冶金學科教學實驗室“分區分類 精準防控”安全管理模式探討

馮 婷，韓麗輝，趙婧鑫

（北京科技大學 冶金與生態工程學院，北京 100083）

高校實驗室作為支撐教學和科研的主陣地，是高等院校的重要組成部分[1-3]，也是人才培養與科研創新的孕育搖籃。實驗室安全成為高校蓬勃發展的基本保障，也是與世界接軌的學科建設中亟待加強的重要方面[4]。新時期，隨著教育教學改革持續深化及“雙一流”建設步伐加快，高校對實驗室建設的投入力度逐漸加大，同時實驗室所涉及的危險源種類、人員流動性以及空間分布情況亦更加復雜，因此實驗室的安全管理面臨更大挑戰[5-6]。

教育部于 2019年發布了《關于進一步加強高校教學實驗室安全檢查工作的通知》，基于文件指導的檢查要點，結合高校實驗室安全檢查項目表[7]，本文以冶金工程國家級實驗教學示范中心為例，針對冶金工程學科本科教學實驗室存在的安全隱患，系統梳理并探討了適用于本學科教學實驗室的安全管理措施，構建了“分區分類，精準防控”的冶金學科實驗室安全管理體系，以便確保實驗教學工作的順利開展。

1 冶金學科教學實驗室安全管理特點

1.1 冶金學科教學實驗室安全狀況

我校冶金工程國家級實驗教學示范中心（以下簡稱“中心”）是冶金工程學科發展的重要支撐平臺，在人才培養、科學研究和社會服務方面起著重要作用，承擔著冶金工程專業本科生的16門教學實驗課。中心實驗室占地面積約2 000 m2，包括13個教學實驗室及車間廠房，擁有價值4 000多萬元的分析檢測設備，涵蓋現代鋼鐵、有色冶金、資源高效利用與節能環保、工藝技術研究開發等多方面的教學與研究。中心教學實驗室下設粉體物性實驗室、X射線分析實驗室、現代冶金技術實驗室、虛擬仿真實驗室等，所涉及的各類危險源包括危險化學品、壓力容器、高溫高壓設備、放射性輻射儀器、電氣線路等。

冶金工程專業本科教學實驗根據課程內容分為綜合性實驗（4學時）和演示性實驗（2學時），因而在開展本科教學過程中，每個實驗室的學生人數在 15人左右，而且有些實驗室需要同時開設兩個實驗項目，上課時學生人數較多，在實驗操作過程中所存在的安全隱患也較大。近幾年發生的實驗室安全事故已引起高校主管部門的高度重視[8-10]。各高校根據教學實驗室安全特點，構建了更加完善、全面的安全管理制度，為師生營造平安、和諧、可持續發展的實驗室環境，順利開展實驗教學提供了重要保障[11]。

1.2 教學實驗室安全隱患

1.2.1 火災、爆炸事故隱患

根據近幾年新聞媒體報道以及相關學者研究[12]，本文統計分析了 2001—2020年高校實驗室的安全事故類型（見圖1）。分析發現在113起實驗室安全事故中火災事故和爆炸事故占比近90%。通過梳理中心有可能引發火災、爆炸等事故的安全隱患，主要歸納為以下三方面。

（1）危險化學品。冶金工程學科教學實驗需要使用多種危險化學品，因此實驗室存放有硫酸、鹽酸、硝酸等危險化學品，以及氬氣、氮氣、氧氣等大量壓縮氣體。根據《危險化學品名錄 2015》，中心使用及存儲有17種危險化學品，主要包括強腐蝕類液體（濃硫酸、鹽酸等）、易燃類液體（乙醇）、易燃易爆氣體（氫氣）等。這些危險化學品的使用與存儲若缺乏規范管理，容易成為引發火災、爆炸事故的主要因素。根據馮建躍、杜奕等學者對高校實驗室安全三年督查結果總結，化學安全類隱患問題數量超過 1/3，且以化學試劑存放不規范和氣體鋼瓶管理不規范為高校實驗室普遍存在的問題[4,13]。

圖1 實驗室各類安全事故及其比例

（2）設備電路老化。冶金工程專業教學實驗離不開大型儀器設備，隨著學校“雙一流”建設進程加快，近幾年大量新增教學設備陸續引進，新老設備同時使用，一方面對實驗室原有電路容量提出考驗，大功率設備的電負荷若超過電路容量會造成電路過載，容易引發火災；另一方面，原有設備的電路老化、插線板串聯不夠規范等也容易發生短路現象，成為火災隱患。

（3）高溫高壓設備使用不當。冶金工程專業本科教學開設高溫綜合實驗、鐵礦石冶金性能綜合實驗、熔點黏度測定實驗、粉體綜合性能實驗、感應爐煉鋼工藝實驗等。這些是涉及高溫高壓設備的實驗項目。如在實驗操作過程中對這類儀器設備使用不當，容易增加實驗室火災、爆炸的安全風險。

1.2.2 高溫燙傷、噴濺事故隱患

感應爐、管式爐、燒結爐、電渣爐等高溫設備是冶金工程專業的常用設備，所開展的實驗教學工作亦是在高溫環境下進行的，存在一定的安全隱患。如學生在操作高溫實驗爐的過程中處理不當，或防護措施不到位，則很容易發生高溫燙傷事故。例如，在鋼鐵冶煉過程中，鋼水和鐵水是高溫熔融液體，往爐內加入氧化劑的過程中若沒有嚴格按照操作規程進行，則易發生噴濺、燙傷甚至爆炸事故。

1.2.3 輻射事故隱患

大型精密儀器已被廣泛應用于冶金學科的本科實驗教學中，其中包括多臺放射性儀器設備，如高溫X-射線衍射儀、X-射線熒光光譜儀、X-射線光電子能譜儀等。由于放射性事故危害性大，而且放射性物質無色、無味、無形[14]，不易被察覺，若缺乏有效的安全防護，或因操作失誤發生射線泄漏，則會對師生造成嚴重損傷，對環境造成污染。

1.2.4 機械傷害事故隱患

冶金工程專業實驗涉及鋼鐵材料的加工、制備，經常使用球磨機、攪拌機、壓片機、拋光機、切割機等機械設備。教學實驗過程中學生若沒有嚴格遵守操作規程使用機械設備，或設備發生故障、非正常的碰撞、切割等突發情況，將增加人員擦傷、碰撞、壓傷等事故的風險。

1.2.5 環境污染事故隱患

在開展冶金工程專業實驗教學過程中會產生大量的酸堿、重金屬等廢液，煤粉、鋼渣等固體廢棄物，以及有害氣體等“三廢”污染物，如果不按要求對污染物進行處理回收，而是隨意排放至外部環境，則將造成環境污染。

2 建立“分區分類，精準防控”實驗室安全管理機制

2.1 完善教學實驗室安全分區管理制度

實驗室安全管理制度是高校實驗室工作的一個最重要的組成部分，確保各項規章制度的順利實施是實驗室安全運行的基本保障[11]。我校實驗室安全管理體制由校實驗室技術安全工作組、教學科研二級單位實驗室安全工作組、實驗用房教師三級安全管理體系構成。中心屬于校院下屬的三級單位，統籌協調教學實驗室的安全管理工作。中心依據學校制定的規章制度，結合各教學實驗室的安全屬性，分類制定了系列安全管理制度，如表1所示。

2.2 精準建設教學實驗室安全文化

師生安全意識淡薄往往是實驗室安全事故發生的重要主觀因素[15]，為有效提高冶金工程實驗教學中心實驗室師生的安全意識，防止不安全行為的發生，減少實驗室事故中可能存在的“人的因素”，需要結合專業特點，對參與教學實驗的教師與學生進行分類培訓、精準宣傳，有效提高師生安全意識，建設實驗室安全文化。

表1 冶金工程實驗教學中心系列安全管理制度

（1）精準培訓。為冶金工程專業的本科生、研究生開設“實驗室安全學”必修課程（16學時）和虛擬仿真線上實驗室安全培訓課程。通過課程培訓，系統講授冶金工程實驗室相關的安全知識。此外，中心嚴格執行實驗室安全準入制度，全體新生必須參加實驗室安全準入考試，合格后方可進入實驗室學習、工作。教師作為實驗室的責任人，也須定期參加學校實驗室安全培訓，并獲取資格證書與學時證明。中心根據專業實驗室的安全特點，組織開展了針對危險化學品、危險廢棄物、高壓氣瓶管理方面的專項培訓。對涉及特殊設備管理的教師，遵照國家規定定期進行特殊設備培訓，確保持證上崗。

（2）加強宣傳力度。中心一方面通過規范實驗室安全銘牌、安全警示標識、消防安全指示、操作規程展板等方式提醒師生嚴守安全規章；另一方面，根據冶金專業實驗室危險源種類，設計制作專項防護安全手冊，并在開展實驗教學和承擔科研實驗的過程中發放于廣大師生，增強本專業的安全知識宣傳。此外，積極運用網絡媒體與新媒體技術，及時更新中心網站的實驗室安全模塊，開通冶金實驗室安全微信公眾號，組織本專業師生參加實驗室安全文化月活動，通過安全培訓講座、參觀安全畫展、答題競賽等方式宣講實驗室安全文化

2.3 實行教學實驗室“分區分類”安全管理

結合專業特點，根據教學實驗課程所涉及的危險源種類進行“分區分類”管理，開展專項整治工作，做到明確類別、有的放矢、規范管理，降低實驗室的安全隱患，提高安全管理水平。

2.3.1 危化品集中存放，統一管理

冶金工程專業的教學實驗室若對實驗需求的化學品分別購買、分散存放，容易造成化學品閑置時間久、危化品存放條件不達標、試劑柜浪費空間等問題，不利于危化品的規范管理。中心基于所存在的問題，對中心教學實驗室的危化品進行分類整理，嚴格按照北京市地方標準《DB11/T_1192.2-2018實驗室危險化學品安全管理規范》，將易燃液體和腐蝕性液體、易制爆固體等危化品分類存放于相應的標準化學試劑專柜，并分別放置于兩個實驗室，執行“雙人雙鎖”保管，規范中心危化品使用登記臺賬，實現對危化品的集中管理。

2.3.2 危險廢棄物規范存儲，定期處理

根據北京市地方標準《實驗室危險廢物污染防治技術規范》與垃圾分類要求，中心統一購置并發放生活垃圾桶、實驗垃圾桶、危險廢棄物回收專用桶等，并在涉及危險廢棄物的教學實驗室設定危險廢棄物暫存區，配備危險廢棄物臺賬、標簽，每月定期集中處置回收，最大限度降低危險廢棄物的安全風險。

2.3.3 壓縮氣瓶清除隱患，氣體集中管理

中心實驗室在開展實驗教學過程中需使用壓縮氣體，包括氫氣、一氧化碳等。因此中心各教學實驗室具有氣體用量大、氣瓶存量多、氣體種類繁雜等特點。為實現“分區分類、精準防控”，有效降低實驗室的氣體安全風險，中心結合各教學實驗室所處樓層及用氣特點等實際情況，對壓縮氣瓶采取“三步走”管理。

（1）清除隱患。經專業氣體公司進行氣瓶專項培訓后，對中心教學實驗室的所有氣瓶摸排檢查，集中處理、報廢超期限氣瓶及長期閑置氣瓶，降低教學實驗室的閑置氣瓶存儲量。

（2）集中供氣。根據《北京市關于開展高校實驗室危險化學品安全專項治理工作的通知》文件精神，中心對所有可燃性氣體，以及處于地下一層的教學實驗室進行集中供氣系統改造，將地下室的所有氣瓶移至樓外移動式防爆供氣柜集中存放、統一管理，實現人瓶分離，減少教學實驗室的氣瓶安全隱患。

（3）氣路整改。為改善中心實驗室氣瓶繁雜、氣路連接不規范的現狀，對一層的各教學實驗室進行氣路改造，規范各類氣體報警裝置與風機聯動裝置，根據國家標準和地方標準規范氣瓶存放與氣路管道，降低教學實驗室的氣瓶安全風險。

2.3.4 射線實驗室專項管理

冶金工程本科教學實驗課程有三個實驗項目涉及使用輻射設備。針對上課學生人數多、流動性大的特點，實驗教學中心針對射線實驗室進行了專項整治。硬件防護方面，加建了鉛玻璃防護隔間、實驗室新風系統、實驗室實時監控系統、輻射劑量報警儀、射線指示標志等輻射防護設施，確保射線教學實驗室環境安全；射線管理方面，建立了輻射安全專項檢查制度，根據輻射設備特點細化輻射防護管理制度，加強師生輻射防護宣傳，嚴格執行專人專管，取得輻射安全與防護培訓合格證和放射工作人員證后方可持證上崗，并定期參加復訓。

2.3.5 高溫實驗室“軟”“硬”防護管理

高溫高壓設備在操作不當時容易引起燒傷、燙傷，甚至引發火災等事故。因此，中心從“硬”建設方面，加強了耐火工作服、耐高溫防護手套、防護眼鏡、洗眼器、急救箱等相應防護裝置的配置，并為實驗室配備監控系統、消防報警裝置、防火器材等；從“軟”建設方面，完善了高溫實驗室的安全管理制度，要求師生嚴格按照操作規程使用高溫設備，與此同時，對一些使用高溫高壓設備的實驗項目開設虛擬仿真實驗課程，輔助實體實驗教學的順利開展，避免安全事故的發生。

2.4 健全檢查機制，加強應急演練，落實精準防控

通過多層次、常態化的實驗室安全檢查機制，可及時排查實驗室的安全隱患。中心在進行實驗室周查、中心抽查、二級單位月查和學校督查的基礎上，積極參加學校、學院邀請的教育部專家與試劑公司專家開展的教學實驗室專項檢查，根據專業意見及時做好整改工作，有效消除實驗室的安全隱患。

根據教學實驗室安全特點，制定分類明確、科學完善的應急預案是應對實驗室突發事故的重要依據。由于教學實驗室人流量大、學生上課人數多，一旦發生緊急情況容易混亂無序，因此，結合各實驗室情況建立相對應的應急預案尤為重要。例如，射線實驗室制定了《射線檢測實驗室輻射事故應急預案》，高溫實驗室制定了《高溫實驗室熱力燒傷處理應急預案》《火災處理應急預案》等。應急預案包括實驗事故發生時的應急響應與處置措施、應急組織機制等，為師生應對安全事故提供指導。此外，每學期組織師生參加防火安全演習、輻射安全應急演練等，以便提高師生應對突發事故的應對能力。

3 結語

本文通過構建“分區分類，精準防控”的冶金專業教學實驗室安全管理體系，針對冶金工程專業實驗教學中心的危險化學品、高壓氣瓶、高溫高壓設備、放射性輻射儀器、危險廢棄物等安全風險點，從實驗室安全管理制度、實驗室安全文化建設、實驗室安全專項整治、實驗室安全常態化檢查機制與應急防控等方面開展教學實驗室安全精準管理，減少冶金專業教學實驗室的安全隱患，構建實驗室安全文化，增強師生安全意識，形成長期有效的實驗室安全管理機制，為建設平安和諧、綠色安定的校園環境提供保障。