趙雨霄，張 波，肖 源，白 亮，金仁東

（1.北京科技大學a.資產(chǎn)管理處；b.數(shù)理學院，北京 100083；2.中國人民大學采購與招標管理中心，北京 100872）

0 引言

靜電作為一種容易忽視的危險源，具有電壓高、泄漏慢、放電形式多等特點，現(xiàn)已發(fā)展成為石化生產(chǎn)、油氣儲運等行業(yè)火災爆炸的主要成因［1-3］。隨著高等教育實驗研究的不斷深入，精密儀器數(shù)量不斷增加，易燃性化學品使用量不斷增長，實驗過程可燃性氣體、粉塵不斷產(chǎn)生，這也使得實驗室內靜電風險不斷加大。特別是靜電放電難以控制，容易造成火災爆炸、電擊人體與損害設備，對實驗室安全造成不利影響，亟需引起重視。2015 年4 月某大學發(fā)生氣體爆炸事故，引燃氣體的點火源可能就是氣流快速流出引起的靜電放電［1］。實驗室人員眾多、流動性大，對靜電危害認識不足，靜電安全意識淡薄，給靜電安全管理工作帶來不小難度。本文對實驗室靜電風險進行分析，提出靜電風險防控的一些措施，以提高高校實驗室安全管理水平，防止實驗室靜電安全事故的發(fā)生。

1 靜電風險分析

靜電存在于物體外表面，實質上是正電荷在局部條件下失衡而形成的一種普遍現(xiàn)象，靜電起電包含正電荷、負電荷產(chǎn)生分離時的所有過程，物體表面之間的摩擦、感應等方式，導致正電荷、負電荷產(chǎn)生分離及物體正負電荷形成局部失衡的問題，從而形成靜電。使用非導電材料、相對濕度較低、頻繁摩擦、接觸面積較大，這些因素均可導致靜電大量產(chǎn)生。作為危險源之一，對靜電進行風險分析，研究靜電特征與靜電危害，對于防控靜電風險十分重要。

1.1 靜電的特征

（1）廣泛性。靜電現(xiàn)象廣泛存在。一些常見的實驗操作與行為都比較容易產(chǎn)生靜電。例如，固體物質的粉碎、研磨時與其他物體的摩擦；粉塵的高速流動；氣體在管道內流動或管口噴出；著化纖材質服裝的人員的行走、起立等。

（2）隱蔽性。人體難以直接感知到靜電。只有在較暗環(huán)境下發(fā)生靜電放電產(chǎn)生電火花，人才能看得見。此外，人體可感知的靜電放電電壓為2 kV 以上，所以對人體有電擊感覺的靜電較少［4］。靜電現(xiàn)象很難被察覺，有較強隱蔽性。

（3）隨機性?；瘜W試劑存儲使用的過程、實驗設備運行的過程都可能產(chǎn)生靜電，亦可能遭受靜電放電的危害。靜電放電的條件、時間與放電狀態(tài)都具有隨機性。靜電放電是否會造成后果，后果的大小還受周圍環(huán)境中危險因素、設備以及人員等因素影響，所以靜電放電的結果也具有隨機性。

（4）潛在性。實驗設備、用電線路等受到靜電損傷后性能可能沒有明顯的下降，但是經(jīng)受多次放電積累則可能產(chǎn)生不可逆轉的損壞，從而形成隱患。此外，靜電危害是一個積累的過程，沒有達到放電條件的靜電荷在環(huán)境發(fā)生變化時，隨時可能發(fā)生靜電放電。

1.2 靜電的危害

實驗過程中產(chǎn)生的靜電可以引起爆炸和火災，造成人員電擊，損害設備等。其中，最嚴重的危害是爆炸和火災。

（1）爆炸和火災。固體靜電可達數(shù)100 kV，液體靜電和粉體靜電可達10 kV，氣體靜電可達10 kV多，人體靜電也可達100 kV 多［5］。如果實驗場所使用或產(chǎn)生易燃易爆物質，包括可燃性氣體、蒸氣及爆炸性粉塵，都可能由靜電火花引起爆炸或火災。典型靜電放電特點及其引燃性如表1 所示。

表1 典型靜電放電特點及其引燃性［4］

（2）靜電電擊。靜電電擊是靜電放電形成的瞬間沖擊。由于實驗過程中積累的靜電能量不會太大，不會使人致命，但不排除導致嚴重后果的可能性。例如，人體可能因靜電電擊而跌倒，形成二次傷害。靜電電擊還可能引起實驗人員心情緊張而影響實驗過程。

（3）損害設備。實驗過程中產(chǎn)生的靜電，可能會損害實驗設備。例如，靜電可能導致實驗設備中電子元件的誤操作，可能對無線電設備產(chǎn)生干擾，也可能擊穿集成電路絕緣等［6］，導致電子元件壽命縮短，甚至失靈，并影響實驗結果的精準度。

2 實驗室靜電風險辨識

在高校實驗室，如何識別實驗室中的危險源是一門必修課，實驗室的風險辨識是指實驗室針對風險特點，識別其存在的危險因素，分析可能產(chǎn)生的直接后果以及次生、衍生后果。由于靜電引起的最嚴重的危險便是爆炸和火災，這是對實驗室最致命的危險源，因此實驗室風險辨識主要針對靜電等造成爆炸和火災的危險因素進行辨識并采取措施防護，同樣對靜電電擊和損害設備有效。

目前關于靜電風險辨識的方法很多，常用的風險辨識方法有失效模式與影響分析（FMEA）［7］、事故樹分析（FTA）［8］、層次分析法（AHP）［9］、模糊綜合評價模型［10］等。這些方法都具有一定優(yōu)勢和局限性，有著各自的適用范圍?？紤]到高校實驗室靜電危險源眾多，檢查項目也相對較多，安全管理與實驗人員專業(yè)知識不足，選擇一種容易理解、通用實用的方法尤為重要。安全檢查表法（SCL）具有簡單易懂、方便掌握、易于責任厘清的特點［11］，適合高校實驗室靜電風險辨識。實驗室靜電的風險辨識主要考慮可能產(chǎn)生的靜電危害、靜電危害的表現(xiàn)形式、靜電危害的產(chǎn)生原因、靜電危害的控制措施等。依據(jù)相關標準規(guī)范，對實驗室內已知的危險因素、以及操作與管理過程中潛在的危險性進行判別，規(guī)定檢查內容，編制檢查表，實驗室靜電風險檢查表如表2 所示。

表2 實驗室靜電風險檢查表

實驗室靜電風險檢查表涉及3 大類、7 小類、30 個條款，每個條款都有明確的檢查項目，可操作性強，具有一定專業(yè)性，能為實驗室靜電安全管理工作提供指導。在對實驗室進行靜電安全專項檢查過程中結合檢查頻次，對照檢查項目，按照檢查結果勾選，最終得出檢查意見并采取必要的措施進行整改。實驗室靜電風險檢查表也可為實驗室靜電安全管理提供依據(jù)，實驗室安全管理人員與實驗人員可據(jù)此制定培訓內容，編寫靜電安全操作規(guī)程或風險告知書，進一步完善實驗室靜電安全管理內容。

3 高校實驗室靜電風險防控措施

高校實驗室在風險辨識的基礎上，針對檢查項目采取適當控制措施，消除風險，能夠有效避免造成人身財產(chǎn)損失。

3.1 減少靜電產(chǎn)生

靜電產(chǎn)生的主要方式是接觸-分離起電，因此減少靜電產(chǎn)生主要是減少摩擦。

（1）控制流體輸送。流體在輸送過程中與管路持續(xù)摩擦，如管路材質為非導電材質（塑料、橡膠等），極易產(chǎn)生靜電造成引燃。所以，易燃性、氧化性流體應采用金屬材質管路。研究表明，流速直接影響靜電量的產(chǎn)生［12］。一般情況下，管徑越小、流速越慢產(chǎn)生靜電越少。管路內的最大流速應根據(jù)管路材質、內徑、電阻率等因素核算，采取措施嚴格控制流速。

（2）規(guī)范人員行為。實驗人員應注意著裝，按要求穿戴防靜電衣服，不得穿化纖衣物。穿脫衣物嚴禁、急性動作等導致強烈摩擦的行為發(fā)生；實驗場所內如有高壓帶電體，實驗人員不能佩戴金屬物件。因為金屬物件與帶電體靠近容易極化帶電；進入化學試劑存儲間或取用易燃性、氧化性化學試劑時，應接觸靜電消除裝置并停留數(shù)秒，以確保靜電導出。

（3）材料安全存放。實驗室存儲與使用的易燃性化學試劑、易制爆危險化學品是靜電防控重點對象，其存儲柜應采用鋼制?？僧a(chǎn)生揮發(fā)性氣體的，宜設置通風裝置定期或聯(lián)動通風，避免氣體集聚［13］。存儲與使用固體粉狀原料的，其存放容器應使用鋼制等導電材料的容器存放，實驗過程中產(chǎn)生的粉狀廢物也應使用導電塑料袋單獨收集并投放于鋼制垃圾桶內，收集過程不得過猛過快，避免形成靜電與造成揚塵。

3.2 防止靜電積累

接地是防止靜電積累最常用的方式，靜電風險較大的設備設施都應具備防靜電接地。①存有引燃風險的設備設施，例如化學試劑存儲間入口，易燃性、氧化性、易制爆危險化學品存儲設施附近，流體管路的進出口處、分岔處、長管道一定間距處；②對靜電敏感的設備，如電子類精密儀器；③易產(chǎn)生靜電的設備，如高轉速實驗設備或實驗設備高轉速組件。設備接地時應確保接地電阻符合國標GB 16895.3 等相關規(guī)定并定期對接地電阻進行測定［14］，接地不得利用電源零線，不得與防直擊雷地線共用。此外還應對接地裝置定期維護保養(yǎng)。

3.3 建立防靜電安全實驗環(huán)境

（1）保持安全環(huán)境。①實驗場所應保持干凈整潔。在靜電力學效應的影響之下，靜電吸附會導致空氣中懸浮的顆粒吸附在精密儀器的電子元件上，從而對設備性能造成影響，因此必須要保證實驗室衛(wèi)生情況，清潔過程還應避免揚塵；②使用具有良好導電性的實驗臺面、地面。人體行為產(chǎn)生的靜電經(jīng)過地面導入大地，若地面的導電性差，不能起到靜電防護的目的。例如，人體在非導電橡膠地面上走動，電位可達7.5 kV；而當人在導電性能良好的地面上行走，電壓可迅速降到100 V以下［15］；③配備環(huán)境濕度監(jiān)測與調節(jié)設備。相對濕度越小，產(chǎn)生的靜電壓越高，增加工作場所的濕度，物體表面凝結或吸附一層水膜，降低了電阻率，達到消除靜電的目的。所以在實驗場所，特別是對靜電敏感的實驗區(qū)域，設置溫度檢測與調節(jié)設備顯得十分必要。

（2）配置安全設施?？扇夹詺怏w與粉塵的流動性強，如在實驗環(huán)境中彌漫，靜電極易將其引燃，造成燃燒和爆炸，故在實驗場所內應配置相應安全設施，避免、預警與處理危險情況。實驗室使用可燃性與氧化性氣體的，應設置相應的可燃氣體測報儀并與風機聯(lián)鎖，風機還應為防爆型風機?？赡墚a(chǎn)生可燃性蒸氣、粉塵的實驗過程，應在通風櫥內操作或在實驗設備上方安裝局部抽風裝置如集氣罩，以保證產(chǎn)生的蒸氣與粉塵可以及時有效地收集排出［16］。

（3）靜電風險明示。實驗場所內的靜電風險應明示。制訂防靜電操作規(guī)程并上墻明示，防靜電重點區(qū)域、部位設置警示標識，將靜電安全管理可視化。此外，附以安全準入、安全培訓、安全檢查等管理工作，使實驗人員了解靜電形成機理與防靜電安全措施等，規(guī)范實驗操作，消除靜電安全隱患。

4 結語

靜電容易被忽視，但靜電安全不容小視。提高實驗人員靜電安全意識，正確認識靜電危害，全面系統(tǒng)地靜電風險進行辨識，制定合理有效的預防控制措施，在實際工作中不斷完善靜電安全管理與檢查工作，持續(xù)驗證措施的有效性并不斷改進，對靜電事故的防控具有重要意義。此外，高校還應落實靜電安全管理責任，強化靜電安全治理能力，完善靜電安全培訓機制，豐富靜電安全文化宣傳，營造實驗室安全環(huán)境與氛圍，杜絕靜電事故發(fā)生。