田志剛,郭子萌,馮利利,佟瑞鵬
(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)a.資產(chǎn)與實驗室管理處;b.應(yīng)急管理與安全工程學(xué)院,北京 100083)
近年來,隨著我國高等教育快速發(fā)展,高校實驗室的數(shù)量和質(zhì)量急速躍升,為學(xué)校教學(xué)實踐和科研創(chuàng)新起到了重要支撐作用,但與此同時,因高校實驗存在種類多樣性、人員流動性、布局分散性和研究探索性等原因,實驗安全風(fēng)險防控難度較大,時有發(fā)生的各類實驗室安全事故和事件使高校面臨較大威脅,且引起了社會普遍關(guān)注和國家高度重視。從2015 年“8.12 天津港特大爆炸事故”后,國家對安全生產(chǎn)提出更高更嚴(yán)的要求,教育部也逐年加大對全國高校實驗室安全督查檢查力度,先后經(jīng)歷了起步、鞏固、擴大和提升幾個階段,對提升高校實驗室安全管理水平起到了推動作用。近年來,全國高校通過專項檢查整改彌補了長時期的安全管理歷史欠賬,但實驗室安全作為學(xué)校大安全的一個重要組成部分,是一項特殊而漫長的工程,當(dāng)前很多高校仍未將實驗室安全相關(guān)的風(fēng)險因素、管控環(huán)節(jié)統(tǒng)籌銜接,出現(xiàn)責(zé)任劃分不清、重點危險源監(jiān)管不到位、安全教育不充分、條件保障不足和安全制度針對性不強等問題,使高校實驗室安全工作仍面臨巨大挑戰(zhàn)。因此,如何從高校自身管理特點出發(fā),系統(tǒng)化管控高校實驗室安全,提升實驗室安全綜合治理水平,是當(dāng)前高校所面臨的重要關(guān)鍵課題。
近年來,實驗室安全事故頻頻發(fā)生。不僅嚴(yán)重影響著校園安全,而且廣受社會各界關(guān)注。2001~2021年間,全國高校實驗室發(fā)生的126 起實驗室安全事故共造成20 人死亡、107 人受傷,事故類型主要分為火災(zāi)事故、爆炸事故、中毒事故、機械傷害事故、觸電事故和其他[1]。在如此多事故背后,針對高校實驗室安全領(lǐng)域的研究越來越成為熱點。
隨著國家宏觀監(jiān)管力度不斷加強和學(xué)校自身面臨安全管控迫切要求,高校實驗室安全相關(guān)研究逐漸激增,實驗室事故的頻發(fā),迫使實驗室安全的研究成為熱點話題[2]。通過梳理近十年(2012~2021 年)高校實驗室安全領(lǐng)域已發(fā)表的文獻,以Web of Science 為網(wǎng)絡(luò)平臺數(shù)據(jù)庫,將“高校實驗室安全管理(university laboratory safety management)”“高校實驗室事故致因(cause of university laboratory accident)”“高校實驗室風(fēng)險評估(university laboratory safety risk assessment)”作為檢索式,檢索發(fā)現(xiàn)到了2185 篇文獻,這些文獻直觀反映出近年來此領(lǐng)域愈加受各界管理者和學(xué)者所重視,特別是2018 年后呈顯著增長的態(tài)勢,全球高校實驗室安全研究文獻的出版趨勢如圖1 所示。
圖1 全球高校實驗室安全研究文獻的出版趨勢
關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò),可有助于識別該知識領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)的重要關(guān)鍵詞,同時提取該領(lǐng)域的主要研究主題,可說明這些出版物的關(guān)鍵詞是如何聚集在一起的。節(jié)點的大小表示關(guān)鍵詞所出現(xiàn)的頻率,節(jié)點與節(jié)點之間的重合表示關(guān)鍵詞在網(wǎng)絡(luò)上一起出現(xiàn)的次數(shù)。本文使用VOS軟件,可視化展現(xiàn)高校實驗室安全研究文獻的關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò),如圖2 所示。
圖2 高校實驗室安全研究文獻的關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)
由圖2 可知,近十年高校實驗室安全領(lǐng)域的研究主要是圍繞“風(fēng)險(risk)”“行為(behavior)”“事故(accident)”3 個集群展開的。
關(guān)鍵詞隨時間演化進程,在一定程度上可以反映該研究領(lǐng)域的演化路徑。時間網(wǎng)絡(luò)圖在時間的維度上展示了高校實驗室安全的關(guān)鍵詞分析。節(jié)點的大小表示關(guān)鍵詞所出現(xiàn)的頻率,節(jié)點的顏色代表了關(guān)鍵詞所發(fā)表的年份,高校實驗室安全研究文獻關(guān)鍵詞時間網(wǎng)絡(luò),如圖3 所示。
圖3 高校實驗室安全研究文獻關(guān)鍵詞時間網(wǎng)絡(luò)
由圖3 可知,近十年關(guān)于實驗室安全的研究正趨向于信息化風(fēng)險評估(risk assessment of informatization)、信息化管理系統(tǒng)(management system of informatization)等研究領(lǐng)域。因此,運用信息化提升實驗室安全管理的新模式是當(dāng)前較為關(guān)注的熱點。
高校實驗室安全管控是一個相對復(fù)雜的總系統(tǒng),如何將信息化理念和手段運用于此領(lǐng)域,使高校降低安全風(fēng)險,提升實驗室的安全等級水平,需要結(jié)合高校實驗室安全特點開展針對性設(shè)計。為便于分析研究,我們將高校實驗室安全管控劃分為重點實驗安全、安全制度體系、安全責(zé)任體系、安全教育培訓(xùn)、安全條件保障和特種設(shè)備體系“六個維度”的子系統(tǒng),并對各子系統(tǒng)的管控對策要點分別作出闡釋,為高校實驗室安全信息化管控實施創(chuàng)造體系條件。
高校應(yīng)根據(jù)學(xué)科分類,對不同學(xué)科和專業(yè)的實驗室分類管控、精準(zhǔn)管控,應(yīng)突出加強對化學(xué)、生物、輻射、機電等重點實驗的安全管理[3]?;瘜W(xué)類實驗應(yīng)高度關(guān)注危險化學(xué)品、氣體鋼瓶、高溫高壓設(shè)備、實驗操作及危險廢棄物管理;生物類實驗應(yīng)高度關(guān)注病原微生物采購、保管及實驗室動物安全等;輻射類實驗室應(yīng)當(dāng)高度關(guān)注實驗物品的采購運輸、放射性廢棄物暫存、輻射類實驗資質(zhì)、人員操作許可等過程管理;機電類實驗室應(yīng)當(dāng)高度關(guān)注機械、電氣、激光和粉塵等危險因素安全管理,做好實驗環(huán)境保護和個體防護工作[4]。重點實驗安全管控要點,如圖4 所示。
圖4 重點實驗安全管控要點
安全管控制度的制定涉及政府和高校兩個層面。國家、地方政府要盡可能結(jié)合高校教學(xué)科研活動特點,出臺區(qū)別于企業(yè)的、適用于高校的各類安全管理政策和標(biāo)準(zhǔn)。高校應(yīng)在遵守國家、地方政府制定的相關(guān)法律、法規(guī)和規(guī)范、規(guī)定的前提下,結(jié)合自身特點和實際,不斷完善形成“層級明確、重點突出、獎懲分明”的實驗室安全管理規(guī)章制度體系,高校須嚴(yán)格規(guī)范執(zhí)行[5]。目前,我國高度重視實驗室安全,先后出臺了《高等學(xué)校重點實驗室建設(shè)與管理暫行辦法》《高等學(xué)校實驗室工作規(guī)程》等規(guī)章制度和GB/T 27476—2014《檢測實驗室安全》、GB/T 31190—2014《實驗室廢棄化學(xué)品收集技術(shù)規(guī)范》、GB 19489—2004《實驗室生物安全通用要求》等國家標(biāo)準(zhǔn)[6]。地方政府要在上述規(guī)定和規(guī)范的基礎(chǔ)上,結(jié)合高校實驗活動實際情況,查漏補缺,對國家規(guī)定和規(guī)范沒有涉及到和具體說明的內(nèi)容進行補充。實驗室安全制度管控要點,如圖5 所示。
圖5 實驗室安全制度管控要點
高校應(yīng)明確有處級職能部門作為實驗室安全的主管部門,其他各有關(guān)職能部門協(xié)同共管[7]。不僅如此,高校應(yīng)嚴(yán)格落實《安全生產(chǎn)法》中“管業(yè)務(wù)必須管安全”的要求,對實驗室安全工作相關(guān)的保衛(wèi)、教務(wù)、科研、研究生管理、人事等職能部門清晰界定安全職責(zé)分工,形成“機構(gòu)健全、橫縱到底”的安全責(zé)任體系[8]。實驗室安全責(zé)任管控要點,如圖6 所示。
圖6 實驗室安全責(zé)任管控要點
高校應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行的國家、教育部相關(guān)規(guī)范,高度重視實驗室安全教育,結(jié)合學(xué)校實驗室安全工作具體情況,構(gòu)建形式多樣、內(nèi)容豐富、具有針對性的實驗室安全教育培訓(xùn)體系[9],著重從安全培訓(xùn)教育、安全應(yīng)急演練、安全文化創(chuàng)建等方面深入開展安全教育,并廣泛收集師生和專家學(xué)者的建議,對現(xiàn)有的安全教育體系進行優(yōu)化和改進[10]。實驗室安全教育管控要點,如圖7 所示。
圖7 實驗室安全教育管控要點
高校需在人員隊伍、支持經(jīng)費、硬件軟件及環(huán)保設(shè)施等方面加大配備和投入,夯實實驗室安全全方位保障能力[11]。同時加強在危險源辨識、安全巡檢、隱患整改安全巡檢保障,并針對重點實驗制定基于自身的“資源可控、操作可達(dá)”的應(yīng)急預(yù)案,做好充分的危機應(yīng)對條件保障[12]。實驗室安全保障管控要點,如圖8所示。
圖8 實驗室安全保障管控要點
高校應(yīng)加強實驗特種設(shè)備的安全管理,包括高壓設(shè)備、高溫、制冷設(shè)備、起重設(shè)備和專用車輛設(shè)備。對特種設(shè)備的安全管理,應(yīng)從設(shè)備使用資質(zhì)許可、特種設(shè)備使用場所、使用操作規(guī)程等方面做實做細(xì),從采購、使用、管理到設(shè)備報廢,實現(xiàn)特種設(shè)備的生命全周期管理,對特種設(shè)備安全狀況持續(xù)關(guān)注、跟蹤管理,形成可追溯的全過程信息記錄[13]。實驗室特種設(shè)備管控要點,如圖9 所示。
圖9 實驗室特種設(shè)備管控要點
在對以上“六個維度”子系統(tǒng)的管控體系要點闡述的基礎(chǔ)上,還需進一步針對子系統(tǒng)之間及其與管控總系統(tǒng)的反饋關(guān)系深入探索信息化管控實施的針對性和計劃性。由于高校實驗室安全是一個完整、有機的復(fù)雜系統(tǒng),我們可以運用系統(tǒng)動力學(xué)的仿真方法優(yōu)勢,對其各子系統(tǒng)的要素邏輯關(guān)系、風(fēng)險傳導(dǎo)過程及影響程度大小等問題開展具體分析研究。
為便于分析,本文選取了11 所高校作為實例進行模型仿真模擬。11 所樣本高校在學(xué)校特色、學(xué)科類別、實驗室類型等方面均具有一定的代表性。具體來講,以學(xué)校特色分類,樣本包括全國重點、“雙一流”高校9 所,地方重點高校2 所;以學(xué)科類別分類,樣本包括理工類高校5 所,綜合類高校4 所,師范類高校2所;在實驗室類型方面,樣本高校涵蓋了化學(xué)、生物、輻射、機電、土木、特種設(shè)備等各種類型;在隸屬關(guān)系方面,樣本包括教育部直屬高校7 所、工信部高校2 所、教育部與省合建高校2 所。
本文選取的“六個維度”子系統(tǒng)并不是獨立的,并不是其中一個子系統(tǒng)安全就能保證高校實驗室安全,只有子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)時,高校實驗室安全才能達(dá)到本質(zhì)安全,各個子系統(tǒng)在高校實驗室安全保障中的作用和影響程度不盡相同。通過設(shè)置6 種不同的模擬情景對子系統(tǒng)的實際作用率進行分析[14],實際作用率是指調(diào)控某個子系統(tǒng)各因子增加量增加至一定值,其他子系統(tǒng)增加量保持不變的情況下,對比分析調(diào)控某個子系統(tǒng)各因子增加量變動的前后實驗室安全風(fēng)險總水平值的變化情況,仿真得到增加各子系統(tǒng)相同增加量時實驗室安全風(fēng)險總水平值的變化情況。11 所高校實驗室安全各子系統(tǒng)實際作用率,如圖10 所示。
圖10 高校實驗室安全各子系統(tǒng)實際作用率
通過對比分析發(fā)現(xiàn),11 所高校對于6 個子系統(tǒng)的敏感性趨勢較基本一致表現(xiàn)為:重點實驗安全風(fēng)險子系統(tǒng)>安全制度體系子系統(tǒng)>安全責(zé)任體系子系統(tǒng)>安全教育體系培訓(xùn)子系統(tǒng)>安全條件保障子系統(tǒng)>特種設(shè)備安全風(fēng)險子系統(tǒng)。通過以上11 所高校實驗室安全風(fēng)險仿真分析,驗證了實驗室安全管理過程中,高校應(yīng)注重不同子系統(tǒng)的特征,以信息化為手段,針對性、計劃性實施管控措施。
基于以上高校實驗室安全“六個維度”管控體系闡釋和仿真模擬分析,進而將高校實驗室安全信息化管控集合形成一個總系統(tǒng),可提出立體化管控設(shè)計總體思路為:建立實驗室安全管理“數(shù)據(jù)中臺”,打造“實驗室安全生態(tài)”,從而實現(xiàn)對實驗室房間信息、分級分類、重要危險源、實驗人員、實驗記錄、實驗資質(zhì)、實驗規(guī)程、準(zhǔn)入培訓(xùn)、制度及責(zé)任落實等重要信息的“大數(shù)據(jù)管理”,以發(fā)揮數(shù)據(jù)的監(jiān)測、分析、預(yù)警及決策作用[15];將實驗室安全管理由原先“管理者單向管控”向“相關(guān)方全員參與治理”轉(zhuǎn)變,依托信息技術(shù)、人工智能構(gòu)建多功能、交互式、研判型管控平臺,實現(xiàn)全員、全程、全要素立體化管控[16]。高校實驗室安全立體化管控架構(gòu),如圖11 所示。
圖11 高校實驗室安全立體化管控架構(gòu)
(1)業(yè)務(wù)流程梳理再造。在現(xiàn)有管理方式下,高校需設(shè)定準(zhǔn)確的安全定位,全面收集實驗室安全各參與方的意見建議,并以信息化為驅(qū)動,對實驗室安全管理模式進行深度的流程再造和業(yè)務(wù)梳理,搭建實驗室安全管控平臺[17]。
(2)統(tǒng)籌規(guī)劃分步實施。高校要結(jié)合自身事業(yè)發(fā)展規(guī)劃和智慧校園等規(guī)劃,制定出符合國家戰(zhàn)略和學(xué)校實際的立體化管控中長期詳細(xì)規(guī)劃,突出重點和迫切需求,合理設(shè)定科學(xué)、合理的分期實施方案。
(3)技術(shù)改進適時調(diào)整。立體化管控實施過程中要充分運用當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)實驗室安全管理的“硬軟結(jié)合”,同時也要預(yù)留出適應(yīng)遠(yuǎn)期規(guī)劃的通訊數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和拓展接口,保持管控系統(tǒng)的可持續(xù)性[18]。
以本文作者所在高校為例,在此架構(gòu)統(tǒng)領(lǐng)下,分期規(guī)劃實施,已先后建成化學(xué)品管理平臺、實驗室安全教育平臺、實驗室安全巡檢平臺和實驗室危險源管控平臺,正在設(shè)計構(gòu)建中的實驗室信息管理(LIMS)平臺將對總系統(tǒng)進行科學(xué)補充,最終形成云平臺閉環(huán)。各平臺架構(gòu)和功能如下:
(1)化學(xué)品綜合管理平臺?;瘜W(xué)品綜合管理平臺主要用于化學(xué)品(含氣體鋼瓶)的申購、入校、入庫、領(lǐng)用、盤點、巡檢和處置,包括化學(xué)品線上申購、分級分類審批、訂單簽收、訂單驗收、訂單領(lǐng)用、訂單統(tǒng)計分析、廢棄物管理等功能?;瘜W(xué)品管理平臺架構(gòu)、見圖12。
圖12 化學(xué)品綜合管理平臺架構(gòu)
(2)實驗室安全教育平臺。實驗室安全教育平臺具有實驗室安全知識、政策法規(guī)教育培訓(xùn)及實驗室安全準(zhǔn)入考試功能。安全知識板塊涵蓋通識類、危險化學(xué)品安全、建筑與土木安全、消防安全、電氣安全、機械安全、礦業(yè)安全、地質(zhì)安全、輻射安全、環(huán)境安全、特種設(shè)備、衛(wèi)生保健等十二類內(nèi)容;政策法規(guī)板塊分為國家級政策法規(guī)、上級管理部門政策法規(guī)、校級規(guī)章制度。實驗室安全教育考試系統(tǒng)板塊,是學(xué)校建立實驗室安全準(zhǔn)入工作機制的一個平臺,具有題庫管理、自測管理、試卷管理與考試管理等功能。實驗室安全教育平臺架構(gòu)及安全教育流程,見圖13。
圖13 實驗室安全教育平臺架構(gòu)及流程
(3)實驗室安全巡檢平臺。實驗室安全巡檢平臺對每次安全檢查發(fā)現(xiàn)的各類隱患予以單位內(nèi)網(wǎng)上通報,線上跟蹤整改進程,將信息技術(shù)與實驗室安全檢查工作相融合,形成線上線下實驗室安全閉環(huán)管理。功能包含:實驗室信息維護、安全巡檢任務(wù)下發(fā)、巡檢情況匯總、實驗室整改跟蹤等。實驗室安全巡檢平臺架構(gòu)及功能展示,如圖14 所示。
圖14 實驗室安全巡檢平臺架構(gòu)
(4)實驗室危險源管控平臺。實驗室危險源管控系統(tǒng)以實驗室房間為單位,將實驗室高溫高壓設(shè)備、氣體鋼瓶、危險化學(xué)品等進行集成管理,可實現(xiàn)實驗室危險源的智能化、安全化、可視化管理。具有實驗室危險源信息管理、GIS定位管理、權(quán)限管理、危險源監(jiān)控、報警記錄、統(tǒng)計分析等功能。實驗室危險源管控平臺架構(gòu)及功能展示,如圖15 所示。
圖15 實驗室危險源管控平臺架構(gòu)及界面展示
基于信息化的立體化管控對策實施以來,已將校級發(fā)布的28 個各類管控制度規(guī)定內(nèi)嵌入各子平臺,并陸續(xù)實現(xiàn)平臺間的數(shù)據(jù)共享對接,年度平均信息化數(shù)據(jù)總量26.62 萬Mb,年度訪問總量148 萬人次,為提升作者所在高校的實驗室安全管理水平起到了顯著的推動作用,學(xué)校管理實踐經(jīng)驗也受到社會關(guān)注,《中國科學(xué)報》和科學(xué)網(wǎng)以《實驗室安全“求解”》[19]為題刊登報道。學(xué)校實施立體化管控對策的應(yīng)用效果主要體現(xiàn)在:
(1)以“全程追蹤”為標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)品管理平臺率先在北京市高校實施了管制類?;稲FID 電子追蹤,作為落實“公安部令第154 號”有關(guān)易制爆?;妨飨蚬芾淼牡湫蛦挝?,學(xué)校先后參與了北京市地方標(biāo)準(zhǔn)《劇毒、易制爆危險化學(xué)品電子追蹤管理規(guī)范》(DB11/T 1904—2021)初審和終審,該地方標(biāo)準(zhǔn)在全國具有引領(lǐng)示范效應(yīng),已于2022 年4 月1 日起正式實施。同時,學(xué)校?;穾旌突瘜W(xué)品管理平臺先后迎接北京大學(xué)、清華大學(xué)等十余所國內(nèi)知名高校專家參觀訪問和交流。
(2)以“分級分類”為抓手的危險源管控平臺已實現(xiàn)對學(xué)校69 間一級、110 間二級、326 間三級管控實驗室?;贰怏w鋼瓶、高溫高壓及特種設(shè)備的GIS可視化管控。同時,學(xué)校在此基礎(chǔ)上完善了一系列實驗室“建(新建、改建、擴建)”“立(科研項目立項、研究生開題立項)”“開(新開實驗)”購“危險實驗品采購”等重點環(huán)節(jié)的風(fēng)險評估配套實施細(xì)則,增強了學(xué)校、學(xué)院的安全管控和應(yīng)急處置能力。
(3)以“全員參與”為宗旨的實驗室安全教育平臺實施3 年來,通過設(shè)置必修、選修課程,面向18 566名學(xué)生、348 名實驗管理人員和160 名新入校教職實施實驗室安全準(zhǔn)入教育,分別從通識、專業(yè)不同角度定制培訓(xùn)考試方案,對學(xué)校能源、礦加、應(yīng)化、環(huán)境、安全、地質(zhì)、機械、電氣、材料、力學(xué)、土木、巖土等實驗參與人員進行實驗技能和演練實操等精準(zhǔn)化培訓(xùn)。
(4)以“閉環(huán)銷號”為目標(biāo)的實驗室安全巡檢平臺實施以來,已形成常態(tài)化的巡檢機制,學(xué)校成立由27 名行業(yè)專家組成的實驗室安全督導(dǎo)組和10 名研究生組成的實驗室安全巡查組,確保校級檢查年度不少于8 次、院級檢查年度不少于12 次、一級風(fēng)險實驗室自查每月不少于2 次,通過平臺、手機APP 實現(xiàn)安全隱患的整改下達(dá)、進度審核和復(fù)查,實現(xiàn)安全隱患整改限時閉環(huán)銷號。
我校將重點實驗管理、安全制度執(zhí)行作為靶向,安全責(zé)任落實、安全教育深入作為前提,安全條件提升、特種設(shè)備跟蹤作為保障,實施實驗室安全的宏觀、中觀、微觀聯(lián)動管理,幾年來實驗室安全事故(事件)接警、接報次數(shù)呈逐年下降趨勢。在主管部門實驗室安全現(xiàn)場檢查中,隱患數(shù)低于被檢查高校平均水平,且逐年下降比率為13.6%。
結(jié)合實驗室安全領(lǐng)域研究趨勢,運用系統(tǒng)動力學(xué)仿真模擬結(jié)果,提出高校實驗室立體化管控對策,各子平臺的設(shè)計、運行均以總“安全云平臺”為伺服對象,平臺間保持功能相對獨立、數(shù)據(jù)可交換傳遞的有機聯(lián)系,已初步實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時調(diào)取、預(yù)警和分析的目標(biāo)。隨著信息技術(shù)和人工智能的快速發(fā)展,可以借助AI、AR、VR等技術(shù)手段,將以上各平臺深入整合,并集成為功能更強、更便捷的信息化平臺,構(gòu)建更為智能化的高校實驗室安全管控體系,不斷提升高校實驗室安全等級水平。