化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)RAMP體系的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)估研究

郭麗芳, 張瑋瑋, 王明文, 董 彬, 陸慧麗

(1. 北京科技大學(xué) 自然科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心, 北京 100083； 2. 北京科技大學(xué) 化學(xué)與生物工程學(xué)院, 北京 100083)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)RAMP體系的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)估研究

郭麗芳1, 張瑋瑋1, 王明文2, 董 彬2, 陸慧麗1

(1. 北京科技大學(xué) 自然科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心, 北京 100083； 2. 北京科技大學(xué) 化學(xué)與生物工程學(xué)院, 北京 100083)

借鑒RAMP風(fēng)險(xiǎn)防控體系,改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室安全管理,引導(dǎo)學(xué)生正確識(shí)別化學(xué)實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)、合理評(píng)估風(fēng)險(xiǎn),實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)差異化管理,將化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)控制到最小,為化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)與科研提供了有效的保障。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)； 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別； 風(fēng)險(xiǎn)防控體系

2010年,Robert H.Hill和David C.Finster教授在他們的著作“Laboratory Safety for Chemistry Students”中提出了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)“RAMP”風(fēng)險(xiǎn)防控體系[1],其中的“R”即“Recognize hazards”識(shí)別危險(xiǎn)；“A”即“Assess the risks of those hazards”評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)；“M”指“Minimize and control those hazards”,減控危險(xiǎn)；“P”則指“Prepare to respond to emergencies”,應(yīng)急準(zhǔn)備。此外,該理論體系將化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的風(fēng)險(xiǎn)源分為媒介、條件、行為3個(gè)方面,系統(tǒng)地對(duì)常見(jiàn)化學(xué)性危險(xiǎn),如接觸腐蝕性危險(xiǎn)品、易燃性危險(xiǎn)品、物理性危險(xiǎn)和健康性危險(xiǎn)4類(lèi)情形進(jìn)行了梳理分析,提出學(xué)生應(yīng)該正確識(shí)別這些危險(xiǎn),并能評(píng)估風(fēng)險(xiǎn),通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)差異化最優(yōu)管理,將實(shí)驗(yàn)室中發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)控制到最小。美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)(ACS)2016年發(fā)布化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全指南,重點(diǎn)評(píng)價(jià)和推廣了“RAMP”風(fēng)險(xiǎn)防控體系。

多年來(lái),我校積極建立和完善化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和儀器設(shè)備管理工作,在工作中始終把安全管理放在首要位置,嘗試以RAMP風(fēng)險(xiǎn)防控體系為指引,改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理模式,嚴(yán)格對(duì)化學(xué)品和實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行管理,引導(dǎo)學(xué)生在識(shí)別危險(xiǎn)、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等環(huán)節(jié)做到差異化應(yīng)對(duì)、合理減控危險(xiǎn),并取得了較好的實(shí)際效果。

1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)識(shí)別

正確識(shí)別危險(xiǎn)是科學(xué)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)、妥善處理事故的前提和基礎(chǔ)。學(xué)生只有對(duì)水、電、煤氣、易燃易爆物質(zhì)、有毒有害物質(zhì)等事物的性質(zhì)、操作要求有了明確的了解,在理論上才能進(jìn)行安全的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。為此,須引導(dǎo)學(xué)生全面了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的危險(xiǎn)源,區(qū)分危險(xiǎn)事項(xiàng)類(lèi)別,制作“化學(xué)實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)事項(xiàng)清單表”,熟悉一項(xiàng)勾一項(xiàng),逐項(xiàng)識(shí)別危險(xiǎn)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)主要來(lái)源于3個(gè)方面,即媒介、條件、行為。

1.1 媒介危險(xiǎn)源

媒介危險(xiǎn)源主要包括致癌致病致畸型生物危害物質(zhì)、催化劑以及一些危險(xiǎn)化學(xué)品,如爆炸品,壓縮氣體和液化氣體,易燃液體、自然物品和遇濕易燃物品,氧化劑和有機(jī)過(guò)氧化物,有毒品,放射性物品,腐蝕品等。以易燃易爆物品為例,常見(jiàn)三硝基甲苯、環(huán)三次甲基三硝銨、雷酸汞等,往往受到高熱摩擦撞擊震動(dòng)等外來(lái)因素的作用,發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量的氣體和高熱,引起爆炸；或者由于加熱撞擊而發(fā)生分解,突然分解氣化而爆炸；或者強(qiáng)氧化劑與性質(zhì)有抵觸的物質(zhì)混存,引起燃燒和爆炸[2]。借鑒國(guó)際ABET認(rèn)證要求,由于在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中使用的試劑許多是易燃易爆和有毒的化學(xué)危險(xiǎn)品,如果管理不善或使用不當(dāng),易產(chǎn)生燃燒或爆炸和中毒事故。因此實(shí)驗(yàn)室必須定期更新化學(xué)品清單,統(tǒng)一規(guī)范化學(xué)品安全技術(shù)說(shuō)明書(shū)。化學(xué)試劑使用說(shuō)明一般包括5部分內(nèi)容,即物理化學(xué)性質(zhì)、急救措施、處理和儲(chǔ)存、消防措施、泄露處理方法[3]。對(duì)易燃、易爆和易中毒等這些化學(xué)品的分類(lèi)和日常保管應(yīng)做較詳細(xì)的介紹,開(kāi)啟易揮發(fā)液體試劑之前( 特別是夏季) ,應(yīng)先將試劑瓶放在自來(lái)水流中冷卻幾分鐘,開(kāi)啟時(shí)瓶口不要對(duì)人,應(yīng)在通風(fēng)櫥中進(jìn)行等[4]。

1.2 條件危險(xiǎn)源

條件危險(xiǎn)源包括高壓、低壓、電流、不平的表面、尖銳物品、粉塵、熱表面、極冷、蒸汽、噪音、雜亂、磁場(chǎng)、缺氧、紫外線輻射、激光燈等,這些都可能導(dǎo)致事故的發(fā)生。比較典型的例子是物理爆炸。由于物質(zhì)的物理變化,如溫度、壓力、體積的變化,會(huì)引起爆炸,例如容器內(nèi)液體過(guò)熱氣化而引起的爆炸,壓縮氣體液化氣體超壓引起的爆炸等都屬于物理爆炸。

為了預(yù)防顯性直接危險(xiǎn)源事故的發(fā)生,實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)該在每次實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行自查,負(fù)責(zé)安全的職能部門(mén)須進(jìn)行定期檢查和專(zhuān)項(xiàng)抽查[5],還可以通過(guò)規(guī)范操作、制定標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)監(jiān)管等措施消除安全隱患[6]。在被保護(hù)對(duì)象和顯性直接危險(xiǎn)源能量之間設(shè)置隔離系統(tǒng),建立隔離系統(tǒng)的檢測(cè)、修復(fù)和報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)在隔離效果降低時(shí),能適時(shí)報(bào)警,并修復(fù)隔離系統(tǒng)、檢測(cè)和修復(fù)系統(tǒng)中的自動(dòng)控制器具,確保具有良好的靈敏度和可靠性[7]。

1.3 行為危險(xiǎn)源

行為危險(xiǎn)源主要包括生成次級(jí)產(chǎn)品及化學(xué)混合物、使用電力設(shè)備不當(dāng)、長(zhǎng)期使用烘箱、交叉重復(fù)使用吸液管、處理化學(xué)廢品、運(yùn)輸危險(xiǎn)化學(xué)品、操作玻璃儀器或者其他尖銳物品、加熱化學(xué)品、萃取、離心過(guò)濾、不按操作規(guī)范操作等。如某大學(xué)實(shí)驗(yàn)室突發(fā)火情,事故原因是學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)出門(mén)時(shí)忘記關(guān)電路而引發(fā)火災(zāi)。再如1名教師在做實(shí)驗(yàn)時(shí),中途出去了2～3 min,就在這段時(shí)間內(nèi),發(fā)生了甲醛泄漏事故,按照實(shí)驗(yàn)的規(guī)范要求,師生在做實(shí)驗(yàn)時(shí),不得中途離開(kāi),以應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。此外,實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢液、廢棄物不能有效回收和恰當(dāng)處置則可能污染大氣、土壤、地下水等,隨意傾倒廢液或者亂扔廢棄物不僅會(huì)污染環(huán)境,而且可能給自身造成傷害。

學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)具有高度的安全意識(shí),不能由于人為的原因而增加風(fēng)險(xiǎn)源,出入實(shí)驗(yàn)室須嚴(yán)格遵守門(mén)禁規(guī)定,不亂串實(shí)驗(yàn)室,遵守實(shí)驗(yàn)室日常管理規(guī)定,不得在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)飲食及進(jìn)行娛樂(lè)活動(dòng),不得使用明火,不得在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)留宿。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前須制訂實(shí)驗(yàn)方案，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遵守操作規(guī)程、不得擅自離崗，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后及時(shí)關(guān)閉儀器設(shè)備及氣源、水源、電源、門(mén)窗等。有的學(xué)校進(jìn)行錯(cuò)誤操作案例演習(xí),收效甚好。如展出一些實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的不規(guī)范操作和儀器擺放不正確的實(shí)例,引導(dǎo)學(xué)生找出問(wèn)題和錯(cuò)誤,指出案例中實(shí)驗(yàn)室的一些安全隱患,糾正不正確的操作習(xí)慣,從而減少了行為危險(xiǎn)源[8]。

2 化學(xué)實(shí)驗(yàn)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)

通過(guò)教育和培訓(xùn),使學(xué)生能夠準(zhǔn)確評(píng)估具體危險(xiǎn)的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)性。這種風(fēng)險(xiǎn)是指人們由于接觸不安全的化學(xué)品,采取不正當(dāng)?shù)牟僮鞒绦?或者使用某種不安全的設(shè)備而導(dǎo)致身體、環(huán)境受到傷害的可能性和嚴(yán)重程度。評(píng)估風(fēng)險(xiǎn),首先要做好一些準(zhǔn)備工作。如讀懂產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)、看懂危險(xiǎn)警示標(biāo)簽、清楚物品燃點(diǎn)和自燃溫度、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全檢查、將風(fēng)險(xiǎn)按緊急和嚴(yán)重程度排序等。關(guān)于評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)的具體方法,可以借鑒美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)推薦的5種模型[9]。

(1) 控制帶法:根據(jù)限值和條件(比如燃點(diǎn)、爆點(diǎn),溫度、壓力)以及操作程序,將風(fēng)險(xiǎn)劃分為幾個(gè)控制帶,從低風(fēng)險(xiǎn)到高風(fēng)險(xiǎn),分別擬定不同的應(yīng)對(duì)策略。

(2) 作業(yè)危害分析法:記錄化學(xué)實(shí)驗(yàn)所涉及的每個(gè)工作步驟和風(fēng)險(xiǎn),逐項(xiàng)應(yīng)對(duì)。

(3) 如果分析法:假設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)可能發(fā)生的一系列問(wèn)題,找出可能存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),提出應(yīng)對(duì)措施。

(4) 檢查清單法:根據(jù)以往該項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn),列明風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)檢查清單,一一對(duì)應(yīng)排查,采取有針對(duì)性的預(yù)防措施。

(5) 標(biāo)準(zhǔn)操作程序法:嚴(yán)格規(guī)范化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作程序,明確風(fēng)險(xiǎn)所在。

3 化學(xué)實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,可以根據(jù)物品的數(shù)據(jù)值確定不同等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)。如發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn),可以分為4級(jí)：最低一級(jí)為物品的燃點(diǎn)遠(yuǎn)超周?chē)h(huán)境溫度,第二級(jí)為燃點(diǎn)接近周?chē)h(huán)境溫度、預(yù)期集中在高于10%的位置,第三級(jí)為周?chē)鷾囟阮A(yù)期集中在高于燃點(diǎn)10%的位置,第四級(jí)為存在引火物、預(yù)期可能發(fā)生空氣或水劇烈反應(yīng)、導(dǎo)致爆炸等。

對(duì)于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的危險(xiǎn),可以分為4級(jí)：第一級(jí)為在實(shí)驗(yàn)程序中預(yù)期沒(méi)有化學(xué)變化,第二級(jí)為沒(méi)有已知不相容的物質(zhì)在實(shí)驗(yàn)中被使用,第三級(jí)為存在已知化學(xué)反應(yīng)或者危險(xiǎn)混合物,第四級(jí)為正在進(jìn)行高度危險(xiǎn)的化學(xué)反應(yīng)。

從操作流程的角度去確定可能發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)。如個(gè)人保護(hù)裝置(PPE)分為4級(jí)：第一級(jí)為僅覆蓋腿和腳,第二級(jí)為有乳膠手套和眼保護(hù),第三級(jí)為有合適的手套、眼保護(hù)、實(shí)驗(yàn)服,第四級(jí)為全流程專(zhuān)業(yè)保護(hù)裝置。在訓(xùn)練程度上,也可分為:僅認(rèn)識(shí)化學(xué)品標(biāo)簽、知道實(shí)驗(yàn)流程、進(jìn)行突發(fā)事件培訓(xùn)、進(jìn)行預(yù)演習(xí)等不同層級(jí)。

在確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)時(shí),須注意即使是同一種材質(zhì),也可能具有不同的危險(xiǎn)性。如同樣是玻璃儀器,像蒸發(fā)皿、試管等是可以直接加熱的,可直接在明火上加熱,而燒杯、燒瓶等儀器的加熱應(yīng)是間接的,加熱過(guò)程要墊石棉網(wǎng)或用水浴、油浴；再如量筒、容量瓶等儀器是不能加熱的,要在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)使用,如果玻璃儀器選擇不當(dāng),將有可能在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生破裂，甚至爆炸以及別的一些難以想象的實(shí)驗(yàn)事故[10]。因此對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)要根據(jù)不同的條件,按照具體的情況進(jìn)行評(píng)估,不能一概而論,否則將有可能發(fā)生危險(xiǎn)。此外,技術(shù)因素造成化學(xué)事故的幾率最高,也是引起化學(xué)事故最復(fù)雜的原因,例如實(shí)驗(yàn)室設(shè)施不合適、儀器設(shè)備陳舊、工藝落后、管理紊亂、缺少科學(xué)的規(guī)章制度或不執(zhí)行規(guī)章制度等,其風(fēng)險(xiǎn)程度很高,需要引起高度重視[11]。

4 結(jié)語(yǔ)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全問(wèn)題,始終是一個(gè)值得高度重視的問(wèn)題。基于學(xué)科傳統(tǒng)和專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),我校大多數(shù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室涉及危險(xiǎn)化學(xué)品、危險(xiǎn)廢棄物、壓力氣瓶、特種設(shè)備、輻射設(shè)備、生物試劑、高溫高壓設(shè)備等危險(xiǎn)源,這些危險(xiǎn)源還會(huì)在有限的實(shí)驗(yàn)空間累計(jì)疊加,需要認(rèn)真應(yīng)對(duì)。通過(guò)借鑒國(guó)外RAMP風(fēng)險(xiǎn)防控體系,認(rèn)識(shí)危險(xiǎn)、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn),全流程差異化應(yīng)對(duì),有效防范和化解了化學(xué)事故風(fēng)險(xiǎn),保障了實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和科研工作的順利開(kāi)展。

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Research on risk identification and assessment of RAMP system for chemical experimental teaching

Guo Lifang1, Zhang Weiwei1, Wang Mingwen2, Dong Bin2, Lu Huili1

(1. Basic Experimental Center for Natural Science, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. School of Chemistry and Biological Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)

Based on the RAMP risk prevention and control system,the traditional laboratory safety management is improved, the students are guided to correctly identify the hazards in chemical experiments and reasonably assess the risks of these hazards. The differential risk management is realized and the risks of accidents in the chemical laboratory are minimized, which provides the effective guarantee for the teaching and scientific research in the chemical laboratory.

chemical experimental teaching； risk identification; risk prevention and control system

2017-06-25

郭麗芳(1975—),女,江西九江,碩士,工程師,主要從事實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和儀器設(shè)備管理.

E-mail：guolifang@ustb.edu.cn

10.16791/j.cnki.sjg.2017.12.066

G474

B

1002-4956(2017)12-0272-03