实验室环境、健康与安全PPT课件

本章内容 4 1实验室新建 扩建 改建中的EHS理念 4 2实验室建设和改造中的EHS理念 4 3实验室管理中的EHS理念 4 4实验室污染物的种类及对人体健康的危害 4 5实验室污染控制与防治 4 6高校绿色实验室的建立 2020年4月21日 精品课件 2020年4月21日 精品课件 1 4 1实验室新建 扩建 改建中的EHS理念定义EHS 环境 Environment 健康 Health 安全 Safety 简称EHS EHS管理体系是环境管理体系 EMS 和职业健康安全管理体系 OHSMS 两体系的整合 EHS文化是先进文化 积极加强EHS文化建设是高校可持续发展的根本 实验室的规划设计是实验室建设的重要支撑点 是实验室建设成功的前提 实验室建设规划在一定时期内应该相对稳定 一般规划期限为五年 要保证实验室建设与发展规划的连续性 稳定性和先进性 实验室规划涉及到多个部门的配合 必须站在全方位的角度总体构思 详细部署 建设发展规划 无论是长远规划还是近期规划都不能以现有的实验建设经费作依据来制定 要用长远眼光来制定发展规划 将来一旦有了新的经费投入时 就可根据规划 形成建设计划 有重点 有目的地逐步实施 如果仅以现有的建设经费制定规划很可能形成低水平 分散 重复的建设局面 造成资源浪费 2020年4月21日 精品课件 2 4 2实验室建设和改造中的EHS理念国际先进理念 对实验室建设和管理提出了更高的要求 即让实验室功能更齐全 更先进 实验室环境更怡人 更加重视实验室的职业健康 师生员工对安全更加注重和实验室管理更高效 水平更高 化学化工实验室建设是复杂的系统工程 环境 健康与安全 EHS 已成为高度关注的重点 应综合考虑实验室建设的总体规划 合理布局和平面设计 以及供电 供水 供气 通风 空气净化 职业健康 环境保护 安全措施等基础设施和基本条件 2020年4月21日 精品课件 3 高校实验室EHS的内容相对复杂 不同的实验室所涉及到的环境 职业健康和安全问题各有侧重 除了实验室的普通安全外 各实验室涉及到的EHS内容各不相同 有的实验室需要使用各种化学试剂 危险物品 剧毒物品 放射性物品 生物样品和制剂 实验动物等 有的需要用到高温 高压 超低温 强磁 真空 微波辐射 高电压和高转速等特殊的实验环境和条件等 现在某些环节还存在着一些环境保护 职业健康和安全方面的问题 2020年4月21日 精品课件 4 实验室的规划和建设时缺乏EHS理念的表现 实验室规划不合理 实验室空间不足 应该分开的办公 学习 仪器 药品 物品等混杂在一起 个体防护装备 PersonalProtectiveEquipment PPE 缺乏 部分实验室根本没有配备基本的个体防护装备 如实验服 防护眼镜 手套等基本防护装备 消防设施配置不足 不少实验室缺乏消防报警系统 消防设施数量不足 功能不全 或者缺少定期维护 缺乏环保及安全装备 包括缺少实验废弃物的分类收集和处理设施 实验室通风系统数量不足或者效果不佳 紧急冲淋装置 洗眼器和急救箱等 高校实验室要完全合乎EHS要求需要一个渐进的过程 2020年4月21日 精品课件 5 2020年4月21日 精品课件 6 4 2 1新建实验室设计过程中的EHS理念评价实验室建设的好坏衡量标准 效能指标 实验室的建设目的是为了能让科研出成果 培养创新人才 既要按照专业建设要求满足人才培养的需要 又要有利于师生教学和科研活动的顺利 高效开展 注重实验室效能的提高 将实验室的规模和功能有机结合起来 EHS指标 实验室在设计时都要充分考虑EHS理念和元素 每个细节都要保证人员和设备的环保 健康和安全 仪器设备指标 是对于实验仪器的使用和管理进行评估 影响力指标 好的实验室无疑会带来非凡的社会影响力 从而吸引众多科技精英和优秀学生纷至沓来 这既可大大提升大学知名度 又能带动整体相关学科科研的发展 设计前需了解相关学科和专业背景 分析彼邻影响因素 哪些空间需要进行相互交流 独立研究团队如何协调工作 哪些空间可以开放 哪些独立使用 分析未来发展可能性的影响 哪些学科最有可能近期改变和成长 下一步对于空间和仪器设备的影响可能是什么 预留未来计划 解决未来的学者和人员需求变化 实现可持续发展 增加共享合作空间的面积 包括仪器设备区 场地 讨论和休息区 共享通用仪器 分享研究信息和合作交流 将办公室等非实验功能房间与实验室分开 可大大降低实验室建设和使用成本 也可增加实验室工作人员的安全性 整合并加大储存空间的密度 建立并优化中央储存室的概念 让出更多宝贵的研究平台和空间留给亟需工作空间的工作人员 合理布局实验室区间 固定的仪器设备可以安排在室内中心部分 周围的工作区可以考虑采用可移动的家具和仪器组合 2020年4月21日 精品课件 7 高校实验室的建筑设计和建设流程 前期论证和初步设计 在学校战略意图指导下 弄清楚拟建实验室德特殊要求和技术指标 以便有针对性地确定设计和施工方案 初步设计占整个设计比重很大 设计方案基本成熟后 才进入施工设计阶段 设计方案要有前瞻性 充分考虑EHS文化和相关要素 为后续发展留有空间和余地 如配电系统预留容量 通风系统通风容量等 国外大学在评估标准 QBS QualityBasedSelection 质量采购评估标准 而不是以价格采购评估选择设计方案 理由是 实验室的建设成本不同于产品的统一成本核算 每个实验室都不尽相同 不能只考虑降低成本而忽略了具体项目整体系统的合理性和优化性 高质量优良的实验室建设从长远看应该能节省维护成本 运行成本和未来的升级成本 而不应只看重尽可能缩减眼前的经费投入 防止一味追求低价而被居心不良的施工承包商将实验室建成 豆腐渣 工程 2020年4月21日 精品课件 8 实验室布局规划 不同类型的实验室布局各不相同 重点安排具体使用时的内部结构 规划仪器设备实验工作区 实验家具的摆放 水电气排布 照明防火等 包括实验室空间的设计 格局的设计 功能的设计 实验流程的设计 实验室家具的设计 给水排水的设计 排风或送风的设计 电路的设计 各种实验气体管路的布置等 合理安排人行通道与实验仪器设备的关系 提高工作效率 加强交流与注重安全 设计要为未来考虑 提高可变性和灵活性 在升级改造时减少改造成本 实验室内部细节的确定 着重对实验室内部进行细化局部要求的调整 定型平面和立体设计 2020年4月21日 精品课件 9 2020年4月21日 精品课件 10 施工工程设计 主要工作是施工工程图纸的制作 要充分考虑施工上的可行性 具有可操作性 从开展实验室建设项目的初步设计到后建设阶段 应该有一个阐述清晰的流程说明文件 它可以明确各个关键点不同工序合理进场时间以及相互配合 出现问题及时解决 从而提高工程效率和工程质量 工程施工 百年大计 质量为本 应选择好施工和监理队伍 对工程质量长抓不懈 合理处理好工程建筑质量 工程进度和工程造价三者的关系 当三者发生冲突时 首先应确保工程质量 竣工验收 实验室的竣工验收应按照不同的项目分别进行 如建筑施工质量 给水排水系统 电力系统 消防系统 通风系统 EHS设施 空调系统 公用设施及管道 工程管网布置 实验气体管路的布置 实验室家具布局和质量等方面逐项进行 只有各项工程指标都符合标准 使用方方可接收使用 4 2 2 老实验室改造过程中的EHS理念实验室EHS设施和条件是保障实验室工作人员职业健康和人身安全的首要条件 高校应把实验室EHS建设标准纳入到实验室基础设施规划与建设中 加大实验室EHS设施建设投入力度 进行老实验室功能改建工程时 要优先考虑实验室的EHS元素 加强实验室的EHS设施建设 按专业实验室的特点 周密考虑改建实验室的设计 建设 仪器设备的购置等 在EHS设施上加大投入力度 配备必要的洗眼器 紧急喷淋装置 气体泄漏报警器等实验室安全装备 安装必要的烟雾报警装置和门禁探头等安全监控设施 以增强对事故的预防和处置能力 防患于未然 确保实验室人员的职业健康和人身安全 2020年4月21日 精品课件 11 2020年4月21日 精品课件 12 4 3实验室管理中的EHS理念高校实验室实施EHS管理体系很有必要 这是高校管理和国家发展的必然趋势 EHS管理体系强调人与自然的和谐 其根本是保护人类的安全与健康 目的是保护人类社会可持续发展 通过宣传 讲座等方式加强管理层 实验室人员及每个师生员工对EHS的深刻认识 制定一整套规范的程序和标准化文件来实现EHS体系 高校内部形成一个系统化 结构化的健康 安全和环境自我管理机制 真正做到安全环保 保证师生员工的健康 4 4实验室污染物的种类及对人体健康的危害环境污染是影响人体健康的重要因素之一 其影响作用的特点是多因子 多介质 低剂量 长效应 带来慢性和远期健康危害 由环境污染引起的疾病 早期多无明显临床症状 毒素进入人体并蓄积到一定程度时 才最终导致身体生理功能性或器质性病变 影响污染物对人体健康的危害程度因素 污染物的种类 性质 浓度 对人体的作用时间 个体敏感性以及多种污染物的协同作用 2020年4月21日 精品课件 13 空气中的颗粒物质指悬浮于空气中的固体 液体或固体与液体结合的微粒 颗粒物按其自身重力作用沉降的特性可分为降尘和飘尘 粒径大于10 m为降尘 小于10 m者因能够长时间飘浮在空气中 称为飘尘 其中粒径等于或小于100 m的称总悬浮颗粒物 PM100 粒径大于2 5 m 等于或小于10 m的能够被吸入呼吸道的称可吸入颗粒物 PM10 PM2 5是指直径小于或等于2 5 m的颗粒物 也称为可吸入肺颗粒物 空气中颗粒物成分非常复杂 其中一些颗粒物本身有毒性 如金属及其化合物尘埃 纤维状石棉 酸雾等 悬浮颗粒有巨大的比表面积 容易成为有毒有害物质的吸附核心 带有毒物的小颗粒可以通过呼吸道吸入后滞留在鼻腔 咽喉和气管等部位 长期吸入会引起气管炎 鼻炎等慢性疾病 也可引起消化系统和血液系统等疾病 更严重者可导致死亡 2020年4月21日 精品课件 14 无机污染物主要有硫化物 一氧化碳 氮氧化物 氰化物 氟化物 硝酸盐和亚硝酸盐 长期接触对人体健康有严重危害 重金属污染物重金属一般指相对密度在5 有时也指相对密度4 以上的金属 在环境污染方面主要指汞 镉 铅 铬 锌 铜 镍等 准金属砷其毒性及某些性质与金属类似 也列入重金属范围 重金属的毒性以离子态形式最为严重 释放到环境中后 不仅不能被微生物所分解 反而转化为毒性更大的金属有机化合物 主要是甲基化合物 例如无机汞转化为毒性强的甲基汞 此外 释放到环境中的重金属还会通过食物链等进行富集产生放大效应 进而对身体健康造成危害 有机污染物指碳氢化合物及其衍生物质 如烃 醇 酮 胺等对人体有害的化合物 这些都是脂溶性物质 可以通过皮肤吸收 溶解到脂肪中侵入人体 也能够通过呼吸道进入肌体组织中 并迅速扩散到全身 正常情况下 这些污染物会有一小部分以原形排出体外 其余能够通过新陈代谢被分解成简单的水溶性化合物而排出体外 但往往在代谢过程中会形成一些毒性更强 且更不容易排出的次生代谢产物 逐步在血液 脂肪内增加 并在肝 肾等器官中积累 最终引发包括细胞损伤 遗传变异 肿瘤和癌症等各种疾病 2020年4月21日 精品课件 15 电磁辐射与电离辐射 电磁辐射电磁辐射是一种复合性电磁波 以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量 人体生命活动包含一系列的生物电活动 这些生物电对环境中的电磁波非常敏感 电磁辐射可以对人体造成影响和损害 主要表现为 a 热效应人体70 以上是水 水分子受到电磁波辐射后相互摩擦 引起机体升温 从而影响到体内器官的正常工作 b 非热效应人体的器官和组织都存在微弱的稳定和有序电磁场 一旦受到外界电磁场的干扰 处于平衡状态的微弱电磁场将遭到破坏 人体也会遭受伤害 电离辐射电离辐射是一切能引起物质电离的辐射总称 其种类很多 高速带电粒子有 粒子 粒子和质子 不带电粒子有中子以及X射线 射线 在接触电离辐射的工作中 如防护措施不当 或违反操作规程 人体受照射的剂量超过一定限度后 就会发生有害作用 机体对电离辐射的反应程度取决于电离辐射的种类 剂量 照射条件及机体的敏感性 电离辐射可引起放射病 它是机体的全身性反应 几乎所有器官 系统均发生病理性改变 但其中以神经系统 造血器官和消化系统的改变最为明显 短时间内接受一定剂量的照射 可引起机体的急性损伤 多发生于核事故和放射治疗病人 而较长时间内分散接受一定剂量的照射 可引起慢性放射性损伤 如皮肤损伤 造血障碍 白细胞减少 生育力受损等病症 此外 辐射还可以致癌和引起胎儿的死亡和畸形 2020年4月21日 精品课件 16 生物性污染实验室的生物污染主要指可能会导致健康工作者和动物致病的细菌 真菌 病毒和寄生虫等生物因子 实验动物和有潜在感染生物因子的人血液 体液和排泄物等物质的违规操作 感染或泄漏 有可能引发感染性疾病的发生或爆发 危害人体健康及公共安全 2020年4月21日 精品课件 17 4 5实验室污染控制与防治实验室产生的废气 废水和废物进入环境将污染空气 水源和土壤 破坏生态 并通过食物链而危害人体自身健康 本节重点讲述实验室空气的净化技术 通风合理改善实验室内的通风设施 加强通风换气 能有效降低实验室内的空气污染物浓度 改善实验室内的空气质量 通风的方式 渗漏通风建筑物结构都有通透性 即有许多空气进出的渠道 如门 窗 电线出入口和管道周围的缝隙等 也包括进出风口 通常在寒冷和刮风的情况下换气率高 而在温暖和温差较小的天气状况时换气率较低 自然通风当建筑物门窗打开的时候 就处于自然通风状态 开窗通风可以始终保持实验室内具有良好的空气质量 机械通风包括全面稀释通风和局部排气通风 全面通风一般采用通风空调系统 将室外新鲜空气均匀地送到室内 以降低污染 因为实验室 污染源确定 而且对污染源的瞬时挥发速率要求高 因此需要采用局部排风系统 如排风扇 通风柜等设备来解决污染物的排放问题 2020年4月21日 精品课件 18 吸附一种常用的气态污染物净化方法 是将废气与大表面 多孔而粗糙的固体物质相接触 废气中的有害成分积聚或凝缩在固体表面 达到气体净化的方法 适用于低浓度废气和高净化要求的场所 常用的吸附剂介绍 活性炭由含碳原料 果壳 木材 煤炭 木质素 经过加工 炭化 破碎和活化等几道工序制成 形状有颗粒状 纤维状和粉末状 活性炭的比表面积可达600 1600cm2 g 具有优异的 广泛的吸附性能 活性炭主要用于吸附苯 甲苯 乙烷 庚烷 丙酮 四氯化碳 萘 醋酸乙脂等有机气体和蒸气 活性氧化铝一种极性吸附剂 有粒状 片状和粉状 其比表面积为210 360cm2 g 主要用于吸附二氧化硫 硫化氢 氮氧化物 气态碳氢化合物和含氟废气 溶剂的回收利用 硅胶硅胶的比表面积为600cm2 g 通常用于气体干燥和废气中二氧化硫 氮氧化物和有机烃类的净化 硅胶具有很强的亲水性 吸水后其吸附性能下降 分子筛一种人工合成的泡沸石 是具有多孔骨架的硅铝酸盐结晶体 其微孔十分丰富 具有很大的内表面 吸附容量大 孔径分布单一均匀 有很强的吸附能力和选择吸附性 可以有选择地除去二氧化硫 硫化氢 氮氧化物 氨 二氧化碳和有机烃类等污染物 还可以作为载体 负载微量的贵金属催化剂和过度金属氧化物 催化和净化废气中的气态污染物 2020年4月21日 精品课件 19 4 6高校绿色实验室的建立 4 6 1绿色化学的概念绿色化学 GreenChemistry 又称环境无公害化学 EnvironmentallyBenignChemistry 环境友好化学 EnvironmentallyFriendlyChemistry 清洁化学 CleanChemistry 绿色化学旨在从源头上消除污染 最大限度地从合理利用资源 生态平衡 环境保护等方面满足人类可持续发展的需求 实现人和自然的协调与和谐 在绿色化学基础上发展起来的技术称为绿色技术 Greentechnology 清洁技术 Cleantechnology 或环境友好技术 EnvironmentallyFriendlytechnology 我国称为 清洁生产工艺 中华人民共和国清洁生产促进法 对 清洁生产 定义 指不断改进设计 使用清洁的能源和原料 采用先进的工艺技术与设备 改善管理 综合利用等措施 从源头削减污染 提高资源利用效率 减少或者避免生产 服务和产品使用过程中污染物的产生和排放 以减轻或者消除对人类健康和环境的危害 2020年4月21日 精品课件 20 4 6 2绿色化学的意义从科学的角度看 绿色化学是对传统化学思维的创新和发展 是更高层次的化学科学 从环境的角度看 绿色化学是从源头上消除污染 保护生态环境的新科学和新技术 从经济的角度看 绿色化学是合理利用资源和能源 实现可持续发展的核心战略之一 绿色化学是一项指导化学化工行业革命的科学 为其他学科和科学技术领域的 绿色革命 提供了宝贵的理念 技术 经验和强有力的支撑 2020年4月21日 精品课件 21 4 6 3绿色化学的核心原子经济性和 5R 原则是绿色化学的核心内容 原子经济性是指充分利用反应物中的各个原子 从而既能充分利用资源又能防止污染 实验过程中应遵循绿色化实验的 5R 原则 即Reduction 减量使用原料 减少实验废弃物 Reuse 循环使用 重复使用 Recycling 回收 实现资源的回收利用 从而实现 省资源 少污染 减成本 Regeneration 再生 变废为宝 资源和能源再利用 减少污染的有效途径 Rejection 拒用有毒有害品 对一些无法替代又无法回收 再生和重复使用的 有毒副作用及会造成污染的原料 拒绝使用 这是杜绝污染的最根本的办法 2020年4月21日 精品课件 22 4 6 4绿色化学的基本原则AnastasPT和WarnerJC于1988年提出著名的绿色化学12原则 防止污染优于污染治理 防止废物的产生优于在其生成后再进行处理 原子经济性 合成方法应具有 原子经济性 即尽量使参加反应的原子都进入最终产物 绿色化学合成 在合成中尽量不使用和不产生对人类健康和环境有毒 有害物质 设计安全化学品 设计具有高使用功效和低环境毒性化学品 采用安全溶剂和助剂 尽量不使用溶剂等辅助物质 必须使用时应选用无毒 无害的 合理使用和节省能源 生产过程应该在温和的温度和压力下进行 而且能耗最低 2020年4月21日 精品课件 23 利用可再生资源合成化学品 尽量采用可再生的原料 特别是用生物质代替矿物燃料 减少不必要的衍生化步骤 尽量减少副产品 采用高选择性的催化剂 设计可降解的化学品 化学品在使用完后应能够降解成无毒 无害的物质 并能进入自然生态循环 进行预防污染的现场实时分析 开发实时分析技术 以便监控有毒 有害物质的生成 使用安全工艺 选择合适的参加化学过程的物质及生产工艺 尽量减少发生意外事故的风险 绿色化学12条原则目前被国际化学界所公认 它不仅是近年来绿色化学领域中所开展的多方面的研究工作的基础 也指明了未来发展绿色化学的方向 2 2020年4月21日 精品课件 24 4 6 5绿色实验室的建立与推行树立绿色化学的思维方式 创造清洁美好的生活环境是人类共同的愿望 给子孙后代留下美好的环境也是我们每个人应该履行的