大型仪器实验室安全管理体系研究

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摘要：大型仪器实验室是实验室安全工作整体部署的重要组成部分，它除了具有实验室的一般特点外，还具有高开放度、高专业化以及贵重仪器多、数据储备量大等独特性，因此，一般实验室的安全管理经验难以直接套用在大型仪器实验室安全管理上，需要构建一个制度完善、人员有序、队伍专业、宣传到位、环境安全的大型仪器实验室安全管理体系，逐步形成群防群治、预防为首的大型仪器实验室安全战略格局，确保全国教育系统安全形势持续稳定向好。

关键词：大型仪器实验室；安全管理体系；安全文化

大型仪器是高校开展科研创造、技术革新的基本条件，是培养高水平科研人才、创新型人才的物质基础[1]，在加快“双一流”建设、强国兴邦的道路上发挥着重要的作用。改革开放以来，国家对教育资金的投入逐年增加，大型仪器在高校固定资产中所占的比例越来越大[2]，大型仪器实验室的安全运行是大型仪器发挥作用、提高科技效益的基本保障。我校先进能源材料化学教育部重点实验室的大型仪器实验室拥有透射电镜、扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪等数十台大型仪器，总价值超过2000万元，本文结合本单位大型仪器实验室安全管理的实践经验，从大型仪器实验室自身的独特性出发，研究了针对大型仪器实验室的安全管理体系。

1大型仪器实验室的独特性

教育部针对2018年12月26日北京某大学的实验室爆炸事故下发了《关于立即开展实验室安全检查的紧急通知》，实验室安全问题在全国教育系统内获得了广泛的重视。大型仪器实验室作为一类特殊的实验室，是实验室安全工作整体部署的重要组成部分，同时，相较于常规实验室，大型仪器实验室又具有独特性，安全管理工作有其自身的特点和要求。（1）开放程度高。大型仪器的服务属性和社会属性要求其具有较高的开放程度，造成进出仪器室的人员复杂、流动性大、仪器设备使用频繁、昼夜运转，安全管理负担较大。（2）高度专业化。大型仪器技术含量高、构造精密、危险源复杂（包括电路、辐射、磁场、泵油、气体等），仪器本身就存在危险性[3-4]。同时，大型仪器对运行环境要求较高，室温、湿度、震动、灰尘等都可能影响大型仪器的寿命、精准性和安全性。（3）贵重仪器多。大型仪器大多属于进口设备，价格几百万元甚至上千万元，维修成本高昂，与常规实验室相比，大型仪器实验室的安全事故在物质层面上要付出更大的代价。（4）数据储备量大。大型仪器实验室储备了大量的数据，包括设备档案、技术资料以及客户的原始数据等，除了像常规实验室一样需确保人员及财产安全外，还要防止数据被窃，确保信息安全。这些独特性增加了大型实验室安全管理的内容和难度，普通实验室的安全管理经验难以直接套用在大型仪器实验室安全管理问题上，需要思考和探索一种针对大型仪器实验室安全管理的系统性方法。安全事故的海因里希多米诺骨牌理论（见图1）阐述了各种安全隐患与事故伤亡损失之间的因果关系，如果移去事故链中的某一块骨牌，即可破坏连锁反应、终止事故过程。若想避免大型仪器实验室安全事故发生，完善安全管理制度是根本，提高人的操作技能和安全意识、加强环境安全建设是关键，这就需要构建一个制度完善、人员有序、队伍专业、宣传到位、环境安全的大型仪器实验室安全管理体系（见图2），抓铁有痕、踏石留印地确保大型仪器实验室安全、有序、高效地运行。

2构建大型仪器实验室安全管理体系

2.1完善大型仪器实验室安全管理制度。2.1.1培训准入制度和预约制度。实验室培训准入制度是实验室安全开放的重要保障[5]，能有效减少人为因素导致的仪器损坏、人身伤害等安全事故。培训准入制度要求建立标准化培训流程，包括实验室安全常识培训、仪器理论和上机操作图2大型仪器实验室的独特性及其安全管理体系的构建培训等，考核通过者才能被授予大型仪器实验室使用资格和自主上机操作资格。与此同时，用户需要借助大型仪器网络管理系统提前预约，同一时段一台仪器仅对一位用户开放使用。大型仪器实验室内设置样品预处理区和测试等待区，对仪器使用人员进行分流管理，避免因人员复杂、混乱而引发安全问题，确保人员有序。2.1.2研究生协管制度。大型仪器实验技术人员人数有限和大型仪器数量逐年攀升之间的矛盾在许多高校普遍存在，同时大型仪器实验室高度开放和昼夜使用的特点也增加了实验技术人员管理大型仪器的困难。在此背景下，设置研究生协管制度，即安排具有准入资格的研究生协助管理大型仪器实验室安全，通过建立值班制度和划分安全责任区，将水、电、气、油等安全问题权责分明地落实到人，具有重要的现实意义。研究生是科研活动的主体力量，是大型仪器的主要使用者[6]，研究生参与大型仪器实验室安全管理，不但契合研究生的培养方向[7-8]，增强了责任意识，而且有效降低了非工作时段的安全事故发生率，协助实验技术人员确保大型仪器的安全运行。2.1.3多层次安全巡查制度。大型仪器实验室安全工作专业性强、细节繁多，单一层面的安全巡查工作难免存在漏洞和盲区，设置院系安全巡查小组、校安全主管部门、公安机关都深度参与的多层次安全巡查制度，能有效防范安全风险失控引发安全事故。安全管理法则里的“瑞士奶酪模型”（见图3）指出，一个环环相扣的安全系统好比一摞瑞士奶酪，每一片奶酪代表一道防线（防御层次），而奶酪上的孔洞就是潜在的安全漏洞。只有一摞奶酪的孔洞碰巧连成了一条线时，即所有巡查人员碰巧出现同一安全巡查漏洞时，才会酿成安全事故。可见，防御层次越多，安全事故的发生率越低。多层次安全巡查制度能把“看不到、想不到、不知道”的安全问题纳入视线，实现横向到边、纵向到底、齐抓共管[9]的大型仪器实验室安全督查体系。与此同时，院系安全巡查小组也由包括安全主管、专职教师、实验技术人员和研究生在内的多层次人员组成：安全主管贯彻落实安全政策，对重点问题进行排查整治；专职教师和实验技术人员侧重于从实验和仪器管理的层面查找安全漏洞；研究生日常使用仪器的经验丰富，能从最贴近操作和实践的角度洞察安全隐患。多层次人员巡查小组提高了对危险的辨识能力，符合“把风险防控挺在隐患前边、把隐患排查治理挺在事故前面”和“全员、全程、全面”的安全防范要求。2.1.4仪器标准化管理制度。标准化管理制度对延长仪器的使用寿命和精准性、提高仪器运行的稳定性大有裨益。仪器标准化管理主要分为测试过程标准化和档案管理标准化[10]。测试过程标准化主要内容有：仪器操作人员须身着实验服，与实验无关物品严禁带入实验室，实验室物品亦不得带出，如有特殊需要，需填写《物品使用借还记录》；测试进行时，不能随便离开岗位，以免因仪器突发异常状况导致仪器损坏甚至引发火灾等安全事故；仪器的预约和使用均需要遵守《大型仪器预约规则和注意事项》，仪器的收费要按照《大型仪器收费标准》执行；操控设备和储存数据的计算机需加密，只允许授权的仪器操作人员使用，操控设备的计算机不连接外网，统一使用光盘拷贝数据，防止病毒攻击，确保原始数据的信息安全[11]；每台仪器桌面上必须摆放《仪器标准化操作规程》，墙上悬挂《大型仪器实验室安全守则》，践行“重要规章制度上台或上墙”的实验室基本要求。档案管理标准化是指仪器技术资料和测试运行资料的标准化管理，一方面，仪器从申购、招标到安装验收的一系列资料需要建档留存，建立《大型仪器设备台账》；另一方面，在日常仪器管理过程中要详尽记录大型仪器使用、维护、维修等细节，做好“测试运行记录本”“日常保养、维护记录本”“仪器故障维修记录本”等测试运行资料的细节化管理，遇到任何问题都能做到有章可循，有据可依，在保证大型仪器拥有较高的使用率和开放程度的前提下，也能确保大型仪器实验室的安全和秩序。2.2加强专业技术人员队伍建设。专业技术人员是仪器的主要负责人，肩负着仪器运行、维护、培训和安全管理的主要责任，优秀的专业技术队伍是大型仪器实验室安全工作的基本保障。面对高度专业化的大型仪器实验室，专业技术人员不但要熟悉仪器的基本原理、功能、构造和操作规范，扎实地掌握安全理论知识和专业知识[12]，还需要勤于观察，增强对危险的辨识能力以及一定的仪器自修能力[13]，对小型异常情况能快速维修和调试，规避等待工程师上门维修存在的耗时长、维修费用贵等弊端。同时，专业技术人员需了解各类大型仪器在科学研究中的作用，以及不同测试技术在表征功能上的互通性和差异性，在测试服务过程中给用户提供测试方面专业的建议和帮助，最大限度地实现仪器的功能开发和安全使用。2.3加强大型仪器实验室安全文化宣传。大型仪器实验室作为高校开展社会服务的窗口，其安全事故易引发社会舆论，负面影响大，因此，加强大型仪器实验室安全文化宣传，通过观念、意识、习惯等无形的力量产生有形的影响，由被动管理上升为主动遵守[14]，不但能确保大型仪器实验室的安全运行，还有助于维护校园稳定和社会和谐。开展安全文化宣传的主要方式有：在大型仪器实验室门口张贴相关危险警示标志，每间仪器室门口张贴“您已进入实验区域”的地贴，以调动实验人员的安全意识；利用微信工作群等媒介分享安全工作相关的“慕课”视频和案例教学，仪器室门口摆放安全事故展板，强化安全红线意识，克服麻痹思想和侥幸心理；定期开展消防应急疏散演习，提高火灾警惕意识和应急处置能力[15]；定期开展安全教育周，大力倡导“安全无小事”“安全关系你我他”等理念，让大型仪器室安全文化深入人心，形成人人心系安全、人人参与管理的安全氛围。2.4加强大型仪器实验室安全基础设施建设。安全基础设施是确保大型仪器实验室环境安全的重要物质基础，然而，建设资金有限是很多大型仪器实验室面临的现实问题，如何将有限的资源合理运用到大型仪器实验室安全环境建设中，要结合大型仪器实验室的特点来实现合理配置。2.4.1消防设施建设。大型仪器实验室与常规实验室相比，在消防器材配置方面有自己的要求。由于大型仪器实验室的重要资料和精密仪器较多，利用窒息作用灭火的消防装置（二氧化碳灭火器、灭火毯等）破坏性较小，更能满足大型仪器实验室的实际情况；大部分大型仪器需要油泵和循环水提供良好的真空系统，为防止液体泄漏甚至燃烧，需在油泵和循环水装置旁配备吸油棉条；仪器室需配置烟感报警器和紧急喷淋装置，标注安全通道和安全出口位置，为突发安全事故做好应急措施。2.4.2仪器维护设施建设。大型仪器的运行需要多方面的维护和保养，基础设施建设还要考虑到大型仪器的工作特点和危险源情况，例如：（1）大型仪器实验室由于仪器多、负载重，易存在电容不足、电路老化等安全隐患。供电系统应作为基础设施建设的重点，在电路扩容、线路换新等方面加强落实，确保用电安全。为了避免突发断电对仪器造成的损坏，需要为仪器加装UPS电源。（2）大型仪器实验室对整洁度、温度、湿度和通风有较高的要求，需要采取一定的防尘措施，如设置独立仪器隔间、少开窗、进出更换鞋套等，并配置具有新风系统的空调来实现封闭空间内的控温、控湿和通风换气，定期对仪器做润滑、防锈保养。（3）大型仪器实验室设备贵重、保密资料多，易发生财产盗窃和知识盗窃等安全事故，应配置良好的安防设施，如门禁系统、视频监控系统[16]。（4）大型仪器危险源复杂，操作人员面临高电压、高磁场、高辐射等潜在的人身伤害，需要对仪器加装屏蔽设施，并张贴醒目的安全标志和警语，相关人员需佩戴辐射计量检测仪。（5）多数大型仪器的运行需要气体保护，用气安全是大型仪器实验室常见的安全问题，建议将气体钢瓶用钢瓶柜固定在室外，气体通过气路进入室内为仪器供气，定期检查气路和阀门的气密性。

3结语

大型仪器实验室安全管理是一项不断跟进的动态管理过程，包括新仪器的购入产生的新的管理问题、协管研究生的毕业致使协管成员的变动、科研课题的更换产生的测试过程的不确定性等，因此，安全管理工作不可能是一蹴而就的事，需要在安全体系上不断完善和创新，在安全文化上不断宣传和强化，逐步形成群防群治、预防为首的大型仪器实验室安全战略格局，积极稳妥地为高校和科研院所的科研创新提供技术支持，确保全国教育系统安全形势持续稳定向好。

作者:于川茗 田晶 李海霞 单位:南开大学