01 / 導讀
導讀
引用
National Research Council. (2011). Prudent Practices in the Laboratory: Handling and Management of Chemical Hazards (Updated version). The National Academies Press. https://doi.org/10.17226/12654. Free official edition: https://nap.nationalacademies.org/catalog/12654/prudent-practices-in-the-laboratory-handling-and-management-of-chemical-hazards
章節概要
第1章：實驗室安全文化
開篇一章回顧了化學的「英雄時代」——凱庫勒曾轉述李比希的忠告：想成為化學家，就得賠上自己的健康——並將其與今天對安全文化的期望相對照，後者建立在問責、團隊合作和個人責任之上。本章把責任分配給實驗室人員、環境健康與安全（EHS）人員以及機構負責人，並討論了高中教學實驗室、本科教學實驗室、高校科研實驗室以及企業和政府實驗室的不同需求。它提到新技術、環境影響、法規以及殘障科學家的無障礙需求等影響因素，並說明全書結構：第2、3、10章講組織管理，第4–8章講實際操作，第9章講設施，第11章講法規。
第2章：環境健康與安全管理體系
本章把實驗室安全作為一個管理體系來處理，包括方針、管理層承諾、策劃、實施、績效測量和管理評審，並以美國能源部的綜合安全管理體系為例加以說明。它介紹了化學品衛生計劃（Chemical Hygiene Plan）、一般安全規則（包括單獨工作和避免日常暴露）、從採購到廢棄物的化學品管理計劃、實驗室檢查計劃（例行檢查、自查、同行檢查和外部檢查、檢查清單和糾正措施）、應急程序和員工培訓。
第3章：應急規劃
這是本版新增的一章，它把應急管理分為四個階段（減緩、準備、響應、恢復）。本章逐項討論了脆弱性評估，涵蓋火災、洪水、惡劣天氣、地震、因病大量缺勤、洩漏、暴力與盜竊，以及資料或關鍵裝置的丟失。隨後討論領導層及其接替、關鍵人員、通訊計劃和集合點、疏散和無人值守實驗的停機、就地避難、短期和長期停電、建築關閉、社群緊急事件、演練以及與外部應急機構的協調。
第4章：實驗室危害評估與風險評價
這是篇幅最長的技術性章節，講授實驗前的風險評估；本書將其定為實驗執行者本人的首要責任，並由主管稽核。本章回顧了各種資訊來源：化學品衛生計劃、物質安全資料表（MSDS）、全球化學品統一分類和標籤制度（GHS）、委員會編寫的「實驗室化學品安全摘要」、標籤和資料庫。它講解了毒理學（劑量—反應、暴露時間與途徑、急性毒性、刺激物與致敏物、窒息劑、神經毒物、生殖毒物、致癌物、控制分級），然後是易燃、反應性和爆炸性危害（閃點、自燃物、禁配物、過氧化物生成物、粉塵），物理危害（壓縮氣體、製冷劑、高壓與真空、輻射、電、磁場、人因工程），並簡要討論奈米材料、生物危害和放射性。
第5章：化學品管理
本章追蹤化學品從購買到運出的整個生命週期。開頭介紹適用於每個實驗室的綠色化學（預防廢棄物、微量實驗、更安全的溶劑、替換水銀溫度計），然後討論訂購與驗收、庫存與追蹤系統、化學品的交換與回收、商品容器、分裝容器和實驗樣品的標籤、按相容性儲存（包括冷藏、易燃品、鋼瓶、高反應性和高毒性物質），以及化學品（包括奈米材料）的轉移、運輸和寄送規則。
第6章：化學品操作
本章基於這樣一個原則：大多數研究用化學品的毒性並不清楚，因此應儘量減少暴露；據此提出了任何涉及危險化學品的工作都適用的一般標準程序。內容包括審慎的計劃、個人行為、工程控制和避免各種暴露途徑、內務管理、反應放大、無人值守實驗和單獨工作、化學演示實驗，以及對洩漏、受傷和火災的應對。隨後是針對高毒性物質（指定區域、出入控制）、生物危害和放射性物質、易燃物質、反應性和爆炸性化合物（包括過氧化物檢測和氫化反應）、壓縮氣體、微波爐和奈米顆粒的附加程序。
第7章：實驗室裝置操作
裝置是實驗室事故的常見原因，本章指出，水淹、滑倒和不良人因工程等普通危害造成了大量傷害。內容涵蓋水冷裝置、電氣安全、真空泵、冰箱、攪拌器和加熱裝置（烘箱、加熱板、加熱包、浴鍋、熱風槍、微波爐）、蒸餾和溶劑純化系統、離心機和超音波儀、雷射及其他輻射源、壓縮鋼瓶和調壓閥、壓力容器、液化氣體和低溫液體、冷阱、真空裝置和旋轉濃縮儀。最後討論個人防護裝備（防護服，眼、面部和手部防護）以及洩漏處理包、防護屏、滅火器、呼吸防護器、安全淋浴和洗眼器等安全裝置。
第8章：廢棄物管理
本章從「沒有廢棄物處置計劃就不應開始任何工作」這一原則出發，提出四級層級：預防和源頭削減、再利用、處理和回收、處置。它解釋瞭如何鑑別廢棄物（包括未知物）、美國對特性廢物和名錄廢物這兩類危險廢物的定義、積存和儲存規則（包括針對高校實驗室的特別規定）、下水道排放、焚燒、運輸、轉移聯單和記錄儲存。多重危害廢物（化學—放射性、化學—生物、放射性—生物）單獨討論，本章最後介紹在實驗室規模處理酸、鹼及其他剩餘化學品的程序。
第9章：實驗室設施
本章旨在幫助實驗室人員理解設施設計並參與其中，討論了佈局（溼實驗區與辦公區的分隔、開放式與封閉式實驗室、傢俱陳設、依照《美國殘疾人法》的無障礙要求、老舊建築），並詳細討論通風：實驗室排煙櫃（面風速、影響效能的因素、拉門的使用、測試與設計）、其他區域性排風裝置、定風量和變風量系統、送風與排風系統以及房間壓力控制。特殊系統包括手套箱、潔淨室、環境試驗室、生物安全櫃和奈米材料用的封閉裝置。其後幾節討論通風系統管理、為可持續性而採取的節能措施，以及實驗室的退役。
第10章：實驗室安保
這是另一個新增章節，它區分了安全（保護人免受化學品傷害）和安保（保護化學品不落入他人之手）。本章列舉了材料被盜或被挪用、激進團體的威脅、蓄意破壞、敏感資訊洩露和未經授權的實驗等風險，並討論物理安保、執行安保和資訊安保，實驗室材料的兩用性，針對生物製劑、實驗動物、放射性材料、管制藥物和美國國土安全部「關注化學品」的具體要求，脆弱性評估，三個安保級別以及培訓。
第11章：與實驗室相關的安全法律和標準
最後一章明確表示自己不是合規指南，而是對美國（主要是聯邦層面）要求的概述：OSHA的執法與「一般責任條款」、實驗室標準與危害告知標準的比較、暴露限值（PEL、TLV、REL）、關於設計和建造的法規、針對特定化學品的標準、化學品衛生計劃與特別危險物質、反恐標準、生物危害和放射性材料的規定、關於危險廢物、下水道排放和大氣排放的環境法規、運輸和進出口（包括TSCA的研發豁免），以及事故和洩漏的報告。附錄A轉載了OSHA實驗室標準。
核心概念
第1–2章：實驗室安全文化；環境健康與安全管理體系
- 安全文化：一種組織氛圍，從領導層到學生，人人都把安全視為良好科學的一部分，並對未遂事件採取行動。
- 危害與風險：危害是物質或系統固有的危險；風險則取決於其使用方式及由此產生的暴露。
- 化學品衛生計劃：OSHA實驗室標準要求的書面計劃，規定保護實驗室人員的程序、裝置和培訓。
第3章：應急規劃
- 應急管理的四個階段：減緩、準備、響應和恢復，彼此相互影響。
- 脆弱性評估：對最可能擾亂實驗室的事件及其後果進行系統審查。
第4章：實驗室危害評估與風險評價
- 劑量—反應關係：化學品的毒性作用取決於劑量、持續時間和暴露途徑。
- 實驗室化學品安全摘要（LCSS）：委員會為選定化學品編寫的摘要，彙集實驗室使用所需的物理、毒理和操作資訊。
- 控制分級：在缺乏完整毒性資料時，按大致的危害等級來確定控制措施。
- 過氧化物生成物：在儲存中會積累爆炸性過氧化物的化合物，需要標註日期並定期檢測。
第5章：化學品管理
- 實驗室中的綠色化學：在設計實驗時預防廢棄物並使用危害較小的物質。
- 按相容性儲存：把可能發生危險反應的化學品分開存放，而不是按字母順序存放。
第6章：化學品操作
- 儘量減少對未知物的暴露：把新的或研究不足的物質視為潛在危險物，並控制所有暴露途徑。
- 指定區域：用於處理高毒性物質、有標識並受出入控制的區域。
- 工程控制優先於個人防護裝備：首先依靠排煙櫃和封閉裝置，個人防護裝備只是額外的一層保護。
第7章：實驗室裝置操作
- 與裝置相關的危害：常見實驗儀器帶來的電、壓力、真空、溫度和輻射危害。
- 個人防護裝備：針對具體危害選用的防護服以及眼、面部和手部防護用品。
第8章：廢棄物管理
- 廢棄物管理層級：預防和源頭削減、再利用、處理和回收，最後是處置。
- 特性廢物與名錄廢物：美國法規中把廢棄物認定為危險廢物的兩條途徑。
- 多重危害廢物：兼具化學、放射性和/或生物危害的廢棄物，需要協調處理。
第9章：實驗室設施
- 實驗室排煙櫃：控制空氣汙染物的主要通風封閉裝置，其效能取決於面風速、拉門位置和使用方式。
- 定風量與變風量：保持風量恆定或按需調節風量的通風設計，對能耗有影響。
第10–11章：實驗室安保；與實驗室相關的安全法律和標準
- 兩用性：實驗室材料和知識被濫用於造成傷害的可能性。
- OSHA實驗室標準：規範實驗室中危險化學品職業暴露的美國法規（29 CFR 1910.1450）。
- 暴露限值：用於風險評估的法定和建議性空氣濃度限值，即PEL、TLV和REL。
評析
優點
- 權威而全面。 本書由美國國家研究委員會的專門委員會撰寫，並經眾多專家評審，涵蓋了實驗室化學品從訂購到處置的整個生命週期，以及裝置、設施、應急、安保和法規。其分層編號的章節結構便於作為參考書查閱。
- 以風險評估為核心。 第4章講授安全規則背後的道理（劑量—反應、暴露途徑、易燃性分級、反應性），而不只是羅列禁令；第6章再把這些道理轉化為操作程序，包括儘量減少對危害未知物質的暴露這一原則。
- 實用而具體。 許多建議都很具體：如何檢測過氧化物、處理漏氣鋼瓶或水銀洩漏、搭建真空裝置、使用排煙櫃拉門、存放鋼瓶，或在實驗室規模中和酸鹼。
- 兼顧文化與新議題。 對安全文化的強調、對教學實驗室和高校科研實驗室的關注、應急規劃和安保兩章，以及關於奈米材料和綠色化學的小節，使本書的範圍超出了技術規則本身。
局限
- 部分內容已過時。 書中自己指出，在寫作之時美國各機構尚未發布關於GHS的最終指導，因此本書主要依據物質安全資料表（MSDS）；危害告知格式、法規細節、暴露限值和奈米材料指南都應對照最新資料核實。
- 強烈的美國取向。 第8章、第11章以及大量參考內容描述的是美國聯邦法律（OSHA、EPA、TSCA、DOT、DHS）。其他國家的讀者需要換成本國法規，不過風險評估的原則依然適用。
- 是參考書而非課程教材。 書中沒有學習目標、例題或練習，內容密度可能讓初學者難以招架。91種物質的「實驗室化學品安全摘要」隨印刷版以光碟形式提供，不包含在線上章節中。
- 對非化學危害著墨不多。 生物危害和放射性只作了簡要討論，讀者被引導去查閱專門資料。
在課程中的定位
在實驗技術與安全課程中，《Prudent Practices》是其他書籍所依託或應用的參考著作。Hill和Finster的《Laboratory Safety for Chemistry Students》被介紹為面向學生的安全教材，更適合本科生先讀；隨後再由《Prudent Practices》補充關於風險評估、儲存、廢棄物和設施的更完整的技術與組織背景。Dean等人的《Practical Skills in Chemistry》側重實驗技術和技能，可以與本書第6、7章配合閱讀，後者解釋了同樣操作的安全方面。
對於高年級學生，Shriver和Drezdzon的《The Manipulation of Air-Sensitive Compounds》以及Leonard、Lygo和Procter的《Advanced Practical Organic Chemistry》討論專門的合成技術。先閱讀本書的相關部分（反應性和自燃危害、過氧化物、壓縮氣體、真空與低溫操作、手套箱），就能獲得開展這些技術時所需的風險評估框架。
如何使用本書
本書面向所有使用或管理化學品的人：學生、實驗室工作人員、主管、EHS人員和管理者。大部分內容只需大學一年級普通化學的基礎；第4章的毒理學和第9章的通風內容無需專門訓練也能讀懂。
學生應先讀第1章，再仔細閱讀第4章和第6章，因為它們包含了危害評估和安全操作的核心內容；然後選讀與自己實驗相關的第5、7、8章部分（儲存與標籤、裝置與個人防護、廢棄物）。開展新實驗之前，可把第4章當作檢查清單來審視所涉及的化學品和操作，並參照第6章確定後續程序。第2、3、9、10、11章對課題組負責人、安全管理人員以及編寫化學品衛生計劃或應急預案的人最為有用。本書最好與最新的物質安全資料表、當地法規以及附錄A轉載的OSHA標準結合使用。
版本與來源
本導讀依據《Prudent Practices in the Laboratory: Handling and Management of Chemical Hazards》更新版（美國國家研究委員會，The National Academies Press，2011年），使用的是從官方目錄頁連結的美國國家科學院出版社免費線上全文（nationalacademies.org/read/12654）；由於PDF下載需要註冊免費賬戶，因此採用了線上閱讀版。導讀參考了前置部分和前言、完整目錄、全部11章（所有節和小節標題、各章引言，以及第1章全文）、關於「實驗室化學品安全摘要」的一節、附錄B（任務說明）以及附錄A的開頭部分。