標準化和精細化管理模式在環(huán)境實驗室中探索

靳 明，邊 剛，閏明濤，楊瑜濤

（河北大學a.化學國家級實驗教學示范中心；b.化學與環(huán)境科學學院，河北保定 071002）

0 引言

實驗教學作為理論課教學的重要組成部分，在培養(yǎng)學生實踐動手能力、科研創(chuàng)新能力和提高學生綜合素質(zhì)的過程中發(fā)揮著不可或缺的作用。實驗室是實驗教學、科學研究的重要場所，對于提高教學質(zhì)量和保證科研工作順利進行有著重大意義［1-4］。隨著科學技術(shù)發(fā)展和高等教育辦學規(guī)模擴大，相應實驗室類別和規(guī)模也在持續(xù)發(fā)展壯大，實驗人員和儀器設(shè)備越來越多，使用的試劑耗材種類大幅增加，尤其易燃易爆、高溫高壓及毒害性等危險性物質(zhì)的使用，實驗室出現(xiàn)諸多問題，提升實驗室管理勢在必行。

環(huán)境實驗室是培養(yǎng)環(huán)境科學和環(huán)境工程專業(yè)創(chuàng)新人才的重要基地，對環(huán)境類學科建設(shè)和發(fā)展起至關(guān)重要作用［5-6］。環(huán)境實驗室隸屬于化學與環(huán)境科學學院，由環(huán)境工程、環(huán)境微生物、環(huán)境化學、環(huán)境監(jiān)測和儀器室5 個實驗平臺構(gòu)成，實驗室總面積約248 m2，由國家級化學實驗中心管理。參考國內(nèi)外高校實驗室管理經(jīng)驗，結(jié)合我校環(huán)境專業(yè)實驗室的情況，提出實驗室標準化精細化管理模式，從實驗人員、儀器設(shè)備、實驗材料、實驗方法和實驗環(huán)境5 方面探討環(huán)境實驗室的安全管理問題［7-13］。

1 實驗室特點及存在問題

學院環(huán)境實驗室主要負責環(huán)境科學和環(huán)境工程2個本科專業(yè)的實驗課，部分大型儀器還同時服務學院教師科研樣品測試。環(huán)境實驗室由2 名實驗技術(shù)人員負責實驗準備、儀器及實驗室管理工作。具體實驗課程包括環(huán)境工程、大氣污染控制、固體廢物資源化、水污染控制工程、環(huán)境微生物、環(huán)境化學、環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境綜合實驗共計8 大類，由于環(huán)境科學和環(huán)境工程專業(yè)設(shè)置不同，環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境化學、環(huán)境微生物和環(huán)境綜合實驗課程，在實驗內(nèi)容和數(shù)量也有較大差別。隨著學校學院對教學重視度進一步增強，加上部省合建和雙一流等經(jīng)費支持，近6 年來購置了大量儀器設(shè)備用于本科教學。提高教學質(zhì)量的同時，實驗室管理也發(fā)現(xiàn)諸多問題。存在的問題主要有：①實驗室安全隱患大，涉及危險化學品、特種設(shè)備、壓力氣瓶及實驗室廢棄物；②實驗所用試劑和耗材種類多，數(shù)量大，占用率高，管理難度大；③實驗儀器設(shè)備多，使用操作不規(guī)范，維護保養(yǎng)難度大；④實驗人員多，實驗室空間小，實驗數(shù)量多，實驗時間長，實驗室管理人員與師生滿意度低。

2 標準化和精細化管理模式的提出及應用

標準化管理是企業(yè)為強化安全生產(chǎn)基礎(chǔ)，落實安全主體責任，改善安全生產(chǎn)條件，提升管理水平而推廣應用是預防事故的重要手段，對保障生命和財產(chǎn)安全具有重要的意義和作用。精細化則是對事物的縝密思考或?qū)γ總€過程的精心設(shè)計［14-15］。精細化管理是將目標事件分解細化，強調(diào)注重細節(jié)，尤其是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，然后再落實的管理方法，是提升部門或小組執(zhí)行能力的重要途徑［16-17］。標準化、精細化管理早已成為現(xiàn)代管理的工具，受到各行各業(yè)的重視。針對高校實驗室，“物”的不安全狀態(tài)和“人”的不安全行為是教學和科研過程中發(fā)生安全事故的原因?！拔铩钡牟话踩珷顟B(tài)是指儀器裝置、配套設(shè)施等硬件處于不安全狀態(tài)?！叭恕钡牟话踩袨椋侨藛T未按標準規(guī)范進行相應工作。將標準化和精細化管理相結(jié)合，對管理目標進行研究、分析、細化，找出關(guān)鍵問題或環(huán)節(jié)，制定標準管理方案，責任到人，持續(xù)改進完善，實現(xiàn)實驗室全面優(yōu)化管理。

2.1 重視實驗人員管理

據(jù)統(tǒng)計，在高校實驗室安全事故中，人為性因素高達70%以上，因此管控人的不安全行為，規(guī)范操作，是避免事故的關(guān)鍵。實驗室人的因素主要涉及實驗的教師、學生和實驗技術(shù)人員3 類。進入實驗室前通過安全培訓、安全管理文件學習、實驗室安全考試及實驗內(nèi)容微視頻學習4 種方式了解相關(guān)規(guī)章制度和儀器設(shè)備操作；除通過實驗室安全考試外，所有人員還需簽訂實驗室安全責任書，方可入實驗室。采取標準化精細化管理后學習內(nèi)容及方式如表1 所示。

表1 實驗室人員準入學習明細表

2.2 規(guī)范儀器設(shè)備管理

實驗室儀器設(shè)備近300 臺，有總有機碳分析儀（TOC）、氣相色譜儀等大型儀器，分析天平、pH計和噪聲計等小型儀器；不僅有通用儀器裝置，還有特種設(shè)備；除了購置儀器，也有自制儀器裝置。能否準確操作使用儀器，不僅關(guān)系到實驗數(shù)據(jù)的準確性，更會涉及人員和儀器的安全性。利用標準化精細化管理方法對實驗室儀器設(shè)備進行分類別、分層次管理。根據(jù)儀器貴重程度，分為大中小3 類，使用頻率分為高低頻，操作危險度分為高危、低危和安全3 種，舉例細化分類表如表2 所示。根據(jù)實驗儀器的分類，來確定如何制定相應的管理制度。全部儀器設(shè)備均編寫標準作業(yè)指導書（圖1）；大型儀器制定日點檢表，工作日務必進行點檢；高危儀器需實驗技術(shù)人員或?qū)嶒灲處煵僮鳎瑢W生經(jīng)過培訓合格后部分儀器方可進行操作；特種設(shè)備由實驗技術(shù)人員專人操作；大中型儀器全部編制關(guān)鍵操作點、維護保養(yǎng)方法及關(guān)鍵參數(shù)參考值；大型儀器編制潛在失效模式及后果分析（FMEA）［18］，如表3 所示。在此模式管理下，儀器設(shè)備停機故障明顯的減少，儀器利用率極大地提升。

表2 實驗儀器細化分類表

圖1 標準作業(yè)指導書

表3 TOC FMEA分析部分截圖

2.3 強化實驗材料管理

環(huán)境實驗室課程多，涉及86 個實驗，所用試劑耗材種類多，數(shù)量大。目前為止，包括易燃易爆、易制毒化學品在內(nèi)共146 種化學試劑藥品，耗材種類多、數(shù)量大，占用率高，給實驗室管理帶來了很多不安全因素。標準化精細化管理：①建立試劑耗材電子臺賬，統(tǒng)一管理，分類存放。化學品根據(jù)其組成及性質(zhì)（易揮發(fā)性、易制毒性、強氧化性、腐蝕性、易燃易爆性、毒性等），兼顧使用頻率及方便管理進行分條件分區(qū)域管理。試劑的存放參考防揮發(fā)、防光、防毒害、防潮、防變質(zhì)、防震、防火等要求。例如，易揮發(fā)有機溶劑放置在有通風功能的聚四氟試劑柜中，易揮發(fā)液態(tài)試劑放入冰箱冷藏處，易揮發(fā)固體試劑則放入避光通風柜或冰箱冷凍處。易燃易爆、易制毒、劇毒類由學院統(tǒng)一管理，其他藥品放置于普通試劑柜。無機化學試劑和有機化學試劑要分開存放，特殊試劑，如指示劑、檢測試劑等，按用途歸類存放。耗材根據(jù)本身屬性、貴重程度及易碎易變質(zhì)性，選擇貨架、安全柜及普通柜存放。所有試劑耗材采取動態(tài)管理，庫存盡可能少。②完善安全設(shè)施，制定事故防范應急制度。試劑庫內(nèi)安裝溫度傳感器，360°無死角監(jiān)控，出口處設(shè)置監(jiān)控，氣體鋼瓶房間安裝氣體探測器。加強防范和應急預案建設(shè)，準確、科學、專業(yè)的預案尤為重要。環(huán)境實驗室制作了實驗室危險化學品安全應急手冊，每年組織學生進行應急演練，提高應對安全事故的能力。確保安全事故早發(fā)現(xiàn)，科學及時應對，能有效控制事故發(fā)展，將損失降至最低。

2.4 實驗方法管理標準化

標準化精細化管理下的實驗方法，主要從實驗室管理制度、實驗室工作方法和實驗內(nèi)容及方法三方面進行。①完善各項管理制度，細化不同記錄。實驗室管理工作范圍廣，涉及人員、儀器、試劑耗材和廢棄物的單獨管理，但它們相互間的交叉管理才是重中之重，因此制定規(guī)范了多條規(guī)章制度及辦法條例。不僅包括原有的多項實驗室安全規(guī)章制度，更是細化增加了許多內(nèi)容。包括實驗教師實驗室內(nèi)工作職責、實驗技術(shù)人員工作職責、學生實驗安全規(guī)則、實驗室準入標準規(guī)范要求、儀器裝置預約使用辦法、實驗低值易耗品領(lǐng)取方法、環(huán)境實驗室安全關(guān)鍵控制點及應對方式、實驗室三廢收集處理管理方法、特種設(shè)備使用權(quán)限規(guī)定等。還細化了工作記錄，制定必要的記錄表完善管理，使各項工作具備可追溯性。如實驗開課記錄、實驗工作日志、實驗室開放記錄、試劑耗材借用記錄、儀器設(shè)備使用記錄、大型設(shè)備點檢表、實驗值班記錄、儀器設(shè)備維修、實驗室安全檢查記錄等。②分析細化難點重點，制定標準，提高工作效率。環(huán)境實驗室承擔實驗課多，實驗多，單個實驗需要準備的試劑耗材種類多。而實驗室面積有限，實驗教學采取分組循環(huán)式，每門課所有實驗同時開始，然后每周組內(nèi)循環(huán)。結(jié)果導致開學初，實驗技術(shù)人員工作量非常大，不得不加班加點準備。實驗課上，實驗臺靠著近，學生會隨意互拿不同實驗的試劑耗材，導致后面實驗操作錯亂，費時，影響實驗結(jié)果。因此，編制實驗清單放在相應實驗的實驗臺上，每組學生上課前檢查清單與桌面物品是否一致，課后檢查是否都歸回原位，實驗技術(shù)人員在準備實驗時，直接拿清單取物品，快速便捷，提高效率。針對環(huán)境微生物實驗，使用大量培養(yǎng)皿，在滅菌、分離、接種、培養(yǎng)及染色各階段，都需要大量培養(yǎng)皿。全院每年2 個專業(yè)近100名學生，分成50 小組，每組每次滅菌需要10 套，實驗課程安排不當會導致培養(yǎng)皿占用率高，整個學期需要近千套才能周轉(zhuǎn)開。實驗精細化分析原因后，合理安排實驗課，錯開使用，提高耗材利用率，不到300套即可完成，耗材占用率下降，實驗臺和實驗室物品管理整潔有序，安全更有保障。③實驗試劑循環(huán)化、實驗內(nèi)容微型化及實驗方法儀器化。廢物再利用原則，環(huán)境化學實驗“化學需氧量的測定”，實驗中使用重鉻酸鉀，導致實驗廢水中有大量的Cr 離子存在，不可直接排放，需回收統(tǒng)一處理。簡單處理后使其成為“水中Cr 的價態(tài)分析”和“土壤中重金屬含量測試”實驗項目的原料，減少含鉻試劑的使用量，達到綠色環(huán)保。實驗內(nèi)容微型化原則，在不影響實驗教學效果和實驗結(jié)果的原則下，盡可能地降低實驗試劑量的使用?？傆袡C碳測定儀和原子吸收分光光度計等大型儀器設(shè)備應用于實驗教學中進行測量時，相比之前方法，僅需簡單預處理即可上機測試，降低了試劑的消耗，節(jié)省了時間。實驗方法較之前更加豐富，不僅是教材，還有教師自己錄制的微視頻，及其他高校教師相關(guān)的教學視頻作為參考，內(nèi)容更豐富。學生提前在線上預習、學習，有效縮減了課堂中實驗時間，師生滿意度提高。

2.5 實驗環(huán)境管理規(guī)范化

針對實驗環(huán)境的標準化精細化管理，主要從實驗人員防護用品、實驗儀器工作環(huán)境及實驗室三廢處理進行。實驗人員防護用品管理，就是根據(jù)實驗需要，佩戴口罩、手套、護目鏡、開通風櫥操作。實驗儀器工作環(huán)境則是根據(jù)需求在實驗室安裝空調(diào)，溫度濕度儀控制實驗室內(nèi)溫濕度，通過加裝隔音材料降低或消除噪音，防震材料來降低震動等不安全因素。三廢中廢氣根據(jù)濃度及危害程度決定處理，一般廢氣直接由通風櫥排出室外；廢液需要分類回收，細化至有機廢液、重金屬廢液、染料廢液和酸性廢液，實驗室儲存至一定量時由專人送至廢棄物中轉(zhuǎn)中心，學校統(tǒng)一處理；固體廢棄物，包括失效試劑、反應產(chǎn)生的廢棄物及測試后樣品廢棄物，根據(jù)廢棄物化學屬性，分類回收，再統(tǒng)一處理。

3 實踐成效

自2016 年7 月開始實施標準化精細化管理模式，經(jīng)過3 年多實踐，環(huán)境實驗室管理相比之前有了較大進步。①儀器設(shè)備管理更加標準，故障維修次數(shù)明顯減少，儀器利用率提高。3 年來，7 臺大型儀器未發(fā)生過故障，43 臺中型儀器報修總次數(shù)12 次，210 臺小型設(shè)備，維修21 次。相比之前，僅2015 年全年，維修就達28 次，標準化精細化管理后儀器故障率下降顯著。②實驗準備及管理工作簡化，實驗技術(shù)人員有精力探索更高效的實驗室管理方法，還可以參與一些科研工作。近3 年，環(huán)境實驗室實驗技術(shù)人員主持校級精品實驗1 項，實驗室開放項目2 項，教改項目2 項，自制儀器4 項，指導大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目2 項，發(fā)表科研及教改論文6 篇。③試劑耗材管理更加合理，實驗室安全有保障。通過系列規(guī)章制度及文件辦法，一般試劑耗材數(shù)量一直處于動態(tài)平衡，特殊試劑專人負責管理，性能全部熟悉了解，安全監(jiān)管控制到位，預防應急措施完善，從未發(fā)生任何安全事故。④教學科研工作進展順利，師生滿意度提高。標準化精細化管理模式后，實驗準備及時率100%，課中問題解決率100%，大中型儀器完好率100%。另外，經(jīng)過學習標準作業(yè)指導書，培訓上機操作及參考儀器設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)標準，學生很快就能熟練使用大中型儀器，減輕儀器樣品測試實驗技術(shù)人員工作量，加快了樣品測試進度，提高了儀器利用率和師生滿意度。

4 結(jié)語

實驗室安全關(guān)系高?？平袒顒拥恼＿\行與否，可靠的實驗室管理方法直接關(guān)系實驗人員及資產(chǎn)的安全。標準化精細化管理模式，從人、機、料、法、環(huán)5 方面著手，制定相關(guān)規(guī)章制度及執(zhí)行標準。此模式經(jīng)過多次實施、反饋修訂及再實施，實驗人員職責與權(quán)限明確化和細節(jié)化，實驗儀器專業(yè)化和實用化，實驗試劑耗材動態(tài)化和可視化，實驗操作標準化和安全化，實驗記錄可查化和可追溯化，致使實驗室整體管理更加系統(tǒng)化和整體化，實驗室安全得到保障，具備一定的參考價值。