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      安全的化學實驗室該怎么樣?
      發布日期: 2018-12-24

      安全的化學實驗室該怎么樣?

      近年陸續發生的實驗室爆炸等悲劇,讓我們反思怎樣避免這種情況的發生?怎樣建設和管理實驗室?

      2015年12月18日上午,清華大學化學系何添樓一實驗室發生火災爆炸事故,事故造成一名實驗人員死亡!

      實驗室既是科研工作的重要場所,也是培養人才的重要基地。國內高校在化學實驗室管理方面存在很多的問題,如何實現化學實驗室的有效管理,資源的合理利用,設備的管理和維護,科研創新平臺的共享已經成為實驗室能否有效培養人才,加強學科建設和對外服務的關鍵問題。英國的實驗室體制完善,管理到位,設計合理,有很多地方可以為我們所借鑒。

      布里斯托大學(University of Bristol, UOB)化學系是英國著名的“紅磚大學”之一,其化學系是英國規模最大的化學系之一,專業學術排名是全英第四。英國著名的“chemlab”化學實驗技能仿真實驗室就設在UOB化學系,化學系擁有英國皇家化學學會的院士十余名之多,很多教授在國際上享有崇高的學術地位。我訪學期間是在Stephene Mann教授的課題組,通過實地感受英國化學實驗室管理的嚴謹和規范,深刻體會到英國人的高度協作和職業意識。

       

      1. 實驗室的安全管理模式

      國內的實驗室長期忽視實驗室安全問題,很多實驗室在建設之初就沒有認真地考慮化學實驗室的特殊要求。沒有配備基本的安全設施,也缺乏安全知識的宣傳和普及教育。英國化學實驗室安全設施齊全,實驗樓的設計也充分考慮了發生事故后逃生的安全通道。進實驗室的第一次培訓就是告知實驗室的安全措施,防火設備的放置位置,發生意外的逃生通道等信息。系里每個月都要演練一次警報逃生,規定在聽到警報聲后實驗室所有的教師和學生都必須第一時間無條件地停止試驗,離開實驗樓,沿安全通道疏散到室外安全地帶,直到警報解除。

      盡管國內也反復強調實驗室的安全教育和管理,但多流于形式,難以長久堅持,缺少確實可行的具體措施來保證安全教育深入人心。Bristol大學化學系非常重視實驗室安全和人身安全,每個實驗室都配備噴淋器、洗眼器和急救包。規定每個人在實驗室必須佩戴防護眼鏡、手套和工作服。每學期都會安排系主任作安全知識培訓的報告,不僅要求所有的本科學生必須參加課程,而且要求剛進實驗室的研究生、博士后、訪問學者等科研人員必須參加安全教育培訓,對于因故缺席的人員通知參加下一輪的循環培訓。

       

      相對于基礎實驗室,科研實驗室的管理更加復雜,雖然一個實驗室的研究方向相對固定,但是所做的實驗還是千差萬別,預防意外是英國實驗室安全管理的大前題,目的是要使每一位工作涉及有害物品和危險工序的學生及工作人員,對這些危害有一定認識,更懂得按操作安全細節及校方安全管理之要求,保護自己,以免發生意外。為配合此目標,學校制定了一套有效的安全措施。英國Bristol大學化學系采用每個學生填寫風險評估報告(General Risk Assessment Record)的方法來保證其在做實驗前了解實驗的目的和意義,掌握所用試劑的毒性和安全防護措施,熟練操作大型的測試設備等。在評估報告中要明確實驗的主要內容、所使用試劑的特性和是否進行了相應的安全培訓。通過查閱化學品安全說明書(Material Safety Data Sheet,MSDS)來了解化學品的理化特性(如PH值、閃點、易燃度、反應活性等)以及對使用者的健康(如致癌,致畸等)可能產生的危害,做到心中有數。實驗相關人員簽字后提交教授簽名確認后方可進入實驗室。如果使用特別危險的試劑的話,還需要專人進行特別的風險評估,真正做到防患于未然。

      2. 實驗室試劑和耗材的管理模式

      英國大學并無專門的實驗室管理機構和管理人員,但是實驗室的管理井然有序。英國高校根據實驗室的使用情況,對全校所有的電氣設備進行定期的檢修,以免線路老化,年久失修而造成安全隱患。大型的設備成立獨立的管理機構,如電鏡室,X射線衍射室,核磁室等。而一般的設備則由各個課題組負責管理和維護。

      以筆者訪學的Mann教授的課題組為例,該課題組在實驗室的管理方面實行分配協作的體制, 這個方法有利于提高實驗室的效率。由于一個實驗室要使用多種不同的儀器和設備,不可能讓每個人都掌握這些方法。為此課題組把實驗室的一些具體工作分配給每位教師和研究生來負責管理。例如購買日用耗材,試劑的訂購和管理,測試設備的管理和維護等任務,讓大家有責任感和主人翁的自豪感,大家的科研環境要大家來維護管理,對實驗室的操作不規范的事情及時進行監督和處理。一般指定的負責領域與負責人日常的實驗相關,這樣負責人很快成為實驗或者儀器的專家,他不僅可以教其他的實驗室成員使用設備,還可以幫助解決實驗中遇到的問題。

       

      國內的課題組在試劑耗材的使用和管理方面存在諸多誤區。首先,試劑的管理信息不透明,經常重復性的購買試劑,使用效率不高;其次,試劑的存放不當,發生試劑的污染,分解等造成浪費,甚至存在安全隱患;最后,很多學生和教師對試劑的毒性和使用方法缺乏必要的專業知識,這些都嚴重影響了師生的身心健康和科研的正常開展。

      英國大學里試劑耗材的使用和管理充分體現了科學合理、方便使用的原則。Bristol大學采取耗材集中領用制度?;瘜W系有一個材料庫(store)來專門負責常規通用試劑和耗材的采購和領用。采購耗材的費用來自于課題組的項目經費,教授們按照獲得經費的多少拿出一部分來集中采購耗材, 供整個學院來使用。當需要領用物品時,可以登錄網站查找物品清單,選擇需要的實驗耗材填寫耗材領用清單,注明所屬的實驗室和領用物品的規格型號和物品編號,然后去材料庫領用即可。如果屬于某一個課題組常用的特殊耗材,也可以通知材料庫集中采購,然后課題組派人集中領取,放置在課題組實驗室供人自由使用。

       

      規模較大的課題組里會指定專人負責對試劑作登記、注銷和分類擺放,及時更新電子版的試劑清單。當開始訂購新試劑,要及時將試劑信息發給試劑負責人,以便其隨時更新化學品清單。如果試劑需要改放在另外的位置,要通知試劑負責人變更試劑信息。一旦用完一瓶試劑,在試劑登記本上記下相應信息(隨后再電子版上作更新),并把空瓶處理掉。試劑的存放位置需要參考具體試劑的保存條件,需要低溫保存的試劑分別放置在分離的冷藏或冷凍冰箱中保存;易潮解的試劑專門放置在在玻璃的干燥柜中存放;有毒、易揮發的有機試劑放在通風櫥下面的柜子中存放。對于實驗室不再需要的試劑,在學校范圍內免費轉讓,不但能有效利用和節約資源,而且也減少了回收處理舊試劑的成本。

       

      國內高校在處理實驗廢物和廢液方面大部分沒有設置單獨的排污系統,也缺乏統一的處理措施,大部分廢液隨意傾倒入排水系統,不僅腐蝕排水管道,而且污染了生活用水。在英國大學對實驗的廢液、耗材的處理有著嚴格的垃圾分類和專人處理的方法,實驗室一般將普通垃圾、玻璃以及有尖銳利器(注射器針頭)的廢物區分開來,使用顏色鮮明的垃圾桶來進行標示,以避免對清潔人員造成不必要的傷害, 然后統一回收處理。對廢液有專門的人員進行單獨處理。

      3 實驗室大型設備的管理模式

      英國實驗室管理十分先進,開放程度高,研究人員可以隨時動手實驗和進行測試,設備的使用效率非常高。值得一提的是門禁制度、郵件組通訊和網上預約登記的制度。這些制度環環相扣,形成了一整套先進的管理模式。英國有一套先進的門禁制度,當你一跨進校園后,首先需要辦理一張校園卡,根據不同人的身份授予不同的權限,即可以充值費用,在圖書館借書、復印、掃描和打印資料,也可以在任何時候進出學院。學院內部實行密碼門禁制度,每個實驗室都有自動的密碼鎖,一般只有本課題組的人員知道密碼,公共的電鏡室和X射線衍射室也有密碼,一般經過培訓的人員都知道密碼,可以自由進出。即使是在非工作時間,也可以自由使用這些公共資源,為科研人員的創新活動提供了充足的條件。

       

      校內郵箱和郵件組體系形成一個高效、快捷的信息網絡。學院的重大活動、學術會議通知、設備的測試信息、培訓的通知等等都能通過郵件組的功能來實現。當你一進入學校,就要辦理一個網絡登錄賬號,同時擁有一個郵箱,此時你已經加入到相關學院的郵件組里,能夠收到學院的相關郵件。之后你還會加入一些課題組的郵件組,諸如組會通知、課題組的重要事項等都會通過郵件的方式通知組里的所有人。你也可以給某個郵件組群發郵件。

      設備網上預約體制也是英國高??蒲泄芾淼囊淮罅辽?。全校有一個通用的日歷管理軟件(calendarsoftware),可以搜索校內的所有資源,通過交互選擇,形成具有自我風格的用戶界面,以后每次登錄后就可以直觀的查看相關設備的本周內的預約登記情況,根據自己的實驗進度決定預約時間,預約某些大型設備需要相關的設備技術人員給你授予權限,當你還沒有進行培訓或還未通過考核時,便不能自主預約設備,只能查看預約情況。此時只能通過技術人員或者課題組內有預約權限的人員幫你預約,等你通過考核后就能自主預約了。

      由于科研的不確定因素很多,當你在預約時間測試時由于樣品未準備好,或者其它原因不能按時測試,如果和預約時間還有一定時間間隔,你可以取消自己的預約,這樣其他人就可以預約這個時間,有時候時間很緊張,你還可以通過發郵件給學院的郵件組來轉讓測試預約,這樣所有的人都能及時看到你的信息,并充分利用機時。國內雖然也使用設備登記制度,但多流于形式,少登,漏登現象時有發生。

      很多設備都是到最后檢查儀器使用情況的時候再匆忙補錄,難以真實反映設備的實際使用情況。如果設備在使用過程中發生問題,也難以追查責任,找出問題的原因。使用網上預約登記制度可以實時的登記設備使用情況,方便設備管理者及時準確地了解設備的使用情況,也方便設備的使用者安排自己的科研工作,做到了公開,透明,實時和準確的管理大型設備,真正做到了設備的合理共享和高效使用。

      科研儀器的高度共享,利用率非常高, 科研的自由度很大。他們采用一種培訓、考核、自由預約(大型設備網上預約,小型或課題組內設備登記預約的方式)、自主測試的模式?,F就透射電鏡來看一下國外的大型設備管理運作機制?;瘜W系有三臺透射電鏡,其中一臺高分辨電鏡、兩臺掃描電鏡、兩臺原子力AFM電鏡及一些相關的噴金,鍍碳膜的附屬設備。管理這些設備只有兩位技術人員(technician)。technician在英國高校的地位是很高的,工作也很穩定,因為沒有他們,設備就運轉不起來。課題組的管理還是由教授領導的研究人員自己負責組織和管理的。有時候technician也附屬于某些課題組,比如,Bristol的電鏡主要是由兩個大課題組的經費來維持的,所以管理電鏡的technician平時也參加我們課題組的組會,但是他們一般不做科研,兩人中有一個年輕人也是博士,后來教授推薦他去了另外的高校謀得了教職。

      一般來說設備只要是使用,難免會出問題。但多套設備就能保證正常的使用,當多套設備都處于工作狀態的時候,三臺透射電鏡各有定位, 因為透射電鏡的使用一般要經過培訓后大概20小時的上機練習才能掌握所有的基本功能的使用,拍出比較清晰的照片,所以其中一臺主要用來培訓,練習和做選區衍射分析;另一臺配備了高分辨的CCD系統,能照高倍數的照像,但沒有安裝能譜系統,這樣就使兩臺電鏡各有所長,保證大家根據自己的測試要求來選擇。第三臺是高分辨的TEM,能做晶格高分辨照片,這臺設備一般只能由電鏡管理人員來操作,要做的話是要單獨收費的。從中我們不難看出,國外的一流大學在科研的組織管理,測試平臺的搭建方面等方面非常有經驗,形成了一套嚴格培訓,自主預約、自行操作、資源共享的科研軟硬件環境。


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