葉元興,馬 靜,趙玉澤,沈一嵐,任忠誠
(北京林業(yè)大學(xué) 生態(tài)與自然保護(hù)學(xué)院,北京 100083)
高校和科研院所擔(dān)負(fù)著人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和社會服務(wù)三大職能。國務(wù)院于2015 年頒布了“雙一流”建設(shè)方案,進(jìn)一步加快了世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)。學(xué)科建設(shè)是高?!半p一流”建設(shè)的核心[1],而高校實(shí)驗(yàn)室是開展科學(xué)研究,培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新人才的重要基地,一流的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)則是重要的支撐條件,因此,近年來高校及科研院所的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)發(fā)展比較迅速[2-3]。
隨著實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的快速發(fā)展,給高校以及科研院所的實(shí)驗(yàn)室管理部門帶來了較大的挑戰(zhàn)。特別是近些年實(shí)驗(yàn)室安全問題比較突出,安全事故時有發(fā)生,如2015 年,北京某高?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室在使用氫氣做化學(xué)實(shí)驗(yàn)時發(fā)生爆炸,造成1 名博士后死亡;2018 年,北京另一所高校的研究生在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行垃圾滲濾液污水處理科研實(shí)驗(yàn)時發(fā)生爆炸事故,造成3 名研究生死亡;2019 年,由于某省制藥廠生產(chǎn)疫苗過程中滅囷不徹底,造成下風(fēng)向獸醫(yī)研究所181 名實(shí)驗(yàn)人員感染了布氏桿菌(Brucella)。這些實(shí)驗(yàn)室安全事故的發(fā)生,不僅影響了高校以及科研院所的正常教學(xué)科研秩序,還給國家財(cái)產(chǎn)和師生生命健康帶來了危害,因此須予以高度關(guān)注[4]。
為了更好地了解實(shí)驗(yàn)室安全事故的類型以及特征,掌握實(shí)驗(yàn)室安全事故發(fā)生的成因。本文通過對1986—2019 年高校以及科研院所150 起實(shí)驗(yàn)室事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì),分析事故發(fā)生的類型、危險因素、環(huán)節(jié)以及原因,對實(shí)驗(yàn)室管理中突出的環(huán)節(jié)和問題進(jìn)行討論和分析,旨在為預(yù)防高校和科研院所實(shí)驗(yàn)室安全事故的發(fā)生提供參考和依據(jù),提高實(shí)驗(yàn)室安全管理的科學(xué)化水平。
通過百度、微軟必應(yīng)、搜狗、中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫、維普等搜索引擎及信息資源系統(tǒng)進(jìn)行檢索。檢索關(guān)鍵詞包括大學(xué)實(shí)驗(yàn)室事故、高校實(shí)驗(yàn)室事故、科研院所實(shí)驗(yàn)室事故等詞條,收集相關(guān)的資料和文獻(xiàn)共計(jì)525 條,對每項(xiàng)資料或文獻(xiàn)進(jìn)行閱讀和質(zhì)量評估,剔除重復(fù)、信息少或無法利用的數(shù)據(jù),對資料和文獻(xiàn)中的關(guān)鍵性統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行收集。關(guān)鍵性指標(biāo)包括事故發(fā)生年份、月份、高?;蚩蒲袉挝弧⑹》?、死亡人數(shù)、受傷人數(shù)、事故類型、實(shí)驗(yàn)室類別、引發(fā)事故危險因素、環(huán)節(jié)和原因以及具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等信息。
采用單因素方差對不同事故類型引起的傷害差異性進(jìn)行分析,F(xiàn)值為組間和組內(nèi)的離差平方和與自由度的比值,P為判定假設(shè)檢驗(yàn)結(jié)果的參數(shù),P<0.05 代表差異性顯著。對于差異性顯著的變量進(jìn)一步通過Tamhane’s T2 兩兩之間比較,t為檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量,P<0.05代表差異性顯著。分析數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(Mean± SE)形式表現(xiàn)。所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析均在R 4.0 軟件中進(jìn)行。
本文統(tǒng)計(jì)了1986—2019 年期間發(fā)生的150 起實(shí)驗(yàn)室事故,其中高等院校132 起,科研院所18 起。150起實(shí)驗(yàn)室事故共造成369 人受到不同程度的傷害(見圖1),其中死亡15 人,傷害354 人。隨著年份的增加,事故發(fā)生的數(shù)量先增加后降低,2005—2015 年期間事故較多,而2016—2019 年期間事故總數(shù)有所降低(見圖1)。
從圖2 可知,實(shí)驗(yàn)室事故多發(fā)生于第二季度和第四季度,分別占比31.25%和27.78%,第一季度和第三季度分別為20.14%和20.83%。從地域上看,北京、上海、江蘇、四川、浙江和廣東占比較高,6 省市累計(jì)達(dá)到66.20%(見圖3)。
在150 起事故中,化學(xué)實(shí)驗(yàn)室發(fā)生事故的比例最高,為70.27%,物理實(shí)驗(yàn)室、生物實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室和化學(xué)品儲藏室的比例分別為13.51%、8.78%、6.08%和1.35%。
圖1 1986—2019 年150 起實(shí)驗(yàn)室安全事故總體情況
圖2 1986—2019 年150 起實(shí)驗(yàn)室安全事故季度分布情況
圖3 1986—2019 年150 起實(shí)驗(yàn)室安全事故地域分布情況
150 起實(shí)驗(yàn)室安全事故主要包括火災(zāi)、爆炸、毒害、生物感染、腐蝕和其他事故。其中火災(zāi)性事故、爆炸性事故和毒害性事故發(fā)生數(shù)量較多,分別為66起、45 起和22 起,占全部事故比例的44.00%、30.00%和14.67%,生物感染和腐蝕事故分別為7 起,占比4.67%,其他事故還包括觸電、墜樓和放射性傷害事故等共3 起。
生物感染事故雖然只有7 起,但是造成的傷害比例最高,占到68.36%(見圖4),平均傷害為34.47± 24.64 人/起,其中某省獸醫(yī)研究所在2019 年發(fā)生的布氏桿菌感染事件,抗體陽性人員為181 例,占所有傷害比例的51.13%。2010 年,東北某大學(xué)發(fā)生了布氏桿菌感染事件,造成28 人感染。爆炸造成的傷害比例為17.51%,平均引起1.38±0.23 人/起傷害。毒害、火災(zāi)和腐蝕引起的傷害比例分別為 7.06%、4.80%和2.26%(見圖4),平均每起傷害人數(shù)分別為1.13±0.54、和0.26±0.10 和1.00±0.19(見表1)。
圖4 1986—2019 年150 起實(shí)驗(yàn)室安全事故類型 以及造成傷害和死亡的比例
通過單因素方差分析(one-way anova)發(fā)現(xiàn)不同事故類型引起的傷害有顯著差異(F=8.448,P<0.001),通過Tamhane’s T2 兩兩之間比較,發(fā)現(xiàn)平均每起火災(zāi)引起的傷害人數(shù)顯著小于爆炸(t=–1.401,P<0.001)和腐蝕性傷害(t=–0.855,P=0.004),其余傷害類型差異性不顯著。
從死亡的情況來看,爆炸造成的死亡比例最高,為46.67%,平均每次爆炸導(dǎo)致0.16±0.08 人死亡。毒害事件死亡人數(shù)占比為33.33%,每起事故造成的平均死亡人數(shù)最高,為0.23±0.11 人/起,火災(zāi)造成的死亡比例為6.67%,每起事故造成的平均死亡人數(shù)為0.02± 0.01(表1)。
表1 各類事故數(shù)造成平均傷害和死亡的人數(shù)
150 起實(shí)驗(yàn)室事故危險因素發(fā)生比例從高到低依次為危險化學(xué)品事故(62.00%)、儀器設(shè)備事故(23.33%)、線路安全事故(8.00%)、生物安全事故(4.67%)和其他事故(2.00%)(見圖5)。
在實(shí)驗(yàn)室安全事故危險因素中,生物安全事故造成傷害人數(shù)為242 人,傷害比例最大為68.36%;其次為危險化學(xué)品事故傷害,比例為23.16%。死亡比例最高的是危險化學(xué)品事故,占53.33%;其次為儀器安全事故40.00%。造成平均傷害人數(shù)最高的為生物安全事故34.57±24.65 人/起;除了其他事故,平均死亡人數(shù)最高的為儀器設(shè)備事故,為0.17±0.08 人/起,其次為危險化學(xué)品事故,為0.09±0.04 人/起(見表2)。
圖5 1986—2019 年150 起實(shí)驗(yàn)室安全事故危險因素分類
表2 1986—2019 年150 起實(shí)驗(yàn)室安全事故 危險因素造成的傷亡人數(shù)
對150 起實(shí)驗(yàn)室安全事故發(fā)生環(huán)節(jié)的分析結(jié)果表明,危險化學(xué)品使用、儀器設(shè)備使用和危險化學(xué)品存儲是事故高發(fā)的環(huán)節(jié),比例分別為38.67%、26.00%和14.67%,累計(jì)達(dá)到79.34%。實(shí)驗(yàn)室管理、廢棄物處理及動物購買和飼養(yǎng)環(huán)節(jié)比例均為4.67%(見圖6)。
統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,操作不慎或使用不當(dāng)、違規(guī)操作是引發(fā)事故最多的兩個主要原因,分別為34 起和32起,占事故總數(shù)的22.67%和21.33%;其次是設(shè)備老化、故障或缺陷 12.67%、危險化學(xué)品存儲不規(guī)范12.67%、線路老化或短路 7.33%、廢棄物處置不當(dāng)4.67%、動物未檢疫或未消毒4.67%、實(shí)驗(yàn)室管理意外2.66%和反應(yīng)失控2.00%。
除了生物安全因素之外,操作不慎或使用不當(dāng)、危險化學(xué)品存儲不規(guī)范造成平均傷害人數(shù)最高,為1.12±0.21 人/起和1.05±0.42 人/起,實(shí)驗(yàn)室管理意外和危化品存儲不規(guī)范造成了較高的平均死亡人數(shù)(見表3)。
圖6 1986—2019 年150 起實(shí)驗(yàn)室 安全事故的發(fā)生環(huán)節(jié)分類
表3 1986—2019 年150 起實(shí)驗(yàn)室安全 事故原因以及造成的傷亡人數(shù)
危險化學(xué)品是引發(fā)實(shí)驗(yàn)室安全事故的重要原因,占150 起安全事故的比例超過了60%,共造成82 人受到傷害,8 人死亡。目前市場上已有的化學(xué)品總數(shù)高達(dá)70 000 多種[5],其中有相當(dāng)一部分是易燃易爆、放射性、腐蝕性、放射性等危險化學(xué)品,如果管理不當(dāng),就會成為實(shí)驗(yàn)室安全事故的隱患[6]。除了化學(xué)實(shí)驗(yàn)室之外,物理、生物和醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室也涉及大量的危險化學(xué)藥品,因此危險化學(xué)品是實(shí)驗(yàn)室管理中的重要環(huán)節(jié)[7]?;瘜W(xué)品的管理包括采購、儲存、使用、廢棄物處理等環(huán)節(jié)。引起危險化學(xué)品事故主要為使用(38.67%)、存儲(14.67%)和廢棄物處理(4.67%)。
在危險化學(xué)品使用的過程中,稍有疏忽和操作不慎以及違規(guī)操作都很容易引發(fā)火災(zāi)、爆炸、中毒以及灼傷等安全事故。如金屬鈉、金屬鉀以及含氮、硫、磷等氧化物遇水反應(yīng)強(qiáng)放熱引起燃燒,可燃性粉末,如鎂粉與空氣混合,在空氣中濃度達(dá)到一定范圍會產(chǎn)生瞬間爆炸。2004 年,上海某實(shí)驗(yàn)室將乙醇倒入水槽,然后將金屬鈉剪成小塊放入盆中,盆內(nèi)反應(yīng)劇烈后溫度升高,造成了火災(zāi)事故。危險化學(xué)品存儲過程中,特別是管理不當(dāng),會造成?;繁槐I,引起嚴(yán)重后果。如2013 年,上海某實(shí)驗(yàn)室N-二甲基亞硝胺被盜,造成寢室投毒至1 名研究生死亡。危險化學(xué)品廢棄物違規(guī)處理會造成環(huán)境污染,如2001 年,北京某高校將做完實(shí)驗(yàn)的四氯化鈦倒入廁所,結(jié)果煙霧彌散到周圍房間,造成環(huán)境污染。
許多學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn),雖然國家、各個部委以及學(xué)校頒布了多項(xiàng)法律、法規(guī)、規(guī)章和制度,安全管理工作得到了加強(qiáng),但是在危險化學(xué)品管理方面依然存在實(shí)驗(yàn)人員對化學(xué)品的危險特性認(rèn)識不足,安全教育和培訓(xùn)工作未能真正落到實(shí)處,在一定程度上存在化學(xué)品的管理、廢棄物處理不規(guī)范等問題[8-10]。這些問題如果不能得到很好的解決,危險化學(xué)品的事故風(fēng)險將威脅實(shí)驗(yàn)室人員的安全與健康。
在事故發(fā)生的危險因素中,操作不慎或使用不當(dāng)、違規(guī)操作分別占22.67%和21.33%,共造成了54 人受傷,4 人死亡,此外,線路安全事故為11 起,占7.33%。這些事故涉及的儀器設(shè)備包括儲氣鋼瓶(5 起)、冰箱或冷藏柜(4 起)、反應(yīng)爐(4 起)、干燥箱(3 起)、攪拌器(3 起)、計(jì)算機(jī)(2 起)、氣象色譜儀(1 起)、蒸汽鍋(1 起)、培養(yǎng)箱(1 起)、蓄電池(1 起)等。
這些儀器設(shè)備多具有高溫、高壓或低溫等特點(diǎn),如果存在線路老化、超期服役、違規(guī)操作等情況,是安全事故高風(fēng)險的來源,并且這些設(shè)備容易引起爆炸,火災(zāi)和中毒等,造成嚴(yán)重的后果。如2009 年,北京某高校5 名實(shí)驗(yàn)人員對厭氧培養(yǎng)箱進(jìn)行調(diào)試的過程中,由于壓力不穩(wěn)造成爆炸,5 人受傷。又如2013 年,南京某高校5 名工人在不了解儲氣鋼瓶內(nèi)有氧氣和煤氣的情況下,對鋼瓶進(jìn)行切割,引發(fā)了氣瓶爆炸,造成了1 死3 傷的嚴(yán)重后果。
在高校和科研院所的管理中,存在缺乏對儀器設(shè)備的管理以及相關(guān)制度無法落實(shí)到實(shí)處等問題。對高風(fēng)險儀器設(shè)備評估不足,重視程度不夠,沒有及時排查超期服役設(shè)備,對線路也沒有定期的檢修。實(shí)驗(yàn)人員對實(shí)驗(yàn)儀器操作的安全培訓(xùn)較少,安全觀念不強(qiáng)、意識淡薄等都可能會引發(fā)儀器設(shè)備事故。因此,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的管理需要引起高度重視,這也是實(shí)驗(yàn)室管理的重點(diǎn)內(nèi)容[11-12]。
生物安全問題是實(shí)驗(yàn)室安全管理的重要組成部分。本研究發(fā)現(xiàn)7 起生物安全事故,雖然沒有造成人員傷亡,但是造成了242 人感染病毒,包括209 人感染布氏菌和 33 人感染出血熱,占所有傷害人數(shù)的68.36%。
高?;蚩蒲性核婕按罅康纳锝虒W(xué)和科研實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)室管理稍有疏忽發(fā)生意外事故都可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)人員感染,也可能造成人群感染和環(huán)境污染。生物安全事故將給師生的身心健康造成危害,甚至造成公共衛(wèi)生事件,引發(fā)社會問題。因此,必須加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室生物安全管理,預(yù)防和控制生物安全事故的發(fā)生[13]。
危險化學(xué)品的管理需要從采購、儲存、使用和廢棄物處理等環(huán)節(jié)進(jìn)行全程監(jiān)管。在危險化學(xué)品采購方面,需要根據(jù)《危險化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》(國務(wù)院令第591 號)規(guī)定,獲得危險化學(xué)品的經(jīng)營許可,個人不得購買危險化學(xué)品,對易制毒、易制爆和劇毒等危險化學(xué)品的購買實(shí)行嚴(yán)格許可和備案制度,及時向公安部門備案[14]。針對高?;蚩蒲性核瘜W(xué)品采購渠道混亂、存量小、品種繁多等特點(diǎn),采購時需要提供化學(xué)品的種類、數(shù)量、責(zé)任人和保存地點(diǎn)等信息進(jìn)行備案[15]。在化學(xué)品儲存方面,必須嚴(yán)格按照國家相關(guān)規(guī)定進(jìn)行規(guī)范性儲存,并且實(shí)行專人管理。如危險化學(xué)品必須存放于藥品柜、防爆冰箱等,并設(shè)置安全警示牌,危險化學(xué)品必須明確標(biāo)簽,注明名稱、性質(zhì)和使用注意事項(xiàng)。要根據(jù)危險化學(xué)品不同性質(zhì),酸堿隔離存放,易燃易爆化學(xué)品和具有熱分解性的強(qiáng)氧化劑隔離存放,揮發(fā)性危險化學(xué)品需存放在較好通風(fēng)裝置處,易燃易爆應(yīng)存放在陰涼通風(fēng)處等[16]。
在化學(xué)品使用方面,實(shí)驗(yàn)人員在使用危險化學(xué)品前需要對實(shí)驗(yàn)安全風(fēng)險進(jìn)行評估,充分熟悉使用危險化學(xué)品的性質(zhì),并且具備相應(yīng)的應(yīng)急處理技能。在使用的時候,嚴(yán)格對領(lǐng)用量、使用量和剩余量進(jìn)行登記。盡量少用危險性物質(zhì),用危險性低的替代危險性高的物質(zhì),并且嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行操作。在操作前,檢查所有化學(xué)品是否符合要求,如品種和純度等,檢查所有的玻璃器皿是否完好,檢查儀器設(shè)備性能是否正常,熟悉儀器設(shè)備使用方法,檢查實(shí)驗(yàn)場所是否滿足實(shí)驗(yàn)要求,做好個人防護(hù)措施等。對廢棄物的處理,高校和科研單位需要設(shè)置專人負(fù)責(zé)的廢棄物回收點(diǎn),盡可能收集實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的各類廢棄物。各個實(shí)驗(yàn)室需要根據(jù)廢棄物的性質(zhì)和狀態(tài)不同,將其分類收集,即固體、液體和氣體廢棄物分開,對濃度高的廢棄物,需要收集于一定的容器后回收,理化性質(zhì)相似的廢棄物一起收集。劇毒物品必須集中收繳、儲存,并經(jīng)公安部門同意之后,統(tǒng)一處理,其余廢棄物需要委托有資質(zhì)的單位及時清理和銷毀[17]。
危險性儀器設(shè)備的管理必須按照《教學(xué)儀器設(shè)備安全要求總則》(GB21746-2008)中關(guān)于危險儀器設(shè)備的采購和使用要求。在采購時需要選擇有相關(guān)資質(zhì)的生產(chǎn)單位,在安裝時必須由專業(yè)人員進(jìn)行到貨驗(yàn)收,并且保證零部件正常、產(chǎn)品合格和安全證明齊全。對儀器設(shè)備的操作,實(shí)驗(yàn)人員必須接受專業(yè)的培訓(xùn)且考核合格后才能從事相關(guān)的工作[18]。在使用儀器前,對儀器設(shè)備的風(fēng)險性進(jìn)行評估,根據(jù)其高溫、低溫、高壓、機(jī)械性安全、輻射性防護(hù)、有毒或有害氣體、液體防護(hù)等特性確定風(fēng)險等級,并且注明風(fēng)險標(biāo)識,降低儀器設(shè)備帶來的風(fēng)險,預(yù)防事故的發(fā)生[19]。在使用儀器設(shè)備過程中,需要檢查線路是否正常,并按照要求制定嚴(yán)格的安全操作流程。對其安全技術(shù)性能進(jìn)行定期檢查,及時更換安全檢驗(yàn)合格的相關(guān)內(nèi)容,嚴(yán)禁儀器設(shè)備帶故障運(yùn)行,每次運(yùn)行都需要進(jìn)行嚴(yán)格的登記,建立完整、準(zhǔn)確的設(shè)備技術(shù)檔案,并長期保存。對有故障的儀器設(shè)備需要及時檢修,對超期服役的儀器設(shè)備要及時進(jìn)行安全報廢[19]。
對于從事動物相關(guān)教學(xué)和科研的高校以及科研單位,需要成立“動物倫理委員會”,負(fù)責(zé)教學(xué)和科研等工作中動物倫理的審查監(jiān)督和生物安全事宜。相關(guān)的生物實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)該具備專業(yè)教育背景、熟悉國家政策法律,熟悉實(shí)驗(yàn)室安全管理工作,上崗前進(jìn)行體檢,建立血清庫,接種預(yù)防疫苗,建立實(shí)驗(yàn)人員健康和體檢檔案。所有實(shí)驗(yàn)動物訂購前,需要倫理委員會嚴(yán)格審批,從具有實(shí)驗(yàn)動物安全許可證的供應(yīng)商處購買,確保實(shí)驗(yàn)材料來源清晰,實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行隔離檢疫,排除病原體,合格后才能使用。相關(guān)實(shí)驗(yàn)室必須依照《病原微生物實(shí)驗(yàn)室生物安全管理?xiàng)l例》(國務(wù)院令第424號)制定科學(xué)的管理制度,從動物的使用以及處理等方面對實(shí)驗(yàn)動物進(jìn)行嚴(yán)格管控和檔案管理,對相關(guān)的實(shí)驗(yàn)材料和儀器設(shè)備進(jìn)行檢查,確保符合國家生物防控標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)動物使用結(jié)束后應(yīng)該存放于特定的冰箱,記錄處死信息,按照規(guī)定進(jìn)行無公害處理。做好生物實(shí)驗(yàn)室日常維護(hù)以及緊急預(yù)案,最大程度做好生物安全事故的預(yù)防[20]。
高校以及科研院所的實(shí)驗(yàn)室安全管理是長期、復(fù)雜并且艱巨的工作,實(shí)驗(yàn)室安全直接影響高校以及科研單位教學(xué)和科研秩序,直接關(guān)系到國家財(cái)產(chǎn)和人民生命安全。危險化學(xué)品、儀器設(shè)備和生物安全是實(shí)驗(yàn)室管理過程中的三大重要內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)室管理人員除了需要幫助提高廣大師生的安全意識之外,更重要的是讓各項(xiàng)規(guī)章制度能夠得到真正落實(shí)。各個單位需要結(jié)合自身實(shí)驗(yàn)室管理的實(shí)際情況,有針對性地開展與實(shí)驗(yàn)室管理相關(guān)的安全教育和培訓(xùn)考核,切實(shí)解決或改善實(shí)驗(yàn)室安全管理中的難點(diǎn),最大限度預(yù)防和減少 實(shí)驗(yàn)室安全事故的發(fā)生,保障教學(xué)、科研工作的安全開展。
實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理2020年12期