文獻挖掘視角下國內(nèi)實驗室安全研究

李 平，李 杰，陳偉炯，1b，曾敘砜

（1.上海海事大學a.海洋科學與工程學院；b.安全科技趨勢研究中心；c.交通運輸學院，上海 201306；2.遼寧工程技術(shù)大學安全科學與工程學院，遼寧葫蘆島 125105；3.北京理工大學爆炸科學與技術(shù)國家重點實驗室，北京 100081）

0 引言

在國家大力推動下，我國高校及科研院所的科研實力不斷增強，實驗室作為理學、工學、農(nóng)學、醫(yī)學等學科教學、科研的重要場地，對教學、科研的發(fā)展創(chuàng)新起著重要的作用，推動著我國科研事業(yè)不斷發(fā)展。隨著實驗室規(guī)模不斷擴大、研究隊伍持續(xù)增長、實驗研究的不斷增加，實驗室安全環(huán)境變得越來越復雜，實驗室安全事故頻發(fā)。2019 年南京工業(yè)大學實驗室爆炸火災(zāi)事故、2018 年北京交通大學環(huán)境實驗室爆炸事故，是近期最嚴重、影響較大的2 起高校實驗室事故。在實驗室中，所需藥品試劑的存儲、人員實驗操作過程、實驗后期廢棄物處理等環(huán)節(jié)，常有事故發(fā)生。碩、博研究生等眾多科研工作者需要長期在實驗室進行科學研究，一旦發(fā)生事故將造成人員、財產(chǎn)等的嚴重損失。

我國實驗室安全研究較發(fā)達國家地區(qū)起步較晚，部分學者從美國［1］、英國［2］、日本［3］等高校實驗室管理部門借鑒其管理模式及方法。面對復雜多變的實驗室安全事故，李志紅［4］統(tǒng)計分析了100 起實驗室安全事故，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)和爆炸是實驗室事故的主要類型；李運書等［5］通過問卷調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)醫(yī)學生對實驗室生物安全的認知淡薄。有大量學者通過國內(nèi)外實驗室事故引發(fā)對實驗室現(xiàn)狀的分析，并對實驗室整體安全提出相應(yīng)的對策建議［6-7］。浙江大學［8］、清華大學［9］、北京大學［10］等高校及科研院所的實驗室研究人員就自身實驗室存在的安全問題及應(yīng)對措施進行研究。同樣還有部分學者對氣瓶安全管理［11］、輻射安全［12］、實驗室廢棄物處理［13］、實驗室標準制度［14-15］、教材［16］、學生自我教育模式［17］、實驗員應(yīng)急心理［18］等特定的實驗室安全內(nèi)容進行研究。我國行政機構(gòu)對實驗室的建立與管理制定了一系列政策規(guī)范，如《關(guān)于加強高校實驗室安全工作的意見》。對于實驗室安全研究領(lǐng)域，除李文玉［19］對實驗室管理人才隊伍與期刊的相關(guān)性進行科學計量分析外，鮮有學者對整個實驗室安全研究領(lǐng)域進行研究。本文以已有的實驗室安全研究文獻為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，采用科學計量原理，分析實驗室安全研究在我國的發(fā)展趨勢、研究團體、研究熱點等，為后期研究人員提供一幅可視化的總覽圖。

1 數(shù)據(jù)與方法

2019 年2 月27 日在中國知網(wǎng)（CNKI），以主題為“實驗室安全”或“實驗室事故”，時間設(shè)置為“不限-2018”，來源類別選取“SCI、EI、核心、CSCI、CSCD”進行檢索。為保證每一篇文獻都包含作者、機構(gòu)、關(guān)鍵詞以及研究內(nèi)容的準確性，人工的除去會議報道、書評、會議綜述、無關(guān)鍵詞的文獻，最終得到1992～2018 年間913 篇文獻，保存為Refworks格式。

根據(jù)描述性統(tǒng)計方法和科學知識圖譜原理，采用CiteSpace軟件等工具，對實驗室安全研究領(lǐng)域進行科學計量可視化研究。CiteSpace 軟件是由美國德雷塞爾大學陳超美教授基于JAVA 開發(fā)的一款軟件，相較于其他文獻分析工具，其能夠?qū)χ形奈墨I進行很好兼容［20］。知識圖譜中節(jié)點及標簽大小表示作者、機構(gòu)的發(fā)文量或關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻次，節(jié)點年輪顏色及連線顏色越暖表示出現(xiàn)時間距離2019 年越近，連線的寬度表示作者、機構(gòu)的合作強度或關(guān)鍵詞的共線強度。

2 結(jié)果

2.1 整體趨勢分析

實驗室安全研究領(lǐng)域文獻隨時間的變化趨勢，代表著研究領(lǐng)域知識、信息的傳遞、發(fā)展、變化。從圖1（a）中可以看出，第一篇實驗室安全研究的文獻于1992 年發(fā)表，對人身輻射安全聯(lián)鎖系統(tǒng)進行研究［21］。1992～2002 年我國學者對實驗室安全研究進展較為緩慢。從2002 年起，實驗室安全的研究開始逐步受到重視，其中，2003、2004 年和2009 年呈現(xiàn)＞1 的倍數(shù)增長，2007～2013 年間文獻產(chǎn)出隨時間迅速增長；2014年和2017 年的文獻產(chǎn)出量較2013 年和2016 年稍有下降，但數(shù)量仍比較大；2016 年文獻產(chǎn)出量首次破百；2018 年較2017 年增加30.6%，達到研究年鑒文獻產(chǎn)出量峰值128 篇。

圖1 實驗室安全研究時序分布

使用CiteSpace工具，分別將作者、機構(gòu)、關(guān)鍵詞的所有數(shù)據(jù)導出；對于機構(gòu)只保留一級機構(gòu)，對于同一機構(gòu)不同表述的核實統(tǒng)一；利用CiteSpace 導出的“首次出現(xiàn)的年份（Year）”數(shù)據(jù)，分別統(tǒng)計逐年新增的作者、機構(gòu)、關(guān)鍵詞的數(shù)量，并繪制時間序列圖，見圖1（b）；由于1992～2002 年間文獻的產(chǎn)出量較小，這里直接統(tǒng)計2003～2018 年的數(shù)據(jù)。從圖中可以看出，2003～2018 年間每年新增的作者和關(guān)鍵詞的數(shù)量逐年上升，期間有個別年份小幅下降，但整體呈上升趨勢；2003～2010 年間每年新增機構(gòu)的數(shù)量隨年份不斷增加，2010～2018 年間增加量趨于平穩(wěn)。這些變化表明，實驗室安全研究的隊伍及規(guī)模不斷擴大，所涉及的研究內(nèi)容也越來越豐富。

2.2 作者合作分析

在文獻處理中發(fā)現(xiàn)，2003～2018 年間共計有2 256名作者在核心及以上期刊發(fā)文3013 篇；發(fā)文量≥2 篇的作者410 名，占總?cè)藬?shù)的18.17%；發(fā)文量≥2 篇的作者的發(fā)文量為1 168 篇，占總發(fā)文量的38.77%。發(fā)文量前10 的作者中，馮建躍以16 篇文獻位居第一，發(fā)文時間最早的是張益紹，如表1。發(fā)文量前10 的作者大多是在2010 年開始發(fā)文，可見我國實驗室安全研究是一個新興的研究領(lǐng)域。

表1 Top10 作者詳細信息

在CiteSpace中選擇Author（作者），可以得到大量實驗室安全研究的作者合作網(wǎng)絡(luò)，這里對團隊規(guī)模尤為突出的第一、第二大作者合作網(wǎng)絡(luò)重點分析。第一大作者合作網(wǎng)絡(luò)的顏色較為明亮，表明大部分文獻發(fā)表的時間距離2019 年較近（見圖2）。第一大合作網(wǎng)絡(luò)以馮建躍、范強銳、張志強等為核心，其中馮建躍分別與金海萍、阮俊、張志強、陳俊德、史天貴等合作，形成高產(chǎn)作者網(wǎng)。馮建躍、阮俊、金海萍、張銀珠、李五一、俞歡軍都來自浙江大學實驗室與設(shè)備管理處，形成了第一大網(wǎng)絡(luò)中心最大的合作團體，主要對安全、環(huán)保、信息化、實驗氣體、危險化學品及浙江大學實驗室情況進行研究。馮建躍還與史天貴（北京理工大學）、亓文濤（杭州科技大學）、張新祥（北京大學）、陳敬德（中山大學）、張志強（北京大學）、柯紅巖（北京科技大學）等密切合作，足見馮建躍在實驗室安全研究領(lǐng)域的引領(lǐng)作用。同時史天貴、亓文濤、張新祥、陳敬德、張志強、柯紅巖等在各自高校又形成了一定的研究團隊。史天貴、范強銳、馬濤（北京理工大學實驗室與設(shè)備管理處，表示史天貴、范強銳、馬濤來自北京理工大學實驗室與設(shè)備管理處），王征、李秀珍、趙顯利、李勤、李漢軍（北京理工大學生命科學與技術(shù)學院）等以北京理工大學為平臺密切合作，其中以王征為次核心的團體發(fā)文較早，主要對實驗室廢棄物處理、日常管理等進行研究。李五一與鄭春龍（寧波大學），王森、汪前進、葉秉良（浙江理工大學）的合作團體發(fā)文時間較早；陳敬德、溫浩光、周勤、趙艷娥等以中山大學設(shè)備與實驗室管理處為基礎(chǔ)形成合作。張新祥、張志強、李思敬、黃凱等依托北京大學進行了密切的合作，并且還和彭華松（上海交通大學）等存在合作。彭華松、謝亞萍、熊順子、劉闖、丁菊珍等形成了以上海交通大學為基礎(chǔ)的合作團體，這是一個新興的合作團體。楊瑞、杜奕等以清華大學化工系為基礎(chǔ)的團體，與清華大學實驗室與設(shè)備處的郭英姿等存在合作關(guān)系；并且聞星火、郭英姿、馬文川、武曉鋒、黃開盛等形成了以清華大學實驗室與設(shè)備處為基礎(chǔ)的合作團體。亓文濤、樊冰、姜周曙、林海旦等以杭州科技大學為基礎(chǔ)進行實驗室安全研究。院系中不同學科的研究人員及實驗室監(jiān)管部門人員之間存在密切的合作關(guān)系，能夠切實解決實驗室安全問題。

圖2 2003～2018年實驗室安全研究的第一大作者合作網(wǎng)絡(luò)

第二大作者合作網(wǎng)絡(luò)，形成了曹國慶、許鐘麟、張益昭、劉華、張彥國（中國建筑研究院），祁建國、張宗興（軍事醫(yī)學院），劉偉（中國動物疾病預防控制中心）等為高產(chǎn)作者的合作網(wǎng)絡(luò)，核心網(wǎng)絡(luò)主要以生物安全實驗室研究為主，見圖3。第二大合作網(wǎng)絡(luò)較第一大合作網(wǎng)絡(luò)顏色更冷，說明第二大合作網(wǎng)絡(luò)的作者發(fā)文時間較早，表明生物安全實驗室研究時間較早。

圖3 2003～2018年實驗室安全研究的第二大作者合作網(wǎng)絡(luò)

2.3 機構(gòu)合作分析

實驗室安全研究的機構(gòu)基本分為高校和科研院所兩部分，如圖4 所示的左下角以高校為主，右上角以科研院所為主，中間以“中國科學院”連接起來。發(fā)文量排名前十的機構(gòu)依次為北京大學（40，2003～2018 年北京大學的發(fā)文量）、清華大學（37）、浙江大學（33）、北京理工大學（24）、中山大學（22）、中國建筑科學研究院（21）、上海交通大學（21）、四川大學（19）、軍事醫(yī)學科學院（14）、北京科技大學（14）。發(fā)文量主要集中在高校，發(fā)文量大的高校間合作密切，這些機構(gòu)都位于我國經(jīng)濟較為發(fā)達的地方，地理位置越近的機構(gòu)合作越密切。以中國建筑科學研究院、軍事醫(yī)學科學院、中國醫(yī)學科學院、中國疾病預防控制中心及部分地方性疾病預防控制中心、生態(tài)環(huán)境部、中國科學院、各地的醫(yī)院等科研院所也是實驗室安全研究的重要場所，主要對生物安全實驗室進行研究。

圖4 2003～2018年實驗室安全研究的最大機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)

為更加清楚的了解機構(gòu)的研究情況，這里將發(fā)文量排名前十的一級機構(gòu)中的二級機構(gòu)提取出來，見表2。從二級機構(gòu)的設(shè)置可以看出，“實驗室設(shè)備管理處”及同類不同名的高校實驗室行政管理部門是發(fā)文量最多的下屬機構(gòu)。在高校院系中，醫(yī)學、化學、生物、電氣、物理、材料、環(huán)境、計算機等特定實驗室的研究是各同類機構(gòu)的重點。不同高校由于學科重點不同，研究的側(cè)重點也不同，如北京大學、四川大學、中山大學對生物醫(yī)學類實驗室研究較多，而北京科技大學主要對礦類實驗室安全進行研究。

2.4 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

在CiteSpace中選擇Keyword，將節(jié)點最低出現(xiàn)頻次設(shè)置為2，采用尋徑網(wǎng)絡(luò)算法進行裁剪，以提高網(wǎng)絡(luò)的可讀性，結(jié)果共提取出123 個關(guān)鍵詞（見圖5）。圖中節(jié)點的紫色外圈表示該關(guān)鍵詞的中介中心性，高中介中心性的點表明它是研究的熱點，也是連接兩個領(lǐng)域的關(guān)鍵樞紐，以該點研究鋪開的研究面較廣。從圖中可以看出，“安全管理”“實驗室安全”“實驗室”“生物安全”“高校實驗室”“實驗室管理”“安全教育”“高校”“生物實驗室安全”等為關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的高頻詞匯，并且是高中介中心性的點?！皩嶒炇野踩薄皩嶒炇摇钡雀哳l詞匯可以看出本文研究的內(nèi)容為實驗室安全?！案咝嶒炇摇薄案咝！北砻鞲咝Ｊ菍嶒炇野踩芯康闹匾獔鏊?，生物實驗室、化學實驗室、醫(yī)學實驗室等實驗室是安全研究的重要類型，安全管理、安全教育、安全文化是實驗室安全研究的重要措施。關(guān)鍵詞突發(fā)性探測發(fā)現(xiàn)“生物安全”（2003～2010 年，突變區(qū)間）是研究時間較早且突變區(qū)間最長的熱點關(guān)鍵詞，“危險化學品”（2014～2015 年）突變區(qū)間距離2019 年較近，與實驗室危險化學品事故有關(guān)。除部分對生物類實驗室的氣密性、防護、早期建設(shè)等技術(shù)層面的安全研究外，有26.2%的關(guān)鍵詞中存在“管理”用詞，主要集中在2009～2018 年間，其“體系”“模式”“對策”“規(guī)范化”是研究的熱點。實驗室安全研究逐漸引入定量的風險評估方法，如層次分析法、模糊綜合評價法等。2017 年教育部提出了“雙一流”建設(shè)，網(wǎng)絡(luò)中也出現(xiàn)了建設(shè)“雙一流（2018，初始出現(xiàn)年份）”實驗室的研究。

圖5 實驗室安全研究的關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

表2 top10 機構(gòu)詳細發(fā)文情況

3 結(jié)論

本文使用CiteSpace等工具對CNKI中的913 篇實驗室安全研究領(lǐng)域的文獻進行時序分布、作者和機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)、關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)等科學計量可視化分析，研究結(jié)果表明：

（1）從2002 年起我國實驗室安全研究領(lǐng)域文獻產(chǎn)量迅速增長，2018 年達到文獻產(chǎn)出量最高。實驗室安全研究領(lǐng)域在我國得到了廣泛的關(guān)注，研究隊伍、規(guī)模不斷擴大，研究內(nèi)容不斷豐富。實驗室安全研究在我國是一個新興研究領(lǐng)域，未來將持續(xù)發(fā)展。

（2）馮建躍、曹國慶、阮俊、張志強、金海萍等為實驗室安全研究的高產(chǎn)作者，高產(chǎn)作者以自身研究平臺形成一定團體，呈現(xiàn)“聚變式”和“裂變式”的傳播形式。第一大作者合作網(wǎng)絡(luò)大多以高校為研究平臺；而第二大作者合作網(wǎng)絡(luò)大多以科研院所為研究平臺，主要研究生物實驗室安全，且研究時間較早。

（3）實驗室安全研究機構(gòu)被分成高校和科研院所兩個主要部分，發(fā)文量以高校為主，高校機構(gòu)中實驗室行政管理部門是發(fā)文量最多的二級機構(gòu)。醫(yī)學、工學、理學等學科實驗室是研究的重點。

（4）在關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中，“安全管理”“生物安全”“高校實驗室”“安全教育”等是實驗室安全研究的熱點話題，實驗室安全管理類的研究非常突出。