基于ＳＯＰ的高校实验室火灾危险性分析 么达 （天津市河西区消防支队，天津３００２２２） 摘要：基于标准作业程序（ＳＯＰ），简述了高校实验室场所 常伴随有热量变化。与实验室安全相关的热量释放主要 的火灾安全问题。从高校实验室的常见危险源出发，具体对爆炸 是反应热与反应潜热。其中，反应热主要是指化学反应释 性反应、加料顺序、外界热源／点火源三个方面进行阐述。指出高 校实验室具有易燃易爆化学品种类多、数量大，仪器设备种类多、 引火方式多样，消防安全意识相对较差、人员流动大，安全出口、疏 散通道不畅通的特点。并结合Ｓ０Ｐ，从法律法规、规章制度和操 作程序三个层面对高校实验室提出防火建议。 关键词：消防安全；高校实验室；火灾危险性；Ｓ０Ｐ 中图分类号：Ｘ９１３．４，ＴＵ２４４．５ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９—００２９（２０１７）０４一Ｏ５５３～Ｏ３ 随着国家和社会的不断发展，我国经济和科技水平不 断提高。其中，作为科技主力军之一的高校科研水平也随 之不断发展，高水平、高质量的科研成果不断涌现。但随 之而来的高校实验室火灾事故也频繁发生，给国家和人民 生命及财产造成较大的损害。但是，与工业领域的火灾、 爆炸事故相比，高校实验室事故往往得不到应有的关注。 表１列举了近年来的几起典型高校火灾事故。此外，根据 《中国消防年鉴》（２０１５）中分起火场所火灾情况表中记录， ２０１４年学校场所共发生火灾１ １７９起，造成直接损失 ２ ６９０．８万元，烧毁建筑面积１５ ２９２ ｍ。。由这些事故可 知，关注高校火灾事故十分必要并且迫切。 表１近年来典型高校火灾／爆炸事故 时 间 地点 事故过程及后果 ４月３０日 ２０１３焦 南京理工大学 一个废弃的实验室突发爆炸，施工人员１死３伤 ２０１３芷 宁夏大学 发生爆炸，两个窗户炸损， ４月１１日 能源化工实验室 ２人轻微受伤 ３月２Ｏｌ４年 １８日 北京师范大学 化学楼 学生实验操作不慎发生火灾 ２０１５焦 中国矿业大学 储气钢瓶爆燃事故， ４月５日 化工学院 ５人受伤，１人死亡，１人重伤 ９月２０１５焦 ２２日 北京大学化学楼 实验火焰与氢气管连接处脱落，氢气喷出后被引燃发生火灾 １２月２Ｏｌ５年 １８日 清华大学化学系 发生火灾爆炸事故，１人死亡 ２０１６正 东华大学化学 生物实验室发生爆炸， ９月２１日 化工与生物工程学院 ２人重伤 １高校实验室常见危险源 在众多高校实验室内的常见危险源中，化学反应是涉 及易燃易爆危险品较多、发生事故概率较高的一种情况。 比较典型的反应包括取代反应、加成反应、氧化还原反应 等。化学反应的实质是发生旧键的断裂和新键的形成，通 消防科学与技术２０１７年４月第３６卷第４期 放或吸收的热量，主要有生成热、燃烧热和溶解热等；反应 潜热的隐患主要指预期以外或操作失误而突然爆发的放 热反应，其危害程度与反应类型、反应物类型、反应环境紧 密相关。目前，高校存在的火灾／爆炸危险性较高的几种 情况如下所述。 １．１爆炸性反应 危险性较大的反应主要是爆炸性聚合反应和爆炸性 分解反应。 （１）聚合反应的反应热较大，可达１Ｏ０～１５０ ｋＪ／ｍｏｌ 甚至更高。如果聚合反应处于高浓度或无溶剂的状态下， 此时会发生分解碳化，并常常伴随着爆炸。爆炸主要是由 于聚合反应产生的高反应热造成的。据统计，在化工领域 聚合、硝化、磺化等单元中，由于反应热失控引起的爆炸事 故，聚合反应占失控爆炸事故的４８％。 （２）爆炸性分解反应主要指包括乙炔、乙烯、环氧乙 烷、过氧化氢（双氧水）等在内的气体发生分解，产生较高 的反应热，并引发化学性爆炸，如较为常见的双氧水爆 炸。高浓度双氧水发生分解会导致温度与压力上升，同时 上升的温度与压力会进一步加剧双氧水的分解，进而引起 爆炸事故。 １．２加料顺序 对于剧烈加热与产气的反应，若不能及时将高能物质 移至热容较高且稳定性好的溶剂，易引发燃烧或爆炸事 故。常见的对加料顺序有较高要求的反应包括以下两种： （１）锂、钠、锌、铝等活泼金属与硼烷、氨基钠等液体。 这类液体通常保存在惰性气体、低温或无水溶剂等环境 中。在使用过程中，需要在相应的惰性氛围下，将这类危 险品缓慢加入无水溶剂中。此外，对于无水三氯化铝、氢 化钠等活泼固体，由于固体散热比液体慢，因此需要加入 无水溶剂中。 （２）淬灭液体。对于包括浓硫酸、三氯化磷等在内的 可淬灭反应的烈性溶液，除了要慢慢倒入需淬灭的溶液 外，还要时刻注意温度，防止因热量积聚造成爆炸事故。 １．３外界热源／点火源 外界热源／点火源即引火源，是燃烧的三个必要条件 之一。高校实验室存在很多易引发火灾爆炸事故的热源／ 点火源，具体如下： ５５３ （１）明火，包括酒精灯、搅拌器、各种电机、手机等； （２）电弧、电火花，包括电源开关、化纤或纯毛衣服引 起的静电、感应静电、热电起电等； （３）高温，包括烘箱、电热板、电吹风、散热器等； （４）自燃引火源，包括白磷、烷基铝等可在空气中自燃 的物质；钠、钾等遇水燃烧的物质；氧化物和过氧化物。 ２高校实验室火灾典型特点 高校实验室因其具有内部存放易燃易爆化学品种类 多、数量大等特点而具有极大的火灾危险性。 （１）易燃易爆化学品种类多，数量大。不同实验室的 易燃易爆化学品种类多，涉及化学、物理、生物等多个学科 的试剂、耗材用品。即使同一系的实验室间，化学试剂也 可能有很大区别。一旦发生火灾，起火原因常常不明，且 多伴有有毒气体，对灭火救援造成很大障碍。单一实验室 化学品数量不多，但是从整个实验楼或学校的角度来说， 易燃易爆化学品的数量则非常大。 （２）仪器设备种类多，引火方式多样。高校实验室内 具有较多的实验仪器和设备，包括计算机、加热设备、空 调、测试仪器等，主要存在的问题包括以下几个方面：一是 很多仪器设备功率较大，变电箱和整体供电线路的负荷较 大；二是部分加热设备加热温度高，造成周边环境温度高； 三是很多实验室内的实验持续时间较长，存在实验人员脱 岗的现象；四是仪器设备种类多，涉及高温、高压、超声波、 电离辐射、静电、真空微波辐射等多种工况，引火源方式多 样，导致灭火方式各异；五是高校实验室涉及的仪器设备 种类多，安全操作流程各不相同。因此，高校实验室发生 火灾的可能性较高，且一旦发生火灾，较难判断火情。 （３）消防安全意识相对较差，人员流动大。高校实验 室的实验人员以硕士生和博士生为主，在消防安全方面存 在较多问题。一是人员流动性大。通常情况下，硕士生在 读时间为３ ａ左右，博士生在读时间为３～５ ａ。因此，实验 室人员流动性较大。而实验楼管理员和门卫等值班人员 也具有一定的流动性。二是高校实验室的实验人员、实验 楼管理员和门卫等人均没有受过专业的消防安全培训，存 在消防安全意识较差的问题。遇到突发火灾、爆炸事故， 应急处理流程易出现问题，进而无法第一时间控制初期火 灾。三是部分实验楼管理员和门卫等人员存在值班时间 吸烟等现象，也造成一定的火灾隐患。四是有关各类仪器 设备安全操作规范方面的人员培训相对不足。实验人员 易出现不规范操作，可能造成火灾、爆炸事故。 （４）安全出口、疏散通道不畅通。安全出口、疏散通道 是火灾时保证人员安全疏散的重要设施。但高校实验室 普遍存在堵塞安全出口与疏散通道的现象，存在很大的安 全隐患。此外，高校实验室常常根据后期使用情况进行改 ５５４ 造，存在实验室内部搭建多层平台或邻近实验室打通的现 象。内部搭建多层平台造成火灾荷载增大，且给事故时人 员疏散和初期灭火造成一定的障碍。紧邻实验室打通会 导致火灾更易蔓延至邻近实验室。 ３基于ＳＯＰ的防火建议 ＳＯＰ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）指标准作业程 序。它是指采用统一的格式，将标准操作步骤与操作要求 描述出来，用以指导标准作业。ＳＯＰ在实际应用时，可延 伸至法律法规、规章制度或作业程序。延伸后的ＳＯＰ可 被称为广义的Ｇ—ＳＯＰ（ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ ｓｔａｎｄａｒｄ）。广义Ｇ— ＳｏＰ主要包括三个层次：第一层次为法律法规（法规标 准）；第二层次为规章制度（管理标准）；第三层次为操作程 序（操作标准）。本质上ＳＯＰ能够顺应并正确反映客观规 律。从四个方面对ＳＯＰ进行展开：人的不安全行为；物的 不安全状态；环境的不安全因素；管理措施的落实。 ３．１第一层面Ｓ０Ｐ（法律、法规与规范） 世界各国对于危险化学品的安全管理十分重视。联 合国所属机构及国际劳工组织制定了《作业场所安全使用 化学品公约》（第ｌ７０号公约）和《作业场所安全使用化学 品建议书》。我国于１９９４年批准通过该《公约》与《建议 书》。联合国于２００３年制定了《全球化学品统一分类和标 签制度》（简称“ＧＨＳ”，又称“紫皮书”）。 我国于２００２年发布了《危险化学品安全管理条例》， 规范了危险化学品的生产、储存、使用、经营和运输的安全 管理。在国家标准方面，我国制定有ＧＢ ６９４４￣危险货物 分类和品名编号》、ＧＢ １２２６８《危险货物品名表》、ＧＢ １３６９０￣常用危险化学品的分类及标志》和ＧＢ １８２１８｛｛危险 化学品重大危险源辨识》。此外，还有一系列行业标准等 标准制度以及包括化学品安全技术说明书（ＭＳＤＳ）在内 的专门化学品安全数据说明。但是，与高校实际在用的化 学品种类相比，这些标准规范规定的和安全数据提到的化 学品种类还远远不够。因此，除了按已有要求操作外，还 要制定专用特定高校实验室的安全数据库，以减少因对危 险化学品物性不了解造成的火灾、爆炸事故。 此外，对于灭火器材与设施，国家和地方均制定 了相应的规定，比如灭火器定期更换与检测周期、灭火器 材设置种类与数量、火灾报警器与火灾探测等方面。 ３．２第二层面Ｓ０Ｐ（规章制度） 第二层面ＳＯＰ的重要构成因素是安全管理制度，包 括规章制度、管理规范与规程。具体而言，包括安全责任 制、安全绩效考核、危化品管理制度以及实验室区域功能 划分制度等。 安全责任制是综合各种安全管理和操作规程，对实验 室内部的老师、学生以及实验楼管理员和门卫等应负的责 Ｆｉｒｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ａｐｒｉｌ ２０１７．Ｖｏｌ ３６．Ｎｏ．４ 任加以明确规定。因为高校实验室是一个特殊的单位，其 单位内的主要实验人员是学生，所以根据其特点进行区 分，并结合相应的安全教育进行强化。基本原则有两个： 一是明确应做的事情；二是如果没有做到应做的事情，会 产生什么样的后果。对于探索性试验或具有一定危险性 的试验，建议以小组形式建立安全责任制，充分发挥共同 负责和共同监督的任务。 安全绩效考核一般是通过量化的指标实现对安全事 故的控制。具体而言，对于高校实验室，可包括出现违规 操作的次数、损坏仪器设备次数与程度、出现事故次数 等。此外，对于表现良好的人员，还应根据具体情况建立 奖惩制度。合理的安全绩效考核制度和奖惩制度是安全 责任制实施的重要保障。 危险化学品管理制度可包括《剧毒化学品安全管理制 度》、《易燃易爆化学品安全管理制度》、《有机溶剂管理制 度》等。而实验室区域功能划分管理是指根据实验的类 型、实验所用试剂的类型与所需安全防护的距离等因素， 将相同和相似的仪器设备或操作流程划分在统一区域。 这样也方便安全操作流程（第三层面ＳｏＰ）的制定与实施。 此外，高校实验室管理人员还应根据国家与地方法律 法规与规范规定，对于灭火器材与设施制定严格的管理制 度，保证器材与设施能够发挥正常的作用。 ３．３第三层面ＳＯＰ（操作程序） 第三层面ＳｏＰ主要包括高校实验室涉及各类单元操 作规范（流程规范和仪器设备使用规范）、易燃易爆危险品 使用注意事项、应急响应流程等。实验室常用的易引起火 灾爆炸事故的仪器设备主要是各类加热设备，包括马弗 炉、烘箱、微波加热器、旋转蒸发仪以及各类水浴、油浴和 沙浴加热器等。常见危险反应流程包括过氧化物及氮氧 化物、正价卤化物、叠氮化物、硝基化合物、金属有机化合 物等参与的反应与硝化反应等强放热反应。此外，一些与 易燃液体接触的常规设备也需要注意，如水循环真空泵。 在使用水循环真空泵时如果更新水不及时，容易造成水温 上升，真空度下降。若抽滤乙醚等低沸点易燃液体，容易 在水泵箱里积聚，当易燃液体蒸气浓度达到爆炸极限时遇 电机火花易发生燃爆现象，将水泵烧毁，引发大火。对于 上述仪器设备与反应流程应制定严格的安全操作程序规 范操作行为。 根据２０１５年《中国消防年鉴》，学校场所火灾起火原 因中，电气原因有４８２起（占４Ｏ．９６％）。由此可知，安全用 电在高校场所十分重要。高校实验室几乎所有的仪器设 备都需要用电，涉及高温、高压、电离辐射、真空微波辐射 等多种形式。一旦电路出现问题，与仪器设备的操作工况 接触，极易发生火灾。因此，制定专用仪器设备的用电安 消防科学与技术２０１７年４月第３６卷第４期 全规范十分重要。 ４结论与展望 近年来，随着我国科技事业的高速发展，高校科研成 果也快速增加，但随之而来的火灾爆炸事故也时有发生。 笔者从高校实验室常见危险源、典型火灾特点等对其进行 分析。基于ＳＯＰ，从法律法规（法规标准）、规章制度（管理 标准）和操作程序（操作标准）三个层面进行阐述。但是， 高校实验室涉及的不安全因素较多，且处于不断地变化之 中。为了降低事故发生的可能性，还需要国家、高校和个 人的共同努力，才能保证高校实验室的安全氛围。 参考文献： ［１］赵成知，杜向锋，王晨，等高校实验室火灾及预防［Ｊ］．安全，２０１６，３１ （３）：６６－７０． ［２］宁浩男，高崎，陈金，等．高校实验室消防安全评价［ＪＪ＿消防科学与技 术，２０１６，３５（５）：７１０—７ｌ３． ［３］李志红．１００起实验室安全事故统计分析及对策研究［Ｊｊｌ实验技术与 管理，２０１４，３１（４）：２１０－２１３ ［４］消防局．消防安全技术实务［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２０１６． ［５］徐继有．有机合成安全学［Ｍ］．北京：科学出版社，２０１６ ［６］马子超，李杰，岳忠．高校宿舍楼火灾应急疏散研究［Ｊ］ｌ消防科学与技 术，２０１６，３５（７）：９３５—９３８． ［７］李冉冉．高校实验室消防安全管理探讨［Ｊｌｌ消防科学与技术，２０１５，一 一一 ３４（２）：２７７－２８０． 耋ｌ一 ．～ ～一Ｆｉｒｅ ｒｉｓｋ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＯＰ ＹＡｏ Ｄａ 作者简介：么 达，男，天津市河西区消防支队支队 长，高级工程师，主要从事消防监督管理工作，天津市河西 区怒江道８号，３００２２２。 收稿日期：２０１６－１１－２６ ００
