工程爆破對空氣的污染及其對策

王明君

摘要：炸藥爆炸過程中，可以產生大量有毒氣體，嚴重污染空氣。只有合理地進行爆破設計，強化炮孔堵塞，保證炸藥能量的高利用率，減少炸藥用量.積極致力于新型環保炸藥的研究，才可以有效降低工程爆破危害，確保工程爆破無毒化。

關鍵詞：工程爆破;炸藥毒氣;空氣污染;環境保護

工程爆破嚴重影響環境，如巨大造影、強烈震動、眾多飛石等。其實，在負面效應外，工程爆破還會產生碳氧化合物、硫氧化合物、氰化物以及氮氧化合物等有毒氣體。這些有毒化合物產量高，且具有較大的毒性，可以嚴重污染環境，一方面可以造成光化學煙霧，另一方面還可以危害人們的身體健康，嚴重可誘發人們急性中毒。過去主要選擇一躲二等三驅的方式處理工程爆破所帶來的危害，主要體現在爆破前及時疏散人畜、爆破后等待硝煙盡快消散、低下爆破選擇人工通風散煙裝置，雖然這一方式可以有效避免人體急性中毒，但是這些措施并不具有主動性，消極性較高，仍然可以生成大量有毒爆炸氣體，污染環境。因此，積極研究新型舉措來降低爆炸有毒氣體的生成量、降低環境污染非常重要。

1 有毒爆炸氣體產物及其毒性

1.1 有毒爆炸氣體產物的種類

就目前而言，工程爆破過程中所應用到的炸藥成分主要是燃料與氧化劑，其中燃料以松香、柴油、瀝青、石蠟、木粉、煤粉等為主，這些物質的有效元素主要是非金屬元素，如碳元素、氫元素，而氧化劑的主要成分是氧，如常用的硝酸銨、亞硝酸鈉、TNT等，但是一般情況下，氧化劑中的氧元素不可單獨存在，需要與氮、氫元素的相互結合，且把氮元素視為載體。基于此，炸藥爆炸就是氧化劑與燃料的氧化反應過程，然而在整個爆炸過程中，燃料與氧化劑中的非金屬元素亦可以出現反應，或者氧化劑中非金屬元素與氧元素發生重組現象，從而誘發CO、CO2、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等有毒爆炸氣體，如果炸藥含硫元素，亦可生成一定量的SO2和H2S。

1.2 有毒爆炸氣體的生成量

有毒氣體生成量、炸藥化學組成、爆炸條件密切相關于炸藥爆破，經過長期研究，已然確定炸藥氧平衡、非金屬元素含量、炸藥中水的比例、顆粒粗細、成分混合程度、裝藥直徑、外殼堅硬度、被爆破物的導熱性能、炮孔大小等都是爆炸生成毒氣量的重要影響因素。.據統計，在我國，炸藥爆炸所產生的有毒氣體（折合成CO）大概有90.1/kg，年總產量約有1億m3.

1.3 有毒爆炸氣體的毒性

通常，炸藥爆炸產生的有毒氣體主要體現在CO 和NOx方面，但這兩種物質的毒理反應不同，其中，CO十分親和人體血紅蛋白，相比氧和血紅蛋白，其親和力高出250～300倍，可經呼吸道進入人體，快速結合至血紅蛋白，降低血液攜氧能力，引起機體處在缺氧狀態。有研究指出：當空氣中CO與氧含量的比例是1：300，可降低二分之一血液的血氧能力。而NOx經呼吸道進入機體細支氣管與肺泡部位后，可與水快速結合成硝酸與亞硝酸，嚴重刺激肺部組織，極易造成肺水腫，收縮呼吸道，降低機體的抵抗能力，特別是對于氣喘患者來說，可以大大增加機體對灰塵和花粉的敏感程度。另外，該物質還可以快速與堿性氧化物相互反應，生成大量硝酸鹽或者亞硝酸鹽，增加機體患癌風險。除此之外，長時間接觸高濃度NO2物質，可嚴重損傷機體中樞神經功能，且氣溶膠亦可降低患者視力水平。

2 對策

2.1 合理設計爆破

一般爆破生成的有毒氣體與炸藥單耗量成正比，但是炸藥品種、炸藥物理狀性、被爆破物物理力學和構造、炮孔大小、裝藥裝置、爆破順序和時差等都可以影響炸藥單耗量，一旦某一因素取值不當，就會增加炸藥單耗量。所以合理設計爆破，選擇恰當炸藥品種，正確安裝炸藥，合理確定炮孔大小，科學安排爆破順序和時差，提高炸藥性能使其良好匹配被爆破物的物理力學性質，降低被爆破物的約束力非常重要。只有如此，才可以確保炸藥在被爆破物中的應力狀態最佳，獲得理想的爆破效果，減少炸藥使用量。而事實證實：合理的爆破設計可明顯減少炸藥耗能。例如，某一隧道掏槽爆破的炸藥單耗大概是10kg/m3，而類似情況下，合理設計所用的實際炸藥單耗量僅約2kg/m3，如果采用無槽爆破法爆破，可進一步減少炸藥單耗量。

2.2 強化炮孔堵塞，提高堵塞質量

炮孔堵塞和爆破結果之間的影響性在以往爭議較大，近些年，爆破研究越發深入，多數人認識到提高炮孔堵塞質量十分重要，但受多種因素的影響，實際工程爆破過程中，炮孔堵塞問題仍備受關注。一般露天爆破炮孔會使用鉆孔屑、土、砂、小石進行堵塞，低下爆破炮孔會使用紙團、草進行堵塞，部分炮孔會選擇泥團、砂袋、水袋進行堵塞，甚至少數炮孔并不堵塞，以此減少炮孔的堵塞費用。但是這些材料并不能避免爆炸氣體從炮孔口噴出，造成卸壓現象。被爆破巖礦的破壞程度直接相關于高溫高壓爆破氣體膨脹做功大小，所以炸藥單耗能增加的根本原因就在于爆炸氣體從炮孔口直接噴出而泄露。實踐證明，對于光爆炮孔，不堵就比用黃泥堵塞多耗10 %～15 %的炸藥。試驗同樣證明，相比常規堵塞，高強材料堵塞炮孔可節省炸藥20%～30%。這些說明，工程爆破炸藥單耗量與炮孔堵塞質量低關系密切。

2.3 研制不產生有毒氣體的新型環保型炸藥

炸藥是高性能儲能物質，雖然爆照可產生有毒氣體、強烈噪音，但也具有較多的優勢，如比能量高、威力大，容易取得原材料，生產工藝相對簡便，應用方便，容易起爆。另外，炸藥儲存和運輸具有較高的安全性。所以盡快更改炸藥成分，可以降低爆炸有毒氣體的生成量。若能研制成這樣的炸藥推廣應用，便可增加爆破的無毒或低毒化，建設“綠色”工程。

3 結論

工程爆破使用炸藥量大，可產生大量的有毒氣體，是空氣污染的重要源頭;只有合理設計爆破、清華炮孔堵塞，便可提高炸藥能量的利用效率，盡可能降低炸藥單耗量，少量排放工程爆破毒氣，節省爆破投資，加大爆破生產率，才可以降低工程爆破對空氣的污染程度。在研究出新型環保炸藥前，這些方法至關重要。只有快速研究出新型環保炸藥，低毒甚至不產毒，合理使用氫氧混合體炸藥，才是清除工程爆破毒氣污染的關鍵。

參考文獻：

[1]趙福興.控制爆破工程學[M].西安：西安交通大學出版社，1988.

[2]王淑蓀，傅正倫，孫寶林.工業防毒技術[M].北京：北京經濟學院出版社，1991.

[3]環保工作者實用手冊編寫組.環保工作者實用手冊[M].北京：冶金工業出版社，1984.

遼寧瀚石礦山工程有限公司 遼寧阜新 123000