隐藏的风险:化学实验室中的潜在危险

采写/孟必莹 安然然

编辑/杨宝璐

陈智博所在实验室的“休息区”,背后不到两米就是试验台

周六晚上九点半,陈智博终于结束了一周的实验工作,收拾好放在“休息区”的物品,准备离开实验室。在他身前的书桌上,电脑、书本、水杯、电风扇等生活和学习用品满满当当,而他身后不到两米的地方,一排排实验台上堆满了化学试剂和实验仪器,有的仪器还在运转。

去年9月,陈智博进入中国南部某化学研究所的一间国家重点实验室,成为有机合成方向的一名研究生。与具有潜在致癌性或神经毒性的甲苯、硅胶、氘代氯仿等化学试剂打交道,成了他的生活常态。

长时间接触有毒试剂,到底对实验人员身体有没有损伤?这大概是个“薛定谔的猫”式的问题——不到损伤显露的那一刻,没人能给出准确说法。11月初,在中山大学孙逸仙纪念医院乳腺肿瘤中心实验室工作、学习过的三名人员在2023年先后罹患癌症的消息传出后,实验室安全问题,再次引起各大高校、研究所的实验人员的广泛讨论。

正如海恩法则所说,每一起严重事故的背后,必然有29次轻微事故和300起未遂先兆以及1000起事故隐患。化学试剂毒性的安全隐患往往是长期的、隐性的,很多实验人员对这些“隐秘的危险”视而不见,而他们所在的实验室,则存在着安全培训流于形式、安全监管长期缺失等问题。2023年2月,教育部办公厅印发《高等学校实验室安全规范》,再次明确高校实验室安全责任,但多位实验人员告诉深一度,相关细则依旧在他们的实验室里没有“落地”。

实验台上摆放的各种试剂和仪器

“微不足道”的危险

第一次进入研究所的实验室,陈智博就觉得“挺奇怪的”。休息区的书桌就在实验台旁边不足两米的位置,做实验、查资料、午睡。这和他读本科待过的实验室不一样——本科的实验室和休息室是分开的,“相当于一个小办公室,做完实验中午休息或者实验中间要查文献,可以去休息室里面。”

现在,陈智博一周至少有六天要从早上八点半工作到晚上十点,有时甚至连吃饭都得在实验台周围解决——因为有些实验过程中会开加热设备,不能离人。最开始,这样长时间接触化学试剂让陈智博感到有点危险,他的研究方向是有机合成,日常接触的试剂几乎都有毒性。有一种叫做“氘代氯仿”的化学试剂,有剧毒,长期接触可导致神经系统、呼吸系统等生理机能受损,陈智博平均一天要使用四五次。“少量的吸进体内看不出什么影响,但是天天吸,积累起来,就可能会带来一些问题。”他说。研究所里有一个隐性规定:如果男性实验员未来一年内想备孕,是不可以进实验室做有机实验的。

“但是后来也习惯了。”陈智博说服自己,“这些危险和课题能不能做出来相比,微不足道。”况且,实验室要求实验人员必须穿实验服、戴防爆护目镜、手套、口罩,如果实验特别危险,一定要把通风橱拉下来,并戴好防毒面具。陈智博日常比较小心,但他观察到,也有一些实验人员并不注意日常防护。“只要你觉得行,可以什么防护都不戴,也没有人会检查、记录这些。”

在安全方面,研究所重点防控的隐患是火灾和爆炸这类“比较严重的危险”。每年,所里会组织实验人员进行三四次消防演习,制造火场环境,用快过期的干粉灭火器让大家练手。由于很多化学试剂具有易燃特性,小型火灾和爆炸事故在研究所里比较常见,进入研究所刚一年,陈智博就经历和听说了不下三起。

但是对于化学试剂毒性可能带来的隐患,研究所里并没有成体系的安全培训和演习。最近,陈智博通过“小道消息”了解到,今年九月,所里发生了一起化学试剂中毒事件。一位实验人员打翻了溶剂储存瓶中的苯硫酚,没有及时处理,也没告知同在实验室的另一位实验人员,虽然后者闻到异味后戴了口罩,但依旧大量吸入,产生了呼吸困难、恶心呕吐、腹泻等中毒症状。苯硫酚的毒性属于高毒类,如果过量吸入甚至可能致死。幸而中毒者及时发现去了医院,但还是因此一两个月没能来实验室工作。

事实上,陈智博自己也从未学习过如何处理试剂泄漏。他告诉记者,自己第一次经历的泄漏是在本科,一位师妹打碎了一瓶酸性溶液,当时整个实验室束手无策,只能向实验经历更丰富的师兄求助,而师兄也不过是拿卫生纸把泄漏的试剂擦干净,再把打碎的试管扫走。

第一次经历泄漏,陈智博感觉很紧张,但现在回看,“这个事情太小了。”陈智博说,“现在研二了,经历的比较多了,这简直不是个事,太平常了。本科的那次泄漏,我们连老师都没有报告。”

李丹在加拿大的实验室中,水的试剂瓶上标有“没有已知毒害”字样

“无知者无畏”

“无知者无畏。” 回忆起自己第一次使用有毒化学试剂的心情,一位北京某国家重点实验室在读的化学硕士这样总结。他还记得,自己第一次了解到试剂有毒是进入实验室之后,经过师姐的提醒,同时自己也注意到试剂瓶上“很大的骷髅头警告标识”。“当时感觉也就那回事,现在想来还是挺担心的。”

然而“无知”本不该是实验人员进入实验室时的状态,对化学试剂的毒性认知和防护用具使用习惯的培养,应该在进入实验室之前训练完成。2019年,教育部发布《关于加强高校实验室安全工作的意见》,强调建立实验室人员安全培训机制。2023年2月,教育部办公厅印发《高等学校实验室安全规范》,明确实验室安全管理制度包括安全教育培训与准入制度:进入实验室学习或工作的所有人员应先进行安全知识、安全技能和操作规范培训,掌握设备设施、防护用品正确使用的技能,考核合格后方可进入实验室进行实验操作。

可实际的认知与训练流程往往被简化。包括陈智博在内的多位实验人员向深一度回忆,他们对化学试剂毒性的认知更多依靠自己的探索,或师兄师姐们的口耳相传。

杨爽第一次接触有毒试剂是在国内某211大学读药学本科时,也是进入实验室一段时间以后,在师兄师姐的提醒下才开始关注。生物、医药研究中有一个常用实验叫做“蛋白质免疫印迹”实验,配样品时会用到一种化学试剂:贝塔巯基乙醇。这种试剂不仅毒性分级高,而且会挥发,闻起来特别臭,“像臭鸡蛋加榴莲。”当时,一位师兄做到这个实验,在专门做细胞实验的小隔间里打开了贝塔巯基乙醇的试剂瓶,尽管隔间通风良好,实验室里其他人依旧敏锐地闻到了那股特殊的臭味。随后,好多人直接走出了实验室,“他们超级小心,说不想跟那个有毒的东西一直在房间里。”杨爽也跟着大家跑了出去。

那是杨爽第一次听说化学试剂有毒,但当时她没有特别害怕,在大家玩笑式地跑开的氛围下,杨爽反而有种看热闹的心情。之后,她第一次主动查询了一种化学试剂的毒性。“确定了它确实有毒。但具体毒在哪,查过了就忘了。”本科时,她对化学试剂毒性的绝大部分认知,都是在实验室中这样“实践”获得的。

与杨爽不同,尽管距离自己第一次查询化学试剂的神经毒副作用已经过去了十多年,李丹依然对那种试剂的具体毒性记忆犹新。它叫做丙烯酰胺,主要包括神经毒性、生殖毒性、遗传毒性、免疫毒性以及潜在致癌性,在人体中得到证实的是神经毒性。在国内读研一时,李丹也接触到“蛋白质免疫印迹”实验,由于不明白试剂的作用,便去网上搜索,没想到顺便看见了试剂的毒副作用。“是我自己搜索到的,不是任何老师提醒的。”李丹强调这一点,“那是我第一次意识到国内实验室化学试剂安全防护措施不到位,日常做实验的试剂居然这么‘毒’。”从那之后,李丹每次做实验都会认真注意防护。

如今,李丹正在加拿大攻读生物学博士,她观察到在加拿大,实验室每一个试剂瓶上都要标清楚可能的毒害,“包括水,标注的是‘没有已知毒害’——没有毒害也要写上。”自己配的溶液同样需要做好毒性标注,定期有专人检查。加拿大还有官方网站列有详细的试剂说明。“我感觉国内试剂瓶上的警告标识好像没有那么明显,至少没人提醒我们去看。”

被简化的安全培训

事实上,根据联合国《全球化学品统一分类和标签制度》(GHS)和我国《危险化学品安全管理条例》,化学品安全技术说明书(MSDS)是试剂生产商和经销商必须编制并提供给用户的资料手册,化学品的理化特性、毒性、环境危害以及对使用者健康可能产生危害等信息,都可以在里面找到。查阅化学品安全技术说明书,是实验人员安全使用化学试剂最重要的保障。但深一度采访的所有实验人员都不知道这份说明书的存在,只有李丹提到,加拿大高校的实验室安全培训课上,会专门用一节课讲授如何查阅化学品安全技术说明书。

李丹注意到,加拿大的实验室具有较完善的安全培训流程。在进入实验室之前,学生需要完成一系列化学试剂安全、生物试剂安全的课程,课程包括在线的PPT、视频以及网络研讨会,随后,有专门负责安全的老师手把手教学生如何处理普通泄漏。培训的考核也分为笔试和面试两方面,面试需要学生亲自处理一次泄漏,处理干净方可通过。“整套流程下来,快的话几天就可以完成。”

李丹说,在加拿大,只要是做实验的学生,都必须进行这样的安全培训。通过培训后,学校才会发放安全证书和实验室的门禁卡。另外,安全证书还存在有效期,过了有效期需要重新培训和考核,更新成绩。“安全证书在不同的学校不通用,甚至在同一个学校的不同校区也不通用。”

国内大部分实验室也开设了安全培训课程。在陈智博所在的研究所,学生在研一时要修一门安全培训课,正式进入实验室的前一天还要进行安全培训,但他回忆,实际培训内容就是用PPT讲一下安全隐患和违规操作,培训成绩与实验室准入并不挂钩。

有些实验室会在安全培训课成绩上设置准入门槛,但其培训更多停留在“应试教育”上。上述北京某国家重点实验室在读的化学硕士告诉深一度,其所在学校的安全培训由学校统一负责,线下答题,必须要通过考试才可以进入实验室,但考前会发知识点,只要背会就行。如今,再回想起那套卷子里的内容,他几乎全忘了。

教育部发布的《关于加强高校实验室安全工作的意见》《高等学校实验室安全规范》都对责任落实做出了重点强调,明确了事故发生后的责任人以及追责问题。然而在实验室的实际管理运作中,从安全培训、准入制度到日常的实验操作和安全管理工作,往往都以实验室为单位进行,目前很多实验室内部并未制定详细的运行规范或操作流程,条款面临着无法落地的窘境。

2020年,东南大学公共卫生学院联合实验室与设备管理处对该校理工类、材料化工类、生物医药类等专业的本科生、硕士生和博士生共1571人进行了实验室安全认知行为调查,总合格率为37.17%。调查者将安全知识和安全行为分为两部分统计,安全知识方面的合格率仅为18.01%,安全行为合格率却高达91.72%。调查者认为,产生这样反差的原因在于,安全行为的调查方式是选择题,学生更容易根据选项做出正确答案。但在日常实验室活动中,学生面对的可能是填空题甚至问答题,自身却没有足够的知识储备来指导行为,将是一个比较严重的安全隐患。

杨爽现在所在的实验室

落空的安全责任

教育部实验室安全检查组成员、中国矿业大学(北京)资产与实验室管理处处长田志刚曾对过去20年高校实验室安全事故作过分析:2001-2020年间,媒体公开报道的全国高校实验室安全事故有113起,共造成99人次伤亡。其中,火灾、爆炸事故占80%,中毒、触电、机械伤害等事故占20%;化学品试剂使用、储存、废物处理方面的事故比例接近50%;试剂存储不规范、违规操作、废物处置不当等直接原因比例占62%。

实际上,还有更多没有公开报道的小型事故在实验室不断发生。进入研究所刚一年,陈智博就经历和听说了不下五起小型事故,着火、爆炸、中毒都有。刚来研究所第一个月,他就经历了一次火警。警报突然响起时,他正在自习室里学习,外面突然来了一个人催促他快走,陈智博还没反应过来,还在收拾书和电脑,那人又返回来叫他,“快走,别收拾了!”出了门,陈智博看到整栋楼的人都在“哗啦哗啦”地往下走,楼下的草坪上站满了人,消防队也来了。后来他才知道,事故起因是一位实验人员误把通风橱里的化学试剂扔到了垃圾桶里,点燃了垃圾桶。

虽然多种规范和意见都明确强调实验室安全的责任落实,但在实际执行中,责任却常常落空。在国内,实验室安全责任普遍会落到导师身上,而实际负责管理和对接的通常是学生。陈智博所在的实验室里,安全负责人是三位师兄,他们主要负责向老师和同学传递研究所里下达的消防演练、报告会等培训、检查信息。导师很忙,在他们研究所,一般只有出现着火、爆炸这类重大安全事故时才会报告导师。

“国内实验室门口挂的牌子上,安全责任人一般都是实验室‘老板’,这相当于实验室自己监管自己。”杨爽觉得,问题在于没有外部的人来确保内部的监管是否合理合规。

如今,杨爽正在美国的一所高校攻读药学博士,她观察到,在美国实验室的安全管理体系中,导师完全处于体系之外。“PI (principle investigator,即导师)相当于一个科研项目的领导者和组织者,负责整个研究计划的撰写,然后去申请基金、招人招生、制定实验计划并分配给每个人。他们完全没有培训、指导安全操作这方面的职责。”

监督和判定实验室安全条件的,是由学校-学院-实验室组成的另一套系统。实验室内部有一位主管,负责对接学生的一切安全事务。学院里有一个专门的办公室叫做lab safety(实验室安全),是独立于所有实验室之外的监督岗位,既不属于行政,也不属于教学和实验,日常固定频次的安全检查都由他们负责。此外,学校内部每年有一次小检,美国疾病预防控制中心每年也会抽一些实验室进行“大检”。检查内容十分全面,从实验人员着装是否合规,到实验室大门是否按要求常关都在检查范围之内,比如在实验室吃东西是明令禁止的。“他们什么都检查,但凡实验室里有一个瓶子放错位置,他们都会找出来记在小本本上。然后评分,我们会得到反馈再整改。他们还会复检。”来到美国两年,杨爽还没在学校里听说或经历过实验室事故。

李丹在加拿大也没经历过实验事故,半年来,她经历了一次试剂检查、一次消防演习、一次通风管道检查和一次仪器检查。加拿大实验室的安全管理体系由实验室-学院-学校三级管理。除了火警演习之外,加拿大还格外重视试剂泄漏。“培训时会强调,有泄漏一定要报告导师。比较毒的泄漏,或者体积较大的泄漏,学生自己无法处理,则要立刻通知实验室所有人员撤离,按响消防警报,然后整个大楼撤离,等消防人员处理好了再回去。”

尽管美国实验室的安全管理比较严格,杨爽偶尔还是会“偷懒”。她在中国和美国都做过“蛋白质免疫印迹”实验,用到贝塔巯基乙醇时,最安全、最正确的操作要在通风橱里做,但杨爽往往不会遵守规范。“我们也都知道它有毒,但我们采用一种原始的方法,就是尽量不呼吸,很快地做完。”她解释道,因为“打开通风橱要跑来跑去,很麻烦。”在她的潜意识里,有些时间用在安全防护上是一种“浪费”。“我觉得大家做实验可能都是效率至上,有很多地方都没有注意到。”杨爽说。毕竟,科研成果的首创性尤为重要。全世界做相同方向研究的科研团队很多,一旦成果被抢发,意味着团队几年的努力付之东流。

杨爽现在的实验室墙上,贴着危机管理计划和泄漏处理指导

实验室资源的二八定律

在杨爽看来,国内外实验室最本质的不同并不在于培训或管理,而是资源的丰富程度。

来到美国两年,杨爽最大的感受就是“浪费”。在国内读本科时,她进实验室的第一项任务是“插枪头”。“移液枪的枪头,国内很多实验室都是买一包散装的,用完一次就把枪头拆下来去灭菌,然后重新插上接着用。”配溶液的管子也会这样反复利用。但在美国,管子和枪头都是一次性的,“用完一个扔一个,很浪费。”

这种“浪费”一旦体现在试剂质量上,就可能成为影响实验人员健康的重要因素。杨爽在国内实验室做的第一个实验是提取质粒,由于试剂盒的配方不同,国内提取质粒用的试剂盒要做一个上午,但是在美国,“两个小时不到就做完了”,实验者与试剂接触的时间大大减少。“蛋白质免疫印迹”实验也有差别:在一个经费紧张的实验室,需要从头开始配胶,配胶过程中会用到一种有毒的试剂叫SDS,等胶凝固可能就要一两个小时,而正式的实验还需要两天,实验者接触试剂的时间因此被拉长。但是杨爽现在所在的实验室都是买工厂预制的胶,根本不需要与SDS接触。

细节背后指向的是资源分配不均。杨爽告诉深一度,国内很多实验用的试剂和耗材都需要从欧美国家进口,导致科研成本比欧美高出不少。而国内不同实验室之间的资源也存在一定程度的不平衡。据教育部发布的《2022年高等学校科技统计资料汇编》,按学校规格统计,2022年全国114所“211”及省部共建高校的科技经费拨入额达到1749亿元,而剩余1931所其他规格高校的科技经费拨入额为1078亿元。这是实验室资源的二八定律,全国6%的高校占据了科技经费总拨入额的60%。

去加拿大前,李丹的硕士就读于国内一所“双非”院校,在实验室期间,没有任何安全检查和安全指导,甚至连防护用具都是劣质产品,“很多时候,手套戴了不到一天就破了。”

此外,实验室安全管理人员薪资待遇不足,岗位留不住人,导致了安全检查的缺失。清华大学实验室管理处副处长艾德生曾在接受采访时,谈到某高校负责实验室安全管理的科长的离职,那位科长是博士,从业多年,认真负责,最终离职的原因是待遇不够,发展空间不足。艾德生一度对此非常痛心。

站在学生的视角,经费紧张并不是漠视学生安全的理由。防护措施和安全管理方面的缺陷时常让李丹觉得,读硕士时的那间实验室默认“保护实验不受污染”比“防止学生吸入有毒害试剂”更重要。在她看来,重视化学试剂毒性的防范是人文关怀的体现。多种条例规定的安全责任落实固然重要,但是对人的关怀应当多于对过失的追责。

接触实验工作超过五年,杨爽对化学试剂已经习以为常,但她认为这是好事,“如果每次做实验都因为担心毒性而进行强烈的心理斗争,那对整个实验是没有帮助的,相当于在内耗。”她相信防护措施的作用,“我们已经按照实验室的标准做好了该做的防护,而且试剂的剂量比较微小,理论上试剂就不能对我们产生任何危害。”

近年来,随着高校实验室安全体系化管理的不断进步,许多国内高校对实验室化学试剂的风险管控进行了探索。中国矿业大学(北京)建设综合信息平台,通过巡检巡查的电子化,形成检查任务下达、检查隐患上报、整改进度跟踪、整改情况审核及复查的安全检查闭环,提高安全检查的针对性和效率。山东大学在2017年建设了危险化学品管理系统,通过二维码电子台账的方式,实现了危险化学品的动态监管。然而在制度方面,相关规范与意见中对于实验室职业暴露、人身伤害的界定和保障,在具体实施时仍属空白。

所里发生中毒事件之后,陈智博每次操作都尽量戴好防毒面具,拉下通风橱,但长时间的化学试剂接触依旧不可避免。毕业论文开题报告12月底就要提交了,这周日,他牺牲掉一周唯一的休息时间,准备在实验室加班。“没办法,课题完不成,还是要加油干,赶进度。”毕竟,比起微不足道的致毒可能,毕业要求的顶级期刊论文发表压力,才是更加具体而急迫的那一个。

(应受访者要求,文中除田志刚、艾德生外均使用化名)