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北交大致死 3 人的 30 桶镁粉,可能不是你想象中的「镁」

图片:遇难者家属供图

如何看待北交大致死 3 人的实验室爆炸前曾被学生举报有 30 桶镁粉,「30 桶镁粉」的危险性有多大?

海龙

这个问题中,「镁粉」具体指什么是个极为重要,但目前有歧义的信息,有待后续报道的核实。

简单地说碳酸镁俗称「镁粉」而且有可能用在此次实验中。若是这样,这些「镁粉」并非危险品,和事故也无关。


首先关于镁粉的用途,科学网上有从事相关研究的博主指出:

科学网 - 实验室镁粉燃烧爆炸起因推测及防范 - 汪晓军的博文

还有一种高氨氮的脱除方法是鸟粪石沉淀法,该法采用镁粉或镁盐,再投加磷酸或磷酸根,与垃圾渗滤液中的氨氮,形成微溶的磷酸铵镁——鸟粪石,从而脱除垃圾渗滤液中比较麻烦的氨氮。鸟粪石沉淀法必须使用镁或镁盐,这也是我推测实验室中的镁粉是用于脱除渗滤液中的氨氮的关键原因。

而查阅文献发现碳酸镁同样可以用于本实验中。

合成氨废水资源化处理技术研究进展 --《环境科学与技术》2010 年 02 期

于是报道中的「镁粉」有可能实际指碳酸镁。还有一些其他理由支持这一推测,如从成本上看,镁粉比镁盐贵得多;活泼金属火灾似乎难以如此快(不到一小时)便得到控制等。当然最重要的是,如果导师真的在实验室堆了 30 桶金属镁粉,那他毫无疑问是疯了……我并不想优先考虑这种情况。

后续报道可能将这一答案完全推翻,我将及时更新,作出说明。也请读者留有自己的判断,不要看到本答案就信了。

谢嘉欣

如果这个镁粉是金属镁单质的话,在看待之前我先科普一下 30 桶镁粉是什么概念。

一般上过初高中的人应该有印象某一堂课化学老师会展示燃烧的镁条,先用砂纸把镁条擦一擦,然后用明火点燃,就能看到镁条稳定持续燃烧发出明亮的光芒。这里告诉我们,活泼金属如镁是可以在空气中燃烧的。镁的密度 1.7 克 / 立方厘米左右,远远比常见的钢铁(密度大约 7.9)和铜(密度大约 8.9)要轻得多,所以一根镁条大概就几十到几百毫克(取决于多长),所以化学老师敢在教室里给大家展示燃烧实验,因为它可控;现在,实验室地面上摆着 30 桶镁粉,那么跟一根镁条就不再是一个数量级了。一桶镁粉,按照图片中桶的大小来估算少说也是 kg 为单位的吧,保守估计算 30kg 一桶吧,那么 30 桶就是 900kg,差不多一吨了!这要是烧起来,那就是不可控。从毫克到千克这可是六个数量级的巨大差别。

再来看形态,实验用的镁条是长条状,几十几百毫克镁条可能也要烧好一会儿才能烧完,那么问题来了,如果是镁粉呢?我们知道当物质被研成粉末之后,它的比表面积会增加,什么意思?那就是与空气接触的面会增加。镁燃烧需要高温和氧气(其实镁非常活泼甚至可以跟氮气反应),镁条比表面积小,燃烧面就小,烧的就慢且安静;如果换成粉末,与空气接触面积显著增大,一旦遇到明火或者高温热源,燃烧速率会极大增加,那根镁条一般重的镁粉堆在一起点燃,要烧完估计也就是四五秒钟的事情。而极快燃烧速率就会引发爆炸。

我想大家肯定听说过面粉厂的爆炸事故这类新闻吧,漂浮的粉尘浓度达到爆炸极限因为明火点燃不可控迅速燃烧而爆炸。面粉尚且能炸,极度易燃的粉末状金属镁却如此紧密堆积,实验室负责人如果不是蠢,那就是坏。

你以为把责任都归在愚蠢的实验室负责人身上就完事了?这个事情并没有这么简单。

我在另一个类似问题下回答过当发现实验室存在「堆放大量易燃易爆化学品」等安全隐患时,应该怎么办?

实验室里某段时间突然由于某些原因堆放了大量的易燃易爆化学品,第一件要做的事情就是要在相关安全部门备案(如公安局等);第二要尽可能快地将这些危险物品转移到相对安全的专门储藏室里,而不是相对没有安全保障的实验室工作区域;第三,在遵守安全规范的情况下,尽快将这些物品消耗掉。

现在如果回过头看,我相信这个实验室的负责人一没有备案,二没有转移保存危险品,三没有能尽快消耗掉的迹象。这种条件下,安全事故怎能避免?

在实际科研活动中,安全隐患一直都存在也是可以避免被转变为安全事故的,要防范安全事故的真实发生并与安全隐患共存并不是完全不可能,只是所需要的条件非常苛刻,一步走错就有可能酿成灾难性的后果。在这个事故中,所需要的条件并不是只有一条没有满足,而是很多条,这也是现在中国科研院校所面临的极为残酷的现实:

第一,没有完善的法律法规和监管机制。从试剂公司大量订购危险品这一过程没有专门的监管部门监督就能够实现,实在是难以置信。当年我在北大的时候,实验室要订购某些敏感试剂都是要备案的。如果只是订购 1kg 镁粉,没有备案也就算了,这可是 900kg 的大批量订购,上面居然没有备案就能发货?细思恐极。比太平洋还要水的监管机制可见一斑。

第二,实验室基础设施不完备。在美国,高校研究所都有专门的卫生安全部门负责监督管理实验室安全问题,所有相关人员都要经过专业培训之后才能正常工作。实验室基础设施十分完备,足以应对大部分常见的危险情况。可以说,实验室安全监管应该是一整套成熟的体系,中间每一个环节都应该是专业的,而要达到相应的专业程度,这都是实实在在的成本。美国发展到现在这样成熟,要知道他们早年也是付出了很高的成本的。以北交大为代表的广大中国高校,在这方面的投入远远不够,如果学校有专业的安全监管部门,院系有专门配套的危险物品储藏地点和专业的安全监督员,这 30 桶镁粉就不可能被这样随意放置在工作区域。

第三,导师作为实验室负责人不能清楚地预见到如此大量危险物品囤积在实验室的潜在危害,毫无基本专业素养和安全意识。遇难的三位同学都能意识到这样囤放危险品有巨大的隐患,作为一个导师居然还能开玩笑一般不当回事,如果你跟这样的导师共事,你不觉得你每天都在走刀山火海吗?这样的人恐怕也是普遍存在于很多高校的,而这样的人越多,安全事故发生率就越高,工作人员的安全都无法得到保障。没有基本的保障,谈什么发展?

依稀记得 2015 年底清华大学的一位博士后在做催化氢化实验的时候氢气钢瓶爆炸而丧命的事故,现在过去三年了,这样类似的事故还在发生。不管事故原因是否真的是由镁粉所引起,前述问题依然广泛存在并威胁着广大科研人员的生命安全。在可以预见的未来,只要体制不改革,我敢说这样的事情还会再发生。

衷心希望这些事故能够得到有关部门广泛重视,能得到所有工作在最前沿的科研人员的重视。几十年来国家在飞速发展,安全监管工作也得与时俱进跟上时代的步伐,出来混早晚要还的,该付出的成本是逃不掉的。逝者已矣,希望类似的悲剧不要再发生了。

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