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北交大实验室爆炸,安全事故何时了?

撰文 | 陈晓雪 责编 | 李晓明
12月26日上午,北京交通大学东校区一实验室爆炸,三名学生死亡。
北京消防官方第一时间发布的微博称:
 
“今天9时34分,市119指挥中心接到报警,北京交通大学东校区2号楼一实验室发生爆炸,消防部门立即调派8个消防中队、30部消防车赶赴事故现场处置。同时,市公安、应急管理、教育、卫生等部门和海淀区政府赶赴现场开展救援和应急处置工作。”
 
根据该微博,10点20分,火情得到控制,但事故造成3名同学死亡。
 
截至发稿前,官方调查结果尚未披露。多位专家向《知识分子》表示,实验中产生的甲烷等易燃性气体遇到明火可能是爆炸的原因,但也不排除其他可能。
 
“事故的原因我觉得需要好好去调查,了解到事故的具体原因,对于减少和预防同样的事故是有帮助的。”厦门大学一从事化学化工研究的专家表示。
 
甲烷引发爆炸?
 
北京消防的官方微博称,北京市应急管理局、市公安局、市消防总队已成立联合调查组,对事故原因进行调查。这条微博同时还透露,爆炸发生时,北京交通大学市政环境工程系学生正在进行垃圾渗滤液污水处理科研实验。
 
 
很多人不理解,实验室安全事故似乎集中在化学实验室,为什么从事环境工程研究也会发生事故?
 
“环境工程很多技术都是来源于化工的,可以说是一脉相传的。”中国科学院一位从事市政污水污泥处理研究的博士研究生告诉《知识分子》。
 
这次发生爆炸的实验牵涉垃圾渗滤液,一般指的是垃圾在初期填埋时,由于地下水和地表水的流入、雨水的渗入及垃圾本身的分解产生的污水,其来源主要是生活垃圾填埋场[1]。
 
前述博士研究生指出,垃圾渗滤液比较常规的处理方法,可能会产生硫化氢和甲烷等易燃易爆气体,如果遇到明火,很容易发生爆炸。
 
这点也得到了厦门大学化学化工学院教授杨士烑的认可。
 
“污水含有有机物,也会有微生物。在相对封闭、缺氧的环境,能产生成分不定的混合气体,有时称为沼气或生物气体,其中包含的可燃气体主要是甲烷,还可能含有少量氢气、硫化氢。”杨士烑说。
 
如果在封闭环境里,例如下水道或化粪池,这些气体可引起窒息和中毒——这是处理污水或垃圾渗出液可能遇到的风险,他继续说道。
 
而另一个更严重的安全风险,就是可能发生爆炸。“可燃气体如果在空气中占到一定比例,例如8%-20%,遇到明火,就会发生爆炸。”杨士烑说。
 
不过,杨士烑表示,这是基于经验的推测,具体到这次北交大发生的爆炸事故,虽然媒体报道比较及时,但详细的事故原因还不知道。
 
上述博士研究生也指出,不能排除实验室其他的易燃易爆物质导致了爆炸。
 
现场有镁粉?
 
事故发生后,多位科研机构的研究者收到一则警情通告,其中提到实验室发生爆炸“导致镁粉桶起火,过火面积60平米”。
 
“这个是有可能的”,杨士烑表示,因为镁粉易燃,如果遇到点火的情况,有可能会使得火势放大。
 
镁粉、铝粉等属于活泼金属,受潮后可能会自燃、自爆。据央广网报道,2014年8月2日,江苏昆山中荣金属制品有限公司发生爆炸,造成75人死亡185人受伤,事故原因就是事故车间未按规定清理铝粉尘,导致铝粉尘集聚,集尘桶内的铝粉受潮放热,达到了粉尘云的引燃温度[2]。
 
 
《知识分子》在12月26日晚6点左右致电北京海淀区消防局及宣传部,对方并未确认事故因镁粉桶起火引起,但也未透露任何其他原因。
 
长期从事垃圾渗滤液处理研究的华南理工大学环境与能源学院教授汪晓军在其博文中写道,垃圾渗滤液的氨氮浓度特别高,通过镁粉或镁盐,再投加磷酸或磷酸根物质,与垃圾渗滤液中的氨氮反应,形成微溶的磷酸铵镁——鸟粪石,可以脱除垃圾渗滤液中比较麻烦的氨氮[3]。
 
他推测,如果现场真的有镁粉,镁与水,或磷酸极有可能生成氢气,氢气遇火会发生爆炸燃烧,从而引燃了镁粉。另外,他认为,垃圾渗滤液厌氧发酵产生的甲烷也可能引发爆炸[3]。
 
“无论是甲烷或氢气的爆炸,在实验过程中,难以大量积累,且气体的能量密度较低,故爆炸的威力有限,这些气体燃烧或爆炸,只能是镁粉燃烧爆炸的引子。”汪晓军分析道。
 
防患于未然
 
2015年12月18日,清华大学化学系何添楼实验所用的一个氢气瓶意外爆炸、起火,导致现场的一名实验人员死亡。
 
2015年4月5日,中国矿业大学南湖校区化工学院实验室发生储气钢瓶爆燃事故,5人受伤,其中1人抢救无效死亡,1人重伤截肢。
 
2011年12月7日,南开大学一化学实验时发生爆炸,一女生手部严重受伤。
 
据不完全统计,在过去八年,仅仅发生在化学实验室的事故至少有6起。
 
虽然媒体报道的很多实验室事故集中在化学领域,但并不是说其他的实验室就高枕无忧了。
 
比如,2013年6月17日晚,北京大学生命科学学院发生火情,无人员伤亡,但斑马鱼房的不少斑马鱼死亡,一些学生的课题因此受到影响[4]。
 
比如,今年11月11日,南京中医药大学翰林学院一实验室发生爆燃,多名师生受伤,据《新京报》报道,事发时师生正在进行萃取实验[5]。
 
实验室的安全事故为何会频频发生?能够避免吗?
 
“因为我们工作、学习过程中要去处理,接触这些物质,接触多了的话,它有一个出事的概率,所以不可能完全避免。”杨士烑说。
 
“从概率的角度来看,听起来好像有些令人失望,有些悲观,”杨士烑继续说道,但我们也不可能不去接触危险性的东西,只能采取一些预防措施,“尽量减少事故,减少隐患,使得事故少一些,或者出了事后果不那么严重,造成的伤害不会太大”。
 
实验室安全教育是非常重要的一个环节。以杨士烑所在的厦门大学化学化工学院为例,所有的新生,包括本科生、研究生,入学后都要修一门《化学实验安全与环保》的课程,参加实验的安全培训,每周两节课,持续八周。
 
与此同时,实验室的制度管理和一些技术手段也可以帮助预防大型事故。2015年,天津滨海新区发生化学品爆炸时,北京大学应用化学系硕士研究生王鑫曾撰文介绍,管理上可以通过制定和实施严格的规章制度避免人为失误。“例如,取用危险等级较高的化学药品时需要有其他人员陪同;不准夜间单独在实验室进行实验;药品分类储存,易燃易爆药品远离热源,仪器设备定期检修等。”[6]
 
而在技术上,“安装各类消防设施,不同类型的火灾报警器复合使用以第一时间发现火情,各种型号的灭火器以应对不同类型的小型火灾,紧急淋浴器可以保证实验人员衣物着火后迅速将火扑灭,A级防火卷帘防止火势的蔓延,消防电梯和消防通道保证人员的紧急疏散和救援,水幕排烟系统保证在火灾发生时人员不会出现窒息状况”,王鑫写道[6]。
 
对于此次北京交通大学发生的爆炸事故,今年11月11日南京中医药大学翰林学院一实验室发生的爆燃事件,以及2015年12月清华大学化学系发生的事故,杨士烑认为,这些事故均发生在冬季,这可能与天气冷,室内空间较为封闭有关。“为减少这类风险事故,需要加强可燃气体的监测报警,以及室内空气的通风更换。”
 
与此同时,他也指出,认真检查事故原因非常重要,但我们目前做的还不够。比如,南京中医药大学翰林学院发生的爆燃事件至今未看到事故原因的公布。而《知识分子》查阅发现,“平安泰州”微博发布的警情通告也不见了。
 
 
美国高校也会发生实验室安全事故。但相较起来,美国高校关于实验室事故的调查可谓详尽。
 
2016年3月,夏威夷大学自然能源研究所的一起实验室爆炸,使得一名29岁的女博士后失去了一条胳膊。随后,这位女博士后起诉学校和同事,称未能获得正确的安全培训。
 
  
事故发生后,除了檀香山当地消防部门作出的45页调查报告[7],该校委托加州大学实验安全中心对事故的原因进行独立调查,并形成了一份73页的报告。报告不仅围绕事故的直接原因进行分析,还提供了一份现存文件的综述,可能原因的详细分析以及事故中法医鉴定的结果,并对夏威夷大学安全操作需要提升的地方给出建议。这份报告在网上公布,所有人都可以看到[8]。
 
屡屡发生的实验室安全事故,以及消逝的生命,令人警醒,不能再漠视实验室安全规范的建立和人员培训,不能再轻易发布“事故原因正在调查中”,却没有下文,每一起安全事故都需要得到彻底调查并公之于众,血淋淋的教训必须汲取。
 
李云哲、邸利会、蒋海宇对本文亦有贡献。
 
参考链接:
1. 梁丽琛,城市垃圾处理的现状和对策,城市观察,2015年第2期。
http://www.gzsk.org.cn/URBAN-INSIGHT/Magazine/2015/201502/201502-7.pdf
2. 满朝旭,国务院处理江苏昆山中荣金属公司“8·2”特别重大爆炸事故,央广网,2014年12月30日。
http://society.people.com.cn/n/2014/1230/c1008-26302679.html
3.汪晓军,实验室镁粉燃烧爆炸起因推测及防范,科学网,2018年12月26日。
http://blog.sciencenet.cn/blog-732399-1153689.html
4. 展明辉,李馨,北大实验室起火数千斑马鱼死亡,新京报,2013年6月19日。
http://www.bjnews.com.cn/news/2013/06/19/269039.html
5. 刘名洋,江苏一高校实验室燃爆事件续:事发时师生正在做萃取实验,新京报,2018年11月11日。
http://www.bjnews.com.cn/news/2018/11/11/520360.html
6. 铬天青, 化学实验室,警惕、警惕、再警惕!赛先生,2015年12月18日。http://iscientists.blog.caixin.com/archives/130545
7. Honolulu Fire Department Report on University of Hawaii Explosion Thea Ekins Coward. 
https://www.documentcloud.org/documents/2805224-2016-05-30-Honolulu-Fire-Department-Report-on.html
8. Report to the University of Hawaii at Manoa on the Hydrogen/Oxygen Explosion of March 16, 2016. 
https://cls.ucla.edu/images/document/Report%201%20UH.pdf
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