張慧琴， 李中凱， 王 鵬

（1.中國礦業(yè)大學a.外國語言實驗中心；b.機電工程學院，江蘇徐州 221116；2.山東科技大學實驗室與設備管理處，山東青島 266000）

0 引 言

保障實驗室安全是高校開展實驗室建設與管理工作的根本要求。實驗室安全管理必須堅持以人為本的原則［1］，通過安全管理措施、安全教育培訓、安全風險評估和信息化管理等手段，實現(xiàn)高校實驗室的安全運行，并通過實驗室工作實踐，培養(yǎng)大學生的安全意識與實驗技能，為我國社會主義現(xiàn)代化培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的建設者和接班人。

隨著教育部在2015 年開展高校實驗室安全檢查工作以來，各高校的實驗室安全管理水平顯著提升，面向高校實驗室安全的科學研究快速發(fā)展，成效顯著。例如，借鑒美國高校的環(huán)境、健康與安全（EHS）管理體系，上海交通大學［2］和清華大學［3］等探索采用EHS管理模式，實現(xiàn)高校實驗室的可持續(xù)安全管理。陽富強等［4-5］提出了基于事故致因模型的實驗室安全管理模型和基于扎根理論的實驗室風險評估模型，對實驗室安全管理進行了許多建模研究。李平等［6］開展了文獻挖掘視角的國內實驗室安全綜述，采用CiteSpace可視化分析軟件研究，探討了諸如研究文獻從2002 年起快速增長，實驗室安全研究隊伍和規(guī)模不斷擴大，以及安全管理、生物安全和安全教育等熱點話題。上述工作從模式模型、軟件技術等方面，推動了我國高校實驗室安全領域的科學研究。但是，自教育部2015 年開展高校實驗室安全檢查工作以來，高校實驗室安全領域取得了哪些理論與實踐創(chuàng)新成果，其所蘊含的高校實驗室安全研究的知識圖譜與發(fā)展趨勢是怎樣的，還缺乏系統(tǒng)梳理與總結。

因此，本文面向精煉文獻集合，采用基于CiteSpace軟件［7］的文獻可視化方法，挖掘近8 年來我國高校實驗室安全領域的研究學者、單位、關鍵詞和突現(xiàn)詞等信息，展示高校實驗室安全研究的知識圖譜，并探討實驗室安全研究所取得的典型成效和發(fā)展趨勢，為高校實驗室安全管理的科學研究提供綜述指導。

1 材料與方法

1.1 分析的文獻集合

實驗目標是從中文文獻集合，分析我國高校實驗室安全研究的知識圖譜。從中國知網（CNKI）數(shù)據(jù)庫中抽取文獻，在高級檢索中選擇“學術期刊”類別，設置主題＝“高校實驗室安全”，出版年度的時間范圍為2015 ～2022 年，來源類別選擇為：EI來源期刊、北大核心和CSSCI。一次檢索共獲得460 篇文獻，刪除1 篇征稿啟事，剩余集合包含459 篇文獻。閱讀各文獻標題，發(fā)現(xiàn)文獻與高校實驗室安全研究緊密相關，則形成文獻數(shù)據(jù)集進行分析。

1.2 文獻可視化工具

CiteSpace是美籍華人科學家陳超美教授開發(fā)的一款文獻可視化分析軟件，能夠在時間區(qū)間內免費使用，具有高效的文獻大數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)可視化效果［7］。使用CiteSpace 6.1.R3（64 位）軟件，運行于Windows 10 操作系統(tǒng)，需要安裝Java 17 支持環(huán)境。把CNKI的文獻導出為Refworks 格式，進而在CiteSpace中進行文獻讀入與轉換，并放置于數(shù)據(jù)（Data）文件夾，開展基于文獻集合的作者（Author）、機構（Institute）和關鍵詞（Keyword）的頻度與共現(xiàn)分析。還可以開展面向上述3 個屬性的包含2 個或2 個以上屬性的聯(lián)合分析，例如，獲得作者及其機構的共現(xiàn)關系圖等。實驗中借助了CNKI系統(tǒng)本身提供的年度發(fā)文量、各期刊發(fā)文量占比和文獻被引次數(shù)等可視化數(shù)據(jù)，結合CiteSpace軟件和總結與提煉法，進行高校實驗室安全研究文獻集合的知識圖譜分析。

2 知識圖譜研究

2.1 年度發(fā)文量與主要期刊

高校實驗室安全領域的年度發(fā)文量和發(fā)文期刊，代表了該領域的年度研究文獻增量和高影響力期刊。采用CNKI 的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，獲得了2015 年1 月至2022 年10 月的年度發(fā)文量數(shù)據(jù)趨勢，如圖1 所示，每個柱狀代表了年度發(fā)文數(shù)量，同時，該圖的右側縱坐標表示了年度累積發(fā)文量?？梢钥闯?，年度發(fā)文量總體呈增量趨勢，但由于文獻數(shù)據(jù)集合限定為核心期刊，僅占中文期刊相關文獻量的近1／5，所以年度發(fā)文總數(shù)較少。從年度累積發(fā)文量來看是快速上升的趨勢，尤其是2018 ～2020 年的累積發(fā)文量快速增長，說明高校實驗室安全專項檢查工作促進了高校實驗室安全研究的發(fā)展。2021 年和2022 年1 ～10 月的發(fā)文量少量下降，說明實驗室安全領域研究由數(shù)量上升逐步進入高質量發(fā)展階段。

圖1 高校實驗室安全研究文獻的年度分布

表1 展示了數(shù)據(jù)集合中發(fā)文量排名前10 的核心期刊，以發(fā)文數(shù)量和復合影響因子排序?！秾嶒灱夹g與管理》發(fā)文量占比56.05%，《實驗室研究與探索》占比36.55%，兩刊合計發(fā)文量占92.6%，遠高于表中其他期刊，說明上述兩刊是高校實驗室研究領域的頂刊，作為推動高校實驗室安全科學研究的重要平臺，具有廣泛的閱讀群體和學術影響力。

表1 發(fā)文量排名前10 的核心期刊

2.2 作者、單位的合作關系

使用CiteSpace 軟件對文獻數(shù)據(jù)集合進行可視化分析，在所建立分析項目的基礎配置頁面，選擇數(shù)據(jù)源為CNKI，偏好語言為中文；基礎運算參數(shù)選擇默認配置，即LRF ＝3，LBY ＝5，e值為1.0；選擇條件設置為TopN ＝30，即在每個時間切片選擇前30 個高被引或共現(xiàn)元素，進行共現(xiàn)關系運算，時間切片為1 a。

（1）作者發(fā)文量及其共現(xiàn)網絡。僅選擇節(jié)點類型為“作者”進行共現(xiàn)網絡分析，獲得作者的文獻產量和共現(xiàn)關系圖。表2 展示了作者共現(xiàn)網絡中排名前10的作者姓名、單位及其發(fā)文數(shù)量，需要注意的是，CiteSpace的作者共現(xiàn)統(tǒng)計，把文獻的所有作者均計入，并非僅針對第一作者。福州大學的陽富強發(fā)文量排名第一，主要從事高校實驗室安全管理模型研究。浙江大學的馮建躍主要從事高校實驗室安全檢查研究。上海交通大學的彭華松主要從事實驗室EHS 管理系統(tǒng)研究，開展了高校生物實驗室、化學實驗室等環(huán)境安全管理研究工作。此外，清華大學的黃開勝、艾德生，南開大學的王滿意、張銳、寧信等都是實驗室安全研究領域的高產作者。

表2 高產作者的發(fā)文量及其所屬單位

圖2 的作者共現(xiàn)關系圖譜，共獲得796 個作者姓名，1 478 條連接邊，表達了作者的發(fā)文量及其在文獻中的合著關系。把作者姓名顯示閾值設置為3，即在網絡圖中僅顯示發(fā)文量在3 篇及以上的作者的姓名，其他節(jié)點及其連線也表示作者與共現(xiàn)關系，但由于發(fā)文量過少而暫不顯示其姓名。

圖2 高校實驗室安全研究的作者共現(xiàn)圖譜

可以看出該領域的研究團隊主要包括：①馮建躍、阮俊、俞歡軍、李兆陽和張銀珠團隊；②彭華松、謝亞萍和劉闖團隊；③黃開勝、艾德生和江軼團隊；④陽富強、毛亞軍、洪溢都團隊；⑤王滿意、寧信、虞俊超和張銳團隊等。馮建躍、彭華松、杜奕、王羽、史天貴和張新祥等作者有共同發(fā)文聯(lián)系，而陽富強、黃開勝和王滿意等團隊較獨立，與其他研究團隊的聯(lián)絡不多。這說明高校實驗室安全研究的團隊有不同側重點，團隊之間聯(lián)系還不夠緊密，發(fā)文合作主要發(fā)生于團隊內部或依托共同的合作項目。

（2）發(fā)文單位的合作關系。僅選擇節(jié)點類型為單位（Institution），進行文獻可視化運算，截取發(fā)文量在5篇以上的單位及其發(fā)文數(shù)量，如表3 所示。這里，CiteSpace的單位分析是到作者標注的二級單位，即作者在文獻中所標注的單位全稱?？梢钥闯觯Ｖ荽髮W、北京大學、上海交通大學、浙江大學、南開大學、清華大學、吉林大學和北京理工大學等是實驗室安全研究的高發(fā)文量高校。生成了發(fā)文單位的共現(xiàn)網絡，如圖3所示，圖中共包括469 個節(jié)點和312 條邊，即單位的連接數(shù)少于單位數(shù)，說明了部分共同作者屬于同一單位的情況?？梢钥闯?，浙江大學、北京大學、清華大學、上海交通大學、北京理工大學，包括杭州電子科技大學的節(jié)點之間具有連接線，說明上述單位具有文獻的合作關系，而福州大學、南開大學和吉林大學的研究相對獨立。以上說明了當前高校實驗室安全研究已開展了校際合作，但還局限于有限范圍之內，更廣泛的校際聯(lián)合研究還需要被重視。

表3 發(fā)文量在5 篇以上的單位名稱及其發(fā)文數(shù)

圖3 主要發(fā)文單位的共現(xiàn)網絡

2.3 高被引文獻分析

使用CNKI自帶的文獻被引頻次數(shù)據(jù)，在實驗所選的文獻數(shù)據(jù)集合中，通過倒排序方式，選擇被引數(shù)排名前10 的高被引文獻，見表4。其中，最高被引文獻是天津科技大學黃坤等［8］發(fā)表的“我國高校實驗室安全管理現(xiàn)狀分析與對策”，全面闡述了實驗室安全問題的產生原因及當前高校的主要應對策略。第二高頻被引文獻是馮建躍發(fā)表的“高校實驗室安全檢查指標體系的研究”［9］，創(chuàng)新設計了“高校實驗室安全檢查項目表”，建立了高校實驗室安全檢查的指標體系。其他高被引文獻分別研究了高校實驗室安全事故的行為原因［10-11］，探討了實驗室的安全管理體系［12-15］，提出了信息化技術輔助實驗室安全管理新趨勢［16］，并總結高校實驗室安全檢查的3 年工作［17］，為高校實驗室安全管理提供了指導方向。

表4 文獻集合中排名前10 的高被引文獻

列表中的實驗室安全領域研究高被引文獻，均來自《實驗室研究與探索》和《實驗技術與管理》這兩大實驗室研究方面的頂刊，說明上述兩刊在促進高校實驗室安全科學研究，保障實驗室環(huán)境、健康與安全方面，發(fā)揮了重要指導作用。

2.4 關鍵詞共現(xiàn)圖譜與聚類

（1）關鍵詞共現(xiàn)分析。運算參數(shù)與前述實驗相同，在CiteSpace軟件中僅選擇節(jié)點類型為“Keyword”，通過運算生成詞頻統(tǒng)計數(shù)據(jù)和關鍵詞共現(xiàn)網絡，分別如表5 和圖4 所示。

表5 實驗室安全高頻關鍵詞

圖4 實驗室安全關鍵詞共現(xiàn)圖譜

表5 中列出排名前20 位的高頻關鍵詞，展示了關鍵詞出現(xiàn)的頻數(shù)和首現(xiàn)年份，關鍵詞以出現(xiàn)頻數(shù)從高到低排序，節(jié)點的中心性（Centrality）表達了該關鍵詞在共現(xiàn)網絡中的相對連接強度。

可以看出，“安全管理”“安全教育”“實驗室”和“高?！钡某霈F(xiàn)頻度高，且首現(xiàn)年份早，說明它們是高校實驗室安全研究的共性關鍵詞；“安全文化”“安全檢查”“生物安全”“消防安全”和“信息化”是實驗室安全的重要策略與技術；同時，面向“新工科”的“風險評估”“安全隱患”“環(huán)境安全”和“安全體系”在近5年被逐步重視。

圖4 表達了高校實驗室安全的關鍵詞共現(xiàn)圖譜，圖中發(fā)現(xiàn)462 個關鍵詞節(jié)點，存在694 條邊。在圖中僅顯示出現(xiàn)頻度大于等于2 的節(jié)點的名稱，關鍵詞字號的大小表示了該詞出現(xiàn)的頻度。在該圖中發(fā)現(xiàn)主要的關鍵詞，如安全管理、實驗室、高校、安全教育等。

（2）關鍵詞聚類與時間線分析。由于共現(xiàn)圖中節(jié)點數(shù)量太多，難以直接獲得關鍵詞的連接強度聚類，并發(fā)掘聚類內部的關鍵詞演進關系，所以需開展關鍵詞的聚類與時間線分析?；趫D4 的關鍵詞共現(xiàn)圖譜，在CiteSpace 中使用聚類分析功能，初始共獲得17 個聚類。為了把握主要的聚類信息，選擇顯示前10 個聚類，獲得關鍵詞聚類結果和聚類名稱如圖5 所示。圖中使用不同的節(jié)點顏色，表示了不同的關鍵詞聚類，共顯示出從＃0 至＃9 的共10 個聚類，聚類的名稱取為該聚類中隸屬度最高的關鍵詞名稱。

圖5 關鍵詞聚類圖（顯示前10個聚類）

列出聚類信息表，如表6 所示，表達了聚類的名稱、聚類元素數(shù)量和主要關鍵詞。其中，S（Silhouette）值代表了聚類的緊密程度，S 值越高說明聚類元素越緊密。LLR（Log-Likelihood Ratio）法獲得的每個聚類中隸屬度排名前4 的主要關鍵詞，是對該聚類名稱和主要研究技術或面向因素的解釋。例如安全教育是高校實驗室安全管理的一個重要方面，安全教育的研究包括防范措施、三位一體理念和微課方法等；實驗室安全檢查，面向安全生產目標，營造實驗室安全文化并需具備實驗風險的應急預案；信息化促進構建實驗室保障體系，有助于促進實驗室的隱患排查，從而進行高效的實驗室運行管理等。

表6 關鍵詞共現(xiàn)聚類信息表

使用CiteSpace的Timeline View功能，獲得了關鍵詞聚類及其時間線圖譜如圖6 所示。可以看出，每個聚類中關鍵詞組具有一定的時間演進關系，例如，在安全管理聚類，關鍵詞從管理制度，發(fā)展到動態(tài)管理、風險防控和績效，又進一步發(fā)展到過程安全、監(jiān)管系統(tǒng)和專項治理，體現(xiàn)了高校實驗室安全管理的動態(tài)性、全面性和全程性的發(fā)展趨勢。發(fā)現(xiàn)生物安全的出現(xiàn)年份較其他關鍵詞晚，“管理對策”“雙一流”“大數(shù)據(jù)”和“疫情防控”是生物安全聚類的演進關鍵詞，說明隨著我國高校雙一流建設的開展，采用管理對策加強實驗室生物安全，采用大數(shù)據(jù)［18］、韌性理論［19］等技術保障實驗室生物安全和疫情防控效果，是近3 年內高校實驗室安全研究的一個重要方向。

圖6 各聚類包含關鍵詞的時間線分析

（3）突現(xiàn)詞匯分析。突現(xiàn)詞匯分析表達了知識圖譜中關鍵詞的突現(xiàn)情況，能夠協(xié)助發(fā)現(xiàn)不同研究階段的顯著特征。在控制面板的Burstness 頁面，設置γ ＝0.4 作為突現(xiàn)詞的閾值，獲得共13 個突現(xiàn)詞匯，如圖7所示。

圖7 高校實驗室安全研究突現(xiàn)關鍵詞

結合研究實踐，我們發(fā)現(xiàn)信息化在2015 年已開始應用于高校實驗室安全領域，進行基于信息化的實驗室安全檢查、?；饭芾?、高壓氣瓶和重要實驗設備的管理等；通過安全督查，促進高校實驗室的安全生產，并把企業(yè)生產領域的7S標準化管理理念，引入高校實驗室的安全管理過程；隨著我國生物學科的發(fā)展，生物安全自2017 年開始被逐步重視，包括建設生物實驗室的EHS管理體系、重視實驗動物福利倫理和規(guī)范實驗廢棄物處置等；自2017 年起地方高校也逐步重視實驗室安全問題、安全教育和規(guī)章制度建設，構建高校實驗室安全體系，并不斷開展實驗室安全檢查與交流工作，提高實驗室安全管理水平。

2.5 典型成效分析

上述基于詞頻及其共現(xiàn)關系的知識圖譜，展示了高校實驗室安全研究的作者與單位、高頻關鍵詞和關鍵詞的聚類與時間線發(fā)展特征。但是，由于有些文獻的核心內容并未在關鍵詞中體現(xiàn)，我們采用文獻閱讀與分類法，總結了如表7 所示的高校實驗室安全研究方向及其典型成效。

表7 高校實驗室安全研究的典型成效

可以看出，實驗室安全管理模型是從頂層視角構建實驗室安全管理的定量化或定性化模型，指導實驗室安全建設與風險辨識。由于人的安全意識是導致實驗室安全事故發(fā)生的重要原因，安全教育與安全文化是實驗室安全的重要研究方向，提出并落實了教育、培訓與文化建設措施。面向可持續(xù)發(fā)展目標，實驗室環(huán)境安全與環(huán)境保護受到重視，提出對于化學危廢物、動物實驗廢棄物、輻射防護和能耗監(jiān)測等方面的技術措施。進而，采用信息化進行?；?、危險設備和特種設備管理，成為當前高校實驗室安全的重要研究與應用方向，具體包括二維碼技術、智能試劑柜和基于物聯(lián)網的管理信息系統(tǒng)等，實現(xiàn)基于互聯(lián)網＋高校實驗室安全管理體系。但由于團隊對高校實驗室安全領域研究還不夠深入，所提上述典型成效分析還不夠深入和細致，有待更進一步的文獻閱讀與梳理。

3 發(fā)展趨勢探討

結合《教育部關于加強高校實驗室安全工作意見》（教技函［2019］36 號）和《教育部辦公廳關于開展加強高校實驗室安全專項行動的通知》（教科信廳函［2021］38 號）要求，提出以下高校實驗室安全研究發(fā)展趨勢。

（1）加強高校實驗室安全管理人員隊伍建設。為滿足不斷發(fā)展的新工科、新文科、新農科和新醫(yī)科建設需求，高校實驗室不斷擴展，包括新建實驗大樓和已有實驗室的改造與擴建等，需要具有相關學科知識背景和技能的實驗室管理人員進行規(guī)劃和管理。建議高校配備數(shù)量得當?shù)膶Ｂ毎踩芾砣藛T，不得兼職，使其全身心投入實驗室安全管理工作。專職安全管理人員應具備實驗室安全管理的專業(yè)知識和一定的管理能力。同時鼓勵高校配備有注冊安全工程師資質的人員從事實驗室安全管理。當前國內高校還面臨實驗室管理人員隊伍不夠健全、專業(yè)和人員流動性較大等問題，怎樣建立穩(wěn)健的實驗室人員管理體系，有效提升實驗室安全管理能力，是實驗室管理需進一步研究的問題。

（2）加強安全教育與涉及危險源實驗的風險評估。高校要建設實驗室安全教育體系，把實驗室安全教育納入大學生的實踐培養(yǎng)環(huán)節(jié)，明確涉及各種實驗室風險的具體培養(yǎng)要求。強化各級、各類實驗室安全教育，讓實驗人員充分了解實驗安全操作規(guī)程、各種應急處置和廢棄物處理等基本安全知識。另外，高校要建立涉及實驗相關反應的機理分析與?；穼嶒瀸徍酥贫?，強化指導教師的實驗全程監(jiān)控與管理，落實?；穼嶒灠踩熑沃?。凡涉及各類危化品、病原微生物、輻射源及射線裝置、危險性機械加工和強電強磁與激光設備等危險源的教學、科研項目，必須經相關部門的風險評估之后方可進行與開展。

（3）加強實驗室安全管理的信息化、高效化和標準化。加強數(shù)字化、信息化建設，充分利用信息技術，對重大危險源實施實時監(jiān)控，嚴格全周期、可追溯管理。在已有采用信息化系統(tǒng)實現(xiàn)設備、耗材采購管理和實驗室門禁管理基礎上，強化利用信息系統(tǒng)提高實驗室調度和利用效率的研究，采用數(shù)字系統(tǒng)優(yōu)化大型實驗儀器的使用與共享，提高大型儀器的利用率，有助于降低高校實驗室能耗和碳排放。以標準化的文件制度和成熟的安全文化作為有力支撐，提升高校實驗室安全管理水平，形成系統(tǒng)、科學的高校實驗室安全管理體系。

4 結 語

教育部實驗室安全檢查工作從2015 年啟動，總結梳理教育部開展此項工作以來，在高校實驗室安全領域所取得的一系列理論及實踐成果，本文采用基于CNKI數(shù)據(jù)庫和CiteSpace軟件的文獻集合可視化分析法，挖掘2015 ～2022 年高校實驗室安全研究核心期刊文獻集合，獲得了實驗室安全研究知識圖譜。梳理了高校實驗室安全研究的主要作者團隊、高水平研究單位，通過共現(xiàn)網絡分析得出還需加強實驗室安全研究的校際合作和頂層設計。高被引文獻分析展示了高校實驗室安全研究方面還存在的主要問題、事故原因和提出的管理策略等?；陉P鍵詞的共現(xiàn)、聚類與突現(xiàn)分析，挖掘出高校實驗室安全管理的10 個類別，并展示了每個類別中關鍵詞的時間演化序列。進一步，總結了安全管理模型、安全文化、環(huán)境保護、危化品和危險源管理等實驗室安全這幾個重要方面的典型成效，探討了今后在實驗室管理隊伍、實驗風險評估和信息化、標準化管理等方面的研究展望，以期促進高校實驗室安全研究方面理論與實踐的可持續(xù)發(fā)展。