楊國鑫，杜姣姣，張向榮，白艷紅，鄭阿群

西安交通大學(xué)化學(xué)學(xué)院，化學(xué)實驗教學(xué)中心，西安 710049

高等院?；瘜W(xué)實驗室是開展化學(xué)實驗教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的重要場所?；瘜W(xué)實驗室往往涉及腐蝕性、揮發(fā)性、有毒有害等化學(xué)試劑，同時涉及高溫、高壓等危險操作[1,2]。如何保障化學(xué)實驗室的安全運行與秩序化管理，保障實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的順利開展，充分發(fā)揮化學(xué)實驗課程在人才培養(yǎng)中的作用，是化學(xué)實驗室教學(xué)管理人員的永恒課題。基礎(chǔ)化學(xué)實驗室主要承擔(dān)基礎(chǔ)類、大面積通識化學(xué)實驗課程的教學(xué)工作，開課對象以非化學(xué)專業(yè)、低年級學(xué)生為主，因此基礎(chǔ)化學(xué)實驗室的安全運行管理至關(guān)重要。

1 基礎(chǔ)化學(xué)實驗室管理現(xiàn)狀

西安交通大學(xué)化學(xué)實驗教學(xué)中心基礎(chǔ)化學(xué)實驗室主要面向我校工科大類、理科大類、醫(yī)學(xué)大類等非化學(xué)專業(yè)學(xué)生，開設(shè)大學(xué)化學(xué)實驗、基礎(chǔ)化學(xué)實驗、開放性實驗等基礎(chǔ)類、大面積化學(xué)實驗課程，年均選修課程人數(shù)超3000人。作為非化學(xué)專業(yè)及低年級學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后的第一門實踐類課程，旨在培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)實驗基本操作技能及分析問題和解決問題的能力。但由于大多數(shù)學(xué)生化學(xué)專業(yè)知識相對薄弱，導(dǎo)致其對化學(xué)實驗室存在的安全隱患渾然不知，此外，部分學(xué)生認(rèn)為化學(xué)課程與所學(xué)專業(yè)關(guān)聯(lián)不緊密，對專業(yè)學(xué)習(xí)幫助不大，從主觀意識上不重視化學(xué)課程(尤其是化學(xué)實驗課程)，造成基礎(chǔ)化學(xué)實驗室安全運行管理難度較大。另一方面，由于近些年頻繁出現(xiàn)的高?；瘜W(xué)實驗室安全事故，也讓化學(xué)在公眾印象里成為眾矢之的。因此，亟需制定行之有效的基礎(chǔ)化學(xué)實驗室安全管理運行對策，細(xì)化實驗室安全管理標(biāo)準(zhǔn)，在規(guī)范保障日常教學(xué)及科研順利開展的同時持續(xù)提升高校實驗室安全運行管理能力。

2 基礎(chǔ)化學(xué)實驗室安全運行管理存在的問題

2.1 安全意識淡薄，實踐技能較差，缺乏應(yīng)急能力

進(jìn)入基礎(chǔ)化學(xué)實驗室進(jìn)行實驗的學(xué)生往往是剛剛從中學(xué)進(jìn)入大學(xué)的學(xué)生，所掌握的化學(xué)知識還停留在高中階段，缺少化學(xué)實驗安全意識，對可能產(chǎn)生的潛在危險缺乏預(yù)判與關(guān)注。同時，現(xiàn)階段高中普遍更側(cè)重化學(xué)理論教學(xué)，缺少相關(guān)化學(xué)實驗課程導(dǎo)致學(xué)生普遍實踐技能較差。而化學(xué)實驗課程作為一門操作性極強(qiáng)的實踐課程，更加注重學(xué)生的動手操作能力。另外，由于學(xué)生實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的減少或缺失，學(xué)生實踐過程中如若遇到事故往往驚慌失措，極易因事故處理不當(dāng)造成事故惡化甚至引發(fā)二次事故。

2.2 實驗室使用頻率高、人員流動性大

近些年，隨著國家、學(xué)校對通識類課程不斷重視以及大類招生與大平臺培養(yǎng)模式的擴(kuò)大，基礎(chǔ)類化學(xué)實驗課程選課人數(shù)逐年增加。我校自2018年開始實行大類招生，學(xué)校培養(yǎng)計劃也隨之調(diào)整，目前基礎(chǔ)化學(xué)實驗室每學(xué)期面向全校近三分之二學(xué)生開設(shè)基礎(chǔ)類化學(xué)實驗課程，年均人時數(shù)超過12萬，實驗室使用頻率極高；每間實驗室每次承擔(dān)30人次學(xué)生同時開展實驗，這就造成基礎(chǔ)化學(xué)實驗室使用頻率高、生均面積小、人員流動性大、實驗室管理人員超負(fù)荷運行等問題，給實驗室安全運行管理帶來了極大的挑戰(zhàn)。

2.3 資源配置不合理、廢棄物處理隱患大

基礎(chǔ)化學(xué)實驗室開設(shè)實驗涵蓋基本操作實驗、常用儀器使用、化學(xué)分析實驗、無機(jī)制備實驗、性質(zhì)鑒定實驗以及設(shè)計性實驗、研究拓展性實驗等內(nèi)容，涉及的化學(xué)物質(zhì)種類較多，因此難免會產(chǎn)生較多的廢液、廢氣、廢固等廢棄物[3]。近年來，隨著“綠色化學(xué)”和“環(huán)境保護(hù)”理念的不斷深化，高校逐步對已開設(shè)的化學(xué)實驗教學(xué)項目進(jìn)行綠色化改革，從源頭降低化學(xué)實驗教學(xué)全過程產(chǎn)生的危險廢棄物。例如，實驗項目設(shè)計之初，在保證實驗現(xiàn)象及效果的前提下積極推廣微量化學(xué)實驗，盡可能降低化學(xué)試劑(尤其是腐蝕性、揮發(fā)性、有毒有害等管制類化學(xué)試劑)的用量；隨后進(jìn)一步完善實驗方案或?qū)嶒炑b置(例如：將敞口式實驗體系改進(jìn)為配有尾氣吸收且密閉的實驗裝置[4])。即使如此，在基礎(chǔ)化學(xué)實驗室實際運行過程中，由于學(xué)生人時數(shù)較大，仍然會產(chǎn)生大量的廢棄物，大量的廢棄物是引發(fā)實驗室安全問題的潛在隱患，也給基礎(chǔ)化學(xué)實驗室的安全運行帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

3 基礎(chǔ)化學(xué)實驗室安全運行管理對策

針對新形勢下大類招生規(guī)模不斷增加以及基礎(chǔ)化學(xué)實驗室本身存在的安全管理特征，提出基礎(chǔ)化學(xué)實驗室安全運行管理對策，主要包括：多措并舉提高師生安全意識形態(tài)，教學(xué)相長，保證安全管理教育落到實處；通過完善實驗室安全管理制度及實驗平臺硬件建設(shè)，創(chuàng)新“綠色”+“全周期”管理模式，實現(xiàn)實驗室安全管理高效運行。

3.1 教學(xué)相長，保證安全教育落到實處

實驗室安全運行與管理中最為關(guān)鍵的要素是人為因素，學(xué)生和教師是化學(xué)實驗室運行的主體，在運行過程中，借助網(wǎng)絡(luò)課程資源彌補課堂安全教育時間的不足，強(qiáng)化學(xué)生安全意識。通過搭建微信公眾平臺發(fā)布相關(guān)安全管理制度條例，建立培訓(xùn)合格準(zhǔn)入制度；在教師層面細(xì)化安全管理標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)不同實驗項目內(nèi)容設(shè)計安全風(fēng)險評估告知書，讓學(xué)生在開始實驗前對實驗過程存在的安全隱患做到心中有數(shù)，也做到應(yīng)急處理措施有備無患。

3.1.1 借助網(wǎng)絡(luò)課程資源，完善安全知識培訓(xùn)體系

基礎(chǔ)化學(xué)實驗室面向?qū)ο鬄榉腔瘜W(xué)專業(yè)或者低年級本科生，學(xué)生普遍欠缺化學(xué)專業(yè)知識尤其是化學(xué)安全常識，更缺乏事故的應(yīng)急處理知識。在實驗教學(xué)過程中，強(qiáng)化安全教育是避免實驗室安全事故的重要手段。在以往的教學(xué)實踐中，教師在實驗課程前以緒論課形式對學(xué)生進(jìn)行安全培訓(xùn)與零散的安全知識講解，學(xué)生難以建立較為全面的實驗室安全知識理論體系。這主要是因為學(xué)生課時限制，難以開設(shè)系統(tǒng)的實驗室安全教育相關(guān)專門課程。而慕課等網(wǎng)絡(luò)課程具有資源不受時間、空間限制，形式靈活、內(nèi)容生動等特點[5]，學(xué)生可以隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，有效解決學(xué)生學(xué)時限制等問題。因此，在我?；A(chǔ)化學(xué)實驗室教學(xué)運行中以中國大學(xué)MOOC平臺中國科技大學(xué)國家級一流課程“化學(xué)實驗安全知識”作為優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，對學(xué)生進(jìn)行SPOC教學(xué)，學(xué)生在進(jìn)入實驗室前完成“化學(xué)實驗安全知識”的課程學(xué)習(xí)，為基礎(chǔ)化學(xué)實驗室構(gòu)建立體化安全教育課程模式。

3.1.2 搭建微信公眾平臺，建立培訓(xùn)合格準(zhǔn)入制度

搭建“西交化學(xué)實驗”微信公眾平臺(圖1)，在平臺發(fā)布實驗室安全準(zhǔn)入管理制度、實驗室違規(guī)行為懲罰辦法、實驗室安全知識題庫等學(xué)習(xí)資源。學(xué)生通過平臺學(xué)習(xí)實驗室安全知識，通過題庫隨機(jī)組卷答題，測試合格后方可進(jìn)入實驗室進(jìn)行實驗項目操作[6]。另外，借助大連理工大學(xué)開發(fā)的Moolsnet安全教育小游戲(圖2)，提高學(xué)生對于實驗室安全知識學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生在指尖學(xué)習(xí)安全知識，掌上玩轉(zhuǎn)實驗室安全[7]。Moolsnet小程序主要包含個人安全防護(hù)、火災(zāi)預(yù)防與自救、?；穬Υ媾c轉(zhuǎn)移、危化品的使用安全、?；丰t(yī)療應(yīng)急處理、安全用電基礎(chǔ)知識、高低溫操作安全、玻璃器材使用安全、氣瓶使用安全等九大模塊的化學(xué)實驗室安全知識。

圖1 “西交化學(xué)實驗”微信公眾平臺

3.1.3 細(xì)化安全管理標(biāo)準(zhǔn)，評估實驗項目安全風(fēng)險

目前化學(xué)實驗相關(guān)教材中，缺乏對具體實驗項目及實驗過程中潛在危險性的說明及危險性評估，更未提及實驗項目應(yīng)有的防護(hù)措施及危險應(yīng)急處理方案，這就造成學(xué)生對實驗項目危險性缺乏認(rèn)識或者認(rèn)識不到位。因此，在基礎(chǔ)化學(xué)實驗室的運行中，組織教師對實驗室內(nèi)開設(shè)的實驗項目進(jìn)行統(tǒng)一梳理，對實驗項目進(jìn)行分級分類管理，建立與實驗項目對應(yīng)的安全風(fēng)險評估告知書[8]。安全風(fēng)險評估告知書(表1–2)主要包含實驗項目危險性分析、實驗室設(shè)施布局與急救物品、實驗防護(hù)措施、實驗項目危險應(yīng)急處理、實驗廢棄物分類處理、化學(xué)試劑安全使用說明(MSDS)等內(nèi)容。其中實驗項目危險性分析主要分析實驗者、實驗操作、實驗工具、實驗環(huán)境之間的相互關(guān)系，細(xì)化實驗內(nèi)容、操作流程與面臨的風(fēng)險及應(yīng)對措施，并將三者逐一對應(yīng)，即將實驗潛在風(fēng)險、應(yīng)對措施內(nèi)嵌至實驗操作步驟當(dāng)中。在實驗開始前，教師下發(fā)并與學(xué)生簽訂實驗項目安全風(fēng)險告知書；學(xué)生通過告知書明確實驗項目的危險分級[9]，熟悉相關(guān)化學(xué)實驗室的設(shè)施及急救物品的布局，了解實驗試劑及實驗操作的潛在危險及事故的應(yīng)急處理辦法。實驗項目安全風(fēng)險評估告知書規(guī)范了學(xué)生的基本操作，提高了安全事故的應(yīng)急處理能力，也緩解了學(xué)生對化學(xué)實驗的恐懼心理。另外，通過簽訂安全告知書這一教學(xué)行為，也消除了學(xué)生對化學(xué)實驗安全問題的僥幸心理。

表1 “化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)與活化能的測定”實驗安全風(fēng)險評估告知書

表2 化學(xué)試劑安全使用說明(MSDS)

3.2 完善制度，改進(jìn)硬件，創(chuàng)新管理，高效運行

3.2.1 完善基礎(chǔ)化學(xué)實驗室硬件平臺與實驗室運行管理制度

完備的實驗室硬件是保證實驗室安全運行的必要條件和先決條件。我校基礎(chǔ)化學(xué)實驗室在“中央高校改善基本辦學(xué)條件”項目的支持下，不斷完善實驗室的硬件設(shè)施。每個實驗室內(nèi)都配備急救箱、消防器材(包含滅火器、滅火毯、消防沙桶)，實驗室內(nèi)設(shè)置危廢回收區(qū)域(廢液桶、固體廢棄物回收箱)，每個實驗臺設(shè)置1個洗眼器(圖3)，對實驗室通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，增設(shè)帶有活性炭吸附處理的全天候通風(fēng)系統(tǒng)[10]，為實驗學(xué)生提供護(hù)目鏡、實驗服，滿足標(biāo)準(zhǔn)化化學(xué)實驗室的基本要求。另外，在基礎(chǔ)化學(xué)實驗室硬件平臺建設(shè)中，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實驗室內(nèi)部署高清攝像頭、高靈敏度溫濕度傳感器等裝置，提供實驗室內(nèi)實時監(jiān)控和室內(nèi)溫濕度監(jiān)測數(shù)據(jù)等監(jiān)測內(nèi)容，輔助實驗室的安全管理。針對實驗室內(nèi)軟硬件設(shè)施，建立實驗室管理人員定期檢查、維護(hù)與日常保養(yǎng)制度，形成實驗室日常工作管理檔案。

圖3 基礎(chǔ)化學(xué)實驗室內(nèi)部分安全硬件設(shè)施

3.2.2 廢棄物回收實驗項目，助力實驗室安全高效運行

不同類型實驗廢棄物處理方法不盡相同。在基礎(chǔ)化學(xué)實驗室運行中，建立固體廢棄物和液體廢棄物分類回收制度，將固體廢棄物和液體廢棄物進(jìn)行分類回收是目前化學(xué)實驗室普遍做法[11]。但實驗室內(nèi)廢棄物的長期累積仍然會對環(huán)境造成危害。基礎(chǔ)化學(xué)實驗室開設(shè)的實驗項目相對較為固定，產(chǎn)生的廢棄物種類和濃度基本確定。針對基礎(chǔ)化學(xué)實驗室分類回收的不同廢棄物，設(shè)計開發(fā)廢棄物回收實驗，是解決廢棄物存放回收帶來的安全問題的有效手段，也是提高實驗教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生綜合實踐能力的有效途徑。例如在原有的“化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)與活化能的測定”實驗中，“碘鐘反應(yīng)”測定過硫酸銨與碘化鉀的反應(yīng)速率常數(shù)與活化能這一實驗項目結(jié)束后會產(chǎn)生大量的含碘廢液，造成碘資源的浪費與環(huán)境污染，通過在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中設(shè)計“含碘廢液制備碘化鉀”這一實驗項目，有效地回收實驗廢液中的碘制備碘化鉀，并將其循環(huán)應(yīng)用于“化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)與活化能測定”實驗[12]。

3.2.3 化學(xué)品采購管理系統(tǒng)實現(xiàn)試劑全生命周期管理

化學(xué)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中會涉及大量易燃、易爆、強(qiáng)腐蝕性、有毒有害化學(xué)試劑，化學(xué)實驗室的安全事故中絕大多數(shù)也與化學(xué)試劑不規(guī)范使用相關(guān)，因此建立化學(xué)試劑從“購買–儲存–領(lǐng)用–廢液回收”的全流程管理，對于化學(xué)實驗室的安全管理與運行至關(guān)重要。

我校自2018年建立試劑采購管理系統(tǒng)(圖4)，實行化學(xué)試劑統(tǒng)一采購、入庫、領(lǐng)用管理制度。實驗室管理與資產(chǎn)管理處對試劑供應(yīng)商資質(zhì)進(jìn)行審核，避免無資質(zhì)供應(yīng)商供貨，保證化學(xué)試劑來源安全。教師用戶通過“學(xué)校統(tǒng)一身份認(rèn)證”登錄試劑采購管理系統(tǒng)，進(jìn)入化學(xué)試劑商城選購所需化學(xué)試劑，供貨商接收訂單并配送；采購訂單完成后，所購化學(xué)試劑自動入庫；教師用戶取用試劑后，在化學(xué)品采購管理系統(tǒng)中完成日常領(lǐng)用記錄并定期對名下試劑進(jìn)行盤點；教師用戶對化學(xué)試劑使用后產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行記錄與回收申報，學(xué)校統(tǒng)一回收并委托處理。利用化學(xué)品采購管理系統(tǒng)對化學(xué)品尤其是危險化學(xué)品實現(xiàn)全流程存檔，使得化學(xué)品的申購、審批、使用、存儲可查詢、可追溯，實現(xiàn)試劑全生命周期管理。

圖4 試劑采購管理系統(tǒng)界面

4 結(jié)語

本文通過借助網(wǎng)絡(luò)安全資源、搭建微信公眾平臺、細(xì)化安全管理標(biāo)準(zhǔn)細(xì)則等手段多措并舉保證師生安全教育落到實處，有效地提高了學(xué)生的安全主觀意識和安全知識儲備；通過完善實驗室硬件平臺建設(shè)、實施化學(xué)試劑全周期管理、創(chuàng)新廢棄物回收實驗項目等管理制度手段，保障了基礎(chǔ)化學(xué)實驗室高校安全運行。自相關(guān)制度及對策運行以來，實驗室安全隱患大幅度降低。后期，為了適應(yīng)新形勢下人才培養(yǎng)的要求，體現(xiàn)“厚基礎(chǔ)、寬口徑”培養(yǎng)理念，在大類招生背景下，基礎(chǔ)化學(xué)實驗課程任務(wù)將越來越重，因此基礎(chǔ)化學(xué)實驗安全運行及管理任務(wù)仍然任重而道遠(yuǎn)。