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无知无畏引起的恶性事故
热度 2 Taylorwang 2019-11-28 08:22
根据江苏盐城响水天嘉宜化工有限公司 “ 3 · 21 ”特别重大爆炸事故调查报告,该爆炸事故是一起长期违法贮存危险废物导致自燃,进而引发爆炸的特别重大生产安全责任事故。事故调查组查明,事故的直接原因是天嘉宜公司旧固废库内长期违法贮存的硝化废料持续积热升温导致自燃,燃烧引发爆炸。 一些物料贮存发生积热升温的自然现象是普遍存在的。 小时候记得在农村时,有点潮湿的稻草堆,在深秋寒冷的早晨,往往会看到草堆的顶部冒出白白的水蒸汽。这种草堆发热冒蒸汽是普遍存在的,偶尔也听说过草堆自燃的事故,只是事故发生率极低。好象草堆自动升温,与草的湿度有关,干燥的草一般不会自动升温;若草堆太小,散热快,温度只能升一点,也不可能自燃;草堆密封好,没有大量空气中的氧进入草堆内部,则也不会发生氧化而放热,达到自燃的温度;若草堆通风条件太好,有点发热,就通过通风,将积热带出,温度就升不上去,当然也不会自燃。所以, 湿草堆容易有发热现象是许多人的常识,但发生自燃极少。 通常农村草堆着火损失也不大,所以,人们对草堆的自燃防范都是漫不经心的。 物料的积热升温也是可以利用的。 人们利用有机物积热升温的现象,开发出生活污泥干化的新工艺。通常污水处理厂的污泥,经脱水后其含水率往往仍有 60 ~ 80% ,污泥中含有许多有机物和各种各样微生物。通过混入一些处理污泥的特殊微生物菌种,再混入一些增加污泥孔隙的物质,从而提高空气在污泥中的扩散能力。将污泥堆成一定体积的堆,污泥就会积热升温,有时可将污泥的温度升到高达 100 度,污泥中大量的水份蒸发了,污泥的含水率可从 60 ~ 80% ,降到 30% 左右或更低,污泥的重量与体积也大幅度减少。污泥中的致病微生物,在高温过程中被杀死,从而提高了生活污泥的安全卫生条件。这也成为生活污水处理厂普通污泥的减量化,无害化相对比较便宜的处置方法。 目前处置危险化学品,需要完善的手续越来越多,要求也越来越严。 原来存在不少没有合法合规手续的处理公司,甚至个体户,只要有钱赚,就介入危化品处置行业。这些违规企业甚至存在根本没有对这些危化品做降低安全与环境风险的处置,而是偷偷地埋掉,或堆放在没有人看到的荒地或山沟、偷排到河道等从而导致恶劣的环境污染事件。 现在监管严格了,不允许象以前一样让这些无牌无证的企业和个人违规处置危化品,天嘉宜化工有限公司又没有积极寻找能安全处置这些硝化废料的下游厂家,或舍不得花危化品的最终处置费用,而是无知地、挺而走险地将这些硝化废料在废品仓库中大量存放,酿成这次重大的惨祸。 无知而无畏,这次天嘉宜化工有限公司硝化废料积热升温,最终引发事故。肯定,这样的事故以前在天嘉宜化工有限公司从来没有发生过。 硝化废料在堆放过程中会不会产生积热升温,对于天嘉宜化工有限公司技术与管理人员,可能从来想都没有想过这个问题。 只要存在积热升温,就会有自燃的风险。再加上有硝基苯类的化学物品,更存在爆炸的风险。对于这些危化品的库存量,就必须按照国家规定,严格限定在一定的安全范围,并要采取相应的措施,将积热升温也控制在安全范围内。 安全的规程都是受害者的血和泪写成的。 要利用天嘉宜化工有限公司这次特大事故, 认真审核评估一些材料在存放过程中可能存在积热升温,最终导致自燃,甚至爆炸的风险。 如一些铝材加工厂的铝屑或铝灰;粒度较细小的铁粉;被除尘器捕集下来的金属或有机物的粉尘;一些粮食仓库等等,这些物料可能都存在积热升温的风险。对于有积热升温风险的材料,在贮存的仓库或容器设计上,就要有控制升温的手段,并要严格控制安全规定所要求的存贮数量,以保证安全。 有大宗货物贮存的单位,最好做一次自查,在所贮存的货物中,有没有存在积热升温的货物。若有,可采用什么措施,限制这些货物的积热升温?对于所有存在积热升温风险的货物堆场,建议都安装红外线式温度自动检测报警系统,一旦有升温现象,应能提前采取措施,而不是出现安全事故后再做补救,确保不要再次发生天嘉宜化工有限公司这样的恶性事故。
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张海霞︱教育能否点燃学生心中的火焰?
热度 9 张海霞 2019-5-3 10:37
五一劳动节,启程回国的航班上,回想起昨天在 Caltech 和 Dr. Tai 关于学生教育的对话,他是领域内资深教授,从业几十年,自己是世界一流科学家不说,在教书育人上也是硕果累累,学生在各行各业表现都很优秀,谈到学生培养,他突然问我: Alice ,你觉得是不是所有学生都能够教育成才? 我很直接地说: 不可能,即使在北大也不是 100% ,无论你多么努力,总有一少部分人你无能为力。 Dr. Tai 说:难得听到一向乐观的你这么说,我也是这么认为的,教育可以改变大多数,但不是所有。 真是如此,仔细回想这些年的教育生涯,我认为教育是 教师们努力去点燃学生心中火焰、希望照亮他们人生的过程 ,那么从“教育能否点燃学生内心的火焰”的角度来分析,我觉得大概学生可以分为这么几种类型: 自燃型:最好的 10% 属于这种类型,他们的特点就是自己对自己的要求非常高,自觉性强,你不教 TA 也会积极主动去搞定所有事情,推着老师走,这类人在哪里从事哪个行业都肯定行。 易燃型:其次的 30% 属于这种类型,这类人内心对自己有要求但是 TA 开始并不是很清楚自己的定位和潜力,但是只要老师一点拨一鼓励甚至是同伴的激励很快就会进入状态,所谓“孺子可教也”,部分“易燃型”人才可能会在自己喜欢的领域升级为“自燃型”人才。 可燃型:接下来的 50% 属于这种类型,很容易被启发和激励的易燃型人群不一样,这类人的自身动力不足,需要外界不停地给 TA 刺激才能前进,一旦没有外界刺激,就陷入停滞状态,属于所谓的“支支停停、拨拨转转”类型,但是好的一点就是 TA 还是会在外界的刺激下前进属于“可燃性”,其中一少部分人可能在长期的刺激下转为“易燃性”人才,但是大多数会长期停留在“熄火待燃”状态。 最后的 10% 则是阻燃型,与之前的三类不同,这一类人对任何人事都很难提起兴趣,属于“油盐不进”“朽木不可雕”的那种类型,一般情况下 TA 自身很难改变不说 TA 的情绪还会影响身边的人,他们的理由和借口比谁都多,负能量特别足,十分影响战斗力和氛围。 分析下来,前面三类人在教育中都有可能进步和改变: 如果有幸在教书时遇到“自燃型”人才,那老师的作用真的除了欣赏和支持以外没啥太大作用(还记得我妈妈说的那句话“如果每个学生都像张晓升,还要你老师干啥?”),所以自燃型人才成就自己也让老师特别骄傲(可能不一定是老师的成就)。 但是自燃型人才毕竟是少数,遇到易燃型学生也是老师的幸运,因为你只要用心去引导和激励这些孩子, TA 就会很快上路,这类人才给老师带来最大的职业成就感,因为你会在他们身上看到明显的改变和进步。 老师花费力气最大的大概是在“可燃型”人才身上,因为他们的自觉性不强对自己的要求不高(可以说是随波逐流),需要你不断地给与刺激和帮助,如果你一段时间没有关注 TA ,可能直接就回到“熄火待燃状态”了,这时候老师往往感到很无奈,但是看到他们在收到教育后有所行动的时候老师又会感到很有成就感。 但是让老师最有挫败感的是“阻燃型”人才,他们还往往看起来很好、很聪明、成绩单看上去很好,但是就是对什么都没有兴趣,你发现无论你怎样努力教育和引导都是对牛弹琴、无能为力改变 TA 阻燃的天性,而且这种阻燃的情绪会传染,让那些本来处于“熄火待燃状态的可燃型”人群逐渐也阻燃,这是阻燃型人才存在的可怕之处。所以最好不要招这类学生。 教育是教师们努力去点燃学生心中火焰、照亮一生长路的过程,从现在起,让我们都努力去做那个能够被点燃的人吧!
个人分类: 杂文评论|11866 次阅读|13 个评论
说说上海菜籽油店铺火灾
热度 2 fpe 2016-6-18 15:24
说说上海菜籽油店铺火灾 今天凌晨,上海曹安路真新粮食交易市场发生火灾,我听说之后,立刻联系到古代的自燃问题,以下是我断定这是一次自燃火灾的理由。 火场有 4 人死亡,这说明火灾的爆发不是迅速的,而是缓慢的。缓慢阴燃发生的过程,产生的烟气在有焰燃烧发生之前,已经造成人员伤亡了。在这方面最著名的案例是 2000 年的焦作天堂录像厅大火,其中 74 名观众在火势转为有焰燃烧之前早已中毒,这是典型的热自燃和阴燃现象的结果。 菜籽油有自燃的潜力,这一点在“东晋武库火”中早已发现(张华《博物志》)。 纯粹的油池很难自燃,只有那些被油类浸透的抹布(便于氧气渗透的多孔结构),才是重点防火对象。所以,自燃问题,说到底是房间收拾问题。如果及时收拾,注意处理含油抹布,自燃灾难还是可以避免的。 我国历史上有三次提到油类的自燃潜力。 第一次,晋惠帝元康五年(公元 295 年),润十月庚寅,洛阳储存武器的仓库发生火灾,由于当时的执政者(张华)“疑有乱,先命固守,然后救火”,错过了干涉火灾发展的好时机,导致 208 万件兵器,以及珍贵的文物如王莽头、孔子屐、高祖剑等都“一时荡尽”,造成了难以挽回的财产和文物损失。不过,张华却据此在《博物志》卷四中提出,“积油万石,则自然生火”的结论,给自己的失职行为添上了一场科学认识的外衣,被后世认为这是人类第一次认识自燃现象。 第二次,《南史乐蔼传》中刊登了这样一则小故事。“梁天监中,长沙宣武王将葬,而车府忽于库失油络,欲推主者。御史中丞乐蔼曰:‘昔晋武库火,张华以为积油幕万匹必然。今库若有灰,非吏罪也。 ’ 既而检之,果有积灰。” 第三次,郑克的《折狱龟鉴》记载了这样一则类似的故事:“强至祠部为开封府仓曹参军时,禁中露积油幕,一夕火,主守者法皆应死。至预听谳,疑火所起,召幕工讯之。工言:‘制幕必杂他药,相因既久,得湿则燔。’府为上闻。仁宗悟曰: “ 顷岁真宗山陵火起油衣中,其事正尔。 ” 主守者遂傅轻典。亦见行状。” 图 2. 宋仁宗赵祯 从上面三个小例子,我们可以看出油类和织物的组合,是容易失火的关键要素。所以我一看到菜籽油,立刻想到上述三个前例,这是我的职业敏感。 说起自燃,是相对于点燃和热燃的概念。点燃( pilot ignition )是用火焰去直接点燃,热燃 Auto-ignition 是把环境温度提升上去,让燃料内部的氧化反应超出燃料可以散热的能力,结果导致的热失控,引发的热点火现象。那么自燃 Spontaneous Ignition 呢?既没有点火源,也没有环境温升,完全靠自身内部的氧化能力,导致的热失控现象。由于自燃的过程需要经历阴燃的过程,所以自燃和阴燃往往需要联合到一起来讲授。自燃一定经过阴燃,阴燃很有部分原因是自燃。自燃材料包括干草堆,煤堆,含油抹布堆等自燃现象,关键是需要体积大,保证不散热才有可能点燃。热燃则不是自燃,而是热(温度)点燃,通过给环境添加能量,导致内部温度升高而点燃,如深圳公交的自燃险象,关键是内部有热源,附近有燃料,所以是管理问题。一般人都不区分这两种情况,学过火灾动力学的消防工作者则比较清醒。火药自燃,应当是因为堆积而产生的自燃,不是高温产生的热自燃,虽然这两种都需要有一定的产生条件,因此都不是严格意义的自发过程。 图 3. 五种典型的热灾害之比较。 导致自燃的条件包括:环境温度,环境湿度,堆积体积(或直径),化学特征等。最关键的参数是直径,超过一定的直径,内部蓄热不能散热,温度总会达到临界点而燃烧,虽然其发生有可能是数月时间的缓慢过程。第二个重要条件是温度,如果环境升温,则内部的氧化反应加速,有可能提前到达临界温度。这两个条件相互制约。如果环境温度高,则堆放体积小,如果温度低,则堆放体积大。两条件必须同时满足才有可能发生热失控现象。 2003 年 7 月 28 日,河北省辛集市王口镇郭西烟花厂爆炸, 32 死 105 伤,晾晒的药球因天气温度异常升高引起自燃,诱发火药连环爆炸。对此,管理者没有意识到天气的变化,如果药球体积再小一点,就可以避开气温的变化。
个人分类: 消防时评|8123 次阅读|3 个评论
汶川大地震震出了什么矿?
热度 2 liangguanghe1 2015-3-2 15:49
汶川大地震震出了什么矿?What kind of minerals does Wenchuan Earthquake produced? 梁光河 lgh@mail.iggcas.ac.cn 在上一篇文章中,说明汶川大地震是一种隐爆过程,并且伴随着成矿过程。那么2008年的汶川大地震主要富集了什么矿产资源呢? 多种证据表明这次地震主要造成了磷、锰、铁、硫等元素的富集,这是成矿过程的一个阶段,一个成矿过程往往延续百万年。在百万年内沿一个地震断裂带会发生无数次地震。每次地震都是对成矿的一次贡献。 据新华社报道:2011年2月22日四川省平武县南坝镇文家坝村的山体发生冒烟现象( http://www.uisp.org.cn/2011-02/23/content_4022921.htm )。平武县位于北川和青川之间。经过专家现场勘查及权威机构的监测数据资料报告,此处山体含大量硫、磷、锰、铁等矿物质,汶川地震后山体垮塌,原先深埋地下的矿物质裸露,造成自燃。 此处山体含大量硫、磷、锰、铁等矿物质是否是本次汶川大地震造成的?钻探测井资料给了我们答案。下图是汶川地震后在汶川地震带上所钻的1号井的岩芯样品分析结果。可以看出,在主断裂滑移面上,P 2 O 5 明显富集, 硫、锰、铁也明显富集 。 那么山体为什么会自燃呢?这显然是磷元素富集的结果。白磷在湿空气中40度就可以着火(山体滑坡石头碰撞造成局部高温)4P+5O 2 =燃烧=2P 2 O 5 。而其他元素都不会在这么低的温度下自燃。磷引燃了自然硫从而发生了山体燃烧。 地下深处元素众多,肯定会发生非常复杂的化学反应。但地下深处 应该存在如下化学过程: 首先二氧化硅和磷酸钙反应 3SiO 2 +Ca 3 (PO 4 ) 2 =高温=3CaSiO 3 +P 2 O 5 然后炭还原五氧化二磷 5C+2P 2 O 5 =高温=4P+5CO 2 前人的研究结果表明,在数百万年的地质历史内,龙门山断裂带发生过无数次地震。其中在公元前5940-5730年和公元前3300-2300年,映秀镇发生过两次类似于坟川地震的大地震(Ran etal.,2013),在公元前930±40年,灌县-安县断裂带上发生过最晚一次强震(李勇等,2009)。 阅读下面链接中的文章也许会改变您很多看法: http://hi.baidu.com/liangguanghe1
个人分类: 汶川地震|8810 次阅读|7 个评论
煤田火灾(Coal Fires)博文系列(1)概述
热度 3 IIblue 2014-1-5 07:27
煤田火灾( Coal Fires )博文系列( 1 )概述 煤田火灾(简称煤火)是世界性的灾害。其危害主要包括烧毁大量的煤炭资源、排放大量的温室气体、有毒有害气体、导致地表塌陷和破坏生态环境等。以中国为例,中国北方煤火每年吞噬 2000w 吨的煤量,是德国年总煤产量的三分之二;排放的温室气体占人类化学燃料 CO 2 总排放量的 0.1%~0.3% 。它分布范围广,主要分布在中国、印度、美国、澳大利亚、南非、俄罗斯和印度尼西亚等。煤火古已有之。我国北魏地理学家郦道元在《水经注》中对新疆煤田大火也有记载:“屈词二百里有山,夜则火光,昼则但烟。”“屈词”即龟兹,在今天的新疆库车县至拜城县一带。如从《水经注》成书时算起,新疆煤田大火至今已有 1600 多年历史了。宋朝官员王延德在出使西域的笔记中写道:“北庭山中出硇砂。山中尝有烟气涌起,无云雾。至夕,光焰若炬,照见禽畜皆赤。”文中所说“硇砂”是煤田大火的特有产物,“北庭”即现今的新疆吉木萨尔县和奇台县一带,这里至今仍有煤田火区。 煤火不仅分布广、危害大、年代久,而且成因复杂,涉及到地质学、煤岩学、煤化学、燃烧学、遥感等多学科,是一道科学难题。本博文系列将对煤火的机理、探测、监测、防治等进行简单介绍。 1、 定义 煤田火灾( Coalfield Fires )(简称煤火, Coal Fires )是指在自然条件下或受人类活动影响,地下煤层或煤层露头与氧气接触后,从低温氧化自燃到剧烈燃烧后形成一定的规模,并产生系列环境、生态影响的煤层燃烧现象 。根据此定义可知,煤火一般不包括煤堆、煤矸石堆等自燃形成的煤火。但国外同行一般将煤田火灾和煤堆、煤矸石堆形成的煤火统称煤火( Coal Fires )。国际煤火专家 Dr. Kuenzer 将煤火定义为发生在煤体内的火灾,但通常发生在地下煤层中( Coal fires are fires in coal volumes, most frequently occurring inunderground coal seams . ) . ( a ) (b) (c) (d) 图 1 煤火 (a) 印度 Jharia 煤火; (b) 印度 Jharia 煤火; (c) 煤火宾夕法尼亚州 Centralia 地下煤火; (d) 南非 Witbank coalfield 煤堆煤火 2、 煤火起因 2.1 直接原因 产生煤火的直接原因是煤的自热、自燃特性。宏观而言,煤体与氧气发生放热的物理、化学作用过程,当氧气充足而放热速率大于煤体向外部环境散热速率时,煤体逐步升温。当煤体升温至 80-120 ℃ 时,煤体升温速率迅速加快,直至煤体燃烧。煤体升温速率(氧化反应速率)开始迅速加快时的温度被称为临界点温度( CriticalTemperature )、自热温度( Self-heatingTemperature, SHT )或交叉点温度( CrossPoint Temperature, CPT )。临界点温度在某种程度上可以反应煤体的自燃特性,是煤低温氧化实验研究的重要参数之一。然而,微观而言,多孔介质的煤体与氧气分子的作用过程却是十分复杂的。煤氧化过程示意图如图 2 所示,微观图如图 3 所示。 图 2 煤氧化过程示意图(参考文献 ) 图 3 煤氧化微观图(参考文献 ) 煤氧化的标志是氧气的消耗,这主要包括物理吸附和化学吸附 ;伴随化学吸附作用过程的就是气体、固体氧化物的产生。物理吸附过程类似于凝聚,气体分子与煤体表面的吸附力很小,因此很容易从煤体表面移除。而化学吸附作用力是分子间的范德华力( Valence Force ),远大于物理吸附作用力。值得注意的是由于物理吸附作用,煤体表明可形成单层或多层氧气分子,而化学吸附作用只能使煤体表明形成单层氧气分子。影响煤氧化的因素很多,包括煤的孔隙率、粒径、水分、氧化时间、外部温度等因素。不同的条件下,煤氧化反应机制和产物都不同。 2.2 间接原因 煤火的间接原因很多,包括闪电、强的太阳辐射、森林火灾以及人为因素。其中人为因素是导致煤火的主要原因,特别是小煤窑的非法、乱采、滥采。 3、 分类 根据煤火的形成原因、时间等,煤火可分为自然形成的煤火、人为作用形成的煤火;近代煤火、古代煤火;煤堆煤火、煤矸石煤火、地表煤火和地下煤火。 Dr. Kuenzer 根据煤火的发生、发展规律,将煤火分为初始燃烧煤火、加速燃烧煤火、持续燃烧煤火、缓慢燃尽煤火和熄灭了的煤火 。煤火分类示意图如图 4 所示。 图 4 煤火分类图(参考文献 ) 4、 分布 煤火产生的主要原因是采煤活动。因此煤火主要分布在世界主要产煤大国,如中国、美国、印度、南非、澳大利亚、俄罗斯、印尼等。 2012 年其产煤两如表 1 所示。 世界煤火分布如图5所示。 表 1 世界主要产煤国家及产量(由 British Petroleum 统计,参考自维基百科) 国家 产量( Mt ) 百分比( % ) 中国 3520 49.5 美国 992.8 14.1 印度 588.5 5.6 欧盟 576.1 4.2 澳大利亚 415.5 5.8 俄罗斯 333.5 4.0 印度尼西亚 324.9 5.1 南非 255.1 3.6 图 5 世界煤火分布(参考自Prof. Prakash个人主页:http://www2.gi.alaska.edu/~prakash/coalfires/global_distribution.html) 而中国主要分布在北方,具体省份包括新疆、内蒙、宁夏等。中国煤火分布如图 6 所示。世界煤火分布的具体位置、成因及特点将在后面作详细介绍。 图 6 中国煤火分布图(参考文献 ) 参考文献 管海晏,冯·亨特伦,谭永杰等 . 中国北方煤田自燃环境调查与研究 . 北京 : 煤炭工业出版社 , 1998. 张建民 . 中国地下煤火研究与治理 . 北京 : 煤炭工业出版社 , 2008. 武建军,刘晓晨,蒋卫国,等 . 新疆地下煤火风险分析分布格局探析 . 煤炭学报 , 2010 , 35 ( 7 ): 1164-1171. Kuenzer C and Stracher GB. Geomorphologyof coal seam fires . Geomorphology , 2012 , 138 ( 1 ): 209-222. Wang H, Dlugogorski BZ andKennedy EM. Coal oxidation at low temperatures: oxygen consumption, oxidationproducts, reaction mechanism and kinetic modelling . Progress in Energy andCombustion Science , 2003 , 29 : 487-513. Stracher GB and Taylor TP. Coalfires burning out of control around the world: thermodynamic recipe forenvironmental catastrophe . International Journal of Coal Geology , 2004 , 59 ( 1-2 ): 7-17.
个人分类: 煤火|6856 次阅读|3 个评论
全球空气质量地图揭示的PM2.5自然因素
热度 1 杨学祥 2013-2-11 10:44
全球空气质量地图揭示的PM2.5自然因素
全球空气质量地图揭示的 PM2.5 自然因素 杨学祥,杨冬红 日本西部多地近日空气中的 PM2.5 数值超标,被认为是受中国北方雾霾天气殃及。我们提出了不同的观点,认为与大气环流导致的污染物集聚和扩散有关,污染源不是中国,而是永久悬浮在印度大部分国土上空的“大气棕云” (atmospheric brown cloud) ,杜乐天很早就提出的地下排气是大气污染重要的自然原因,一场大是大非的科学争论不可避免 。 目前我们对 PM2.5 的认识 PM2.5 是指大气中直径小于或等于 2.5 微米的颗粒物,也称为可入肺颗粒物。虽然 PM2.5 只是地球大气成分中含量很少的组分,但它对空气质量和能见度等有重要的影响。 PM2.5 粒径小,富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。 据网上资料报道, PM2.5 产生的主要来源,是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物,大多含有重金属等有毒物质。一般而言,粒径 2.5 微米至 10 微米的粗颗粒物主要来自道路扬尘等; 2.5 微米以下的细颗粒物( PM2.5 )则主要来自化石燃料的燃烧(如机动车尾气、燃煤)、挥发性有机物等。 美国国家航空航天局( NASA ) 2010 年 9 月公布了一张全球空气质量地图,专门展示世界各地 PM2.5 的密度。地图 全球空气质量地图由加拿大达尔豪斯大学的两位研究人员制作。他们根据 NASA 的两台卫星监测仪的监测结果,绘制了一张显示出 2001 年至 2006 年 PM 2.5 平均值的地图。在这张图上红色(即 PM2.5 密度最高 ) ,出现在北非、东亚和中国。中国华北、华东和华中 PM2.5 的密度,指数甚至接近每立方米 80 微克,甚至超过了撒哈拉沙漠。在这张 2001-2006 年间平均全球空气污染形势图上,全球 PM2.5 最高的地区在北非和中国的华北、华东、华中全部。世界卫生组织 (WHO) 认为, PM2.5 小于 10 是安全值,而中国的这些地区全部高于 50 接近 80 ,比撒哈拉沙漠还要高很多。  全球空气质量地图 图 1 2001-2006 年间平均全球空气污染形势图 PM2.5 高密度地区全球分布四大特征 PM2.5 高密度地区的全球分布有四大特征:其一、集中在陆半球,而不是水半球;其二、集中在连成一片的内陆地区;其三、集中在北纬 30 度线附近,特别是以北纬 30 °线以北地区的污染物浓度最大,全球 PM2.5 最高的地区在北非和中国的华北、华东、华中全部;其四、全球 PM2.5 最高的地区伴随最大的陆地地震带——欧亚地震带走向分布,而最大的环太平洋地震带因为频临海洋,所以 PM2.5 浓度增大不显著。 自然原因被忽略 人类的妄自尊大表现在处处以我为中心,自以为是世界化石燃料的唯一消耗者。事实上,化石燃料的形成需要苛刻的地质条件,即便是已经形成,由于构造运动的破坏和地震火山活动,石化燃料的自燃也是 PM2.5 产生的主要来源。天然气自燃、煤矿自燃、森林大火、草炭层自燃遍布全球,内蒙古乌达煤矿地火自燃 50 年不灭,作为中国最大的煤田火区之一,内蒙古乌达煤田火区世界闻名。它已自燃了 50 年之久。四川的天然气自燃历史更为悠久。 http://news.qq.com/a/20101005/000380.htm#p=1 在这张 2001-2006 年间平均全球空气污染形势图上,全球 PM2.5 最高的地区在北非和中国的华北、华东、华中全部。中国华北、华东和华中 PM2.5 的密度,指数甚至接近每立方米 80 微克,甚至超过了撒哈拉沙漠。撒哈拉沙漠地广人稀, PM2.5 的来源值得研究。 撒哈拉沙漠约形成于二百五十万年前,乃世界第二大荒漠,仅次于南极洲,是世界最大的沙质荒漠。它位于非洲北部,气候条件非常恶劣,是地球上最不适合生物生存的地方之一。其总面积约容得下整个美国本土。“撒哈拉”是阿拉伯语的音译,阿拉伯语撒哈拉意即“大荒漠”,位于阿特拉斯山脉和地中海以南 ( 约北纬 35 °线 ) ,约北纬 14 °线 (250 毫米等雨量线 ) 以北,西起大西洋海岸,东到红海之滨。 ( 1 )北非位于北回归线两侧,常年受副热带高气压带控制,盛行干热的下沉气流,且非洲大陆南窄北宽,受副热带高压带控制的范围大,干热面积广。 ( 2 )北非与亚洲大陆紧邻,东北信风从东部陆地吹来,不易形成降水,使北非更加干燥。 ( 3 )北非海岸线平直,东侧有埃塞俄比亚高原,对湿润气流起阻挡作用,使广大内陆地区受不到海洋的影响。 ( 4 )北非西岸有加那利寒流经过,对西部沿海地区起到降温减湿作用,使沙漠逼近西海岸。 ( 5 )北非地形单一,地势平坦,起伏不大,气候单一,形成大面积的沙漠地区。 20 世纪 50 年代以来,沙漠中陆续发现丰富的石油、天然气、铀、铁、锰、磷酸盐等矿。随着矿产资源的大规模开采,改变了该地区一些国家的经济面貌,如利比亚、阿尔及利亚已成为世界主要石油生产国,尼日尔成为著名产油国。沙漠中也出现了公路网、航空线和新的居民点。 http://baike.baidu.com/view/18085.htm 显然,北非的干旱炎热气候有利于地下化石燃料的自燃,是 PM2.5 密度高的一个原因。由于人烟稀少,撒哈拉沙漠 PM2.5 密度高,不能用人为化石燃料燃烧来解释,其地理位置位于阿特拉斯山脉和地中海以南 ( 约北纬 35 °线 ) ,北纬 14 °线 (250 毫米等雨量线 ) 以北,不是北纬 30 °线以北的污染物浓度增大区 ,唯一的合理解释就是地下化石燃料自燃、地下排气和沙尘天气的污染。 2001-2006 年间平均全球空气污染形势图显示, PM2.5 高密度地区分布北半球的北纬 14 ° ~ 40 °之间内陆地区,表明高温干旱是重要因素。而在海洋、两极和高纬地区 PM2.5 密度很低,因为它不利于化石燃料的自燃。 全球 PM2.5 最高的地区伴随最大的陆地地震带——欧亚地震带走向分布,而最大的环太平洋地震带因为频临海洋,所以 PM2.5 浓度增大不显著。这一特征也是化石燃料自燃、地下排气导致撒哈拉沙漠 PM2.5 密度高的原因之一。北非的北部边缘就处于欧亚地震带。 香港大学岳中琦认为2013年1月11日云南大滑坡是山崩气喷的,2008年5月12日四川汶川8.0级地震的罪魁祸首乃天然气。 http://blog.sciencenet.cn/blog-51597-39112.html http://blog.sciencenet.cn/blog-240687-656490.html?COLLCC=3017218727 本博主在 1 月 10 日指出,近两个月以来,降温与潮汐组合有很好的对应关系。 12 日全国大部回温,与 9-12 日强潮汐组合对应,这是值得关注的反常,增温显著地区可能与地下热能释放有关。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-651712.html 我在 11 日早 5 时 41 分指出,云南、贵州、四川、西藏(特别是中国、印度、缅甸、尼泊尔交界地区)、辽宁、内蒙、青海、甘肃、新疆增温最显著地区,与近期的地震频发区有很好的对应关系。河北和山西的异常增温值得关注。 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=2277do=blogid=651873 云南省昭通市镇雄县果珠乡高坡村赵家沟村民组山体滑坡灾害事故发生在全国异常增温最高值地区,增温幅度为 4-12 ℃,滑坡前的地缝开裂导致内能释放,是异常增温的一个原因。我们提出了警告,但被忽视。 http://bbs.sciencenet.cn/blog-2277-652222.html 地球排气是地热释放和雾霾形成的自然原因,污染是雾霾形成的人为因素。除此之外,地震频发和气候异常等因素造成的地质和气象灾害也应在我们的研究范围之内。 公布的材料表明此次重霾前后一共 4 次(到本文撰写的 1 月 30 日为止),分别是 7 — 13 日, 16 — 19 日, 21 — 23 日, 26 — 30 日。与 1 月 9-12 日、 16-19 日、 21-23 日、 27-30 日四次潮汐组合一一对应,与地球潮汐形变、自转速度变化造成的“地球呼吸”相一致。计算表明,地球潮汐形变造成的地壳容积周期变化,可以形成地球的呼吸运动。异常规模的地球呼吸与地震火山活动相对应,与异常雾霾天气相对应,值得深入研究 。 中国处于欧亚地震带和环太平洋地震带交叉地区,中强地震频发,是全球地震多发地区。地震活动和地下排气也是中国的华北、华东、华中 PM2.5 高密度区形成的原因。 大气环流的影响 最近的研究表明,笼罩在南亚大部分地区的“亚洲棕云”处于赤道低纬度地区,在热气流的上升过程中向高纬度地区漂移,在北纬 30 度下沉。一部分向南运动形成东风带,影响我国的南部省份,维持低纬度亚洲棕云的稳定存在;另一部分向北运动,形成西风带,影响我国北部省份、蒙古、南韩和朝鲜。由于纬度圈的周长随纬度的增大而缩小,所以污染物从低纬度到高纬度是一个浓度增大的过程,从高纬度到低纬度是浓度减少的过程。北纬 30 度线以北地区是污染物集中的地区,如兰州、太原、乌鲁木齐、北京、济南、西宁、西安、沈阳、合肥、成都、武汉、石家庄、杭州、天津、郑州、南京、银川、重庆等城市 。 2001-2006 年间平均全球空气污染形势图显示, PM2.5 高密度地区集中在北纬 30 度线附近,特别是以北纬 30 °线以北地区的污染物浓度最大,全球 PM2.5 最高的地区在北非和中国的华北、华东、华中全部。这表明,大气环流对污染物的集聚和扩散起重要作用。中国的华北、华东、华中是 PM2.5 高密度区的原因,不仅在于当地的人为污染,而且在于大气环流对污染物的集聚作用。 参考文献 1. 杨学祥,杨冬红。日本 PM2.5 数值超标是谁的责任? 2013-2-9 07:47 科学网。 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=2277do=blogid=660678 2. 杜乐天:对今年一月份我国霾雾重灾原因的浅见补遗。 2013-1-31 05:56 科学网。 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-658087.html
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煤田地火:没有地理界限的灾难
热度 1 pony1984621 2010-12-1 17:08
煤田地火:没有地理界限的灾难 文/马志飞 美国宾夕法尼亚州费城西北部160千米处,有一个名叫桑塔利亚的地方,这里原本是一个只有1万多居民的美丽小镇,后来有人在这里发现了煤炭资源,采矿给小镇带来了富裕和繁华,却也带来了一场灭顶之灾。1962年5月,有人在废弃的矿坑了发现了微微燃烧的火苗,可从那以后,这里的火苗再也没有熄灭过。虽然当地居民采用向地下灌水、注入砂土等多种方式与大火作斗争,但都无济于事,最后不得不搬离家乡,任其自生自灭。后来,这座城镇被媒体评为“各种灾难催生的十大‘鬼城’”之一。 不只是美国如此,更可怕的发生在我们中国。近日,美国的新闻媒体公布了全球仍在继续的五大生态灾难,“中国煤火”榜上有名,其余四种为尼日利亚漏油事件、海地森林采伐、乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦之间咸海缩小和东太平洋垃圾区。 煤炭,被誉为“工业的粮食”,是人类历史上最古老的化石燃料,为何也会给我们人类带来灾难呢?“中国煤火’到底有多可怕?接下来,让我们慢慢揭开这其中的秘密。 野火烧不尽 煤炭资源广泛分布于世界上70多个国家和地区,但主要集中在俄罗斯、美国、中国、澳大利亚、印度、德国、南非和波兰等10个国家。其中,中国查明资源总量约1万亿吨,居世界第三位,分布面积约60多万平方千米,约占国有土地面积的6%,全国2300多个县(市)中,一半以上的县(市)境内都有煤炭资源,但煤炭分布的总体格局是北多南少、西富东贫,大致以昆仑-秦岭-大别山一线为界,以北的我国北方省区煤炭资源量之和占全国煤炭资源总量的90%以上,且主要分布在山西、陕西、内蒙古、新疆四省区,其余各省仅占不足10%。 有煤炭分布的地方,就会有自燃发生的危险存在。因此,世界各地的煤田都面临着煤层自燃这一天敌,虽然人们在想方设法扑灭这种火灾,但 地火“比毒蛇更光滑,比幽灵更莫测,它想去哪儿 ,凡人是拦不住的”。 此起彼伏的煤田地火,有时候呈现点状火源,有时候却是“火烧连营”,成片出现,给煤矿的安全生产造成了极大困扰。 事实上,在人类开始大规模开采使用煤炭资源以前,它就开始自发燃烧了。如我国新疆,学者们根据第四系黄土中发现的烧变岩碎片等资料推断,这里的一些煤田早在几十万年前就已经起火了。 据媒体报道,内蒙古乌海煤田,自1962年起开始燃烧,至今这里的地火已经燃烧了近半个世纪,覆盖了长达4800千米的区域,整个乌达煤田的火区总面积占整个煤田面积的10%,造成的损失达几十亿。 目前,中国有50多处煤田火区昼夜燃烧,燃烧面积达720平方千米,每年经济损失约40 亿元。《煤矿安全生产“十一五”规划》的统计数据显示,我国大中型煤矿中,自燃发火危险程度严重或较严重的煤矿占72.9%。国有重点煤矿中,具有自燃发火危险的矿井占47.3%。小煤矿中,具有自燃发火危险的矿井占85.3%。 自燃之谜 很多人可能会觉得疑惑:好端端的煤田,为何会自己着火呢?其实,地下煤层自燃的原因是多方面的,概括地说包括两个方面: 内因,即煤自身的物质成分引起的,煤中含有的炭、氢、氧、磷、硫等物质,它们都会对燃烧起到不同程度的贡献作用。自燃发火的实质是煤炭自身与空气中的氧气接触,产生氧化反应所致,氧化是煤炭自燃的主要原因。一般而言,煤中的氢、氧含量越高,煤炭越易自燃。煤层中磷的燃点很低,当它在某一地段富集时,在氧充分的条件下,首先发生燃烧,并引起其他易燃物质燃烧,最终导致整个煤层燃烧。硫是一种助燃物质,且能够与氧反应,释放大量热量,从而致使其他易燃物质燃烧。 外因,即褶皱、断层等构造条件的变化,这对煤层自燃具有一定的促进作用,这些地质构造引起岩层裂隙、节理发育,增加了煤层的破碎性和孔隙率,使氧易侵入,改变了煤的透气性和导热性能,易于导致煤层自燃。而且人类的开采活动,破坏了煤层的完整性,加大了煤炭与空气的接触面积,也容易造成煤层自燃。因此,煤层露头、储煤场等地都是容易引起煤自燃的场所。 地火的分布与危害 我国煤田火区主要分布在北纬35°~45°之间,总体趋势是西强东弱,且分布于新疆、甘肃、宁夏、青海、陕西、内蒙古、山西等省区,其中新疆、内蒙古最为严重。 新疆的煤炭资源十分丰富,预测储量为2.2万亿吨, 约占全国预测煤炭资源量的42%,居全国首位。但与此同时,新疆煤田也是世界上煤田火灾最严重的地方之一,地下自燃火区分布广泛,从北部的阿勒泰草原到南部的帕米尔高原都有发生。相关部门的研究显示,我国北方燃烧的煤田和矿区有62块,其中新疆境内就分布有35处。 内蒙古也是最大的煤炭生产基地之一,近年来发现多处火区。据2009年上半年对各盟市煤田煤矿火区的调查,内蒙古共查明火区230处、火点647个,燃烧面积达6000多万平方米。 其实,世界各地主要产煤国家都不同程度地面临着煤层自燃灾害,如印度、俄罗斯、美国、澳大利亚、印度尼西亚、中亚等多个国家和地区,几乎每个产煤的国家都有煤田地火灾害。据美国《时代》杂志报道,除了南极洲外,每个大洲下面都有数千处地下煤火在燃烧。 正因为如此, 美国 阿拉斯加大学的地质学家安努马•普拉卡斯将煤田地火形容为“没有地理界限的世界性灾难”!这种灾难,从多个方面影响着我们的生活: 首先,煤层自燃是一种极其严重的浪费。我国虽然是煤炭生产大国,却也是煤炭消费大国,现在我国每年消费煤炭资源约30亿吨,其中一部分还需要从海外进口。但是,由于煤层自燃,我国的煤炭资源每年被直接烧掉3000万吨,破坏2亿吨,这些煤炭几乎是我们整个国家一个月的煤炭用量。 其次,煤层自燃威胁煤矿安全生产。 煤层自燃火灾是世界煤炭生产中的一大突出灾害,也是影响煤矿安全生产的五大灾害之一。 我国煤矿火灾十分严重,其中90%以上又是煤层自燃火灾,如2003年1月11日发生在黑龙江省哈尔滨市方正县宝兴煤矿的特大火区瓦斯爆炸事故就与煤层自燃有关,这起事故造成34人死亡,直接经济损失419万元。事后查明,引起这场灾难的直接原因是煤层采空区封闭不严,因裂隙漏风造成采空区自燃发火,明火蔓延到密闭之外,加之封闭火区内的通风安全措施不可靠,致使瓦斯积聚达到爆炸条件,造成了瓦斯爆炸事故。 不仅如此,自燃释放的有毒气体还严重威胁着井下作业人员的人身安全,如1999年4月11日发生在内蒙古大岭煤矿发生自燃火灾气体中毒窒息事件,结果导致了11名工人死亡。 另外,煤层自燃还会严重污染环境。燃烧的煤炭不仅会排放出二氧化碳等大量温室气体,还会像空气中释放有害的化学物质,如一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、烟尘等。据估算,每燃烧100万吨煤,平均要排放出2万吨二氧化硫气体、20万吨灰渣和3万吨烟尘。这些物质不仅会危害人类健康,造成呼吸系统疾病等,排出的硫化物和氮氧化物等还会形成酸雨,进而破坏生态环境,污染水源和土地。 野外局部采样分析表明,乌达煤田火区居民点附近的一氧化碳超过国家标准5.3倍,二氧化碳超过国家标准1.5倍,二氧化硫超过1.52倍,二氧化氮超标2.2倍。此外,自燃产生的有毒气体和酸雨,使得建筑物和工业设施受到酸性腐蚀,缩短了使用寿命。 探火与灭火 要想扑灭煤田地火,首先要做的工作就是想方设法找到火区的位置和范围。有时候,通过井下工作人员的报告能够得到火源的一些信息,但是在大面积的煤田范围内,如何才能摸清楚火区位置到底在哪,范围又有多大呢?随着遥感技术和地球物理勘探技术的发展,现在已经有很多高科技手段被应用到该领域中。 方法一:遥感法。我们都知道,任何物体的温度只要高于绝对温度零度(摄氏温度-273℃),就会发出不同波长的电磁波,其波长与物体的温度有关。地下煤层燃烧过程中释放的热量将改变地表原有的辐射特征,因此,观测卫星就能够从宏观上即 大范围面积内 发现高温火区的位置。 方法二:磁法。煤层及其顶、底板岩石中含有大量的铁质矿物,这些矿物在不受高温作用时表现为一种弱磁场背景,当煤层自燃时其顶、底围岩受高温烘烤,其中铁质矿物大部分转变成为铁磁性矿物,随着燃烧后温度的降低,冷却后形成烧变岩,产生一种温差剩磁,其磁性和围岩会有明显的磁性。根据这种差异,可以利用高精度磁力仪探测煤层自燃的火区位置。 方法三:电阻率法。这种方法的原理主要是依据煤层及顶部岩石的电阻率特性在煤层自燃造成的高温环境下发生变化来进行的。当煤炭自燃发火后,煤层的结构状态和含水性会发生较大变化,而且其中非金属物质的电阻率随温度的升高而降低,从而引起煤层和周围岩石电阻率的变化。 方法四:温度测量法。这种方法很简单,其实就是通过测量温度来寻找地下火源,常用的仪器有 红外测温仪、热成像仪等, 这些仪器在美国、俄罗斯以及我国国内很多煤矿都有实际应用。 方法五: 气体测量法。煤炭在自燃过程中会产生大量气体, 如CO、CO 2 、SO 2 、CH 4 等。在井下或通过钻孔测量这些气体的浓度并结合井下实际情况, 可以判断出地下煤炭自燃的大致位置和范围。 方法六:氡气测量法。氡气是一种自然产生的放射性气体,在地下深部普遍存在而且能够通过岩石裂隙、断裂等向地表迁移。在煤层及其周围条件大体相同而地下某处煤层自燃时,在自燃区的顶部氡气迁移率均会增大。因此,在火区顶部氡气的浓度值将高于非火区的氡气浓度值。如果采用合适的方法去探测并提取这一差异,就可在地表确定地下自燃煤层的位置与范围。 找到火区之后,接下来就需要千方百计地扑灭它们。我国的煤田灭火技术处于世界领先水平,可谓是久病成医。现如今,主要的煤火灭火技术有:直接剥离法、注水法、注浆法、覆盖法、惰气灭火法等,虽然各种方法的工作方式不同,但原理基本一致,都是要努力切断煤层与氧气的接触,降低温度,使之熄灭。 在煤田地火埋藏较浅且面积较小的地方,一般是使用挖掘机、推土机等机械设备直接挖除火源,将已经燃烧或正在燃烧的可燃物全部挖走,这种方向能够比较彻底地根除火区的危害。当火区位于地下深部时,一般采用注水、注浆法,即通过钻孔向地下火区注水或灌注具有一定比例的泥浆,切断火区与氧气的连通渠道,降低煤层温度,阻止煤炭进一步氧化燃烧,从而熄灭火体。但是,由于液体的流动性较大,注入地下深部的流体不一定会按照预定的方向流动,有时候会浪费大量的泥浆和水而未能有效扑灭地火。倘若煤田火区范围较小而且比较封闭,可以采用覆盖法,即使用黄土充填覆盖火区地表的裂缝、塌陷坑、废弃井口等,封闭火区,或采用惰气灭火法,将不能燃烧的N 2 、NO 2 、CO 2 等气体充入到密闭的煤田火区中,隔断煤与氧气的接触,从而扑灭火源。 灭火是一项长期而艰巨的任务,而且也不能做到一劳永逸,因为要保住灭火的成功战果也是十分困难的事情,稍有疏忽就会死灰复燃。我国面积最大的煤田火区——新疆昌吉硫磺沟煤田火区,距乌鲁木齐40千米,火区总面积180多万平方米,自2000年到2003年底,政府共投资约1亿元实施灭火,历经4年的治理,才于2004年11月1日被宣布扑灭。但是,后来有人在已经封闭的煤田火区非法开采,导致部分地区又重新燃烧,严重破坏了灭火成果。原文载于《百科知识》2010年22期。
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[转载]贵州山村水田频自燃 村民利用“鬼火”煮饭(图)
pony1984621 2010-11-8 17:34
从地表燃烧出来的神秘鬼火。 田间水中多处在冒气泡。 常有村民在鬼火旁边取暖。 贵州都市报消息 2010年11月7日消息,近日,记者接到线索,称贵州省织金县化起镇老乌山村一废弃水田中,有多处地方冒出的水会神奇自燃,村民们发现火被扑灭后很快就复燃,刚开始,当地人都视之为神秘鬼火,.不敢靠近。5天前,在当地干活的百余民工,将鬼火引到宿舍作取暖等用途。   神秘鬼火位于织金县化起镇老乌山村一偏坡坎下废弃水田中,田野中多处出现神秘鬼火。鬼火伴随从地下冒出的水而燃烧,显得异常神奇。   据村民们介绍,每到晚上,田间的火苗此起彼伏。有时,这边熄灭,那边燃起。最初,村民们以为这块田中邪,都不敢靠近。后来,来看稀奇的村民逐渐增多,大家才胆大起来。一些村民试着用水将火焰扑灭,但被扑灭的火焰却很快再次燃烧。村民们都称,这里的神秘鬼火就是神奇。    民工利用鬼火煮饭   记者在现场拍照时,赶来看热闹的村民逐渐增多。一些村民在田野间利用鬼火取暖,对鬼火议论纷纷,称这里的鬼火已经燃烧9个月了。但最近几天,在当地干活的民工,从田野间用水泥拱成弧形锅盖,将从水中冒出的可燃气体进行收集,并使用管道将气体引到百米之外的民工宿舍有效利用。   据民工们说,在鬼火燃烧9个月期间,最初一直没有人敢擅自靠近。最近随着天气冷起来,就经常有人站在鬼火边取暖,还有人利用鬼火烧水、煮饭,感觉鬼火火力十足。    当地村民期盼揭秘   记者采访时,当地很多村民都无法解释废弃水田神秘鬼火的现象。因为出于好奇,最近不断有从周边乡镇远道而来的人,到达化起镇老乌山观看神秘鬼火。一些人分析这应该是从地下冒出的燃气。   为弄清鬼火为何而燃,当地村民希望有关专家帮助解释神秘鬼火。同时,他们也建议有关部门进行考察,看看神秘鬼火燃烧会否有害,是否可以考虑开发利用。 (责任编辑:侯俊杰)
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地下自燃之谜
pony1984621 2010-8-3 21:59
马志飞 2010 年6月8日 ,《天府早报》发布一则消息:512汶川大地震重灾区之一的四川省北川羌族自治县陈家坝乡出现了一起怪现象,龙坪村一座大山在地震时崩塌,飞过河对岸形成了巨大堆积体。从地震发生至今,这个堆积体没有人点火,却一直往外冒烟而且还伴有呛鼻的气味。 有人猜测:由于堆积体掩盖的地方曾经是硫磺矿,可能是下面的硫磺在燃烧;也有人认为是地震导致地表产生新的裂隙,这可能与地下冒出来的浅层天然气有关;还有人认为,这可能是地热异常的表现。 究竟是什么原因造成的呢?虽众说纷纭,却都论据不足,莫衷一是。人常说上天容易入地难,由于地质结构的复杂性,生活在地球上的人们始终对我们脚下的土地难以有深入的了解,地球深部究竟是什么样子的?地球内部每天都在发生着哪些变化?谁也不能给出完全正确的答案,更多的奥秘等待着我们不断去探寻 自燃之怪现象 说起自燃,大家应该都明白是怎么一回事。它其实就是在没有外来火源的作用下,可燃物靠自热或外热而发生燃烧的现象。一般情况下,可燃物质和空气接触时都会发生氧化过程,虽然过程缓慢,但如果在氧化过程中释放出的热量被积累起来,就会逐渐升高温度,一旦达到燃点便会燃烧起来。在我们日常生活中,这是很常见的一种现象,经常有新闻报道,某汽车在行驶过程中突然着火,更为恐怖的是,还曾有媒体报道说出现过人体自燃事件,尽管人们对这些事情的真实性表示过怀疑,但自燃现象确是实实在在的科学。 从20世纪70年代初开始,广东省茂名市茂港区羊角镇爱群村村委会后面的一条长约一公里、宽约三百米、深达三十多米的深沟就一直不停地燃烧着,不时还发出噼噼啪啪的响声,到如今,这条沟已经持续燃烧了30多年。有人怀疑是附近的油页岩通过裂缝与空气接触而燃烧。 2004 年10 月,辽宁省沈阳市皇姑区昆山西路的辽宁省旧机动车交易中心有人发现在一处小洞中有火苗冒出来。火苗因何而起?引起众人猜测。后来,经调查发现,此处以前曾经是一片垃圾场,可能是地下垃圾发酵后产生大量甲烷气体,遇火后燃烧。 2008 年11月底开始,贵州省桐梓县燎原镇桥头村一新修公路边山体内出现多处火苗,但并未引起人们重视,此后的一个多月里,燃烧愈演愈烈,又新增多处着火点,而且有些火苗已经持续燃烧了数十天。尽管当地正是寒冬季节,且多数时候都在下雨,但燃烧一直都没有停止过。莫名其妙的燃烧引起了大家的恐慌,都担心这或许是火山爆发或地震侵袭的前兆。后来经过桐梓县消防中队的现场调查,发现这里燃烧的气体中石油液化气的含量竟然高达21%! 但是当地国土部门的工作人员介绍说,桐梓县并没有石油天然气矿藏,那这些石油液化气是哪里冒出来的呢?遗憾的是,迄今为止,起火原因尚没有统一的定论。 关于自燃的推测 燃烧是一种发光发热的剧烈的化学反应,它的产生必须具备三要素:可燃物(如煤)、助燃物(如氧气)和达到燃点的温度,三者缺一不可。因此,试图查明地下自燃如何成因,也必须从这三个方面去考虑。 可燃物是什么?可燃物的种类有很多种,既包括钾、钠、镁、磷、硫等无机单质,还包括一氧化碳、磷化氢等无机化合物,更多的则是煤炭、石油、天然气、木材等有机可燃物。由于地球上的可燃物质均以气态、液态、固态或混合形态储存于大气圈、水圈和岩石圈之中,因此种类丰富,来源广泛,具备形成燃烧的物质条件。相比之下,以气态形式赋存的物质与氧气的接触面积最大,最易于燃烧。 地下物质的自燃,若是固体物质则很容易查明其原因,一般是可燃有机岩,即由生物有机质沉积形成的具有燃烧能力的矿物和岩石,如石油、天然气、煤、固体沥青、油页岩等,其组成元素主要是碳和氢。若是气体自燃,一般难以直接分辨,所以人们猜测能够燃烧的气体是通过裂缝自地下冒出来的,如煤矿中的瓦斯气体、油气藏中溢出的天然气等,这是有一定道理的。 助燃物是什么?助燃物是支持燃烧的物质,一般指氧或氧化剂,主要指空气中的氧。我们知道地球大气中氧含量为21%,78%都是氮气,其余1%为二氧化碳和少量惰性气体。但就是这21%的氧气不仅供养着地球上的万千生灵,还给各种燃烧现象提供了良好的帮助作用。在密闭的地下空间,由于缺乏氧气的不断供给,一般很难发生持续的燃烧,而且在同温同压下,二氧化碳的比重大于氧气,越往地下深部,氧气的含量就会越少,也就越难以支持燃烧。所以,我们的肉眼能看到的地下燃烧通常都发生在很浅的地表。 地下的温度有多高?地球是一个巨大的热库,内部的总热能量约为地球上全部煤炭储量的一亿七千万倍。但是,就温度而言,各个深度圈层的温度差异很大。地球的表层,深度在15米范围之内,称为外热带,其热量主要主要来自太阳辐射热;在这一层以下,为温度常年不变层,称常温层,这个深度上温度常年保持不变,基本等于当地年平均温度;再往下几十公里的地壳,为内热带,其热量主要来自地球内部,其温度随深度而变化,根据统计,平均深度增加100米地温增高3℃,但各地增温率不同,且由上向下逐渐变小。地壳底部温度约为900~1000℃,地幔下部和地核温度约为2000~6000℃之间。因此,我们能够理解为什么火山能够从很深的地下以高温液体的形式喷发出来,但我们不解的是,为什么在温度很低的浅层地表也能引起物质的燃烧呢?看来,只有解决了地下温度之谜,才能真正解决地下自燃之谜。 有人推测,很多地下自燃情况的发生都算不上真正的自燃,很可能只是某人无意中扔下的一个烟头引起的。在具备了可燃物、助燃物两个物质条件的前提下,只需增加其温度达到燃点即可,一个小小的烟头便能引发燎原之势。 或许真的是人们自己在捣鬼,还故意增添几分神秘。但也不完全是这样,比如,在我国东北地区大小兴安岭林区和新疆阿尔泰林区,常常出现一种森林火灾,这种火灾就不是人为造成的,而且已经经过科学研究证明,确实是自燃现象。由于森林里面枯枝落叶甚多,堆积在地上形成一层厚厚的腐殖质层,在长期的氧化过程中不断累积释放出来的热量,逐渐升高温度,待达到燃点时便会冒烟起火。此外,还有一种更为恐怖的自燃现象煤层自燃,也非人为造成。 地下煤层自燃 煤层的自燃是最常见的一种地下自燃现象。由于人类的开采活动,破坏了煤层的完整性,加大了煤炭与空气的接触面积,发生氧化作用使煤的温度升高,就容易引起自燃。煤层露头、储煤场等地都是容易引起煤自燃的场所。 虽然地球上煤炭资源丰富,但每年因自燃被白白烧掉的资源量大得惊人。我国是世界上产煤最多的国家之一,可地下火每年燃烧的煤就超过2亿吨!除此之外,煤层自燃还常常引起煤矿火灾、爆炸,严重影响煤矿生产和安全,燃烧释放出的大量有毒有害气体还引发了一系列生态环境问题。 我国的新疆煤田,是世界上煤田火灾最严重的地方之一,地下自燃火区分布广泛,从北部的阿勒泰草原到南部的帕米尔高原都有发生,而且燃烧历史很长,专家们根据一些燃烧后的碎片推断,新疆的一些煤田早在几十万年前就已经在起火燃烧了。 不仅我国如此,世界各地主要产煤国家都不同程度地面临着煤层自燃灾害,如印度、俄罗斯、美国、澳大利亚、印度尼西亚等。 美国费城西北部的桑塔利亚,原本是一个宁静美丽的小镇,后来有人在这里开了煤矿,在给小镇带来繁华和富裕的同时,也带来了一场灭顶之灾。1962年5月,有人在废弃的矿坑了发现了微微燃烧的火苗,可从那以后,这里的火苗再也没有熄灭过。虽然当地居民想尽一切办法和越燃越旺的大火作斗争,但都以失败而告终,最后不得不搬离家乡,任其自生自灭。这座城镇也被许多媒体评为各种灾难催生的10大鬼城之一。 面对世界上的种种不解,我们始终怀着一颗虔诚的求知之心试图揭开这神秘的面纱,但在求知过程中我们仍需牢记:星星之火,可毁滔滔林海。当我们发现有野火出现时,无论能否查找到确切的原因,都需要想方设法及早扑救,将危险控制在萌芽之中,万万不可掉以轻心。 原文载于《百科知识》2010年7B期
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火药自燃有条件
fpe 2010-6-22 01:47
火药自燃有条件 6 月 21 日凌晨 1 时 40 分左右,平顶山市卫东区兴东二矿发生井下火药爆炸事故, 爆炸发生时井下有 72 名工人作业,爆炸发生后有 26 人逃生,其余 46 人全部死亡。 升井的 26 人当中有 6 人是属于伤势比较严重,这 6 人中有一属于危重病人,全身大面积烧伤,大概有 78% 的烧伤。 报道称,火药库爆炸引发一氧化碳倒灌,多数遇难矿工死于一氧化碳中毒。 作为安全工作者,笔者最怕看到的新闻就是结论出来得太早,匆匆忙忙抛出来的结论,往往具有两个用途,推卸部分责任和引导调查方向。这一次调查不到 24 小时就出结论,十分不妥。没有获得充分的证据,往往会误导以后调查研究工作,对于深入认识问题的本质不利。 报道中说,事故原因是自燃,意思是没有外来干预引发的灾难。但是,自燃也有很多种,英语有 Spontaneous Ignition 和 Auto-ignition 两者。前者是指燃料堆积,内部因为缓慢氧化生成热量而无法散热,导致温度升高,形成热失控( thermal-runaway )而点燃,后者由于其外部温度升高,接受能量,导致内部氧化反应加速而点燃。前者包括干草堆,煤堆,含油抹布堆等自燃现象,关键是需要体积大,保证不散热才有可能点燃。后者则不是自燃,而是热点燃,通过添加能量,温度升高而点燃,如深圳公交的自燃险象,关键是内部有热源,附近有燃料,所以是管理问题。一般人都不区分这两种情况,学过火灾动力学的消防工作者则比较清醒。火药自燃,应当是因为堆积而产生的自燃,不是高温产生的热自燃,虽然这两种都需要有一定的产生条件,因此都不是严格意义的自发过程。 导致自燃的条件包括:环境温度,环境湿度,堆积体积(或直径),化学特征等。最关键的参数是直径,超过一定的直径,内部蓄热不能散热,温度总会达到临界点而燃烧,虽然其发生有可能是数月时间的缓慢过程。第二个重要条件是温度,如果环境升温,则内部的氧化反应加速,有可能提前到达临界温度。这两个条件相互制约。如果环境温度高,则堆放体积小,如果温度低,则堆放体积大。这一次平顶山煤矿的管理十分混乱(搞不清多少人下井),估计是燃料堆放过多,并且通风温度控制失败造成的。两者条件必须同时满足才有可能发生热失控现象。 2003 年 7 月 28 日,河北省辛集市王口镇郭西烟花厂爆炸, 32 死 105 伤,晾晒的药球因天气温度异常升高引起自燃,诱发火药连环爆炸。对此,管理者没有意识到天气的变化,如果药球体积再小一点,就可以避开气温的变化。 第三种可能性是振动(摩擦生热)。早期炸药(如硝化甘油)对振动很敏感,运送甘油的火车来一次刹车就能引发爆炸。诺贝尔的贡献在于,使用硅藻土作减速惰化材料,吸收硝化甘油,形成黄色炸药 ,比传统炸药更安全更可靠,因此也可以更有威力地使用。如何引爆炸药?使用雷管。雷管爆炸产生的压力波直接可以点燃其他的炸药,就像氢弹必须使用原子弹来点燃引爆一样。二战以后,炸药工业开始转向氨基炸药,如 1947 年的德州爆炸事件,就是两艘满载炸药原料(氨)的轮船,分别自燃,失火而爆炸的。 1993 (?)麦克维收集了半吨(?)硝酸铵(用作化肥),把俄克拉荷马市政厅炸塌半边。今年,一个刚入籍的家伙想在时代广场重复这一行动,结果买错了化肥,怎么也点不着。当事者在飞机起飞前被抓获,原因是他买车时留下了自己的真实电话号码。 2008 年 3 月 26 日,新疆烟花爆炸事故, 24 死 8 伤,在销毁地点卸车时因碰撞或摩擦引起黑火药爆炸。 从这一次平顶山 卫东区兴东二矿发生的事故,可以看到当事人炸药管理不当,环境温度控制不当,或者运输工具使用不当。至于爆炸立即启动通风装置,产生负压引流,正压逃生的区域,则是另外的安全管理问题了。高浓度的一氧化碳中毒,以一般的抢救速度是无法幸免的。 有道是,自燃非自发,触发有条件,防积防高温,防震靠管理。
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[转载]震后飞来一座山 两年一直在冒烟
杨学祥 2010-6-8 09:01
震后飞来一座山 两年一直在冒烟 ■村民猜测:堆积体掩盖的地方曾经是硫磺矿,可能是埋在下面的硫磺在燃烧 ■专家分析:地震使地质结构发生改变,可能导致新的裂隙,冒出浅层天然气 北川羌族自治县陈家坝乡,这个512汶川大地震极重灾县中的重灾乡镇出现怪现象:龙坪村一座大山在地震时崩塌,飞过河对岸形成了巨大堆积体。从地震发生至今,这个堆积体无人点火,却一直往外冒烟。 龙坪村这冒烟的山体,在当地引发了不少猜测甚至担忧:难道像电影《2012》中那样,地球因地热而熔化?这是不是地热的预警? 震后大山 从东南飞向北面 堆积体原是位于龙洞沟东南面的一座大山,地震时因滑坡、崩坍等原因移动到了龙洞沟北面。 而被当地人称为龙洞沟的地方,按照日常的理解是一条溪流,溪流震前蜿蜒在群山中。 地震后,东南面的大山飞越而过,不仅将北面的山埋了部分,在沟侧形成堆积体,这一堆积体还将原本清澈的龙洞沟溪水掩埋了大约500米。 龙坪村村委会主任杨木估计:现在堆积的面积可能有三四十亩哦。 像龙坪村这样的震后堆积体其实不是独一无二的,但震后两年多,这个堆积体不仅一直往外冒烟,还伴有呛鼻气味。 持续两年 这烟高温刺鼻 正在外地出差的龙坪村陈支书听人问起这个地方,大声描述:那个味道呛人得很,温度还高,走近了手不敢放拢。 在距离堆积体约300米的地方,住着龙坪村一社的村民们。两年多,他们已经总结出经验,不能站在距离堆积体10米范围之内。站在10多米之外还觉得多烤人。陈支书则用电灯的瓦数来形容这股烟的温度:最少有五六十瓦。 不能靠得太近还有一个重要原因是这股烟味道令人难受,有人形容其味如硫磺,也有人觉得像关在屋子里烧蜂窝煤。 一个月前 白烟变成青烟 最近,村民们有些坐不住了:原来冒出来的烟子是白色的,一个多月前,连颜色都变了!变成青烟了,就像家里烧火做饭那种烟色。 对此,村民们猜测,一是由于堆积体掩盖的地方曾经是硫磺矿,埋在下面的硫磺在燃烧。再则,龙坪村一带有大量黑色土壤,地下可能有煤导致煤层自燃。 大家想不通的是,为什么会持续这么长时间?又为什么烟的颜色在一个月前突然变了?于是有了新的猜测:这股烟来自地热异常。但杨木直接否定了这种说法:我觉得不是地热,地热冒烟应该是没有味道的,这个烟子的味道大得很。 最新动态 可能是硫化物自燃 昨日,陈家坝乡田土所所长赵勇一行对这奇怪的堆积体进行了勘测。赵勇说,这个堆积体基本上等于一座小山,但冒烟的地方面积很小,宽3至4米,长度可能有70至80米。 根据现场勘测的结果,赵勇认为堆积体冒烟是一种很自然的自燃现象,从气味和此前该处是硫磺矿的状况看来,可能是堆积体中含有硫化物或磷化物自燃。我们已经把情况报告县国土局地矿股。赵勇说。 专家解析 地热异常可能性小是天然气可能性大 北川滑坡体持续两年冒出味道刺鼻的怪烟,究竟是什么原因? 四川省地矿局区域地质调查队总工程师范晓表示,根据目前能获知的信息,他推测滑坡体冒烟与地热关联性不大,有可能跟地下浅层天然气有关。但范晓同时指出,因为无法确认烟冒出的角度以及热力的深度,不好最终判断,如果这股烟的温度确实比较高,也可以认为是地热的异常。 范晓推测,四川气候潮湿,出现煤层自燃的可能性并不大,可能跟地下天然气有关:地震使地质结构发生改变,断裂活动可能导致新的裂隙,这些新裂隙中有可能冒出浅层天然气。范晓建议从安全角度考虑,对气体进行取样,查明原因。 早报记者吴楚瞳 名词解释 地热异常 地下温度和地热梯度比周围地区显著增高的现象。表现为地面温度高,潜水温度高,有特殊的地植物和小气候的标志,有特殊的地下水化学成分,有温泉或间歇泉等。地热平均增温率约为3C/100米。不同地区地热增温率有差异,接近平均增温率的称正常温区,高于平均增温率的地区称地热异常区。地壳板块边沿、深大断裂及火山分布带等,是明显的地热异常区。 小知识 环球性的地热带主要有下列4个: ★环太平洋地热带: 它是世界最大的太平洋板块与美洲、欧亚、印度板块的碰撞边界。世界许多著名的地热田,如美国的盖瑟尔斯、长谷、罗斯福;墨西哥的塞罗、普列托;新西兰的怀腊开;中国的台湾马槽;日本的松川、大岳等均在这一带。 ★地中海喜马拉雅地热带: 它是欧亚板块与非洲板块和印度板块的碰撞边界。世界第一座地热发电站意大利的拉德瑞罗地热田就位于这个地热带中。中国的西藏羊八井及云南腾冲地热田也在这个地热带中。 ★大西洋中脊地热带: 这是大西洋海洋板块开裂部位。冰岛的克拉弗拉、纳马菲亚尔和亚速尔群岛等一些地热田就位于这个地热带。 ★红海亚丁湾东非裂谷地热带: 它包括吉 http://morning.scol.com.cn/new/html/tfzb/20100608/tfzb372366.html
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[转载]科大验证过氧化物“自燃”猜想
xupeiyang 2010-4-25 06:58
2010-04-25 06:47:00 来源: 中安在线-安徽日报 (合肥)  堆放车间的化纤制品常常莫名其妙燃烧起来,这到底是什么原因呢?中国科大国家同步辐射实验室齐飞教授研究小组给出了答案。最新一期的国际著名期刊《德国应用化学》发表齐飞教授与法国科学家合作研究的成果,首次在实验上揭晓过氧化物是碳氢化合物燃烧推手的秘密,验证了长达20年的自燃猜想。 所谓自燃,是指可燃物质在没有外部火花、火焰等火源的作用下,因受热或自身发热并蓄热所产生的自行燃烧,是一种受低温氧化机理控制的过程,它是化纤制品、塑料等产品燃烧的罪魁祸首。近20年来,科学家们假定碳氢化合物自燃是过氧化物作祟,但从来都没有真正捕捉到这一神奇之物。2009年6月以来,齐飞教授研究小组与法国研究人员合作,探索碳氢化合物自燃秘密。他们将同步辐射真空紫外光电离质谱技术与射流搅拌反应器结合,模拟出发动机点火过程,在丁烷低温氧化过程中探测到多种过氧化物,首次在实验上验证了假定,这一研究成果发表在最新一期国际著名期刊《德国应用化学》上。 碳氢化合物自燃,并非只有害处,它对人类也有益处,内燃机之所以能够点火成功,就是因为汽油自燃的功劳。齐飞教授在研究中还发现,低于自燃温度时,碳氢化合物低温氧化会出现奇妙特性,如在277℃时出现形似火焰的冷火焰,在377℃左右时反应活性随温度上升而下降。齐飞教授说,认清碳氢化合物低温氧化的机理,可以帮助人类扬长避短地利用自燃现象,对于内燃机设计和石油化工安全等实用领域意义重大。(记者刘纯友) (来源:中安在线-安徽日报)
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