實(shí)驗步驟的半定量安全評估法在本科生實(shí)驗中的應(yīng)用

李　敏，　李自衛(wèi)

(貴州理工學(xué)院 a.土木工程學(xué)院;b.化學(xué)工程學(xué)院,貴陽 550003)

0　引　言

高校實(shí)驗室是教學(xué)、科研的基地。實(shí)驗室的安全管理是正常進(jìn)行實(shí)驗研究、教學(xué)的保證。而安全評估方法的掌握，并在實(shí)驗過程中加以運(yùn)用，能夠提高本科生的安全意識，在實(shí)驗中減少甚至避免事故的發(fā)生，以及穩(wěn)妥處理實(shí)驗中發(fā)生的意外[1]。在諸多高校實(shí)驗室中，化學(xué)化工實(shí)驗室易發(fā)生中毒、爆炸、腐蝕等事故，直接威脅到實(shí)驗人員人身安全和實(shí)驗室財產(chǎn)安全[2-3]。

另外，由于化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程存在諸多潛在的不安全因素，具有高溫、高壓、易爆、易燃、易中毒等特點(diǎn)，其發(fā)生事故的可能性比其他行業(yè)要高[4]。例如，2015年8月12日，天津濱海新區(qū)危險品倉庫發(fā)生爆炸。死傷數(shù)百人，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超過20億。化工企業(yè)的這些特殊性，要求化工操作人員必須具有高度的安全意識和安全生產(chǎn)技能，并且掌握必要的化工安全評價、防范及處置方法[5-6]。

由于化工一線人員較多來自高?；瘜W(xué)化工專業(yè)的畢業(yè)生。因此，安全意識的提高、安全評價方法的掌握，必須從化學(xué)化工專業(yè)的高等教育開始，從實(shí)驗室管理，實(shí)驗課程的學(xué)習(xí)中培養(yǎng)。

與國外相比[7-8]，盡管國內(nèi)高校對本科生安全意識的培養(yǎng)得到逐漸重視。但是，在本科生實(shí)驗過程中，沒有實(shí)行具體的防止事故發(fā)生的安全評估方法[9-10]。例如：學(xué)生在進(jìn)實(shí)驗室之前所必須進(jìn)行的安全培訓(xùn)較少。取而代之的是上第一節(jié)實(shí)驗課之前對進(jìn)實(shí)驗室需要注意的事項進(jìn)行一個簡單的說明。學(xué)生對化學(xué)化工實(shí)驗室的安全管理制度了解甚少。另一方面，學(xué)生在做實(shí)驗之前，應(yīng)該對所進(jìn)行的實(shí)驗所用的化學(xué)試劑、實(shí)驗設(shè)備、操作步驟等可能出現(xiàn)的潛在的危險的分析即“安全評估”也幾乎沒有[11-12]。相反，在做實(shí)驗之前，只是把實(shí)驗?zāi)康?、?shí)驗步驟等抄寫一遍作為預(yù)習(xí)報告。沒有對所做實(shí)驗過程中可能出現(xiàn)的危險情況作充分的心理準(zhǔn)備，更不了解相應(yīng)的緊急處置措施。因此，一旦危險發(fā)生，常會驚慌失措，引起更大的危險發(fā)生。

在新加坡國立大學(xué)讀博士期間對該校的基于實(shí)驗步驟的半定量安全評估方法有較詳細(xì)的了解。該安全評估方法對國內(nèi)高校有一定的參考價值，在此作一介紹與分析。

1　基于實(shí)驗步驟的半定量安全評估法

1.1　主要步驟

基于實(shí)驗步驟的半定量安全評估法的主要步驟包括以下幾步：①通過查找材料安全數(shù)據(jù)表(Materials Safety Data Sheet，MSDS)了解藥品的的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、爆炸極限、半致死量以及對皮膚、呼吸道等的危害等相關(guān)信息，鑒別實(shí)驗過程中藥品可能帶來的危害[13-14]。②詳細(xì)列出實(shí)驗的每個實(shí)驗步驟，基于實(shí)驗人員的知識積累、藥品的性質(zhì)以及以往發(fā)生事故的情況，判斷本實(shí)驗過程中可能出現(xiàn)哪些危害，出現(xiàn)危害的可能性以及可能出現(xiàn)的危害帶來的傷害的嚴(yán)重程度。由于該步驟對于危險的鑒別在一定程度上依賴于實(shí)驗人員的知識積累。因此，該步驟的完成通常需要組成一個團(tuán)隊，集思廣益，做到最大程度上對可能出現(xiàn)的危害的鑒別。③根據(jù)出現(xiàn)危險的可能性和危險帶來的傷害的嚴(yán)重程度計算危險等級。④根據(jù)每個實(shí)驗步驟的危險等級，結(jié)合目前已經(jīng)采取的控制危險發(fā)生的措施，決定該實(shí)驗步驟是否需要額外增加控制危險發(fā)生的其他措施。對于采取的控制危險發(fā)生的措施的要求，應(yīng)該是盡量考慮從源頭上控制危險的發(fā)生。例如做實(shí)驗之前，藥品和實(shí)驗條件的選擇應(yīng)該是考慮選擇低毒、低揮發(fā)性、低溫等，然后再考慮實(shí)驗過程中對實(shí)驗的控制措施(例如通風(fēng)廚、泄壓閥、張貼各種危險標(biāo)識警示其他實(shí)驗人員等)，最后再采取各種防護(hù)措施(例如防毒面具、耐酸堿手套等)。⑤對采取額外增加的控制危險發(fā)生的措施以后的實(shí)驗步驟再次計算危險等級，對防護(hù)措施進(jìn)行修正，直到采取的安全措施滿足相應(yīng)的危險等級為止。這些步驟的內(nèi)容歸納起來見表1。

表1　基于實(shí)驗步驟的半定量安全評估表

1.2　危險等級的計算

危險等級等于出現(xiàn)危險的可能性和危險帶來的傷害的嚴(yán)重程度的乘積。把出現(xiàn)危險的可能性分為可能性很低、可能、很有可能3個等級?！翱赡苄院艿汀笔侵冈谄渌愃频膶?shí)驗中沒有發(fā)生過危險；“可能”是指有可能發(fā)生危險或在類似的實(shí)驗中已經(jīng)發(fā)生過危險；“很有可能”是指經(jīng)常發(fā)生的危險。發(fā)生危險的可能性的判斷依據(jù)主要基于自身的知識積累并且考慮實(shí)驗過程中的實(shí)際情況。一般情況下，需要考慮以下幾個方面的因素：類似的危險以前是否發(fā)生過；實(shí)驗步驟的復(fù)雜程度、實(shí)驗過程中參與的人數(shù)、做實(shí)驗的頻率、控制措施的實(shí)施程度、對控制設(shè)施的管理程度(是否有定期的維護(hù)等)、是否經(jīng)過正規(guī)的安全培訓(xùn)等。

同樣，把危險帶來的嚴(yán)重程度分為低、中、高3個等級?！暗图墶笔侵覆粫l(fā)生傷害或只需要急救箱簡單處理的傷害包括輕微刀傷、擦傷、皮膚等刺激性傷害等引起的短暫不適；“中級”是指引起的傷害需要到醫(yī)院就醫(yī)包括刀傷、燒傷、扭傷、骨折、突發(fā)性耳聾、皮炎等傷害；“高級”是指引起的傷害是致命的或者是終身的。包括截肢、重大骨折、多發(fā)性損傷、職業(yè)癌、急性中毒不治之癥等。一般情況下，如果實(shí)驗裝置或?qū)嶒灢襟E不變，不應(yīng)改變嚴(yán)重程度等級。

出現(xiàn)危險的可能性和危險帶來的傷害的嚴(yán)重程度的3個等級分別用數(shù)值1、2、3表示(見表2)。表2 中列出了經(jīng)過計算的危險等級。根據(jù)計算的結(jié)果，如果計算出的危險等級﹤3，表明危險可以接受；危險等級在3～4之間，應(yīng)該考慮增加額外控制危險的措施；危險等級﹥4，必須有額外控制危險的措施。

表2　危險等級計算表

2　實(shí)驗步驟的半定量安全評估法的應(yīng)用舉例

2.1　實(shí)驗描述

納米顆粒的合成和應(yīng)用在化學(xué)化工實(shí)驗中非常常見?，F(xiàn)以簡單的納米鎳球形顆粒的合成為例，說明基于實(shí)驗步驟的半定量安全評估法的具體應(yīng)用。本實(shí)驗用高溫分解法合成納米鎳球形顆粒[15-17]。實(shí)驗如下:

(1) 實(shí)驗藥品。乙酰丙酮鎳，油胺(70%)，乙醇，環(huán)己烷，氮?dú)?，三辛基?90%)

(2) 實(shí)驗步驟。①稱量2 g的乙酰丙酮鎳放入帶有磁子的三口燒瓶中。②在氮?dú)鈿夥障拢跓考尤胍欢康挠桶?。③把三口燒瓶放入預(yù)先加熱到100 ℃的油浴中，攪拌10 min。④然后迅速升溫至220 ℃，并保持2 h。⑤降至室溫后，往三口燒瓶中加入一定量的乙醇和環(huán)己烷混合溶液，離心洗滌分離。⑥將得到的鎳納米顆粒分散在環(huán)己烷中保存。

2.2　基于實(shí)驗步驟的半定量安全評估法的應(yīng)用

根據(jù)1.1中介紹的基于實(shí)驗步驟的半定量安全評估法的主要步驟:

(1) 做實(shí)驗之前，對所有藥品，查MSDS得環(huán)己烷易揮發(fā)且對皮膚有刺激性。如果長時間接觸皮膚，會有瘙癢感，并出現(xiàn)紅斑。因此，實(shí)驗最后一步需要在通風(fēng)廚中進(jìn)行，并佩戴手套。實(shí)驗結(jié)束后，應(yīng)用肥皂洗手。另外，基于對納米顆粒性質(zhì)的了解，干燥的納米顆粒容易造成吸入式危害。本實(shí)驗中，納米鎳顆粒最后分散在環(huán)己烷溶劑中，不會造成吸入式危害。但是，實(shí)驗中應(yīng)該佩戴手套，避免該納米顆粒溶液直接與皮膚接觸而滲入皮膚，帶來危害。

(2) 把實(shí)驗步驟的描述列于表3中第1列。識別可能發(fā)生的危險(第2列)、評估傷害帶來的嚴(yán)重程度(第5列)和發(fā)生危險的可能性(第6列)。

(3) 計算危險等級(第7列)。

(4) 根據(jù)危險等級的值判斷是否需要額外增加控制危險發(fā)生的其他措施(第8列)。由表3可以看出，本實(shí)驗只有第④步需要增加額外的控制危險發(fā)生的其他措施。在本實(shí)驗中，通過使用帶有程序升溫的磁力攪拌器，精密控溫，防止突然升溫發(fā)生所帶來的危險。

表3　基于實(shí)驗步驟的半定量安全評估法的應(yīng)用舉例

(5) 對采取額外增加控制危險發(fā)生措施后的實(shí)驗步驟再次計算危險等級(第9列)。由表3可看出，通過使用帶有程序升溫的磁力攪拌器使實(shí)驗步驟④的危險等級由6降低到3，使危險變得可以接受。

由表3可以看出，通過對整個實(shí)驗的各個實(shí)驗步驟逐一進(jìn)行潛在危險的識別，計算危險等級，并通過采取額外的控制危險的措施以后，整個實(shí)驗各個步驟的危險等級在3以下，潛在發(fā)生的危險是可以接受的。避免了由于溫度控制失控可能導(dǎo)致干燒進(jìn)而引起火災(zāi)的可能。通過采用基于實(shí)驗步驟的半定量安全評估法，使得這個實(shí)驗出現(xiàn)危險的等級變得可以接受。

3　結(jié)　語

本文介紹了新加坡國立大學(xué)基于實(shí)驗步驟的半定量安全評估法，并以納米鎳球形顆粒的合成為例子，闡述了該方法在提高本科生安全意識、降低實(shí)驗危險發(fā)生的重要作用。通過該評估方法的執(zhí)行，使得危險等級較高的實(shí)驗步驟的危險等級降低至可以接受的程度，從而避免危險的發(fā)生。由于該評估方法是在實(shí)驗之前進(jìn)行的，該方法引入到本科生的實(shí)驗中，有利于提高本科生的安全意識，使學(xué)生在做實(shí)驗以前充分熟悉實(shí)驗步驟，盡可能地做到最大程度上避免危險的發(fā)生。即使學(xué)生在實(shí)驗中仍然發(fā)生了意外，由于在實(shí)驗之前已經(jīng)提前對潛在的危險有了充分的認(rèn)識，在處理發(fā)生意外時，也不會驚慌失措，能夠做到采取正確的方式處理發(fā)生的危險。因此，在本科生實(shí)驗之前的預(yù)習(xí)中，加入該評估方法，不僅能夠提高預(yù)習(xí)的效果，經(jīng)過大學(xué)幾年的反復(fù)訓(xùn)練，能夠提高安全意識。該評估方法的掌握對學(xué)生畢業(yè)走向工作崗位后，對于安全生產(chǎn)也將起到重要的啟發(fā)。

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