必須存放少量日常使用的化學危險品的實驗室,應設置24小時持續通風的專用化學品貯存柜或通風柜。物品柜(架)自身應具有足夠的承載能力,并應與墻體牢固連接,物品柜(架)橫隔板應上下位置可移動。氣瓶應放在主體建筑物之外的氣瓶存放間,但對日用氣量不超過1瓶的氣體,實驗室內可放置一個該種氣體的氣瓶,并設置專用的有通風設施的氣瓶儲存柜。使用氫氣及可燃氣體的實驗室還應設置報警裝置。

5 安全標志全面到位

5.1 說明類

針對低年級本科生的特點,在化學類教學實驗室里張貼安全標志可以有效提高學生的安全意識。《JGJ 91-93 科學實驗室建筑設計規范》中提到在建筑物內危險場所應張貼危害性標志,《危險化學品安全管理條例》中也提到危險試劑儲存地應設置明顯的安全警示標志。本文所述標志包括所有實驗室張貼的圖標標志、說明性文字、示意圖等。安全標志按其展示功能可分為說明類安全標志、提示類安全標志和警告類安全標志。

說明類安全標志的主要作用為輔助學生對實驗室儀器設備的辨別,對儀器、試劑使用方法的介紹等。對于實驗室內各種開關、閘門、閥門等可張貼圖文型的標志,如“插座電源開關”、“通風櫥開關”、“總水閥”、“總煤氣閥”等。對實驗室內各設施、設備以及儀器等可張貼文字型標志,如“藥品柜”、“廢液回收柜”、“去離子水”、“滅火器”等。對實驗室內儀器、公用的危險試劑等,如覺得有必要加以特殊說明,可以加文字型使用說明,如“硫酸使用說明”、“氣相色譜使用說明”等。

5.2 提示類

提示類安全標志的主要作用為引導學生實行安全的行為準則。化學類教學實驗樓應在每個實驗室內門板上張貼本實驗樓布局及消防安全疏散示意圖,在出現安全緊急情況下,引導學生快速正確地離開實驗室，或者準確地找到安全應急設施而進行必要的補救。示意圖中的內容應包括本實驗室所在實驗樓的位置、實驗樓的緊急出口、安全通道以及應急燈、滅火設備位置等的位置。教學實驗室內危險試劑的存取、有揮發性氣體產生的實驗等都應在通風櫥內操作,在通風櫥壁上有必要貼上圖文標志,提醒學生實驗時“注意安全”,并且有必要“必須戴防護手套”、“必須戴防護眼鏡”等。

5.3 警告類

警告類安全標志的主要作用是警告學生所涉及實驗的試劑、儀器的危險性可能造成的嚴重后果,明確禁止學生在實驗室的一些行為等。在教學實驗室門口可以張貼“實驗室嚴禁帶入食品、飲料,嚴禁帶出化學試劑”、“禁止煙火”的警告標志,告誡學生切實遵守該行為規范。在插座電源邊上張貼“當心觸電”,在實驗使用的煤氣燈旁張貼“當心灼傷”,在有可能接觸到危險化學試劑的通風櫥壁上張貼“當心腐蝕”、“當心中毒”等圖文標志,警告學生這類實驗試劑、設備等在使用或操作過程中可能會產生的嚴重的安全隱患,在實際使用和操作中應加倍仔細謹慎。

6 必不可少的應急設施

6.1 洗眼裝置

應急設施是化學類教學實驗室里必備的設施之一。在實驗過程中,輕微的人員受傷情況,通過應急設施可以解決,較嚴重的人員受傷情況,應急設施也可以進行初期處理,為后續救援爭取寶貴的時間。

化學類教學實驗室內的洗手池邊宜設置洗眼器,當化學試劑不慎污染眼睛后,可開啟洗眼器使自來水對準眼睛沖洗,除去眼睛里的污染物。凡經常使用強酸、強堿，有化學品燒傷危險的實驗室,如有機化學實驗室、無機化學實驗室等,在出口就近處宜設置緊急沖淋洗眼裝置。這些洗眼裝置,必須每月至少檢查一次,確保能正常使用。

6.2 急救箱

化學類教學實驗室內應設置急救箱,急救箱里應存放常用的急救物品,如繃帶、燙傷膏、創可貼、酒精棉球、紗布、滅火毯、硼酸溶液、小蘇打溶液等。急救箱中的藥品應注意及時更換,確保能正常使用。

7 結束語

實驗室安全是學校安全的重中之重,化學類教學實驗室的安全、環保問題，國際上沒有統一的標準,合格的實驗室唯一的評判原則是實驗室無安全漏洞,無任何安全隱患。高校在對實驗室基礎設施建設的同時,應把實驗室的安全、環保納入規劃中。在建設過程中可以聘請國內外專業機構安全專家,多從安全、環保的角度給實驗室“找茬”,邊邊角角、犄角旮旯處也不能忽視,盡可能地在實驗室建設階段消除實驗室的安全隱患。

References)

[1] 吳巖,杜立宇,梁成華.化學類實驗室的建設與管理研究[J].教育教學論壇,2012(12):171-172.

[2] 唐嵐,李曉林,謝慶春,等.高校化學實驗室安全規范管理探究[J].實驗技術與管理,2010,27(3):249-252.

[3] 中國科學院北京建筑設計研究院. JGJ91-93 科學實驗室建筑設計規范[S]. 北京:標準出版社,1993.

[4] 喻可芳. 生物、化學類教學實驗室建設的幾個問題[J].實驗技術與管理,2004,21(2):143-146.

[5] 朱永東,張振剛.美國ABET工程教育專業質量認證研究[J].中國高教研究,2009(12):54-56.

[6] 張涵. 素質教育視域下普通高校安全教育課程的設置[J].管理工程師,2013(2):70-72.

[7] 鮑敏秦,張原.加強高校學生安全教育的必要性及其措施[J].實驗技術與管理,2013,30(3):204-205.

[8] 應安明,王桂玲.實驗室建設規劃是新形勢下高校實驗室發展的關鍵[J].實驗技術與管理,2007,24(1):134-137.

[9] 馮敏俠,莊中華,勞靜.做好實驗室建設規劃 促進實驗室建設發展[J].實驗室研究與探索,2012,31(8):423-426.

[10] 高惠玲,郭萬喜,李曉林,等.建立高校化學類實驗室安全長效管理機制的探索[J].實驗技術與管理,2011,28(10):175-177.

[11] 張榮.危險化學品安全技術[M].北京:化學工業出版社,2005.

[12] 禤金彩,龍寒.普通高校實驗室危險廢物處置的現狀與對策思考[J].實驗室科學,2014,17(1):177-183.

Discussion on construction of chemistry teaching laboratory based on laboratory safety and environmental protection

Dong Peng, Gao Huiling, Tang Lan, Dong Lingyu, Li Xiaolin

(Department of State-owned Assets,Beijing University of Chemical Technology,Beijing 100029,China)

The importance of the safety and environmental protection of the chemistry teaching laboratory in universities is analyzed. Combined with the actual work,some suggestions of chemistry teaching laboratory construction are summarized based on the relevant regulation and standard,from the safety and environmental protection points of view. These suggestions may reduce the potential safety problems for this kind of laboratories.

safety of laboratory; chemistry teaching laboratory; authentication by accreditation board for engineering and technology(ABET)

2015- 03- 25 修改日期：2015- 04- 14

董鵬(1981—),男,江蘇丹陽,碩士,助理研究員,主要研究方向為實驗室技術安全、環境保護管理.

E-mail：dongpeng@mail.buct.edu.cn

G482

B

1002-4956(2015)10- 0227- 05