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研究型化学实验室的安全 第三章（下）
发布日期：2024-04-12 来源：软旗科技 分类： 技术文章#本连载翻译于美国化学学会联合理事会 - 化学品安全委员会印刷的关于研究型化学实验室的安全指导书籍。它是大学一年级和二年级学生最好的实践指导书#
第三章 化学危害指南
可燃性
溶剂
溶剂是用来溶解或分散其他试剂的液体。有机溶剂代表一大类液体，这些你都会接触到，特别是在有机化学实验室。许多有机溶剂存在明显的可燃性危害。易燃溶剂如丙酮、正己烷、甲醇、乙醇、乙腈等是化学教学和科研实验室常用的溶剂。
有机溶剂可分为三大类:一类仅含氢和碳(碳氢化合物)，一类同时含氧(含氧溶剂)，一类含卤素(卤化溶剂)。许多(但不是全部)卤代溶剂(如二氯甲烷、四氯化碳和氯仿)是不易燃的，但毒性很强。碳氢化合物(如己烷、甲苯和二甲苯)和含氧有机溶剂(如甲醇、乙醚和丙酮)通常是非常易燃的。不要依赖关于可燃性的概括;一定要检查你使用的溶剂上的标签，因为它会显示可燃性。
重要的是要明白易燃液体本身不能燃烧;燃烧的是液体中的蒸气(化学物质的气态)。液体产生可燃气体的速率取决于它的汽化速率，汽化速率随温度的升高而增加。因此，易燃液体在高温下比在常温下更危险。许多有机溶剂蒸汽的密度比空气大，可以到达点火源并“闪回”。所以，请记住，当你倒出可燃溶剂时，你也在倒出看不见的可燃气体，如果这些气体暴露在附近的火源中，就会引发大火。
所有易燃液体和固体必须远离氧化剂和意外接触火源，如通风柜内的热板。不要在你工作的通风柜内储存溶剂。易燃有机溶剂应常温储存在易燃柜内，除非制造商标签上注明其他储存条件。
易燃固体
与自燃固体(在“反应性”一节中讨论)不同，可燃固体需要火源。许多通常用于教学实验室的金属，如铁、镁、钙和铝，是易燃的。材料分割得越细，风险就越大。易燃金属火灾易发难扑灭，需要专门的灭火材料。切勿将细金属放入装有易燃物料的垃圾桶内。事实上，你不应该把任何化学物质放在垃圾桶里。
腐蚀性
腐蚀性物质
腐蚀是一种化学物质对金属或生物的作用所造成的逐渐破坏。所有强酸(如盐酸、硫酸、硝酸)，所有强碱(如盐酸、硫酸、硝酸)。一些弱酸(如醋酸、碳酸、磷酸)、一些弱碱(如氢氧化铵)和一些微溶性碱(如氢氧化钙)具有腐蚀性。
■浓度和稀释
在化学中，“浓”和“稀”是指酸的特殊性质。
酸的水溶液通常按酸的重量的一定百分比来制造。例如，浓盐酸(aq)为37% (w/ w)或12 M。浓硫酸（H2SO4）为96% (w/ w)或18 M。
浓酸溶液可以稀释到任何给定的较低浓度，“稀”一词可以指任何此类溶液。因此，本地实践可能会将6M、1M或<1M的溶液称为“稀释”。当化学家谈到强酸和弱酸时，他们指的是溶液中质子的离解。强酸100%分解，弱酸则不会。“强”不等于“浓”，“弱”不等于“稀”。无论浓还是稀，强弱，大多数酸都有损伤组织的能力，这取决于它们的pH值、暴露时间和酸的蛋白质结合能力。
即使是急性暴露于腐蚀性化学物质中，也会不可逆转地破坏生命。你的眼睛尤其脆弱。酸或碱浓度越高，接触时间越长，破坏越大。一些酸和碱在接触后15秒内就会造成伤害。因此，在处理腐蚀性物质时，你应该始终戴上化学防溅护目镜。使用腐蚀性物质的化学实验室需要有一个洗眼器和安全淋浴装置，可以在10秒内从任何地点进入。你应该知道洗眼器/淋浴器在哪里，然后练习在那里走路，也许闭上眼睛。
在你的第一个化学实验室中，在不同浓度下您最可能遇到的腐蚀性溶液是盐酸、硫酸、磷酸、醋酸、硝酸、氢氧化钠和氢氧化铵。
酸
当稀释浓缩的酸溶液时，在搅拌时一定要记得慢慢地将酸加入水中，因为溶液的热量会大大提高温度。例如，浓硫酸稀释过程中所产生的溶液的热量非常大，以至于通常在烧杯结冰时进行，以防止溶液沸腾和溅出。
除了腐蚀性外，许多实验室常用的酸还有其他危险特性。所有卤化氢(HF、HCl、HBr和HI)的水溶液都是有毒的，但HF需特别注意（见“未来:特别危险的酸”)。这些酸的蒸气是严重的呼吸道刺激物。
浓硫酸是一种非常强的脱水剂(能够除去水)，除非常稀的溶液外，所有的溶液都能被氧化(见“反应性”部分)。磷酸是一种弱酸。浓酸是一种粘性液体，和硫酸一样，是一种强脱水剂。
硝酸也是一种强氧化剂。它的反应通常比硫酸快。如果稀释的硝酸接触到皮肤，没有被完全洗掉，它会导致暴露的皮肤变成黄褐色，因为蛋白质变性反应发生了。硝酸在“反应性”一节进一步讨论。
■在你的未来：酸会极其危险
在您的第一个化学实验室中不太可能遇到高氯酸、苦味酸或氢氟酸(HF)。每种酸都有多种严重的危害。它们在学术研究实验室的使用已经不像以前那么普遍了，但是当需要它们的时候，它们的使用和存储必须小心控制。不当使用这些试剂的有害后果是巨大的。高氯酸和苦味酸也在“反应性”部分讨论。
HF是有毒的，通过皮肤迅速吸收，深入皮肤，破坏皮下组织。与稀释的HF溶液接触通常无痛数小时，随后出现严重烧伤、不良的内部影响(包括骨破坏)和剧痛。25%的人暴露在这种酸下会死亡。在没有充分了解HF的危害、非常具体的培训和适当的个人防护装备(PPE)以及确保应急程序到位的情况下，不要处理HF。
碱
学术实验室最常用的碱金属氢氧化物和氨水溶液。氢氧化钠和氢氧化钾是强碱，对皮肤和眼睛有极大的破坏作用。水溶液中的氨，俗称氢氧化铵，是一种弱碱。氨水的蒸汽刺激性强，有毒。氨水对眼睛的损害尤其严重。
强碱都具有腐蚀性，可导致严重的破坏性化学灼伤，如果溅入眼睛，可导致失明。碱基确实有很好的警示作用:它们通常有一种光滑的感觉，因为你皮肤上的油会皂化，因此你知道要一直冲洗，直到那种感觉消失。然而，如果不是通过冲洗完全去除，强碱溶液可能不会引起疼痛，直到腐蚀损害相当严重。
反应性
化学物质具有与其他化学物质反应并转化为新物质的能力。这是所有化学实验的基础。反应本身不一定是一个问题，但不受控制的反应是一个大问题。为了管理反应性，你必须学会识别化学物质的某些特性。并不是所有的反应都是基于化学物质之间的相互反应。有些化学物质具有自反应性，而有些则不稳定，如果受到干扰会剧烈分解。反应性包括所有这些特征。如本章导论所述，在适当的情况下，即使是无害的化学品(如水)也会造成危害。
■在你的未来：化学品不相容和安全存储化学品
正如你在这一章所学到的，化学品具有在使用和储存过程中必须加以管理的危险特性。化学实验室里的大多数实验使用相互反应的化学物质，而这些化学反应是有用的，有时是有害的。酸与碱反应;氧化剂与还原剂反应。当这些反应出现特定的危险时，我们通常称这两种反应物为“不相容的”。根据不相容的程度，反应可能是温和的，也可能是剧烈的。许多这种不兼容性已经在文献和互联网上得到了记录。只要搜索“化学不相容图”，就可以很容易地找到互联网资源。附录中给出了其他已发布资源的列表。
不相容的概念在研究实验室或仓库中如何储存化学物质方面也起着重要作用。一个人的第一个倾向是按字母顺序或通过实验来储存化学物质，但这可能导致不相容的化学物质相邻地储存。如果容器泄漏或破裂，化学物质混合和反应，就会出现潜在的危险情况。化学储存系统将不同种类的化学物质隔离开来，使不相容的化学物质彼此之间保持良好的隔离。同样，关于这个主题的大量资源可以在印刷品和网上找到。
■“含有硝酸-不要加入有机溶剂"
我们不能只讨论反应性化学物质而不讨论硝酸。你很可能在你的第一个化学实验室里使用这种酸。
每年学术实验室都会发生许多与硝酸有关的事件。其中大部分是由于硝酸和普通有机物质(如乙醇和丙酮)之间发生的高能反应而引起爆炸。
不要将硝酸与有机溶剂混合。大多数报告的事件涉及标签不正确的废物容器或用户不知道这种危险，并将两者混合在一个废物容器中，这是一个灾难的配方。切勿使用有机猫砂来清理硝酸溢出物。
氧化剂
即使在你的第一个化学实验室，你可能会遇到的一类反应性化学物质，就是那些被分类为氧化剂的化学物质。这些物质可以在反应中提供氧气，也可以被还原(得到电子)，从而促进另一种物质的氧化(失去电子)。当你学习化学时，你将被要求学习命名法——化学的语言。这类化学物质的名称以“ate”、“ite”或“ic”结尾，或以“per”开头。这只是一个宽泛的描述，而不是必然的。
你在第一次实验中可能会遇到的一些常见的氧化溶液是硝酸盐、高锰酸钾、过氧化氢、溴(在有机化学实验室)、硫酸和硝酸的各种金属盐。与氧化剂特别有关的是适当的储存。它们应与任何可氧化的化学物质或材料分开储存。这包括不把瓶子放在木制架子上或与易燃溶剂放在一起。
生成过氧化物溶剂
过氧化氢是由两个氧原子以单键(-o - o -)连接而成的化合物。你可能熟悉这些化合物中最常见的一种:过氧化氢。在有机过氧化物中，一个或两个氢原子被一个有机基团取代。所有的过氧化物都是反应性的，但有机过氧化物尤其如此，因为它们会造成不寻常的稳定性问题。在你的第一次实验中，你不太可能遇到这种危险的化学物质，但你可能会使用一种溶剂，这种溶剂在暴露在空气或光线下一段时间后会形成不稳定的过氧化物。
少数有机溶剂(如醚和一些非芳香族不饱和环烃)可以形成潜在的爆炸性过氧化物和过氧化物。如果这些溶剂在接近干燥的状态下蒸发，就特别危险。您可以在您的有机化学实验室中使用乙醚，您的教学实验室经理应确保溶剂是无过氧化物的。然而，如果你有任何疑问，问你的导师。
无论如何，在你知道哪些有机溶剂会形成过氧化物之前，不要移动或打开有机溶剂的旧容器。所有的有机过氧化物都是极易燃的，有些是易爆的。在溶剂中作为污染试剂存在的过氧化氢可以改变计划反应离子的过程。如果你看到瓶盖周围或有机溶剂中的晶体，请立即通知你的导师。
■在你的未来：特别危险的危害
正如在“腐蚀性”一节中提到的，一些不太常用的酸，比如这里列出的酸，也是反应性危害。
高氯酸是一种非常强的高温氧化剂，它能与有机化合物和其他还原剂发生爆炸反应。用这种酸消化样品需要特殊的设备和训练。
苦味酸是一种固体酸，其化学结构类似于三硝基甲苯(TNT)。这种酸必须始终保持湿润，因为干苦味酸是爆炸性的。如果您遇到一瓶这种危险的固体，不能确定状态或年龄，立即寻求您的指导老师或顾问的帮助。这不是未经训练的学生就能处理的化学物质。
自燃材料是一种非常具有反应性的试剂，即使是少量的，也是危险的，因为它们在接触空气后很容易(在5分钟或更短的时间内)点燃。这些化合物在使用前需要经过专门的训练。这些化合物的例子是有机石化合物(如叔丁基硫溶液)和一些非常精细的金属粉末(如镁)。这些物质只能在有文件证明的高级培训和顾问监督下使用。这些化合物将具有GHS危害代码H250(见“全球化学品分类和标签协调系统”)。
激波敏感材料和摩擦敏感材料作为一个单独的类别并没有特别讨论，但是一些材料在“反应性”一节中提到。这一类中一些著名的化学物质(广义地说)是金属叠氮化物、高氯酸盐和有机过氧化物。这些材料的使用应如上所述加以控制。
认识化学危害：信息来源
你的导师或顾问
每个实验室的指导教师是化学安全信息的重要来源。作为实验室接触的起始点，讲师准备向您解释与使用中的实验室化学品有关的危害，并为您提供必要的预防措施，以减少风险和防止接触。
化学品全球统一分类及标签制度(GHS)
GHS5是关于向用户传达危险;记住RAMP的R和A： 识别危害（Recognize hazards）和评估危害的风险（Assessthe risks of hazards）。使用GHS进行危险识别要求您对系统的元素有基本的了解。在GHS中，有17个物理危害类、10个健康危害类和2个环境危害类。在每个类中，根据特定于该分类的各种标准，将危害放到一个类别中。每个类别被分配一个数字或一个字母，例如1到5或A到E。在GHS中，每种化学品的类别值越低，危害就越严重。
危险类别通过象形图、危险说明、预防说明和信号词与用户进行交流。危害类别对评估危害的相对风险特别有帮助。例如，乙腈在GHS中被分类为易燃液体(第2类)，其火焰象形图和信号词“危险”。该溶剂也被口服鱼卵列为4类剧毒化学品。记住1类或A类是该类中最危险的等级。
美国职业安全与健康管理局(OSHA)将具有物理危害的化学物质定义为“具有下列危险影响之一的化学物质:爆炸物；易燃(气体、气溶胶、液体或固体)；氧化剂(液体、固体或气体)；反应；自燃的(气体、液体或固体)；自动加热；有机过氧化物；金属腐蚀；气体压力；与水接触释放易燃气体；或者可燃尘埃。
职业安全与卫生管理局将危害健康的化学品定义为“可造成下列危险影响之一的化学品:急性毒性(任何接触途径)；皮肤腐蚀或刺激；严重损害眼睛或刺激眼睛；呼吸或皮肤敏感；生殖细胞诱变; 致癌性；生殖毒性；特定靶器官毒性(单次或重复暴露)；或吸入性危害物质。”
GHS图标和危险
GHS要素
图标是代表一个概念的图画。GHS使用9个象形图来直观地提醒用户该化学品的危害级别。GHS象形图及其所涵盖的危险类别如图1所示。制造商必须评估每一类化学品的每种危害程度。如果在一个类中危害程度足够大，则需要在标签和SDS中使用该象形图。物质可保证的象形文字没有最小或最大数目。
危害声明是描述每种物理、健康和/或环境危害的简短声明。有相当多的危险语句，每个语句都有一个H代码作为字母数字标识符。
预防性声明是指指示如何处理、储存、防止接触和处置某种物质的简短声明。预防声明甚至比危险声明还要多。每一个都被分配一个P代码作为字母数字标识符。
信号词为用户提供了每个类中危害严重程度的即时指示。有两个信号词:“危险”和“警告”。在特定的危害类别中，“危险”用于较严重的危害，“警告”用于较不严重的危害。
■在你的未来：明白全球化学品统一分类和标签制度
有这么多的危险和预防声明，你怎么能全都知道呢?对这个问题的简短回答是，您不需要记住这些代码，因为危险声明或预防声明的文本需要与危险化学品相关的信息。然而，如果您碰巧在某个地方看到了H代码或P代码，那么至少有一种快速的方法可以识别所表示的基本分类。
所有危险代码都以字母H开头，然后是三位数字。H之后的第一个数字表示危害是物理(2)、健康(3)还是环境(4)。您还可以学习识别类中的分组。例如，代码220到230表示某种类型的易燃危险。
所有的预防陈述都以字母P开头，然后是三位数字。在这里，P后面的第一个数字表示一般性(1)、预防(2)、响应(3)、存储(4)或处理(5)。
制造商的容器标签
危害识别和使用者之间的最后一道屏障就在你的指尖:储存化学物质的容器上的标签。这就是为什么OSHA的危害传播标准(29CFR1910.1200，附录C)与GHS一致，并要求放置在危险化学品上的标签符合标准格式。截至2015年6月1日，要求危险化学品具有本标准要求的特定标签元素。
产品标识符。这通常是国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的名称，但也可以用该化学品的商号或通用名称来代替。CAS注册号几乎总是包括在内。标签上的标识符必须与SDS (第1节)中的标识符完全匹配。
1）供应商的信息。这包括制造商、进口商或责任方的名称、地址和电话号码。
2）信号词。如有需要，信号词是由任何类别的危险程度决定的。虽然一种化学品可能有多种危害，需要一个信号词，但只有最大程度的危害才会出现在标签上。
3）每个危害声明，如文本。除非规例另有指明，否则标签上必须注明。
4）所有象形图，由危险程度决定。
5）每一个预防声明，如文本。
6）标签还可以包括由制造商确定的补充危险信息。
安全数据表(SDSs)
根据GHS, OSHA将危险化学品定义为“任何被归类为物理危害或健康危害、简单窒息剂、可燃粉尘、自燃气体或其他未归类的危害的化学品”。
危险化学品的SDS是描述该化学品的危害和必须采取的预防措施以避免危害的文件。职业安全与安全管理局要求雇主为每一种危险化学品在处所内备存一份“安全标准说明书”，以便需用的雇员查阅。作为一名学生，你也可以向SDS申请化学药品。互联网也使得在网上搜索并找到SDS变得非常容易，而且很有教育意义。
GHS SDS被分为16个部分。SDS中显示的信息的顺序是由法规规定的，所以制造商之间给出的信息是相对统一的。SDS必须是英文的。“安全数据表的设计”中显示了SDS中必须包含的16个部分的摘要。
■ 安全数据的设计
以下是制造商必须在安全数据表中提供的信息摘要6。OSHA已拟备一份摘要，详列每一节的内容。
第1节：识别
第2节：危害识别
第3部分：成分/成分信息
第4节：急救措施
第5节：消防措施
第6节：意外释放措施
第7节：处理和储存
第8节：暴露控制/个人防护
第9节：物理和化学性质
第10节：稳定性和反应性
第11节：毒理学资料
第12节：生态信息
第13节：处置考虑
第14节：运输资料
第15节：法规信息
第16节：其他信息。
■在你的未来：毒理学和监管条款
许多化学品的暴露准则已经制定并将列入SDS。指导方针可以基于基本的健康危害信息、各种机构规定的法定或建议的暴露限度或动物研究。空气污染物的PELs、tlv、TWAs、STELs和C值(解释如下)。在评估数值时，不要认为它们是“安全”暴露和“不安全”暴露之间的神奇分界线。此外，必须对空气取样，以确定您呼吸的空气中的这些值。对于大多数化学物质来说，这不是一个微不足道的测量。通常在SDS中，你会在毒理学信息部分看到“数据不可用”的声明。不要以为这等同于“安全”;它仅仅意味着该物质还没有根据该值进行评估。
致死剂量是指在某一特定动物种类的试验种群中对不良影响的测量。致死剂量，50% (LD50)是计算出的单一剂量(每千克体重的物质毫克数)，当使用吸入之外的任何ROE时，预期会导致50%的试验人群的死亡率。吸入时，剂量为致死浓度50% (LC50)。它是呼吸空气中一种化学物质的浓度，计算结果是在特定时间内暴露在空气中的试验人群的死亡率为50%。
职业安全与健康管理局(OSHA)制定了允许接触限值(PELs)，该限值被认为是成年工人在其职业生涯中每天8小时、每周40小时、在不造成伤害的情况下吸入的有毒物质的最高浓度。反言是一个法律限制。
允许浓度值(TLVs)是由美国政府工业卫生人员会议(ACGIH)确定的。TLV是一个自愿的、推荐的限制，TLVs可能与PELs不同。大多数权威机构注意到，TLVs比PELs更可靠，因为它们每年修订一次，而PEL清单很少修订。
时间加权平均值(TWA)是在8小时工作日内测量和平均的工人暴露的实际平均值。
短期接触限值(STEL)是指8小时工作日内不应超过短时(通常为15分钟)的浓度，单位为百万分之几或毫克每立方米。极限值(C值)是指一些对健康危害非常严重的化学品。极限值是一个无论持续时间长短，在任何时候都不能超过的值。
总结
所有的化学品都具有固有的危险特性，OSHA已与美国法规一致，使用GHS将化学危害分为三大类:物理、健康和环境危害。在危害的广泛分类中，有几个主要的子类:毒性、可燃性、腐蚀性和反应性。使用化学品所涉及的风险可能从非常低到非常高，但如果发现了危害并采取了控制措施，就可以加以控制。
通常，介绍性和有机化学实验的目的是管理已知的危害。在指导老师的指导下，注意标签上所描述的预防措施，你将能够在这些实验室安全工作。随着你在化学方面的进步，你将需要学习如何通过评估安全数据表(SDSs)和使用危害分析和风险管理工具来加深对危险化学品的性质和毒理学的理解，从而管理更大的危险.
在实验室与化学品打交道时，总是谨慎地避免或尽量减少化学品的接触。这是通过理解危险化学物质的属性,你正在与坚持建立最佳实践,阅读安全措施在实验过程中,穿着个人防护装备(PPE)指示(见第二章),和使用挥发性有机溶剂罩,防止吸入—最常见的接触途径 (ROE)的毒物进入体内。
广义上讲，曝光效应关系有四类:
1）急性接触造成立即急性反应(例如氰化物中毒)；
2）急性暴露导致迟发急性效应(例如，对乙酰氨基酚过量，最初无症状，急性摄入后24-48小时开始肝功能衰竭)；
3）急性暴露导致慢性效应(例如，急性暴露于某些神经毒性农药可导致慢性神经退行性疾病，如帕金森病)；
4）慢性暴露导致慢性效应(如酒精性肝硬化)。
你应该认识到，作为一个初学化学的学生，你对化学危害的了解是有限的。你目前正处于学习一门你不知道什么是你不知道的学科的阶段。为了保护自己和他人，如果你不确定，可以问问题，并阅读所有的安全信息，这样你就可以开始认识到与你使用的化学品有关的危险。
最后，你应该把化学制品看作是化学家和整个社会的有用工具。事实上，化学物质每天都在拯救生命，改善数百万人的生活质量。我们每天所做的很多事情都需要和使用化学物质，我们能够也必须学会将化学危害的风险降到最低，以维护我们自己和他人的安全。
参考
5. UnitedNations. Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS), Fifth revised edition, ST/SG/AC.10/30/Rev.5; New York andGeneva, 2013.
6. OSHA. Hazard CommunicationStandard: Safety Data Sheets, 2012. www.osha.gov/Publications/OSHA3514.html(accessed March 6, 2017).