2015年8月21日 星期五

天津大爆炸

最近亞洲各地天災人禍不斷,尤其是臺灣的塵爆事件和天津的大爆炸,更凸顯了因為科學知識不足,導致許多不必要人禍災害的「理盲」(1)危機,就以天津大爆炸的這次事件來說,雖然大陸官方封鎖了許多消息,但透過媒體的報導,仍可拼拼湊湊的了解一些概況,其中許多媒體都將第二次的爆炸指向是對當時災情的不瞭解所導致,相關報導節錄如下:
蘋果日報2015081412:43 蔡碧月/綜合外電報導
    天津大爆炸的原因,目前仍在追究中。南方周末昨天發出一則報導,指稱消防員未被告知不能用水滅火,以致釀禍。文中引用第一批前往火災現場的消防員說法,指當時還沒有爆炸,第一批投入的消防隊員人很多,有100多人,現場並無人告知他們有不能沾水的危險化學品。大家就按照正常途徑用水來救火,大概噴水10多分鐘,聽見啪啪啪響。先是一個小爆炸,後來就出事了。
    …
據此前央視報導,爆炸8個多小時後火還沒有熄滅,原因之一是因為易燃物中含有電石,目前正用沙土掩埋火勢。而據新京報報導,據現場消防指揮部消息,當時發生爆炸的地點存放著硝酸鉀、硝酸鈉等硝酸鹽物質。這些固體氧化劑遇熱、碰撞都容易爆炸。
    …
該消防員說,大家就按照正常途徑用水來救火。自己是「二板車」(音),負責給前面的車供水。 「開始是一個集裝箱,大概噴水10多分鐘,聽見啪啪啪響,然後集裝箱就亮了。先是一個小爆炸,後來就出事了。」
    …8
13日上午,國務院事故調查組確定幾點工作思路第一點就是「由於危化品數量內容存儲方式不明,暫緩撲滅,確定好具體方案再實施」。

    發生火災時的滅火方式從科學的角度來說,只要能去除燃燒三要素其中之一,就可以阻止燃燒反應(氧化反應)的發生,也就是去除可燃物或去除(隔絕)助燃物或降低溫度(未達燃點),一般我們會灑水滅火,主要的原理就是降低溫度,但如果可燃物的種類不同,灑水不但無法滅火,還會使得火勢更加嚴重。因此,根據不同種類的火災,其實我們所運用的滅火方式也要跟著調整才行。
    一般我們會將火災依可燃物的種類,分成四種類型,適合的滅火方式也有所不同,簡述如下:
1.     A類火災
一般最常見的火災,例如木材、紙張、衣服、塑膠等所引起的火災,通常會利用灑水降溫來滅火,也是一般人對「滅火」最普遍的認知。
2.     B類火災
由可燃性的物質(包含固態、液態、氣態)所引起的火災,如:油類、汽油、酒精、瓦斯等,此時就不能貿然用水直接撲灑,可能會使得部分密度小的油類因為水的流動擴大了火災範圍,甚至工業上的火災(如儲油槽爆炸)可能因為灑水反而和有機物因高溫碳化產生的碳反應,產生水煤氣(C+H2OgCO+H2),反而更糟糕!
因此這類火災最好的方式就是阻隔助燃物(氧化劑),也就是隔離空氣,最有效方便的方式就是乾粉滅火器或二氧化碳滅火器,酒精燈利用蓋子蓋上熄火也是這個原理。
3.     C類火災
因電力設施或電器產品使用不當,或電力超載所引起的火災。此類火災若未將電力確實斷電的情況下,最擔心的就是怕導電性的滅火方式(如灑水或泡沫)使得救災人員觸電,因此若未確認現場是否斷電,也不可貿然灑水,若已確認斷電,就可以當作A類或B類火災處理。
4.     D類火災
由活性大的金屬(如鉀、鈉、鎂等)或其他會和水反應的化學物質(如電石、強酸強鹼等)所引起的火災。這類型的火災最為特殊,通常都是在專業的化學實驗室或是化工廠等可能堆放大量化學藥品的場所,因為這類化學物質會和水反應產生如氫氣、乙炔等可燃性的氣體,或本身和水反應後產生高溫,此時灑水反而會助長火勢,甚至二氧化碳也可當作此類金屬的氧化劑(助燃物),因此也不可貿然使用二氧化碳滅火器。
這類火災必須先知道現場的化學物質為何,才能使用對應的滅火方式(2)
   
    此次天津大爆炸就是屬於D類火災,根據報導文指出,火災現場堆放了大量且不同種類的化學物質,包含了硝酸鉀、硝酸鈉等氧化劑,這些硝酸鹽類在高溫的狀況下,都會分解產生氧氣(2KNO3 → 2KNO2+O2),使得現場的燃燒更加劇烈,若單純只有硝酸鹽類,灑水確實可以抑制現場的燃燒,但如果還有俗稱電石的碳化鈣(CaC2),灑水就成了要命的行為!
    當電石遇水會產生乙炔(C2H2),反應式CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2,乙炔氣屬於易燃性氣體,若大量產生,現場溫度又高,就會發生致命的大爆炸,現場指揮官沒有在第一時間掌握火災種類,使得一般常用的灑水滅火方式反而相對助長了火勢,慘劇就這麼發生了,是意外?還是人禍?不可不慎啊!
    根據報導,後來指揮官採取砂土淹埋火勢,想一想,這又是利用哪一個原理來滅火呢?相對於灑水的方式是否比較安全呢?

1
不識文字的人通常稱為「文盲」,我們或許也可以稱對科學(理科)常識不足的人為「理盲」。
2

不同化學物質燃燒的處理方式可查詢物質安全資料表,http://ghs.ntut.edu.tw/sds/SdsQuery_index.jsp

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