鄭孝義， 辛 穎， 雒 鋒， 李洪梅

（吉林大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，長春 130025）

0 引 言

實驗室是高校開展實驗教學(xué)和科研活動的重要場所，是高校人才培養(yǎng)（實驗實踐教學(xué)）、科學(xué)研究和實現(xiàn)服務(wù)社會功能的重要平臺［1］。材料學(xué)科研究內(nèi)容涉及材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、加工工藝、性能（物理、化學(xué)及力學(xué)性能）和應(yīng)用以及它們之間的相互關(guān)系，是一門與實驗（或試驗）緊密相連的學(xué)科。因此，實驗室的運(yùn)行安全對材料學(xué)科生存與發(fā)展至關(guān)重要。

在“雙一流”建設(shè)背景下，高校在實驗室建設(shè)方面投入了巨大的人力、物力和財力，實驗環(huán)境與儀器設(shè)備等硬件方面獲得了較大程度的提升［2］。然而，在實驗室建設(shè)軟環(huán)境（實驗室管理）仍略顯滯后，實驗室安全事件時有發(fā)生，造成了人員嚴(yán)重傷亡和財產(chǎn)巨大的損失。2021 年10 月，南京航空航天大學(xué)將軍路校區(qū)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院材料實驗室發(fā)生爆燃，共造成2 人死亡，9 人受傷。2022 年4 月20 日，中南大學(xué)實驗室內(nèi)發(fā)生爆燃事故，該校材料科學(xué)與工程學(xué)院1 博士生在事故中大面積燒傷。從這些案例中發(fā)現(xiàn)，材料學(xué)科相關(guān)實驗室在實驗過程中的安全保障至關(guān)重要。材料學(xué)科呈現(xiàn)專業(yè)方向多、實驗課程多、實驗差異大、儀器設(shè)備種類繁多、學(xué)科間交叉與融合度深等特點，這些特點決定了材料學(xué)科實驗室安全管理的復(fù)雜性，實驗室安全管理正面臨著前所未有的巨大考驗。

現(xiàn)從材料學(xué)科實驗室分類及特點入手，分析材料學(xué)科實驗室在安全管理方面所面臨的困難，結(jié)合實驗室安全管理難點介紹了提高實驗室安全的有效舉措，為提升實驗室安全管理水平提供參考。

1 材料學(xué)科實驗室分類及特點

1.1 專業(yè)教學(xué)實驗室

專業(yè)教學(xué)實驗室面向本科實驗教學(xué)和實踐教學(xué)，承擔(dān)本科生課程實驗、綜合實驗、畢業(yè)設(shè)計等教學(xué)任務(wù)。學(xué)院設(shè)有材料物理與化學(xué)、金屬材料工程、無機(jī)非金屬材料、高分子材料與工程、材料加工工程等5 個專業(yè)教學(xué)實驗室，其中材料加工工程實驗室根據(jù)專業(yè)方向又分為鑄造實驗室、鍛壓實驗室和焊接實驗室。

專業(yè)教學(xué)實驗室承擔(dān)的實驗教學(xué)內(nèi)容大多涉及材料學(xué)科基礎(chǔ)研究方法或基本原理，實驗內(nèi)容相對固定，實驗項目經(jīng)過多方面審核與論證，實驗所用儀器設(shè)備通常操作簡單。教師在實驗前對實驗內(nèi)容有詳細(xì)講解。實驗過程中有專職實驗技術(shù)人員輔助，出現(xiàn)實驗安全隱患可以得到及時提醒與消除。學(xué)校對教學(xué)實驗室有非常嚴(yán)格的管理，有專職實驗技術(shù)人員負(fù)責(zé)實驗室開放運(yùn)行管理。針對教學(xué)實驗室的環(huán)境設(shè)施、儀器設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)、開放時間、實驗室管理人員數(shù)量及隊伍建設(shè)、實驗室安全檢查、?；返馁徺I與使用、廢棄物的處理等方面均有明確的規(guī)章制度。因此，在實驗內(nèi)容、實驗過程及管理制度方面，專業(yè)教學(xué)實驗室的安全管理均有很好保障。

1.2 科研實驗室

科研實驗室主要面向教師、研究生等科研人員，基于課題研究的需要為教師和研究生提供的實驗場地和儀器設(shè)備。學(xué)院現(xiàn)有汽車材料教育部重點實驗室、功能礦物材料應(yīng)用基礎(chǔ)與物化性能檢測方法開放研究實驗室、吉林省輕合金精準(zhǔn)加工制造重點實驗室、吉林省固體廢棄物資源化利用工程研究中心、吉林省金屬材料及加工技術(shù)工程研究中心、吉林省氫能源及應(yīng)用技術(shù)工程中心、超塑性與塑性研究所、輥鍛工藝研究所和各專業(yè)科研實驗室。

科研實驗室主要服務(wù)于具有創(chuàng)新性、不確定性的科學(xué)研究項目。由于材料學(xué)科發(fā)展較快，涉及新工藝、新方法、新設(shè)備較多，在實驗安全角度上存在不確定性因素較多。使用實驗室的碩士、博士研究生專業(yè)較廣，對材料學(xué)科專業(yè)知識、實驗方法、基本原理的掌握差異很大。多數(shù)實驗項目的開展由碩士生或博士生進(jìn)行，實驗過程中指導(dǎo)教師參與度較低，出現(xiàn)的安全隱患不能及時發(fā)現(xiàn)，容易出現(xiàn)安全事故。盡管學(xué)校對科研實驗室的安全管理制定了相應(yīng)的規(guī)章制度，但教師往往不參與具體實驗的實施及實驗室的管理，規(guī)章制度的落實與執(zhí)行難度大。由于科學(xué)研究項目往往時間緊、任務(wù)重，科研實驗室基本保持全年不間斷開放與使用狀態(tài)?；谝陨戏治?，科研實驗室在實驗室安全管理方面仍存在諸多問題，這也正是歷年高校實驗室安全事故多發(fā)于科研實驗室的原因。

2 材料學(xué)科實驗室安全管理難點

2.1 專業(yè)方向多所致危險源多

材料學(xué)科是一門涉及面非常廣的學(xué)科，材料的研究涉及自然學(xué)科的諸多方面［3］。根據(jù)高校材料學(xué)科專業(yè)的設(shè)置，可分為材料成型及控制工程、無機(jī)非金屬材料工程、高分子材料與工程、金屬材料工程、材料物理專業(yè)。這些專業(yè)雖然都屬于材料學(xué)科，但研究方向存在較大的差異。材料成型及控制工程專業(yè)主要涉及機(jī)械切割、高溫高壓、特種設(shè)備等危險源；無機(jī)非金屬材料工程涉及較多高溫?zé)Y(jié)、高壓反應(yīng)、高速運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備、強(qiáng)酸強(qiáng)堿?；返龋桓叻肿硬牧仙婕拔；?、高溫高壓合成反應(yīng)等。這些實驗室存在火災(zāi)、爆炸、燙傷、化學(xué)藥品中毒、腐蝕、擠傷、輻射等諸多安全危險因素。

隨著“雙一流”建設(shè)的推進(jìn)，學(xué)科間的交叉越來越緊密，除去傳統(tǒng)的研究方向外，材料與化學(xué)、物理、生物、地學(xué)、仿生、醫(yī)學(xué)等學(xué)科交叉研究越來越廣泛和深入，這就導(dǎo)致科研方向、實驗材料、實驗手段、儀器設(shè)備、研究生生源等越來越復(fù)雜、分散。進(jìn)而衍生出一系列安全問題。

2.2 實驗室管理體制差異大

從上述材料學(xué)科實驗室設(shè)置可知，有教學(xué)實驗室和科研實驗室之分。科研實驗室從國家級實驗室、省級實驗室到院級實驗室，以及相對獨(dú)立的研究所。不同級別的實驗室雖然均遵守學(xué)校相關(guān)科研實驗室的規(guī)章制度，但在具體運(yùn)行時又都各具特點。因此在功能設(shè)置、管理方式、開放程度、效益考核等方面均存在較大差異，因此導(dǎo)致材料學(xué)科的實驗室管理不能達(dá)到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 教學(xué)、科研實驗室混用

隨著“雙一流”建設(shè)的不斷推進(jìn)，學(xué)校引育了一批高端人才，實驗室面積需求量急劇增加。但現(xiàn)實的情況是高校的基礎(chǔ)建設(shè)，特別是新實驗室的建設(shè)受資金、場地、建設(shè)審批等眾多因素的限制而不能在短期內(nèi)得到緩解，導(dǎo)致高端人才實驗場所需求與現(xiàn)有實驗室面積緊張的矛盾日益突出。為了緩解科研實驗室面積緊張的問題，科研購買的儀器設(shè)備放置于教學(xué)實驗室，導(dǎo)致教學(xué)、科研實驗室混用現(xiàn)象普遍。材料學(xué)院共有230 間實驗室，其中150 間實驗室存在教學(xué)、科研混用，混用程度超過65%。此外，“雙一流”建設(shè)對本科生創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提出了更高的要求，讓本科生進(jìn)入實驗室開展科研訓(xùn)練、參與科研項目，開拓本科生視野、提高專業(yè)學(xué)習(xí)興趣、激發(fā)創(chuàng)造性思維和提升創(chuàng)新思維能力［4］。讓本科生進(jìn)入科研實驗室開展實驗也是眾多世界一流大學(xué)人才培養(yǎng)的通用做法［5］，但這也在一定程度上增加了實驗室安全管理的難度。由于參與科研實驗的學(xué)生眾多，其背景知識、實驗技能、儀器操作等方面均存在較大差異，開展實驗的時間不固定，因此教學(xué)與科研混用給實驗室安全管理帶來非常大的挑戰(zhàn)。

3 實驗室安全管理舉措

實驗室作為高校教學(xué)科研的重要組成部分，是人才培養(yǎng)的基地，是“雙一流”建設(shè)的基礎(chǔ)保障，必須重視安全管理，確保其安全有效運(yùn)行。針對上述對材料學(xué)科實驗室安全管理的難點分析可以看出，材料學(xué)科實驗室的安全管理是一項極具復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性的系統(tǒng)工程，必須樹立牢固的安全意識，堅持“全員參與、嚴(yán)格培訓(xùn)、層層負(fù)責(zé)、全程監(jiān)管、安全可控、全面覆蓋”的安全管理理念，從管理規(guī)章制度、環(huán)境建設(shè)、監(jiān)督檢查、安全文化建設(shè)等方面加強(qiáng)落實，構(gòu)建系統(tǒng)完善的實驗室安全管理體系，防范化解“雙一流”背景下材料學(xué)院實驗室安全問題，助推“雙一流”建設(shè)。

3.1 健全完善安全管理制度

規(guī)章制度是實驗室安全的重要保障［6］，通過規(guī)章制度的建立，規(guī)范實驗室的開放、實驗人員實驗行為、實驗室日常安全管理等。學(xué)院各實驗室在開放運(yùn)行過程中嚴(yán)格遵守“實驗室學(xué)生守則”“實驗室安全管理制度”“危化品管理制度”等規(guī)章制度。同時，根據(jù)學(xué)院各實驗室功能、實驗人員類型、儀器設(shè)備等自身特點，制訂符合本實驗室或某一實驗房間科學(xué)、規(guī)范、可行、有效的實驗室安全規(guī)章制度。如根據(jù)實驗室功能制定“材料測試實驗室安全運(yùn)行規(guī)定”“材料制備實驗室安全規(guī)定”“材料成型實驗室安全規(guī)定”等；根據(jù)使用人員制定“研究生開放實驗室安全管理規(guī)定”“本科生開放實驗室安全管理規(guī)定”“校外人員實驗室開放安全管理規(guī)定”；另外，針對我院化學(xué)品使用量大的特點制定了?；吩趯嶒炇沂褂闷陂g全生命周期的“?；凡少徚鞒獭薄拔；肥褂靡?guī)范”“?；窂U物處理管理規(guī)定”等。對實驗人員在實驗室的安全注意事項、儀器使用操作規(guī)程、廢棄物處理及危急情況應(yīng)急預(yù)案等方面進(jìn)行嚴(yán)格的培訓(xùn)，培訓(xùn)合格后方可進(jìn)入實驗室開展相關(guān)實驗，使實驗室的安全工作做到有章可循、有據(jù)可依。同時完善實驗室安全的責(zé)任追究制度，實行學(xué)院與實驗室、實驗室與研究生導(dǎo)師、導(dǎo)師與學(xué)生三級安全責(zé)任書簽訂，從制度層面保障實驗室的安全。

3.2 加強(qiáng)實驗室的安全環(huán)境建設(shè)

安全環(huán)境建設(shè)是實驗室安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，也是提高實驗室安全的重要手段［7，8］。近3 年，學(xué)院從學(xué)校、學(xué)院、教師科研項目等多渠道籌措資金，對實驗室安全的硬件條件、進(jìn)行了全方位的建設(shè)。關(guān)于“易燃”“易爆”“易制毒”三類化學(xué)藥品的存放問題，2018 ～2021年學(xué)院共采購了80 個總體積為15 m3符合國家要求的化學(xué)藥品柜規(guī)范化學(xué)藥品的存儲，所有?；犯鶕?jù)國家要求均放置于雙人雙鎖的化學(xué)藥品柜。在涉及化學(xué)實驗的實驗室內(nèi)共安裝48 個洗眼器和26 個緊急噴淋裝置。由于材料學(xué)科自身特點，實驗過程中需要用到大量的高壓鋼氣瓶，學(xué)院經(jīng)過調(diào)研后根據(jù)實驗室房間布局及空間，為全部氣瓶配備氣瓶柜或安裝氣瓶架見圖1，2018 ～2021 年共購置了80 個氣瓶柜和400 余個氣瓶架，徹底解決了高壓氣瓶在使用過程中的安全隱患。另外，針對實驗室整體安全監(jiān)測及實驗室自身特點，在開展具有一定危險性的實驗室安裝實驗室安全監(jiān)管系統(tǒng)，對實驗室內(nèi)溫度、濕度、煙感、有毒有害氣體等進(jìn)行實時監(jiān)測，對實驗室異常狀態(tài)報警，2018 ～2021 年共投入60 余萬元為200 多個實驗室安裝了監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實時視頻監(jiān)控實驗室內(nèi)開展的實驗情況，對規(guī)范實驗人員實驗行為、安全事故預(yù)警和安全事故事后追責(zé)等方面均起到了重要的作用。

圖1 實驗室配置的化學(xué)品存儲柜、氣瓶柜和氣瓶架

3.3 加強(qiáng)安全監(jiān)督檢查

實驗室安全監(jiān)督檢查是提高實驗室安全的重要手段［9-11］。監(jiān)督檢查一方面監(jiān)督實驗室在安全規(guī)章制度上是否完全落實，另一方面對實驗室的運(yùn)行及安全管理提出更好的意見和建議。材料學(xué)院實驗室安全監(jiān)督檢查可分為四個層級：校級實驗室管理部門組成專家組、院級實驗室安全檢查小組、實驗室安全責(zé)任人和研究生助管員。校級實驗室安全監(jiān)督檢查由學(xué)校實驗室管理處與專家組成，主要針對實驗室安全制度的落實、實驗室存在的安全隱患等進(jìn)行督查，實行不定期檢查。院級實驗室安全檢查小組由分管實驗室安全的院領(lǐng)導(dǎo)和各實驗室主任（科研實驗室為實驗室負(fù)責(zé)人）組成，針對實驗室近1 個月安全運(yùn)行進(jìn)行實地檢查。同時針對實驗室出現(xiàn)的安全管理困境或新情況進(jìn)行溝通解決，不能解決的及時上報，實行每月至少一檢制度。與校級完全檢查相比，院級安全檢查更清楚學(xué)院各實驗室的實際情況與運(yùn)行情況，對出現(xiàn)的安全隱患和實際問題得到快速的解決。第三層級為實驗室安全責(zé)任人對于負(fù)責(zé)實驗室的安全自查，實行每日巡檢。同時針對教學(xué)實驗室的安全檢查，實行實驗室主任與安全責(zé)任人組成的聯(lián)合小組進(jìn)行每周聯(lián)合巡檢制度。對本實驗室內(nèi)儀器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、水電氣狀態(tài)、危險化學(xué)藥品使用和存放狀態(tài)等進(jìn)行安全自查，并做詳細(xì)記錄。

3.4 設(shè)立安全監(jiān)督員制度

材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)科研實驗室較多且地域分散，科研實驗室的運(yùn)行并無專職的實驗技術(shù)人員管理。教師由于工作任務(wù)重等緣故，對科研實驗室管理參與度較低，因此科研實驗室的安全管理存在較大薄弱環(huán)節(jié)。鑒于上述原因，材料科學(xué)與工程學(xué)院在專業(yè)科研實驗室設(shè)立安全責(zé)任人與安全監(jiān)督員的制度。即在每個實驗室的安全負(fù)責(zé)人由實際使用實驗室的科研團(tuán)隊負(fù)責(zé)人擔(dān)任的基礎(chǔ)上，再設(shè)立安全監(jiān)督員，由專業(yè)教學(xué)實驗室的專職實驗技術(shù)人員擔(dān)任。安全監(jiān)督員每天對科研實驗室進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時告知安全負(fù)責(zé)人。由于安全監(jiān)督員對實驗室規(guī)章制度、儀器設(shè)備操作規(guī)程、設(shè)備維修與維護(hù)等方面更加熟悉，對實驗中可能出現(xiàn)的風(fēng)險隱患更清楚，因此設(shè)立安全監(jiān)督員更有利于科研實驗室安全管理。3 年間，安全監(jiān)督員發(fā)現(xiàn)并成功消除15 起研究生在實驗過程中存在可能引起較大安全事故的安全隱患，為實驗室的安全運(yùn)行發(fā)揮了較大的作用。

3.5 聘請研究生參與實驗室安全管理

研究生是開展科研實驗的主力軍。研究生階段的大部分時間都在科研實驗室度過，熟知實驗室的實驗規(guī)范、實驗流程、儀器操作、應(yīng)急處理等，在科研實驗室的安全管理方面具有其獨(dú)有的優(yōu)勢［12］。研究生往往能在第一時間發(fā)現(xiàn)實驗開展過程中儀器設(shè)備、周圍環(huán)境的異常情況?；诖?，學(xué)院根據(jù)實驗室需求聘請具有責(zé)任心的研究生擔(dān)任“實驗室助管員”，在科研實驗室協(xié)助導(dǎo)師進(jìn)行實驗室安全管理。在教學(xué)與科研混用的實驗室負(fù)責(zé)節(jié)假日或?qū)Ｂ殞嶒灲處熛掳鄷r間段的實驗室安全管理工作。無機(jī)非金屬材料工程實驗室根據(jù)自身實驗室運(yùn)行特點，從2018 年起聘請研究生作為“助管員”協(xié)助實驗技術(shù)人員管理實驗室。每年聘請15 名研究生或博士生負(fù)責(zé)45 個教學(xué)與科研高度混用的實驗室安全協(xié)助管理。

3.6 加強(qiáng)實驗室安全文化建設(shè)

安全文化建設(shè)也是實驗室安全的重要組成部分。材料科學(xué)與工程學(xué)院安全文化建設(shè)可分為：①加強(qiáng)安全宣傳，利用實驗室走廊、LED 屏、實驗室內(nèi)墻體等地方張貼各類安全管理制度、實驗注意事項、安全應(yīng)急預(yù)案、安全信息牌、危險類別、逃生路線圖、儀器設(shè)備操作規(guī)程等，3 年間共安裝LED屏6 個，安全信息牌制作超過2 000 個，儀器設(shè)備操作規(guī)程展板超過1 200 個；②依托學(xué)校開展的“實驗室安全文化月”活動開展實驗室安全文化宣傳［13］。聘請實驗室安全各方面的專家進(jìn)行分類別的實驗室安全講座，以及針對可能出現(xiàn)的實驗室安全事故進(jìn)行應(yīng)急演練指導(dǎo)。3 年間，共有超過1 500 人參加了應(yīng)急演練，學(xué)生安全意識逐年提高［14］。在學(xué)院大樓明顯的位置安裝安全展板、條幅懸掛、LED視頻播放等一系列安全宣傳。通過“實驗室安全月”一系列內(nèi)涵豐富、形式多樣的安全活動，強(qiáng)化了教師和研究生等參與實驗人員的安全意識，提升實驗室安全防護(hù)技能［15］。3 年間，學(xué)院共舉行了6 次安全宣傳講座，超過600 人次研究生和博士生參與了講座。參加人數(shù)超過研究生在校人數(shù)的80%。

4 建設(shè)成效

材料科學(xué)與工程學(xué)院自從“雙一流”建設(shè)以來，通過完善實驗室安全規(guī)章制度，實驗室的開放、運(yùn)行、管理有章可循，有規(guī)可依，使得實驗室安全方面涉及的人、物有條不紊地安全運(yùn)行。實驗室安全環(huán)境的建設(shè)提高了實驗室儀器設(shè)備運(yùn)行間的安全保障，也為可能發(fā)生的安全事故提供第一時間的補(bǔ)救可行性，通過實驗室?guī)啄甑倪\(yùn)行，安全環(huán)境建設(shè)為實驗室安全運(yùn)行起到了保駕護(hù)航作用。特別是，學(xué)院引入研究生參與實驗室安全管理，充分利用研究生長時間、多頻次開展實驗的優(yōu)勢，針對實驗室容易引起安全事故的實驗項目、實驗室進(jìn)行安全巡查，避免了實驗安全事故的發(fā)生。另外，通過全方位、多平臺、多渠道的實驗室安全文化建設(shè)，使參與實驗的每位師生將實驗室安全根植于心。從實際效果來看，越來越多的研究生、教師主動參與實驗室安全培訓(xùn)、安全宣傳活動，實驗室安全文化建設(shè)起到了重要作用。

5 結(jié) 語

結(jié)合材料科學(xué)與工程學(xué)院，分析了材料學(xué)科在實驗室面臨專業(yè)方向多所致危險源多、實驗室管理體制差異化大和教學(xué)、科研實驗室混用的管理難點。提出通過完善安全管理制度、加強(qiáng)實驗室的安全環(huán)境建設(shè)、加強(qiáng)安全監(jiān)督檢查、設(shè)立安全監(jiān)督員制度、聘請研究生參與實驗室安全管理和加強(qiáng)實驗室安全文化建設(shè)這6個方面化解實驗室安全問題。特別是通過在科研實驗室設(shè)立“安全監(jiān)督員”和聘請研究生擔(dān)當(dāng)“助管員”，解決了科研實驗室安全管理薄弱和教學(xué)、科研實驗室混用帶來的安全方面巨大挑戰(zhàn)。實踐結(jié)果表明：通過上述工作，材料科學(xué)與工程學(xué)院的實驗室運(yùn)行更加順暢，安全管理井然有序，為學(xué)校實現(xiàn)“雙一流”建設(shè)總體目標(biāo)提供了堅實的基礎(chǔ)和可靠的保證。