＊蘇佩東 張春暉 趙桂峰 秦兆偉 牟勇霖

（中國礦業(yè)大學(xué)（北京）化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 北京 100083）

近年來，隨著我國工程教育認證和“雙一流”學(xué)科建設(shè)的不斷推進，環(huán)境工程學(xué)科內(nèi)容涉及到的領(lǐng)域也逐漸擴大，主要包括的基礎(chǔ)學(xué)科涉及到：化學(xué)、材料、生物、給排水、生態(tài)等，其中要求較高的學(xué)科主要是化學(xué)（圖1）。從專業(yè)的主要功能來看，環(huán)境工程分支可劃分為以水污染、固廢處理和大氣污染控制為主的三大領(lǐng)域[1]。

圖1 （a）環(huán)境工程專業(yè)與給排水工程、市政工程交叉關(guān)系；（b）環(huán)境工程專業(yè)主要涉及領(lǐng)域

由于我國環(huán)境問題的復(fù)雜性，越來越多的高校對環(huán)境工程實驗室的投入逐年加大，試劑藥品種類及數(shù)量，實驗設(shè)備與裝置等顯著增加[2]。種種因素導(dǎo)致我國大部分高校的環(huán)境工程實驗室安全隱患較多，潛在危險源分布較廣，實驗室安全問題備受關(guān)注。基于此，本文提出“以人為本”的學(xué)生實驗室安全培訓(xùn)為核心、教師與實驗室管理員強化安全責任為引導(dǎo)主體，學(xué)院、學(xué)校為政策制定及管理部門的“三重保障”機制。

1.環(huán)境工程實驗室安全管理現(xiàn)狀

(1)高校環(huán)境工程實驗室科研與安全風險并存

環(huán)境工程實驗室作為環(huán)境工程專業(yè)承擔教學(xué)和科研項目的主要場所。實驗室中存在的問題主要涉及到三大類。

①實驗室安全。實驗室人員流動頻繁，儀器和設(shè)備配置種類繁多，尤其包括大量危險化學(xué)品、高溫高壓設(shè)備、反應(yīng)裝置等。實驗室內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)試劑、儀器、廢液擺放混亂，生活垃圾和實驗垃圾未分類，因此存在諸多安全隱患。更有甚者，部分實驗室基礎(chǔ)設(shè)施存在電線水管亂接，通風排氣系統(tǒng)配備不足或者不符合要求，實驗過程產(chǎn)生的廢水、廢渣、廢氣等無預(yù)處理或者收集系統(tǒng)，存在泄露風險。此外部分高校受場地和資金限制，專業(yè)儀器設(shè)備臺套數(shù)不足，有的實驗室既要充當教學(xué)實驗室，還要充當科研實驗室，因此出現(xiàn)交叉使用，造成責任管理混淆[3]。

②有毒有害試劑的管理。高校環(huán)境工程實驗室需要用到許多有毒有害化學(xué)品，許多院校對這類藥劑的管理不夠嚴格。圖2是環(huán)境工程實驗室中發(fā)生的實驗室安全事故危險因素分類和事故發(fā)生的主要環(huán)節(jié)分類，由圖可知：1986—2019年，引起我國環(huán)境工程實驗室安全事故發(fā)生的最主要因素是危險化學(xué)品；而事故發(fā)生的最主要環(huán)節(jié)為危險化學(xué)品使用過程[4]。因此，對現(xiàn)有實驗室安全管理進行系統(tǒng)提示迫在眉睫。

圖2 （a）實驗室安全事故危險因素分類；（b）事故發(fā)生的環(huán)節(jié)分類（統(tǒng)計區(qū)間1986—2019年）

③實驗廢棄物回收與達標處理。環(huán)境工程專業(yè)實驗原料種類多，因而產(chǎn)生的廢物也多種多樣，由于管理不到位，許多學(xué)生在進行實驗室廢物處置時不按規(guī)范操作，易造成物質(zhì)分類不當，尤其是涉及到危險化學(xué)品的處理，一旦出現(xiàn)問題，將會對實驗廢棄物的處理造成重要影響。對于產(chǎn)生的廢水、廢渣等，由于成分復(fù)雜，也存在處理工藝復(fù)雜、處理處置成本高的問題。

(2)環(huán)境工程實驗室安全管理制度不完善

首先，環(huán)境工程實驗室安全管理制度的制定往往具有滯后性。各高校制定或者完善實驗室安全管理制度一般源于新近發(fā)生的各類實驗室安全事故案例，針對性強而系統(tǒng)性差。部分高校甚至因某種實驗室安全事故的發(fā)生出臺“一刀切”的政策。造成這種現(xiàn)象的根本原因是實驗室安全管理制度未按“以人為本”的思路，只注重管理的約束作用，忽視了制度的行為保障[5-6]。

其次，現(xiàn)有的安全教育和培訓(xùn)未能引起學(xué)生、老師的重視。目前，大部分高等院校都會通過安全講座、進入實驗室前的實驗室操作規(guī)范考試等方式對學(xué)生和老師進行集中培訓(xùn)，但實際效果明顯不盡如人意。雖然很多一線科研人員在本專業(yè)的研究領(lǐng)域上具有豐富的知識儲備，但對實驗過程潛在的風險因素的認知一直停留在專業(yè)經(jīng)驗的基礎(chǔ)積累上，缺乏系統(tǒng)性安全意識[7]。

最后，實驗室安全管理體系僵硬，智能化不足。實驗室安全管理智能化主要是借助現(xiàn)代化設(shè)備和系統(tǒng)，譬如以人臉識別和定位功能為主的人員管理智能化系統(tǒng)、以智能報警和傳感器為主的實驗室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、以雙重預(yù)防體系為主的智能安全風險管理平臺等。完善環(huán)境工程實驗室智能化建設(shè)，將更加高效、精準、專業(yè)的識別實驗室潛在的風險因素，減輕實驗室相關(guān)人員的負擔[8]。

2.加強環(huán)境工程實驗室安全建設(shè)

(1)加強實驗室基礎(chǔ)建設(shè)和實驗過程風險評估

首先，一線科研人員應(yīng)該從實驗設(shè)計階段就合理、科學(xué)的評估實驗過程潛在的風險，包括實驗前明晰化學(xué)藥品的毒性、反應(yīng)性、易燃易爆性、腐蝕性等性質(zhì)，掌握實驗反應(yīng)過程中反應(yīng)物、實驗設(shè)備、反應(yīng)條件、主要產(chǎn)物和副產(chǎn)物的潛在危害，熟悉反應(yīng)結(jié)束后各種殘余藥品的處理處置流程、反應(yīng)設(shè)備的清洗及保養(yǎng)等規(guī)程，實現(xiàn)風險自查，如圖3所示。

圖3 環(huán)境工程實驗室科研人員開展實驗前風險自查流程示意圖

其次，學(xué)校在新建實驗室或者對現(xiàn)有實驗室進行規(guī)劃布局的時候應(yīng)與時俱進，在現(xiàn)有學(xué)科交叉現(xiàn)象明顯的背景下，各高校應(yīng)該對實驗室進行功能區(qū)劃分，并把實驗室安全管理提前融入到實驗室的規(guī)劃和布局中去[9-10]。

(2)“以人為本”提升師生的安全意識

圖4 對本科生、碩士生及博士生的實驗室安全管理要求

據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2019年，近10年高校實驗室安全事故14543起。如2018年12月26日，北京某高校學(xué)生在開展與垃圾滲濾液相關(guān)的污水處理試驗時發(fā)生爆炸，死亡研究生3人。事故發(fā)生的直接原因是電火花點燃氫氣，繼而附帶鎂粉粉塵及其他可燃物的連鎖反應(yīng)；事故的間接原因是該校學(xué)生及老師違規(guī)購買處置?；?、違規(guī)開展實驗造成的。這從側(cè)面反應(yīng)了學(xué)校、學(xué)院及實驗室管理體系的漏洞。由此可知，提高實驗室安全管理，必須堅持“以人為本”，提高師生的實驗室安全管理意識[11]。如圖4是針對主要一線科研人員（主要是本科生、碩士生、博士生）的實驗室安全管理要求[12-13]。

(3)加強實驗室智能化建設(shè)

可見，建設(shè)智能化實驗室將是未來高校實驗室規(guī)劃的整體方向。智能化環(huán)境工程實驗室將不僅對實驗室“靜態(tài)”要素（化學(xué)藥品、儀器設(shè)備、反應(yīng)裝置等）進行智能化管理，更對“非靜態(tài)”要素（主要是一線實驗人員）進行智能化引導(dǎo)[14]。

整體來看，實現(xiàn)環(huán)境工程實驗室智能化要實現(xiàn)以下三個方面的內(nèi)容[15]：①通過物聯(lián)網(wǎng)讓是環(huán)境工程實驗室“能說會道”。即實驗室的設(shè)備儀器等能夠自動把相關(guān)實驗數(shù)據(jù)反饋給科研人員，各反應(yīng)體系可以實現(xiàn)無人值守并穩(wěn)定有序的完成基礎(chǔ)實驗。②通過互聯(lián)網(wǎng)讓實驗室學(xué)會“面對面對話”。即通過各種儀器設(shè)備等反饋使用、實驗室物料、周圍環(huán)境等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，一線科研人員能夠?qū)崟r做出針對性的管理指令。③通過智能網(wǎng)讓實驗室能夠“自己思考”。即通過大數(shù)據(jù)分析，結(jié)合實驗室實際情況和科研任務(wù)內(nèi)容等，對實驗室安全管理提出適配的方案，并根據(jù)設(shè)備儀器的實時數(shù)據(jù)及實驗過程中的現(xiàn)象對實驗室安全風險因素進行預(yù)判和異常情況預(yù)警。讓環(huán)境工程實驗室更加的人性化，實驗過程更加流暢、安全、高效。

圖5 環(huán)境工程智慧實驗室建設(shè)思路

3.結(jié)語

當前，生態(tài)環(huán)境的保護備受關(guān)注，以材料、催化、化學(xué)為主的其他專業(yè)逐步與傳統(tǒng)環(huán)境工程專業(yè)進行交叉，環(huán)境工程實驗室中對水、固、氣的處理處置方式也更加多元化。但與此同時，環(huán)境工程實驗室安全風險因素也出現(xiàn)多源、復(fù)雜的特性。在此背景下，開展環(huán)境工程實驗室安全教育及培訓(xùn)是促進實驗室安全建設(shè)的重要手段。本文總結(jié)了以前實驗室安全事故發(fā)生的主要原因及環(huán)節(jié)，通過實例分析提出了“以人為本”的實驗室安全管理體系，指出未來我國高校中環(huán)境工程實驗室的建設(shè)和規(guī)劃將朝著安全管理智能化的方法發(fā)展，本文將為我國高校中實驗安全管理提供新的思路。