美國加州大學(xué)洛杉磯分校材料化學(xué)實驗室管理的感想

吳 偉, 張曉云

(中國石油大學(xué)(華東) 理學(xué)院, 山東 青島 266580)

世界大學(xué)實驗室

美國加州大學(xué)洛杉磯分校材料化學(xué)實驗室管理的感想

吳 偉, 張曉云

(中國石油大學(xué)(華東) 理學(xué)院, 山東 青島 266580)

結(jié)合美國加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)材料化學(xué)實驗室在安全、環(huán)保、儀器管理方面的嚴(yán)謹(jǐn)和高效運行經(jīng)驗,提出要對學(xué)生進(jìn)行全面的安全健康教育培訓(xùn)。通過重視學(xué)生的工作環(huán)境質(zhì)量、加強學(xué)生環(huán)保意識,培養(yǎng)具有社會責(zé)任感的學(xué)生。通過高效的培訓(xùn)和現(xiàn)代管理體系,實現(xiàn)儀器設(shè)備的高效運行。

安全健康培訓(xùn)； 環(huán)境保護(hù)； 廢液回收； 儀器設(shè)備

高校材料化學(xué)實驗室是培養(yǎng)材料、化學(xué)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生的重要場所,也是相關(guān)專業(yè)教師和研究生進(jìn)行科學(xué)研究的工作室。材料化學(xué)實驗室同化學(xué)實驗室一樣,存放或使用大量有危險性的化學(xué)試劑、壓力設(shè)備等,一般公認(rèn)容易產(chǎn)生安全隱患和環(huán)境污染問題。另外,材料化學(xué)實驗室一般涉及多種用于材料分析和表征的科研儀器。近年來材料化學(xué)實驗室的安全管理和儀器設(shè)備使用效率受到人們越來越廣泛的重視[1-2]。在這方面國外對于材料化學(xué)實驗室的管理體系和規(guī)章制度等具有一定的借鑒價值[3-4]。本文作者結(jié)合在美國加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)材料科學(xué)與工程系材料化學(xué)實驗室進(jìn)行研究工作的經(jīng)歷,談一下如何實現(xiàn)實驗室嚴(yán)謹(jǐn)和高效管理的感想。

1 完善的安全健康培訓(xùn)制度和嚴(yán)格的執(zhí)行

在UCLA等大學(xué)實驗室,培訓(xùn)是常態(tài)化的。在實驗室工作需要安全與健康培訓(xùn),使用儀器設(shè)備需要集中或單獨接受培訓(xùn),只有在培訓(xùn)考試合格后才能工作。安全與健康培訓(xùn)第一步是由學(xué)校的EHS(environment,health & safety)中心負(fù)責(zé)的。EHS中心針對不同學(xué)科實驗室的培訓(xùn)課不同,所有培訓(xùn)的內(nèi)容在EHS中心網(wǎng)站可以下載[5-6]。根據(jù)中國留學(xué)人員較多的特點還提供中文版的培訓(xùn)資料。培訓(xùn)材料中含有試題庫,便于練習(xí)與理解。

EHS規(guī)定新到實驗室的人員必須參加培訓(xùn)課,長期工作者每年進(jìn)行一次網(wǎng)絡(luò)自學(xué)和考試。針對化學(xué)實驗室，安全與健康培訓(xùn)內(nèi)容包括方方面面,譬如實驗室門要保持關(guān)閉、通風(fēng)柜的門開的高度要合適、每個鋼瓶要雙鏈上下固定、不能多個鋼瓶固定在一起、液體化學(xué)試劑瓶必須存放在容器中、實驗結(jié)束后臺面清理干凈、化學(xué)試劑危險標(biāo)記的識別以及MSDS(material safety data sheet)閱讀、易產(chǎn)生過氧化物試劑(如乙醚、四氫呋喃、三氧化鉻等)的使用時間記錄、在實驗室著裝要求符合PPE[3](personal protective equipment)安全要求以及人體工學(xué)[2]的培訓(xùn)等。涉及氟化物使用、放射性物質(zhì)及實驗動物使用的人員還需進(jìn)行單獨的培訓(xùn)。

培訓(xùn)的內(nèi)容具體而嚴(yán)格,培訓(xùn)大約2個小時,緊接著考試?？荚嚦煽兏哂?0分者(滿分100分)將收到郵件通知培訓(xùn)合格。將此郵件轉(zhuǎn)發(fā)給實驗室管理人員(lab manager)。lab manager通常由實驗室的美國本土學(xué)生擔(dān)任,然后lab manager再親自培訓(xùn)本實驗室必要安全設(shè)備的使用,比如閱讀實驗室藥品管理手冊，易燃易爆、有毒、致癌、腐蝕性試劑的分類管理,每個房間滅火器、洗眼器、淋浴器的位置及使用方法,緊急傷口處理包的位置與使用方法,消防逃生通道等。完成實驗室室內(nèi)培訓(xùn)后在實驗室安全培訓(xùn)手冊簽名。EHS中心每年要檢查安全培訓(xùn)手冊簽名,確保所有人員接受了必要的培訓(xùn)。新進(jìn)實驗人員在完成上述必要的培訓(xùn)后才能得到導(dǎo)師的簽名到系里申請得到實驗室的鑰匙,從而擁有進(jìn)入實驗室工作的資格。

任何在實驗室工作的人員必須參加這樣的培訓(xùn),這個培訓(xùn)制度是被嚴(yán)格執(zhí)行的。這個過程順序不可顛倒。筆者在等待培訓(xùn)成績通知之前,和一個學(xué)生進(jìn)入實驗室,lab manager看到就堅定地讓筆者離開實驗室,即使在一旁觀看學(xué)生做實驗也不可以。能夠感受到他們非常堅持原則和對于規(guī)章制度的敬畏。筆者在實驗室開始工作后曾遇到過一個學(xué)生從實驗室烘箱里取出樣品時沒有帶護(hù)目鏡,被lab manager看到后受到嚴(yán)肅的批評。在開始時可能不習(xí)慣,以為是小題大做，甚至有點兒挑剔,但仔細(xì)想想,嚴(yán)格按照安全要求操作才是對人員最好的保護(hù)。只有養(yǎng)成良好的習(xí)慣,才能避免釀成大禍。就像人們需要敬畏法律那樣,在實驗室就必須敬畏規(guī)章制度。2年前在國內(nèi)，筆者認(rèn)識的一個學(xué)生就因?qū)嶒灂r沒帶護(hù)目鏡,被濺出的液體傷害了一只眼睛。

2 處處彰顯對環(huán)境的保護(hù)

化學(xué)類實驗產(chǎn)生的廢液、固體廢棄物和廢氣處理不當(dāng)有可能造成對環(huán)境的污染,對于一個合格的實驗參與者,必須將這種污染消除或降低到最小程度[7]。在這方面,UCLA材料化學(xué)實驗室的環(huán)保意識值得稱道。

首先,實驗室內(nèi)環(huán)境對于實驗工作人員的健康尤為重要。不可否認(rèn)在國內(nèi)很多大學(xué)的化學(xué)、材料化學(xué)、高分子化學(xué)類的一些實驗室不同程度地存在臟亂差的現(xiàn)象。一些實驗室內(nèi)空氣污濁并含揮發(fā)試劑味道,含多種有害成分的廢液隨手棄置甚至倒入下水道。這里面有實驗室條件的因素,也有制度和健康環(huán)保意識方面的問題。而筆者遇到的幾個從國內(nèi)大學(xué)初到UCLA材料化學(xué)實驗室的同行都曾感嘆:怎么一點兒味也沒有？實際上UCLA化學(xué)相關(guān)實驗室的通風(fēng)系統(tǒng)每天24 h運行。由于制度保證了任何有毒(味)的、易產(chǎn)生粉塵的試劑的取用都必須在通風(fēng)櫥內(nèi)操作,通風(fēng)櫥的門開的高度有明顯標(biāo)記,開的過高效果較差,會有報警裝置提醒。良好的通風(fēng)效果保證了實驗室內(nèi)空氣的清潔和實驗人員的健康。

UCLA同樣注重化學(xué)試劑對校園環(huán)境污染的可能性,在實驗室的工作服不允許離開實驗室穿著,也不允許在實驗樓內(nèi)辦公區(qū)穿著,以減小對辦公區(qū)和校園污染的機會。從化學(xué)試劑庫購買玻璃瓶裝試劑必須使用其他容器攜帶和運送,以避免玻璃瓶破碎和化學(xué)試劑溢出；在實驗室集存注射器針頭等尖銳物品廢棄物必須使用金屬容器,固體垃圾必須分類用塑料袋封裝送出等,細(xì)節(jié)問題都有具體規(guī)定。實驗室的樓道門是全金屬門且是彈簧拉伸自動落鎖關(guān)閉的,不僅平時能夠減小室內(nèi)空氣的對外擴散,也能夠在火災(zāi)時對著火區(qū)進(jìn)行有效的隔離。

廢液是材料化學(xué)實驗室產(chǎn)生的最大的一類廢棄物。將廢液分類集存,既便于回收又避免不同性質(zhì)的化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)造成危害。事實上,筆者在國內(nèi)多年的學(xué)習(xí)和工作經(jīng)歷中曾多次遇到過實驗人員因廢液處置不當(dāng)導(dǎo)致的液體噴濺、著火和爆炸事故。筆者在UCLA所在實驗室主要從事有機材料制備相關(guān)的研究,實驗產(chǎn)生的廢液按照甲醇乙醇、乙酸乙酯、丙酮、三鹵甲烷鹵代烴、甲苯等芳香烴、乙醚等廢液分類在廢液瓶中集存。如果實驗產(chǎn)生其他類別的廢液就需要新建廢液瓶。廢液瓶的建立首先要通過實驗室系統(tǒng)登錄EHS中心網(wǎng)站在線填寫廢液標(biāo)簽,需要注明廢液的大致組成、廢液瓶的體積、日期、使用者、實驗室等信息,打印該標(biāo)簽貼在廢液瓶上。這樣在EHS中心就相當(dāng)于為該廢液瓶建立了檔案,滿3個月就有工作人員來回收該廢液瓶。如果期間廢液瓶即將裝滿,可隨時打電話通知取走。任何人不允許將廢液倒入沒有標(biāo)簽的廢液瓶中,廢液瓶禁止手寫標(biāo)記。有一次EHS中心出了點問題不能打印廢液標(biāo)簽,大家就收到lab manager的郵件,提醒在問題解決之前,不允許產(chǎn)生新的廢液。

令人印象深刻的是玻璃儀器洗滌產(chǎn)生的高濃度廢水是嚴(yán)格禁止從水槽直接倒入下水系統(tǒng)的,即使廢棄物是完全水溶性的。含低濃度重金屬離子的洗滌廢液必須單獨收集于廢液瓶中。玻璃器皿的洗滌堅持少量多次洗滌的原則,洗滌廢液集中存入廢液瓶,最后幾乎干凈的玻璃器皿才可以在水槽里洗,最大限度地減小了化學(xué)污染物對排水系統(tǒng)的沖擊。EHS中心會隨時抽檢實驗室排水,若不合格,輕則實驗室整頓,重則實驗室關(guān)閉。這里不僅是一個規(guī)章制度的問題,也要求實驗人員具有很好的環(huán)境保護(hù)意識。

3 高效的儀器設(shè)備管理

材料化學(xué)相關(guān)的研究需要多種不同用途的儀器設(shè)備。如何讓大型儀器充分發(fā)揮作用一直都是人們在探討的問題[8-12]。在UCLA,儀器管理模式非常高效。

實驗室常用儀器設(shè)備都分別由實驗室人員專人管理,比如真空烘箱、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、手套箱、紅外、紫外光譜儀等,新進(jìn)人員一定要經(jīng)過專門管理人員培訓(xùn)才能使用,并且儀器旁邊附有儀器操作標(biāo)準(zhǔn)步驟及注意事項(standard operation procedures,SOP)。負(fù)責(zé)儀器管理的人員會經(jīng)常檢查相應(yīng)設(shè)備工作狀況,及時發(fā)現(xiàn)問題,及時進(jìn)行維護(hù)和維修,保證實驗室工作的正常進(jìn)行。比如真空烘箱連接的真空泵傳動皮帶松弛,會提前購買,不待機器停轉(zhuǎn)再買，以免耽誤時間；管理手套箱的人員會經(jīng)常關(guān)注手套箱里的氧氣含量,稍有異常就檢查原因。

人們常注意到在美國一些大學(xué)和研究機構(gòu),許多大型儀器既有很先進(jìn)的,也有一些型號較老的,有些型號甚至是我國一些知名大學(xué)和研究機構(gòu)淘汰了的。在UCLA,儀器分析實驗室內(nèi)同時存放著3臺不同型號的核磁共振譜儀,而紅外光譜儀、熱重分析儀和示差掃描量熱儀等多臺儀器集中在一個實驗室內(nèi),其儀器使用效率很高。所有大型儀器設(shè)備全校共享,有專業(yè)人員管理,但不負(fù)責(zé)測試,使用者先培訓(xùn)考試,通過考試后取得儀器室的進(jìn)門密碼和自己的測試賬號,才能使用大型儀器。儀器使用前進(jìn)行網(wǎng)上預(yù)約。對于使用頻率較高的儀器,比如材料表征常用的掃描電鏡(SEM),限制每人每周預(yù)約時間,并且儀器全天工作。提前24 h可以撤銷預(yù)約,如果預(yù)約了而沒有去測試是同樣要收費的,儀器的管理細(xì)致而高效。

4 結(jié)束語

大學(xué)承擔(dān)著培養(yǎng)有專業(yè)理論和實踐技能的人才的任務(wù),大學(xué)更應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。目前我國高校的實驗室管理水平和儀器使用效率參差不齊,因此有必要建立健全實驗室安全管理體制,包括安全教育培訓(xùn)教程資料的編制、安全及環(huán)保教育體系、廢棄物管理體系等。一方面需要建立和健全切實可行的規(guī)章制度,另一方面也需要培養(yǎng)實驗人員自覺和堅定執(zhí)行規(guī)章制度的責(zé)任感。要求學(xué)生在實驗室進(jìn)行科研活動過程中堅守原則、承擔(dān)責(zé)任,也是對他們將來走向社會承擔(dān)自己應(yīng)盡的社會責(zé)任的教育。如果學(xué)生在實驗室很好地接受到安全健康教育培訓(xùn),能夠做到處處加強環(huán)保意識,當(dāng)他們未來成為行業(yè)的參與者或管理者時,就具有很強的節(jié)能減排和環(huán)保意識。

近年來隨著國家教育和科技的投入力度不斷加強,科研儀器設(shè)備的先進(jìn)程度有了大幅提高,但是許多儀器設(shè)備不能開放共享,在設(shè)備管理和使用效率等方面還需要做大量的工作。

References)

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Enlightenment of material chemistry laboratory management in University of California at Los Angeles

Wu Wei, Zhang Xiaoyun

( College of Science,China University of Petroleum(East China),Qingdao 266580, China)

The laboratory safety,environmental protection and instrument managements of material chemistry laboratory in the University of California at Los Angeles (UCLA) have been introduced. Based on their rigorous and efficient management experience, the comprehensive education and training on safety and health are proposed. Thus measures should be taken in some Chinese colleges and universities to improve the students’ working environment,to reinforce the environmental protection consciousness,and to train the students with social responsibility. It has also been proposed that the operation efficiency of instruments and equipment should be enhanced through the efficient training and the modern management system.

safety and healthy training; environmental protection; waste recycling; instruments and equipment

2015- 02- 14 修改日期：2015- 03- 31

吳偉(1963—),男,山東無棣,博士,教授,美國加州大學(xué)洛杉磯分校訪問學(xué)者,主要研究方向為材料化學(xué)與合成化學(xué).

E-mail：wuweiupc@upc.edu.cn

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A

1002-4956(2015)9- 0212- 03