1984年创刊 双月刊

基于解释结构建模和交叉影响矩阵相乘法的急性职业中毒事故应急处置研究

刘文娇, 王志萍, 张海东

刘文娇, 王志萍, 张海东. 基于解释结构建模和交叉影响矩阵相乘法的急性职业中毒事故应急处置研究[J]. 职业卫生与应急救援, 2023, 41(4): 478-482. DOI: 10.16369/j.oher.issn.1007-1326.2023.04.017
引用本文: 刘文娇, 王志萍, 张海东. 基于解释结构建模和交叉影响矩阵相乘法的急性职业中毒事故应急处置研究[J]. 职业卫生与应急救援, 2023, 41(4): 478-482. DOI: 10.16369/j.oher.issn.1007-1326.2023.04.017

基于解释结构建模和交叉影响矩阵相乘法的急性职业中毒事故应急处置研究

基金项目: 

山东省医药卫生科技发展计划项目 202012010578

详细信息
    作者简介:

    刘文娇(1998—),女,硕士研究生在读

    通讯作者:

    王志萍,博士生导师,E-mail:zhipingw@sdu.edu.cn

    张海东,副研究员,E-mail:13589033609@163.com

  • 中图分类号: R135.1

Research on emergency response to acute occupational poisoning accidents based on interpretative structural modeling and cross-impact matrix multiplication applied to classification

  • 摘要:
      目的  通过分析急性职业中毒事故应急处置的影响因素,为相关部门加强急性职业中毒事故应急处置能力提供依据。
      方法  基于危机管理4 R理论,从应急预备、预案、响应和恢复四个方面,提取急性职业中毒事故应急处置的影响因素,运用解释结构建模(interpretative structural modeling,ISM)确定影响因素的多层递阶层次结构,再通过交叉影响矩阵相乘法(cross-impact matrix multiplication applied to classification,MICMAC)计算出每个影响因素的驱动力和依赖性,进而提出有针对性的应急处置策略。
      结果  确定出急性职业中毒事故应急处置的12个影响因素。其中应急预案、应急演练、应急培训、组织调度既是影响急性职业中毒事故应急处置最根本的深层因素,也是驱动力最强的因素;控制毒物、危险区隔离是急性职业中毒事故应急处置中最关键的直接因素。
      结论  在事故发生后的应急处置中应优先进行毒物控制和危险区的隔离;同时,应加强应急预案、应急演练、应急培训和组织调度等方面的建设。
    + English
  • 急性职业中毒事故是指在危险化学品泄漏等情况下发生的意外事故。这类事故具有巨大的危害性,且具有群体性、复杂性、特异性和突发性等特点。它与危机有共通之处,属于危机的范畴[1]。当前已有研究[2]指出我国急性职业中毒事故应急准备方面存在的问题,但如何在应急处置体系的众多影响因素中筛选出最具影响力的因素,成为完善应急管理体系、加强事故后应急处置的关键。已有众多学者将解释结构建模(interpretative structural modeling,ISM)与交叉影响矩阵相乘法(cross-impact matrix multiplication applied to classification,MICMAC)相结合,分别应用于对突发事件、应急管理机制,以及医疗器械、建筑业、新闻媒体等行业的影响因素的研究中。在此基础上,本研究基于美国学者罗伯特·希斯(Robert Heath)提出的危机管理4 R理论[3],从应急预防、应急预备、应急响应和应急恢复四个方面探究急性职业中毒事故应急处置的关键影响因素,然后根据专家评分情况确定最终的影响因素,采用ISM与MICMAC相结合的方法,对急性职业中毒事故应急处置系统的因素关系进行层次化处理,并进一步分析各影响因素之间的关系及影响程度,从而提出针对性的建议。

    研究对象为急性职业中毒事故应急处置的影响因素。影响因素的选取基于危机管理4R理论,包括缩减(reduction)、预备(readiness)、反应(response)、恢复(recovery)4个阶段[4]。缩减阶段:对危机进行风险评估和风险管理,对环境进行客观评估,提前做好危机准备工作,降低危机发生的可能性,在急性职业中毒事故应急处置中是指危险源的识别。预备阶段:监控和预警危机情况,提升组织及成员的危机应对能力,针对危机的不确定性和突发性提前做好预案和相应准备工作。包括制定应急预案、建立应急队伍、储备应急物资和定期进行应急演练、应急培训。反应阶段:危机爆发后根据危机形势采取相应措施,主要包括处置过程中专家咨询评估、风险沟通交流、毒物控制、危险区隔离、应急救援技术的应用以及人员组织调动。恢复阶段:危机解除后总结危机影响和危机管理经验,制定恢复和重建计划方案。恢复力是危机管理的总结阶段,包括总结反应阶段处理方法的经验教训、信息公关、恢复事故前秩序状态和人员的心理疏导等[5]。本研究需要确定的影响因素均来自以上4个阶段。

    解释结构建模目前广泛应用于影响因素的系统研究[6]。该模型以定性分析为主要的研究方法,能够将研究问题内部复杂的关系转化为清晰直观的层级图,从而明确整个系统的结构层次和各个要素之间的逻辑关系,为管理者提供决策依据。主要有以下步骤:确定影响因素,建立邻接矩阵,计算可达矩阵,可达矩阵分解,建立解释结构模型。

    (1)确定关键性影响因素。通过阅读文献[7-11],确定出急性职业中毒事故应急处置的主要影响因素。为降低专家人员的偏向性和主观性误差,本研究采用线上评分。在确定影响因素时,采用李克特5级评分法,邀请20名专家对电子问卷中的每个节点进行重要性评分,从“完全不重要”到“非常重要”分别计1 ~ 5分。并设有“补充意见”一项,对节点进行补充,20名专家均有参加急性职业中毒事件的一线经验,或为从事该专业理论研究的学者,均有超过10年的相关领域工作经验。

    (2)建立邻接矩阵。在构建邻接矩阵时,在上述20名专家中邀请4名职业卫生相关专业的教授和3名企业内的应急专家,对影响因素之间的相关性进行评估。若超过半数以上专家认为因素XiXj有影响关系,则邻接矩阵Aij = 1;若认为因素XiXj没有直接影响关系,则记Aij = 0。因为自身对自身无影响情况,故邻接矩阵中的对角线元素全为0。

    (3)计算可达矩阵。将邻接矩阵加上单位矩阵经过布尔代数的幂运算得到可达矩阵M:(A+ I1≠(A+ I2≠...(A+ Ii...≠(A+ In-1≠(A+ In=(A+ In+1时,可得可达矩阵M=(A+ In。其中A为邻接矩阵,I为单位矩阵,矩阵乘法满足布尔运算规则。单位矩阵“I”是从左上角到右下角的对角线(称为主对角线)上的元素均为1,除此以外全都为0的方阵。

    (4)可达矩阵分解。可达集RXi)表示被Xi所影响的所有因素的集合,先行集QSi)表示影响Xi的所有因素的集合,共同集T(Xi)=RXi)∩QXi)。通过对可达矩阵按照下式进行层级划分:Li = {Xi|RXi)∩QXi)=TXi),i=0,1,2,…,12},首先得到最高层的因素集,然后将最高层的因素集所对应的行与列因素在原可达集RSi)中删除,重新按照公式原则求原可达集RSi)剩余因素集合中的最高层因素,依次类推,直到确定出最底层的因素集。

    (5)建立解释结构模型。根据元素的层级划分以及邻接矩阵反映的元素之间的关系建立多层递阶解释结构模型。

    (1)本研究采用交叉影响矩阵相乘法(MICMAC)来分析影响因素的依赖性和驱动力。这是一种用来判别系统中具有高依赖性和驱动力因素的方法,此方法在解释结构建模的基础上,利用MICMAC分析方法,求出可达矩阵中每行元素之和作为该元素的驱动力大小,每列元素之和作为该元素的依赖性大小。驱动力越大,则该影响因素对其他因素的影响程度越大;依赖性越大,则该影响因素对其他影响因素的依附性越大。通过将该方法与解释结构建模相结合,可以清晰准确地分析出急性职业中毒事故应急处置影响因素之间的关系及影响程度[12]

    (2)绘制急性职业中毒事故应急处置影响因素“驱动力-依赖性”图。

    根据各影响因素驱动力和依赖性值的大小,以依赖性值为横坐标,驱动力值为纵坐标,将影响因素具体划分为自治因素、独立因素、自发因素、依赖因素,分别对应于直角坐标系的四个象限。

    可达矩阵计算与层级分解通过SPSSAU统计学平台中的ISM分析完成。驱动力和依赖性图采用Excel软件作图。

    专家查阅文献后确定出急性职业中毒事故应急处置的15个影响因素(关键节点),并经过专家讨论后二次筛选节点,去除信息公关(3.50)、天气因素(3.95)、应急恢复(3.50)这3个评分较低的影响因素,最终确定12个影响因素。影响因素记为Xii=1,2,3,…,12)。专家评分及关键因素见表 1

    表  1  急性职业中毒事故应急处置影响因素及专家评分
    一级指标 二级指标 编号 具体解释 专家平均评分
    缩减力 识别危险源 X1 是否在事故还未发生前对危险源头进行发现与识别 4.70
    预备力 应急预案 X2 是否制定相应的应急预案开展突发化学中毒事件救援行动 4.40
    应急队伍 X3 应急队伍的建设是否完善 4.25
    应急物资 X4 应急救援与防护物资储备是否完善 4.60
    应急演练 X5 是否定期进行应急演练活动 4.60
    应急培训 X6 是否组织专业应急培训活动 4.60
    反应力 专家咨询评估 X7 在应急响应过程中,是否咨询相关专家并进行有关评估 4.05
    风险沟通交流 X8 救援人员之间以及与受害人群是否进行有效沟通 4.10
    毒物控制 X9 是否对作业场所的毒物进行有效控制隔绝与洗消 4.25
    危险区隔离 X10 是否对危险区进行隔离 4.55
    应急救援技术 X11 事故发生后采取的应急救援技术是否合理有效 4.80
    人员组织调度 X12 应急人员是否能够迅速进行组织调度 4.70
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    通过专家评估确定12个影响因素之间的关系,得到12 × 12的邻接矩阵,见图 1。通过软件完成可达矩阵的具体计算。可达矩阵见图 2

    图  1  邻接矩阵
    图  2  可达矩阵

    对可达矩阵进行分解,从而划分各指标(即影响因素)的层级。可达矩阵分解结果见表 2。层级划分是经软件计算得出的结果,再根据层级划分结果构建解释结构建模图。以指标X2为例:在可达集合中,表示因素X2出发可以到达的全部因素的集合为{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};在先行集合中,表示可以到达因素X2的因素集合为{2,5,6,12};共同集则是可达集与先行集的交集。

    表  2  可达集合与先行集合及其交集表
    指标 可达集合R 先行集合Q 共同集T=RQ
    X1 1 1,2,5,6,7,12 1
    X2 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 2,5,6,12 2,5,6,12
    X3 3,4,9,10,11 2,3,5,6,12 3
    X4 4,9,10,11 2,3,4,5,6,7,12 4
    X5 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 2,5,6,12 2,5,6,12
    X6 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 2,5,6,12 2,5,6,12
    X7 1,4,7,9,10,11 2,5,6,7,12 7
    X8 8,9,10,11 2,5,6,8,12 8
    X9 9,10 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 9,10
    X10 9,10 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 9,10
    X11 9,10,11 2,3,4,5,6,7,8,11,12 11
    X12 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 2,5,6,12 2,5,6,12
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    根据表 3的层级分布和各因素间的相关关系,构建解释结构建模图(见图 3)。由图 3可知,急性职业中毒应急处置的影响因素由高到低划分为6个层级,各层级之间的因素相互影响。结合应急处置的实际情况,本研究将影响因素进一步划分为表层直接影响因素,包括第一层(L1)和第二层(L2);中间间接影响因素,包括第三层(L3)、第四层(L4)和第五层(L5);深层根源影响因素,即第六层(L6)。

    表  3  急性职业中毒应急处置影响因素层级分布
    层级 影响因素
    第1层(顶层) X1,X9,X10
    第2层 X11
    第3层 X4,X8
    第4层 X3
    第5层 X7
    第6层(底层) X12,X2,X5,X6
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    图  3  急性职业中毒应急处置影响因素多层递阶结构

    在通过解释结构建模确定各因素的层级结构后,通过MICMAC分析方法计算依赖性和驱动力。驱动力和依赖性结果见表 4

    表  4  急性职业中毒应急处置影响因素驱动力和依赖性
    因素 驱动力 依赖性 因素 驱动力 依赖性
    X1 1 5 X7 6 5
    X2 12 4 X8 4 5
    X3 5 6 X9 2 11
    X4 4 7 X10 2 11
    X5 12 4 X11 3 9
    X6 12 4 X12 12 4
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    根据驱动力和依赖性的大小将影响因素分为四个集群,即自治簇(第Ⅰ象限)、独立簇(第Ⅱ象限)、自发簇(第Ⅲ象限)、依赖簇(第Ⅳ象限),并绘制出急性职业中毒事故应急处置影响因素“驱动力-依赖性”分布图,见图 4

    图  4  影响因素依赖性-驱动力分布

    (1)第Ⅰ象限的因素属于自治簇,此象限的影响因素按照驱动力由大到小排列分别是:X7专家咨询评估,X3应急队伍,X8风险沟通交流,X1识别危险源。虽然该象限因素的依赖性和驱动力不大,但对深层和浅层因素起着承上启下的作用,对应于解释结构模型的中间层影响因素,能够将底层的风险传递到表层,此类因素关系到更低层次因素造成风险事故发生的概率。但危险源的识别在模型中属于直接层因素,这可能是因为在模型的层级划分中更强调危险源的识别对于事故发生后应急处置的影响,直接关系到能否开展有针对性的应急措施;而在交叉影响矩阵的分析中,更侧重于危险源识别在各因素间的联系作用。比如某些企业不重视应急队伍的建设,事故发生后的人员组织调度出现问题,专家没能对危险源进行及时评估,使得救援过程中没能采取有针对性的应急措施,进而加剧了事故严重程度。

    (2)第Ⅱ象限的因素属于独立簇,此象限的影响因素有X2应急预案,X5应急演练,X6应急培训,X12应急人员组织调度,是解释结构建模的深层因素,也是急性职业中毒事故应急处置最根本、最关键的因素。如缺乏常规应急演练、缺少应急预案、应急培训不到位以及应急人员的不合理组织调度在事故发生后都会直接影响事故的应急处置情况。该类因素有较高的驱动力,不容易受其他因素的影响,无法通过控制其他因素来消除或降低其影响,因此通过加强对该层级因素的管理可以将表层、中层风险发生的概率控制到最低。

    (3)第Ⅲ象限的因素没有影响因素,说明本研究所选的12个因素都比较稳定。表明在急性职业中毒事故应急处置的影响因素中,各影响因素通常不会通过单一作用来对急性职业中毒事故应急处置产生影响,而是各类因素相互作用来影响应急处置的最终结果。

    (4)第Ⅳ象限的因素属于依赖簇,此象限的影响因素有X4应急物资,X9毒物控制,X10危险区隔离,X11应急救援技术。在解释结构建模中处于中上层,此类因素具有较高的依赖性,受其他因素影响较大,可通过改善其他因素而得到相应提高。如在现场处置情况中,毒物控制和危险区隔离依赖于应急处置人员对事故现场的有效处理,应急物资取决于事故发生前是否进行合理充足储备,而应急救援技术可以通过定期开展应急培训而提高。

    当前对于急性职业中毒应急处置影响因素的研究缺乏清晰的层次,且并未对不同因素间的内在关联进行研究。本研究通过文献梳理和专家评估确定了影响因素,运用ISM模型分析了各影响因素的层次结构关系,再通过MICMAC方法分析影响因素的驱动力与依赖性,并对其进行分类。研究结果表明,急性职业中毒事故的应急处置不是简单地由某个或某些因素决定,而是由12个因素组成的6级层次系统共同决定,各影响因素之间相互影响,共同作用于急性职业中毒事故的应急处置中。针对以上研究结果提出以下建议:

    (1)因为危险源的识别、毒物控制、危险区隔离是表层直接影响因素,对急性职业中毒事故的应急处置会产生直接影响,所以在事故发生后,对危险源进行识别和控制是应急处置的首要措施,这与岳兴茂等[13]的研究一致;同时应针对不同毒物的特性,将污染环境进行隔离,有效缩小毒物的传播范围,减少受灾人群。

    (2)专家咨询评估、应急队伍建设和应急物资储备、风险沟通交流和应急救援技术是急性职业中毒应急处置的中间层影响因素。在事故发生后,及时咨询专家组,对于了解导致事故发生的有毒有害气体的理化性质、作用机制以及救治要点等提供针对性的应急救援技术和科学的应急决策依据有着重要的意义。应急物资储备是急性职业中毒事故能否成功救援的关键因素[14],因此在实际工作中,应科学合理地针对企业安全生产情况制定应急物资储备计划[15],建立完善应急救援网络,从而加强企业间的风险沟通交流。另外,应急队伍的建设情况,直接关系到应急救援的效率[2],而我国大部分化工企业均没有成立专业的应急救援队伍,因此须着重培养并引进全能型应急人才,加强应急队伍梯队化建设[16]

    (3)应急预案、应急培训、应急演练和组织调度是应急处置的深层影响因素且均属于独立簇因素。当前部分企业存在应急预案缺失、培训不到位、协调性差等问题[17],考虑到此类因素驱动力较高,相关部门应加强对应急预案的重视程度,完善应急预案的制定[18],定期对应急队伍进行培训和演练,加强组织调度能力,从根本上强化应急处置能力。

    本研究通过解释结构建模研究了影响因素之间的层级关系,并通过MICMAC模型分析了各个影响因素的驱动力和依赖性。但本研究也存在不足:由于参考详细案例数量较少,多依赖于专家评分选取影响因素,后期可采用定量分析方法研究相关事故案例,进一步扩充应急处置的影响因素,为急性职业中毒事故的应急处置提供更为全面的探索。

    作者声明  本文无实际或潜在的利益冲突
  • 图  1   邻接矩阵

    图  2   可达矩阵

    图  3   急性职业中毒应急处置影响因素多层递阶结构

    图  4   影响因素依赖性-驱动力分布

    表  1   急性职业中毒事故应急处置影响因素及专家评分

    一级指标 二级指标 编号 具体解释 专家平均评分
    缩减力 识别危险源 X1 是否在事故还未发生前对危险源头进行发现与识别 4.70
    预备力 应急预案 X2 是否制定相应的应急预案开展突发化学中毒事件救援行动 4.40
    应急队伍 X3 应急队伍的建设是否完善 4.25
    应急物资 X4 应急救援与防护物资储备是否完善 4.60
    应急演练 X5 是否定期进行应急演练活动 4.60
    应急培训 X6 是否组织专业应急培训活动 4.60
    反应力 专家咨询评估 X7 在应急响应过程中,是否咨询相关专家并进行有关评估 4.05
    风险沟通交流 X8 救援人员之间以及与受害人群是否进行有效沟通 4.10
    毒物控制 X9 是否对作业场所的毒物进行有效控制隔绝与洗消 4.25
    危险区隔离 X10 是否对危险区进行隔离 4.55
    应急救援技术 X11 事故发生后采取的应急救援技术是否合理有效 4.80
    人员组织调度 X12 应急人员是否能够迅速进行组织调度 4.70
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    表  2   可达集合与先行集合及其交集表

    指标 可达集合R 先行集合Q 共同集T=RQ
    X1 1 1,2,5,6,7,12 1
    X2 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 2,5,6,12 2,5,6,12
    X3 3,4,9,10,11 2,3,5,6,12 3
    X4 4,9,10,11 2,3,4,5,6,7,12 4
    X5 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 2,5,6,12 2,5,6,12
    X6 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 2,5,6,12 2,5,6,12
    X7 1,4,7,9,10,11 2,5,6,7,12 7
    X8 8,9,10,11 2,5,6,8,12 8
    X9 9,10 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 9,10
    X10 9,10 2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 9,10
    X11 9,10,11 2,3,4,5,6,7,8,11,12 11
    X12 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12 2,5,6,12 2,5,6,12
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    表  3   急性职业中毒应急处置影响因素层级分布

    层级 影响因素
    第1层(顶层) X1,X9,X10
    第2层 X11
    第3层 X4,X8
    第4层 X3
    第5层 X7
    第6层(底层) X12,X2,X5,X6
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    表  4   急性职业中毒应急处置影响因素驱动力和依赖性

    因素 驱动力 依赖性 因素 驱动力 依赖性
    X1 1 5 X7 6 5
    X2 12 4 X8 4 5
    X3 5 6 X9 2 11
    X4 4 7 X10 2 11
    X5 12 4 X11 3 9
    X6 12 4 X12 12 4
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-01
  • 刊出日期:  2023-08-25

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