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实验室安全专栏 | 厦门大学杨士烑教授团队: 实验室爆炸事故案例分析及预防措施

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英文原题:Laboratory Explosion Accidents: Case Analysis and Preventive Measures

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通讯作者:杨士烑,厦门大学化学化工学院

第一作者:Qi-Zheng Yang (杨启正), Xi-Ling Deng (邓喜玲), Shi-Yao Yang (杨士烑)*


厦门大学化学化工学院杨士烑教授团队报道了近10年来中国科研机构实验室中发生的部分爆炸事故,分析了发生爆炸的直接原因,事故过程和后果,做了详细深入的分析和讨论,并对预防爆炸提出了相应的预防措施,为提高实验室安全提出了建议。


研究背景

爆炸是实验室中常见的严重的事故。爆炸发生时,能量瞬间释放,高温、高压高速传播,传播速度远远超过人的反应速度。

爆炸随后还经常引发火灾事故,造成人员烧伤和中毒。同时,爆炸给人造成机械伤害,例如割伤、撞伤,等等严重的伤害,使得人员的急救极为困难。正因为如此,爆炸是实验室事故致死致伤的最主要因素。

爆炸的发生并不像人们常常以为的那样,需要典型的炸药或是特殊的化学试剂才会发生。实际上许多常用的物质,都可能引起爆炸。例如常见的可燃气体:燃气,易燃液体的蒸汽、存在压力差的容器,以及实验室中常用的试剂硝酸。因此,爆炸(包括爆轰、爆燃),以及与之互成因果的火灾,成为常见的实验室事故以及严重实验室事故的最大原因。由此可见,如何预防爆炸事故的发生,是实验室安全的一个最为紧迫的重要课题。


典型案例


1 强还原剂 

镁粉爆炸燃烧 

2018年12月26日,北京某大学市政与环境工程学院垃圾渗滤液污水处理横向科研项目发生爆炸事故,造成现场3名学生烧死。2019年2月,事故调查报告公开,确认事故直接原因为:在使用搅拌机对镁粉和磷酸搅拌、反应过程中,料斗内产生的氢气被搅拌机转轴处金属摩擦、碰撞产生的火花点燃爆炸,继而引发镁粉粉尘云爆炸,引起周边镁粉和其他可燃物燃烧。



2 强氧化剂 

加热硝酸-过氧化氢清洗水热釜时发生爆炸

2019年8月20日,某实验室硕士生在走廊用烘箱加热清洗水热釜时发生爆炸。100ml的水热釜内加有20ml稀硝酸、几滴双氧水及30ml清水,烘箱温度为180度。爆炸产生的强大压力冲穿了烘箱顶板,烘箱门被冲脱落,反应釜飞出。所幸当时周边无人员经过,无人员受伤。


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3 离心分离有机溶剂时爆炸

2014年4月30日,某大学实验室内一教师在用离心机做固液分离操作时发生爆炸,随即身上起火,附近的研究生赶来用灭火器灭火。该教师下颌和手腕处深二度烧伤。溶剂为数毫升石油醚或甲醇,可能是溶剂蒸汽被离心机的电刷火花点燃引起爆炸。


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论文通过对22起实验室爆炸事故的分析,发现造成事故的原因多种多样。主要原因是,在观念上,各级相关负责人对实验室安全的重视程度不够,在实验室的实际运行中,缺乏正确的技术保护措施。为了防止爆炸事故的发生,减轻爆炸事故的后果,使研究人员有一个安全的环境进行科学研究,我们提出了以下建议。

首先,我们应该建立有益的安全文化,切实尊重研究人员的生命和健康。在此基础上,应为研究人员提供足够的资金和技术设备,以确保安全。

其次,在实践中应采取合理可行的保护措施,最大限度地减少爆炸对研究人员的物理影响,即DATS原则:尽可能保持距离,使用最小数量的爆炸物,缩短停留时间,并使用适当的屏蔽。DATS原则也可用于预防和减轻电离辐射、易燃、剧毒和腐蚀性危害。


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ACS Chem. Health Saf. 2023, 30, 72−82

Publication Date: Feb. 12, 2023

https://doi.org/10.1021/acs.chas.2c00083   

Copyright © 2023 American Chemical Society


Editor-in-Chief: Mary Beth Mulcahy

CiteScore 2021: 2.3

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ACS Chemical Health & Safety is a global platform for ensuring that all members of the chemical enterprise receive access to new research, safety information, regulatory updates, effective chemical hygiene practices, and hazard assessment tools. The journal focuses on publishing high-quality articles of interest to scientists, EH&S professionals, and non-research personnel who manage or work in areas where chemicals are used or hazardous waste is generated. Manuscripts may include original research, critical examinations of safety incidents, or substantial, comprehensive, and readable reviews on topics and methodologies that advance chemical health and safety knowledge.


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