費妮娜， 李晨晨， 孫 莉， 凌 昊， 徐宏勇

（華東理工大學a.化工學院；b.實驗室與裝備處（安全環(huán)保辦公室），上海200237）

0 引 言

氣體事故是實驗室安全事故的最主要成因之一。根據(jù)統(tǒng)計，80起爆炸事故中就有20起與壓縮氣體和液化氣體相關(guān)［1］。氣瓶事故的致災因子主要包括傾倒、泄漏和爆炸［2］，氣瓶事故極易在高校實驗室發(fā)生［3］，一旦發(fā)生，相較于其他實驗室事故更易引起人員的傷亡。

由于不斷擴大和深入的教學和科研工作的需要，我國高校實驗室用氣規(guī)模不斷擴大，用氣風險明顯增加，加強管理與控制迫在眉睫。以化工學院為例，現(xiàn)有實驗室科研用氣的種類多達50余種，氣瓶總量長期保持在1 000瓶左右。其中既有大量的惰性氣體用于實驗設備的載氣和反應過程的保護氣，也有各種各樣參與反應過程的氣體，包含有相當一部分的有毒氣體、可燃氣體和氧化性氣體，用氣風險控制成為實驗室安全管理的首要工作。

目前，國內(nèi)高校對實驗室氣體管理工作尚未引起足夠的重視。對于此課題的研究主要集中在氣體減量替代方案和培訓，缺乏系統(tǒng)性的研究。而對于培訓的介紹多為概述，不具備針對性且缺少實操方案。

為了加強氣瓶全生命周期管理工作，進一步提升實驗室本質(zhì)安全，化工學院進行了系統(tǒng)性的研究和實踐。結(jié)合學院實際建立了氣瓶、氣路供應商遴選制度，利用數(shù)字化HSE系統(tǒng)實現(xiàn)了氣瓶的動態(tài)監(jiān)管，并建立氣體安全培訓矩陣，通過減量替代等手段減少了氣瓶數(shù)量，提升了實驗室用氣管理水平。

1 實驗室氣瓶隱患分析

除了日常實驗室安全檢查，學院針對性地開展了氣瓶安全專項檢查，檢查內(nèi)容包括減壓裝置、氣體報警裝置和管道的安裝以及氣瓶存放、使用是否規(guī)范等多個方面。根據(jù)檢查結(jié)果，實驗室氣體使用常見違規(guī)情節(jié)及比例如圖1所示。通過圖1分析發(fā)現(xiàn)工作中還存在著許多隱患。

圖1 實驗室氣體使用常見違規(guī)情節(jié)

1.1 監(jiān)管機制不健全，供應商參差不齊

檢查結(jié)果表明，氣瓶缺少手柄或瓶帽（36%）、氣體管路搭建不合規(guī)（16%）、無可燃氣體偵測器（10%）、氣瓶過期未處理或超期使用（3%）和氣體與材料不兼容或標識不明（3%）這5項均與氣體供應商或?qū)嶒炇覛怏w管路建設商有關(guān)，合計68%。這些問題的暴露，一方面表明供應商準入環(huán)節(jié)存在漏洞，另一方面表明學校在驗收環(huán)節(jié)存在不足。管理實踐中發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)對氣瓶供應和實驗室氣路建設的準入門檻過于寬松，造成了目前市場上供應商參差不齊，部分氣體供應商提供的氣瓶缺少必要的附件，或者氣瓶本身不在強檢有效期內(nèi)，或者缺少化學品安全技術(shù)說明書（SDS）；部分氣路建設商缺乏基本的職業(yè)安全素養(yǎng)，在安全附件或閥門選擇上存在誤區(qū)，這些都給實驗室安全帶來了極大的隱患。因此，對供應商進行有效監(jiān)督，是實現(xiàn)氣瓶本質(zhì)安全的必要條件之一。

1.2 培訓內(nèi)容不系統(tǒng)，培訓人員未全覆蓋

檢查結(jié)果表明，氣瓶與減壓閥鏈接的不規(guī)范（13%）、存放不合理（7%）、氣瓶的固定（9%）、氣瓶過期未處理或超期使用（3%）、房間內(nèi)氣瓶數(shù)量較多（3%）、氣體與材料不兼容或標識不明（3%）這6項均與氣瓶的直接使用者有關(guān)，合計占違規(guī)事件的38%。這些問題的暴露，表明對使用者的加壓氣體安全培訓存在不足。目前國內(nèi)外高校都很重視實驗室的安全培訓［4-7］，但多數(shù)學校僅設置單次講座或1～2課時的理論課程。安全培訓內(nèi)容不夠系統(tǒng)［8-9］，導致學生對氣瓶安全知識以及操作規(guī)范一知半解，對氣體事故的應急處置能力非常薄弱。此外，供應商在校園內(nèi)不合規(guī)搬運行為屢見不鮮，對于供應商的準入培訓在高?；咎幵谝粋€起步階段。因此，如何完善培訓體系，加強培訓內(nèi)容的時效性，應對實驗的多變性，是實驗室氣體安全管理過程中亟須破解的難題之一。

1.3 實驗室氣瓶存量多，動態(tài)監(jiān)管難度大

檢查結(jié)果表明，氣瓶未按要求固定（9%）、氣瓶存放不合理（7%）、氣瓶過期未處理或者超期使用（3%）、房間內(nèi)氣瓶數(shù)較多（3%）這4項均與氣瓶的數(shù)量多、管理難度大有關(guān)，合計占違規(guī)事件的22%。由于學科特點，化工學院研究過程中涉及到大量氣體使用。氣瓶存量常年在800～1 000瓶之間波動，年購置氣瓶數(shù)量大約在1 500～2 000瓶之間，涉及50余種氣體，其中易燃、有毒、腐蝕性氣體等氣體占比約為40～50%。氣瓶數(shù)量多、種類雜的現(xiàn)狀不僅壓縮了有限的實驗空間，還極大增加學校和院系的管理難度。因此，如何掌握氣瓶流動情況，實現(xiàn)氣瓶使用的動態(tài)監(jiān)控和管理是我校實驗室安全管理工作的瓶頸之一。

2 氣瓶安全管理措施

氣瓶風險管理是高校實驗室氣體安全管理的重要組成部分［10-11］?；W院為了破解實驗室氣體安全管理難題，針對氣瓶管理現(xiàn)狀，在氣體管理機制上所采取一系列措施。

2.1 加強供應商遴選，建立“準入-退出”機制

根據(jù)相關(guān)文獻報道［12-14］，目前國內(nèi)清華大學、南開大學、東華大學等已經(jīng)建立了氣瓶供應商遴選機制，供應商需要滿足相關(guān)必要資質(zhì)才可以提供運輸保障、用戶服務以及輔助相關(guān)職能部門監(jiān)管等系列工作。

化工學院根據(jù)兄弟高校的經(jīng)驗與學校的管理規(guī)定，建立了“氣瓶與氣路供應商遴選評價辦法”，明確了打分細則，除了要求氣瓶供應商具備相關(guān)資質(zhì)外，還設置了氣瓶驗收的5個評分項：①氣瓶是否有清晰可見外表涂色和警示標簽，氣瓶顏色應滿足GB7144的要求，警示標簽應滿足GB16804的要求；②氣瓶是否存在腐蝕、變形、磨損、裂紋等嚴重缺陷；③氣瓶的附件（瓶帽、瓶閥）是否齊全、完好；④氣瓶是否超過定期檢驗周期；⑤卸車時應在氣瓶落地點鋪上軟墊或橡膠皮墊，逐個卸車，嚴禁溜放。學生一旦發(fā)現(xiàn)違規(guī)項，可以當場拒絕或通過HSE管家系統(tǒng)微信小程序向?qū)W校管理部門舉報，校安全管理部門會按照相應的管理細則進行扣分，并定期向教師公布各單位的得分情況，教師可以在采購優(yōu)質(zhì)供應商氣瓶時作為參考。同時，校安全管理部門每年定期遴選得分較高的優(yōu)質(zhì)供應商，淘汰得分較低的供應商。對于氣體管路建設的供應商也建立遴選機制，通過集中供氣招標，選擇國際上一流的實驗室氣路供應商為學校提供長期服務，確保實驗室氣路符合國家標準，并在合同中約定定期開展保壓測試及安全附件校驗，確保用氣安全。

2.2 提升安全意識，建立氣瓶知識培訓矩陣

化工學院借助校HSE管家系統(tǒng)平臺，提出了實驗室氣瓶知識培訓矩陣的培訓模式，建立了學校、學院、課題組三級安全培訓與考核機制。

對標國內(nèi)外先進管理經(jīng)驗，結(jié)合學院實際情況，將人員分為氣瓶直接使用者、間接使用者和其他人員三類。直接使用者指直接使用氣體的師生及相關(guān)人員，如直接操作、搬運氣瓶的人等，具有較高風險；間接使用者指與氣體設施處于同一環(huán)境的人，如其他實驗人員、鋼瓶運送司機等，具有較低風險；其他人員指有可能接近氣體設施的人員，如實驗樓宇保潔人員等。

采取線上線下混合的教學培訓模式，開展關(guān)于法律法規(guī)規(guī)范、學校及學院相關(guān)規(guī)定、氣體特性及風險識別等12個項目的專題培訓（詳見表1）。借助HSE管家系統(tǒng)的線上培訓模塊，針對不同人物角色，匹配不同模塊學習內(nèi)容，建立場景化實驗室安全教育教學模式，實現(xiàn)全面覆蓋、深入指導和精準教育。線下培訓包括課題組開展的實操培訓和針對性的理論培訓。通過氣體安全培訓相關(guān)考試是實驗室準入的必備條件，管理人員、科研工作者、學生和校外人員經(jīng)過線上線下相關(guān)的培訓后，需要根據(jù)不同身份登錄線上系統(tǒng)進行考試。直接使用者的培訓頻次為每年1次，系統(tǒng)保存記錄5年。

表1 氣瓶知識培訓矩陣

2.3 夯實過程管控，建立動態(tài)精準管理機制

為提升化工安全數(shù)字化管理水平，學校建立了HSE管家系統(tǒng)，并于2020年12月全面正式投入使用，成為國內(nèi)較早借助數(shù)字化手段進行氣瓶動態(tài)風險管理的高校。HSE系統(tǒng)中，氣瓶均有自己專屬的電子標簽，包含“所在大樓、房間號、供應商名稱、氣體種類、管控級別、氣瓶規(guī)格、氣瓶狀態(tài)、下檢年月”等信息，建立了“錄入人”既是鋼瓶負責人的制度，從而實現(xiàn)了“一瓶一碼一人一檔案”的管理目的（見圖2）。同時利用系統(tǒng)內(nèi)置的氣瓶風險數(shù)據(jù)庫，對實驗室的固有風險作出判斷，為實驗室的風險分級管控提供數(shù)據(jù)參考及預警。

圖2 HSE管家系統(tǒng)PC端及小程序端

2.4 校院聯(lián)動，建立實驗室用氣新模式

為了有效減少氣瓶數(shù)量，控制用氣風險，校安全管理部門和學院聯(lián)動，積極開展氣瓶“替代減量”工作。

（1）采用氣體發(fā)生器“替代”氣瓶。學院以本科專業(yè)實驗中心為試點，用氫氣發(fā)生器替代氫氣氣瓶，目前10臺氣相色譜均以采用氫氣發(fā)生器作為氣源，這一措施有效降低了實驗中心的用氣風險。在試點成功的基礎上，學院建立了氫氣氣瓶準入制度，原則上所有氫氣用氣點均采用氫氣氣體發(fā)生器，如因?qū)嶒炐枰鑼ｉT提出申請，由學院安全委員會審核通過，目前已經(jīng)替代了氫氣用氣點15個。使用氣體發(fā)生器在有效降低風險的同時，還降低了后續(xù)的用氣開支，并節(jié)約了實驗室有限的空間，增加了實驗室布置的靈活性。

（2）優(yōu)先采購小容量氣瓶，減少實驗室“僵尸”氣瓶。超過下檢年月的氣瓶通常稱之為“僵尸”鋼瓶，通過檢查發(fā)現(xiàn)，由于很多實驗室用氣量有限，當采購40L或50L氣瓶時，單個氣瓶的使用時間往往會超過下檢年月，造成安全隱患及不必要的浪費。為了解決這一問題，在氣瓶準入環(huán)節(jié)，要求填報氣體用途及預估氣量，為師生推薦合理的氣瓶容量，從而減少氣瓶在實驗室的周轉(zhuǎn)周期。同時在氣瓶存放時間超過1年或者達到檢驗周期時，數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)會予以標記并在首頁顯示，同時自動推送提醒用房負責人，有效解決因氣瓶過期未檢驗帶來的安全隱患，封堵“僵尸”氣瓶形成的路徑。

（3）開展集中供氣項目建設，減少實驗室氣瓶數(shù)量。為確保樓宇實驗室壓力氣瓶的使用安全，化工學院實驗16樓于2019年開展了集中供氣項目的招標。實驗室集中供氣系統(tǒng)是指將氣源按照標準規(guī)范集中放置（氣瓶間，氣瓶柜，特氣柜）并布置管道到各用氣點的供氣方式，具有維護簡單、氣流穩(wěn)定、使用安全、運行成本低等優(yōu)點［15-16］。對于使用頻率高，需求量大的氣體應采用集中供氣方式。結(jié)合實際情況，化工學院的集中供氣方案主要以課題組為單位，將氣瓶氣源集中或部分集中存放于指定房間，各房間的氣瓶依據(jù)氣體兼容性分類存放于氣體柜中。項目涉及氣瓶數(shù)量268個，用氣點512個，項目完成后實驗16樓將減少氫氣、一氧化碳、硫化氫、乙炔等氣瓶153個，大幅度降低了實驗室用氣安全隱患。

3 結(jié) 語

一流的大學需要一流的實驗室HSE管理作為支撐，目前實驗室用氣安全受到越來越多的關(guān)注?；W院聚焦氣瓶安全使用與管控，以氣瓶氣路供應商遴選、培訓矩陣體系建立、數(shù)字化臺賬系統(tǒng)推進、氣瓶減量替代為手段，切實減少氣瓶數(shù)量和用氣風險點，降低因操作和管理知識欠缺所帶來的安全隱患。1年多以來，學院減少氣瓶數(shù)量200余個，有效提升管理效率，構(gòu)建了氣瓶全生命周期管理體系，提升實驗室本質(zhì)安全。