化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)RAMP體系的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

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摘要:借鑒RAMP風(fēng)險(xiǎn)防控體系,改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室安全管理,引導(dǎo)學(xué)生正確識(shí)別化學(xué)實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)、合理評(píng)估風(fēng)險(xiǎn),實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)差異化管理,將化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)控制到最小,為化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)與科研提供了有效的保障.

關(guān)鍵詞:化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué);風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別;風(fēng)險(xiǎn)防控體系

2010年,RobertH．Hill和DavidC．Finster教授在他們的著作“LaboratorySafetyforChemistryStudents”中提出了化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)“ramp”風(fēng)險(xiǎn)防控體系[1],其中的“R”即“Recognizehazards”識(shí)別危險(xiǎn);“A”即“Assesstherisksofthosehazards”評(píng)估風(fēng)險(xiǎn);“M”指“Minimizeandcontrolthosehazards”,減控危險(xiǎn);“P”則指“Preparetorespondtoemergencies”,應(yīng)急準(zhǔn)備.此外,該理論體系將化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的風(fēng)險(xiǎn)源分為媒介、條件、行為3個(gè)方面,系統(tǒng)地對(duì)常見(jiàn)化學(xué)性危險(xiǎn),如接觸腐蝕性危險(xiǎn)品、易燃性危險(xiǎn)品、物理性危險(xiǎn)和健康性危險(xiǎn)4類情形進(jìn)行了梳理分析,提出學(xué)生應(yīng)該正確識(shí)別這些危險(xiǎn),并能評(píng)估風(fēng)險(xiǎn),通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)差異化最優(yōu)管理,將實(shí)驗(yàn)室中發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)控制到最小.美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)(ACS)2016年化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全指南,重點(diǎn)評(píng)價(jià)和推廣了“RAMP”風(fēng)險(xiǎn)防控體系.多年來(lái),我校積極建立和完善化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和儀器設(shè)備管理工作,在工作中始終把安全管理放在首要位置,嘗試以RAMP風(fēng)險(xiǎn)防控體系為指引,改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理模式,嚴(yán)格對(duì)化學(xué)品和實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行管理,引導(dǎo)學(xué)生在識(shí)別危險(xiǎn)、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等環(huán)節(jié)做到差異化應(yīng)對(duì)、合理減控危險(xiǎn),并取得了較好的實(shí)際效果.

1化學(xué)實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)識(shí)別

正確識(shí)別危險(xiǎn)是科學(xué)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)、妥善處理事故的前提和基礎(chǔ).學(xué)生只有對(duì)水、電、煤氣、易燃易爆物質(zhì)、有毒有害物質(zhì)等事物的性質(zhì)、操作要求有了明確的了解,在理論上才能進(jìn)行安全的化學(xué)實(shí)驗(yàn).為此,須引導(dǎo)學(xué)生全面了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的危險(xiǎn)源,區(qū)分危險(xiǎn)事項(xiàng)類別,制作“化學(xué)實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)事項(xiàng)清單表”,熟悉一項(xiàng)勾一項(xiàng),逐項(xiàng)識(shí)別危險(xiǎn).化學(xué)實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)主要來(lái)源于3個(gè)方面,即媒介、條件、行為.

1．1媒介危險(xiǎn)源

媒介危險(xiǎn)源主要包括致癌致病致畸型生物危害物質(zhì)、催化劑以及一些危險(xiǎn)化學(xué)品,如爆炸品,壓縮氣體和液化氣體,易燃液體、自然物品和遇濕易燃物品,氧化劑和有機(jī)過(guò)氧化物,有,放射性物品,腐蝕品等.以易燃易爆物品為例,常見(jiàn)三硝基甲苯、環(huán)三次甲基三硝銨、雷酸汞等,往往受到高熱摩擦撞擊震動(dòng)等外來(lái)因素的作用,發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量的氣體和高熱,引起爆炸;或者由于加熱撞擊而發(fā)生分解,突然分解氣化而爆炸;或者強(qiáng)氧化劑與性質(zhì)有抵觸的物質(zhì)混存,引起燃燒和爆炸[2].借鑒國(guó)際ABET認(rèn)證要求,由于在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中使用的試劑許多是易燃易爆和有毒的化學(xué)危險(xiǎn)品,如果管理不善或使用不當(dāng),易產(chǎn)生燃燒或爆炸和中毒事故.因此實(shí)驗(yàn)室必須定期更新化學(xué)品清單,統(tǒng)一規(guī)范化學(xué)品安全技術(shù)說(shuō)明書(shū).化學(xué)試劑使用說(shuō)明一般包括5部分內(nèi)容,即物理化學(xué)性質(zhì)、急救措施、處理和儲(chǔ)存、消防措施、泄露處理方法[3].對(duì)易燃、易爆和易中毒等這些化學(xué)品的分類和日常保管應(yīng)做較詳細(xì)的介紹,開(kāi)啟易揮發(fā)液體試劑之前(特別是夏季),應(yīng)先將試劑瓶放在自來(lái)水流中冷卻幾分鐘,開(kāi)啟時(shí)瓶口不要對(duì)人,應(yīng)在通風(fēng)櫥中進(jìn)行等[4].

1．2條件危險(xiǎn)源

條件危險(xiǎn)源包括高壓、低壓、電流、不平的表面、尖銳物品、粉塵、熱表面、極冷、蒸汽、噪音、雜亂、磁場(chǎng)、缺氧、紫外線輻射、激光燈等,這些都可能導(dǎo)致事故的發(fā)生.比較典型的例子是物理爆炸.由于物質(zhì)的物理變化,如溫度、壓力、體積的變化,會(huì)引起爆炸,例如容器內(nèi)液體過(guò)熱氣化而引起的爆炸,壓縮氣體液化氣體超壓引起的爆炸等都屬于物理爆炸.為了預(yù)防顯性直接危險(xiǎn)源事故的發(fā)生,實(shí)驗(yàn)人員應(yīng)該在每次實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行自查,負(fù)責(zé)安全的職能部門(mén)須進(jìn)行定期檢查和專項(xiàng)抽查[5],還可以通過(guò)規(guī)范操作、制定標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)監(jiān)管等措施消除安全隱患[6].在被保護(hù)對(duì)象和顯性直接危險(xiǎn)源能量之間設(shè)置隔離系統(tǒng),建立隔離系統(tǒng)的檢測(cè)、修復(fù)和報(bào)警系統(tǒng).該系統(tǒng)在隔離效果降低時(shí),能適時(shí)報(bào)警,并修復(fù)隔離系統(tǒng)、檢測(cè)和修復(fù)系統(tǒng)中的自動(dòng)控制器具,確保具有良好的靈敏度和可靠性[7].

1．3行為危險(xiǎn)源

行為危險(xiǎn)源主要包括生成次級(jí)產(chǎn)品及化學(xué)混合物、使用電力設(shè)備不當(dāng)、長(zhǎng)期使用烘箱、交叉重復(fù)使用吸液管、處理化學(xué)廢品、運(yùn)輸危險(xiǎn)化學(xué)品、操作玻璃儀器或者其他尖銳物品、加熱化學(xué)品、萃取、離心過(guò)濾、不按操作規(guī)范操作等.如某大學(xué)實(shí)驗(yàn)室突發(fā)火情,事故原因是學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)出門(mén)時(shí)忘記關(guān)電路而引發(fā)火災(zāi).再如1名教師在做實(shí)驗(yàn)時(shí),中途出去了2~3min,就在這段時(shí)間內(nèi),發(fā)生了甲醛泄漏事故,按照實(shí)驗(yàn)的規(guī)范要求,師生在做實(shí)驗(yàn)時(shí),不得中途離開(kāi),以應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況.此外,實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢液、廢棄物不能有效回收和恰當(dāng)處置則可能污染大氣、土壤、地下水等,隨意傾倒廢液或者亂扔廢棄物不僅會(huì)污染環(huán)境,而且可能給自身造成傷害.學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)具有高度的安全意識(shí),不能由于人為的原因而增加風(fēng)險(xiǎn)源,出入實(shí)驗(yàn)室須嚴(yán)格遵守門(mén)禁規(guī)定,不亂串實(shí)驗(yàn)室,遵守實(shí)驗(yàn)室日常管理規(guī)定,不得在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)飲食及進(jìn)行娛樂(lè)活動(dòng),不得使用明火,不得在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)留宿.實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前須制訂實(shí)驗(yàn)方案,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遵守操作規(guī)程、不得擅自離崗,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后及時(shí)關(guān)閉儀器設(shè)備及氣源、水源、電源、門(mén)窗等.有的學(xué)校進(jìn)行錯(cuò)誤操作案例演習(xí),收效甚好.如展出一些實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的不規(guī)范操作和儀器擺放不正確的實(shí)例,引導(dǎo)學(xué)生找出問(wèn)題和錯(cuò)誤,指出案例中實(shí)驗(yàn)室的一些安全隱患,糾正不正確的操作習(xí)慣,從而減少了行為危險(xiǎn)源[8].

2化學(xué)實(shí)驗(yàn)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)

通過(guò)教育和培訓(xùn),使學(xué)生能夠準(zhǔn)確評(píng)估具體危險(xiǎn)的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)性.這種風(fēng)險(xiǎn)是指人們由于接觸不安全的化學(xué)品,采取不正當(dāng)?shù)牟僮鞒绦?或者使用某種不安全的設(shè)備而導(dǎo)致身體、環(huán)境受到傷害的可能性和嚴(yán)重程度.評(píng)估風(fēng)險(xiǎn),首先要做好一些準(zhǔn)備工作.如讀懂產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)、看懂危險(xiǎn)警示標(biāo)簽、清楚物品燃點(diǎn)和自燃溫度、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全檢查、將風(fēng)險(xiǎn)按緊急和嚴(yán)重程度排序等.關(guān)于評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)的具體方法,可以借鑒美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)推薦的5種模型[9].(1)控制帶法:根據(jù)限值和條件(比如燃點(diǎn)、爆點(diǎn),溫度、壓力)以及操作程序,將風(fēng)險(xiǎn)劃分為幾個(gè)控制帶,從低風(fēng)險(xiǎn)到高風(fēng)險(xiǎn),分別擬定不同的應(yīng)對(duì)策略.(2)作業(yè)危害分析法:記錄化學(xué)實(shí)驗(yàn)所涉及的每個(gè)工作步驟和風(fēng)險(xiǎn),逐項(xiàng)應(yīng)對(duì).(3)如果分析法:假設(shè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)可能發(fā)生的一系列問(wèn)題,找出可能存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),提出應(yīng)對(duì)措施.(4)檢查清單法:根據(jù)以往該項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn),列明風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)檢查清單,一一對(duì)應(yīng)排查,采取有針對(duì)性的預(yù)防措施.(5)標(biāo)準(zhǔn)操作程序法:嚴(yán)格規(guī)范化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作程序,明確風(fēng)險(xiǎn)所在.

3化學(xué)實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,可以根據(jù)物品的數(shù)據(jù)值確定不同等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn).如發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn),可以分為4級(jí):最低,第二級(jí)為燃點(diǎn)接近周圍環(huán)境溫度、預(yù)期集中在高于10％的位置,第三級(jí)為周圍溫度預(yù)期集中在高于燃點(diǎn)10％的位置,第四級(jí)為存在引火物、預(yù)期可能發(fā)生空氣或水劇烈反應(yīng)、導(dǎo)致爆炸等.對(duì)于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的危險(xiǎn),可以分為4級(jí):第一級(jí)為在實(shí)驗(yàn)程序中預(yù)期沒(méi)有化學(xué)變化,第二級(jí)為沒(méi)有已知不相容的物質(zhì)在實(shí)驗(yàn)中被使用,第三級(jí)為存在已知化學(xué)反應(yīng)或者危險(xiǎn)混合物,第四級(jí)為正在進(jìn)行高度危險(xiǎn)的化學(xué)反應(yīng).從操作流程的角度去確定可能發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí).如個(gè)人保護(hù)裝置(PPE)分為4級(jí):第一級(jí)為僅覆蓋腿和腳,第二級(jí)為有乳膠手套和眼保護(hù),第三級(jí)為有合適的手套、眼保護(hù)、實(shí)驗(yàn)服,第四級(jí)為全流程專業(yè)保護(hù)裝置.在訓(xùn)練程度上,也可分為:僅認(rèn)識(shí)化學(xué)品標(biāo)簽、知道實(shí)驗(yàn)流程、進(jìn)行突發(fā)事件培訓(xùn)、進(jìn)行預(yù)演習(xí)等不同層級(jí).在確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)時(shí),須注意即使是同一種材質(zhì),也可能具有不同的危險(xiǎn)性.如同樣是玻璃儀器,像蒸發(fā)皿、試管等是可以直接加熱的,可直接在明火上加熱,而燒杯、燒瓶等儀器的加熱應(yīng)是間接的,加熱過(guò)程要墊石棉網(wǎng)或用水浴、油浴;再如量筒、容量瓶等儀器是不能加熱的,要在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)使用,如果玻璃儀器選擇不當(dāng),將有可能在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生破裂,甚至爆炸以及別的一些難以想象的實(shí)驗(yàn)事故[10].因此對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)要根據(jù)不同的條件,按照具體的情況進(jìn)行評(píng)估,不能一概而論,否則將有可能發(fā)生危險(xiǎn).此外,技術(shù)因素造成化學(xué)事故的幾率最高,也是引起化學(xué)事故最復(fù)雜的原因,例如實(shí)驗(yàn)室設(shè)施不合適、儀器設(shè)備陳舊、工藝落后、管理紊亂、缺少科學(xué)的規(guī)章制度或不執(zhí)行規(guī)章制度等,其風(fēng)險(xiǎn)程度很高,需要引起高度重視[11].

4結(jié)語(yǔ)

化學(xué)實(shí)驗(yàn)安全問(wèn)題,始終是一個(gè)值得高度重視的問(wèn)題.基于學(xué)科傳統(tǒng)和專業(yè)特點(diǎn),我校大多數(shù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室涉及危險(xiǎn)化學(xué)品、危險(xiǎn)廢棄物、壓力氣瓶、特種設(shè)備、輻射設(shè)備、生物試劑、高溫高壓設(shè)備等危險(xiǎn)源,這些危險(xiǎn)源還會(huì)在有限的實(shí)驗(yàn)空間累計(jì)疊加,需要認(rèn)真應(yīng)對(duì).通過(guò)借鑒國(guó)外RAMP風(fēng)險(xiǎn)防控體系,認(rèn)識(shí)危險(xiǎn)、評(píng)估風(fēng)險(xiǎn),全流程差異化應(yīng)對(duì),有效防范和化解了化學(xué)事故風(fēng)險(xiǎn),保障了實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和科研工作的順利開(kāi)展.

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作者:郭麗芳 張瑋瑋 王明文 董彬 陸慧麗 單位:北京科技大學(xué)自然科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中心 北京科技大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院