为了避免爆炸等事故发生，化学实验室是如何进行安全防护的？ 第1页

感谢李翛然邀请。

两年前我在高分子化学专栏里发过一篇yjjart：聊聊实验室安全，对比了一下国内外高校对于化学实验室安全的管理，其中就提到了不少实验室安全管理的方法。最近挪到了一个新坑，伯克利国家实验室（Berkeley Lab）。新单位因为是美国能源部下属、加州大学托管的联邦政府承包商（Federal Contractor），按照入职培训时候的说法“Berkeley Lab发生些什么事情都是要上头条的”，所以安全管理十分严格。我也想借这个回答，聊聊新单位的安全管理。

就目前三周以来的感觉，这边的安全管理总结起来就是准确、严格、可执行，相较于高校的安全管理更完善。

同样是基于OSHA的相关规定，Berkeley Lab制定了自己的安全管理方案，称为整合安全管理（Integrated Safety Management, ISM）Integrated Safety Management (ISM) 这套管理方案印在了每个人的工牌上。ISM要求在五个阶段上控制安全风险：项目开始前定义工作的范围、评估风险、开展风险控制、实施工作、工作成果产出后需要总结并反馈安全管理的经验。

提到安全管理，我又不得不拿出来OSHA的风险控制金字塔。

金字塔从上到下有效性依次降低。

第一层：消除和替代，即不使用危险化学品或者用更低危险性的化学品替代，从源头上降低危险。为此OSHA提供了工具包https://www.osha.gov/dsg/safer_chemicals/index.html

避免使用危险化学品是最有效的安全防护，举个例子，在溶解性允许的情况下，用水替代有机溶剂、用乙醇替代甲醇，都是这方面的措施。

在题主提到的曼大的事件，涉及到的是丙酮和双氧水反应生成过氧丙酮。过氧丙酮因为极易触发且爆炸威力巨大，引起了恐慌。这就涉及到了危险化学品的使用和区分，丙酮是易燃有机化合物，双氧水是强氧化剂，原则上两者需要隔离存放，且两者属于已知的不相容化合物。目前不清楚这一事件是意外还是有人故意为之。如果是意外，那就涉及到第三层的管理不到位，如果是有人故意混合这两种化合物，只能说防不胜防了。

总之，使用任何化学品前阅读材料安全性数据表（Safety Data Sheet, SDS）是一个好习惯。

化学品管理有一个很重要但很难做好的方面其实是库存管理，Berkeley Lab在这方面远好于我之前工作过的实验室。首先，所有进入实验室的试剂从快递拆封开始就需要贴上条码并登记在册，有专人扫码录入数据库。试剂用完后必须撕下条码贴在另一个记录本上，专人负责删除数据库中的记录。即使是常用有机溶剂也执行相同的规定，只是由专人订购使用固定的条码编号。

库存管理方面，试剂隔离（chemical segregation）尤为困难，因为大多数人总是倾向于使用方便查找的名称排序。这一点上，Berkeley Lab近乎执念，我们实验室就分出可燃且无腐蚀性试剂、无腐蚀性氧化剂、酸性不可燃、碱性不可燃、氧化性酸、可燃酸、可燃碱等柜子，且任何液体试剂或有毒试剂必须放在塑料托盘里，托盘溶剂必须大于托盘内最大试剂瓶的溶剂。总之任何可能互相反应的试剂都必须隔离。

废弃物也执行同样严格的隔离，含有可燃有机物的废液必须存放在金属的防火桶（flamcan）里，无机废液需要分别存放在不同的塑料容器内，所有的废液容器需要存放在塑料托盘里且记录每次倒入的废液详细组成。手套、纸巾、一次性塑料器皿因为可能被试剂污染，不能放入普通垃圾桶，同样有固体废弃物垃圾桶存放。针头内一般残余的试剂无法清除，所以存放在通风橱内的锐器盒中。一次性玻璃器皿和碎玻璃的处理和CMU一样，放在内衬塑料袋的纸板箱内。所有含有纳米颗粒的废弃物，需要另外单独设置容器存放。容器放满后还需要在外面扎上塑料袋以减少纳米颗粒扩散。

第二层：工程控制，主要包括通风和隔离。

合规地使用通风橱是一种非常有效的安全措施。包括保证通风橱正常排气，正面气流不小于100英尺每分钟，通风橱高度不高于18英寸，通风橱外沿不要摆放物品。

通风橱不仅可以避免使用者吸入有害气体，同时也在发生爆炸事故时提供一层额外的保护。关于通风橱的最小高度，CMU和Berkeley Lab有不同的规定，CMU要求不低于6英寸，否则有可能造成返流，而Berkeley Lab要求在不影响工作的前提下尽可能放低通风橱，欢迎懂流体的朋友们进一步讨论。同时Berkeley Lab的通风橱还有三片水平移动的玻璃用于在工作中提供额外保护。其实，如果在明知有爆炸风险的情况下，避免开展工作是最有效的防护（下文有进一步讨论），如果必须要进行相关的话，聚碳酸酯防护板也是一个不错的选择。除了通风橱以外，手套箱也可以有效地保护使用者。

工程控制方面，我现在工作的这个Molecular Foundry因为是新建的楼，总体做得相当不错，除了通风橱外，在过道里有格式灭火器并明确划出了灭火器前禁止摆放物品的区域。自动触发的洗眼器设置在每个实验室的水槽边，过道里有多个一体式的喷淋-洗眼器，办公区域与实验室之间有自动防火卷帘。另外在不同楼层有多个应急出口。

第三层：管理和实践控制，主要通过合理工作安排。

管理控制的另一个层面就是安全培训。刚入职的时候，因为是有机实验室，需要完成10多门安全培训课程，主要的内容就是围绕上述ISM展开的。同时，在完成的安全培训前不准许独立开展实验室工作，否则需要导师全程陪同。我比较幸运，线下课程都在我入职两周内约上了，因此在入职10天之后就可以进入实验室，听说有些同事最长等了一个月才能进实验室。完成安全培训之后，仍然需要在导师陪同下进行一段时间的工作，称为在岗培训（On Job Training），直到导师认为可以安全地独立开展工作为止。

Berkeley Lab还有一项有意思政策称为Stop work policy，即任何员工都有权要求立即停止正在进行的工作，直到主管能够有效控制安全风险。

第四层：个人防护设备

个人防护设备（personal protection equipment, PPE）是所有其他防护手段失效之后的最后屏障，因此也是有效性最差的保护。对于化学实验室来说主要包括手套、实验服、护目镜，以及容易忽视的长裤和不露脚面的鞋子。手套方面，因为是实验室统一采购，不需要课题组承担费用，因此这边的手套相比于CMU用到的更长也更厚，保证能够完整覆盖到实验服袖子，另外除了普通的丁腈手套也有可以适用于不同试剂的其他手套选择。实验服这件事情上，我知道许多人不喜欢穿，我以前也不喜欢穿。当年我们开玩笑说，只有在冬天天气太冷或者夏天空调太冷的时候才会穿上实验服。但是Berkeley Lab对实验服的要求非常严格，一方面作为加州大学系统的成员，有UCLA事故的惨痛教训（Sheri Sangji case，受害者当时候如果穿着的是防火实验服而不是化纤衣物的话，事故的严重程度可能会大大减轻），另一方面，我们工作的实验室是对外开放参观的，衣着上自然也不能太随意。实验室配备的是防火防腐蚀的实验服，穿上之后其实也是多一份安心。至于不戴护目镜、穿短裤、拖鞋/凉鞋进实验室这种事情我是不能理解的，暴露的皮肤不会难受么？可能是我长期戴护目镜养成的习惯，一旦不戴护目镜进实验室，我就会有一种睁不开眼镜的感觉。

昨天新闻里得知，北京交通大学的实验室又发生了十分严重的爆炸事故，造成严重的人员伤亡。目前事故的原因还没有见诸报道，也就不在这里进一步讨论了。每当看到这样的新闻就十分痛心，因为我相信实验室的安全风险是可以控制的。化学实验室各种的安全措施，归根结底是为了保证实验室工作人员的安全。有时候人为失误无法避免，但是时刻保持安全的意识多少能减轻失误的后果。最后送上写在Matyjaszewski课题组内部安全规定最后的一句话：Do not take for granted the fact that we work in a potentially dangerous business.