北京交通大學實驗室為何會爆炸？應如何防範？

據央視新聞消息：2018年12月26日9時34分，北京交通大學市政環境工程系學生在學校東校區2號樓環境工程實驗室裡，進行垃圾滲濾液汙水處理科研實驗期間，現場發生爆炸，造成3名參與實驗的學生死亡。

這次為何會發生爆炸？

目前，究竟事故是怎麽引發的，我們只能推測。可能的原因之一，是實驗厭氧處理環節產生的甲烷發生爆炸。據《科技日報》，有新聞稱是爆炸又導致了鎂粉桶起火。

為什麽實驗室裡會有鎂粉呢？據《科技日報》採訪，某汙水處理專家表示， “垃圾滲濾液的氨含量太高，鎂是用來與氨、磷酸根反應生成鳥糞石，從而達到脫氨的效果”。[1]這種說法尚不足以解釋鎂粉如此大量的存在：汙水處理中，的確會使用“鳥糞石結晶法”來吸收多餘的氨氮，但往往添加的是鎂離子，或其他類似的金屬離子，而非“鎂粉”。[2]

鎂粉受潮時容易自燃、自爆，但正常情況下鎂粉密封儲存在桶裡，是安全的。然而，劇烈燃燒時，鎂不僅能和氧氣、氮氣反應，還能和二氧化碳發生燃燒反應，這也可能是本次爆炸事故如此嚴重的原因之一。（鎂燃燒時，不能用二氧化碳滅火器滅火，而要使用砂子或乾粉滅火器。）

此外，鎂粉作為一種十分危險的易燃物品，不應當如此大量地存在於實驗室附近，這明顯違反了實驗室安全管理條例。

什麽是滲濾液，為何處理滲濾液過程中會產生易燃易爆氣體？

日常生活中會產生大量的的垃圾，最主要處理方式就是填埋。這個過程中，垃圾本身含的水、雨水等，就會逐漸滲出形成滲濾液，會形成二次汙染，所以需要妥善的方法處理。

目前的一種主體工藝為生物法。滲濾液是一種高濃度有機汙水，適宜微生物生長繁殖，生物法就是通過微生物的代謝分解有機物和毒物，把它們轉化為穩定無害的物質。往下，還可細分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及厭氧-好氧組合工藝。好氧法處理過程中需要不斷通氣，讓微生物進行有氧呼吸，所以需消耗大量的能源。

厭氧法則是讓微生物進行厭氧呼吸，這個過程就會產生大量甲烷，也會產生二氧化碳和散發臭味的氨氣、硫化氫等等。這種方法相比於好氧法具有能耗小，汙泥產生量少，對營養物要求低，產生可利用的能源-沼氣等優點。厭氧法與曾經大力推廣的沼氣池非常相似。

處理垃圾滲濾液，易發生爆炸

微生物的發酵過程需要一定的反應容器，一般實驗室使用的是不鏽鋼的發酵罐，如下圖這個長的像高壓滅菌鍋一樣的裝置；產生的氣體會被收集起來，做進一步的分析和處理。

影響試驗過程的因素非常多。我們的生活垃圾很複雜，因此實驗產生的滲濾液成分和水量變化就非常大，產氣量變化也會非常大，很有可能發生處理系統承受不了巨大的衝擊負荷而崩潰的情況。甲烷、氨、硫化氫……這些氣體在空氣中達到一定的濃度，就會形成爆炸性的混合氣體。

我本人樓下的實驗室就曾出現過一次小型事故：一個裝有活性汙泥的4升密閉塑料罐“炸”了。小小一個塑料桶存放多日後，裡面的微生物代謝產生了大量氣體，但沒人注意到這個小桶的“膨脹”，直到小桶爆炸。實驗室的棚頂濺上了惡臭的汙泥，可想爆炸的威力有多大。幸好這次事故沒有造成人員受傷，大家只是受到不小的驚嚇，但汙染了整個實驗室，整個樓層彌漫著惡臭，損失也不小！

類似地，我們能看到很多沼氣池爆炸的新聞。

實驗室安全，血與淚的教訓

每個學生進實驗室做研究之前，都應該好好學習實驗室安全手冊，因為這是一部前人的血淚史。一個疏忽，一個不小心，消失的可能就是鮮活的生命。

如果目前媒體披露的“處理過程先爆炸，再引燃鎂粉”情況屬實，那這說明實驗室有著相當嚴重的安全問題。一般情況下，實驗室是不應該存放大量易燃易爆或強氧化性試劑的，且二者應隔離存放；存放時，建議放於防爆箱內。但是很多實驗室對於固態危險品的存放是有漏洞的。

實驗中的慘痛爆炸事故並非罕見。2010年，美國德州理工大學（TTU）的一個研究生在做化學合成時，遭遇爆炸事故，為此失去了左手的三根手指。2015年12月18日，清華大學化學系何添樓二層一間實驗室發生爆炸火災事故，一名正在做實驗的博士後當場死亡；北京安監局通報稱，事發時他正在用氫氣做實驗。

在學生共用實驗室的現實條件下，有些學生安全意識高，操作水準高；也有人為了“方便、省事兒”心懷僥幸心理違規操作，給自身和同學們都埋下了隱患。雖然這一條條的安全規則繁瑣且枯燥，很可能實施起來非常“不方便”,但確實能有效的預防事故的發生。很多時候，事故可能就是由不經意的“小事兒”所引起。在此，果殼呼籲，學校也應加強管理，組織學生進行系統的安全知識學習，組織危險品事故的演習，定期進行安全檢查；老師和學生們要關注實驗室的安全，發現隱患及時解決。

作者：阿木，環境科學與工程專業博士

編輯：Ent，Luna

參考資料：

[1]科技日報.垃圾滲濾液處理導致爆炸？北交大實驗室到底發生了什麽？

[2]蔣京東等.鳥糞石結晶沉澱法處理氨氮廢水.

[3]新京報.“清華實驗室爆炸”追蹤：博士後當時用氫氣做實驗

[4]U.S. Chemical Safety and Hazard Investigation Board. Texas Tech University Laboratory eXPLOSION.