燃燒熱測定實驗的安全風險與應急處置研究

焉炳飛

(煙臺大學 化學化工學院,山東 煙臺 264005)

化學實驗室是從事化學學習和研究的重要場所，通過實驗教學可以培養學生的科學思維、提高學生的創新能力，對科學技術的飛速發展起著至關重要的作用。在化學實驗教學的過程中，實驗經指導教師引導并由學生獨立完成，學生如果想要順利完成實驗內容并在實驗技能上取得提高，就必須要付出艱辛的勞動，做到認真細致、實事求是。隨著我國高教育的快速發展，高校的規模不斷擴大，高校學生數量與日俱增，實驗教學任務也越來越繁重，實驗室的安全問題也越發凸顯，不容忽視。為了更好地保證實驗教學任務圓滿完成，并且能夠不斷地提高實驗教學的質量，普通高等院校的實驗室安全、高效管理工作正面臨著嚴峻的考驗[1]。

在化學實驗室中，經常接觸到各種化學藥品和儀器。眾所周知，化學試劑使用不當會引起各種事故，比如：引起中毒、燃燒、爆炸以及灼傷等等，因此，實驗室常常會存在著諸如發生中毒、著火、爆炸、灼燒、割傷、觸電等事故的危險性[2]。據不完全統計，實驗室安全事故中涉及違反實驗操作規程、實驗操作不當及儀器試劑使用不當占到事故發生比例的50%左右，這些不安全因素均屬于人為不安全行為因素，還有約占48%的因素是人為不安全環境因素，而天災因素僅僅約占2%。由此可見，人為不安全因素是實驗室安全不容忽視的第一要素[3]。

燃燒熱測定實驗是基礎化學實驗中的經典實驗內容，我院目前為應用化學、高分子材料工程、化學工程與工藝、食品科學與工程、食品質量與安全、生物技術、生物工程、藥學、制藥工程、材料科學與工程、環境科學與工程、金屬材料工程、核工程與核技術等本科專業開設燃燒熱測定實驗。為了安全高效的達到燃燒熱測定實驗教學的目的，本文通過細致分析實驗中客觀存在安全風險，并提出相應的應急處置方法。

1 燃燒熱測定實驗安全風險

1.1 觸電

物理化學實驗不同于無機化學實驗、分析化學實驗、有機化學實驗，物理化學實驗的每一個實驗均需要使用至少一種用電的儀器設備，那么用電安全就需要格外注意。不按規定使用電氣設備不僅會造成儀器設備的損壞，還有可能對操作者造成電擊。表1中列出了人體在遭受50 Hz交流電時產生的不同傷害。

表1 50 Hz交流電在不同電流通過人體時的人體傷害[4]

在燃燒熱測定實驗中用到的電氣設備較多，主要有：電子天平、氧彈式量熱計、數字式測溫儀、超級恒溫水浴、制冰機等，這些電氣設備據需要按照操作規程進行操作使用。此外，該實驗中會使用大量的水，比如：氧彈式量熱計的外筒裝滿了水、超級恒溫水浴中有熱水、制冰機里有大量的冰水、量熱計內筒需要配制一定溫度的水。當氣候潮濕、實驗臺及地面有水時，地面的導電性增強容易構成電擊回路；電氣設備的絕緣性能降低時，也會導致漏電；當配置一定溫度的水時，用濕手操作儀器設備時觸電的危險性極大。

1.2 火災

化學實驗室常常會儲備一些有機試劑，如乙醇、甲醇、乙酸乙酯、石油醚等，這些試劑均易燃，使用時一定要遠離火焰。經典的燃燒熱測定實驗需要兩種有機試劑：苯甲酸和萘。隨著人們環保意識的增強，人們對燃燒熱測定實驗中的待測物進行了許多的改進。然而，所有的待測物依然為易燃化學品。此外，電氣設備也可能會因老化造成短路引起火災。

1.3 有毒試劑的吸入

毒性物質進入人體主要有三種途徑：呼吸道吸入、皮膚和消化道吸收。其中，呼吸道吸入是毒性物質進入人體最常見，也是危害最大的途徑。毒性物質被吸入后主要被支氣管和肺泡吸收，毒性物質顆粒越小、水溶性越好，越容易被吸收。燃燒熱測定實驗往往以萘片為待測樣品，但是萘在室溫下非常容易揮發升華，造成大氣污染。芳香族化合物大都具有麻醉作用及抑制造血機能的毒性，近期也有報道經常吸入萘會致癌[5]。

1.4 壓力容器的危險

2009年1月14日國務院第46次常務會議通過并自2009年5月1日起施行的《特種設備安全監察條例》規定：壓力容器，是指盛裝氣體或者液體，承載一定壓力的密閉設備，其范圍規定為最高工作壓力大于或者等于0.1 MPa(壓力表)，且壓力與容積的乘積大于或者等于2.5 MPa·L的氣體、液化氣體和最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體的固定式容器和移動式容器[6]。與常規的容器相比，壓力容器具有更大的危險性，這是由于壓力容器內部壓力較高、使用條件比較苛刻、容易造成超溫或者超壓等因素導致的。在實驗過程中，壓力容器好比一顆炸彈，如果在使用過程中一旦出現問題，就會爆炸而造成人員傷亡及財產損失。在燃燒熱測定實驗中主要涉及氧氣鋼瓶的使用、減壓閥的操作、氧彈的充氧和放氣。

2 應急處置

2.1 觸電事故應急處置方法

觸電事故具有不可預測、危害性大、死亡率高等特點。當發生觸電事故時，一定要保持冷靜鎮定，采取正確的處理方式，堅持兩個原則：一是要動作迅速，二是要方法得當。

首先，迅速切斷電源。當電閘在附近時，迅速拉斷電閘，觸電人員自動脫離電源；若電閘不在身邊，應迅速查找附近是否有絕緣的木棍或者橡皮棍，立即拉開觸電人員，使之脫離電源。

其次，對觸電傷員進行對癥救治。輕度電傷進行包扎，迅速就醫檢查；重度電傷時，如出現神志恍惚，但心臟還在跳動，立即將傷員移至通風處平躺休息，等待救援，若傷者出現呼吸停止，應立即進行心肺復蘇，迅速呼叫救護車，盡快送到醫院救治。

2.2 發生火災事故的應急處置方法

《中華人民共和國消防法》第四十四條規定：“任何人發現火災都應該當立即報警。任何單位、個人都應當無償為報警提供便利，不得阻攔報警。嚴禁謊報火警”。當實驗室發生火災時，在現場的實驗人員應立即向公安消防部門報警，通知附近人員迅速撤離。如果火勢不大，按照《消防法》精神，現場及附近人員應積極撲救，若火勢太大應當迅速撤離。若被火圍困，應當將身上打濕，用濕毛巾捂住口鼻，低姿走出或爬出煙霧區；若通道被大火堵住，在樓層不高的情況下，可將窗簾等撕成條并擰成麻花狀，一頭栓在暖氣片或者門把手上，順窗戶爬出逃生；若無法逃生，應當退回實驗室或廁所，封堵門窗，用濕毛巾捂住口鼻，適當呼救，等待救援，切勿直接跳樓！

2.3 改進待測樣品

針對燃燒熱測定實驗，可以棄用萘片，對待測樣品進行綠色化探索，可以有效解決有毒試劑的吸入問題。比如：2004年，宋皖英[7]通過探究，將待測樣品改為蔗糖，取得了很好的實驗效果；2006年，黃道戰[8]以水楊酸為待測樣品對燃燒熱測定實驗進行套鎖，取得了很好的實驗效果；2008年，李詠梅等人[9]以蔗糖、葡萄糖作為被測物質而代替萘，對燃燒熱測定實驗改進；2010年，曾仁昌等[10]采用膠囊盛裝乙醇的方法，進行乙醇燃燒熱測定實驗。

2.4 氧氣鋼瓶及氧氣減壓閥的安全使用

氧氣鋼瓶應該直立且固定，嚴禁暴曬并遠離火種。開啟氧氣鋼瓶時應當慢慢開啟，以防止升壓過程產生高溫，放氣時操作人員應當站立在出氣口側面。氧氣鋼瓶與氧氣減壓閥相連，氧氣減壓閥有多種規格，必須按照氣瓶最高壓力以及使用壓力范圍進行正確選擇。在使用時，慢慢打開氣瓶總開關，觀察減壓閥高壓端壓力表指針動作，待至適當壓力后再緩緩打開減壓閥，此時，高壓氣體由高壓室經截流減壓進入低壓室，直至低壓端壓力表達到需要壓力為止。此外，氧氣鋼瓶要用專門的氧氣減壓閥，切不可與其他可燃氣體的減壓閥互用。氣瓶用完后，應用手旋緊，不要使用工具硬擰，以免將鋼瓶損壞。鋼瓶內的氣體不可用盡，一般需要保持有196 KPa以上壓力的剩余，以備充氣單位對鋼瓶進行檢驗以及防止其他氣體倒灌進鋼瓶。

3 結語

普通高等學校實驗室肩負著科學研究和實驗教學的雙重使命，是人才培養以及知識創新的重要陣地，然而目前實驗室安全的管理仍有許多問題及疏漏，沒有安全保證一切都是空談，更無從談起教學工作以及科研創新。本文通過細致分析燃燒熱測定實驗中客觀存在安全風險，并提出相應的應急處置方法。只有勇于面對現實，實事求是，找出各個實驗室在管理過程中的薄弱環節，認真進行落實整改，才能防患于未然，把實驗室安全隱患降到最小，也才能將平安校園的建設落到實處[11]。