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无处安放的化学实验室?“知识分子”读者群首场在线访谈实录

2015年12月19日 12:47 来源于 财新网
遇难者英年早逝,令人扼腕叹息。类似的悲剧该如何避免?高校化学实验室安全应如何保障?

  整理 | 王国磊、彭雯、张林峰

  引子

  2015年12月18日上午,清华大学一化学实验室发生爆炸事故,一名80后孟姓博士后实验人员不幸遇难。据多家媒体报道,遇难者来自安徽萧县的一个农村家庭,事故发生前晚还与同学一起看球赛。引发爆炸的危险品可能为叔丁基锂。目前事故原因还在进一步调查中。

  遇难者英年早逝,令人扼腕叹息。类似的悲剧该如何避免?高校化学实验室安全应如何保障?

  一项对2001年至2013年中国100起典型实验室事故的研究表明,火灾和爆炸是实验室事故的主要类型,实验室中的危险化学品、仪器设备和压力容器是引发实验室安全事故的主要危险因素,仪器设备、试剂使用环境是事故发生的主要环节,违反操作规程或操作不当、疏忽大意以及电线短路、老化是导致事故的重要原因。

  事故发生当晚,《知识分子》读者群组织了一场“高校化学实验室安全”的在线访谈,邀请身处化学实验一线的武汉大学化学与分子科学学院教授袁荃、北京大学应用化学系硕士研究生王鑫分享他们对化学实验室安全问题的看法。本文据访谈实录整理。

  愿警钟长鸣!

  知识分子读者俱乐部首场在线分享

  高校化学实验室安全

  主讲人:袁荃(武汉大学化学与分子科学学院教授、博士生导师)

  嘉宾:王鑫(北京大学应用化学系硕士研究生)

  时间:2015年12月18日19:00-20:30

  袁荃:化学实验存在许多潜在危险

  非常感谢给我这样的机会和大家交流。我从事的是化学的研究与教学工作,我们第一时间得知了今天发生在清华的事故。

  上午发生的这场事故,据了解,是由于一个博士后在实验操作过程中使用了叔丁基锂,可能由于叔丁基锂掉在地上,引发事故。叔丁基锂是一种危险的化学试剂,按照要求应该是两个人来操作,一个人做很危险。由此可见,化学实验存在许多潜在危险。

  

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清华事故现场。图片来自网络


  正好今天上午,教育部实验安全管理部门来武汉大学考察我们的实验室安全。此前两周,我们也进行自查,加强了对实验室安全的要求。

  关于实验室安全,可以分为化学品安全、生物安全、辐射安全、激光安全、特种设备安全、实验废弃物处置安全,以及常见事故的处理等类别。实验室安全教育在这些方面都有非常详细严格的规定和说明。

  在化学品安全方面,国家对申请购买危险化学品的管理非常严格,剧毒化学品的购买需要公安机关审批。对实验室来说,更重要的是化学品的安全储存。武汉大学为化学院的每一个实验室都配备了专门储存危险品和剧毒化学品的储藏柜,双人双锁,对储藏安全规格要求非常高。

  化学实验室仪器设备的管理也是很严格的,每一台仪器设备都应注明负责人与其联系电话,并且必备台账,包括设备使用记录情况,要注明使用者,使用时间,使用时发现什么问题等。

  实验室安全管理制度方面,我们有对校级实验室的安全管理的制度要求,在学院层面也有相关的规章制度,我们会进行安全教育培训和实验室安全考试,还有实验室环境管理,包括卫生环境,以及学校相关场所的安全保障、安全设施和应急设施等。还有通风系统,用电用水基础安全、化学试剂存放、剧毒品管理、气体管理、遗弃物的管理,都有严格要求。

  我曾在美国佛罗里达大学从事博士后研究,从这期间的经验来看,国外在这方面更加完善。他们要求每一个刚刚进入实验室的人员,在初期都不能做实验,而是需要进行安全培训,合格后才能开展工作。

  就我自己的实验室而言,因为我们是分析化学实验室,相对有机实验室来说危险操作较少,但依然要保持警钟长鸣的状态。我们实验室也发生过小型事故,我每次都会详细记录在案,并在每学期伊始、学期中期和学期末召开组会重点强调,将事故的发生过程、发生的原因以及可能的危害给每位同学重复讲述很多遍。

  对我们实验室的小型事故,我记得非常清楚。有一次,我的学生在处理结块的药品时,试图用工具把药品弄碎,因为操作上的不慎,一小块药品溅到了脖子上。由于药品的强腐蚀性,皮肤出现烧灼感,立即冲洗后才没有大碍。

  还有一次,我自己对实验室进行巡视时,发现烘箱在冒烟。烘箱一般装有水热釜的反应装置,有一定的温度。我立马关掉烘箱。温度降到室温后打开一看,发现学生把垫片装反了,水热釜泄露,由于反应温度有120度,导致冒烟。

  这两起事故,我都让相关学生做了详细记录,包括时间地点人物和照片,每个学期都会在实验室组反复讲述这些事故,就是为了防止学生再次发生错误操作。

  我的经验是,要时刻保持警钟长鸣的状态,反复多次地强调实验室安全教育。学生大多年轻不成熟,他们没有经验,很难想象小的危险和事故所能带来的巨大危险,需要我们不断地提醒和教育。平时的安全教育工作要做得非常非常到位才能有杜绝安全隐患的可能性。

  这次清华实验室的事故也是一个非常惨痛的教训,我们未来会编入实验室安全教育的PPT中,给新进组的成员灌输实验安全的重要性,防患于未然。以上是我基于自己的经历和感受做的一个总结。

  部分提问与回答

  Q1(Larry):高校或科研机构化学实验室的选址有无关于安全距离的统一规定?

  王鑫:一般而言,大部分化学实验的选址并无特殊的要求,但类似北京大学应化系的放射化学实验室会选择人群密集度相对较低的地方,方便管理及事故处置。另外化学实验室相关的药品储存库建筑要求比较高,一般是地下或者半地下结构。从我去过的一些院校来讲,化学院一般可以保证独门独栋,不和其他实验室混在一起。

  Q2(Larry):各大学化学实验室都与普通实验室、办公室、教室会混用一楼吗?

  王鑫:据我所知,目前大多数化学实验室和学生休息室以及教师们的办公室都是在一起的。因为不可能频繁地进出门禁,而且距离过远不利于对实验室状况的实时掌控。除非做的课题很特殊,不然一般都是在一起的,但是实验大楼里面是没有教室的。除实验教学以外,其他教学活动都不在实验楼进行。

  Q3(Larry):事故是否可能产生威胁公众安全的次生危险品?

  王鑫:有这种可能,但风险极小,毕竟化学实验室并不是化工厂,实验室火灾所能燃烧的化学品是极其有限的。为了避免这一点风险就把实验室迁走是不合算的。

  Q4(小齐):我国消防部门对相关化学实验事故应对的专业性如何?高校实验室需要在消防部门备案吗?

  王鑫:所有高校的化学实验室都是消防安全重点单位,当发生火灾时一般都会出动数台消防车进行处置。但目前来看,专业性仍有待加强,毕竟我国现有的消防制度仍然不是以职业的消防人员为主。

  Q5(孟得耳):8月天津化学品爆炸发生大火,今天又出这样事故,需要反思哪些问题并尽快做好防范?

  王鑫:相比于天津爆炸事故中的漏洞,高校实验室的安全管理已经很严格,定期的安全检查已成惯例。目前来说还有很多漏洞,一方面检查人员流于形式,另一方面实验人员在长期的实验过程中也会逐渐麻痹大意。这类事故只要有人参与其中,就不可避免会出事,但一些常规事故还是可以通过规范管理来避免的,至少做到避免人员伤亡还不算太难。

  另外,我个人对这次事故的感受是,学校除了基本的保险之外,最好还是要给学生购买其他意外保险,毕竟比其他人所面临的风险高得多。

  袁荃:同意王鑫的看法,高校实验室的管理已经很严格了,天津大火主要在于管理失职。对王鑫提到的购买意外保险,我很肯定,高校需要有这方面的考虑。来我们实验室联合培养的同学,我们为其购买意外保险。

  Q6(江英伟):实验操作,尤其是危险反应的操作规范,是否会反复进行强化训练?

  王鑫:就我的经验而言,初次接触危险操作时会首先向高年级同学学习,并在其监督下能独立完成后才可以独自进行相关操作。

  以我现在进行的放射化学实验为例,在实验初期,需要首先进行冷实验(不添加放射性同位素),把整个实验流程操作熟悉之后才能够进行真正的操作。

  危险实验是需要反复训练以避免操作失误造成事故。比较危险的化学品在使用时需要有人陪同并做好预防措施。以叔丁基锂来为例,此前已经有很多事故都是由于它造成的。我们平时实验所穿的白色实验服为化纤制品,不能起到防火作用。如果实验室有条件,一般是需要使用防火的玻璃纤维类实验服的。

  袁荃:关于操作规范,我认为这一块做得还不够。化学实验具有一定的经验性,都是老带新,我们分析化学实验室操作方面不多,都是老生告诉新生注意事项、操作规范。有机化学实验室会要求更多、更高。

  Q7(孟得耳):对高校实验室使用的化学用品,学校有无相关使用要求?实验室化学品安全对人员装备穿戴有没有什么要求?有没有相关负责人监督使用是否符合要求?

  王鑫:化学品根据自身特性会分成不同的品类,易燃易爆有毒等,对于一般危险性的化学品学院不统一进行管理,由各个课题组自己负责。但对于高危性的化学品,如叠氮化物等会统一进行管理,要求使用时两人共同领取,使用完成后立即归还。

  对一些易爆高毒的试剂,学校管理是很严格的,需要他人陪同领取,使用完毕后归还。

  在装备穿戴方面,需要穿实验服、戴口罩和防护眼镜,特殊实验时还应注意手套的材质(国外有教师因为手套材质的问题导致试剂渗入皮肤中毒身亡)。对于安全装备的穿戴,并无专人监督,一切靠自觉,毕竟老师们精力有限,不可能盯住所有的细节。

  另外对于试剂的管理,目前比较混乱的一点是,有些实验室未有电子目录,导致实际重复购买。

  最危险的是有些实验室违规储存大量易燃试剂,这很容易导致火灾蔓延。

  实验室安全的根本是以人为本,不管最终损失多少仪器设备,最终都要以保证实验人员的生命安全为第一要义,所以在入学或者入职之后进行的第一项工作就是安全教育。学院会组织大家进行学习,讲解一些基本的安全常识和操作规范,带领大家熟悉紧急逃生通道和应急设备,练习使用基本的消防器材并进行实地安全演习。由于每个实验室的情况并不相同,在基础安全知识培训完成后,应由各个课题组熟悉本实验的相关情况。

  Q8(张学梅):安全教育是每位学化学的同学进实验室前的第一节课,也是导师们经常强调的,但确实化学实验特殊,危险机率大。一是时间长了学生麻弊了;二是有些学生理论指导欠缺所致;三是有些实验危险性预估不到。

  王鑫:说到底就是制度问题导致的不专业。至于为何化学实验室事故多发,除了张学梅提到的几点,还有一些是资金不到位、管理欠缺导致的。譬如说为省钱不买防爆冰箱。即便是风险管控到位了,有时候安全问题也难以避免,因为实验人员也会出现各种状况,有时候状态不太好或者过于疲劳就会导致操作失误。

  Q9(Ostofisher):能不能介绍一下参加化学实验学生的保险保障情况?

  王鑫:学校情况不同,保障也不同,似乎我现在和其他人员一样只有基本保险,除此之外每年会发放一定数额的保健费作为工作补贴。

  袁荃:学校的保险体系不是很完善,有医疗保险,学校没有为学生购买意外保险,这一块需要学生自己购买商业保险。

  Q10(Larry):叔丁基锂会否与水或其他物质产生危险反应?

  王鑫:叔丁基锂的危险性正在于和水反应,另外由于是液体状态,所以燃烧过程更加剧烈,大量液体洒出后,火团会到处飘。

  Q11(张学梅):我感觉很多实验室学生的人均面积小,致使一个通风橱架很多反应。请问袁老师,您认为这是高校实验室的普遍现象吗?国外情况如何?有人均面积要求吗?

  袁荃:国内国外都差不多,麻省理工学院、哈佛大学、加州大学等都存在这个问题,在大城市,实验室面积都不大。国内还有的问题是,招生规模大、面积有限、学生太多、实验室人均面积更小等,但学校又不可能划出更多的地供给化学盖实验楼。

  延伸阅读

  1.   叔丁基锂是什么

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叔丁基锂结构式


  叔丁基锂,分子式C4H9LI ,分子量64.05,是一种有机锂化合物,是有机合成中的超强碱。这意味着它可以脱去很多氢碳酸(包括苯)中的氢。叔丁基锂常常被用于有机合成、脱溴、羰基化合物的烷基化和质子酸性更弱的烃类底物脱质子锂化反应,此外,它还是市售锂试剂中最强的烷基锂试剂,其pKa超过53。

  2. 叔丁基锂的安全性

  

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  叔丁基锂高度易燃,可在空气中自燃(即能在不高于54.55°C的空气中自发燃烧)。任何不妥当的操作都极容易引发安全事故。例如,在此次清华安全事故之前,2008年12月29日,UCLA Patrick Harran组一位年轻的女研究助理在把一个瓶子里的叔丁基锂抽入注射器时,活塞滑出了针筒。这种化学制剂遇空气立即着火,而这位女研究助理当时并没有穿防护衣,结果全身遭到大面积烧伤。虽经医院全力抢救,但仍于2009年1月16日不治身亡。

  3. 叔丁基锂燃烧事故的预防和处理

  首先,最重要地,实验室应对此类危险实验品进行定期排查,实验者必须牢记实验注意事项,不能违规操作。叔丁基锂在储存时必须以干燥氮气保护,使用时也必须非常小心。

  其次,进行实验前,穿戴好护目镜、防腐手套等安全装备是很必要的。进行实验时,对叔丁基锂的操作应在无水无氧条件下进行。为防止与水和氧气发生剧烈反应,空气隔绝技术(Air-free techniques)在相关实验中尤为重要。此外,由于反应特别快,会在短时间内积累大量热量,因此一定要控制反应在低温下进行。

  叔丁基锂一旦着火,应使用干粉灭火器扑灭,千万不可使用含水或氯代烷烃的灭火器。

  陈曦对本文亦有贡献

责任编辑:崔筝 | 版面编辑:刘亚男
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