下水道附近燃放爆竹引起爆炸的原因分析

龐惠心

【摘 要】以下水道附近燃放爆竹造成人員傷亡的事故為例，簡要闡述了物理爆炸、化學(xué)爆炸和核爆炸的區(qū)別，確定了下水道爆炸性質(zhì)屬于化學(xué)爆炸。分析了下水道可能存在的物質(zhì)及可能發(fā)生的化學(xué)、生物等反應(yīng)過程，從沼氣池的工作原理出發(fā)推論出下水道爆炸性氣體混合物的產(chǎn)生和積聚過程，并對下水道爆炸危害性進(jìn)行了分析，得出了相應(yīng)的結(jié)論和預(yù)防措施。

【關(guān)鍵詞】爆竹 下水道 沼氣 爆炸

寒假期間是燃放煙花爆竹的高峰時段，許多人特別是學(xué)生喜歡放鞭炮，有的還玩出新花樣，把鞭炮扔到井蓋下面，引發(fā)了許多爆炸事故，造成了人員傷亡。據(jù)中央電視臺2015年1月14日報道：呼和浩特某小區(qū)一名9歲男童向下水道井蓋內(nèi)扔爆竹，引起爆炸，男童瞬間被氣浪掀飛10多米高，在空中翻滾一圈，重重摔在地上。類似事故其他地區(qū)也時有發(fā)生，下水道為什么會發(fā)生爆炸呢？

1 爆炸的種類

爆炸有物理爆炸、化學(xué)爆炸和核爆炸。

1.1 物理爆炸

物理爆炸是指由于壓力增加超過容器或設(shè)備所能承受的極限壓力而引起的爆炸。由于溫度、體積和壓力等物理變化因素引起的，在爆炸的前后，爆炸物質(zhì)的性質(zhì)及化學(xué)成分均不發(fā)生改變。如鍋爐的爆炸是過熱的水迅速蒸發(fā)出大量蒸汽，使蒸汽壓力不斷升高，當(dāng)壓力超過鍋爐的極限強度時，就會發(fā)生爆炸。爆炸過程中水由液體變成氣體，鍋爐由整體變成碎片，并未生成其他新的物質(zhì)。發(fā)生物理爆炸時，氣體或蒸汽等介質(zhì)潛藏的能量在瞬間釋放出來，會造成巨大的破壞和傷害，破壞能力主要取決于蒸汽或氣體的壓力。

1.2 化學(xué)爆炸

化學(xué)爆炸是指由于物質(zhì)急劇氧化或分解等化學(xué)反應(yīng)，使溫度、壓力增加或者二者同時增加而引起的爆炸。化學(xué)爆炸包括火藥爆炸、炸藥爆炸、可燃?xì)怏w（粉塵）混合物爆炸、強氧化劑、過氧化物爆炸等。化學(xué)爆炸能產(chǎn)生劇烈的放熱反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體，產(chǎn)生高溫高壓和沖擊波，從而引起強烈的破壞作用?；瘜W(xué)爆炸前后物質(zhì)的性質(zhì)和成分均發(fā)生變化。如爆竹中火藥的爆炸就是一種化學(xué)爆炸。爆竹的主要成分是黑火藥，即硫磺、木炭粉、硝酸鉀，有的還含有氯酸鉀。黑火藥爆炸時發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：2KNO3+S+3C=K2S+N2↑+ 3CO2↑硝酸鉀分解放出的氧氣使木炭和硫磺劇烈燃燒瞬間產(chǎn)生大量的熱和氮氣、二氧化碳等氣體，體積急劇膨脹壓力猛烈增大于是發(fā)生爆炸。

1.3 核爆炸

核爆炸是指核武器或核裝置發(fā)生的爆炸。

2 下水道爆炸原因分析

從爆炸的分類來看，下水道爆炸過程不屬于核爆炸，爆竹爆炸放出的熱量也不可能加熱大量水變成蒸汽引起物理爆炸，那最大的原因就可能是化學(xué)爆炸。爆竹發(fā)生的爆炸屬于化學(xué)爆炸，對爆竹爆炸能量分析，單個的爆竹爆炸不會引起井蓋飛起和人員受傷。因此，下水道發(fā)生更大威力的爆炸另有原因，這種物質(zhì)爆炸的破壞力更加強大，爆竹爆炸只是起到了引發(fā)的作用。

2.1 排除固體、液體有機物爆炸

下水道是排除污水和雨水的管道，生活污水主要包括洗浴、廚房、廁所污水等；雨水下水道在下雨、刮風(fēng)時可能進(jìn)入樹葉、雜草等有機物質(zhì)以及雨水沖刷帶入的有機物質(zhì)。污水中雖然含有大量的有機物質(zhì)，但大多數(shù)屬于一般的可燃物，沒有爆炸的危險性，如數(shù)量再大的樹葉通常情況下也不會發(fā)生爆炸。再加上大部分都在水中或含有大量水分本身不易被引燃，也不具備爆炸的條件。

2.2 固體、液體有機物發(fā)生化學(xué)變化生成新物質(zhì)的可能性

生物課上及參觀污水處理廠時了解到：有機物質(zhì)在厭氧條件下經(jīng)微生物的發(fā)酵作用會生成可燃性混合氣體。主要成分有甲烷、二氧化碳、氫氣、氮氣、一氧化碳、硫化氫和氨氣等。其中甲烷、氫氣、一氧化碳、硫化氫和氨氣是可以燃燒的并且能與空氣形成爆炸性氣體混合物。農(nóng)村廣泛使用的沼氣就是人畜糞便、秸稈、污水等各種有機物在密閉的沼氣池內(nèi)，在厭氧條件下發(fā)酵從而產(chǎn)生沼氣。沼氣是多種氣體的混合物，一般含甲烷50～70%，其余為二氧化碳和少量的氮、氫、硫化氫、氨氣等。

2.3 下水道內(nèi)產(chǎn)生可燃?xì)怏w的可能性

下水道具備沼氣產(chǎn)生的條件，首先是生活污水、化糞池中含有大量的有機物質(zhì)，雨水下水道在下雨、刮風(fēng)時進(jìn)入樹葉、雜草等有機物質(zhì)，在地下基本上與空氣隔絕，有類似沼氣池的微生物發(fā)酵環(huán)境，有產(chǎn)生沼氣的可能性。甲烷、二氧化碳、氫氣、氮氣、一氧化碳、硫化氫和氨氣等產(chǎn)生后會從污水中逸散出來，在溫度高的時候在沼澤地、污水溝或糞池里，經(jīng)常冒出的“氣泡”就是這類氣體。雖然這些氣體比空氣輕會緩慢的向空氣中散失，但下水道為防止人員掉入和散發(fā)氣味都用井蓋密封，并且位于地下，通風(fēng)不良，會造成此類氣體的積聚。這些氣體長時間積聚并且與空氣混合，會逐漸達(dá)到爆炸極限濃度范圍，爆竹爆炸產(chǎn)生的明火會引燃爆炸性氣體混合物。

3 下水道爆炸的危險特性

可以根據(jù)氣體積聚量的大小來衡量危險程度，污水中有機質(zhì)越多，產(chǎn)生的氣體會越多，化糞池有機質(zhì)最多，危險性最大；雨水下水道經(jīng)常會沖入樹葉、紙張等有機質(zhì)，也會產(chǎn)生氣體，但數(shù)量較少，并且與大氣相通，散發(fā)快，發(fā)生爆炸的危險相對較小；溫度高時，微生物的發(fā)酵作用強，產(chǎn)生的氣體也多，同樣條件下危險性越大。人們經(jīng)常聞到下水道的味道一般來說夏天比冬天氣味大，也說明了這個問題。下水道中空氣空間越大，積聚的爆炸性氣體混合物數(shù)量越大，發(fā)生爆炸的危害也越大。

綜上所述，可以得出以下結(jié)論：

一是在下水道等井蓋處燃放爆竹引發(fā)爆炸的原因是爆竹爆炸產(chǎn)生的明火引起了下水道內(nèi)積聚的爆炸性氣體混合物爆炸所致。

二是化糞池處爆炸的可能性和威力比雨水下水道處大。

三是污水處理廠附近會散發(fā)出可燃?xì)怏w，應(yīng)當(dāng)禁止煙火。

四是氣溫高時比溫度低時發(fā)生爆炸的可能性和危險性更大。

五是通過分析推斷，加油站、液化氣站、化工廠等附近排出的污水下水道內(nèi)會揮發(fā)出可燃?xì)怏w并積聚也會引起爆炸。

六是下水道附近除了不能燃放煙花爆竹外，也應(yīng)當(dāng)防止煙火、電（氣）焊渣等進(jìn)入，確需要動火作業(yè)的，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過通風(fēng)并進(jìn)行可燃?xì)怏w濃度檢測合格后方可進(jìn)行。