化學實驗教學RAMP體系的風險評估

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摘要:借鑒RAMP風險防控體系,改進傳統實驗室安全管理,引導學生正確識別化學實驗的危險、合理評估風險,實現風險差異化管理,將化學實驗室中發生事故的風險控制到最小,為化學實驗室的教學與科研提供了有效的保障.

關鍵詞:化學實驗教學;風險識別;風險防控體系

2010年,RobertH．Hill和DavidC．Finster教授在他們的著作“LaboratorySafetyforChemistryStudents”中提出了化學實驗教學“ramp”風險防控體系[1],其中的“R”即“Recognizehazards”識別危險;“A”即“Assesstherisksofthosehazards”評估風險;“M”指“Minimizeandcontrolthosehazards”,減控危險;“P”則指“Preparetorespondtoemergencies”,應急準備.此外,該理論體系將化學實驗中的風險源分為媒介、條件、行為3個方面,系統地對常見化學性危險,如接觸腐蝕性危險品、易燃性危險品、物理性危險和健康性危險4類情形進行了梳理分析,提出學生應該正確識別這些危險,并能評估風險,通過風險差異化最優管理,將實驗室中發生事故的風險控制到最小.美國化學學會(ACS)2016年化學實驗安全指南,重點評價和推廣了“RAMP”風險防控體系.多年來,我校積極建立和完善化學實驗教學和儀器設備管理工作,在工作中始終把安全管理放在首要位置,嘗試以RAMP風險防控體系為指引,改進傳統實驗室教學管理模式,嚴格對化學品和實驗儀器進行管理,引導學生在識別危險、評估風險等環節做到差異化應對、合理減控危險,并取得了較好的實際效果.

1化學實驗危險識別

正確識別危險是科學評估風險、妥善處理事故的前提和基礎.學生只有對水、電、煤氣、易燃易爆物質、有毒有害物質等事物的性質、操作要求有了明確的了解,在理論上才能進行安全的化學實驗.為此,須引導學生全面了解化學實驗中的危險源,區分危險事項類別,制作“化學實驗危險事項清單表”,熟悉一項勾一項,逐項識別危險.化學實驗的危險主要來源于3個方面,即媒介、條件、行為.

1．1媒介危險源

媒介危險源主要包括致癌致病致畸型生物危害物質、催化劑以及一些危險化學品,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,氧化劑和有機過氧化物,有,放射性物品,腐蝕品等.以易燃易爆物品為例,常見三硝基甲苯、環三次甲基三硝銨、雷酸汞等,往往受到高熱摩擦撞擊震動等外來因素的作用,發生劇烈的化學反應,產生大量的氣體和高熱,引起爆炸;或者由于加熱撞擊而發生分解,突然分解氣化而爆炸;或者強氧化劑與性質有抵觸的物質混存,引起燃燒和爆炸[2].借鑒國際ABET認證要求,由于在化學實驗室中使用的試劑許多是易燃易爆和有毒的化學危險品,如果管理不善或使用不當,易產生燃燒或爆炸和中毒事故.因此實驗室必須定期更新化學品清單,統一規范化學品安全技術說明書.化學試劑使用說明一般包括5部分內容,即物理化學性質、急救措施、處理和儲存、消防措施、泄露處理方法[3].對易燃、易爆和易中毒等這些化學品的分類和日常保管應做較詳細的介紹,開啟易揮發液體試劑之前(特別是夏季),應先將試劑瓶放在自來水流中冷卻幾分鐘,開啟時瓶口不要對人,應在通風櫥中進行等[4].

1．2條件危險源

條件危險源包括高壓、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、缺氧、紫外線輻射、激光燈等,這些都可能導致事故的發生.比較典型的例子是物理爆炸.由于物質的物理變化,如溫度、壓力、體積的變化,會引起爆炸,例如容器內液體過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.為了預防顯性直接危險源事故的發生,實驗人員應該在每次實驗前進行自查,負責安全的職能部門須進行定期檢查和專項抽查[5],還可以通過規范操作、制定標準、加強監管等措施消除安全隱患[6].在被保護對象和顯性直接危險源能量之間設置隔離系統,建立隔離系統的檢測、修復和報警系統.該系統在隔離效果降低時,能適時報警,并修復隔離系統、檢測和修復系統中的自動控制器具,確保具有良好的靈敏度和可靠性[7].

1．3行為危險源

行為危險源主要包括生成次級產品及化學混合物、使用電力設備不當、長期使用烘箱、交叉重復使用吸液管、處理化學廢品、運輸危險化學品、操作玻璃儀器或者其他尖銳物品、加熱化學品、萃取、離心過濾、不按操作規范操作等.如某大學實驗室突發火情,事故原因是學生做完實驗出門時忘記關電路而引發火災.再如1名教師在做實驗時,中途出去了2~3min,就在這段時間內,發生了甲醛泄漏事故,按照實驗的規范要求,師生在做實驗時,不得中途離開,以應對突發狀況.此外,實驗產生的廢液、廢棄物不能有效回收和恰當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污染環境,而且可能給自身造成傷害.學生在做實驗時應具有高度的安全意識,不能由于人為的原因而增加風險源,出入實驗室須嚴格遵守門禁規定,不亂串實驗室,遵守實驗室日常管理規定,不得在實驗室內飲食及進行娛樂活動,不得使用明火,不得在實驗室內留宿.實驗開始前須制訂實驗方案,實驗過程中遵守操作規程、不得擅自離崗,實驗結束后及時關閉儀器設備及氣源、水源、電源、門窗等.有的學校進行錯誤操作案例演習,收效甚好.如展出一些實驗室常見的不規范操作和儀器擺放不正確的實例,引導學生找出問題和錯誤,指出案例中實驗室的一些安全隱患,糾正不正確的操作習慣,從而減少了行為危險源[8].

2化學實驗評估風險

通過教育和培訓,使學生能夠準確評估具體危險的發生風險性.這種風險是指人們由于接觸不安全的化學品,采取不正當的操作程序,或者使用某種不安全的設備而導致身體、環境受到傷害的可能性和嚴重程度.評估風險,首先要做好一些準備工作.如讀懂產品說明書、看懂危險警示標簽、清楚物品燃點和自燃溫度、進行實驗室安全檢查、將風險按緊急和嚴重程度排序等.關于評估風險的具體方法,可以借鑒美國化學學會推薦的5種模型[9].(1)控制帶法:根據限值和條件(比如燃點、爆點,溫度、壓力)以及操作程序,將風險劃分為幾個控制帶,從低風險到高風險,分別擬定不同的應對策略.(2)作業危害分析法:記錄化學實驗所涉及的每個工作步驟和風險,逐項應對.(3)如果分析法:假設化學實驗可能發生的一系列問題,找出可能存在的風險點,提出應對措施.(4)檢查清單法:根據以往該項目的實驗經驗,列明風險點檢查清單,一一對應排查,采取有針對性的預防措施.(5)標準操作程序法:嚴格規范化學實驗操作程序,明確風險所在.

3化學實驗風險等級

在化學實驗中,可以根據物品的數據值確定不同等級的風險.如發生火災的危險,可以分為4級:最低,第二級為燃點接近周圍環境溫度、預期集中在高于10％的位置,第三級為周圍溫度預期集中在高于燃點10％的位置,第四級為存在引火物、預期可能發生空氣或水劇烈反應、導致爆炸等.對于化學反應產生的危險,可以分為4級:第一級為在實驗程序中預期沒有化學變化,第二級為沒有已知不相容的物質在實驗中被使用,第三級為存在已知化學反應或者危險混合物,第四級為正在進行高度危險的化學反應.從操作流程的角度去確定可能發生風險的等級.如個人保護裝置(PPE)分為4級:第一級為僅覆蓋腿和腳,第二級為有乳膠手套和眼保護,第三級為有合適的手套、眼保護、實驗服,第四級為全流程專業保護裝置.在訓練程度上,也可分為:僅認識化學品標簽、知道實驗流程、進行突發事件培訓、進行預演習等不同層級.在確定風險等級時,須注意即使是同一種材質,也可能具有不同的危險性.如同樣是玻璃儀器,像蒸發皿、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是間接的,加熱過程要墊石棉網或用水浴、油浴;再如量筒、容量瓶等儀器是不能加熱的,要在規定的溫度范圍內使用,如果玻璃儀器選擇不當,將有可能在實驗過程中發生破裂,甚至爆炸以及別的一些難以想象的實驗事故[10].因此對風險等級要根據不同的條件,按照具體的情況進行評估,不能一概而論,否則將有可能發生危險.此外,技術因素造成化學事故的幾率最高,也是引起化學事故最復雜的原因,例如實驗室設施不合適、儀器設備陳舊、工藝落后、管理紊亂、缺少科學的規章制度或不執行規章制度等,其風險程度很高,需要引起高度重視[11].

4結語

化學實驗安全問題,始終是一個值得高度重視的問題.基于學科傳統和專業特點,我校大多數化學實驗室涉及危險化學品、危險廢棄物、壓力氣瓶、特種設備、輻射設備、生物試劑、高溫高壓設備等危險源,這些危險源還會在有限的實驗空間累計疊加,需要認真應對.通過借鑒國外RAMP風險防控體系,認識危險、評估風險,全流程差異化應對,有效防范和化解了化學事故風險,保障了實驗室教學和科研工作的順利開展.

參考文獻(References)

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[9]CommitteeonChemicalSfetay．HazardIentificationandEaluaGdvtionTskFrce．IdentifaoyingandEaluatinvgHazardsinRsearcheLaboratories[EB/OL]．(2015G06G12)

[10]張顯竹．化學實驗中的安全教育[J]．四川文理學院學報,2011,21(5):156G158．

[11]苑乃香,謝東坡．化學實驗突發安全事故的預防及應對措施研究[J]．實驗室科學,2009,12(2):164G166.

作者:郭麗芳 張瑋瑋 王明文 董彬 陸慧麗 單位:北京科技大學自然科學基礎實驗中心 北京科技大學化學與生物工程學院