冶金学科教学实验室“分区分类 精准防控”安全管理模式探讨

冯 婷，韩丽辉，赵婧鑫

（北京科技大学 冶金与生态工程学院，北京 100083）

高校实验室作为支撑教学和科研的主阵地，是高等院校的重要组成部分[1-3]，也是人才培养与科研创新的孕育摇篮。实验室安全成为高校蓬勃发展的基本保障，也是与世界接轨的学科建设中亟待加强的重要方面[4]。新时期，随着教育教学改革持续深化及“双一流”建设步伐加快，高校对实验室建设的投入力度逐渐加大，同时实验室所涉及的危险源种类、人员流动性以及空间分布情况亦更加复杂，因此实验室的安全管理面临更大挑战[5-6]。

教育部于 2019年发布了《关于进一步加强高校教学实验室安全检查工作的通知》，基于文件指导的检查要点，结合高校实验室安全检查项目表[7]，本文以冶金工程国家级实验教学示范中心为例，针对冶金工程学科本科教学实验室存在的安全隐患，系统梳理并探讨了适用于本学科教学实验室的安全管理措施，构建了“分区分类，精准防控”的冶金学科实验室安全管理体系，以便确保实验教学工作的顺利开展。

1 冶金学科教学实验室安全管理特点

1.1 冶金学科教学实验室安全状况

我校冶金工程国家级实验教学示范中心（以下简称“中心”）是冶金工程学科发展的重要支撑平台，在人才培养、科学研究和社会服务方面起着重要作用，承担着冶金工程专业本科生的16门教学实验课。中心实验室占地面积约2 000 m2，包括13个教学实验室及车间厂房，拥有价值4 000多万元的分析检测设备，涵盖现代钢铁、有色冶金、资源高效利用与节能环保、工艺技术研究开发等多方面的教学与研究。中心教学实验室下设粉体物性实验室、X射线分析实验室、现代冶金技术实验室、虚拟仿真实验室等，所涉及的各类危险源包括危险化学品、压力容器、高温高压设备、放射性辐射仪器、电气线路等。

冶金工程专业本科教学实验根据课程内容分为综合性实验（4学时）和演示性实验（2学时），因而在开展本科教学过程中，每个实验室的学生人数在 15人左右，而且有些实验室需要同时开设两个实验项目，上课时学生人数较多，在实验操作过程中所存在的安全隐患也较大。近几年发生的实验室安全事故已引起高校主管部门的高度重视[8-10]。各高校根据教学实验室安全特点，构建了更加完善、全面的安全管理制度，为师生营造平安、和谐、可持续发展的实验室环境，顺利开展实验教学提供了重要保障[11]。

1.2 教学实验室安全隐患

1.2.1 火灾、爆炸事故隐患

根据近几年新闻媒体报道以及相关学者研究[12]，本文统计分析了 2001—2020年高校实验室的安全事故类型（见图1）。分析发现在113起实验室安全事故中火灾事故和爆炸事故占比近90%。通过梳理中心有可能引发火灾、爆炸等事故的安全隐患，主要归纳为以下三方面。

（1）危险化学品。冶金工程学科教学实验需要使用多种危险化学品，因此实验室存放有硫酸、盐酸、硝酸等危险化学品，以及氩气、氮气、氧气等大量压缩气体。根据《危险化学品名录 2015》，中心使用及存储有17种危险化学品，主要包括强腐蚀类液体（浓硫酸、盐酸等）、易燃类液体（乙醇）、易燃易爆气体（氢气）等。这些危险化学品的使用与存储若缺乏规范管理，容易成为引发火灾、爆炸事故的主要因素。根据冯建跃、杜奕等学者对高校实验室安全三年督查结果总结，化学安全类隐患问题数量超过 1/3，且以化学试剂存放不规范和气体钢瓶管理不规范为高校实验室普遍存在的问题[4,13]。

图1 实验室各类安全事故及其比例

（2）设备电路老化。冶金工程专业教学实验离不开大型仪器设备，随着学校“双一流”建设进程加快，近几年大量新增教学设备陆续引进，新老设备同时使用，一方面对实验室原有电路容量提出考验，大功率设备的电负荷若超过电路容量会造成电路过载，容易引发火灾；另一方面，原有设备的电路老化、插线板串联不够规范等也容易发生短路现象，成为火灾隐患。

（3）高温高压设备使用不当。冶金工程专业本科教学开设高温综合实验、铁矿石冶金性能综合实验、熔点黏度测定实验、粉体综合性能实验、感应炉炼钢工艺实验等。这些是涉及高温高压设备的实验项目。如在实验操作过程中对这类仪器设备使用不当，容易增加实验室火灾、爆炸的安全风险。

1.2.2 高温烫伤、喷溅事故隐患

感应炉、管式炉、烧结炉、电渣炉等高温设备是冶金工程专业的常用设备，所开展的实验教学工作亦是在高温环境下进行的，存在一定的安全隐患。如学生在操作高温实验炉的过程中处理不当，或防护措施不到位，则很容易发生高温烫伤事故。例如，在钢铁冶炼过程中，钢水和铁水是高温熔融液体，往炉内加入氧化剂的过程中若没有严格按照操作规程进行，则易发生喷溅、烫伤甚至爆炸事故。

1.2.3 辐射事故隐患

大型精密仪器已被广泛应用于冶金学科的本科实验教学中，其中包括多台放射性仪器设备，如高温X-射线衍射仪、X-射线荧光光谱仪、X-射线光电子能谱仪等。由于放射性事故危害性大，而且放射性物质无色、无味、无形[14]，不易被察觉，若缺乏有效的安全防护，或因操作失误发生射线泄漏，则会对师生造成严重损伤，对环境造成污染。

1.2.4 机械伤害事故隐患

冶金工程专业实验涉及钢铁材料的加工、制备，经常使用球磨机、搅拌机、压片机、抛光机、切割机等机械设备。教学实验过程中学生若没有严格遵守操作规程使用机械设备，或设备发生故障、非正常的碰撞、切割等突发情况，将增加人员擦伤、碰撞、压伤等事故的风险。

1.2.5 环境污染事故隐患

在开展冶金工程专业实验教学过程中会产生大量的酸碱、重金属等废液，煤粉、钢渣等固体废弃物，以及有害气体等“三废”污染物，如果不按要求对污染物进行处理回收，而是随意排放至外部环境，则将造成环境污染。

2 建立“分区分类，精准防控”实验室安全管理机制

2.1 完善教学实验室安全分区管理制度

实验室安全管理制度是高校实验室工作的一个最重要的组成部分，确保各项规章制度的顺利实施是实验室安全运行的基本保障[11]。我校实验室安全管理体制由校实验室技术安全工作组、教学科研二级单位实验室安全工作组、实验用房教师三级安全管理体系构成。中心属于校院下属的三级单位，统筹协调教学实验室的安全管理工作。中心依据学校制定的规章制度，结合各教学实验室的安全属性，分类制定了系列安全管理制度，如表1所示。

2.2 精准建设教学实验室安全文化

师生安全意识淡薄往往是实验室安全事故发生的重要主观因素[15]，为有效提高冶金工程实验教学中心实验室师生的安全意识，防止不安全行为的发生，减少实验室事故中可能存在的“人的因素”，需要结合专业特点，对参与教学实验的教师与学生进行分类培训、精准宣传，有效提高师生安全意识，建设实验室安全文化。

表1 冶金工程实验教学中心系列安全管理制度

（1）精准培训。为冶金工程专业的本科生、研究生开设“实验室安全学”必修课程（16学时）和虚拟仿真线上实验室安全培训课程。通过课程培训，系统讲授冶金工程实验室相关的安全知识。此外，中心严格执行实验室安全准入制度，全体新生必须参加实验室安全准入考试，合格后方可进入实验室学习、工作。教师作为实验室的责任人，也须定期参加学校实验室安全培训，并获取资格证书与学时证明。中心根据专业实验室的安全特点，组织开展了针对危险化学品、危险废弃物、高压气瓶管理方面的专项培训。对涉及特殊设备管理的教师，遵照国家规定定期进行特殊设备培训，确保持证上岗。

（2）加强宣传力度。中心一方面通过规范实验室安全铭牌、安全警示标识、消防安全指示、操作规程展板等方式提醒师生严守安全规章；另一方面，根据冶金专业实验室危险源种类，设计制作专项防护安全手册，并在开展实验教学和承担科研实验的过程中发放于广大师生，增强本专业的安全知识宣传。此外，积极运用网络媒体与新媒体技术，及时更新中心网站的实验室安全模块，开通冶金实验室安全微信公众号，组织本专业师生参加实验室安全文化月活动，通过安全培训讲座、参观安全画展、答题竞赛等方式宣讲实验室安全文化

2.3 实行教学实验室“分区分类”安全管理

结合专业特点，根据教学实验课程所涉及的危险源种类进行“分区分类”管理，开展专项整治工作，做到明确类别、有的放矢、规范管理，降低实验室的安全隐患，提高安全管理水平。

2.3.1 危化品集中存放，统一管理

冶金工程专业的教学实验室若对实验需求的化学品分别购买、分散存放，容易造成化学品闲置时间久、危化品存放条件不达标、试剂柜浪费空间等问题，不利于危化品的规范管理。中心基于所存在的问题，对中心教学实验室的危化品进行分类整理，严格按照北京市地方标准《DB11/T_1192.2-2018实验室危险化学品安全管理规范》，将易燃液体和腐蚀性液体、易制爆固体等危化品分类存放于相应的标准化学试剂专柜，并分别放置于两个实验室，执行“双人双锁”保管，规范中心危化品使用登记台账，实现对危化品的集中管理。

2.3.2 危险废弃物规范存储，定期处理

根据北京市地方标准《实验室危险废物污染防治技术规范》与垃圾分类要求，中心统一购置并发放生活垃圾桶、实验垃圾桶、危险废弃物回收专用桶等，并在涉及危险废弃物的教学实验室设定危险废弃物暂存区，配备危险废弃物台账、标签，每月定期集中处置回收，最大限度降低危险废弃物的安全风险。

2.3.3 压缩气瓶清除隐患，气体集中管理

中心实验室在开展实验教学过程中需使用压缩气体，包括氢气、一氧化碳等。因此中心各教学实验室具有气体用量大、气瓶存量多、气体种类繁杂等特点。为实现“分区分类、精准防控”，有效降低实验室的气体安全风险，中心结合各教学实验室所处楼层及用气特点等实际情况，对压缩气瓶采取“三步走”管理。

（1）清除隐患。经专业气体公司进行气瓶专项培训后，对中心教学实验室的所有气瓶摸排检查，集中处理、报废超期限气瓶及长期闲置气瓶，降低教学实验室的闲置气瓶存储量。

（2）集中供气。根据《北京市关于开展高校实验室危险化学品安全专项治理工作的通知》文件精神，中心对所有可燃性气体，以及处于地下一层的教学实验室进行集中供气系统改造，将地下室的所有气瓶移至楼外移动式防爆供气柜集中存放、统一管理，实现人瓶分离，减少教学实验室的气瓶安全隐患。

（3）气路整改。为改善中心实验室气瓶繁杂、气路连接不规范的现状，对一层的各教学实验室进行气路改造，规范各类气体报警装置与风机联动装置，根据国家标准和地方标准规范气瓶存放与气路管道，降低教学实验室的气瓶安全风险。

2.3.4 射线实验室专项管理

冶金工程本科教学实验课程有三个实验项目涉及使用辐射设备。针对上课学生人数多、流动性大的特点，实验教学中心针对射线实验室进行了专项整治。硬件防护方面，加建了铅玻璃防护隔间、实验室新风系统、实验室实时监控系统、辐射剂量报警仪、射线指示标志等辐射防护设施，确保射线教学实验室环境安全；射线管理方面，建立了辐射安全专项检查制度，根据辐射设备特点细化辐射防护管理制度，加强师生辐射防护宣传，严格执行专人专管，取得辐射安全与防护培训合格证和放射工作人员证后方可持证上岗，并定期参加复训。

2.3.5 高温实验室“软”“硬”防护管理

高温高压设备在操作不当时容易引起烧伤、烫伤，甚至引发火灾等事故。因此，中心从“硬”建设方面，加强了耐火工作服、耐高温防护手套、防护眼镜、洗眼器、急救箱等相应防护装置的配置，并为实验室配备监控系统、消防报警装置、防火器材等；从“软”建设方面，完善了高温实验室的安全管理制度，要求师生严格按照操作规程使用高温设备，与此同时，对一些使用高温高压设备的实验项目开设虚拟仿真实验课程，辅助实体实验教学的顺利开展，避免安全事故的发生。

2.4 健全检查机制，加强应急演练，落实精准防控

通过多层次、常态化的实验室安全检查机制，可及时排查实验室的安全隐患。中心在进行实验室周查、中心抽查、二级单位月查和学校督查的基础上，积极参加学校、学院邀请的教育部专家与试剂公司专家开展的教学实验室专项检查，根据专业意见及时做好整改工作，有效消除实验室的安全隐患。

根据教学实验室安全特点，制定分类明确、科学完善的应急预案是应对实验室突发事故的重要依据。由于教学实验室人流量大、学生上课人数多，一旦发生紧急情况容易混乱无序，因此，结合各实验室情况建立相对应的应急预案尤为重要。例如，射线实验室制定了《射线检测实验室辐射事故应急预案》，高温实验室制定了《高温实验室热力烧伤处理应急预案》《火灾处理应急预案》等。应急预案包括实验事故发生时的应急响应与处置措施、应急组织机制等，为师生应对安全事故提供指导。此外，每学期组织师生参加防火安全演习、辐射安全应急演练等，以便提高师生应对突发事故的应对能力。

3 结语

本文通过构建“分区分类，精准防控”的冶金专业教学实验室安全管理体系，针对冶金工程专业实验教学中心的危险化学品、高压气瓶、高温高压设备、放射性辐射仪器、危险废弃物等安全风险点，从实验室安全管理制度、实验室安全文化建设、实验室安全专项整治、实验室安全常态化检查机制与应急防控等方面开展教学实验室安全精准管理，减少冶金专业教学实验室的安全隐患，构建实验室安全文化，增强师生安全意识，形成长期有效的实验室安全管理机制，为建设平安和谐、绿色安定的校园环境提供保障。