孫書洪， 李 華， 亓樹艷， 孔 宇， 龍建綱

(西安交通大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，西安 710049)

0 引 言

隨著一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)高校名單的公布，雙一流大學(xué)建設(shè)的序幕正式拉開。雙一流大學(xué)建設(shè)過程，提高高校教學(xué)水平和科研創(chuàng)新能力是關(guān)鍵。高校實驗室是開展實踐教學(xué)和科學(xué)研究的重要基地，是培養(yǎng)學(xué)生動手能力、實驗技能、創(chuàng)新思維能力的必要場所。

近年來，隨著人們對自身健康的重視，對生命世界探索的增多，生命科學(xué)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。高校也逐漸加強對生物實驗室的建設(shè)，生物實驗室數(shù)目逐年增加；隨著學(xué)科交叉越來越頻繁、實驗室開放程度逐漸增加，生物實驗室的安全隱患日益凸顯。國內(nèi)生物實驗室的發(fā)展也很迅速，但實驗室工作人員的安全意識、高校生物實驗室安全管理制度和管理機構(gòu)的建設(shè)，與西方發(fā)達國家相比差距非常明顯[1]。近年我國高校生物實驗室火災(zāi)、危險化學(xué)品爆炸和中毒事件、生物安全事故時有發(fā)生，提高高校生物實驗室安全管理水平刻不容緩[2-3]。

1 生物實驗室安全隱患分類

與其他學(xué)科的實驗室相比，生物實驗室安全隱患更為復(fù)雜和多元化。生物實驗室包含多種危險化學(xué)品(易燃易爆化學(xué)品、易制毒化學(xué)品和劇毒化學(xué)品)、致病性微生物、實驗動物、特種設(shè)備、玻璃器皿等[4-5]?，F(xiàn)根據(jù)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院生物實驗室的實際情況，將生物實驗室的安全隱患分為4類：生物安全、化學(xué)品使用安全、實驗設(shè)備使用安全和消防安全。

1.1 生物安全

生物安全(Bio-Safety)，是指為了避免危險生物因子造成實驗人員暴露、向?qū)嶒炇彝鈹U散并導(dǎo)致危害的綜合措施。生物安全實驗室(Bio-Safety Laboratory)，是指通過一級隔離設(shè)施和二級隔離設(shè)施，達到生物安全要求的生物實驗室。我國根據(jù)實驗室所處理對象的危害程度和所采取的防護措施，采用國際通行標準，將實驗室生物安全防護水平分為4個等級，1～4級防護水平依次升高，以BSL-1、BSL-2、BSL-3、BSL-4表示僅從事體外操作的實驗室的生物安全防護水平，以ABSL-1、ABSL-2、ABSL-3、ABSL-4表示從事在體實驗的實驗室的生物安全防護水平。一、二級實驗室為基礎(chǔ)實驗室，三、四級實驗室為高等級生物安全實驗室。我國在《病原微生物實驗室生物安全管理條例》(國務(wù)院令第424號)，世界衛(wèi)生組織(World Health Organization, WHO)在《實驗室生物安全手冊》中對病原微生物危險度進行了等級劃分。我國依據(jù)病原微生物的傳染性、感染后對個體或者群體的危害程度，將病原微生物分為4類：第1類、第2類、第3類和第4類，危險度等級依次降低。其中第1類、第2類病原微生物統(tǒng)稱為高致病性病原微生物。WHO將感染性微生物的危險度等級也劃分為4級：1、2、3和4級，危險度水平依次升高。按照我國《人間傳染的病原微生物名錄》的要求，涉及不同危險度等級的病原微生物的實驗活動需要在不同防護水平的生物安全實驗室進行。

高校的生物實驗室多為BSL-1、BSL-2實驗室。即便如此，高校生物實驗室的實驗活動大多涉及多種致病微生物，實驗室常年保存致病微生物菌種，若操作管理不當，即可能造成實驗室人員感染，甚至導(dǎo)致致病微生物外泄，對校園甚至社會造成嚴重的危害。隨著生物實驗室數(shù)目增加、實驗人員變多、實驗項目增多、實驗室開放程度的加大和學(xué)科交叉的頻繁，實驗室生物安全問題日益凸顯。近年來生物實驗室生物安全事故時有發(fā)生[6]，如2011年東北農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)實驗室發(fā)生28名師生感染布魯氏菌的事故。因此生物安全問題也逐漸受到政府部門的重視，特別是在2003～2004年，新加坡、我國臺灣和大陸的3個實驗室接連發(fā)生SARS病毒感染事故后，我國相關(guān)部門頒布了一系列法規(guī)條例，以規(guī)范我國生物安全實驗室的運行，確保實驗室生物安全[7]。但我國的實驗室生物安全管理水平，與西方發(fā)達國家相比還有很大的差距[1, 8]。

1.2 化學(xué)品使用安全

生物實驗室化學(xué)試劑種類繁多，其中不乏各種危險化學(xué)品，如劇毒化學(xué)品、易制毒化學(xué)品、易燃易爆化學(xué)品等[5]。在這些化學(xué)品的保存和使用過程中，稍有不慎即可能對實驗人員造成傷害[9]。如易燃易爆化學(xué)品很容易造成火災(zāi)和爆炸，強酸強堿(如濃硫酸和濃鹽酸，均屬于易制毒化學(xué)品)操作不當很容易對皮膚造成灼傷。劇毒化學(xué)品更是危害巨大，若不嚴格按照規(guī)定進行“5雙”管理(即雙把鎖、雙本帳、雙人保管、雙人收發(fā)、雙人領(lǐng)用)，造成試劑泄漏或外流，會對實驗室和社會人員的生命安全造成極大的威脅。在使用劇毒化學(xué)品時缺乏有效的防護措施，也易對操作者的健康甚至生命造成危害。生物實驗室常見的危險化學(xué)試劑包括：濃硫酸、濃鹽酸、三羥甲基氨基甲烷、氯仿、甲醛、疊氮化鈉、多聚甲醛、丙烯酰胺、溴化乙錠等。

1.3 儀器設(shè)備使用安全

高校實驗室儀器設(shè)備是教學(xué)和科學(xué)研究正常開展的物質(zhì)基礎(chǔ)，近年來隨著國家對高等教育經(jīng)費投入的增加，實驗室儀器設(shè)備的種類和數(shù)量也逐年增加，各類先進儀器設(shè)備被用于生物教學(xué)和科學(xué)研究中。而其中多種儀器在操作過程中具有危險性，操作不當極易造成安全事故[10-11]。如貝克曼庫爾特Optima系列超速離心機，最高轉(zhuǎn)速能到達150 000 r/min，離心力超過100 000g，操作稍有不當就可能導(dǎo)致人員傷亡；高壓蒸汽滅菌器，工作狀態(tài)時的高溫高壓也極易給操作人員造成傷害。生物實驗室其他危險儀器設(shè)備還包括：涉及激光使用的設(shè)備(如激光共聚焦顯微鏡和流式細胞儀等)、液氮罐、超低溫冰箱、高壓氣瓶等。

1.4 消防及其他常規(guī)安全

生物實驗室除了以上安全隱患外，還存在消防安全等常規(guī)安全隱患。火災(zāi)是高校實驗室事故中發(fā)生頻率最高、造成損失最大的安全事故[12]。主要由易燃易爆化學(xué)品、電路老化、大功率電器的使用等引起。

實驗室用水安全。主要由暖氣管道破裂、水龍頭老化、停水后再次來水前忘記關(guān)水龍頭等引起。造成水資源浪費的同時，更可能導(dǎo)致實驗室眾多貴重儀器設(shè)備遭到浸泡而損壞。

實驗室用氣安全。生物實驗室中存在各種氣體鋼瓶：高壓氣體鋼瓶、易燃氣體鋼瓶、助燃氣體鋼瓶、劇毒氣體鋼瓶和惰性氣體鋼瓶等。這些氣體鋼瓶均具有不同的危險特性，如易燃氣體和助燃氣體操作不當容易發(fā)生爆炸，劇毒氣體和惰性氣體的泄漏容易造成操作人員中毒或窒息[13]。

2 生物實驗室安全現(xiàn)狀與問題

2.1 生物實驗室安全的認知現(xiàn)狀調(diào)查

為了解在校學(xué)生對生物實驗室安全的認知現(xiàn)狀，為實驗室安全體系的建設(shè)和實驗室安全管理工作的開展提供依據(jù)，將100名生物和醫(yī)學(xué)專業(yè)的在校生作為調(diào)查對象(其中本科生28名，研究生68名，其他人員4名)，對其進行生物實驗室安全知識問卷調(diào)查。問卷的內(nèi)容包括生物安全、化學(xué)品使用安全及消防安全3個方面。對調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，知道生物安全概念的學(xué)生占79.8%(其中25.3%的學(xué)生確切清楚生物安全的概念)。本科生對生物安全概念的知曉率稍低于研究生(71.4%和83.3%)。研究生中確切清楚生物安全概念的人數(shù)占到了30.5%，而本科生中只占到10.7%；有29.3%的學(xué)生不清楚自己所在實驗室的生物安全防護水平；有30.3%的人不清楚生物安全柜的使用方法；僅19.2%的學(xué)生非常清楚生物實驗室常用化學(xué)品的危害；31.0%的人從未參加過實驗室安全培訓(xùn)；而98.0%的人認為有必要開設(shè)實驗室安全相關(guān)課程或舉辦實驗室安全培訓(xùn)。根據(jù)調(diào)查問卷的統(tǒng)計結(jié)果，發(fā)現(xiàn)生物和醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生對生物實驗室安全知識的了解程度較低，學(xué)生對實驗室安全教育的需求較大。

2.2 生物實驗室安全管理問題分析

生物實驗室安全管理工作中，存在很多問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

(1) 生物安全培訓(xùn)不足。李運書等[14]針對某醫(yī)學(xué)院學(xué)生對實驗室生物安全的認知現(xiàn)狀進行的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，僅8.2%的學(xué)生接受過實驗室生物安全培訓(xùn)，僅32.2%的學(xué)生對實驗室生物安全法規(guī)具體內(nèi)容有所了解，實驗室生物安全概念的總體知曉率為58.7%。我院針對生物和醫(yī)學(xué)專業(yè)在校學(xué)生的調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對生物實驗室安全相關(guān)知識的知曉率較低，學(xué)生的安全認知水平和安全意識亟待提高。不僅如此，實驗室教師過度看中科研成果，而對生物實驗室安全工作沒有足夠的重視，更加重了實驗室重科研輕安全的氛圍。實驗室工作人員缺乏安全防護意識和不規(guī)范操作是安全事故發(fā)生的主要原因，因此開展生物實驗室安全教育是做好實驗室安全工作的關(guān)鍵[15]。

(2) 生物安全實驗室建設(shè)不規(guī)范。我國《生物安全實驗室建筑技術(shù)規(guī)范》(GB 50346-2011)中明確規(guī)定，微生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、動物實驗、基因重組以及生物制品等使用的新建、改建、擴建的生物安全實驗室的設(shè)計、施工和驗收應(yīng)該嚴格按照規(guī)范執(zhí)行[16]。例如：生物安全實驗室空調(diào)凈化系統(tǒng)應(yīng)采取有效措施避免污染和交叉污染；生物安全實驗室送、排風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)考慮所用生物安全柜、動物隔離器等設(shè)備的使用條件等。

我國高?；A(chǔ)生物安全實驗室(特別是一些建于老校區(qū)的實驗室)不少是在原老舊房屋的基礎(chǔ)上改建擴建的，并未嚴格按照《生物安全實驗室建筑技術(shù)規(guī)范》建造，導(dǎo)致實驗室空間布局、空調(diào)凈化系統(tǒng)、送排風(fēng)系統(tǒng)都不利于致病性微生物實驗活動的開展，安全隱患突出。

(3) 實驗室人員流動性大，人員安全素養(yǎng)參差不齊。高校實驗室一般分為教學(xué)實驗室和科研實驗室，但為了節(jié)省空間和提高儀器的利用率，也存在教學(xué)科研共用實驗室的情況。因此實驗室需要對研究生教學(xué)實驗、本科生教學(xué)實驗、研究生科研項目、本科生畢業(yè)設(shè)計、開放實驗、創(chuàng)新項目等同時開放，實驗室人員流動性大[7]。實驗室人員的實驗操作水平和對實驗室安全知識的了解相差甚大。這些因素也導(dǎo)致實驗室生物安全管理更加困難，安全隱患更易產(chǎn)生。

3 高校生物實驗室安全管理體系的建設(shè)與思考

3.1 國外生物實驗室安全管理先進經(jīng)驗

美國是最早提出生物安全概念的國家，生物實驗室安全管理水平超前，很多經(jīng)驗值得借鑒學(xué)習(xí)。①美國高校設(shè)有專門負責校園環(huán)境健康與安全的部門，統(tǒng)籌管理全校各類環(huán)境保護及安全工作，生物實驗室安全作為職業(yè)健康和環(huán)境保護的重要內(nèi)容是其工作的重要組成部分；②具有完善的生物安全管理體系。體系中每一個部分的職責非常清晰明確，互相聯(lián)系緊密，高效協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)。如錫拉丘茲大學(xué)的生物安全管理體系包括：生物安全管理委員會、生物安全管理官、系主任、實驗室首席調(diào)查員及各實驗室成員5個部分，各自具有不同職責，以保證校園和實驗室生物安全[1]；③校級管理機構(gòu)設(shè)有專職負責生物安全的專業(yè)人員，其作為全校生物安全事務(wù)的具體負責人和執(zhí)行者，負責及時更新政府部門對生物安全的規(guī)范要求，并隨時對實驗室進行安全評估，有權(quán)授予或取消實驗室進行生物安全操作的資格；④具有細致完備的生物安全管理政策。主要包括研究活動的管理政策、病原微生物菌(毒)種管理政策、實驗室人員管理政策等。⑤安全教育培訓(xùn)制度嚴格、內(nèi)容全面、形式多樣。

3.2 我校生物學(xué)科安全管理體系的建設(shè)

建設(shè)世界一流大學(xué)，實驗室安全建設(shè)管理也要與世界一流大學(xué)看齊，主動借鑒西方高校的先進管理經(jīng)驗，盡快使我校生物實驗室安全管理達到世界一流水平。全校上下要更加關(guān)注生物實驗室安全工作，形成重視安全的校園氛圍；學(xué)校管理層面逐漸設(shè)立專門負責校園環(huán)境健康與安全的管理的部門和聘請專業(yè)的管理人員；逐步完善生物安全管理體系，明確各部分的安全工作職責；根據(jù)國家安全法律法規(guī)制定可操作性強的生物實驗室安全管理政策；開展多樣和全面的生物實驗室安全教育培訓(xùn)，制定嚴格的安全培訓(xùn)制度。

為了達到我校生物實驗室安全建設(shè)的目標，結(jié)合我校生物實驗室的實際情況，逐步建立生物學(xué)科安全管理體系。

(1) 建立實驗室安全考試系統(tǒng)。實驗室與資產(chǎn)管理處為了增強學(xué)生的實驗室安全意識，使其具備基本的實驗室安全知識，確保教學(xué)科研工作的順利進行，開發(fā)了西安交通大學(xué)實驗室安全考試系統(tǒng)。根據(jù)學(xué)校專業(yè)的設(shè)置，系統(tǒng)擁有6類題庫：醫(yī)學(xué)生物類、化學(xué)類、機械建筑類、電器類、輻射類和通識類安全題庫。各專業(yè)學(xué)生，必須通過相應(yīng)類別的實驗室安全考試，獲得成績合格證書，才被準許進入實驗室進行實驗。參加安全考試之前，學(xué)生通過學(xué)校發(fā)放的“西安交通大學(xué)實驗室安全教育手冊”進行實驗室安全知識的學(xué)習(xí)。其內(nèi)容包括在實驗室工作中可能遇到的主要危害、事故及其規(guī)避與排除的方法等?！皩嶒炇野踩逃謨浴笔菍嶒炇野踩幕A(chǔ)讀物，通過學(xué)校實驗室安全考試系統(tǒng)的考試不足以讓學(xué)生掌握專業(yè)的實驗室安全知識和技能，更專業(yè)和系統(tǒng)的安全培訓(xùn)必不可少。

(2) 開展校級實驗室安全培訓(xùn)。為了提高在校學(xué)生和教師的安全意識，增長安全知識，學(xué)校每年邀請校內(nèi)外專家針對相關(guān)學(xué)科開展生物安全、化學(xué)品使用安全、消防安全和危險廢棄物處理等的專題講座，取得了不錯的效果，逐漸形成重視安全的良好校園氛圍。

(3) 完善的生物實驗室安全制度。要做好生物實驗室安全管理工作，完善的實驗室安全制度必不可少。學(xué)校和實驗室制定和完善了生物實驗室安全相關(guān)制度，主要包括：“生物實驗室安全事故應(yīng)急預(yù)案”“儀器設(shè)備操作規(guī)程”“實驗室冰箱安全管理規(guī)定”“實驗室氣瓶安全管理規(guī)定”“實驗室加熱設(shè)備管理規(guī)定”“實驗室易制毒化學(xué)品管理制度”“西安交通大學(xué)危險化學(xué)品管理細則”“西安交通大學(xué)放射安全和防護管理細則”“西安交通大學(xué)實驗動物管理細則”等。

(4) 建立動物實驗中心。動物實驗安全是生物實驗室安全的重要組成部分，生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院于2017年建造了適合無特殊病原體動物(SPF級)飼養(yǎng)和實驗的動物中心。實驗動物中心的建立，極大地降低了由實驗動物咬傷、抓傷、人畜共患病原體感染、動物組織和尸體處理等造成的風(fēng)險。

(5) 開設(shè)生命科學(xué)儀器操作與實驗室安全課程。針對在校生物和醫(yī)學(xué)類學(xué)生關(guān)于生物實驗室安全的調(diào)查問卷結(jié)果顯示，實驗室安全培訓(xùn)迫在眉睫。因此，生命學(xué)院生物工程系2016年首先在學(xué)院內(nèi)針對生物學(xué)研究生一年級學(xué)生開設(shè)了生命科學(xué)儀器操作與實驗室安全的課程，主要目的是為了幫助學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)的生物實驗室安全知識體系，掌握必要的實驗室安全操作技能。課程中，根據(jù)生物實驗室的特點，將實驗室安全的內(nèi)容分為：生物安全、化學(xué)品使用安全、儀器設(shè)備使用安全和消防安全4個部分進行講解。課程采用課堂理論教學(xué)和現(xiàn)場實際操作教學(xué)相結(jié)合，由教師首先進行關(guān)于實驗室安全理論知識的課堂講解，再進行現(xiàn)場的操作和演練?？己瞬扇」P試和實際操作考試相結(jié)合，這極大地避免了學(xué)生通過死記硬背應(yīng)付考試的現(xiàn)象，體現(xiàn)了課程注重增強學(xué)生安全意識、提升學(xué)生安全防護技能等特點。

(6) 實行“實驗室安全承諾書”制度。正式進入實驗室前，學(xué)生必須與實驗室簽訂“西安交通大學(xué)生物實驗室安全承諾書”，承諾書必須同時具有導(dǎo)師和學(xué)生簽字。學(xué)生需承諾在今后的實驗室工作過程中，遵守國家的相關(guān)法規(guī)，遵守學(xué)校和學(xué)院制定的實驗室安全制度，如因本人違反國家法規(guī)和學(xué)校學(xué)院的制度而造成的事故，需要承擔事故的責任，導(dǎo)師也需負相應(yīng)的責任。此舉目的在于防止重科研輕安全實驗室氛圍的出現(xiàn)，促使師生對安全隱患時刻保持高度警惕，杜絕一切實驗室安全事故的發(fā)生。

(7) 建立學(xué)生實驗室安全檔案。實驗室給每一個學(xué)生建立個人實驗室安全檔案，如學(xué)生因未按要求操作導(dǎo)致安全事故發(fā)生，或者操作具有明顯的安全隱患，則計入安全檔案，檔案在該生獎學(xué)金評定和優(yōu)秀畢業(yè)論文評定過程中作為參考。此舉將實驗室安全與學(xué)生切身利益掛鉤，將極大地提高學(xué)生在思想上對實驗室安全的重視程度，利于安全隱患的消除。

(8) 建立實驗室安全管理系統(tǒng)。隨著人工智能和大數(shù)據(jù)時代的來臨，各項先進技術(shù)迅速發(fā)展，為各行各業(yè)帶來更大便利?，F(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用也將為實驗室安全管理工作提供幫助。①2014年我校建立了危險化學(xué)品管理信息系統(tǒng)。所有化學(xué)品采購進行入庫登記，使用過程中進行出庫記錄，定期進行盤庫整理。對化學(xué)品進行信息化監(jiān)控和管理，較好地保證了化學(xué)品在實驗室各個環(huán)節(jié)的安全；②實驗室監(jiān)控和報警系統(tǒng)。實時監(jiān)控實驗室危險實驗活動、危險廢棄物處理、危險化學(xué)品儲存和使用；③籌備建立虛擬仿真生物安全實驗室。虛擬仿真生物安全實驗室能夠非常真實模擬實驗室危險發(fā)生時的場景，讓學(xué)生身臨其境，學(xué)會各種安全問題的應(yīng)對。

4 實施成效

通過對生物實驗室安全體系的建設(shè)，成效已初步顯現(xiàn)。生物實驗室學(xué)生對實驗室安全各方面的認知水平都有明顯提升，安全意識有很大增強，安全實驗操作和安全防護能力有很大提高。生命科學(xué)儀器操作與實驗室安全課程開設(shè)2年，生物實驗室的研究生，整體對生物安全概念的知曉率從65.0%升高到83.3%，對危險化學(xué)品、易制毒化學(xué)品、劇毒化學(xué)品的分類和概念的了解率從56.3%提升到74.0%，熟悉使用滅火器的學(xué)生，從62.5%升高到84.0%。

5 結(jié) 語

生物實驗室安全管理是一項長期和持續(xù)的工作，需要在實踐中不斷總結(jié)、探索和改進。我校生命學(xué)院生物實驗室在不斷的探索中，總結(jié)出了一套較為完善的生物實驗室安全體系，經(jīng)過一段時間的運行，取得了一定的成果。

在這樣一個現(xiàn)代信息技術(shù)迅猛發(fā)展的時代，運用數(shù)據(jù)庫對生物實驗室各類安全數(shù)據(jù)進行管理是大勢所趨，信息化建設(shè)能大大地提高生物實驗室安全管理的效率，最大可能地減少實驗室安全隱患的出現(xiàn)，將安全事故扼殺在搖籃之中。