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实验室安全管理及教育必需

【摘要】:因此,树立 “安全第一”的观念、营造实验室安全工作环境和保护实验室人员的安全,是实验室管理需要解决的首要问题。分析实验室安全事故的规律,总结安全事故的经验,建立健全安全预防机制,贯彻 “预防为主,安全第一”的方针,才能有效地防止实验室安全事故的发生。安全教育的任务就是要不断提高人员的安全教养。

一、实验室的安全管理

实验室安全是实验室工作正常进行的基本条件。统计分析表明,实验室发生设备事故和人身事故往往都是管理不善、措施不力、操作不当或认识不够所致。因此,树立 “安全第一”的观念、营造实验室安全工作环境和保护实验室人员的安全,是实验室管理需要解决的首要问题。

(一)实验室安全管理概述

1. 实验室安全的重要性

实验室安全管理工作直接影响着实验室的发展速度和规模,影响着实验室教学科研的研究成果和水平。分析实验室安全事故的规律,总结安全事故的经验,建立健全安全预防机制,贯彻 “预防为主,安全第一”的方针,才能有效地防止实验室安全事故的发生。

2. 实验室常见安全事故类型

(1)危险化学品类事故 多发生于化学、生物类实验室,这些实验室在实验过程中使用多种易燃、易爆物质,并在做实验时产生各种易燃、易爆的物质,而且这些实验室使用电源和火源又较多,由于操作不当或违反操作规程,极易引起火灾和爆炸。

(2)电气火灾类事故 多由于实验设备陈旧,质量较差,操作人员用电不慎,而引起电气火灾和触电灼伤或电休克等事故。引起电气火灾的主要原因:电线老化短路,超负荷大电流,接触电阻过大,电器设备发生火花或电弧静电放电产生火花、过载等。

(3)压力气瓶类事故 易发生的危害:①压力气瓶遇高温或强烈碰撞会引起爆炸;②易燃气体在空气中泄漏达到一定浓度时遇明火会发生爆炸;③有毒气体泄漏能造成中毒和环境污染

(4)放射源辐射类事故 ①短时间大剂量的射线照射会导致人体机体的病变;②长时间小剂量的射线照射有可能产生遗传效应;③大量吸入放射性物质可能导致人体内脏发生病变。

(5)人身毒害类事故 多发生于实验人员在做化学实验时不了解化学药品的性质、危害性、正确的操作方法而造成操作失误而发生的事故。化学药品配制、使用不当引起爆炸或者液体飞溅也可能使人体受到伤害。有些化学药品既有易燃易爆或腐蚀性,同时又有毒害性,事故轻者损伤皮肤,引起皮炎,重者会烧毁皮肤,损伤眼睛和呼吸道,甚至会损伤内脏和神经,造成长期中毒。

(6)剧毒药品类事故 ①摄入微量剧毒药品即可使人致残或有生命危险;②剧毒药品使用不当会造成环境的严重污染;③剧毒药品丢失或被盗不但会给实验室带来麻烦、而且会给实验室和社会造成重大影响。

(7)病原微生物类事故 有些病原微生物对人类是致病的,管理不当会对实验人员自身造成伤害,扩散到实验室以外繁殖,将毁灭家畜和农作物,伤害到人类,对环境造成广泛的损害。

(8)仪器设备类事故 仪器设备类事故分为仪器设备伤人事故和设备损坏事故。前者多半是由于操作不当,违反操作规程,缺少防护措施,缺乏保护装置所致。后者是由于错误操作,设备老化,存在缺陷和故障或外来不可抗拒的突发故障(如停电等原因)造成。

(9)化学污染类事故 主要表现在两个方面:①化学废液收集不当会导致环境及地下水污染;②随意乱倒化学废液、乱扔化学废物,不仅污染环境,而且还会伤及无辜。

3. 安全技术的原理和预防原则

(1)安全技术的原理

① “三E”措施(又称为三E原则):所谓 “三E”是指技术(Engineering)、教育(Education)和管理(Enforcement)三个方面。该措施指出,要确保安全工作和防止人为错误造成的事故,必须从这三个方面采取综合措施,缺一不可。其中,技术是指要有一个符合安全技术要求的设计,包括工艺流程、操作条件、设备性能、选用材料、施工制造等方面。教育是指要不断提高人员的安全教养。管理不仅是指组织协调,而且是包括以法令、章程、标准、制度等内容在内的制订和执行。

②海因列希法则:海因列希法则是指重伤死亡,轻伤及无伤事故的比例为1∶29∶300,也称为330法则。根据海因列希法则,要消除重伤与死亡事故,就要减少轻伤事故,特别要重视那些平日无所谓的无伤事故,只有这样,才能克服那些麻痹大意,由小而引起的重大事故,才能减少事故的重现性。

③ “四M”原则: “四M”指人(Men )、机械(Machine )、媒介或环境(Media)和管理(Management)四个方面。该原则指出,人(包括所有的有关人员)是安全生产的关键;机械、媒介或环境都是与安全有密切联系的重要因素;安全管理则是要使人有安全感和必须安全的欲望。

(2)预防生产事故的一般原则 危险因素根本消除原则、预防原则、减弱原则、加固或加强原则、隔离原则、时间防护原则、连锁原则、屏蔽原则、取代原则、警告牌示和信号装置。

4. 安全管理

不论哪种理论和原则都提示我们,全面系统地掌握实验安全管理的相关知识,不仅有助于实验室人员及相关人员理解和执行国家的有关规定,也是相关人员遵守操作技术规范、避免发生实验事故的基础。

(1)安全管理的要点原则 建立健全安全管理规章制度,实行科学化、规范化管理。

(2)安全管理措施

①建立完善的安全管理机构:建立完善的安全管理机构,是确保实验室安全管理的基础。

②健全安全管理规章制度:制度是做好实验室安全管理工作的保证,实现安全管理科学化就是要使安全工作规范化。包括:实验室安全管理规则;实验室安全卫生守则;危险化学品管理办法;剧毒品管理办法;放射性同位素与射线装置使用管理规定;实验室安全用电管理规定;特种设备安全使用管理办法;压力气瓶安全使用管理规定;危险化学品废物处理规定等。

③安全检查:安全检查的主要内容为随时了解实验室安全情况,每天检查实验室的房屋、水、电、设备状况,危险品存放状态,灭火器、门窗状态等,并要做好记录,记录的内容还应该包括存在的隐患和整改措施。

④安全教育:安全教育是防止事故发生的预防性工作。安全教育的任务就是要不断提高人员的安全教养。通过教育,提高各类人员的操作技能,懂得生产过程中不安全因素的所在及如何防止,一旦事故发生,能迅速冷静地去排除事故。

(二)实验室一般安全

1. 化学试剂的安全操作

(1)防止中毒

①一切药品瓶必须有标签;剧毒药品必须有专门的使用、保管制度。在使用过程中如有毒药品撒落时,应马上收起并洗净落过毒物的桌面和地面。

②严禁试剂入口,严禁以鼻子接近瓶口鉴别试剂。

③严禁食具和仪器互相代用,离开实验室、喝水及吃食品前一定要洗净双手。

④使用或处理有毒物品时应在通风橱内进行,且头部不能进入通风橱内。

(2)防止燃烧和爆炸

①挥发性药品应放在通风良好的地方,存放易燃药品应远离热源。

②室温过高时使用挥发性药品应设法先进行冷却再开启,且不能使瓶口对着自己或他人的脸部。

③在实验中要除去易燃、易挥发的有机溶剂时应用水浴或封闭加热系统进行,严禁用明火直接加热。

④身上或手上沾有易燃物时,不能靠近灯火,应立即洗净:

⑤严禁氧化剂与可燃物一起研磨。

⑥易燃易爆类药品及高压气体瓶等,应放在低温处保管,移动或启用时不得激烈振动,高压气体的出口不得对着人。

⑦易发生爆炸的操作不得对着人进行。

⑧装有挥发性药品或受热分解放出气体的药品瓶,最好不用石蜡封瓶塞。

(3)防止腐蚀、化学灼伤、烫伤

①取用腐蚀性、刺激性药品时应戴上橡皮手套;用移液管吸取有腐蚀性和刺激性的液体时,必须用吸耳球操作。

②开启大瓶液体药品时,须用锯子将石膏锯开,严禁用他物敲打。

③在压碎或研磨苛性碱和其他危险固体物质时,要注意防范小碎块溅散,以免灼伤眼睛、面部等。

④稀释浓硫酸等强酸时须在烧杯等耐热容器内进行,且必须在搅拌下将酸缓慢地加入水中;溶解氢氧化钠、氢氧化钾等发热固体药品时也要在烧杯等耐热容器内进行。如需将浓酸或浓碱中和,则必须先进行稀释。

⑤从烘箱马弗炉中拿出高温烘干的器皿或药品时应使用坩埚钳或戴上手套,以免烫伤。

2. 电器设备的安全操作

(1)在使用电器动力时,必须事先检查电器开关、电动机机械设备的各部分是否正常。

(2)开始工作或停止工作时,必须将开关彻底扣严或拉下。

(3)在实验室内不应有裸露的电线头,不能用它接通电灯、仪器等。

(4)电器开关箱内不准放任何物品,以免导电燃烧。

(5)凡电气动力设备发生过热现象应立即停止使用。

(6)在实验过程中出现突然停电时,必须关闭一切加热仪器及其他电气仪器。

(7)禁止在电器设备或线路上洒水,以免漏电。

(8)实验室所有电器设备不得私自拆动及随便进行修理。

(9)有人受到电流伤害时,要立即用不导电的物体把触电者从电线上挪开,同时采取措施切断电流。

3. 高压气瓶的安全操作

(1)高压气瓶使用规程

氧气瓶及其专用工具严禁与油类接触,操作人员不能穿用沾有各种油脂或油污的工作服、手套,以免引起燃烧。

②高压气瓶必须分类保管,直立要固定,远离热源,避免暴晒及强烈振动。

③氧气瓶、可燃性气体气瓶与明火的距离应不小于10m。

④高压气瓶上使用的减压器要专用,安装时螺扣要上紧。

⑤开启高压气瓶时,操作者须站在侧面,操作时严禁敲打,发现漏气须立即停用并修理。

⑥气瓶不得用尽,应留有一定残压。

⑦高压气瓶应定期检验,一般气瓶为每三年检验一次,腐蚀性气瓶每两年检验一次,如发现有严重腐蚀或其他严重损伤应提前进行检验。

(2)高压气瓶的颜色及标志

高压气瓶的颜色及标志如表6-1所示。

表6-1 高压气瓶的颜色及标志

(三)实验室玻璃器皿的安全使用

实验室的许多小事故都是由于粗心使用玻璃仪器引起的。使用玻璃仪器必须注意以下几点。

(1)在容易引起玻璃器皿破裂的操作中,如减压处理、加热容器等,要戴上安全眼镜

(2)用 “柔和”的本生(Bunsen)灯火焰加热玻璃器皿,可避免因局部过热而使玻璃破碎。移取热的玻璃器皿时应戴上隔热手套。

(3)不要使用有缺口或裂缝的玻璃器皿,这些器皿轻微用力就会破碎,应弃于破碎玻璃收集缸中。

(4)持取大的试剂瓶时,不要只取颈部,应用一只手托住底部或放在托盘架中。

(5)连接玻璃管或将玻璃管插在橡胶塞中时,要戴厚手套。

(6)瓶塞不要塞得太紧,否则难以再度开启。

(四)实验室安全应急处理

1. 起火与烧伤的应急处理

实验室起火或爆炸时,要立即切断电源,打开窗户,熄灭火源,移开尚未燃烧的可燃物,根据起火或爆炸原因及火势采取相应的方法灭火并及时报告。

(1)灭火的基本措施

①地面或实验台面着火:若火势不大,可用湿抹布或砂土扑灭。

②反应器内着火:可用灭火毯或湿抹布盖住瓶口灭火。

③有机溶剂和油脂类物质着火:火势较小时,可用湿抹布或砂土扑灭,或撒上干燥的碳酸氢钠粉末灭火;火势较大时,必须用二氧化碳灭火器、泡沫灭火器或四氯化碳灭火器进行扑灭。

④电起火:应立即切断电源,用二氧化碳灭火器或四氯化碳灭火器灭火(四氯化碳蒸气有毒,应在空气流通的情况下使用)。

⑤衣服着火切勿奔跑,应迅速脱掉着火的衣服,用水浇灭;若火势过猛,应就地卧倒打滚灭火。

(2)烧伤的应急处理

①迅速脱离致伤源:迅速脱去着火的衣服、用水浇灌或卧倒打滚等方法熄灭火焰。切忌奔跑喊叫,以防头面部、呼吸道的进一步损伤。

②立即冷疗:冷疗是用冷水冲洗、浸泡或湿敷。烧伤后,为了防止发生疼痛和损伤细胞,应迅速采用冷疗方法进行紧急处理,一般在6 h内有较好的效果。冷却水的温度应控制在 10~15℃为宜,冷却时间至少要0.5~2 h左右。对于不便洗涤的脸及躯干等部位,可用自来水润湿2~3条毛巾,包上冰片,敷在烧伤面上,并经常移动毛巾,以防同一部位过冷;若患者口腔疼痛,可口含冰块。

③保护创面:现场烧伤创面无需特殊处理,但应尽可能保持水疱的完整性,不要撕去腐皮,同时用干纱布进行简单的包扎即可。创面忌涂有颜色药物及其他物质,如甲紫、红汞、酱油等,也不要涂膏剂,如牙膏等,以免影响对创面深度的判断和处理。

④立即送往医院进行治疗。

2. 烫伤的应急处理

烫伤时,如伤势较轻,涂上苦味酸或烫伤软膏即可;如伤势较重,不能涂烫伤软膏等油脂类药物时,可撒上纯净的碳酸氢钠粉末,并立即送医院治疗。

3. 割伤、刺伤的应急处理

实验室中最常见的外伤是由锐器或玻璃仪器破碎造成的割伤或刺伤。针头刺伤后的危险性因素包括:伤口的深度、有可见的血液从伤口溢出、针头刺破了静脉或动脉。

被锐器割伤或刺伤时,应采用以下措施进行紧急处理:①戴手套者应迅速、敏捷地按常规方式脱去手套;②立即用未受伤的另一只手从近心端向远心端挤压排出血液,以减少污染的程度,同时用流动净水冲洗伤口;③用0.5%碘伏、2%碘酊或75%酒精对伤口进行消毒。

由玻璃片或玻璃管造成的外伤,首先必须检查伤口内有无玻璃碎片,以防压迫止血时将碎玻璃片压深。若有碎片,应先用镊子将玻璃碎片取出,再用消毒棉、硼酸溶液或过氧化氢水溶液洗净伤口,再涂上碘伏,并包扎好。若伤口太深,流血不止,可在伤口上方约10cm处用纱布扎紧,压迫止血,并立即送医院治疗。

(五)实验室常用安全标识

1. 指示标识

实验室常用指示标识如图6-1所示。

图6-1 环境指示标识

2. 禁止标识

实验室常用禁止标识如图6-2所示。

图6-2 禁止标识

3. 警告标识

实验室常用警告标识如图6-3所示。

图6-3 警告标识

4. 安全标识

实验室常用安全标识如图6-4所示。

图6-4 安全标识

二、实验室的安全防护设施

实验室的安全防护设施主要包括实验室的防火、防爆、防雷防静电、防震以及电磁屏蔽等。在某些类型实验中,会接触到危险药品、煤气、电器设备及贵重器皿等,因而存在一些潜在的不安全因素,如果在研究中和在实验程序进行中,采取适当的措施,意外的危险是可以避免的,试验的进行可以达到完全安全的程度。因此,每个实验人员必须高度重视安全工作,了解实验室建筑物的防护设施,了解实验室的安全注意事项,熟悉仪器、设备性能及使用方法,严格遵守操作规程,确保实验室的安全及实验程序顺利进行。

(一)防火

建筑设计在进行方案设计时就应当考虑消防设计,在建筑遇到火灾时如何分散,提供及时的火灾报警和及时的扑救措施。在分散路径上要采取排烟等措施,建立有水喷淋系统、烟感报警、防火分隔区及耐火建筑结构的消防整体系统。

1. 防火基本知识

建筑物根据火灾危险性分为甲、乙、丙、丁、戊等五大类型。根据建筑构件的燃烧性能及最低耐火极限,将建筑分为五个等级。建筑物各部构件的耐火极限与燃烧性能不得低于规定值。

在实验室的多数严重事故中,火灾是最普遍的起因之一。化学实验中的有机溶剂几乎都是易燃物质,有些是极端易燃的。例如气体中的氢、乙炔以及轻质的碳水化合物,这些气体或溶剂蒸发的烟雾若与适量的空气混合,就容易发生爆炸。因此,在化学实验室中首先要分清易燃物质的等级,并分别制定预防事故的措施。

有的有机化合物由于在氧化反应过程中热量被累积起来而使温度升高,如果有足够起氧化作用的空气而没有足够的通风将热扩散,温度将继续升高,这样就加速氧化反应的进行而产生更多的热,终于引起燃烧。这种燃烧并不需要任何火种(如火焰、电火花或电热丝等)的接触,称为自燃。物质自燃所需的最低温度称为自燃点。例如二硫化碳的自燃点是100℃,在设计时即使是蒸汽管道也应远离它。又如乙烷的自燃点是180℃,设计上就应避免将电热器等与之靠近,否则也会产生严重事故。在设计中,这类化学实验也须在防护罩内进行。

可燃液体的易燃性,常用闪点和燃点两个特征表示。闪点——可燃液体蒸气与空气形成混合物后和火焰接触时闪火的最低温度。燃点——可燃物体接触火焰时燃烧的最低温度。

如果溶剂的闪点在通常室温25℃以下时,这类溶剂应列为一级溶剂。一级溶剂有以下几种:醚、苯、甲醇、乙醇、丙酮、石油醚、乙酸乙酯等。

2. 实验室建筑物的防火设施

(1)防火墙 防火墙可限制火势向水平方向扩展,防止热辐射及爆炸波的有害影响。利用防火墙,还可将建筑物分隔为数个防火单位,减小建筑物间的防火间距。

实验楼应设防火墙,最好是在适当的位置设立横隔建筑物全部的、宽幅的防火墙,并使两个安全出口之间的走廊长度不超过所规定的安全出口最大容许距离的两倍。

防火墙应由非燃烧体构成,耐火极限不得小于4h,且应直接砌筑在基础上,高出屋面40~50cm。

在框架结构的建筑物中,防火墙可支承于框架上,此时支承框架的耐火极限不得小于3 h。防火墙应有足够的墙身结构强度与稳定性,且应考虑到在发生火灾时建筑构件有一侧遭受破坏,由于失去联系而发生的特殊应力,使防火墙一侧的屋架、梁或楼板等构件被烧毁或遭受剧烈损毁时,防火墙不致倒塌。

通常,防火墙应与建筑结构连在一起,以加强墙身的稳定性,但在使用难燃烧体或燃烧体墙壁与楼板的建筑物中,防火墙应砌筑在单独的基础上,不与建筑物相连。

防火墙内不宜设通风管道,也不宜在防火墙上开门、窗或其他洞口,或者穿过其他各种管道。

在同一建筑物中防火要求不同或灭火方法不同的实验室之间,应设防火墙或防火间隔墙加以分隔。防火间隔墙应采用非燃烧体构件。凡甲、乙类火灾危险性工作场所,有明火、高温或使用易燃、可燃液体作燃料的丁类火灾危险性工作场所,大型精密仪器实验室,剧毒化学品实验室,一、二、三耐火等级建筑物的门厅和走廊的间隔墙,均应考虑采用耐火极限不小于1.5h的非燃烧体构件。电梯井和电梯机房的防火间隔墙,应采用耐火极限不小于1 h的非燃烧体构件。

(2)防火带 三、四、五级耐火等级的单层建筑,如因技术或其他方面的原因不能设置防火墙完全隔开时,可用防火带代替。防火带承重墙与柱的耐火极限应不小于4h,屋顶结构应采用耐火极限不小于1.5h的非燃烧材料构成,其宽度不得小于6m,并应高出相邻屋70cm。在防火带下面不得放置易燃、可燃、易爆物品,也不得进行此类物质的操作。

(3)防火门、窗 设有出入口的防火墙,应设防火门,供防火、防烟之用,其耐火极限应不小于 1.2h。防火门应有自动关闭设施,在建筑物失火时可自行关闭。

操作易燃、易爆的实验室或其他严格要求防火的场所,重要科技情报资料室,剧毒品实验室等与其他房间的连通处,也应加设防火门。

此外,在其他甲、乙类火灾危险性工作场所(一二级耐火等级)内.耐火极限不低于2 h的内墙上的门、窗洞以及直接由室内通向楼梯间的门洞,均应使用防火门、窗,其耐火极限不小于0.5 h。室内较长的走道,也应安设这种耐火极限的防火门,可活动关闭,平时不锁。

防火门常用以下两种结构:①用镀锌薄钢板包钉的木板夹石棉(或在木骨架内填石棉)门。②用薄钢板包起的薄壁型钢骨架,内充石棉。

防火门的开启可用平开式、推拉式、升降式或卷帘式等多种形式。防火门应设计合理,安装得当,注意保证门缝的严密性,不使窜入烟火。必要时,应装双重防火门。卷帘式防火门如用金属片制成,宜于配置自动喷水器,以提高隔热效果;如用石棉布制成,应刷防火漆封闭小孔,以改善防火性能。

防火门中的木构件在遇到火灾时燃烧所产生的气体,会胀坏外包的钢板,为此,应在防火门上开设泄气孔,设于门的上、下两半部的中央,并用易熔合金焊上盖子。重锤式自动关闭防火门应加开活动小门,便于随时开启。

为增加窗户的防火效能,可在普通窗扇外侧和木窗框上加包一层镀锌薄钢板,白天开启,以进行通风和采光,下班后关闭。这种开启式铁板防火窗常用于库房内,如相邻建筑物比较靠近,但有必要在防火墙上开设窗洞采光时,可以采用分格不太大的钢窗框和嵌丝玻璃,必要时可采用钢筋混凝土窗框和双层嵌丝玻璃,也可采用玻璃砖砌造窗洞,但其面积不宜超过1.5m2

(4)其他防火隔断物与辅助设施 为防止火灾在建筑物内蔓延,应根据工作场所火灾危险性的大小,对建筑物实行防火分隔措施。凡火灾危险性大,位置较高,救火不便的工作场所,房内的隔间面积应较小。隔间所用的构件应有相近的耐火极限值,以防在耐火极限较短的处所打开扩大火灾的缺口并进而影响整个防火隔断体系的耐火效果。

防火墙、楼面等的孔洞,为保证防火安全,应该采取隔断措施。为防低层起火时火舌贴墙窜入上层,高层实验楼等建筑物宜在每层窗顶上装上有飘出的雨篷,或安装防火窜。

贮存可燃物的仓库,需用防火墙分隔为数段,以减少火灾及水渍造成的损失。不同性质的化学品,如贮于同一仓库内,应将燃烧性能相似或使用相同灭火剂的化学品分别贮存在一起。严禁将不相容化学品贮存在一起。

为拔除火灾时形成的大量烟气,建筑物应设防火通气天窗等通气孔道。为此,多层建筑物的垂直排风管等管道必须由非燃烧材料制成,并应安装阻火闸门。一些实验室常在靠内墙处用砖砌成管道竖井,将排风管等管道布置在竖井内,也有的将走廊墙作成凹凸墙或双墙,或利用大的钢筋混凝土柱子,在其中敷设垂直管道。所有这些设施,均应注意严格保证防火安全。一般规定,在火灾危险性较大的建筑物内,垂直通风管道应每层分开设置,不得穿过楼板。

排、通风管道内的阻火闸门,应能在室温较通风系统正常工作(或刚停止)时的最高温度约高25℃时,通过易熔环或其他感温设备的作用,立即顺气流的方向自行严密关闭,且不会因管道受火灾破坏或弯曲而影响其阻火性能。阻火闸门的耐火极限应与楼板相同。每一层楼均应设阻火闸门。

(5)防火实验室 凡有高度火灾危险性的操作,均应在专设的防火实验室内进行,以防在发生火灾时引起火势的蔓延。操作时间长,需要通宵工作的火灾危险性操作,也应在防火实验室内进行。

防火实验室的墙体与门的耐火极限应不小于2h。平顶的耐火极限应不小于3h。采用混凝土楼(地)板,设有地漏,并设门槛,高7~8cm,分别供排泄灭火液体与阻止液体外流之用。

防火实验室内所用的煤气管道、压缩空气管道等管道均应设截流阀,符合防火安全要求。电气动力、照明设施也应合乎防火要求。操作中如有发生爆炸的危险,应设防爆泄压设施。

设计防火实验室时,应充分考虑防火、防爆、防毒与用电安全等安全要求。

(6)防火间距 为防建筑物火灾向外部蔓延,并为灭火和安全分散创造条件,在建筑物之间应有一定的防火间距。防火间距的大小,应根据操作的火灾危险性类别,建筑物的耐火等级与性质,是否设有防火隔断设施等因素来决定。不同火灾危险性类别的建筑物,应按其最近部位操作火灾危险性最大的一个来决定。

3. 实验室的安全分散设施

为保证防火安全,建筑物应设分散安全设施,使建筑物内部的人员能在起火时尽快地经由分散通道从危险地点安全地分散至远离火力影响的安全地点。

安全分散的关键是 “快速”。实验室使用或贮存的易燃、易爆物等各种化学危险品在发生火灾时起燃或爆炸,火灾时一氧化碳及二氧化碳的积聚以及缺氧,是严重的威胁。在火灾初起时,空气中CO体积分数通常约为l%,火热猛烈时可达2%以上。空气中CO体积分数为0.05%时,人若持留3h,即有生命危险;CO体积分数为0.15%时,持留1 h即有生命危险;CO体积分数为0.40%时,持留1 h即可致死;而当CO体积分数为1.30%左右时,人若吸入数口即可失去知觉,严重中毒,且难救活;而当CO体积分数增至10%左右时,人在滞留数分钟后也可致死。当空气中含氧量降至12%左右时,可使人失去判断力;含氧量更低时(8%左右),即可使人昏死。高温(例如150℃以上)可因破坏脑神经中枢和血液循环系统等原因而使人死亡。因此,根据火灾危险程度与工作条件的不同,一般要求能在1.5~5 min或更短时间内实现安全分散。

安全分散设施包括安全出口、分散楼梯、分散门、分散走道,事故照明,隔烟、排烟设施,安全指示装置等。

安全分散设施应采用坚实的耐火结构,其布局、数目、宽度、坡度等均应合乎安全要求。分散:方向应力求采用直线,以最短距离通达安全地点,且应尽量利用常用的通道、楼梯。照明、采光应合理。指示分散的字样标志应醒目。容易辨认。

(1)安全出口 风能将人群引至建筑物外部安全地点,脱离火力威胁的门和走道等设施,均可作为安全出口,例如直通建筑物外部,或经过走道、门厅或楼梯间可以通到建筑物外部的设施。如需经由相邻房间(或建筑物)的安全出口通至建筑物外部时,则相邻房间(或建筑物)应为一级或二级耐火等级,且不应为甲类、乙类、丙类火灾危险性场所。

由工作场所内最远工作地点至安全出口(外部出口或楼梯间)的距离,不得超过规定的数值。对于多层建筑工作场所一端无出口的走道,房间门至最近的外部出口或楼梯间的距离不得超过25 m。

面积大、工作人员较多或操作具有火灾危险性的实验室以及库房,应设两个或两个以上的安全出口。所有的实验室均宜设置备用的安全出口。

安全出口应有合宜的宽度与高度。工作场所各层楼分散楼梯、走道和门的宽度通常应满足下文所述要求。库房的分散楼梯、走道和门的宽度应不小于1.2m,以适应在起火时分散物资的需要。

(2)分散楼梯 分散楼梯的宽度通常应不小于1.1 m,不大于2.2m (正门楼梯的最大宽度不限),且不应使用扇形或螺旋形楼梯。楼梯平台的宽度应不小于楼梯宽度。为保证安全分散,实验楼等建筑物应有两个或两个以上的楼梯,且楼梯的位置布局要合理。不得用升降式电梯作为分散楼梯。

分散楼梯应设封闭楼梯间或防烟楼梯间,每层楼应设防火门,以防烟焰侵入。楼梯应有足够的照明或采光。如利用屋顶采光,则窗扇应由非燃烧体制成,并为固定式窗,采用钢化玻璃、嵌丝玻璃或玻璃砖为透光材料。如无天然采光,则应设置事故照明设施。

楼梯间内不得设实验室,生产房间,或可燃物、易爆物、高压气体或液化气体钢瓶等类物品的贮藏室,可燃烧体或易燃烧体输送管道。

(3)分散门、分散走道 分散门应能防烟、防火,宜做摇门或活动弹簧摇门,宽度应不小于0.8 m。不得采用向旁水平推拉、向上升吊或旋转的门。

分散门应开向分散方向,或向两面活动开启,门扇在开启时不得影响分散走道的宽度。开向楼梯间的门扇,应保证楼梯平台有合宜的宽度。采用门锁的分散门,应考虑安全分散的要求,以防起火时阻塞人群,通常应只要求从外面使用钥匙开启,但从里面则可随时推动门把手将门向外推开,且应在门扇上标明开启方法。

分散走道应坚实、耐火,尽量采用直线走向,直接通向安全出口,且应避免交叉,宽度要均一,一般不宜小于1.4m。走道宽度不一时,应由宽度较小的走道引向较大宽度的走道,但不得先宽后窄。出口处的宽度应不小于各通道宽度之和。

分散走道地面应平坦,避免出现坡度。必须设坡度时,则坡度不得超过1/10。地面材料不应过于光滑,必要时,应采取防滑措施。

分散走道内不应堆杂物,以防阻塞通路。走道墙面不得使用易燃饰物,严禁放置易燃、易爆物。走道内应设隔烟、排烟设施。两侧墙壁一般不宜开设窗户,应该设事故照明灯和安全分散指示灯,停电时应由备用电源保证供电,事故照明的照度应合适,通常应不小于1 LX。

(4)防烟排烟设施 火灾中生成的烟焰具有极大的危险性。科研楼、生产楼等场所应酌情设置防烟、排烟设施。

4. 实验室灭火

有些实验室由于工艺上的需要,使用着不少精密设备、仪器、仪表和其他较贵重的器材,有的实验室电器设备较多,在消防时,不适于用水消防或要求灭火剂对这些器材设备尽可能不产生沾污和腐蚀作用。因此,室内除设置普通消防给水系统外,还应考虑设置一些二氧化碳灭火器、四氯化碳灭火器、干粉灭火器或卤化物灭火剂装置等消防设施。尤其是干粉灭火器和卤化物灭火剂装置的灭火性能较好,特点是适用范围广、效率高、灭火快、无腐蚀性。灭火后对精密仪器、仪表、半导体器件、电器等没有污染,可广泛用于特种危险场所和特殊设备的灭火,也适用于实验室、资料室等的灭火。在有贵重器材的实验室局部发生火灾时,通常宜用干式消防予以扑灭以减少损失,上述这些小型的局部消防设备可作普通消防、自动喷洒和水幕消防等设备的辅助灭火工具。

(1)起火与灭火 火,就其化学本质而言,是一种伴有发光与放热现象的连锁反应。起火时必须存在的三个要素是:可燃体(转化为活性物质);助燃体(空气、氧或其他氧化剂);适宜的温度(达到或超过燃点)。这三个要素缺一不可。

凡能达到下列目的,使燃烧链反应受到抑制或中断者,均有可能用作灭火剂。

①抑制活性基团的生成,使链反应中断。例如碳酸氢钠或碳酸氢钾干粉灭火剂,卤代烷灭火剂等。此类灭火剂一般致效较快。

②将可燃体稀释,使活性物质浓度降低,或将燃烧物与尚未燃烧的物质隔离,使火源孤立,从而使燃烧反应中断,不使火势蔓延。例如水对水溶性可燃液体有稀释作用,高压水流将燃烧物冲散,及时将燃烧物从燃烧区抢出等。

③隔绝空气或通过稀释作用使空气中氧浓度降低。通常当燃烧区空气中氧浓度降至12%以下时,可使常见可燃物的火焰熄灭。例如水在转化为水蒸气后将空气中氧的浓度冲稀,泡沫或二氧化碳灭火剂可在燃烧物表面形成覆盖层而使之与空气隔绝,干粉灭火剂遇热分解所形成的产物(二氧化碳与水蒸气)也可使燃烧区空气中氧的浓度降低,三甲基硼氧六环(一种专用于扑灭镁、铝、镁铝合金、海绵状钛等轻金属火灾的无色油状液体)则可在遇到燃烧的金属时分解生成熔融状态的氧化硼覆盖于金属表面,从而使燃烧物与空气隔绝。用碳酸钠或干沙覆盖燃烧的金属钠、钾,也可起到隔绝空气的作用。

④冷却,使燃烧物温度降至燃点以下,或减少火焰对尚未起火的可燃物的热辐射。例如水、泡沫灭火剂析出的液体。干粉灭火剂在遇热分解时也可吸收燃烧区的热量。

(2)灭火剂 灭火剂与灭火器种类较多,主要有化学泡沫灭火剂、二氧化碳灭火剂、干粉灭火剂、卤代烷灭火剂、水及其他灭火剂等几类,用这些灭火剂可制成相应的灭火器。化学泡沫灭火剂系由发泡剂、泡沫稳定剂与其他添加剂(如助溶剂、降黏剂、抗冻剂、防腐剂等)组成。

我国现用化学泡沫灭火剂主要有两类:

①YP型化学泡沫灭火剂:以十八水合硫酸铝(内药)与碳酸氢钠(外药)为发泡剂,经水解蛋白为泡沫稳定剂(渗在碳酸氢钠中,占碱性粉量的8%~15%)。

②YPB型化学泡沫灭火剂:发泡剂同上,另加氟碳表面活性剂、碳氢表面活性剂。

干冰是对B级火灾特别有效的常用灭火剂,但要经常检查更新。二氧化碳灭火剂在实验室中使用也很有效,但它对人有窒息感。泡沫灭火器太笨重,不适用于有电气装置的地方或由电所引起的火灾。四氯化碳以及同类型的灭火剂,只能用于空旷的地方,因这一类氯化物遇热会分解而产生毒性化合物。四氯化碳绝对不可用于有碱金属的地方,因它会引起爆炸反应。小面积火灾可用沙类灭火。干冰灭火器要经常检查更新。

实验室里常会发生工作人员的工作服着火。为了应付这类危险,每一实验室应该有一个淋浴设备和救火用的石棉毯子。用毯子卷在身上,可以迅速将火熄灭。

水的比热和蒸发热都很高,具有很好的灭火性能,但对实验室内的灭火有许多缺点。它会损坏仪器设备和实验室的家具,不适用于燃烧液体,因它会促进燃烧着的液体的蔓延开来。

(3)常用灭火器的种类和用途

①清水灭火器(比较常用):适用于扑救可燃固体物质火灾,即A类火灾(固体火灾)。如图6-5所示。

图6-5 清水灭火器

②泡沫灭火器(比较常用):它包括化学泡沫灭火器和空气泡沫灭火器两种,泡沫灭火器适合扑救脂类、石油产品等B类(液体)火灾以及木材等A类(固体)物质的初起火灾,但不能扑救B类(液体)水溶性火灾,也不能扑救带电设备及C类(气体)和D类(金属类)火灾。如图6-6所示。

化学泡沫灭火器内充装有酸性和碱性两种化学药剂的水溶液,空气泡沫灭火器充装的是空气泡沫灭火剂。

图6-6 化学泡沫灭火器

③酸碱灭火器:是一种内部装有65%工业硫酸和碳酸氢钠水溶液作灭火剂的灭火器。该类灭火器适用于扑救A类物质(固体)的初起火灾,如木、竹、织物、纸张等燃烧的火灾。它不能用于扑救B类物质(液体)燃烧的火灾,也不能用于扑救C类可燃气体或D类轻金属火灾,同时也不能用于带电场合火灾的扑救。酸碱灭火器如图6-7所示。

图6-7 酸碱灭火器

④二氧化碳灭火器:是利用其内部充装的液态二氧化碳的蒸气压将二氧化碳喷出灭火的一种灭火器具,利用其降低氧气含量,造成燃烧区窒息而灭火。当氧气的含量低于12%或二氧化碳浓度达30%~35%时,燃烧终止。1 kg的液体,在常温常压下能生成500L左右的气体,这些足以使1 m2 空间范围内的火焰熄灭。由于二氧化碳是一种无色的气体,灭火不留痕迹,并有一定的电绝缘性能等特点,因此,更适宜于扑救600V以下带电电器、贵重设备、图书档案、精密仪器、仪表的初起火灾,以及一般可燃液体的火灾。二氧化碳灭火器如图6-8所示。

图6-8 二氧化碳灭火器

⑤卤代烷(1211)灭火器:凡内部充入卤代烷灭火剂的灭火器,统称为卤代烷灭火器。卤代烷灭火剂主要通过抑制燃烧的化学反应过程,使燃烧中断达到灭火目的。其作用是通过除去燃烧连锁反应中的活性基团来完成,这一过程称抑制灭火。

卤代烷灭火器主要用于扑救易燃、可燃的液体、气体及带电设备的初起火灾,也能对固体物质如竹、木、纸、织物等的表面火灾进行补救。尤其适用于扑救精密仪器、计算机、珍贵文物及贵重物资仓库等处的初起火灾,也能用于扑救飞机、汽车、轮船、宾馆等场所的初起火灾,卤代烷灭火器如图6-9所示。

图6-9 卤代烷(1211)灭火器

⑥干粉灭火器(灭火种类范围最广,最常见):干粉灭火器以液态二氧化碳或氮气作动力,将灭火器内干粉灭火剂喷出进行灭火。该类灭火器主要通过抑制作用灭火,按使用范围可分为普通干粉和多用干粉两大类。普通干粉也称BC干粉,是指碳酸氢钠干粉、改性钠盐、氨基干粉等,主要用于扑灭可燃液体、可燃气体以及带电设备火灾;多用干粉也称ABC干粉,是指磷酸铵盐干粉、聚磷酸铵干粉等,它不仅适用于扑救可燃液体、可燃气体和带电设备的火灾,还适用于扑救一般固体物质火灾,但都不能扑救轻金属火灾。干粉灭火器如图6-10所示。

图6-10 干粉灭火器

5. 实验室的防火措施

(1)实验室的火焰口装置应远离易燃溶剂。放置这类易燃物品的房间内不能有煤气嘴、酒精灯以及有电火花产生的任何电气设备。不要增强这种实验室的通风效果。要在防护罩内进行实验。

(2)重结晶试验应在蒸汽浴中进行,或在电热板上进行。二硫化碳及乙醚应在防护罩内进行,或采用凝结器以收集沸腾的蒸发气体。应使用锥形瓶来做重结晶试验,绝对不可用烧杯。

(3)另造成火灾的原因是化学试验的操作程序不慎或错误所引起。例如在加热某种液体时,在它达到沸点以前加入某些固体片屑会促使其突然沸腾而使液体膨胀而溢出容器,以致造成火灾。

(4)回流蒸馏器必须严密装紧。回流冷凝器的上端或蒸馏器的接收器必须有开口与空气相连。要使用燃罩、电热板或蒸汽加热,不要使用明火。

(5)从贮存溶液的房间中取出溶液运到其他实验房间时,其容器必须密封好。不可将溶液放置在实验室的上部架上或柜中。

(6)化学品贮藏室内不可进行实验工作。实验室内也不可以贮存大量化学药品。

(7)实验室内必须避免产生电火花,所有电气开关、电插座等必须密封,使电火花与外部空气隔绝。装化学溶液的金属容器,其金属外壳要接地。金属器具与混凝土地面相撞击也会产生火花,若易燃液体溅到地面上,这一点火花也可能发生危险的火灾。

(8)冰箱内不应放置无盖的溶液容器。

(9)实验室内不准吸烟。

(10)有明显火灾危险的实验应准备好灭火装置,备好石棉布等。这种实验室还应有淋浴设备。

(11)有些自燃物质应放置在防火、防爆储藏室内,如白磷与磷金属,包括氢化媒介质及碱金属等。碱金属应存储在纯煤油或矿油中。

(12)一般的灭火措施、灭火器等应装在实验室门口外面附近处,要便于取用。要有简便的报警设备,如烟感报警器、温感报警器等。

(13)如果实验室内有可燃的或因加热而分解的产品,在日光能照射进房间的实验室内必须备有窗帘,并须注意在日光能照射到的区域内不放置烧瓶及加热时容易着火的一切产品,也不要放置加热时易于蒸发的物质。

(二)防爆

1. 实验室的起爆原因

当一种化学反应能很快使压力急剧增大以致冲破容器时,就发生爆炸。压缩气瓶等压力容器,由于温度升高而使受压气体膨胀也会发生爆炸。撞击、摩擦、加热和电火花都是发生爆炸的起爆原因。爆炸时产生的气浪以超音速传播,产生冲击波,以致引起更大的爆炸。破坏房屋和引起工作人员死亡的剧烈爆炸在实验室内尚少见到,但微弱的爆炸则是常有的现象。

醚或烯烃长时间暴露在空气中时可能形成易爆炸的气化物。许多蒸馏醚的过程中都曾发生过爆炸。重金属、乙炔和叠氮化合物都是高爆炸物。若有氮碘化合物存在时,极轻的触动都会引起爆炸。

其他氧化物如过氧化氢、过氧化钠、高锰酸钾、浓硫酸、盐酸、铬酸、四氧化二氮、乙炔等,某些反应剂与氧化物结合都能构成爆炸物。液体氧、液化空气或气体氟与有机物接触时也会引起自发性爆炸。用液氮冷却,除非气压在75 MPa以下。

各种化学反应过程引起爆炸可能有以下几种:氮化、氧化、凝结、还原、金属氢化物的聚合作用(其他如丁二烯、丙烯醛、丙烯酯等可以在某种介质的引爆下自发地爆炸聚合,这种介质也可能是一粒小小的任何杂质。液体的乙炔也如此)。某些原来是缓慢进行的反应过程也可以由于加入催化剂而使爆炸加速。

在试验中不可避免地会遇到爆炸性反应,要采取必要的措施以减少灾害。措施如下:

(1)确定灾害的等级。

(2)先用小剂量进行不能确定的试验,然后逐步加大。

(3)稀释有爆炸危险的液体以减轻可能发生的灾害。

(4)在实验室中装置必要的设备,以便有效地控制温度、冷却水等。加热器的下面要留有余地,以便撤离或加大热源的距离。最好用水浴加热,绝对不直接用火加热。

(5)易爆炸化合物不宜贮存在实验室内,而且要把一切残渣全部加以销毁。

(6)装置安全防护板,人在板外操作。

(7)电气设备的安装应参照GB 3836.1—2010 《爆炸性环境设备通用要求》、GB 3836.14—2014 《爆炸性环境第 14部分:场所分类爆炸性气体环境》、GB 3836.1—2010 《爆炸性环境设备通用要求》等国家标准。确定防火防爆等级,选择相应等级的防爆电气设备。

2. 实验室建筑物的安全防爆设施

(1)选址 有爆炸危险的实验室宜尽可能使用单独的建筑物,单层敞开(或半敞开)式构造,设在本单位的边缘,与其他建筑物保持一定的防火间距,且居于下风向(按当地全年主导风向)。操作室应避免西向,以减少日晒。建筑物的主轴线宜与年主导风向垂直(或成45 °以上夹角)。

(2)防爆分隔 有爆炸危险性的房间,在与邻室相接处必须采用防爆墙(或防火墙)且只能一面贴邻。墙上不得设置单扇门直接与邻室相通。必要时可设外廊、阳台或双门斗,以供联系。有爆炸危险性的实验室,如需设置辅助用房(如实验室、休息室、办公室、资料室),必须采用非燃烧体实验墙分隔,其耐火极限应不小于3.5 h。在爆炸危险性实验室与辅助用房之间不得设门洞直接相通,必要时可设双门斗。

(3)通风 防爆实验室内通风良好,易爆装置应设于当地全年主风向的下风侧,操作人员则应站在上风侧。为了防止挡风,应将高大的装置设于房间中央。

实验中所用的易燃液体,如闪点低于室温,必须采用机械通风,以避免形成爆炸性混合气体。如闪点高于当地暑季最高气温,可仅用自然通风,但应有足够的排风量。

在进行易燃液体操作中,应注意检查通风的效果,常可用测爆仪或可燃气体浓度测定仪来监测工作场所中易燃液体蒸气的浓度。

(4)建筑结构

①防爆实验室应采用一级或二级耐火等级建筑。

②采用框架结构。防爆要求较高时,宜采用整体性良好的现浇式钢筋混凝土框架结构。如用钢框架结构,应将外露钢构件用非燃烧材料保护,以提高耐火极限。

③对于砖墙承重结构,应设法增强其刚度和抗爆能力,例如:增设封闭式钢筋混凝土圈梁,在砖墙内配置钢筋,添加屋架支撑等。

④多数易燃液体的蒸气比空气重,对于此类物质的操作场所,以及操作可燃粉尘或纤维的乙类火灾危险性场所,均宜使用不发火地面。对于可燃气体或蒸气密度小于空气的爆炸危险性工作场所,应在房屋顶部开设排气孔。不做天棚闷顶,并防止形成死角。

⑤采用防爆墙,例如钢筋混凝土防爆墙等。防爆墙的作用有防御爆炸冲击波,防止火灾扩散。如为砖墙结构,应在水平砖缝中配设统长钢筋(直径8mm)。

⑥为了防止上门、窗玻璃聚光引起局部增热,防爆实验室的门、窗应使用磨砂玻璃(光面向内)或蓝色玻璃。

(5)排除火源与热源,防静电与防雷

①爆炸危险场所应使用在碰撞、摩擦时不会产生火花的工具,如铜锤、木槌、铜扳手等,禁止使用铁制工具。

②室内宜采用导电塑料地板,可防止摩擦时产生火花,也可避免静电积聚。有的场所(如操作、贮藏氢气或氢气瓶)应采用铝板为地板,以防撞击、摩擦或静电积聚产生火花。

③工作人员应穿防静电鞋。不准穿带铁钉、铁掌的鞋子。避免穿着化纤织物的衣服。坐椅不宜用人造革制造,入室前应踩接地踏板。

④严禁烟火。室内温度一般不应超过30℃,高温季节不应超过35℃。

⑤工作台面、地面均不得使用塑料、橡胶等类绝缘材料。如铺地毯,其内应夹织金属丝,且与接地体(水管等)相连。

⑥防爆实验室应设导除静电的接地装置,连成环形接地网,断面不小于(15 ×4)mm2,接地引下线断面不得小于(25 ×4)mm2,接地电阻应小。

⑦应符合防雷安全要求。

(6)防爆泄压

可燃气体、蒸气或粉尘的最大爆炸压力大都在0.25~1 MPa范围,但建筑物的耐爆炸能力则远小于此,通常不到0.01 MPa (例如:1砖半厚的砖墙只能耐受约7 KPa的爆炸压力)。显然,设计完全密闭的防爆室,将爆炸压力限制在室内的想法完全是不现实的。解决的方法是,一方面要求建筑主体结构能耐受一定的爆炸压力,并在与邻室接界处设置防爆墙。另一方面,为了防止建筑物的承重构件在爆炸时遭受破坏,将室内的爆炸气体压力及时泄除,使主体结构免遭破坏。

泄压孔道面积与室内空间体积之比一般应为(0.05∶1)~(0.10∶1)(m2∶m3 ),在必要时(如从事氢、乙炔、甲醇、乙醇、丙酮等类易爆介质的场所),可取更高的数值,例如0.20∶1(m2∶m3 )以上。

作为泄压孔道的建筑结构、配件应为轻质结构,自重一般不超过 100kg/m2 ,通常可用石棉水泥瓦、加气混凝土板、石膏板等材料。外窗面积应大,向外开启,玻璃不宜过厚(通常可用3 mm玻璃)。门扇应易于脱落,向外开启。此外可采用易于飞脱的板墙等物件。

(7)加强防爆监测 在有可能形成爆炸性混合气体的工作场所,应该用仪器监测空气中的可燃气体浓度,以便早期采取措施,防止产生事故。

通常所用的各种可燃气体浓度测定仪(或称防爆测量仪)大都具有下列特点:

①机体小,轻巧便携。

②测试气体种类多,适用范围广。

③测定快速,可在数秒至数十秒之内显示结果。

④除用表头显示被测气体危险程度外,还设有声、光报警装置作为辅助显示信号。

⑤可用于测定空气中可燃气体的含量,也可对管道、接头、阀门、贮罐等处进行检漏测试。

⑥防爆。由于仪器测量对象是多种易爆气体,所以其结构应能满足各种危险场所的防爆要求。

该仪器采用铂丝催化元件作为传感件,可测氢、乙烷、环己烷、乙炔、苯、汽油、甲醇、乙醇、醚类、酮类、酯类等30余种可燃气体(蒸气)及它们任意比例的多种混合气,测量范围为0~120%L. E. L(爆炸下限深度),报警启动值20%L. E. L。

该仪器的使用方法如下:

①对表头进行机械调零。

②将取样管和吸气球分别接于仪器两侧的连接嘴上。在现场外挤捏吸气球数次,使气路内充满新鲜空气。

③按下电压键、电源按钮。旋动调电压的电位器,使表头指于(100 ±5)格范围内。此时应有声、光信号出现,表示报警电路开始工作。

④按下测量键,旋动调零电位器,使表头指于20格,检查报警启动值,并用“报警调节”微调电位器加以校正。将表头调零准备测量。

⑤测量时按下测量键,将取样管伸向待测处,挤捏吸气球3~5次,使气路内充满待测气体。按下电源按钮,等表针稳定地停留在摆动后的最大值时读数。若表针右摆后迅速回至零位或零位左侧,且复测后仍然如此,表明待测气体浓度L. E. L已超标,即所测场所处于危险状态。

3. 设备防爆

(1)发热设备应采取加强散热的措施,以降低表面温度,避免引起事故。对于在正常条件下较稳定的交换剂,仍应防止因过热引起燃、爆危险。

(2)对于产生可燃气体或蒸气的装置,应在其进出口处安装阻火器。室内应加强通风接气,以使爆炸物浓度控制在爆炸下限以下。

(3)设备内部若充满易爆物,则应采用正压操作,并设压力报警器,正压消失时可自动报警。

(4)物料倒流可能致爆或压力过高会引起分解产生爆炸的设备都应设置压力保护装置。

(5)有爆炸危险性的设备(如带易燃溶剂的球磨机),可使用抑爆剂,或在设备(或管通系统)内设置防爆膜和泄压阀。

防爆膜也称爆破片或爆破板。当设备体系达到预定的压力、温度或发生爆炸时,防爆膜首先遭到破坏,可将爆炸压力释放,使设备不被爆破。防爆膜有结构简单、密封性好等优点,可以单独使用,也可与安全泄压阀组合使用。膜片只能使用一次,当爆破后,应予更换。常用防爆膜材料为金、铝、铜、银等。压力较低时,可用铝、尼龙、石棉、橡胶等材料。

常用抑爆剂为氮气、二氧化碳、卤代烷烃,必要时可用氩气。将上述惰性气体充灌设备,使空气隔绝,往往能收到较好的防爆效果。

高效液相色谱仪也应设置泄压阀或其他类型压力释放保护装置,如遇管路发生故障,可及时将高压下的易燃液体排出设备体系,并由废液承接器承接,从而可避免产生爆炸事故。

(6)在有粉尘爆炸危险的场所,可设置自动保护装置,利用粉尘爆炸感应期较长的特点,在爆炸压力尚未达到危险程度之前,设法将爆炸限制在较小的范围内。

(7)对于有爆炸火源的装置,可设置抑爆系统,由爆炸压力波探测器、信号放大器和抑爆剂发射器等部分组成,利用爆炸波传播速度比火焰传播速度快约10倍的特点,使抑爆剂及时喷出,从而将爆炸抑制在较小的范围内。

4. 实验室操作中防爆安全

(1)仪器的要求

①器壁应坚实,材质均一,具有足够的强度,无划痕瑕疵、无微孔、微观裂缝或小气泡。

②尽可能采用球形器皿。进行减压蒸馏,应采用克氏蒸馏瓶,用圆底烧瓶(或抽滤瓶)作接受器,不得用平底烧瓶蒸馏或用锥形瓶接受。烧瓶的坚固性次序:圆底烧瓶>平底烧瓶>锥形瓶。

③真空装置的玻璃器皿在使用之前,应做检查(如用偏光镜)。

④根据安全操作的需要,设置压力调节阀或安全阀。

⑤使用高压气瓶时,必需严格遵守修正案操作规则。

⑥高压釜、氢化釜等有爆炸危险性的高压设备,必需设立专门的防爆操作室,操作时应采取严格的安全措施。

⑦对于高效液相色谱仪等使用多量易燃液体的仪器,应采取必要的防火、防爆措施。仪器台数较多时,应设专室操作。

(2)安全操作

①操作人员应熟悉所使用物质的爆炸危险性质、影响因素与正确处理事故的办法,了解仪器结构、性能、安全操作与防护要求。在实验前,应对仪器进行周密检查,性能正常者,方可使用。对于乙醚等试剂,在进行回流或加热之前,应检查是否有过氧化物存在,如有,应先除去过氧化物,方可使用。

②操作时,危险物的用量应尽量减小,只要不妨碍正常操作,并足以获得或靠的实验结果即可。

③操作爆炸危险性物质时,不得使用磨口玻璃瓶,以免由于启、闭磨口塞而引起爆炸事故。可以使用软木塞、橡皮塞或塑料塞,且应洁净。

④操作点周围应无明火。易燃液体严禁用明火、电炉直接加热。

⑤干燥爆炸危险性物质时,不得关闭烘箱门,且宜使用氮气等惰性气体保护。

⑥使用管式炉时,如有爆炸危险,不得裸眼窥视炉孔,或站立在炉孔附近。

⑦仪器的受热部分或管道,如需通入可燃气体,应先用惰性气体将内部空气驱尽,方可通入。实验完毕时,应先用惰性气体将可燃气体驱尽,方可允许空气进入。不得直接向受热部分通入可燃气体,或用空气赶除可燃气体。

⑧向气量计充入新气体,或当气量计内气体性质不明时,均应换水。

⑨进行气相反应时,应注意各种因素的影响,以防产生爆炸。例如:光可使氯与氢、甲烷等剧烈反应并产生爆炸;低压可使磷化氢与氧骤然产生爆炸。其他如杂质、容器材料使用不当等均可能引起爆炸事故。特别应注意水和玻璃的影响,例如在完全无水的条件下,将氢气与氧气混合,即使在1000℃高温下也不会爆炸。在无玻璃的镁质容器中,氢与氟在较低温度时不反应。但当水(或玻璃)存在时,上述反应即可进行。

⑩必要时,应在设备中安装阻火器,以防火焰向其他部分扩展;在玻璃管中嵌入铜丝网,也可起阻火作用。

⑪下列物质不得进行混合,以防产生爆炸:高氯酸与乙醇、甘油、次磷酸盐、醋酸酐;高氯酸盐与浓硫酸;氯酸盐与硫、硫化物、磷、氰化物、硫酸、铝、镁;硝酸盐与铝、镁、磷、硫氰化钡、酯类、氯化亚锡;铬酐与甘油、硫、有机物;过硫酸铵与铝粉(有水存在时),铁氰化钾、卤素与氨;硝酸铵与锌粉(有水存在时);亚硝酸盐与氰化钾;硝酸与磷、噻吩、碘化氢、镁、锌、钾、钠;过氧化物与镁、锌、铝;液态空气(或液氧)与有机物;压缩氧气与油脂;发烟硫酸(或氯磺酸)与水;发烟硝酸与乙醚;次氯酸钙与有机物;卤素与铝粉(有少量水);液氨与汞。

⑫乙醚类物质的安全操作:乙醚、异丙醚、丁醚、甲乙醚、四氢呋喃、二氧六环等类物质容易吸收空气中的氧,形成危险性过氧化物,受热、震撞时,可产生极强烈的爆炸。在操作时,应高度注意安全。

(3)个人防护

①对于有爆炸危险性的仪器,应使用安全罩保护,常用金属或塑料(如有机玻璃)制作,可取板状、块状或网状。

②操作者应酌情使用个人防护用品,如防护眼镜、防护面罩等。

③在仪器与操作者之间应酌情设置防护屏。

④在通风柜内进行爆炸危险性工作,应采用安全玻璃或有机玻璃为窗户材料。

⑤在仪器上加设泄压装置,当内部压力达到一定数值时,泄压装置可首先遭受破坏,将高压气体泄出,以免仪器炸裂时炸伤人体。泄压装置不得对向操作者。

(三)防静电

两种性质不同的物质在相互摩擦或在接触面的相对运动时都可能产生静电。分析化学实验中常使用各类不同的钢瓶气体,使用各种不同的有机试剂,采用过滤、萃取、搅拌等不同的化学处理,以及在粉碎、筛选、研磨等制样过程中都可能产生静电以及静电带来的危害。静电的危害不仅使人身安全和仪器设备安全受到威胁,而且影响到分析检验的质量。例如高纯痕量分析由于静电的吸引和污染,使试验的空白值增大,光谱的摄像感光板有可能受到静电影响而产生静电斑痕。因此,分析试验人员一方面要了解防静电的知识,按照操作规程进行实验,另一方面要了解实验室内的防静电设施,例如精密仪器的导电体接地等十分有益。

1. 静电的危害

(1)人体遭受电击 主要是由高压小电容因火花放电在人体内流过脉冲电流所致。但因人体对脉冲电流很敏感,最小感知电流值很小,电击时的冲击严重,易因惊慌失措而出事,在受击时还可并发其他危害症状。因此,尽管静电电击一般不会引起生命危险,在操作时仍应注意避免发生人身事故。

(2)静电放电引起的燃烧爆炸事故 静电电场强度超过物体附近电介质的绝缘击穿电场强度值时,即可产生放电。空气、纸、纤维等较易击穿并引起放电。当静电放电时所产生的能量超过爆炸性混合物(可燃气体、可燃蒸气或粉尘)的最小点火能量时,即可引起燃烧爆炸事故。能量在火花放电时完全足以点燃大多数可燃气体或蒸气,构成引爆火源。因此,在有苯、二甲苯、甲苯、二硫化碳、乙醚、石油醚等易燃液体以及氢、乙炔等可燃气体的场所,应采取严格的防静电措施。

(3)妨碍正常操作,产生静电斑纹 在分析实验室操作中,尤其在高纯金属痕量分析中,若产生静电积聚,由于库仑引力的作用,可引起灰尘杂质的吸附,从而导致实验室环境污染、化学试剂的污染以及分析用的器皿的污染等,这些影响均可以成为实验空白值的来源。在痕量分析中由于空白值较高将会影响方法的检出限和精确度,也会影响仪器的检测功能,妨碍仪器的正常工作,摄谱仪器的照相干板或胶片也因静电影响使质量转劣等。胶片如带静电,它与金属等物体发生脉冲放电时,即可出现斑纹,常称为静电斑纹,作为潜像留在胶片上,这可能是因放电产生的感光,也可能因乳剂层中带电粒子流动所致。

2. 产生静电的途径

(1)摩擦起电 这是最常见的静电产生途径。当两种性质不同的物体在紧密接触并使迅速分离时,由于相互作用,带电载流子(电子或离子)自一物体转移至另一物体。这一现象可分为接触与分离两个阶段。在接触阶段,界面处形成极性相反电荷量相等的双电层,但从外部看不出来。当物体分离后,正、负电荷就独立存在,并随着静电容量的减小而电位升高。由于电荷的泄漏,使带电量有不同程度的减少。电荷可通过物体表面及内部扩散、场致发射或气体放电等途径向外泄漏。除了摩擦外,还可通过撞击、剥离、撕裂、拉伸等引起带电。在摩擦时真正的接触面积只占表现接触面积的很小一部分。

同种物质在温度不同时,相互摩擦也可产生静电。

(2)吸附带电 物质在吸附自由电子、离子时,也可带电。

(3)感应带电 电导体表面在附近带电体感应作用下可产生极性相反的电荷。

(4)极化起电 例如绝缘体构成的容器在装有带静电的物体时,其外壁可因分子受到静电极化作用而产生静电。

3. 防静电的基本原则与方法

(1)减少摩擦,控制静电的产生

①减少摩擦或避免相互接触:例如在有可燃气体、易燃液体的工作场所,搬动,运输和使用设备时尽量避免相互接触。

②控制气体、液体的流速:液体的流速愈大,则愈易产生静电;层流时,静电量与流速成正比;湍流时,则与流速的7/4次方成正比。故在输送易燃或可燃液体时宜采用口径较大的管道,以降低流速。液体的电阻率大时,则流速应小。

③合理选材:过滤或筛选易燃、可燃液体所用的设备,易燃、可燃液体的输送管道,宜选用带电极性与液体相近的物质作为构制材料,避免使用聚乙烯、聚氯乙烯等作为管道材料,以免引起事故。

(2)促进静电泄漏或逸散

①用导电体接地:将静电泄入大地,不使之产生积聚,是最常用的防静电方法。静电屏蔽的基本原理见本节电磁屏蔽部分。由于静电压较高,可以使用稍大的接地电阻,又因总静电量并不很大,接地线不一定要很粗,但接地装置必须有良好的电气连接与足够的强度,不使松断,以防带电金属体在悬空时发生火花放电,故仍应对静电接地体规定技术要求。通常,为了防止电器设备漏电或考虑到避雷安全,接地电阻不宜大于10Ω,接地导线的半径不宜小于2.6~3.2mm。为了避免导线擦伤或被腐蚀,宜用绝缘被覆线。

有爆炸性危险的工作场所,宜用导电材料铺地(如导电橡皮板等)或采用导电性良好的混凝土地板,以泄除人体静电或其他物体所带的静电荷。导电地面表面不得使用油脂和蜡,地阻应不大于10Ω。

②在材料内加入导电(或防静电)添加剂:例如在橡胶、塑料中加入一定量炭黑、石墨粉、金属粉,使之成为导电橡胶、导电塑料,但接触处的接触面积不宜小于10cm2;在苯中加入少量油酸镁等类脂肪酸金属皂;在煤油中加入4% ~10%浓度级的抗静电剂等。

③在材料表面使用防静电添加剂:可使材料(如橡胶、塑料、化纤、有机液体)表面带亲水性,以降低表面电阻,使静电易于逸散。

④提高(或控制)环境空气的相对湿度:空气中相对湿度低于10%~50%时,容易产生静电积聚。相对湿度超过65%~70%时,物体表面常可形成吸附水膜,使纤维的带电量减少。在用筛网筛选聚氯乙烯粉时,使空气相对湿度提高至约80%,即可防止筛孔堵塞。

⑤使材料表面直接亲水化:通过化学反应,将亲水基团接枝于塑料表层分子,使塑料表面获得亲水性,从而降低表面电阻,减少或防止静电积聚,可获得比在塑料表面喷涂防静电剂更好的防护效果。

(3)使空气离子化,静电中和法 此法可使空气电阻率降低,便于泄逸静电。通常可用感应式消电器或高压式(直流或交流)消电器,使空气电离,产生电晕放电,将物体表面积聚的静电中和。消电器的位置应选择恰当。高压式消电器对电位较低的带电体也有效,但当在有爆炸危险性的工作场所使用时,应采取防爆措施。此外还可用吹送电离空气(称 “离子风”)或采用放射性核素进行消电。

(4)屏蔽 如用接地的金属网(或板)屏蔽带电体,不使静电影响外界,常可防止形成火花放电。采用金属容器贮装易燃液体,或用金属管道输送可燃气体或易燃液体,并将金属容器、管道妥善接地,往往也可收到较好的屏蔽效果。

(5)惰性气体保护 在操作可燃粉尘或易燃液体的容器中,通入不助燃、不着火、不爆炸的惰性气体,如氮气、二氧化碳、二氟一氯一溴甲烷、三氟一溴甲烷、氩气等,将空气隔绝,可以防止产生静电火花,避免引起燃烧、爆炸事故。

(6)加强静电电压监测 为了防止因静电放电起火而造成事故,对于要求防静电的工作场所,应注意加强静电电压的监测。通常可用各种类型的静电测试仪来测量。例如:便携式手枪型JFY-VR-2型静电测试仪,可用于快速测定各种不良导体表面所积聚的静电。仪器系由传感电极、微电荷放大器及电源三部分构成。测量时,将仪器套管前端电极对向被测物表面,电极因静电感应而产生电荷,由微电荷放大器进行电流放大,并由仪表指示,根据表头指示值与量程倍率即可测出被测物体表面的静电电压值。测量时,应严格控制电极至带电体表面的距离。仪器与使用场所之间应无显著的温差,否则会因水汽结露而影响测定的准确度。使用场所如有粉尘或飞絮,也可因吸附而影响测定结果。此仪器也可用来测定物体的绝缘电阻,从而可预测在使用过程中可能产生多少静电。

(7)静电斑痕的预防

①尽可能选用有防静电性能的胶片。

②带电胶片附近不得放置金属或电阻率低于108Ω. cm的其他静电导体,也不使之与胶片接触。

③胶片宜用绝缘物包护,以防引起电晕放电。

④凡需要接触或靠近的金属物或其他静电导体,形状应与胶片相似,且应平行放置,以使形成平行的电力线,防止电荷集中。导体表面应光滑平整,不得有尖棱瑕疵。

⑤摄影用具应保持洁净,防止尘埃沾污。

⑥必要时可使胶片带正电(因为带正电的胶片比带负电的胶片不容易产生静电斑纹)。

⑦室内湿度不得过低。

⑧摄像时,尽量避免摩擦胶片。卷绕、反卷胶片时速度应慢。

(四)防震

实验室中各种精密仪器很多,对震动是十分敏感的,超出一定限度的震动或频繁有限的震动,将影响测试的精度,降低仪器的使用寿命,造成仪器设备出现故障甚至损坏。

在总体设计中遇到防震间距达不到要求时,可采取这样的做法:房屋四周用玻璃棉下脚料作隔震材料使实验室与室外地表面隔绝,以阻止地面波的影响。这种做法比开挖人工防震沟或防震河道简单、卫生,同时在用地上也较经济。

实验室内的防震措施主要有以下四种情况:

(1)震动较大或防震要求较高的精密仪器设备应尽可能设置在底层以利于采取有效的隔震措施。

(2)可将精密仪器设备放置在防震基础或防震工作台上。

这种消极隔震设计,是根据精密仪器、设备的允许震动极限值以及动力设备的干扰力通过计算,选择隔震措施,包括决定隔震器类型的数量、位置和尺寸,以满足精密仪器设备的正常使用。消极隔震必须考虑有足够的阻尼,否则体系晃动过大,长时间不易稳定会影响使用。消极隔震一般可采用下列两种形式:

①支承式隔震措施:构造较简单,自振频率最低可设计成3~4Hz,一般适用于外界干扰频率较高时,这是使用较多的一种措施。如图6-11所示。

②悬吊式隔震措施:构造较复杂,自振频率最低可达1~2Hz,适用于对水平振动要求较高,仪器设备本身没有干扰振动。如图6-12所示。

图6-11 支承式隔震

图6-12 悬吊式隔震

(3)对实验楼内产生较大震动的设备采取积极隔震措施。

这是必要的有效措施,可以从两个方面进行处理:

①降低机器基础的振动,使其影响范围缩小,一般采用放宽基础底面积,或加深基础(但这对水平振动的机器反而不利),或采用人工基础的方法来加强地基刚度。

②在机器基础里设有隔震装置。几种处理方法如图6-13所示。

图6-13 四种机器基础隔震

(4)利用增加地坪刚度的防震措施 可应用于低层精密计量室以及其他要求高度防震的房间,地坪与四周墙身脱开(可用万利板或泡沫塑料板隔开),使墙身的振动不传到室内地坪,同时采用沙垫层以减少土壤传来的震动,较厚的混凝土垫层可减少人员走动时所产生的震动影响,同时精密仪器可以设在室内的任何位置,这就提供了一定的 “灵活性"。

(五)电磁屏蔽

现代分析测试仪器属于精密电子仪器设备,在仪器工作运行时,产生有用的信号强度或电压的同时,也产生其他干扰电压,这种仪器设备本身的内部干扰,要在仪器设备的设计制造中去解决。另一种干扰是仪器设备的外部干扰,仪器设备的有用信号强度或电压,经由电磁波的形式利用辐射或导线传播出去,它将干扰其他电子设备的工作。外部干扰是多种多样的,克服外部干扰问题要采用各种屏蔽方法去解决。分析测试仪器大多有防电磁场干扰要求,应根据仪器种类和设置地点的电磁场干扰实际情况,采取屏蔽措施。例如火花源质谱室、离子探针室需采用屏蔽室进行电磁屏蔽。

(六)生物安全

生物安全是指为避免危险生物因子造成实验室人员暴露、向实验室外扩散并导致危害的综合措施;而实验室生物安全则是为避免各种危险生物因子造成实验室生物危害所采取的防护措施和管理措施。实验室生物安全事故发生的过程、性质及原因表明,实验人员的操作失误和不安全的操作等是引起实验室生物感染事故的主要原因。一起安全事故的发生,是人的不安全行为和物的不安全状态相互复杂关联、共同作用的结果。任何安全事故从理论和客观上都是可预防的,通过合理有效的管理及技术手段,即可消除或防止事故隐患,使发生事故的概率降低到最小。

为加强实验室生物安全管理、保护实验室工作人员和公众的健康、规范实验室生物安全管理和实验室的建设原则,世界各国都颁布了相应的法规和标准,我国也相继颁布和实施了GB 19489—2008 《实验室——生物安全通用要求》、《病原微生物实验室生物安全管理条例》(2018年3月修正)和GB 50346—2011 《生物安全实验室建筑技术规范》等国家标准和法律法规,成为实施实验室生物安全管理的依据。

1. 实验室生物安全相关概念

(1)生物因子 一切微生物和生物活性物质。

(2)病原体 可使人、动物和植物致病的生物因子。

(3)生物安全实验室 通过防护屏障和管理措施,达到生物安全要求的微生物实验室和动物实验室。

(4)实验室分区 按照生物因子污染概率的大小,进行实验室合理分区。主实验室是生物安全实验室中污染风险最高的房间,常指生物安全柜或动物隔离器所在的房间;污染区是指在生物安全实验室中,致病因子污染风险最高的区域;清洁区是指在正常情况下,生物安全实验室中无被致病因子污染风险的区域;半污染区是指生物安全实验室中具有被致病因子轻微污染风险的区域,是污染区和清洁区之间的过渡区域;缓冲间指设置在相邻两个区之间的密闭室,具有通风系统,其两个门具有互锁功能。

(5)高效空气过滤器 通常指以滤除≥0.3μm微粒为目的、滤除效率符合相关要求的过滤器。其在额定风量下,对粒径≥0.3μm的粒子滤除效率通常可以达到99.97%以上。

(6)安全罩 是置于实验室工作台或仪器设备上的负压排风罩,以减少实验室工作者的暴露危险,排风经高效过滤。

(7)定向气流 指在气压低于外环境大气压的实验室中,从污染概率小且相对压力高处向污染概率高且相对压力低处受控制流动的气流。

(8)危险废弃物 指具有潜在生物危险,可燃、易燃、有腐蚀性、有毒、有放射性,以及对人和环境有害的一切废弃物。

2. 生物因子的等级分类标准及危险度评估依据

(1)生物因子的等级分类标准 一般依据生物因子的传染性、致病性、预防与治疗手段的有效性进行危险度的分类。世界卫生组织(WHO)将生物因子分为4个等级,我国《病原微生物实验室生物安全管理条例》将生物因子分为四类,两者的顺序正好相反。依据WHO和我国《病原微生物实验室生物安全管理条例》,对生物因子危害等级划分如下:

①危险度I级(低个体危险,低群体危险):即《条例》中第四类病原微生物,指在通常情况下,不会引起人类或动物疾病的细菌、病毒、真菌等的生物因子。

②危险度Ⅱ级(中等个体危险,有限群体危险):第三类病原微生物,指能够引起人类或动物疾病,一般情况下对人、动物或者环境不构成严重危害,传播风险有限,且具备有效治疗和预防措施的生物因子。

③危险度Ⅲ级(高个体危险,低群体危险):第二类病原微生物,指能够引起人类或动物严重疾病,或造成严重经济损失,但通常不能因偶然接触而在个体间传播,或能使用抗生素等药物治疗的生物因子。

④危险度Ⅳ级(高个体危险,高群体危险):第一类病原微生物,指能够引起人类或动物非常严重的疾病,很容易发生个体之间的直接或间接传播。一般无有效的预防和治疗措施的生物因子。

危险度Ⅲ级、Ⅳ级的病原微生物统称为高致病性病原微生物。

(2)危险度评估 危险度评估是生物安全工作的核心,也是正确进行生物安全防护的前提。危险度评估可以借助许多方法来进行,其中最重要的是专业判断。因此,危险度评估应当由对所涉及微生物的特性、设备和规程、动物模型以及防护设备和设施最为熟悉的人员来进行。负责危险度评估的人员应随时注意收集与危险程度相关的新资料,以及来自科学文献和其他相关的新信息,以便必要时对危险度评估结果进行定期检查和修订,以确保实验室工作的生物安全。

微生物危险度等级是进行微生物危险度评估最主要的依据。另外,还应从以下几方面进行考虑:

①微生物的流行病资料,包括自然感染途径、适宜宿主(人或动物)的存在。

②微生物的致病性,包括感染数量、暴露的潜在后果、致病性的强弱及所操作微生物的浓度和浓缩标本的容量。

③实验过程中可能产生的新问题,如实验室操作(如超声处理、气溶胶化、离心等)所致的其他感染途径(非消化道途径、空气传播、食入),是否可能会扩大微生物的宿主范围或改变微生物对于已有效治疗方案的敏感性。

④微生物在环境中的稳定性。

⑤从动物研究和实验室感染报告或临床报告中得到的相关信息。

⑥当地是否能进行有效的预防或治疗干预。

根据危险度评估过程中所明确的上述信息,可以确定所计划开展的研究工作的生物安全水平级别,选择合适的个体防护装备,并结合其他安全措施制定标准操作规范(Standard Operating Procedure,SOP),以确保在最安全的水平下来开展工作。

3. 生物安全实验室的等级

根据实验室所操作微生物的危害等级、配备的实验设施、设备及相应的实验操作和技术,构成了不同实验室的生物安全水平(Biosafety Level,BSL)。国际、国内均将生物安全水平分为4个级别,其中一级的防护水平最低,四级的防护水平最高,并用BSL-l、BSL-2、BSL-3、BSL-4表示实验室相应的生物安全防护水平。也可称为P 1、P2、P3、P4实验室。平常说的P3实验室就是生物安全防护三级实验室。

(1)一级实验室一般适用于对健康成年人无致病作用的微生物。

(2)二级适用于对人和环境有中等潜在危害的微生物。

(3)三级防护实验室适用于主要通过呼吸途径使人传染上严重的甚至是致死疾病的致病微生物或其毒素。

(4)四级最高防护实验室适用于对人体具有高度的危险性通过汽溶胶途径传播或传播途径不明、目前尚无有效疫苗或治疗方法的致病微生物或其毒素。

在WHO《实验室生物安全手册》中将生物安全实验室分为三类,即基础实验室(包括一级生物安全水平和二级生物安全水平)、防护实验室(三级生物安全水平)和最高防护实验室(四级生物安全水平)。

在生物安全实验室门上应标有国际通用的生物危害警告标志,标志如图6-14所示。

图6-14 生物危害警告标志

4.生物安全柜

生物安全柜(Biological Safety Cabinets,BSC)即负压过滤排风柜,是一种用来保护操作者本人免受感染性气溶胶和溅出物感染,环境免受污染而设计的实验设备。处理危险微生物时所用的箱型空气净化安全装置,正确使用生物安全柜可以有效减少由于气溶胶暴露所造成的实验室感染、培养物的交叉污染,以及环境的污染。