趙 會(huì) 吉

(中國(guó)石油大學(xué)(華東) 化學(xué)工程學(xué)院，重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，CNPC催化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266580)

0 引 言

近年來(lái)高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室安全事故頻發(fā)，這些安全事故輕則使個(gè)人及實(shí)驗(yàn)室財(cái)物受到損失，重則導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室人員受到肉體及精神的傷害，甚至失去生命，從而嚴(yán)重影響了高校正常的教學(xué)、科研秩序，同時(shí)給高校的聲譽(yù)帶來(lái)極壞的影響。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全事故的起因，人們提到最多的是：①實(shí)驗(yàn)室人員的安全意識(shí)淡薄；②實(shí)驗(yàn)室安全投入的欠缺；③安全管理不完善等[1-3]，一般歸結(jié)到實(shí)驗(yàn)室人員的責(zé)任安全意識(shí)不強(qiáng)或管理不善[4-5]，認(rèn)為主要是人的因素[6-7]導(dǎo)致了安全事故的發(fā)生。因此高校建立多級(jí)安全管理體系[8-9]，制定完善的實(shí)驗(yàn)室管理制度[10-11]，進(jìn)行安全培訓(xùn)[12]，事無(wú)巨細(xì)，層層加碼，甚至不惜對(duì)出現(xiàn)安全事故的教師和學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)厲處罰，要求實(shí)驗(yàn)室人員簽訂安全責(zé)任書(shū)[13]，認(rèn)為這樣就可以解決安全問(wèn)題。

以上對(duì)安全事故的原因分析及相應(yīng)措施貌似合理，但是并沒(méi)有從源頭上找到安全事故發(fā)生的根本原因，因而也不能杜絕安全事故的再次發(fā)生?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室安全事故的原因是多方面的，并非都是人的因素，如果只是過(guò)分強(qiáng)調(diào)人的安全意識(shí)及實(shí)驗(yàn)室管理，而不從源頭上解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)室本身的安全隱患，南轅北轍，則不僅不能解決安全問(wèn)題，甚至還會(huì)起到打擊師生進(jìn)行科學(xué)研究的信心和熱情的反作用。

綠色化學(xué)的概念是在1991年由美國(guó)化學(xué)會(huì)(ACS)提出并成為美國(guó)環(huán)保署(EPA)的中心口號(hào)，是指利用一系列原理在化學(xué)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用過(guò)程中減少或消除使用或產(chǎn)生對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境有害物質(zhì)的科學(xué)。這里所說(shuō)的“一系列原理”即綠色化學(xué)研究者們總結(jié)出的綠色化學(xué)12個(gè)基本原理，或稱(chēng)綠色化學(xué)12個(gè)基本原則[14]，這些原則可作為實(shí)驗(yàn)化學(xué)家開(kāi)發(fā)和評(píng)估一條合成路線、一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程、一個(gè)化合物是不是綠色的指導(dǎo)方針和標(biāo)準(zhǔn)。綠色化學(xué)理念注重源頭預(yù)防，提倡無(wú)毒、低毒原料和綠色反應(yīng)條件的應(yīng)用，使資源和原料得到最大限度的利用，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境的無(wú)害化和可持續(xù)發(fā)展。綠色化學(xué)除了提倡化學(xué)品的綠色、節(jié)能、環(huán)保之外，同樣注重化學(xué)品及其生產(chǎn)過(guò)程中的安全問(wèn)題，提倡通過(guò)本質(zhì)安全設(shè)計(jì)來(lái)減少突發(fā)性的安全事故[15]，因而采用綠色化學(xué)原理與本質(zhì)安全設(shè)計(jì)構(gòu)建高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室安全體系，才有可能防患于未然，從源頭上解決高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室的安全問(wèn)題。

1 高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室安全問(wèn)題的根本原因

1.1 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室自身是發(fā)生安全問(wèn)題的源頭

綠色化學(xué)理論體系中有一句非常簡(jiǎn)單而著名的話：“What you do not have can not harm you”，意即“你不曾擁有的東西不會(huì)傷害你”。很顯然，如果天津港碼頭瑞海公司危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)沒(méi)有集中堆放多種易燃易爆化學(xué)品，就不會(huì)發(fā)生震驚全國(guó)的“8·12”特別重大火災(zāi)爆炸事故；或者即使發(fā)生安全事故，結(jié)果也不會(huì)如此嚴(yán)重，這不是單靠加強(qiáng)安全管理所能決定的。號(hào)稱(chēng)世界最發(fā)達(dá)、安全管理經(jīng)驗(yàn)豐富的美國(guó)也不能完全杜絕突發(fā)性安全事故的發(fā)生，也從側(cè)面驗(yàn)證了上述話語(yǔ)的正確性?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室中發(fā)生危險(xiǎn)的源頭如果一直存在，一旦管理出現(xiàn)漏洞，就無(wú)法避免發(fā)生各種安全事故，而管理的疏漏則會(huì)經(jīng)常發(fā)生。僅僅依靠加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的管理制度、消防設(shè)施和個(gè)人防護(hù)不能解決問(wèn)題，因?yàn)檫@些只能在發(fā)生安全事故時(shí)降低事故危害，并不能從源頭上消除事故的發(fā)生。

當(dāng)然綠色化學(xué)理論不是要取消高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室的存在，而是要應(yīng)用綠色化學(xué)的原理對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的設(shè)施進(jìn)行本質(zhì)安全設(shè)計(jì)，并在遵循綠色化學(xué)基本原則的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)研究及實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，同時(shí)輔之以適當(dāng)?shù)陌踩芾碇贫?，才能從根本上解決高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室的安全問(wèn)題。

1.2 實(shí)驗(yàn)室人員缺乏常識(shí)及必要的保障安全的技術(shù)

在高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)工作的一般均為高學(xué)歷人群，但高學(xué)歷并不意味著高的素質(zhì)和能力。很多本科生甚至研究生缺乏基本的常識(shí)，雖然經(jīng)過(guò)培訓(xùn)了解安全的重要性，但是卻不知道怎樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)才會(huì)保障安全。進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)之前不進(jìn)行必要的前期調(diào)研，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也不與導(dǎo)師進(jìn)行必要的溝通，而是僅憑著導(dǎo)師的安排及個(gè)人的一知半解進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，出現(xiàn)輕微事故時(shí)無(wú)法及時(shí)處理導(dǎo)致釀成大錯(cuò)，這是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常出現(xiàn)安全事故的重要原因之一。

例如，用脫脂棉代替石棉布進(jìn)行高溫保溫導(dǎo)致脫脂棉起火燃燒，進(jìn)行高壓實(shí)驗(yàn)時(shí)采用玻璃燒瓶導(dǎo)致燒瓶炸裂損傷身體，采用易揮發(fā)性有機(jī)溶劑進(jìn)行非密封加熱實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致溶劑蒸氣泄漏燃燒，氫氣鋼瓶輕微泄漏不知如何找到泄漏點(diǎn)并加以處理等。以上例子都不是缺乏所謂安全意識(shí)的問(wèn)題，而是缺乏常識(shí)的表現(xiàn)。例如1個(gè)體積30 dm3、壓力12.5 MPa的普通氫氣鋼瓶中裝有約4 m3(標(biāo)準(zhǔn)壓力)氫氣，即使全部泄漏到100 m2的實(shí)驗(yàn)室中，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到氫氣的爆炸極限(體積濃度4.0%～75.6%)，說(shuō)明少量氫氣泄漏時(shí)，只要保持開(kāi)窗通風(fēng)，及時(shí)找到泄漏點(diǎn)加以解決即可，只要不是有意在氫氣泄漏點(diǎn)動(dòng)用明火，基本不會(huì)發(fā)生氫氣爆炸事故。道理雖然簡(jiǎn)單，但由于實(shí)驗(yàn)室人員缺乏相關(guān)常識(shí)，碰到偶然的氫氣泄漏，因驚慌失措而處置不當(dāng)，反而會(huì)引發(fā)不必要的安全事故。

1.3 安全管理者與實(shí)驗(yàn)人員的脫節(jié)

高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室中化學(xué)品種類(lèi)繁多，所進(jìn)行的科研實(shí)驗(yàn)類(lèi)型更是多種多樣，因而不同的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室所面臨的安全問(wèn)題各有其特殊性，而安全管理者無(wú)法了解各個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全問(wèn)題的關(guān)鍵所在。如果安全管理者與實(shí)驗(yàn)室人員不能及時(shí)溝通，則只能按照常規(guī)要求進(jìn)行安全督導(dǎo)，不利于找到影響安全的關(guān)鍵點(diǎn)，不能有效消除安全隱患。

研究生進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)時(shí)如果沒(méi)有與導(dǎo)師很好地溝通并制定詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案，或者在進(jìn)行未知領(lǐng)域的探索實(shí)驗(yàn)時(shí)導(dǎo)師不在現(xiàn)場(chǎng)加以指導(dǎo)，則必然會(huì)增大不可預(yù)知的安全事故的發(fā)生幾率。例如2016年5月23日華東理工大學(xué)1名二年級(jí)研究生在企業(yè)進(jìn)行中試放大試驗(yàn)時(shí)，導(dǎo)師未現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，結(jié)果導(dǎo)致發(fā)生爆炸事故，造成3人身亡的慘劇。由此可見(jiàn)，安全管理者、導(dǎo)師與一線實(shí)驗(yàn)人員脫節(jié)也是導(dǎo)致高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室事故頻發(fā)的原因之一。

2 綠色化學(xué)基本原則與本質(zhì)安全設(shè)計(jì)對(duì)保障化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全的指導(dǎo)作用

2.1 綠色化學(xué)12個(gè)基本原則

綠色化學(xué)12個(gè)基本原則是綠色化學(xué)研究者們總結(jié)得出的指導(dǎo)綠色化學(xué)品合成及綠色化工清潔生產(chǎn)的準(zhǔn)則，這些原則中所蘊(yùn)含的理念在構(gòu)建化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全體系中的指導(dǎo)作用如表1中所示。

表1 綠色化學(xué)12個(gè)基本原則及其對(duì)保障化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全的指導(dǎo)作用

綠色化學(xué)基本原則對(duì)保障化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全的指導(dǎo)作用預(yù)防污染的產(chǎn)生優(yōu)于污染治理預(yù)防安全事故的產(chǎn)生優(yōu)于嚴(yán)防死守設(shè)計(jì)安全的化學(xué)品、設(shè)計(jì)可降解化學(xué)品使用可再生原料、使用安全的溶劑和輔助試劑選擇安全的化學(xué)試劑采用原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)、減少不必要的衍生步驟無(wú)害化學(xué)合成、催化作用優(yōu)于化學(xué)計(jì)量的反應(yīng)設(shè)計(jì)安全的化學(xué)反應(yīng)盡量降低能耗化學(xué)實(shí)驗(yàn)條件盡量緩和在線監(jiān)測(cè)控制有害物質(zhì)產(chǎn)生實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可能造成安全事故的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行本質(zhì)安全設(shè)計(jì),預(yù)防安全事故的產(chǎn)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行本質(zhì)安全設(shè)計(jì)

2.2 本質(zhì)安全設(shè)計(jì)

本質(zhì)安全設(shè)計(jì)是指通過(guò)設(shè)計(jì)等手段使生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性，即使在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會(huì)發(fā)生安全事故。本質(zhì)安全設(shè)計(jì)是人類(lèi)在生產(chǎn)、生活實(shí)踐的發(fā)展過(guò)程中，對(duì)安全事故由被動(dòng)接受到積極預(yù)防，以實(shí)現(xiàn)從源頭杜絕事故和人類(lèi)自身安全保護(hù)的需要。表2中所示為本質(zhì)安全設(shè)計(jì)理念及其對(duì)保障化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全的指導(dǎo)作用。

表2 本質(zhì)安全設(shè)計(jì)理念及其對(duì)保障化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全的指導(dǎo)作用

本質(zhì)安全設(shè)計(jì)理念對(duì)保障化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全的指導(dǎo)作用減少:通過(guò)化工過(guò)程強(qiáng)化,減小反應(yīng)器尺寸,減少反應(yīng)裝置中有害物質(zhì)的存量減小化學(xué)反應(yīng)裝置的規(guī)模,開(kāi)發(fā)微型反應(yīng)器,以減少反應(yīng)試劑的用量簡(jiǎn)化:通過(guò)安全研究進(jìn)行工藝設(shè)計(jì),盡量簡(jiǎn)化裝置以求減少誤操作和機(jī)械故障在保持原有功能前提下盡量簡(jiǎn)化化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置,減少危險(xiǎn)物質(zhì)容器、管線、連接點(diǎn)數(shù)量替代:將有害物質(zhì)替換為無(wú)害物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)盡量選用具有相同功能的低毒無(wú)害物質(zhì)代替有害物質(zhì)減緩:如必須使用有害物質(zhì),使用其危害較小的形式,或者在危害較小的條件下使用盡量采用危害程度低、安全系數(shù)高的設(shè)備限制:通過(guò)設(shè)計(jì),將裝置本身或誤操作導(dǎo)致的安全事故的破壞力限制在適當(dāng)?shù)乃礁倪M(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施,即使發(fā)生安全事故,也會(huì)將事故所造成的影響限制在較低的水平

3 應(yīng)用綠色化學(xué)基本原則構(gòu)建化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全體系的思路與方法

3.1 有效預(yù)防優(yōu)于嚴(yán)防死守

在安全事故發(fā)生之前進(jìn)行有效預(yù)防是實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全的首要原則，這已經(jīng)成為人們的共識(shí)，但是如何進(jìn)行有效預(yù)防卻需要進(jìn)行深入探討。雖然當(dāng)前的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全管理制度也提出預(yù)防為主，如進(jìn)實(shí)驗(yàn)室之前進(jìn)行安全培訓(xùn)，對(duì)于具有危險(xiǎn)性、易燃易爆的化學(xué)試劑及化工原料，要了解其性質(zhì)及使用注意事項(xiàng)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備要熟悉操作規(guī)程，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)驗(yàn)人員不得擅離職守等，但是僅僅做到這些對(duì)于預(yù)防安全事故的發(fā)生還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

如果不能減少或者消除危險(xiǎn)性化學(xué)品的使用，即使知道其性質(zhì)與注意事項(xiàng)，仍有發(fā)生危險(xiǎn)的可能；如果實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備本身的潛在危險(xiǎn)不能得到消除，即使熟知操作流程，仍有因發(fā)生誤操作導(dǎo)致安全事故的可能，這些都已經(jīng)由頻繁發(fā)生的實(shí)驗(yàn)室安全事故得到證明。要求實(shí)驗(yàn)人員在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中全程跟蹤，本身就是一件不可能完成的任務(wù)，比如在無(wú)機(jī)材料的高溫煅燒過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)人員不可能做到在加熱爐旁全程跟蹤加熱過(guò)程；高壓微反實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)人員也不可能在裝置旁邊全程跟蹤反應(yīng)評(píng)價(jià)的全過(guò)程，因?yàn)橐淮挝⒎磳?shí)驗(yàn)可能就要延續(xù)數(shù)十甚至數(shù)百小時(shí)，而這樣的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)可能要進(jìn)行很多次。如果硬性要求實(shí)驗(yàn)人員全程跟蹤每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作，那么科研實(shí)驗(yàn)將不可能正常進(jìn)行，研究生將不可能有足夠的時(shí)間完成其學(xué)位論文。

如何解決以上矛盾，只能通過(guò)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的儀器設(shè)備進(jìn)行本質(zhì)安全設(shè)計(jì)，才能在一定程度上保證使用技術(shù)安全；在遵循綠色化學(xué)基本原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)操作，設(shè)計(jì)無(wú)害化學(xué)反應(yīng)方法，采用綠色安全的化學(xué)試劑和緩和的反應(yīng)條件，同時(shí)采用高科技手段實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可能造成安全事故關(guān)鍵點(diǎn)[16]，才是預(yù)防化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全事故發(fā)生的根本途徑。

3.2 通過(guò)本質(zhì)安全設(shè)計(jì)保障化學(xué)實(shí)驗(yàn)室安全

“嚴(yán)格限制化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中具有安全隱患的儀器設(shè)備和危險(xiǎn)試劑的存放數(shù)量，如每個(gè)實(shí)驗(yàn)室中高壓鋼瓶數(shù)量不能超過(guò)幾瓶，危險(xiǎn)試劑數(shù)量不能超過(guò)幾升”等等，是安全管理者慣常采用的安全管理措施之一。姑且不論這種只有在安全檢查時(shí)才可能被認(rèn)真執(zhí)行的規(guī)定對(duì)于安全的實(shí)際意義，難道不能采取措施消除危險(xiǎn)設(shè)備在實(shí)驗(yàn)室中的存在和危險(xiǎn)試劑在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的使用嗎？當(dāng)然所采取的措施不是將危險(xiǎn)設(shè)備和試劑搬到其它實(shí)驗(yàn)室，而是要對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備進(jìn)行本質(zhì)安全設(shè)計(jì)，使其做到安全化、綠色化，這才是保障安全、減少甚至杜絕安全事故發(fā)生的最根本基礎(chǔ)。

(1) 減小化學(xué)反應(yīng)裝置的規(guī)模，開(kāi)發(fā)微型反應(yīng)器。在保持功能前提下盡量減小化學(xué)反應(yīng)裝置的規(guī)模，特別是反應(yīng)器的體積，因?yàn)榉磻?yīng)器的體積一般決定了反應(yīng)裝置中裝填的反應(yīng)物料的數(shù)量，而反應(yīng)物料越多，一旦發(fā)生泄漏，就可能造成更大的安全事故。相反如果盡量采用體積較小的反應(yīng)器，反應(yīng)裝置中運(yùn)行的反應(yīng)物料數(shù)量有限，即使發(fā)生事故也會(huì)將危害限制在較小的范圍之內(nèi)。

為了更接近工業(yè)裝置的實(shí)際運(yùn)行情況，往往需要進(jìn)行規(guī)模較大的中試實(shí)驗(yàn)。中試實(shí)驗(yàn)應(yīng)該盡量在具有相關(guān)資質(zhì)的企業(yè)單位進(jìn)行，如果有必要在高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室中建立中試裝置，則要對(duì)這些裝置的安裝地點(diǎn)及運(yùn)行情況進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。裝置安裝地點(diǎn)應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離其他實(shí)驗(yàn)室，中試反應(yīng)器的規(guī)模也應(yīng)該盡量減小以減少化工原料的用量，進(jìn)行中試試驗(yàn)時(shí)要有導(dǎo)師進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，不允許學(xué)生單獨(dú)操作。

(2) 盡量簡(jiǎn)化化學(xué)反應(yīng)裝置。在保持功能前提下盡量簡(jiǎn)化反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)，減少危險(xiǎn)物質(zhì)容器、管線、連接點(diǎn)的數(shù)量，因?yàn)檠b置越復(fù)雜，越容易產(chǎn)生機(jī)械故障且難以有效控制；反應(yīng)器及管線的連接點(diǎn)越多，越容易發(fā)生泄漏導(dǎo)致安全事故。同樣，實(shí)驗(yàn)室中安裝的危險(xiǎn)裝置數(shù)量不應(yīng)過(guò)多，如果將很多高溫、高壓反應(yīng)裝置集中在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，除了容易使實(shí)驗(yàn)室變得雜亂無(wú)章，增加操作難度之外，還會(huì)容易出現(xiàn)安全事故的可能性。

在實(shí)際條件允許的情況下，實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)設(shè)法消除或減少危險(xiǎn)品容器，如高壓氣體鋼瓶以及有毒有害、易燃易爆的化學(xué)品容器的存放。為了保證科研應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)室安全，可采用高壓鋼瓶組對(duì)使用高壓氣體的實(shí)驗(yàn)室集中供氣，高壓鋼瓶組可就近存放在單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)室并由專(zhuān)人管理。相對(duì)而言，高壓鋼瓶組集中供氣相比每個(gè)實(shí)驗(yàn)室中都存放鋼瓶更有利于保證安全。此外，危險(xiǎn)化學(xué)品和化工原料也應(yīng)該分門(mén)別類(lèi)在專(zhuān)門(mén)藥品室存放，相同課題組中要盡量避免研究生重復(fù)購(gòu)置藥品并不按要求隨意存放。

(3) 采用危害程度低、安全系數(shù)高的設(shè)備。在條件允許的情況下，盡量采用安全系數(shù)高的儀器設(shè)備，可在一定程度下避免安全事故的發(fā)生，或者即使發(fā)生安全事故，也會(huì)將事故所造成的影響限制在較低的水平。設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)裝置時(shí)，應(yīng)充分考慮所選材料的耐高溫、高壓能力；針對(duì)化學(xué)反應(yīng)原料及產(chǎn)物性質(zhì)選擇反應(yīng)器材質(zhì)，避免因材質(zhì)不當(dāng)發(fā)生腐蝕而泄漏。反應(yīng)器盡量選擇易于實(shí)現(xiàn)密封、不易泄漏且反應(yīng)物容量較小的管式反應(yīng)器，釜式反應(yīng)器盡量采用較小容積，且額定使用溫度、壓力遠(yuǎn)高于反應(yīng)條件的反應(yīng)釜。反應(yīng)裝置上應(yīng)設(shè)置足夠的監(jiān)測(cè)儀表，具有超溫、超壓報(bào)警，或者斷電、斷氣等保護(hù)功能。

3.3 科研實(shí)驗(yàn)遵循綠色化學(xué)基本原則

(1) 設(shè)計(jì)安全的化學(xué)反應(yīng)。進(jìn)行科學(xué)研究或者學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)，盡量選擇安全無(wú)害、操作簡(jiǎn)單、易于控制的化學(xué)反應(yīng)類(lèi)型。采用原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)，并盡量選擇催化反應(yīng)代替熱反應(yīng)，原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)的副反應(yīng)少，催化反應(yīng)可在相對(duì)緩和的條件下進(jìn)行，并可以提高反應(yīng)產(chǎn)物的選擇性，這些都可以減少反應(yīng)及后處理步驟，從而減少產(chǎn)生危險(xiǎn)的可能性。盡量避免采用高溫高壓反應(yīng)和強(qiáng)放熱反應(yīng)，對(duì)于高溫高壓反應(yīng)需要探索適當(dāng)催化劑降低反應(yīng)壓力，強(qiáng)放熱反應(yīng)需要減少反應(yīng)原料的加入數(shù)量，避免出現(xiàn)反應(yīng)器飛溫等難以控制的現(xiàn)象。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)也要盡量采用教學(xué)效果相當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)項(xiàng)目代替原有的高風(fēng)險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)，如制氧試驗(yàn)選用在常溫下即可進(jìn)行的H2O2催化分解，代替需要加熱的KClO3催化分解法，既實(shí)現(xiàn)了原料和反應(yīng)過(guò)程的綠色化，又減少了明火加熱操作帶來(lái)的危險(xiǎn)。

(2) 選擇安全的化學(xué)品和試劑。設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)原料、產(chǎn)品、溶劑和其它試劑均應(yīng)選用對(duì)人和環(huán)境危害較小的化學(xué)品，盡量限制化學(xué)性質(zhì)活潑但易于帶來(lái)危險(xiǎn)的化學(xué)品的使用及用量?；瘜W(xué)性質(zhì)活潑雖然易于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但也會(huì)由于過(guò)于活潑而帶來(lái)某種危險(xiǎn)。如光氣、HCN、氯氣的化學(xué)性質(zhì)活潑，但是它們本身均為劇毒物質(zhì)，一旦泄漏將帶來(lái)慘重后果?？捎脽o(wú)毒無(wú)害或毒害較低的物質(zhì)取代有毒有害的物質(zhì)，如可用碳酸二甲酯代替光氣作為甲基化劑或羰基化劑使用，用甲苯代替強(qiáng)致癌作用的苯作為某些物質(zhì)的溶劑等。如果實(shí)驗(yàn)要求必須使用有害化學(xué)試劑，也應(yīng)該換用毒害較低試劑或在危害較低的條件下使用，比如用次氯酸鈉代替氯氣用作消毒劑，在常壓冷藏條件下儲(chǔ)存氯氣，相比在高壓容器中儲(chǔ)存更加安全等。

(3) 減小化學(xué)試劑的用量。在保證實(shí)驗(yàn)效果的前提下，應(yīng)該盡量減少化學(xué)試劑的用量，使實(shí)驗(yàn)小型化、微型化。當(dāng)使用有毒有害、易燃易爆的物質(zhì)時(shí)更應(yīng)該這樣，小劑量的化學(xué)試劑即使發(fā)生危險(xiǎn)，也會(huì)將危害限制在較小的范圍之內(nèi)。

進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)放大試驗(yàn)一定要慎重，尤其對(duì)于采用危險(xiǎn)化學(xué)品，或者熱效應(yīng)比較大的反應(yīng)更應(yīng)該慎之又慎。放大試驗(yàn)不可避免要增大各種化學(xué)試劑使用量，大劑量的劇烈化學(xué)反應(yīng)很可能失去控制，從而引發(fā)嚴(yán)重的安全事故和不可預(yù)測(cè)后果。因此放大試驗(yàn)要做到計(jì)劃詳盡周密，循序漸進(jìn)，不可貿(mào)然增大試劑用量。

(4) 在緩和的反應(yīng)條件下進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)盡量避免采用高溫、高壓、高真空、高腐蝕等極限條件，最好在常溫常壓下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這不僅降低能耗，是保證實(shí)驗(yàn)室安全的重要因素。反應(yīng)條件緩和易于實(shí)現(xiàn)控制，不容易出現(xiàn)因電路故障、氣體泄漏而著火爆炸，也不容易出現(xiàn)因腐蝕嚴(yán)重而導(dǎo)致反應(yīng)器出現(xiàn)危險(xiǎn)。

(5) 妥善處置實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢氣、廢物。實(shí)驗(yàn)中有危害性氣體產(chǎn)生時(shí)要加強(qiáng)廢氣吸收，廢液、固體廢物應(yīng)有專(zhuān)人分門(mén)別類(lèi)集中處理。大量廢液、廢油堆放在實(shí)驗(yàn)室中，容易增加著火及人身傷害的發(fā)生概率。廢物要注意按照其物理化學(xué)性質(zhì)分別處理，不能隨意混合，特別是強(qiáng)氧化性和強(qiáng)還原性的物質(zhì)絕對(duì)不能混合，否則極易產(chǎn)生爆炸等安全事故。

3.4 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可能造成安全事故的關(guān)鍵點(diǎn)

條件允許的情況下，實(shí)驗(yàn)室中易于發(fā)生危險(xiǎn)的關(guān)鍵點(diǎn)應(yīng)用電子設(shè)備進(jìn)行全天候監(jiān)控，如可燃性氣體鋼瓶及管線連接點(diǎn)、油氣儲(chǔ)罐等處設(shè)置可燃性氣體報(bào)警裝置，重點(diǎn)儀器設(shè)備以及其它容易發(fā)生安全事故的設(shè)施安裝電子監(jiān)控等。將各種電子監(jiān)控與反應(yīng)裝置上的控制儀表相聯(lián)，當(dāng)出現(xiàn)反應(yīng)器超溫時(shí)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切斷電源和原料進(jìn)料；超壓或氣體泄漏時(shí)，可以自動(dòng)切斷氣體供應(yīng)等。

3.5 加強(qiáng)安全管理者與實(shí)驗(yàn)人員的溝通，制定完善安全管理制度

(1) 轉(zhuǎn)變思想觀念。目前安全管理者主要通過(guò)制定嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)室安全管理制度，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)化學(xué)品數(shù)量及擺放標(biāo)準(zhǔn)、消防設(shè)施及實(shí)驗(yàn)人員的個(gè)人防護(hù)進(jìn)行硬性規(guī)定，進(jìn)行安全培訓(xùn)和定期的安全檢查等措施來(lái)試圖實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全，看似合理但百密一疏。首先不同的課題組和實(shí)驗(yàn)室有不同情況，且隨時(shí)都在不斷變化，研究不同的課題時(shí)會(huì)帶來(lái)不同的安全問(wèn)題，即使規(guī)定的再詳細(xì)，也總有疏漏之處；其次，安全檢查時(shí)，實(shí)驗(yàn)室人員一般會(huì)按照要求進(jìn)行整改，但是過(guò)后依然會(huì)保持日常狀態(tài)，這些實(shí)際因素都不是現(xiàn)有安全管理制度所能解決。因此需要安全管理者轉(zhuǎn)變觀念，從強(qiáng)制管理轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁?shí)現(xiàn)安全的引導(dǎo)和幫助。

安全管理者應(yīng)與一線實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行充分溝通與交流建立安全管理體系，針對(duì)不同課題組和不同實(shí)驗(yàn)室，找出每個(gè)實(shí)驗(yàn)室中最有可能產(chǎn)生安全漏洞的地方，引導(dǎo)并適當(dāng)提供幫助使實(shí)驗(yàn)室按照本質(zhì)安全原則進(jìn)行整改并重點(diǎn)防范。出現(xiàn)安全事故時(shí)，適當(dāng)?shù)莫?jiǎng)勵(lì)和懲罰措施是有必要的，但不要因?yàn)榘l(fā)生一些影響不大的操作失誤而草木皆兵。化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生失誤乃至錯(cuò)誤操作在所難免，這也是化學(xué)工程師培養(yǎng)過(guò)程中不可避免會(huì)經(jīng)歷的磨煉，只要不是有意為之，或者接連犯錯(cuò)，都應(yīng)該對(duì)一線實(shí)驗(yàn)室人員給予足夠的理解與包容，而不只是簡(jiǎn)單進(jìn)行嚴(yán)厲的懲罰，這樣不利于人才的培養(yǎng)，而且于事無(wú)補(bǔ)。

(2) 加強(qiáng)導(dǎo)師對(duì)學(xué)生的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)與常識(shí)教育。采取適當(dāng)措施督促導(dǎo)師在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)研究生加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，特別是學(xué)生進(jìn)行未知領(lǐng)域的探索實(shí)驗(yàn)時(shí)，導(dǎo)師必須在現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)本科生發(fā)生安全事故的數(shù)量明顯低于研究生，這是由于研究生所涉及的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多為探索未知知識(shí)，但是本科生實(shí)驗(yàn)一般有老師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)也是重要原因之一。

高校學(xué)生除了學(xué)習(xí)必要的專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)之外，也應(yīng)該加強(qiáng)必要的常識(shí)教育。這里所說(shuō)的“常識(shí)”其實(shí)也經(jīng)常貫穿在日常學(xué)習(xí)的知識(shí)之中，這些“常識(shí)”經(jīng)常與實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系比較緊密，高校教師注重學(xué)生的理論學(xué)習(xí)，而對(duì)理論聯(lián)系實(shí)際重視不夠。因此高校和研究生導(dǎo)師應(yīng)多注意理論聯(lián)系實(shí)際，多與學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的交流探討，多到實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，而不能只憑自己的經(jīng)驗(yàn)和想象指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

高?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)安全事故的直接原因：實(shí)驗(yàn)人員在缺乏必要的保證安全操作的常識(shí)知識(shí)以及保障安全的技術(shù)條件下，使用具有安全隱患的儀器設(shè)備以及危險(xiǎn)試劑，在不安全的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行科研工作，安全管理者、導(dǎo)師與一線實(shí)驗(yàn)人員缺乏有效的溝通交流，實(shí)驗(yàn)人員在事關(guān)安全的關(guān)鍵時(shí)刻得不到導(dǎo)師的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，等等?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室中存在安全隱患的儀器設(shè)備以及不安全的實(shí)驗(yàn)研究方法是發(fā)生安全問(wèn)題的源頭，需要對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施進(jìn)行本質(zhì)安全設(shè)計(jì)，科研實(shí)驗(yàn)應(yīng)在綠色化學(xué)基本原則的指導(dǎo)下進(jìn)行，設(shè)計(jì)安全的實(shí)驗(yàn)方法，選用無(wú)害的化學(xué)試劑和緩和的實(shí)驗(yàn)條件，才可從源頭上解決化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的安全問(wèn)題。另外安全管理者在與實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行充分溝通交流的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)幫助建立適當(dāng)?shù)陌踩芾眢w系，同時(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)人員的安全常識(shí)教育，才能實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的安全化、綠色化。