多学科交叉型实验室安全评价与管理——以生态环境类为例

袁育鑫 2,1，王 娟 *1,2

华东师范大学 上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室，上海 200241； 2. 华东师范大学 生态与环境科学学院，上海 200241

摘 要：为了更好协调高校综合类实验室发展与安全管理，以生态环境类别实验室为例，通过建立实验室安全管理评价模型实现对多学科交叉型实验室安全状况的对标定级，据此采取针对性解决策略以期改善综合类实验室的安全管理现状，并对多学科交叉型实验室的安全管理提供理论指导。

关键词：多学科交叉；生态环境领域；实验室安全管理；评价模型；

中图分类号：G647 文献标志码：A

Safety evaluation and management of the interdisciplinary laboratories:

taking the ecological and environmental laboratories as an example

YUAN Yuxin^2,1,WANG Juan^*1,2

(1. Shanghai Key Laboratory for Urban Ecological Processes and Eco-Restoration, East China Normal University, Shanghai 200241, China;

2. School of Ecological and Environmental Sciences, East China Normal University,

Shanghai 200241, China)

Abstract：In order to coordinate the development and safety management of comprehensive laboratories in colleges better, taking the ecological and environmental laboratories as an example, through establishing the assessment model of laboratory safety management, then the status of interdisciplinary laboratories can be benchmarked and graded. Accordingly, the status can be improved after adopting targeted solutions based on issues reflected by calculation results. Thus, the model will raise the efficency, providing theoretical guidance for safety management of interdisciplinary laboratories.

Key words: interdisciplinary; ecological and environmental field; laboratory safety management; assessment model;

科研实验室是高校进行教学实践和科研创新的主要场所，而实验室安全问题则是实验室能够正常发挥其功能的前提^[1]。随着时代需求的发展，高校对于实验室研究方向和研究精度的要求也越来越高^[2]。然而实验室类型众多且复杂，给实验室安全管理造成了不小的压力，尤其是涉及到多学科交叉的综合型研究实验室更是给管理工作带来了新的挑战。由于不同类型的实验室所承载的科研功能不同，所以每类实验室包含的危险源也不尽相同^[3]。生态环境类的实验室主要包括环境污染治理与监测（化学实验为主）、生态响应与环境毒理（生物和微生物实验为主）和野外监测（野外采样为主）三个主要功能，实验过程一般涉及化学、生物、材料等学科的相关试剂与仪器设备。这些危险源的差异导致各个实验室的危险等级不同，但传统管理方式往往忽略这些差异，对综合类实验室管理起不到有效的作用。因此通过建立相对完善的综合类实验室安全评价模型来量化实验室安全这一不确定性问题对于实验室管理尤其是多学科交叉类实验室安全管理而言具有重大意义。

本文以生态环境类实验室为例，通过对实验室安全和管理问题的分类总结建立起一套适用于综合类实验室的安全等级评价体系，并以某高校实验室为例进行模型计算和安全定级，从而分析出实验室目前存在的安全隐患并建议采取相应的策略进行安全等级提升，旨在改善综合类实验室的安全管理现状，并对多学科交叉型实验室的安全管理提供数据支撑和理论指导。

1 安全等级评价模型体系的构建

安全等级评价模型是要将涉及实验室安全问题的元素设计为变量，并在模糊边界进行逻辑量化的一种工具，可以将实验室安全隐患与解决方式确定化，从而达到直观、明确、“对症下药”的目的。相比较传统的评价方法，安全等级评价的客观性是建立在数据分析的基础上：首先根据专家打分确定准则层权重，然后利用层次分析法（AHP）将各因素层级进行定性和定量结合分析。其次利用变异系数法强化各指标与实验室安全性之间关联程度的差异^[4]，直接通过各项指标实测值的变异程度来对指标层进行权重分析。然后通过组合权重计算可以兼顾主观与客观，最大程度保证各指标权重的实际意义。最后通过模糊边界计算解决实验室安全的不确定性问题。这样的模型计算得到的实验室安全等级评价结果偏向保守，可以进一步强化管理人员的安全意识，各指标的评价准则均是建立在科学规范的标准依据之上，计算步骤相对简单易行，具有很大的普适性。

通过对各高校实验室的调研，总结了多学科交叉类实验室目前存在的主要安全问题：

1. 实验涉及面广、危险源多

随着国家对环保要求的增加，生态环境类实验室也开始由“点”向“面”发展，不再局限于单一学科^[5]：环境化学类实验危险源包括易燃易爆、有毒有害和腐蚀性、氧化性强的化学试剂，高温高压装置以及实验产生的危险废物；生物实验主要涉及微生物病原感染和动物实验的防疫与伦理；野外实验的装置和样品通常占地较大，容易造成实验室环境的脏乱，阻挡安全应急通道。

2. 管理制度不健全且时效性差

生态环境相关专业的学生相较化学专业和生物专业的学生来说防护意识普遍较弱，经常会出现防护措施不到位、消防设施旁边堆放杂物，危险药品储存条件不达标等情况。由于实验室安全管理制度不够细致，没有明确的奖惩措施导致学生认为实验室安全检查只是一种“面子工程”，不能真正意识到实验室安全的重要性^[6]。另外，很多高校实验室的安全手册已经使用了很多年，没有进行及时的更新，这就使得强调实验室安全教育更加成为一种“形式主义”^[7]。 很多制度在制定时并没有结合实验室的实际情况，可操作性差，对于实验室安全并没有实质性的帮助^[8]。其次，缺乏有效的、针对性强的实验安全知识学习与安全演练导致实验人员与管理人员的安全意识薄弱，实验能力参差不齐^[9]。缺乏清晰的、合适的实验培训考核制度，也不足以起到提高操作人员的安全意识和考察操作人员进行安全实验能力的作用^[10]。

3. 实验室专业管理人才稀缺, 管理理念落后

专业实验室需要专业的实验室管理人员进行专门管理才能保障实验室安全同时完全发挥实验室的功能^[11]。目前很多高校实验室管理人员都是由导师代为管理，但由于导师的科研和教学任务繁重，并不能及时掌握实验室的使用情况，管理松懈，容易出现安全隐患^[12]。决策层人员与实验室管理人员的管理理念落后，依赖传统老旧的实验室管理方法经常会造成实验资源的浪费也给管理工作带来很多不必要的麻烦^[13]。

4. 实验室基础设施不完善

危险程度不同的药品和实验设备需要不同程度的防护手段和救助方法，生态环境类实验室大多采用一般的普通活性炭口罩和橡胶手套防护即可，但有些实验室的研究方向需要使用穿透性和腐蚀性极强的有机溶剂时就达不到防护要求了。同时实验室应配备相应的处理实验伤害的药品和医疗箱，以便在发生伤害时尽可能降低危险性^[14]。另外生物、化学和野外实验室对于通风设施的要求是不同的，野外实验室含尘量较大，需要安装耐磨通风机，生物和微生物实验往往用到强渗透性有机溶剂，需要安装防腐性通风机。

综上所述，本文将实验室安全等级评价指标划分为管理类指标和实验室指标，主要包括责任体系、安全制度、基础设施、应急准备、化学品、生物实验、仪器设备、实验废弃物和实验行为。具体评价指标及细则见表1。

表1 实验室安全等级评价体系

目标层	准则层	指标层	评价细则
实验室安全等级	管理体系	责任体系	组织架构
			责任人和职责
			正式发文
			安全责任书
			时效性
		安全制度	督察小组
			正式成文
			经费保障
			督察反馈工作落实情况
			工作培训与考核制度
			实验安全值日台账
			安全培训与考核准入
			安全宣传
			时效性
	配套设施	基础设施	门禁和监控系统
			安全操作规程
			安全通道和紧急出口标识
			安全通道通畅程度
			实验室安全信息牌
			安全警示标识
			观察窗
			防护用具
			通风设施
			消防设施
			检查更新
		应急准备	应急预案、演练及记录
			应急物资是否配套
			紧急逃生疏散路线图
			紧急照明灯
			应急喷淋与洗眼装置
	危险源	用电系统	配电系统
			供电线路
			违规电器、插排
		化学品	采购及储存
			使用
			及时更新
		生物实验	实验室配置
			生物安全操作手册
			生物购置
			实验使用台账
			检查更新
		仪器设备	使用台账
			固定资产标签
			长时间运转
			仪器安全操作规程与注意事项
			报警装置
			培训和考核合格证明
			黄色警戒线
			鉴定和验收证明
			储气罐
			冰箱
			设备周围
			接线板供电
			及时检查更新
	实验室情况	实验废弃物	分类收集
			废弃物标签信息
			储存量
			桶盖
			与生活垃圾混放
			生物废弃物灭活
		实验室行为	个人防护
			清洗和消毒
			饮食或休息
			物品分类摆放整齐
卫生状况
是否开门无人

2安全等级评价标准的确定

1. 管理体系评价标准细则

1. 责任体系

1. 组织架构是否全面：校级管理机构，校级主管部门机构；院系实验室安全领导小组，院系主管部门机构；实验室安全管理责任人（导师），实验室安全员（学生）；

2. 各级组织责任人和职责是否明确；

3. 机构设立和人员组成，实验室安全管理职责是否正式发文；

4. 是否有明确的签订各级实验室安全管理责任书；

5. 相关文件是否具备时效性。

2. 安全制度

1. 是否成立或聘用包括各层级由教师、实验室安全管理人员、实验室技术人员和学生组成的定期和不定期安全督察小队；

2. 是否有正式的成文文件和专项经费保障财务证据；

3. 是否有规范的工作总结、结果通报和督促整改；

4. 整改后是否有明确的整改完成报告及记录；

5. 对于检查过程中出现的违规情况是否有明确的惩罚制度；

6. 是否有设立针对具有高危危险源实验室的专项安全检查及检查记录；

7. 是否有对各级安全责任人的工作培训和考核合格证书；

8. 进入实验室人员是否都有进行不定期的专业安全培训和考核及其开展记录；

9. 是否有建立本实验室安全值日台账；

10. 实验室是否明确张贴实验室危险等级，是否梳理并建立本实验室的危险源清单与应急措施；

11. 是否有进行实验室安全相关宣传与警示；

12. 所有安全制度是否及时更新。

2. 设施配套评价标准

1. 基础设施

1. 实验室及实验楼内是否有明确的安全通道和紧急出口标识；

2. 实验室及实验楼安全通道是否畅通；

3. 是否在实验室门口张贴统一的实验室安全信息牌；

4. 安全牌的信息填写是否完整；

5. 是否有在实验室内正确张贴安全警示标识；

6. 实验室房间内是否安装监控和门禁系统；

7. 实验室门上是否有观察窗，观察窗是否没有遮挡；

8. 防护用具是否齐全，类型是否匹配，是否在保质期内；

9. 通风设施是否符合实验室安全要求；

10. 消防设施是否齐全，旁边是否有堆砌杂物，是否放在容易取用的地方；

11. 上述设施是否及时检查更新。

2. 应急准备

1. 实验室是否有明确的、符合实验室特点的应急预案和应急演练及其开展记录；

2. 实验室是否配备有与本实验室安全隐患相匹配的应急物资；

3. 是否明确张贴紧急逃生疏散路线图；

4. 逃生路径是否装有紧急照明灯；

5. 是否装有应急喷淋与洗眼装置。

3. 危险源处理处置评价标准

1. 用电系统是否合格：实验室的配电系统是否符合实验室需求；供电线路是否老化；是否有私接电线和使用违规电器的行为；

2. 化学品

1. 采购：是否在学校所在实验试剂采购平台上进行；购买危险化学品是否经得实验室管理处老师和导师的同意

2. 储存与使用：药品是否明确分类；药品柜是否有通风设施；药品使用是否有台账登记；药剂瓶标签信息是否完整；药剂储存条件是否安全合规；

3. 更新是否及时。

3. 生物实验

1. 实验室配置是否符合微生物安全要求等级；

2. 是否配有适用于本实验室的生物安全操作手册；

3. 生物购置是否按照国家标准进行；

4. 是否具有详细的实验动物和微生物使用记录台账；

5. 检查更新是否及时。

4. 仪器设备

1. 是否有详细的使用记录台账；

2. 设备上是否贴有标准固定资产标签；

3. 是否有开机过夜或者长时间运转过热的情况；

4. 实验室涉及安全隐患的仪器设备等旁边是否有安全操作规程以及注意事项；

5. 实验室涉及安全隐患的仪器设备是否装有报警装置；

6. 高危型仪器操作人员是否有经过专业培训和考核合格证明；

7. 高危型仪器周围是否用黄色警戒线隔离；

8. 自研自制设备是否有鉴定和验收证明；

9. 储气罐是否固定好，外型是否完好，阀门示数是否正常；

10. 冰箱内是否整洁，药剂是否信息齐全；

11. 设备周围是否堆放杂物；

12. 大功率设备是否使用接线板供电；

13. 仪器设备是否及时检查维护。

4. 实验室情况评价标准

1. 实验废弃物

1. 不同类型的实验废弃物是否分类收集；

2. 废弃物收集桶是否贴好统一的废弃物标签，信息是否齐全；

3. 废弃物是否大量储存；

4. 废弃物桶盖是否盖好；

5. 实验垃圾和生活垃圾是否混放；

6. 生物废弃物进行储存转运之前是否经过高温高压或者化学浸泡灭活；

2. 实验室行为

1. 个人防护手段是否符合进行的实验危险等级；

2. 实验操作结束后是否进行清洗和消毒；

3. 是否在实验室饮食或作息；

4. 实验室内物品是否分类摆放整齐；

5. 卫生状况是否合格；

6. 是否开门无人；

3安全等级评价模型演算及评价结果分析

以某高校生态环境类实验室为例，设定评价等级集合R=[一，二，三，四，五]，一级为安全系数最高等级。

1. 层次分析法确定模型框架和准则层权重

通过邀请5位专家分别对管理体系、配套设施、危险源和实验室情况进行两两权重对比，构造出判断矩阵，如表2所示：

表2 判断矩阵

安全等级评价	管理体系	配套设施	危险源	实验室情况
管理体系	1	3	4	5
配套设施	1/3	1	2	2
危险源	1/4	1/2	1	3
实验室情况	1/5	1/2	1/3	1

通过计算可以得到五位专家所给的指标权重排名及对应CR值^[15]，如表3所示：

表3 准则层权重结果

	管理体系	配套设施	危险源	实验室情况	CR值
专家1	0.542 4	0.213 3	0.158 8	0.085 4	0.051 2
专家2	0.515 9	0.219 2	0.228 0	0.036 9	0.064 2
专家3	0.379 5	0.413 8	0.066 8	0.139 9	0.028 0
专家4	0.274 9	0.110 9	0.458 2	0.156 0	0.022 5
专家5	0.544 8	0.240 4	0.147 3	0.067 6	0.072 7
平均值	0.451 5	0.239 5	0.211 8	0.097 1	-

经一致性检验，CR值均<0.1,检验通过。最终权重以5位专家的权重平均值为准。

2. 变异系数法确定指标层权重

根据变异系数法公式^[16]计算，

式中： ——第i个指标的权重；

——第i个指标变异系数

——第i个指标均方差

——第i个指标的平均值

计算结果如表4所示：

表4 指标层权重结果

指标层	变异系数权重
责任体系	0.014 177
安全制度	0.075 883
基础设施	0.079 901
应急准备	0.100 762
用电系统	0.123 597
化学品	0.228 702
生物实验	0.031 761
仪器设备	0.085 713
实验废弃物	0.107 351
实验室行为	0.152 154

组合权重采用乘法赋值^[17]计算，结果如表5所示，

表5 组合权重结果

指标层	组合权重
责任体系	0.030 678
安全制度	0.164 200
基础设施	0.091 720
应急准备	0.115 666
用电系统	0.125 471
化学品	0.232 170
生物实验	0.032 243
仪器设备	0.087 013
实验废弃物	0.049 988
实验室行为	0.070 850

3. 模糊评价结果

将所有评价指标设定为正向指标，即所属数字越大安全性越高。评价指标的评价标准均划分为1~5级，即5级安全性最高。由此确定隶属矩阵A如表6所示，

表6隶属矩阵

		0.8	0.2	0	0	0
		0.522 222	0.477 778	0	0	0
		0.281 818	0.718 182	0	0	0
		0	0.18	0.820 000	0	0
A=		0	0.666 667	0.333 333	0	0
		0.971 429	0.028 571	0	0	0
		1	0	0	0	0
		0	0.907 692	0.092 308	0	0
		0.850 000	0.15	0	0	0
		0.633 333	0.366 667	0	0	0

通过隶属矩阵与权重矩阵复合运算即可得到模糊运算结果，结果显示目标实验室的最终安全等级评价系数为1.312。根据评价等级集合R，该实验室安全等级属于二级安全水平。影响其安全等级的主要指标为实验室应急准备，建议该实验室按照实验室应急准备指标评价细则及时整改。

4结语

根据总结高校生态环境类实验室目前存在的主要安全问题构建了综合类实验室安全等级评价体系（图1），可以针对性的对各类实验室的安全进行量化评价，评价结果可以清晰地反映出被评价实验室的安全现状和存在的主要问题，以提高实验室管理效率，解决多学科交叉类实验室的管理难题。

图1多学科交叉型实验室安全等级评价模型

参考文献（References）

[1]李茜,孔维丽,陈茜茜.浅谈高校化学实验室安全管理现状与对策[J].化工管理,2020,32(01):72-73.

[2]郭建中,李坤,刘少恒,等.新时期高水平实验室安全管理探索与实践——陕西省高校实验室安全管理现状、分析及对策[J].实验技术与管理,2020,37(04):4-8.

[3]赵燕滔,石艳宾,黄薇,等.化学检测实验室风险管理分析[J].理化检验(化学分册),2019,55(02):210-213.

[4]裴晓东,陈树亮,李增华,等.高校涉气类实验室电气安全风险评估[J].实验技术与管理,2016,33(11):254-258.

[5]陈婧,李建平.农学类实验室安全现状分析与管理对策[J].实验室研究与探索,2017,36(03):299-301.

[6]王羽,宋阳,刘艳,等.高校实验室安全实施“7S”管理模式的探索[J].实验技术与管理,2020,37(10):267-270.

[7]李文涛,俞建光.高校实验室安全管理体系建设与探索[J].实验室研究与探索,2020,39(08):304-307+312.

[8]韩晓敏,孙欢,高文红,等.基于HACCP体系的实验室安全管理探究与实践[J].实验室研究与探索,2020,39(11):305-308.

[9]韩景芸,宋崴,王江雪,等.交叉学科实验室开放与安全的管理体系建设[J].实验技术与管理,2020,37(12):303-307.

[10]袁振霞,边亚东,张鬲君,等.“7S+积分制”在开放实验室管理中的探索与应用[J].实验技术与管理,2020,37(09):274-277+281.

[11]查国清,徐亚妮,秦夷飞.高校实验室安全管理体系存在的问题及对策建议[J].实验技术与管理,2020,37(10):271-277+283.

[12]吕绿洲,林海,董颖博,等.高校环境工程专业实验室的安全管理[J].实验技术与管理,2017,34(06):243-245.

[13]冷春涛,郝丽,武书昆,等.大工程观下融合型FabLab模式在双创教育中的应用[J].实验室研究与探索,2020,39(12):179-183.

[14]谢青岑,谢霖湘.环境监测实验室安全管理及防护[J].清洗世界,2020,36(08):121-122.

[15]刘美池,尹盼盼,荣文竽.基于模糊模式识别的高铁快运安全综合评价[J].中国安全科学学报,2018,28(S2):149-154.

[16]李云,刘霁,姜安民.基于变异系数法与模糊理论的建筑工人安全能力评价研究[J].铁道科学与工程学报,2020,17(08):2162-2170.

[17]张建旭,文旭东,刘兴国.基于较优方案最大区别度的组合权重赋值法[J].数学的实践与认识,2014,44(17):65-72.

^*收稿日期： 2021-01-11

作者简介：袁育鑫（1997－），女，山东省德州市禹城市人，硕士，研究方向为水污染治理与生态修复。

通信作者：王娟，（1977－），女，山东省济宁市任城区人，博士，工程师，实验室管理与安全。

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