基于事故演化網(wǎng)絡(luò)的高校實驗室安全風險控制

陽富強， 楊文家， 余龍星

（福州大學環(huán)境與安全工程學院，福州 350116）

0 引言

高校實驗室是大學進行科學研究及人才培養(yǎng)的重要基地，也是提高學生創(chuàng)新實踐能力的有效載體［1-2］。隨著高校招生規(guī)模的不斷擴大，實驗室數(shù)量逐年增多［3］，相應的安全管理工作面臨著新的挑戰(zhàn)。近10 年來，我國高校實驗室已發(fā)生多起安全事故，引起社會的廣泛關(guān)注［4］。例如，2022 年4 月20 日長沙某高校學生實驗過程中發(fā)生鋁粉爆炸，造成1 名博士研究生重傷；2021 年10 月，南京某高校化工實驗室因?qū)嶒炘鲜褂貌划敯l(fā)生爆燃事故致2 人死亡、9 人受傷。為保障高校師生的生命財產(chǎn)，維護高校和社會的穩(wěn)定，對高校實驗室安全風險控制方法進行研究具有重要意義。

當前，針對高校實驗室安全管理和風險控制領(lǐng)域，許多學者進行了深入研究。付凈等［5］以“2-4”模型為基礎(chǔ)，研究高校實驗室事故的多發(fā)環(huán)節(jié)；陽富強等［6］基于人因分析和分類系統(tǒng)（HFACS）模型，從多層次分析實驗室事故致因的具體表現(xiàn)形式；李倩［7］提出了以行為安全管理（BBS）模型在組織行為和個人行為的雙重管理下提高科研人員的安全意識進行安全管理。然而，這些研究方法無法從系統(tǒng)的角度解釋實驗室事故的演化路徑和過程，不能有效揭示各個事件之間的關(guān)聯(lián)性和引發(fā)事故的底層事件。事故演化網(wǎng)絡(luò)通過分析大量的案例，使事故與風險因素間通過事故鏈相連形成風險網(wǎng)絡(luò)［8］，結(jié)合不同風險因子間的邏輯關(guān)系，構(gòu)建一個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，使動態(tài)分析更加具有實效性、針對性，并達到安全防控的效果。

鑒于此，本文運用事故案例分析法識別引起高校實驗室存在的風險因素，提取事故鏈，明確風險演化過程［9］，進一步構(gòu)建事故演化網(wǎng)絡(luò)模型。以期為實驗室安全管理提供新的思路和針對性對策。

1 高校實驗室安全網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

1.1 高校實驗室安全事故收集

為構(gòu)建高校實驗室安全事故案例庫，從公開發(fā)表的實驗室事故主題類文獻和政府機構(gòu)發(fā)布的事故調(diào)查報告中收集案例。每個案例包括事故發(fā)生過程、事故發(fā)生原因以及處理結(jié)果等基本信息。據(jù)統(tǒng)計，2001 ～2021 年間全國高校實驗室發(fā)生了126 起實驗室安全事故，共造成20 人死亡、107 人受傷［10］；事故類型主要涉及火災事故、爆炸事故、中毒事故、機械傷害事故、觸電事故和其他事故［11］。不同類型實驗室事故分布如圖1 所示，可見火災爆炸事故類型最為突出。

圖1 2001 ～2021年全國高校126起實驗室事故類型分析

1.2 實驗室安全事故風險因素建立和事故鏈提取

基于系統(tǒng)工程理論分析126 起事故案例，從人、物、管理、環(huán)境、技術(shù)方法5 個方面找出導致事故發(fā)生的基本事件、中間事件和衍生事故。根據(jù)各個事件的相互作用關(guān)系將事故原因分類歸總，構(gòu)建實驗室安全事故演化網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合相關(guān)高校實驗室事故調(diào)查報告，共識別和總結(jié)出6 類風險因素和27 種風險因子，如表1 所示。

表1 實驗室安全事故風險體系

在對各個案例進行分析時，按照時間的先后順序提出危險因子，將各個風險因子依次連接，最終形成事故鏈，實現(xiàn)對事故網(wǎng)絡(luò)的演化過程。以2018 年“北京交通大學12.26 爆炸事故［12］”為例，詳細闡述各個危險因子的辨識和不同危險因子組成事故鏈的提取過程。根據(jù)表2 的事故經(jīng)過和原因，可分析得出一條事故鏈：實驗人員未進行安全培訓，實驗時誤操作使得安全防護失效而造成人員傷亡。通過這一事故鏈可提取出安全培訓未組織或組織不到位（M4）、違章操作（H3）、安全防護失效（C4）這些風險因子。將這些風險因子按照出現(xiàn)的先后順序可以構(gòu)建一個完整的事故鏈：M4→H3→C4→A2→A1。從“北京交通大學12.26爆炸事故”中，共識別出10 個風險因子和2 個風險事故，4 條事故鏈，如表2 所示。同時，本文按照同樣的方法確定了其余的事故鏈。

表2 北京交通大學12.26 爆炸事故具體信息及事故鏈

1.3 實驗室安全事故風險演化

在同一個風險事故中，多條事故鏈均含有的共同風險點可將不同的事故鏈融合到一個全局的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中［13］。以表2 事故鏈提取與編碼的（1）、（2）、（3）為例，可將不同的風險點進行融合，把每一條單獨的事故鏈融入整個事故網(wǎng)絡(luò)中，整個過程如圖2 所示。

圖2 事故鏈融合示意

基于復雜網(wǎng)絡(luò)理論，運用Pajek 建立實驗室事故風險關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。將上述的6 類風險事故、27 種風險因子抽象為節(jié)點，而這些節(jié)點間的演化關(guān)系可進一步抽象為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的有向連線。最終可以輸出為33 個節(jié)點，119 條兩邊構(gòu)成的有向無權(quán)網(wǎng)絡(luò)。圖3 所示為實驗室事故風險因子關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其綠色節(jié)點代表風險事故，黃色節(jié)點代表風險因子。

圖3 實驗室事故風險關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

2 事故網(wǎng)絡(luò)分析及防控對策

2.1 基于出入度的風險分析與防控

事故演化網(wǎng)絡(luò)中，入度是指直接引發(fā)該事件的上游事件的數(shù)目。入度越大表明能造成該事件的上游事件多，在一定程度上該事件更容易發(fā)生。出度則是指該事件能夠?qū)е碌南掠问录臄?shù)目，出度越大表明該事件的衍生事故多，對事故演化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展影響大。由于一部分節(jié)點的出入度數(shù)量較少，所以取各類風險因子中總出入度在前50%的風險因子共14 個，如表3所示。

表3 實驗室安全事故演化網(wǎng)絡(luò)出入度

在統(tǒng)計的各類風險點中安全制度不健全（M3）和安全意識不足（H1）的出度都較高，分別為11 和10。因此，將這兩個出度高的風險因子消除可以有效預防實驗室安全事故的發(fā)生。在風險因子中，儀器受損（C5）的入度最高為5 個，表明誘發(fā)該風險的因子最多，受其他風險的影響程度高，消除這一風險因子難度很大。綜上，為消除或抑制該風險事故的發(fā)生更應提高工作人員的安全意識和健全安全制度。

2.2 子網(wǎng)節(jié)點數(shù)和支鏈數(shù)的風險分析

事件的子網(wǎng)節(jié)點數(shù)和事件包含的支鏈數(shù)一定程度上代表事件的危險程度［14］。在事故演化網(wǎng)絡(luò)中，各個風險因子的子網(wǎng)節(jié)點數(shù)和支鏈數(shù)如表4 所示。基于對實驗室事故演化網(wǎng)絡(luò)各個風險因子的子網(wǎng)節(jié)點數(shù)和支鏈數(shù)進行分析，安全意識不足、安全制度不健全這兩個風險因子的子網(wǎng)節(jié)點數(shù)和支鏈數(shù)相對其他風險因子都較高。子網(wǎng)節(jié)點數(shù)越多，表示這類事故一旦發(fā)生則更容易造成其他衍生事故，并且大多是危險性較高的事故［15］。支鏈數(shù)則表示更多的危險路徑，在消除或抑制事故發(fā)生中控制這兩個風險因子發(fā)揮著重要的作用。屬于人為風險因子和管理風險因子的子網(wǎng)節(jié)點數(shù)和支鏈數(shù)往往較高，表明在事故演化的過程中這兩類因素與其他因素聯(lián)系緊密。特別是人員安全意識不足、實驗室制度不健全這兩個危險因子，有著最多的連接節(jié)點并對其他節(jié)點施加間接影響力。因此，人為因素和管理因素是影響高校實驗室安全系統(tǒng)的根源所在。

表4 實驗室安全事故演化網(wǎng)絡(luò)各風險因子的子網(wǎng)節(jié)點數(shù)和支鏈數(shù)

2.3 事故風險防控對策

綜合以上分析并結(jié)合高校實際，需要重點對關(guān)鍵節(jié)點進行防控，截斷事故鏈，降低或阻止事故風險發(fā)生。在此，從節(jié)點重要度出發(fā)，提出了高校實驗室風險控制對策。

（1）針對實驗人員安全意識不足，應樹立“安全第一，預防為主，防治結(jié)合”的思想。定期開展安全教育培訓，結(jié)合近期發(fā)生的事故案例和國家頒布的法律法規(guī)以案說法增強師生的能動性。通過建立實驗室安全管理條例，并設(shè)立獎懲制度，鼓勵每個師生員工遵守安全規(guī)章制度，參與實驗室安全管理。

（2）針對安全制度不健全，應建立實驗室安全責任制度與管理制度。根據(jù)管理層級設(shè)定責任，明確各部門實驗室安全責任，使操作者有章可循、有據(jù)可查，實現(xiàn)安全責任制度與管理制度協(xié)同化，從而形成縱向到底、橫向到邊、各負其責的安全管理網(wǎng)絡(luò)。

（3）針對監(jiān)督管理不到位、安全隱患未排查等問題，應設(shè)立高校實驗室安全管理辦公室，成立安全檢查小組，結(jié)合實驗室特點制定詳細的檢查方案，找出具體問題。可以實行每日排查制度，將結(jié)果上報到實驗室安全管理辦公室，由安全專職管理人員進行隱患排查。

3 結(jié)語

（1）根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，引發(fā)高校實驗室安全事故的原因可概括為：人的因素、物的因素、技術(shù)方法因素、管理因素和環(huán)境因素5 個方面，共包含27 個危險因子。針對這些危險因子應完善實驗室安全責任制度，實行全員參與的監(jiān)督機制，構(gòu)建系統(tǒng)的安全管理體系。

（2）建立了一個33 個節(jié)點和116 條邊組成的事故演化網(wǎng)絡(luò)。基于風險因子的出入度、子網(wǎng)節(jié)點數(shù)和支鏈數(shù)，確定出人員安全意識不足、安全制度不健全是影響最大的風險因子，因此高校實驗室安全系統(tǒng)中應加強對這兩個風險因子的有效控制。

（3）出入度分析、子網(wǎng)節(jié)點數(shù)和支鏈數(shù)分析均表明，人的因素和管理因素是導致高校實驗室風險事故發(fā)生的重要原因，控制和減少廣大師生的不安全行為并加強管理制度建設(shè)和落實是降低實驗室事故發(fā)生的最有效途徑。