文/賈青松

高校實驗室建設案例分析

文/賈青松

以南京大學化學樓為例進行高校實驗室建設分析

近幾年高校實驗室安全事故的頻發(fā)，反映出高校實驗室的安全狀況堪憂，加強實驗室的安全建設和安全管理已迫在眉睫。本文著重從實驗室初期規(guī)劃設計以及設備安全運行兩方面，提出對實驗室安全與建設工作的一些建議。

根據(jù)用途，常用實驗室分為生物實驗室、動物實驗室、研發(fā)實驗室、化學實驗室等。不同的實驗室對其環(huán)境控制要求有著截然不同的要求，但所有實驗室都有一個共同的需求——實驗室安全。本文對南京大學仙林校區(qū)（簡稱南大）化學樓實驗室項目進行分析，結合實驗室安全方面的一個事故特例，以總結實驗室建設初期在規(guī)劃設計方面應注意的一些事項。

南大項目科研樓主體建筑面積5萬平米左右，共5層，主要分為A、B、G、F四個區(qū)域，實驗室主要有以下幾種類型：有機/無機化學實驗室、化工實驗室、物化實驗室、高分子化學實驗室、生命科學實驗室、潔凈實驗室等。

圖1.常用實驗室類別。

圖 2.南京大學化學樓。

南京大學仙林校區(qū)變風量控制系統(tǒng)工程項目于2014年5月進場安裝，2015年7月底全面竣工，227間實驗室包含904套TEL通風柜監(jiān)控系統(tǒng)，按照合同要求已完成全部工程并驗收合格。本文謹以此為例和讀者分享高校實驗室建設和安全的重要性。

案例分析

現(xiàn)選取一個典型實驗室的事故案例，結合卓思智能科技在南大實驗室項目中對于事故問題的單個解決方案以及整體建設規(guī)劃，對如何解決整個實驗室系統(tǒng)在硬件部分的安全問題做一些簡單的探討。

案例：2015年3月，上海某大學一實驗室發(fā)生意外，一名中年男子送醫(yī)后搶救無效死亡，校方宣傳部告知新聞媒體，死者系實驗室供貨單位人員，事發(fā)地系該校環(huán)境學院實驗室，事故報告顯示，該人員在操作更換氣瓶時，氣瓶內硫化氫氣體發(fā)生泄漏，經(jīng)120送醫(yī)搶救無效，不幸身亡，事故定性為硫化氫中毒。對于此次事件，排除人為因素，從實驗室安全設計方面考慮，首先我們分析兩個問題。

問題1：該人員在進行氣瓶更換操作過程中發(fā)生硫化氫泄漏，對于硫化氫此類有毒有害物品，按照實驗室的安全標準，應該將物品存放于安全通風柜內，人員在通風柜外操作，如在操作過程中發(fā)生泄漏，通風柜完全可以將有毒有害氣體排出，不會影響到通風柜體外人員的健康。在發(fā)生大量的泄漏時，因空氣擾流及氣瓶流速等影響，來不及排出的氣體可能發(fā)生通風柜外漏，若此時通風柜外安裝了有毒有害氣體檢測傳感器，探測到室內氣體環(huán)境變化，將會觸發(fā)聲光報警，提示操作人員及時離場，我們相信也可以避免一場悲劇的發(fā)生。

問題2：處于事故發(fā)生地相鄰的氣相色譜實驗室的4名學生隨同搶救人員一同前往醫(yī)院，進行了內科和五官科等相關方面的檢查，已確保實驗室中毒事件中相關人員的人身健康。相鄰實驗室的同學們?yōu)槭裁匆部赡芤驓怏w泄漏而受到部分傷害呢？這是因為發(fā)生氣體泄漏過程中，可能有部分有毒有害氣體通過走廊或是房間內設備管道穿墻孔洞溢流至氣象色譜實驗室內，造成了實驗室人員的人身傷害。對于此類問題，若房間內的設備管道穿墻孔洞全部密封，保證單個實驗室區(qū)域空間氣體環(huán)境獨立，室內房間負壓控制器保證實驗室相對于大氣環(huán)境及走廊及大廳等外部空間為微負壓狀態(tài)，以達到自然氣體氣流方向為外部空間流向實驗室內部，這樣如發(fā)生實驗室內有毒有害氣息泄漏，氣體也不會溢流到相鄰實驗室及走廊、大廳等人員接觸空間，確保整個實驗大環(huán)境的安全。

以上幾點都是嚴重影響實驗室安全的關鍵因素，但都可以在建設初期的規(guī)劃中減少甚至消除其對實驗室安全的影響。所以，良好的實驗室初期規(guī)劃設計和保證所有設備安全運行是實驗室安全的重要條件之一。所有設備的安全運行狀態(tài)可以靠智能化控制、實時監(jiān)控等手段來進行實現(xiàn)，一些實驗室安全事故的發(fā)生往往是由于初期規(guī)劃設計不合理、設備儀器運行狀態(tài)不良或沒有及時發(fā)現(xiàn)故障才導致的，因此依靠智能化控制系統(tǒng)，加強實驗室安全設施建設，可以將實驗室安全事故消滅于萌芽狀態(tài)，實現(xiàn)實驗室的本質安全化。

此類實驗室在項目建設初期的規(guī)劃設計極其重要，如設備的選擇、送排風控制方式、房間壓力控制、中央集中監(jiān)控方式的設計等都對實驗室的安全起著至關重要的作用。對此，我們在南大項目中以安全為首位，倡導舒適、高效、節(jié)能的實驗室環(huán)境，對整個實驗室進行系統(tǒng)的規(guī)劃設計，并相繼完成了后續(xù)的施工、調試等工作，項目完成后得到了校領導及實驗室用戶們的一致好評。

南大項目中，幾個典型的設計方案如下：

1. 排風系統(tǒng)——按照學校給出的使用需求，實驗室中經(jīng)常使用著種類繁多的化學藥品、易燃易爆物品，我們將系統(tǒng)整體劃分為一個房間一套排風系統(tǒng)，這樣可以將不同性質的實驗完全隔離分開，避免排放過程的化學反應。

2. 房間控制——房間采用負壓控制，可以保證實驗室正確氣流的方向，使得實驗室的有毒有害氣體不外漏。

3. 中央集中監(jiān)控——上位機集成了所有送排風機、房間控制器、實驗室環(huán)境監(jiān)控數(shù)據(jù)等，使其在上位PC端一目了然。

在高校實驗室，種類繁多的化學藥品、易燃易爆物品使用率高，有些實驗會在實驗過程中會產(chǎn)生有毒有害的物質，如果沒有給實驗人員安全可靠的工作環(huán)境，實驗人員將會長期處在高風險的實驗環(huán)境中，對身體有著極大傷害。近幾年高校實驗室安全事故的頻發(fā)，代表高校實驗室的安全狀況令人堪憂，加強實驗室的安全建設和安全管理已迫在眉睫。

圖3.卓思智能科技承接的南大化學樓變風量控制系統(tǒng)工程項目。

小結

加大實驗室安全設施的投資力度,完善硬件設備勢在必行，俗話說，工欲善其事, 必先利其器。保證實驗室安全管理所需要的安全設施齊全有效, 這是確保實驗室安全最基本的、最必不可少的硬件條件。在沒有安全保障的情況下，進行科學實驗教學和研究如同緣木求魚, 最后徒勞無功。另外, 要加大力度改善實驗室工作環(huán)境,把實驗室建設成環(huán)境優(yōu)雅、配置合理的實驗教學基地和科研場所。 LP

本文作者來自上海卓思智能科技股份有限公司。