天津爆炸事故中的危险化学品

图文: | 2016-07-01

导语: 8月12日晚11时20分左右,天津东疆保税港区瑞海国际物流有限公司所属危险化学品仓库发生火灾爆炸事故。截至8月19日上午9时,事故造成114人死亡,65人失联,677人仍在院治疗,其中危重症56人,累计出院107人。爆炸事故发生后,现场还有近3000吨的危险化学品。虽然事故具体原因还有待调查,但爆炸显然与这些危化品不无关系。这期《微专栏》,咱们来聊聊这些牵动人们敏感神经的危化品。

何为危险化学品?

根据我国《危险化学品安全管理条例》,所谓危险化学品,是指具有毒害腐蚀爆炸燃烧助燃等性质,对人体、设施、环境具有危害的剧毒化学品和其他化学品。

国务院安全生产监督管理部门会同国务院工业和信息化、公安、环境保护、卫生、质量监督检验检疫、交通运输、铁路、民用航空、农业主管部门,根据有关标准制定了《危险化学品目录》

2015年最新的《危险化学品目录》共列出了2828类危险化学品,包含了爆炸物、易燃气体、气溶胶、氧化性气体、加压气体、易燃液体、易燃固体、自反应物和混合物、自燃液体、自燃固体、自热物质和混合物、遇水放出易燃气体的物质和混合物、氧化性液体、氧化性固体、有机过氧化物、金属腐蚀物、急性毒物等危害健康的化学品以及危害水生环境和臭氧层的化学品。

根据报道,天津爆炸事故现场存放的危险化学品有硝酸铵、硝酸钾、氰化钠、对苯二胺、二甲基苯胺等,总量达到3000吨左右。以上列出的这些化学物质都包含在《危险化学品目录》(2015)中,其中,氰化钠明确注明有剧毒。

8月14日上午,在天津参加救援的北京卫戍区某防化团官兵,着重型防护服,携带专业设备,先后两次徒步进入浓烟滚滚爆炸核心区域,完成绝大部分核心区域的爆炸物取样工作。

关于氰化钠的那些谣言

事故发生后,有媒体报道爆炸现场存放有约700吨的剧毒物质氰化钠,引起了全社会的广泛关注。人们担心爆炸现场泄漏的这种剧毒物质该如何处置,未泄漏的剩余氰化钠是否会蒸发进入大气再随雨水降落到爆炸事故外的其他区域等等,而这些担心引发了种种谣言。要想了解事态真相,不被谣言迷惑,我们要做的基本功课是求教于科学——让我们通过氰化钠的化学性质来获得我们关注问题的答案。


1. 爆炸现场存放的氰化钠会挥发到大气中形成“毒雨”?

真相是不会。

依据:

天津爆炸事故现场存放的是固体氰化钠。固体氰化钠是白色或略带颜色的片状、块状或结晶状颗粒,其熔点为563.7℃,沸点为1497摄氏度。从氰化钠的熔点、沸点可知,它在常温常压下不具有挥发性(况且事故现场的氰化钠还应有包装封盖),也就不可能形成毒雨了。

工作人员在排查、处理事故现场的危化品。(图片来自网络)


2. 爆炸现场的氰化钠会导致人中毒?

真相是会否中毒取决于是否有大量氰化钠溶于水并导致空气中氰化物超标。

依据:

氰化钠是一种剧毒的化学品,对人的平均致死量约为150mg。尽管少量氰化钠就能致人猝死,但绝大多数人不会因为误食氰化钠(以及其他氰化物)死亡,也不会让皮肤长时间与其接触,这是因为氰化钠等氰化物都有一种特殊的气味——苦杏仁味,很容易引起人们的警觉。(题外话:要对来源不明的苦杏仁味的饮料、食品保持警觉哦!

但是,如果现场大量的氰化钠溶于水,则会造成很大的危险。氰化物的毒性来自于氰基(CN-),当氰化钠溶于水时(氰化钠固体易溶于水),溶液成弱碱性,并会发生水解反应生成氢氰酸(HCN)。

氢氰酸有剧毒且易挥发,空气中较低浓度的氰化氢在很短时间内就会引起人头痛、恶心等不适症状,对人体造成伤害。

氰化氢对人的吸入毒性

根据目前的报道,爆炸现场的氰化钠绝大部分还处于原包装之下,呈固态,只有少量受爆炸冲击波影响散落。这部分散落的氰化钠有可能溶解于消防水和雨水中,因此爆炸核心区附近的一些监测点检出氰化物超标。但这些超标的污水点都处于事故应急工作组的24小时监测之下,工作组还对污水进行着除氰处理。至于极少量挥发到空气中的氰化氢,在自然环境下不稳定,易发生聚合反应或被氧化。就目前的实际情况看,我们大可不必担心因为淋雨或出门吸口气就会氰化物中毒。

氰化氢的自然降解


工作人员在事故现场附近对空气质量进行监测。(郑焕松摄/新华社)


3.  此次爆炸现场泄漏的氰化物会长期残留/很难清除?

真相是不会。

依据:首先,自然界对少量氰化物的污染有较强的净化作用,氰化物不易在环境中积累;其次,目前,有多种方法可以清除污水或土壤中的氰化物。

氰化物中的氰基有强还原性,用氧化剂可以对其进行处理。因此,清除氰化物污染的方法包括:①氯氧化法,在污水中加入漂白粉、次氯酸钠溶液、液氯等含氯药剂,把CN-氧化成无毒的CO2和N2;②过氧化氢法,以过氧化氢为氧化剂将氰化物氧化成毒性微弱的氰酸盐,氰酸盐再水解为无毒的碳酸盐和铵盐;③活性炭吸附氧化法;④加热水解法,加热到一定温度使CN-与水反应生成有机酸的盐和氨……另外,氰基还有很强的络合能力,与Fe2+Fe3+形成的络合物无毒,基于此,可向被氰化物污染的土壤或水体喷洒或投加FeSO4溶液。

根据报道,事故工作组正在使用过氧化氢处理氰化物污染,我们不必担心这次的氰化物泄漏会造成长期影响。

硝酸铵与硝酸钾

据报道,爆炸事故现场还存放有约800吨的硝酸铵和500吨的硝酸钾,还有一些分析认为这次爆炸的威力如此巨大原因可能在于这两种危化品。那么,关于硝酸铵和硝酸钾,我们知道些什么呢?

硝酸铵和硝酸钾,由于富含氮元素,都可作为农用化肥,但二者也都是配制炸药的原料,属危险化学品。

硝酸铵(NH4NO3)具有强氧化性、自反应性和分解放热性,这些决定了它的爆炸危险性。

强氧化性

硝酸铵与有机物、硫、磷等混合时,会形成氧化能力较强的体系,有引起燃烧爆炸的危险性。

热分解性

当硝酸铵受热或大量贮存而存料下层热量导出不及时时,可能发生自燃。在不同的温度条件下,硝酸铵分解的产物不同,在温度达到210时,其分解加快,同时发生爆炸;在400以上时,发生爆炸。

硝酸铵的分解反应:

因此,在生产、贮存、运输和使用硝酸铵的过程中,如处理不当或不采取相应的预防措施,就有可能导致严重的爆炸事故。国内外曾发生过多次硝酸铵爆炸重大事故。例如,1921年,德国奥堡的巴斯夫工厂的一起与硝酸铵和硫酸铵有关的爆炸事故造成559人死亡,1952人受伤;1947,停泊在美国德克萨斯城的装有上千吨硝酸铵等货物的货船发生爆炸,造成约500人死亡,3000人受伤;2005年,我国云南省弥勒县装载硝酸铵的车辆发生爆炸,造成13人死亡,50人受伤,17户房屋被夷为平地,500余户房屋受损。由于硝酸铵的爆炸危险性,2002年起,我国把它纳入民用爆炸物品进行管理,禁止将硝酸铵作为化肥销售,必须对其作改性处理(制成复合肥或混合肥),使之失去爆炸性并且不可还原后,才能作为化肥销售和使用。

 

2005年,云南弥勒县,发生爆炸的村子几乎被夷为平地。(秦晴摄/新华社)

至于硝酸钾,虽然它也是制作炸药的重要原料,但稳定性较硝酸铵好,是许多国家推广使用的优质肥料(能提供氮、钾两种元素)。但是,硝酸钾仍然是氧化剂和助燃剂,在有火源或高温的情况下,与有机物等可燃物混合的硝酸钾具有爆炸危险性(想一想我国四大发明之一黑火药的成分)。在像这次的火灾或爆炸事故当中,硝酸钾的存在会增加事故现场的危险性。

黑火药爆炸时发生的化学反应




参考文献

1. 贾荣荣等. 氰化钠安全概览[J]. 精细与专用化学品,2014,22(12).

2. 仲崇波等. 氰化物的危害及其处理方法综述[J]. 金属矿山,2001,299(5).

3. 朱兆华等. 关于硝酸铵爆炸事前评价的探讨[J]. 中国安全科学学报,2000,10(2).

4. 汪家铭. 我国硝酸钾发展概况与市场前景[J]. 化工科技市场,32(1).

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