高?；ゎ悓?shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)辨識評價(jià)方法研究

劉 義，劉尚志，趙東風(fēng)，戚 萌，路 帥，孟亦飛

（1.中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)工程學(xué)院，山東 青島 266580；2.中國石油大學(xué)（華東）機(jī)電工程學(xué)院，山東 青島 266580）

近年來，環(huán)境、材料、新能源等學(xué)科及研究領(lǐng)域的大力發(fā)展，使得化工類實(shí)驗(yàn)室數(shù)量及種類大幅度增加?；ゎ悓?shí)驗(yàn)室涉及的危險(xiǎn)化學(xué)品種類多，并且危險(xiǎn)化學(xué)品具有復(fù)雜的屬性和多變的化學(xué)反應(yīng)過程，一旦管控措施出現(xiàn)問題，很容易發(fā)生實(shí)驗(yàn)室安全事故[1-3]。

化工類實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)源的存在是安全風(fēng)險(xiǎn)和事故發(fā)生的根源[4]。根據(jù)教育部科技司開展的2015—2017 年高校實(shí)驗(yàn)室安全督查發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)室存在危險(xiǎn)源不明確的問題，實(shí)驗(yàn)人員難以對危險(xiǎn)源進(jìn)行有效辨識，特別是化工類實(shí)驗(yàn)室安全狀況不夠理想，安全管理缺乏針對性、系統(tǒng)性和科學(xué)性[5]。因此，有效辨識化工類實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)源，量化評價(jià)實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)，構(gòu)建化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)分級體系，更有針對性地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全管理，對于預(yù)防實(shí)驗(yàn)室安全事故具有一定的實(shí)際意義。

1 實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究現(xiàn)狀

目前，實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)最為廣泛的方法是安全檢查表。浙江大學(xué)馮建躍等[6]研究設(shè)計(jì)了《高校實(shí)驗(yàn)室安全檢查項(xiàng)目表》，教育部科技司依據(jù)此安全檢查表開展高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室安全督查。南京理工大學(xué)路貴斌等[7]在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)因素的基礎(chǔ)上，建立了化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全檢查指標(biāo)體系。中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)曹艷曉等[8]采用層次分析法和模糊綜合評價(jià)方法，定量評價(jià)實(shí)驗(yàn)室安全管理現(xiàn)狀。揚(yáng)州大學(xué)王國田等[9]基于大數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用XGBoost 算法開展實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，定量分析實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)特征及權(quán)重。盡管上述學(xué)者針對實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)提供了評估方法，但都存在一定短板，其原因是安全檢查表與數(shù)學(xué)模型方法容易受主觀因素影響，而大數(shù)據(jù)算法的可操作性和可靠性又較低。

針對上述問題，本文提出了化工類實(shí)驗(yàn)室本質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的方法。該方法的實(shí)質(zhì)是基于本質(zhì)安全因子量化評價(jià)風(fēng)險(xiǎn)，其在石化企業(yè)中的應(yīng)用有效地預(yù)防了事故的發(fā)生。本文將其應(yīng)用到高?；ゎ悓?shí)驗(yàn)室，從物質(zhì)、工藝和設(shè)備危險(xiǎn)性三個(gè)方面量化評價(jià)化工類實(shí)驗(yàn)室固有風(fēng)險(xiǎn)，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)分級體系，減少人員主觀性，更加注重可操作性，從而有針對性地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全管理。

2 化工類實(shí)驗(yàn)室安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

2.1 化工類實(shí)驗(yàn)室事故統(tǒng)計(jì)分析

通過查閱文獻(xiàn)、相關(guān)事故報(bào)告、搜索引擎、瀏覽高校網(wǎng)站和微博搜索等途徑，收集分析了2000—2018年我國高?；ゎ悓?shí)驗(yàn)室發(fā)生的71 起事故，包括事故類型、事故敘述、涉及物質(zhì)、事故原因、事故后果等。2000—2018 年高校化工類實(shí)驗(yàn)室事故統(tǒng)計(jì)分析如圖1所示。71 起事故共造成9 人死亡，78 人受傷，其中物質(zhì)危險(xiǎn)性引發(fā)37 起事故，占52.1%；工藝危險(xiǎn)性引發(fā) 26 起事故，占36.6%；設(shè)備危險(xiǎn)性引發(fā)24 起事故，占33.8%（有的事故是由物質(zhì)、工藝、設(shè)備危險(xiǎn)性中的兩種導(dǎo)致的，所以3 項(xiàng)事故的總數(shù)超過了71 起）。根據(jù)事故原因分析，化工類實(shí)驗(yàn)室事故主要由其固有的危險(xiǎn)性導(dǎo)致，并受實(shí)驗(yàn)過程中的原料、半成品、產(chǎn)物的數(shù)量和性質(zhì)、工藝條件的苛刻程度及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的影響。

圖1 2000—2018 年高?；ゎ悓?shí)驗(yàn)室事故統(tǒng)計(jì)分析

2.2 化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系

基于事故統(tǒng)計(jì)分析，借鑒石油化工領(lǐng)域本質(zhì)安全指標(biāo)評價(jià)體系[10-12]，有針對性地建立了化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，共包括3 個(gè)一級指標(biāo)，10 個(gè)二級指標(biāo)，如圖2 所示，它能夠全面地反映化工類實(shí)驗(yàn)室客觀存在的危險(xiǎn)因素。

（1）物質(zhì)危險(xiǎn)性。物質(zhì)危險(xiǎn)性是指物質(zhì)本身具有的危險(xiǎn)特性，是導(dǎo)致化工類實(shí)驗(yàn)室事故的根本原因。物質(zhì)危險(xiǎn)性指標(biāo)主要考慮了可燃性、爆炸性、腐蝕性、毒性和存放量5 個(gè)二級指標(biāo)。

（2）設(shè)備危險(xiǎn)性。實(shí)驗(yàn)設(shè)備是化工類實(shí)驗(yàn)室的主要危險(xiǎn)源?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備具有以下特點(diǎn)：儀器設(shè)備多，并且很多設(shè)備全天候保持高功率和高真空狀態(tài)；高壓氣瓶、壓力容器多；高溫設(shè)備如熔融設(shè)備一般作為公共設(shè)備使用；部分設(shè)備有噪音、振動和強(qiáng)X射線輻射。設(shè)備危險(xiǎn)性主要考慮了設(shè)備類型指標(biāo)，設(shè)備類型不同其潛在危險(xiǎn)性大小不同。

（3）工藝危險(xiǎn)性。化工類實(shí)驗(yàn)室不僅使用種類繁多的易燃、易爆、有毒化學(xué)品，有些實(shí)驗(yàn)需要在高溫、高壓等工藝下進(jìn)行，甚至有些實(shí)驗(yàn)涉及國家重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝?；诨ゎ悓?shí)驗(yàn)室事故原因分析，工藝危險(xiǎn)性主要考慮了工藝類型、操作溫度、操作壓力和反應(yīng)焓4 個(gè)二級指標(biāo)。

2.3 化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法

為建立化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)量化考核方法，本文借鑒石油化工領(lǐng)域本質(zhì)安全指標(biāo)評價(jià)的思路，結(jié)合危險(xiǎn)度評價(jià)方法[13]，依據(jù)《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB50160-2018）、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2018）、《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》（GBZ230-2010）、《危險(xiǎn)貨物分類和品名編號》（GB 6944-2012）和《危險(xiǎn)化學(xué)品重大危險(xiǎn)源辨識》（GB18218-2018）等國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，建立了如表1 所示的化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)表。

圖2 化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系

表1 化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)表

其中EH 為爆炸危險(xiǎn)度，EH=(UEL–LEL)/LEL，UEL 為爆炸上限，LEL 為爆炸下限。THI（toxicant hazardous index）為GBZ230-2010 中規(guī)定的毒物危害指數(shù)。S 為GB18218-2018 中規(guī)定的辨識指標(biāo)，S=q1/ Q1+q2/Q2+…+qn/Qn，其中q1，q2，…，qn 為每種危險(xiǎn)化學(xué)品的實(shí)際存在量，Q1，Q2，…，Qn 為每種危險(xiǎn)化學(xué)品相對應(yīng)的臨界量。1—4 分代表危險(xiǎn)性等級，分值越高越危險(xiǎn)，1 分表示輕度危險(xiǎn)，2 分表示中度危險(xiǎn)，3 分表示重度危險(xiǎn)，4 分表示極度危險(xiǎn)。危險(xiǎn)源描述一欄介紹了實(shí)驗(yàn)室具體存在哪些危險(xiǎn)源，便于實(shí)驗(yàn)人員提前做好安全預(yù)防和風(fēng)險(xiǎn)管控工作。

化工類實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)性等級由可燃性、爆炸性、毒性等10 個(gè)評價(jià)指標(biāo)共同確定，根據(jù)最大隸屬度原則，10 個(gè)評價(jià)指標(biāo)中的最高分即為化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)得分，根據(jù)得分將化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)等級分成A、B、C、D 等4 個(gè)等級（見表2）。

表2 化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)等級

3 化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)分級管理措施

3.1 建立化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)分級管理制度

全面地評估高校化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)，確定實(shí)驗(yàn)室的危險(xiǎn)性等級。根據(jù)分級負(fù)責(zé)、重點(diǎn)監(jiān)管的基本原則，建立化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)分級管理制度。C 級和D 級實(shí)驗(yàn)室由校級主管部門負(fù)責(zé)管理，B 級實(shí)驗(yàn)室由院級主管部門負(fù)責(zé)管理，A 級實(shí)驗(yàn)室由課題組負(fù)責(zé)管理。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)置安全負(fù)責(zé)人，明確責(zé)任，落實(shí)到人。

3.2 建立化工類實(shí)驗(yàn)室安全檢查制度

建立化工類實(shí)驗(yàn)室安全檢查制度，對于危險(xiǎn)性等級高的實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)監(jiān)管，加強(qiáng)檢查頻次。C 級以上實(shí)驗(yàn)室每天檢查一次，B 級實(shí)驗(yàn)室每周檢查一次，A 級實(shí)驗(yàn)室每月檢查一次，重點(diǎn)加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)因素、安全管控措施、應(yīng)急預(yù)案的檢查，對于檢查結(jié)果不滿足安全要求的，不予進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。整改完成之后，可申請復(fù)查，復(fù)查結(jié)果滿足要求之后才可開展實(shí)驗(yàn)研究。

3.3 建立化工類實(shí)驗(yàn)室安全準(zhǔn)入和教育培訓(xùn)制度

高?；ゎ悓?shí)驗(yàn)室操作人員多數(shù)為學(xué)生，大部分是第一次進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，缺乏對實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)知，應(yīng)建立實(shí)驗(yàn)室安全準(zhǔn)入和教育培訓(xùn)制度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)性等級，建立“校級—院級—課題組”三級安全教育培訓(xùn)制度。對于C 級和D 級實(shí)驗(yàn)室，由學(xué)校負(fù)責(zé)安全教育培訓(xùn)，須接受課題組、學(xué)院和學(xué)校三級培訓(xùn)；B 級實(shí)驗(yàn)室由學(xué)院負(fù)責(zé)，須接受課題組和學(xué)院培訓(xùn)；A 級實(shí)驗(yàn)室由課題組負(fù)責(zé)，須接受課題組培訓(xùn)。實(shí)驗(yàn)人員經(jīng)培訓(xùn)考試合格后，方可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

3.4 加強(qiáng)危險(xiǎn)源分級管理

（1）A 級、B 級化工類實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)源管理。根據(jù)危險(xiǎn)源辨識結(jié)果，從物質(zhì)危險(xiǎn)性、工藝危險(xiǎn)性和設(shè)備危險(xiǎn)性三個(gè)方面加強(qiáng)對化工類實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)源的管理?；ゎ悓?shí)驗(yàn)室涉及的危險(xiǎn)化學(xué)品種類多，危險(xiǎn)屬性復(fù)雜。實(shí)驗(yàn)室安全負(fù)責(zé)人應(yīng)定期對實(shí)驗(yàn)室存放的危險(xiǎn)化學(xué)品的種類和數(shù)量進(jìn)行普查，填寫普查清單，明確危險(xiǎn)化學(xué)品的可燃性、爆炸性、毒性和腐蝕性等危險(xiǎn)屬性。實(shí)驗(yàn)人員在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，提前明確實(shí)驗(yàn)條件，包括實(shí)驗(yàn)涉及的物質(zhì)、反應(yīng)原理、反應(yīng)類型、反應(yīng)焓、操作溫度、操作壓力等。實(shí)驗(yàn)人員還要預(yù)先檢查實(shí)驗(yàn)中使用的設(shè)備，對于破損老化、保護(hù)裝置失效的設(shè)備，及時(shí)更換、修復(fù)和保養(yǎng)，嚴(yán)禁設(shè)備帶“病”上崗。

（2）C 級和D 級化工類實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)源管理。重點(diǎn)加強(qiáng)C 級以上化工類實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)源的管理，如易燃易爆物質(zhì)、毒性物質(zhì)和腐蝕性物質(zhì)的管理，實(shí)驗(yàn)室安全負(fù)責(zé)人應(yīng)該加強(qiáng)通風(fēng)，分類存放，貼好統(tǒng)一的標(biāo)簽；民用爆炸品、劇毒品和易制毒品實(shí)行專人負(fù)責(zé)管理，規(guī)范領(lǐng)取、使用、處置記錄；實(shí)驗(yàn)室空間較小，不得存放過多的危險(xiǎn)化學(xué)品，基本控制在一周的用量以內(nèi)；對于危險(xiǎn)性高的實(shí)驗(yàn)和國家重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)工藝，實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)提前進(jìn)行應(yīng)急演練，明確實(shí)驗(yàn)過程中可能遇到的問題，提前制定應(yīng)急處置措施；對于持續(xù)加熱實(shí)驗(yàn)，嚴(yán)禁實(shí)驗(yàn)人員離開現(xiàn)場，并加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過程的現(xiàn)場監(jiān)管；有毒氣體、易燃易爆氣體鋼瓶的存放應(yīng)分室存放，防止暴曬，實(shí)瓶與空瓶也應(yīng)該分開存放。每次使用前實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)預(yù)先檢查鋼瓶的安全閥、壓力表等保護(hù)裝置的有效性；特種設(shè)備應(yīng)定期進(jìn)行檢驗(yàn)，操作人員持證上崗。

4 結(jié)語

本文基于事故原因分析，從物質(zhì)危險(xiǎn)性、工藝危險(xiǎn)性和設(shè)備危險(xiǎn)性三個(gè)方面出發(fā)，建立了化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系，提出了適用于高?；ゎ悓?shí)驗(yàn)室的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法，并基于風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等級提出了化工類實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)分級管理措施。通過該評價(jià)方法的應(yīng)用，將有助于實(shí)驗(yàn)人員明確化工類實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)源，從事故發(fā)生根源制定安全預(yù)防措施，加強(qiáng)高?；ゎ悓?shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)分級管控，減少高?；ゎ悓?shí)驗(yàn)室安全事故。