學術研究型 化學實驗操作安全 及廢棄物處理儲存 台灣大學環安衛中心梁文傑教授
( 一 ) 認識風險 After reviewing the UCLA accident report on the Sangji incident, as well as reports on other incidents identified by the federal Chemical Safety and Hazard Inspection Board and other documents, "I have come to the disheartening conclusion that most academic laboratories are unsafe venues for work and study," writes Langerman, a regular columnist for the Journal of Chemical Health and Safety, in an article posted on 29 March. 海里希因模型 事故發展三階段 真實事例 如何降低風險 : 瑟利理論與安德森分析 安全投資經濟觀
意外事故 - 不斷重演八點檔 海里希因模型
出死入生第六感 事故發展三階段 細心管控保平安
真人真事不稀奇 用正己烷直接加熱進行再結晶, 正己烷氣體因密度比危空氣重而下沉, 接觸加熱之發熱源而引發火災
降低風險又如何 瑟利理論與安德森工業系统分析 : 居安思危策略與風險降低
安全投資講經濟 如何獲得合理之安全報酬 初段回報由 a 到 S 1 爬昇最快基本安全最重要
( 二 ) 建立實驗室安全系统 正確心態 建立管理組織 檢查安全設備與裝配 尋找危險源 ( 環境 ; 物理傷害 ; 化學傷害 ; 火災 ) 實驗室佈置原則與危險源管控 掌握實驗流程注意事項
執行安衛之正確心態 (a) 大家應保持警覺, 不可將實驗室當作宿舍 (b) 大家應接受安全教育訓練 (c) 大家應熟識實驗室危害來源與防治方法 (d) 大家應落實安全衛生管理檢查 (e) 大家應實驗前應清楚理解室驗規劃, 內容, 技巧, 及注意事項知彼知己百戰勝 (f) 大家應清楚理解實驗所產生之廢棄物如何處置 (g) 大家應清楚理解身体狀況, 進行檢查, 是否有過敏, 氣喘, 心藏疾病, 癲癎, 肝炎腎炎肺炎等歷史 吃飯睡覺拖鞋穿, 散髮短褲迷你裙麻將搓, 打電玩, 輕歌妙漫又一群
管理組織 應建立安全專責人員管理制度 : 安全專責人員為管理督導人, 大家應尊重並配合其業務 1. 維持實驗室整潔 2. 維持逃生通道暢通及緊急通聯資訊更新 ; 3. 維持救護設備 ( 急救箱 ; 沖眼器 ; 緊急淋浴 ; 化學吸附劑 ; 防毒面罩 ) 消防設備( 滅火器 ; 滅火砂 ; 滅火毯 ) 等功能正常 ; 4. 電器 儀器 設備維修定檢 ; 5. 化學藥品管理與定檢清查 ; 6. 毒物與甲類先驅物管理 ; 7. 廢棄藥品清運 ; 8. 發現危險源並主動移除 9. 熟識並遵守法令要求
提高警覺保平安 一些平平無奇小事, 卻是足以致命的危險源 確曾發生之與食物有關的危機事例 錯飲腈甲烷致命 引來老鼠, 野貓及蛇 螞蟻跑入分析儀器中築巢 實驗進行中與蟑螂共飛舞 ( 研究生受驚嚇 ) 下士聞道則大笑之, 不笑不足以為道道德經
常見實驗室危害來源 物理傷害 : 不當用電, 水, 尖銳物, 鐳射 / 紫外光致傷害, 噪音傷害, 機械傷害, 高低温傷害 ( 冷房與温室 ), 墜落傷害, 粉塵傷害. 防制策略 : 定期檢查各電力與水之使用情況並予改善防制噪音傷害 : 應配戴專屬之減音耳筒防制粉塵傷害 : 應配戴有清濾功能之面罩防制高低温傷害 : 應配戴護目鏡或面罩, 專屬隔熱手套 防護衣防制機械傷害 : 應配設防護罩及緊急停機裝置使用尖銳物時應配戴防刺穿之皮手套使用鐳射 / 紫外光時應戴上專屬防護眼鏡, 並規劃出實驗進行時之禁止進入區, 並設置適當防護
電氣危害 1. 人體或設備因接觸到電流, 或電流產生的高溫而導致的傷害 2. 人體因接觸到電流引發心藏或神經系統受損 實驗室常見的電氣危害 : 感電災害 電弧灼傷 電氣火災 實驗室應定期檢查電路配置
不當用電探討 延長線過載 破損 橫越走道 電器蓋板被移走電器任意至於地上, 或靠近水源, 易因水災而漏電電線未經由合格技師安裝
學生實習感電致死災害 某技術學院學生在配電實習工場發生遭電擊身亡事件 該生在低壓配電箱門打開且線路通電情況下, 左胸誤觸面板背部之裸線, 而遭 220V 電壓電擊致死 18
學生誤觸 220V 插座腿部嚴重灼傷 同學於衣物潮濕的狀況下, 一時未注意大腿外側碰觸 220V 插座, 因電路短路產生電弧, 造成腿部嚴重灼傷 單相 110V 附接地極插座 單相 220V 附接地極插座 單相 110V 插座 三相 220V 插座 19
寄中研院化學所知多少噪音危害 噪音源 分貝 低聲說話 30 ~ 40 一般說話 60 ~ 70 吸塵器 80 車床 90 ~95 印刷機 紡織機 100 PUB KTV 110 噴射機起飛 120. 耳朵開始疼痛 音量
防制噪音危害 實驗室常見發生聲響之原因 : 旋轉及擾動所生 : 如排風扇 排煙櫃 冷凍櫃 物體振動而產生 : 如幫浦馬達 壓縮機 冷氣機等機械的打擊 回轉 摩擦等 其他如超音波洗淨器 若產生共鳴將會加大原音量 噪音防制 : 降低音源佩戴防音防護具 例子 : 密閉無塵室中 cyro-pump 所產生之噪音傷害了從事長期工作之研究生的聽力
防制高低温傷害 接觸低温 : 如乾冰, 乾冰 / 丙酮, 液氮, 液氦, 應配戴隔熱手套防護低温接觸傷害, 可導致皮膚灼傷, 壞死, 截肢, 甚至死亡 液氮進入眼睛, 可導致失明 ( 應帶面罩 ) 液氮大量揮發, 可導致窒息死亡 二氧化碳大量揮發, 可導致中毒與窒息死亡 切勿與液氦或乾冰共乘電梯 切勿在密閉空間中使用液氦或乾冰
應配設防護罩 防制機械傷害?
游離輻射危害 輻射可分為游離輻射和非游離輻射 游離輻射是指波長短, 頻率高, 能量高的射線 ( 粒子或波 ), 可以從原子或分子裡面游離出至少一個電子 反之, 非游離輻射則不行 來源 : 使用放射性元素 操作內含放射性元素之儀器或可產生游離輻射之設備等 健康危害 : 致癌 遺傳效應 白內障 皮膚損傷 不孕 門上有輻射標誌的實驗室, 非該實驗室人員決不可進入! 紫外線燈 Po-210 密封射源 24
實驗室常見之輻射源 可產生游離輻射之儀器 :X 光機 螢光分析儀等 各式 X 光機靜電消除器電子捕獲偵測器 (ECD) 25
常見之非游離輻射危害 來源 : 紫外線 紅外線 微波 雷射等 健康危害 : 熱危害 ( 皮膚 眼睛等 ) 雷射設備 紫外線燈 26
常見之非游離輻射來源 紫外線: 生物安全氣櫃內與某些生物實驗室天花板的紫外線殺菌燈 ;TLC 分析燈 紅外線:紅外線烘乾設備及烤箱等 微波:微波消化爐 開放式微波加熱設備等 雷射:雷射光學設備等 27
防制強光傷害 鐳射應戴上專屬防護眼鏡 規劃出實驗進行時之禁止進入區 設立擋板 鐳射光源必須固定在桌上
Just pray. It is not a joke. 火災與煙害 實驗室案例中之災害發生源分析 90.3. 7 unusual smell, temperature fluctuation, noise, fire alarm 29 29
火災 火災之發展分三階段 : (1) 在初期階段, 為火災控制與逃生之黃金期 (2) 當室溫升高, 室內可燃物會發生自燃, 溫度急升 (3) 當可燃物燃燒殆盡, 室溫開始下降 * 有機易燃物之熱之比木材高約 1.5-2.5 倍 * 室內易燃物之數量與管理決定了火災控制與逃生之機會
物質之自燃與閃燃 * 紙張極易自燃, 實驗室中不應堆放紙箱 * 許多有機溶劑之自燃點高, 但閃燃點低, 火災的危險也愈大 * 溶劑瓶蓋必須旋好 * 溶劑瓶不可放在地上, 以免踢翻 * 易燃有機溶劑不應用塑膠瓶盛載 紙張在 2OKW/m 2 (130 ) 會自燃, 實木 (260-270 )
物質燃燒之發熱值 一般有機溶劑與木材發熱值比約 1.5-2.5 若一個面積約 24 坪之實驗室有溶劑 40 桶其發熱值約估為 : q = (20Kg/ 桶 x 40 桶 x 2.0)/80 m 2 = 20 火災發生後 20 分鐘, 室內溫度便可能竄升至 700 ºC
火災中的熱氣流 窗戶上緣 (a) 與屋簷 ( 雨遮 )(c) 均有助將熱氣流導離建築物, 減低火災向上漫延的機會 * 外牆不應任意打洞 * 屋簷 ( 雨遮 ) 或陽台不應堆放雜物 * 易燃物品不應放置在窗邊
火災中的煙害
有害氣體致死濃度
火災現場實錄
火災現場應變 撲滅初期階段火災 : 滅火器之使用 ( 藥劑噴灑只為持數秒 ), 滅火藥劑以泡沫 二氧化碳 乾粉 海龍較為常見 對於特殊物質造成的火災, 消防砂以供滅火仍有其必要 關閉電源 使用室內消防栓設備 撲滅若失敗, 火災將進入發展, 應進入防禦及逃生 :(1) 關上防火門, 防止火 煙的擴散 室內供氧不足, 火勢發展覺緩慢 (2) 按警鈴 ;(3) 撥 119;(4) 通知院區警衛 ( 能為消防隊帶路 )(5) 逃生
火災現場逃生 不可搭乘電梯 依逃生路線選擇最近之安全門疏散, 也不可中途停留或不可再回到火場 如非必須勿優先使用避難器具 循著避難方向指標, 進入安全梯間逃生 隨手將門關上, 防止火 煙的擴散 以毛巾或手帕掩口 : 利用毛巾或手帕沾濕以後掩住口鼻, 可避免濃煙的侵襲 濃湮中採低姿勢爬行 濃煙中戴透明塑膠袋逃生 沿牆面逃生
在室內待救時 火災建物室內避難 用避難器具 ( 繩索 軟梯 緩降機 救助袋 ) 逃生 塞住門縫, 防止煙流進來 設法告知外面的人 至易於獲救處 ( 如陽台或窗戶 ) 待命 要避免吸入濃煙 指火災發生時為避難而使用之器具或設備 標示設備 : 出口標示燈 避難方向指示燈 避難指標 避難器具 : 滑台 避難橋 救助袋 緩降機 避難繩索 滑杆及其他避難器具 緊急照明設備
缺乏妥善維護之救災工具
通道應保持暢通
化學實驗室配置規劃 >1.5 m >1.5 m > 1 m
實驗室基本安全清單 雙逃生門 逃生通道保持淨空, 不應有逃生死角 切勿在逃生出口 2M 內操作易燃物品 吊櫃不能過載, 不放化學藥品 排煙櫃應遠離逃生出口, 櫃內不應存放藥品及溶劑 門口應有 MSDS 防火砂 滅火器 滅火毯 急救箱吸附劑 逃生規劃圖 緊急通聯電話清單 沖眼器 緊急淋浴 電盤及水源總開關前淨空, 不可被阻擋 毒物與甲類先驅物之儲存櫃應上鎖 並有採購及使用記錄 減少易燃品之存量, 用後應立即蓋上, 紙箱不應留在實驗室 易燃有機溶劑不可用塑膠瓶盛載, 有機溶劑及廢液不應放在烘箱旁 未使用之電器, 電線插頭應拔離插座 電器應遠離水源 氣體鋼瓶應有固定架 通風換氣良好
個人基本安衛防護裝備 個人防護具種類 使用個人防護才能提供保護 眼睛與臉部防護具 呼吸防護具 防護衣 手足安全防護 聽力保護
實驗室中的眼睛與臉保護 無論因切削 研磨 雕刻 木金工 玻璃作業等所產生的碎片 高溫爐 鎔鑄 焊接 熔切 操作雷射等作業所產生高溫物, 或化學品或檢體對眼睛均帶來潛在威脅 進入化學實驗室時, 應強制規定使用眼睛保護裝置 對象應包括老師 學生 維修人員 訪客等 在實驗室中建議禁止配戴隱形眼鏡, 主因為 : 拖延急救時間 隱形眼鏡的覆蓋使角膜敏感度降低而減少保護作用, 亦使化學物有更長的作用時間 當必須配戴隱形眼鏡, 應使用氣密型護目鏡 當化學品不幸進入眼睛時 (1) 以清水沖洗並立即摘除隱形眼鏡 (2) 連續沖洗 30 分鐘 (3) 送醫院檢查急救 1. 安全眼鏡 2. 護目鏡 3. 面罩
空氣中呼吸危害物之分類 防塵口罩與防毒面具使用時須注意密合度, 並檢查防毒過濾器是否有效
手部安全防護 Picture from The Scientist Library Wetterhahn 博士之死 ( 二甲基汞與乳膠手套 ) 沒有一種材質可以隔絕所有的化學物質, 差別只在於時間的長短 拋棄式手套脫除步驟 氫氟酸害
掌握實驗流程注意事項 化學實驗 : 參考文獻 化學藥品特性認識 實驗流程歸劃 風險評估 法令須知 安全準備 殘餘化學藥品去活處理 廢棄物去活步驟處理 儀器實驗 : 參考文獻 儀器使用流程規劃與訓練教材 採購 使用及維修記錄 電力供應系統檢查 安全準備 法令須知 ( 輻射, 高熱, 噪音 )
化學品分類 盤點 儲存 公共危險物品, 分為氧化性物質 易燃性固體 禁水性物質易燃性液體 爆炸性物質 強酸性物質等六類 另毒物 甲類先驅物 輻射物等 適用公共危險物品及可燃性高壓氣體設置標準暨安全管理辦法例子 : 特殊易燃物 : 指乙醚 二硫化碳 乙醛 環氧丙烷及其他在一大氣壓時, 著火溫度在攝氏一百度以下之物品, 或閃火點低於攝氏零下二十度, 且沸點在攝氏四十度以下之物品五十公升 (2 桶 ) 第一石油類 : 指丙酮 汽油及其他在一大氣壓時, 閃火點未達攝氏二十一度者 非水溶性液體二百公升水溶性液體四百公升 (20 桶 ) 一般藥品應分類儲存 定期盤點 儲存時有盛盤 通風排氣良好 腐蝕問題 易燃物應採用防火櫃儲存 ) 毒性氣體 (HCl,NH 3,CO,HCN,NO,Cl 2,CH 4 等 ) 爆炸性氣體 (SiH 4,H 2, 乙炔等應採用有排風功能之鋼瓶櫃儲存 )
不相容之危險物品參考表 自燃化學品 (RLi, Na, K, P, R 3 P, LiAlH 4 etc) 氧化劑 還原劑 腐蝕性化學品( 強 酸 強鹼 ) 毒物 可燃化學品 輻射物等, 建議勿混合儲存或廢液互混 物質 A 物質 B 可能發生的現象 亞硝胺 酸類 混觸發火 過氧化氫 胺類 爆炸 乙醚 ( 脂肪醚類 ) 空氣 緩慢生成爆炸性有機過氧化物 烯尿烴 氨鹽 生成爆炸性有機過氧化物 氯酸鹽 氨鹽 生成爆炸性氨鹽 亞硝酸鹽 氨鹽 生成不安定氨鹽 氯酸鉀 赤磷 生成對於撞擊及摩擦敏感的爆炸物 乙炔 銅 生成對於撞擊及摩擦敏感的銅鹽 苦味酸 鉛 生成對於撞擊及摩擦敏感的鉛鹽 濃硝酸 胺類 混觸發火 過氧化鈉 可燃物 混觸發火 氧化劑 可燃物 生成爆炸混合物 氯酸鹽 酸類 混觸發火 亞氯酸鹽 酸類 混觸發火 次亞氯酸鹽 酸類 混觸發火 無水鉻酸 可燃物 混觸發火 高錳酸鉀 可燃物 混觸發火 四氯化碳 鹼金屬 爆炸 硝化物 鹼類 生成高敏感度物質 亞硝化物 鹼類 生成高敏感度物質 鹼金屬, 金屬氫化物 水 混觸發火 強酸 強鹼 放熱噴賤 NaCN KCN 金屬氰化物 酸 HCN 釋放 過氯酸 金屬 爆炸
運輸 搬運 運輸 搬運時應有 safety bucket, NMR tube-capsule 人與化學品電梯共處, 打破時無法迅速逃離電梯中不應與窒息性物質如液氮乾冰等共處
秤量, 轉移 消活與清理 建議應用有蓋之量瓶 有毒或會發性高之化學試劑可在排風櫃中秤量 秤量後應立即進行清理, 殘餘化學試劑應在消活火後清理
化學實驗室廢棄物清運 廢液 ( 有機 無機重金屬 酸 鹼 ) 廢固體 廢玻璃 廢針 / 針筒 過期藥品應由有執照廠商清運依有害事業廢棄物或事業廢棄物清運 不可私自進行稀釋及傾倒至水溝中, 乃違法行為 易燃有機廢液應盡速清運, 以免累積 易燃有機廢液集中存放之災害風險高, 應分散 ( 衛星存放法則 ) 廢棄物應標明分類由實驗室製造之高活性廢棄物, 應在實驗室消活後在清運, 或由專業廠商到實驗室直接清運
常見不可互混之廢棄物種類 過氧化物 / 有機物 氰化物 硫化物與酸 次氯酸鹽與鹽酸 硝酸與有機物 鹽酸 氫氟酸與硫酸 磺酸 聚磷酸 銨鹽 揮發性胺之胺鹽與鹼 鹽酸 鹵鹽與氧化劑 銨鹽與氧化劑 濃強酸與濃強鹼
玻璃 玻璃碎片割傷止血較難進入身體之玻璃碎片難清理, 對眼睛傷害大毒物或感染物由傷口進入血液
迴旋濃縮機或其它減壓系統?
抽氣漏斗之使用
攪拌器和離心機
分液漏斗之使用
層析管柱
注射器之使用 Butyl lithium
My students and I deeply mourn the death of our friend Sheri Sangji, and we realize our pain cannot possibly compare with the anguish felt by her family. She was an exceptionally gifted young woman with a bright future ahead, and her loss is truly tragic. Since Sheri s death, attention has focused on inspection and training records. These protocols are very important in developing and documenting a culture of safety, but in this case they are largely unrelated to the accident of Dec. 29, 2008. Sheri was an experienced chemist and published researcher who exuded confidence and had performed this experiment before in my lab. Sheri had previous experience handling pyrophorics, chemicals that burn upon exposure to air, even before she arrived at UCLA. Her most recent position prior to joining the group involved scale-up process safety. However, it seems evident, based on mistakes investigators tell us were made that day, I underestimated her understanding of the care necessary when working with such materials. Sheri s death resulted from a tragic accident. The California Division of Occupational Safety and Health has found no willful violations in its report. Throughout my career, I have strived to create a culture of safety. I am haunted by memories of this tragedy and wish that nothing like it happens again in my lab or any other. In continuing our research, I go forward with a heavy heart in remembrance of Sheri and with a rededication to safety. I will also work tirelessly to achieve Chancellor Block s goal of making UCLA the leader in safe laboratory practices. Sheharbano Sangji A 23 year old female research associate/laboratory technician intended to add an (unknown) aliquot of 1.6 M t-bu-li (in pentane) to a round bottom flask, placed in a dry ice/acetone bath. She had been employed in the lab for about 3 months. The incident occurred on Dec. 29, during the UCLA holiday shutdown between Christmas and New Years. Researchers are granted permission to work during the shut down for critical research needs. There were two post doctoral researchers working in the lab and the adjacent lab, with limited English proficiency. The principal investigator had trained the employee to slightly pressurize the bottle (an ~ 250 ml Aldrich Sure Seal container) with Argon and withdraw the desired aliquot using a 60 ml syringe, fitted with a 20 gauge needle. The PI likes to use these particular syringes because they have a tight seal. There is no evidence that the employee used this method. Speculation: she may have just tried to pull up the aliquot in the syringe. Somehow, the syringe plunger popped out or was pulled out of the syringe barrel, splashing the employee with t-bu-li and pentane. The mixture caught fire, upon contact with air. She was wearing nitrile gloves, safety glasses and synthetic sweater. She was not wearing a lab coat. The fire ignited the gloves and the sweater. Six feet from the fume hood was an emergency shower. When the employee s gloves and clothing caught fire, she ran from the area away from the shower. One of the post-docs used his lab coat to smother the flames. 911 was called. UCLA Fire Dept. and emergency medical, Los Angeles City Fire, and Los Angeles County Haz Mat. The EMTs put the employee in the safety shower for gross decon and then transported her to the ER. She s currently in the Grossman burn unit in Sherman Oaks with second degree burns on her arms and third degree burns on her hands, a total of about 40% of her body. There was very little damage to the lab. Bill has not interviewed the employee.
烘箱
手套
蒸餾器
蒸餾器用水
氣體乾燥管
真空 / 氮氣線
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