美國大學實驗室安全管理對我國建設安全“雙一流”實驗室的啟示
——以密西根大學安娜堡分校為例

鹿現永

（北京航空航天大學 化學學院，北京 100191）

習近平總書記在十九大報告中指出，中國要加快一流大學和一流學科的建設。2019 年中共中央和國務院頒布的《中國教育現代化2035》指出，完善教育質量標準體系，制定覆蓋全學段、體現世界先進水平、符合不同層次類型教育特點的教育質量標準。實驗室承擔著高校人才培養和基礎科學研究的雙重作用，其建設管理水平與高校的教學、科研的綜合實力密切相關[1]。世界一流的大學和一流的學科及世界一流水平的教育質量標準建設與一流的實驗室安全管理緊密關聯。為了確保實驗室在教學、科研等方面的正常運行，必須重視實驗室安全。近年來，高校實驗室安全事故時有發生，造成比較嚴重的人員傷亡和國家財產損失。由于實驗室的特殊屬性，必然存在諸如輻射、高溫、高壓、易燃、易爆等危險因素，容易引發實驗安全事故。因此實驗室安全管理是高校“雙一流”建設的關鍵[2]。一流的實驗室安全管理制度、管理理念和專業管理人員是我國建設安全一流的高校實驗室的重點建設內容。本文以美國密西根大學安娜堡分校為例，通過分析美國高校對實驗室管理的頂層設計、管理層級制度、化學危險、生物危險、物理危險等管理的分析，為我國的安全“雙一流”實驗室的建設提供借鑒。

1 美國大學實驗室安全管理的頂層設計

美國是世界高等教育水平最發達的國家，這與一流的研究生教育和一流的實驗室管理密切相關。美國高校實驗室管理制度主要基于美國勞工部的職業安全與健康管理局發布的《實驗室安全指南》（以下簡稱《指南》）[3]。《指南》首先確定了職業安全健康的具體標準：實驗室危險化學品職業暴露標準、實驗室危險信息交流標準、血源性病原體標準、個人防護設備標準、有害能源控制標準等；其次對于實驗室安全隱患處置的分級管理制度進行最低標準規定；此外，《指南》對化學危害、生物危害、物理危害和其他危害等主要安全問題進行了詳細規定。《指南》還確定了高壓滅菌 器、消毒器、離心機、壓縮氣體、冷凍液、電、火、工作作業標識、高空墜物或滑倒損傷等一系列安全隱患及對應控制的美國國家標準。美國高校根據各自的具體情況，對實驗室的管理制度進行細化。筆者著重介紹美國高校實驗室管理部門、首席研究員、實驗室工作人員三級管理體系及其具體運行策略，并結合我國實驗室安全管理現狀，探討目前實驗室安全管理問題，對我國建設一流安全實驗室提出相應對策。

2 美國大學實驗室安全的層級管理

2.1 實驗室安全管理部門

環境安全與健康處（Environment，Safety and Health，ESH）是美國高校實驗室安全的管理部門。美國公立大學密西根大學安娜堡分校的 ESH 部門有執行董事、商業運行、環境保護與許可、消防安全服務、危險品管理、輻射安全管理、研究與運行安全、生物安全、研究健康與安全等10 個部門，共有近百名職員[4]。ESH 工作目的是為學校職員、固定職員、學生和訪問學者制定具有良好操作性的安全和健康的規章制度，為教學科研提供一個健康安全工作環境。凡是有儲存和使用化學品、生物品、放射材料、研究型動物和設備應用于教學、研究、觀察和測量為目的的房間或空間均屬于ESH 管轄的實驗室區域。ESH 負責制定和修訂化學安全健康手冊，并負責評估和評價當年度安全手冊使用的有效性。此外，ESH 部門對于化學藥品的購買、使用、儲存和處理進行閉環式管理。ESH 部門幫助首席研究員對于實驗室存在潛在的安全隱患評估、個人防護設施安裝使用等問題提供培訓。同時ESH 部門檢查實驗室安全記錄，對于出現的安全隱患問題提醒實驗人員，并提供科學合理的建議。ESH 在實驗室建設前對通風櫥、生物實驗柜、新風系統設點等提供科學指導，對建設后實驗室上述裝置的運行、維護等提供建議。ESH 部門還負責實驗室安全培訓課程的開設與考核，并承擔化學及物理有害廢棄物的處理、化學物質泄漏無害化處理等責任。ESH 部門相當于中國高校的實驗室建設與管理處，其職責高于我國高校的對應部門。

2.2 首席研究員/實驗室負責人的責任

首席研究員（principal investigators，PIs）和實驗室負責人（lab directors，LDs）要確保每一位工作人員安全健康的工作環境。PIs/LDs 要熟識實驗室存在的各種安全隱患與相對應的處理策略，負責撰寫實驗室化學藥品和實驗儀器操作的標準操作程序（standard operating procedures，SOP），確保每位實驗人員接受安全培訓和考核，提供必備的個人防護產品，張貼具有安全標識和宣傳畫，建立實驗室安全文化，負責實驗室常規的安全檢查，批準實驗人員進行高危、極端條件下化學藥品的使用，及時向ESH 部門匯報實驗室化學藥品遺灑及處理情況和實驗室安全問題引起的人員傷亡，還要負責對實驗室外來人員的安全告知等工作。總之，PIs/LDs 要對所管理的科研實驗室、教學實驗室負直接責任。

2.3 實驗室所有工作人員的責任與義務

實驗室的所有工作人員（職員、志愿者、學生、訪問學者等）均須遵守實驗室規章制度，主動接受ESH 部門的安全培訓，確保自己工作區域的安全。實驗前要熟知實驗材料的安全隱患，對實驗材料存在的安全隱患做科學合理的個人防護，對高危、極端環境下化學藥品的使用需要經過 PIs/LDs 的同意，對實驗室存在的安全隱患要及時向 PIs/LDs 匯報等。此外，實驗工作人員也有配合 PIs/LDs 進行日常實驗室安全檢查的責任。實驗室所有工作人員和 PIs/LDs 一起確保安全健康的實驗室工作環境。

3 密西根大學安娜堡分校實驗室安全操作流程

密西根大學安娜堡分校實驗室管理有指導性的手冊供實驗人員參考，主要有《化學健康手冊》（Chemical Hygiene Plan，CHP）[5]、《生物安全手冊》（Biosafety Manual，BM）[6]和《血液病原體暴露控制手冊》（Bloodborne Pathogens Exposure Control Plan，BPECP）[7]。下面筆者結合上述三種手冊的相關要求，介紹密西根大學安娜堡分校實驗室安全操作的整體流程。

3.1 密西根大學安娜堡分校實驗室的安全隱患及控制

實驗安全隱患包括化學、生物、設備與輻射等。化學試劑的使用和儲存過程均可以產生對人身健康產生傷害。腐蝕性試劑、氧化劑、過氧化物、易爆物、超冷液體、壓縮氣體、引發劑、輻射材料、生物試劑、有毒氣體、實驗動物、超導磁體等均是引起的安全隱患的重要因素。對化學試劑的儲存，ESH 規定使用者必須標注試劑開始使用日期。另外，對一般化學試劑的使用，使用者須嚴格遵守SOP 流程，對產生的隱患要有提前預防。對高腐蝕性液體如王水、氫氟酸等，實驗人員須經過PIs/LDs 同意并經過ESH 相關的培訓方可使用。此外對于化學試劑、生物試劑在實驗室的存放，須按照性質不同進行分類存放，而且須隨時更新臺賬以便查詢。ESH 要求高壓氣瓶的儲放需要直立放置，并且掛有使用狀態標牌，氣瓶儲藏室要有ESH相對應的部門連接氣體傳感報警器。對高毒性、可燃性氣體如 CO、氫氣、氯氣、氟氣等的購買和使用也須經過ESH 相關部門的批準和隱患監控。對血液病原體（艾滋病病毒 HBV 等）和其他生物隱患的控制，要求實驗人員按照學校《生物安全手冊》和《血液病原體手冊》進行操作。

3.2 密西根大學安娜堡分校實驗室人員的安全防護要求

ESH 要求實驗室內所有的有害物質都必須控制在可暴露的標準之下。對血源體相關的有害物質，必須在排放前進行無害處理，以免造成二次污染。ESH 要求對實驗人員根據有害物質的特性和身體吸收有害物質的途徑進行針對性的防護，使其盡可能減少各種隱患對于人體的損害。工程控制、管理控制和個人防護設備是減少有害物質隱患的三種控制途徑。其中通風櫥、手套箱、局部排風通風系統是最基本的工程控制方式。實驗室內的生物實驗區域還須配置不同級別的生物安全柜。管理控制主要包括標準操作手冊、安全培訓設計、實驗室安全政策、隱患處置手冊等。通過這些管理制度落實，實驗人員可以做到如何避免或減少安全隱患，也可以做到遇到安全問題處置可以有章可循。工程控制和管理控制無法確保實驗人員避免暴露在有害物質的環境中，這就要求實驗人員必須采用有效的個人防護裝置和實驗著裝。眼睛、臉部、頭部、手部、皮膚、呼吸系統和聽力系統均是實驗人員重點保護的部位。該校ESH 部門要求實驗人員要根據不同的安全隱患進行有目的性的人體部位防護。如在生物材料、粉末氛圍、易燃液體等條件下，ESH 要求實驗人員分別穿著棉花/聚酯復合紡絲材料、純棉和防火材質的實驗服、不同材質的手套、不同功能的防毒面罩、不同類型的護目鏡進行針對性的防護。總之，實驗室安全防護不但要有工程控制的硬件支撐，而且要有安全制度和操作流程的軟件保障。

3.3 密西根大學安娜堡分校實驗室基本安全規范

實驗人員操作化學、放射和生物材料時候，必須遵守實驗室安全基本規范。該校ESH 要求食物飲料的制備、儲存和使用必須與實驗區域嚴格分開。實驗室的玻璃儀器、冰箱、自來水和去離子水均不能用于食物制備和儲存。實驗人員嚴禁品嘗化學藥品，實驗結束后用肥皂將手洗凈并用水沖洗干凈后方可離開實驗區域。ESH 要求化學實驗人員嚴格執行美國化學會要求“嚴禁獨自一人在實驗室內工作”以降低在實驗過程的發生安全隱患的概率[8]。此外，該校要求嚴禁實驗人員進行未經PIs/LDs 或ESH 批準的物理、化學與生物實驗。此外在實驗過程中，實驗人員不但要求利用PPE 保護自身重點部位，而且要熟知實驗區域的洗眼器、淋浴裝置、滅火器、滅火毯、火警報警裝置等安全設置。實驗人員也有義務將一切安全實驗隱患匯報給PIs/LDs 或ESH 相關部門。正確處理化學和生物廢棄物將在下面實驗室廢棄物管理詳細介紹。對于實驗參觀者，PIs/LDs 有義務告知實驗室相關規定并提供相關的個人防護裝置后方可進入實驗區域，并派專門人員陪同，而且要告知參觀者存在的安全隱患。對于無須照料的化學反應，實驗人員首先要得到PIs/LDs同意，而且要標注實驗者姓名和聯系電話、化學試劑、反應時間段及相關用電、用水和用氣提示，以避免安全問題的發生。實驗室包含各種電動設備，包括攪拌器、振蕩器、泵、加熱板、加熱器、烘箱和電泳設備等。在實驗室環境中使用的這些及所有電氣設備可能會因電擊，因安裝或維護不當而引起的火災。實驗人員可以通過遵循一些基本準則來保護自己免受電危害。該準則包括保持對實驗室設備狀況的認識，正確使用實驗室設備和安全的工作流程。

3.4 密西根大學安娜堡分校實驗室標準操作程序

密西根大學安娜堡分校ESH 部門要求PIs/LDs 負責實驗室試劑的管理和SOP 的撰寫與修訂。SOP 范圍包括眾多特定的化學物質、化學物質的分類、物理（放射）隱患和實驗室設備等。SOP 也提供了對于實驗室安全隱患的評估和處理。對于常規的實驗室設備操作流程、健康安全隱患和物理安全隱患，實驗人員在學校ESH 官網相關欄進行查詢[4]。SOP 對實驗人員在化學實驗過程中遇到的眾多問題進行引導思考，以便幫助實驗人員掌握在實驗隱患發生時采取有效的處置方式。此外，SOP 也列出了管制藥品目錄和使用批準流程，同時對于高毒和輻射性的試劑的使用的流程也進行了詳細的規定。此外ESH 也有試劑的購買、運輸、標識、儲存、使用和廢棄物實施閉環式管理的標準操作程序。ESH 和PIs/LDs 共同參與上述過程的監管，并且將監管過程產生的文件列入實驗室管理文檔。總之，SOP 為實驗人員和管理者提供了實驗室安全運行的強有力的保障。

3.5 密西根大學安娜堡分校實驗室廢棄物管理

密西根大學安娜堡分校實驗室廢棄物的處理由ESH 專門部門負責。實驗室廢棄物主要包括化學廢棄物、生物有害廢棄物、電池廢棄物、低輻射材料廢棄物等。PIs/LDs 任命的實驗室廢棄物處理管理員負責訂購有害廢棄物的器皿和標簽，同時指導實驗工作人員按照水溶液、油溶液、酸、堿、劇毒物質、易爆廢棄物、化學污染玻璃、汞、針頭、刀片、生物廢棄物等種類進行分類包裝，而且每個廢棄物的器皿須標注具體成分、廢液器皿使用時間、制造廢棄物的實驗者姓名、聯系電話等重要信息。廢棄物管理員每周組織實驗室工作人員進行廢棄物的包裝和密封，然后通知ESH 廢棄物部門進行收集。ESH 專業部門按照標簽標注的廢棄物成分，自己或委托專業公司進行廢棄物的無害化處理。ESH 部門也經常性地深入實驗室對廢棄物的分類進行專門的技術指導，負責化學試劑遺撒的清除等常規業務。在此要特別指出的是，處理實驗室所有廢棄物的費用不是由 PIs/LDs 管理的實驗室承擔，而是由學校預算經費全額支出。

3.6 密西根大學安娜堡分校實驗室安全的培訓

密西根大學安娜堡分校具有完善的實驗室安全教育體系。實驗人員和學生在進入實驗室工作區域前，均須接受嚴格的實驗室安全培訓和考核。只有考核合格人員方可進入實驗室進行科研和教學。ESH 部門負責實驗室安全培訓，以密西根大學安娜堡分校ESH 為例，其在線培訓內容包括常規實驗室安全、生物安全、輻射激光安全、生物和化學試劑運輸、病原體實驗室安全、用電安全等課程。這些在線課程涵蓋了實驗室安全的眾多方面。在線課程的內容以文字、圖片、視頻等方式展現了各種實驗室安全隱患和處置方法，也展示了美國其他高校出現的安全事故和分析，涉及化學試劑的購買和試劑廢棄物處置，也同時對于特殊實驗條件比如生物病原體實驗室、激光實驗室、X 射線實驗室等給予專門培訓。培訓結束后，實驗人員通過在線考試得到合格證，此時才具備進入實驗室的資格。ESH 部門對 PIs/LDs 在實驗室安全方面進行專門培訓，其中包括實驗室的建設與改造指導，實驗室運行、應急、化學試劑目錄等，也包括實驗室化學試劑閉環管理、設備管理、廢棄物管理、生物病原體管理、放射物的閉環管理、管制藥品的管理等。此外，ESH 部門對 PIs/LDs 在實驗室安全檢查和安全定級方面進行針對性培訓。

4 密西根大學安娜堡分校實驗室安全管理對我國高校建設安全一流實驗室的啟示

4.1 健全我國實驗室安全管理體制

我國高校實驗室管理體制為學校、二級單位、實驗室組成的三級聯動的實驗室安全管理責任體系[9]。筆者調研了十幾所中國重點高校的實驗室安全負責部門，大部分高校的實驗室建設與管理處負責學校層面的管理，甚至有些高校的實驗室安全管理工作隸屬保衛處下面的一個科室。目前，這些管理部門存在人員少（一般少于5 人）、管理人員專業性不強、學校對實驗室安全管理經費投入少等問題[10]。這樣會造成非專業人員管理專業的實驗安全工作。當全國某所高校發生安全事故時，學校層面雖然也高度重視實驗室安全的巡查和整改，但是不能從專業角度指導實驗室的課題組長、實驗室主任發現問題和整改安全隱患。在這一方面，我們可以借鑒美國密西根大學安娜堡分校實驗室安全管理經驗，增加實驗室安全專業管理人員，讓專業的人管理專業的事。高校也要為實驗安全人員提供良好的晉升通道，讓其具有與教研系列教師同樣的職稱和薪資上升的渠道，鼓勵更多的專業人員樂于從事實驗室安全工作。相比美國重點大學每年投入幾千萬美元的實驗室安全運行經費，我國高校對于實驗室安全的投入也應加大。我國大學實驗室課題組組長往往重視科研成果的產出，輕視科研過程中存在的安全隱患，并且缺少對學生在實驗過程發生安全問題的及時處置的指導。高校也要確保必要的安全防范設施和裝備齊全有效，配齊配強實驗室安全隊伍，并切實保證實驗室安全經費投入，確保安全責任逐級落實到崗位、落實到人頭、貫穿全部環節。

4.2 加強我國高校實驗室的安全教育與培訓

近年來，我國高校開始重視安全教育，實施實驗室準入制度。清華大學、北京大學、中國科技大學等國內重點高校也對實驗室安全教育列入本科生必修課。中國科技大學、東北大學等高校也開展了國家級虛擬仿真課程對實驗室安全教育進行信息化的建設[11]。但是許多高校的安全教育僅局限于安全講座，向下屬單位下發上級主管部門有關實驗室安全的文件、規章制度等。這些被動式的安全教育雖然對實驗室安全運行起到一定的提示作用，但是很難從根本上提高實驗人員和學生的安全意識。因此，筆者建議我國高校實驗室安全教育要從各專業的培養計劃入手列入必修課程，而且需要在學生剛入學時就開設此類安全教育課程。實驗室安全準入證書僅是教師和學生進入實驗室工作區域最基本的要求。對化學類、材料類、生物類、物理類等相關專業的學生，須進行深入、專業性的實驗室安全方面的培訓和考核，考核合格后頒發準入實驗室證書[12]。準入證書要有有效期，這就需要教師和學生每學年進行最新的實驗室安全培訓才能獲得新的準入許可。此外，高校要通過慕課、微信公眾號、虛擬仿真實驗平臺、大數據云平臺等信息化手段通過案例式教學、規范性培訓，提高安全教育的針對性和實效性，按照“全員、全程、全面”的要求，不斷強化教師和學生的安全意識，建設實驗室安全文化。

4.3 建立實驗室安全運行長效機制

安全“雙一流”實驗室建設的關鍵在于建立實驗室安全長效運行機制。教育部科技司于2019 年頒發了《關于開展 2019 年度高校科研實驗室自查自糾工作的通知》（教技司〔2019〕136 號）。通知中的實驗室安全檢查項目表包括：組織體系、規章制度、安全教育、實驗場所、化學安全、生物安全、機電安全等12大類，目前已成為我國高校實驗室安全長期運行的管理標準和安全檢查依據。我國高校實驗室安全檢查應借鑒美國高校經驗從基層實驗室主任、研究生導師為主的實驗室常規檢查到校級管理部門的專業現場巡查，形成有效的安全檢查體系，此外，要加強安全技術專家組專項檢查。

對危化品、病原微生物、輻射源等，須建立采購、運輸、存儲、使用、處置等全周期管理，避免通過消極封存或控制購買來控制安全隱患，這將影響正常的實驗教學和科學研究工作。實驗室廢棄物的處理要科學分類，并交由專業公司進行無害化處理。實驗室在開展新增實驗項目前必須進行風險評估，明確安全隱患和應對措施。在新建、改建、擴建實驗室時，應當把安全風險評估作為建設立項的必要條件。教育部即將編制《高校實驗室安全管理操作手冊》，為高校日常安全管理、自查自糾、實驗室現場安全檢查等提供規范、專業且細化的指導[13]。此外，實驗教材也需要進行優化設計。以美國大學的化學實驗教材為例，對每個化學實驗均標明實驗安全注意事項，提示每一位實驗教師和學生在實驗過程中存在的主要化學品、玻璃器皿、設備、用電等的安全隱患[14]，這也是我國實驗教材編寫或再版修訂時可借鑒的內容。總之，實驗室安全運行長效機制的建立，是建設安全“雙一流”實驗室的關鍵內容。

5 我國高校建設安全“雙一流”實驗室的展望

我國高校“雙一流”建設的開展，必然會促進安全“雙一流”實驗室的管理體系建設。安全“雙一流”實驗室管理的現代化也必將隨著中國教育現代化的目標而實現。每位教師和學生都應意識到實驗室安全的重要性，每位實驗工作人員和管理者都應更好地意識到安全的責任。科學的實驗室安全管理制度、完善的實驗室安全教育、有效的安全防范設施和裝備、強有力的專業實驗室安全隊伍、充足的實驗安全經費投入等是實驗室安全建設的基礎，也是建設安全“雙一流”實驗室的必要條件。世界一流大學和一流學科建設有利于提升我國高等教育綜合實力和國際競爭力，也必然促進安全“雙一流”實驗室的建設與發展。