標(biāo)準(zhǔn)化和精細(xì)化管理模式在環(huán)境實(shí)驗(yàn)室中探索

靳 明，邊 剛，閏明濤，楊瑜濤

（河北大學(xué)a.化學(xué)國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心；b.化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，河北保定 071002）

0 引言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為理論課教學(xué)的重要組成部分，在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、科研創(chuàng)新能力和提高學(xué)生綜合素質(zhì)的過程中發(fā)揮著不可或缺的作用。實(shí)驗(yàn)室是實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科學(xué)研究的重要場所，對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量和保證科研工作順利進(jìn)行有著重大意義［1-4］。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和高等教育辦學(xué)規(guī)模擴(kuò)大，相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室類別和規(guī)模也在持續(xù)發(fā)展壯大，實(shí)驗(yàn)人員和儀器設(shè)備越來越多，使用的試劑耗材種類大幅增加，尤其易燃易爆、高溫高壓及毒害性等危險(xiǎn)性物質(zhì)的使用，實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)諸多問題，提升實(shí)驗(yàn)室管理勢在必行。

環(huán)境實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)環(huán)境科學(xué)和環(huán)境工程專業(yè)創(chuàng)新人才的重要基地，對(duì)環(huán)境類學(xué)科建設(shè)和發(fā)展起至關(guān)重要作用［5-6］。環(huán)境實(shí)驗(yàn)室隸屬于化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，由環(huán)境工程、環(huán)境微生物、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測和儀器室5 個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)成，實(shí)驗(yàn)室總面積約248 m2，由國家級(jí)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心管理。參考國內(nèi)外高校實(shí)驗(yàn)室管理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我校環(huán)境專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的情況，提出實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化精細(xì)化管理模式，從實(shí)驗(yàn)人員、儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)環(huán)境5 方面探討環(huán)境實(shí)驗(yàn)室的安全管理問題［7-13］。

1 實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)及存在問題

學(xué)院環(huán)境實(shí)驗(yàn)室主要負(fù)責(zé)環(huán)境科學(xué)和環(huán)境工程2個(gè)本科專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課，部分大型儀器還同時(shí)服務(wù)學(xué)院教師科研樣品測試。環(huán)境實(shí)驗(yàn)室由2 名實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、儀器及實(shí)驗(yàn)室管理工作。具體實(shí)驗(yàn)課程包括環(huán)境工程、大氣污染控制、固體廢物資源化、水污染控制工程、環(huán)境微生物、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境綜合實(shí)驗(yàn)共計(jì)8 大類，由于環(huán)境科學(xué)和環(huán)境工程專業(yè)設(shè)置不同，環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境微生物和環(huán)境綜合實(shí)驗(yàn)課程，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和數(shù)量也有較大差別。隨著學(xué)校學(xué)院對(duì)教學(xué)重視度進(jìn)一步增強(qiáng)，加上部省合建和雙一流等經(jīng)費(fèi)支持，近6 年來購置了大量儀器設(shè)備用于本科教學(xué)。提高教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室管理也發(fā)現(xiàn)諸多問題。存在的問題主要有：①實(shí)驗(yàn)室安全隱患大，涉及危險(xiǎn)化學(xué)品、特種設(shè)備、壓力氣瓶及實(shí)驗(yàn)室廢棄物；②實(shí)驗(yàn)所用試劑和耗材種類多，數(shù)量大，占用率高，管理難度大；③實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備多，使用操作不規(guī)范，維護(hù)保養(yǎng)難度大；④實(shí)驗(yàn)人員多，實(shí)驗(yàn)室空間小，實(shí)驗(yàn)數(shù)量多，實(shí)驗(yàn)時(shí)間長，實(shí)驗(yàn)室管理人員與師生滿意度低。

2 標(biāo)準(zhǔn)化和精細(xì)化管理模式的提出及應(yīng)用

標(biāo)準(zhǔn)化管理是企業(yè)為強(qiáng)化安全生產(chǎn)基礎(chǔ)，落實(shí)安全主體責(zé)任，改善安全生產(chǎn)條件，提升管理水平而推廣應(yīng)用是預(yù)防事故的重要手段，對(duì)保障生命和財(cái)產(chǎn)安全具有重要的意義和作用。精細(xì)化則是對(duì)事物的縝密思考或?qū)γ總€(gè)過程的精心設(shè)計(jì)［14-15］。精細(xì)化管理是將目標(biāo)事件分解細(xì)化，強(qiáng)調(diào)注重細(xì)節(jié)，尤其是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，然后再落實(shí)的管理方法，是提升部門或小組執(zhí)行能力的重要途徑［16-17］。標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化管理早已成為現(xiàn)代管理的工具，受到各行各業(yè)的重視。針對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室，“物”的不安全狀態(tài)和“人”的不安全行為是教學(xué)和科研過程中發(fā)生安全事故的原因。“物”的不安全狀態(tài)是指儀器裝置、配套設(shè)施等硬件處于不安全狀態(tài)。“人”的不安全行為，是人員未按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行相應(yīng)工作。將標(biāo)準(zhǔn)化和精細(xì)化管理相結(jié)合，對(duì)管理目標(biāo)進(jìn)行研究、分析、細(xì)化，找出關(guān)鍵問題或環(huán)節(jié)，制定標(biāo)準(zhǔn)管理方案，責(zé)任到人，持續(xù)改進(jìn)完善，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室全面優(yōu)化管理。

2.1 重視實(shí)驗(yàn)人員管理

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在高校實(shí)驗(yàn)室安全事故中，人為性因素高達(dá)70%以上，因此管控人的不安全行為，規(guī)范操作，是避免事故的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)室人的因素主要涉及實(shí)驗(yàn)的教師、學(xué)生和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員3 類。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前通過安全培訓(xùn)、安全管理文件學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)室安全考試及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容微視頻學(xué)習(xí)4 種方式了解相關(guān)規(guī)章制度和儀器設(shè)備操作；除通過實(shí)驗(yàn)室安全考試外，所有人員還需簽訂實(shí)驗(yàn)室安全責(zé)任書，方可入實(shí)驗(yàn)室。采取標(biāo)準(zhǔn)化精細(xì)化管理后學(xué)習(xí)內(nèi)容及方式如表1 所示。

表1 實(shí)驗(yàn)室人員準(zhǔn)入學(xué)習(xí)明細(xì)表

2.2 規(guī)范儀器設(shè)備管理

實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備近300 臺(tái)，有總有機(jī)碳分析儀（TOC）、氣相色譜儀等大型儀器，分析天平、pH計(jì)和噪聲計(jì)等小型儀器；不僅有通用儀器裝置，還有特種設(shè)備；除了購置儀器，也有自制儀器裝置。能否準(zhǔn)確操作使用儀器，不僅關(guān)系到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，更會(huì)涉及人員和儀器的安全性。利用標(biāo)準(zhǔn)化精細(xì)化管理方法對(duì)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備進(jìn)行分類別、分層次管理。根據(jù)儀器貴重程度，分為大中小3 類，使用頻率分為高低頻，操作危險(xiǎn)度分為高危、低危和安全3 種，舉例細(xì)化分類表如表2 所示。根據(jù)實(shí)驗(yàn)儀器的分類，來確定如何制定相應(yīng)的管理制度。全部儀器設(shè)備均編寫標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書（圖1）；大型儀器制定日點(diǎn)檢表，工作日務(wù)必進(jìn)行點(diǎn)檢；高危儀器需實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員或?qū)嶒?yàn)教師操作，學(xué)生經(jīng)過培訓(xùn)合格后部分儀器方可進(jìn)行操作；特種設(shè)備由實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員專人操作；大中型儀器全部編制關(guān)鍵操作點(diǎn)、維護(hù)保養(yǎng)方法及關(guān)鍵參數(shù)參考值；大型儀器編制潛在失效模式及后果分析（FMEA）［18］，如表3 所示。在此模式管理下，儀器設(shè)備停機(jī)故障明顯的減少，儀器利用率極大地提升。

表2 實(shí)驗(yàn)儀器細(xì)化分類表

圖1 標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書

表3 TOC FMEA分析部分截圖

2.3 強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)材料管理

環(huán)境實(shí)驗(yàn)室課程多，涉及86 個(gè)實(shí)驗(yàn)，所用試劑耗材種類多，數(shù)量大。目前為止，包括易燃易爆、易制毒化學(xué)品在內(nèi)共146 種化學(xué)試劑藥品，耗材種類多、數(shù)量大，占用率高，給實(shí)驗(yàn)室管理帶來了很多不安全因素。標(biāo)準(zhǔn)化精細(xì)化管理：①建立試劑耗材電子臺(tái)賬，統(tǒng)一管理，分類存放。化學(xué)品根據(jù)其組成及性質(zhì)（易揮發(fā)性、易制毒性、強(qiáng)氧化性、腐蝕性、易燃易爆性、毒性等），兼顧使用頻率及方便管理進(jìn)行分條件分區(qū)域管理。試劑的存放參考防揮發(fā)、防光、防毒害、防潮、防變質(zhì)、防震、防火等要求。例如，易揮發(fā)有機(jī)溶劑放置在有通風(fēng)功能的聚四氟試劑柜中，易揮發(fā)液態(tài)試劑放入冰箱冷藏處，易揮發(fā)固體試劑則放入避光通風(fēng)柜或冰箱冷凍處。易燃易爆、易制毒、劇毒類由學(xué)院統(tǒng)一管理，其他藥品放置于普通試劑柜。無機(jī)化學(xué)試劑和有機(jī)化學(xué)試劑要分開存放，特殊試劑，如指示劑、檢測試劑等，按用途歸類存放。耗材根據(jù)本身屬性、貴重程度及易碎易變質(zhì)性，選擇貨架、安全柜及普通柜存放。所有試劑耗材采取動(dòng)態(tài)管理，庫存盡可能少。②完善安全設(shè)施，制定事故防范應(yīng)急制度。試劑庫內(nèi)安裝溫度傳感器，360°無死角監(jiān)控，出口處設(shè)置監(jiān)控，氣體鋼瓶房間安裝氣體探測器。加強(qiáng)防范和應(yīng)急預(yù)案建設(shè)，準(zhǔn)確、科學(xué)、專業(yè)的預(yù)案尤為重要。環(huán)境實(shí)驗(yàn)室制作了實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)化學(xué)品安全應(yīng)急手冊(cè)，每年組織學(xué)生進(jìn)行應(yīng)急演練，提高應(yīng)對(duì)安全事故的能力。確保安全事故早發(fā)現(xiàn)，科學(xué)及時(shí)應(yīng)對(duì)，能有效控制事故發(fā)展，將損失降至最低。

2.4 實(shí)驗(yàn)方法管理標(biāo)準(zhǔn)化

標(biāo)準(zhǔn)化精細(xì)化管理下的實(shí)驗(yàn)方法，主要從實(shí)驗(yàn)室管理制度、實(shí)驗(yàn)室工作方法和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法三方面進(jìn)行。①完善各項(xiàng)管理制度，細(xì)化不同記錄。實(shí)驗(yàn)室管理工作范圍廣，涉及人員、儀器、試劑耗材和廢棄物的單獨(dú)管理，但它們相互間的交叉管理才是重中之重，因此制定規(guī)范了多條規(guī)章制度及辦法條例。不僅包括原有的多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室安全規(guī)章制度，更是細(xì)化增加了許多內(nèi)容。包括實(shí)驗(yàn)教師實(shí)驗(yàn)室內(nèi)工作職責(zé)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員工作職責(zé)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)安全規(guī)則、實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求、儀器裝置預(yù)約使用辦法、實(shí)驗(yàn)低值易耗品領(lǐng)取方法、環(huán)境實(shí)驗(yàn)室安全關(guān)鍵控制點(diǎn)及應(yīng)對(duì)方式、實(shí)驗(yàn)室三廢收集處理管理方法、特種設(shè)備使用權(quán)限規(guī)定等。還細(xì)化了工作記錄，制定必要的記錄表完善管理，使各項(xiàng)工作具備可追溯性。如實(shí)驗(yàn)開課記錄、實(shí)驗(yàn)工作日志、實(shí)驗(yàn)室開放記錄、試劑耗材借用記錄、儀器設(shè)備使用記錄、大型設(shè)備點(diǎn)檢表、實(shí)驗(yàn)值班記錄、儀器設(shè)備維修、實(shí)驗(yàn)室安全檢查記錄等。②分析細(xì)化難點(diǎn)重點(diǎn)，制定標(biāo)準(zhǔn)，提高工作效率。環(huán)境實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)實(shí)驗(yàn)課多，實(shí)驗(yàn)多，單個(gè)實(shí)驗(yàn)需要準(zhǔn)備的試劑耗材種類多。而實(shí)驗(yàn)室面積有限，實(shí)驗(yàn)教學(xué)采取分組循環(huán)式，每門課所有實(shí)驗(yàn)同時(shí)開始，然后每周組內(nèi)循環(huán)。結(jié)果導(dǎo)致開學(xué)初，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員工作量非常大，不得不加班加點(diǎn)準(zhǔn)備。實(shí)驗(yàn)課上，實(shí)驗(yàn)臺(tái)靠著近，學(xué)生會(huì)隨意互拿不同實(shí)驗(yàn)的試劑耗材，導(dǎo)致后面實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)亂，費(fèi)時(shí)，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，編制實(shí)驗(yàn)清單放在相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，每組學(xué)生上課前檢查清單與桌面物品是否一致，課后檢查是否都?xì)w回原位，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員在準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)時(shí)，直接拿清單取物品，快速便捷，提高效率。針對(duì)環(huán)境微生物實(shí)驗(yàn)，使用大量培養(yǎng)皿，在滅菌、分離、接種、培養(yǎng)及染色各階段，都需要大量培養(yǎng)皿。全院每年2 個(gè)專業(yè)近100名學(xué)生，分成50 小組，每組每次滅菌需要10 套，實(shí)驗(yàn)課程安排不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)皿占用率高，整個(gè)學(xué)期需要近千套才能周轉(zhuǎn)開。實(shí)驗(yàn)精細(xì)化分析原因后，合理安排實(shí)驗(yàn)課，錯(cuò)開使用，提高耗材利用率，不到300套即可完成，耗材占用率下降，實(shí)驗(yàn)臺(tái)和實(shí)驗(yàn)室物品管理整潔有序，安全更有保障。③實(shí)驗(yàn)試劑循環(huán)化、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容微型化及實(shí)驗(yàn)方法儀器化。廢物再利用原則，環(huán)境化學(xué)實(shí)驗(yàn)“化學(xué)需氧量的測定”，實(shí)驗(yàn)中使用重鉻酸鉀，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)廢水中有大量的Cr 離子存在，不可直接排放，需回收統(tǒng)一處理。簡單處理后使其成為“水中Cr 的價(jià)態(tài)分析”和“土壤中重金屬含量測試”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的原料，減少含鉻試劑的使用量，達(dá)到綠色環(huán)保。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容微型化原則，在不影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的原則下，盡可能地降低實(shí)驗(yàn)試劑量的使用。總有機(jī)碳測定儀和原子吸收分光光度計(jì)等大型儀器設(shè)備應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行測量時(shí)，相比之前方法，僅需簡單預(yù)處理即可上機(jī)測試，降低了試劑的消耗，節(jié)省了時(shí)間。實(shí)驗(yàn)方法較之前更加豐富，不僅是教材，還有教師自己錄制的微視頻，及其他高校教師相關(guān)的教學(xué)視頻作為參考，內(nèi)容更豐富。學(xué)生提前在線上預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)，有效縮減了課堂中實(shí)驗(yàn)時(shí)間，師生滿意度提高。

2.5 實(shí)驗(yàn)環(huán)境管理規(guī)范化

針對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)化精細(xì)化管理，主要從實(shí)驗(yàn)人員防護(hù)用品、實(shí)驗(yàn)儀器工作環(huán)境及實(shí)驗(yàn)室三廢處理進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)人員防護(hù)用品管理，就是根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，佩戴口罩、手套、護(hù)目鏡、開通風(fēng)櫥操作。實(shí)驗(yàn)儀器工作環(huán)境則是根據(jù)需求在實(shí)驗(yàn)室安裝空調(diào)，溫度濕度儀控制實(shí)驗(yàn)室內(nèi)溫濕度，通過加裝隔音材料降低或消除噪音，防震材料來降低震動(dòng)等不安全因素。三廢中廢氣根據(jù)濃度及危害程度決定處理，一般廢氣直接由通風(fēng)櫥排出室外；廢液需要分類回收，細(xì)化至有機(jī)廢液、重金屬廢液、染料廢液和酸性廢液，實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)存至一定量時(shí)由專人送至廢棄物中轉(zhuǎn)中心，學(xué)校統(tǒng)一處理；固體廢棄物，包括失效試劑、反應(yīng)產(chǎn)生的廢棄物及測試后樣品廢棄物，根據(jù)廢棄物化學(xué)屬性，分類回收，再統(tǒng)一處理。

3 實(shí)踐成效

自2016 年7 月開始實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化精細(xì)化管理模式，經(jīng)過3 年多實(shí)踐，環(huán)境實(shí)驗(yàn)室管理相比之前有了較大進(jìn)步。①儀器設(shè)備管理更加標(biāo)準(zhǔn)，故障維修次數(shù)明顯減少，儀器利用率提高。3 年來，7 臺(tái)大型儀器未發(fā)生過故障，43 臺(tái)中型儀器報(bào)修總次數(shù)12 次，210 臺(tái)小型設(shè)備，維修21 次。相比之前，僅2015 年全年，維修就達(dá)28 次，標(biāo)準(zhǔn)化精細(xì)化管理后儀器故障率下降顯著。②實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及管理工作簡化，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員有精力探索更高效的實(shí)驗(yàn)室管理方法，還可以參與一些科研工作。近3 年，環(huán)境實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員主持校級(jí)精品實(shí)驗(yàn)1 項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目2 項(xiàng)，教改項(xiàng)目2 項(xiàng)，自制儀器4 項(xiàng)，指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目2 項(xiàng)，發(fā)表科研及教改論文6 篇。③試劑耗材管理更加合理，實(shí)驗(yàn)室安全有保障。通過系列規(guī)章制度及文件辦法，一般試劑耗材數(shù)量一直處于動(dòng)態(tài)平衡，特殊試劑專人負(fù)責(zé)管理，性能全部熟悉了解，安全監(jiān)管控制到位，預(yù)防應(yīng)急措施完善，從未發(fā)生任何安全事故。④教學(xué)科研工作進(jìn)展順利，師生滿意度提高。標(biāo)準(zhǔn)化精細(xì)化管理模式后，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及時(shí)率100%，課中問題解決率100%，大中型儀器完好率100%。另外，經(jīng)過學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書，培訓(xùn)上機(jī)操作及參考儀器設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生很快就能熟練使用大中型儀器，減輕儀器樣品測試實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員工作量，加快了樣品測試進(jìn)度，提高了儀器利用率和師生滿意度。

4 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)室安全關(guān)系高校科教活動(dòng)的正常運(yùn)行與否，可靠的實(shí)驗(yàn)室管理方法直接關(guān)系實(shí)驗(yàn)人員及資產(chǎn)的安全。標(biāo)準(zhǔn)化精細(xì)化管理模式，從人、機(jī)、料、法、環(huán)5 方面著手，制定相關(guān)規(guī)章制度及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。此模式經(jīng)過多次實(shí)施、反饋修訂及再實(shí)施，實(shí)驗(yàn)人員職責(zé)與權(quán)限明確化和細(xì)節(jié)化，實(shí)驗(yàn)儀器專業(yè)化和實(shí)用化，實(shí)驗(yàn)試劑耗材動(dòng)態(tài)化和可視化，實(shí)驗(yàn)操作標(biāo)準(zhǔn)化和安全化，實(shí)驗(yàn)記錄可查化和可追溯化，致使實(shí)驗(yàn)室整體管理更加系統(tǒng)化和整體化，實(shí)驗(yàn)室安全得到保障，具備一定的參考價(jià)值。