实验室常见事故原因分析：化学安全基础

由实验室事故原因调查统计分析，在实验室发生事故的常见问题是：化学危险品的不当使用和储存，有害物质的接触，操作不当和爆炸等。

（一）强氧化剂使用

由于强氧化性物质，因加热、撞击而分解，放出氧气与可燃性物质发生剧烈燃烧，如高锰酸钾类、过氧化物等；强酸性物质与有机物或还原性之类物质混合，发生作用而发热，如高氯酸、氯磺酸等；低温着火性物质在较低温度下着火而燃烧迅猛的可燃性物质，如黄磷、金属粉末等；自燃物质，在室温下，一接触空气即着火燃烧，如有机金属化合物、金属催化剂等；禁水性物质与水反应而着火，有时还由于产生的气体而发生爆炸的物质，如金属钠、碳化钙等而发生爆炸。

例如，乙腈纯化蒸馏蒸气逸散至邻近加热器，并波及附近化学实验室，丙酮与水混合后而引发火灾。重铬酸钾和高锰酸钾是普通的氧化剂，当两种氧化剂分别与乙二醇在常温下混合时，高锰酸钾10s后即可发火，而重铬酸钾既不发火也不发热。但是，在100℃，混合重铬酸钾和乙二醇，该混合物发热，并且温度上升到170℃。重铬酸钾和浓硫酸的混合物作为铬酸洗液常用于洗涤玻璃器皿。目前，由于提高了对铬的毒性认识而不大使用了，而用高锰酸钾代替洗液中的重铬酸钾。将高锰酸钾与浓硫酸混合时就产生过爆炸事故。也常常有人用高锰酸钾和硫酸进行制备氧化的实验，这也是危险的。将活性物质和爆炸性物质加以稀释使用时，可以减少危险性。

低浓度的过氧化氢一般认为是安全的。可是也有这种经稀释的过氧化氢发生事故的例子，其一是用稀过氧化氢进行废水处理时发生了爆炸事故。再一个例子是用稀过氧化氢进行氨的氧化实验时发生的爆炸事故。这类事故，分析其原因，都是由于过氧化氢和氨及其他的物质生成了爆炸性物质，而这种爆炸物质在分离浓缩过程中发生了爆炸。二氯甲烷处理含有过氧化氢的体系时，体系中有气体产生，并迅速升温后发生意外爆炸。

某学生在做叠氮化合物的实验室，反应都处理好了，他觉得反应容器要处理一下，结果在打开瓶塞的时候，一用力，发生爆炸。

以上的实例就是在没有预料的情况下发生爆炸的。因此，在使用活性化学品时，即使是稀释物，也应该考虑到爆炸的可能性。

（二）冰箱爆炸起火

近十几年来，在高校及所属研究院中，由于在冰箱中放置一些萃取或透析中使用有机试剂，如乙醚萃取残余液，石油醚、丙酮、苯、丁烷气等一些闪点低的化学危险物品和药品放入冰箱内保存，因为冰箱所使用的一般都是非防爆电器，电源自动切换，控制元件的触点上会闪发出电火花，当电冰箱内温度在0℃左右时，闪点低于0℃的物质，在箱内会发出一些可燃气体，与空气混合形成爆炸性混合气体，被冰箱压缩机启动时的电火花引爆，发生爆炸起火。造成重大安全事故和巨大财产损失，诸如此类有报道的冰箱爆炸事件就有10多起。

由于冰箱内温度较低，若在冰箱内放置沸点低、闪点低易燃易爆的化学物品后，它们在低温条件下会挥发出可燃气体。即使瓶盖扭得很紧，低温也往往会导致瓶壳收缩，气阀松动甚至瓶壳破裂。挥发出的可燃气体与空气混合形成爆炸性混合物充斥在冰箱内，遇到温控开关（或其他控制开关）启闭发生的电火花极易爆炸。所以，冰箱用户们千万不可随便将化学物品存放在冰箱内。电冰箱爆炸起火，主要是有些人在使用冰箱时，把一些闪点低的化学危险物品和药品放入冰箱内保存。

（三）错误使用引起的事故

用错药品引起的事故，大多是在没有防备的情况下发生的，因此其后果是十分严重的。如盐浴用的熔盐是由硝酸钠、硝酸钾以及亚硝酸钠组成的混合物，可在较低的温度下熔融，而且可以长时间安定地使用，因此是一种方便的热介质。这种热介质在生产中是用供应的盐类原料按比例混合调制而成。但当错用了某种有机酸的钠盐加到反应槽中进行电加热器加热时，立即发现在加热器的附近冒出大量的褐色二氧化氮，必须立即切断加热电源并加水阻止异常反应的进行。这类事故是由于在准备上述无机氧化剂类药品时，误口授名称或者未仔细核对试剂名。

另有一例，当把醇胺的氢溴酸盐和三溴化磷混合，在水浴中加热使之反应时，突然发生爆炸。检查所用的全部药品，结果发现，醇胺中和时所用的氢溴酸实际上是含有金属高氯酸盐的废液。所以，对于含有活性化学品的废液应当及时处理掉。一定需要保存时，必须清楚地写明其内容。实验室也经常发现有些学生将配好试剂或用剩的试剂装瓶后不贴标签，或标签字迹不清楚，时间长了因为忘记而搞错试剂，引发不安全事故。

（四）违反实验室操作规程

学生在实验中用火、用电及危险物品时，若违反规程规定，也能引起火灾。如有电感的实验设备在使用时用物品覆盖在散热孔上，使设备聚热导致设备燃烧；用火时，周围的可燃物未清理完，火星飞到可燃物上引起燃烧；化学实验时，将相互抵触的化学试剂混在一起，试验温度过高或操作不当，也能引起火灾事故。特别是不按操作规程进行实验极易发生火灾事故，如果按操作规程进行试验，一般不会发生爆炸燃烧事故。如：做封管反应，反应结束后用毛细管取样时，由于开盖时温度没有降至室温，体系中仍有余压，反应液溅到眼皮上。用高压釜进行加氢反应时，先将钯碳和固体原料加入釜中后再加入甲醇溶剂时发生着火，这起事故主要是由于加料顺序错误且加料过快所致。又如用30g四氢铝锂在氮气保护下加入到重蒸THF过程中起火，事故原因有三点：（1）单锅投料量过大；（2）加入速度过快；（3）氮气未将装置中的空气充分置换干净。

又如，有学生用完重氮甲烷后，会加点酸去破坏剩余的重氮甲烷，一般应该要求用稀的盐酸或醋酸，但因为图省力，直接加入浓盐酸，结果和残余的碱剧烈放热，重氮甲烷的乙醚溶液发生爆炸。

（五）反应失控引起火灾爆炸

许多化学反应如硝化、磺化、氧化、氯化、聚合等反应都是放热量较大的反应。在反应容器内进行反应时，若正常的反应过程失控，反应热蓄积，反应体系的温度随之升高，反应速度加快，体系内压力增大，当内压急剧上升超过容器的耐压能力时，容器破裂，高压物料从破裂处喷出。由于温度的升高，反应物料还可能发生分解、燃烧，引发反应失控火灾爆炸事故。

导致反应失控的原因有：反应热未能及时移出导致物料或物料泄漏、冲料引起燃烧爆炸，反应物不能均匀分散和操作失误，反应加热速度过快等。冷却剂选择不当，换热设备不能及时导出反应器中过多的热量，因器壁结垢传热效果变差，冷却剂供给设备发生故障、换热系统堵塞等原因，都可能导致反应热未能及时移出。停电、搅拌系统故障、桨叶损坏、转速不够、桨叶形式不当、物料粉碎度不够等则会使反应物料在器内分散不均匀，造成散热不良或局部反应过于剧烈而发生危险。或者温度下降，会使物料凝结，堵塞管道甚至造成设备、管道破裂，跑出可燃物料着火。违反生产操作规程，物料超装，催化剂加入过多，原料配比、投料次序和投料时间不当，冷却剂阀门开关失误，升温速度过快，压力操作过高，温度压力读错，计量仪器仪表有故障等原因均可引起物料化学反应的异常。许多化学反应，还会因物料中存在危险杂质而导致剧烈的副反应、过反应，甚至使反应异乎寻常加快，导致反应失控。

如在做硝化反应时意外发生喷料，主要是由于滴加温度偏低，造成开始滴加时反应比较缓和没有引发喷料，但大量加入后剧烈反应，最终导致喷料。用铝镍合金滴加浓碱加氢还原，如果滴加速度太快，由于是强烈放热反应，可能会导致暴沸乃至爆炸事故。易燃液体的蒸馏与回流操作不当，极可能引发火灾及爆炸事故。

（六）反应容器内形成爆炸性混合物

有些气态反应的原料混合气，其原料配比处在爆炸极限范围之内而具有爆炸性。例如，丙烯氨氧化反应的丙烯与空气在原料总体积中分别占6.16%和67.7%，两者之比为9.1%，丙烯浓度已在爆炸极限之内（其爆炸极限为2%～11%）；苯酐生产中萘与空气的质量比为1∶9左右，萘蒸气在空气中的体积浓度为2.25%（萘蒸气爆炸极限为0.88%～5.9%）。有的反应在接近爆炸极限的条件下进行，如氨氧化制稀硝酸，甲醇蒸气在空气中氧化，其配比接近爆炸极限；乙烯氧化生成环氧乙烷或乙醛的反应中循环气的氧含量在爆炸极限附近，如果控制不当易形成爆炸浓度。反应容器内可燃气体或易燃液体蒸气未置换或置换不彻底，也是形成爆炸性混合物的重要原因。

某大学实验室利用绝热卡计进行过氧化丁酮失控反应测试实验时，因事先未知实验样品所产生的温度与压力变化幅度，使用过高样品测试浓度，实验物质瞬间释放大量反应热，引起压力急速骤升，内部压力迅速累积，导致仪器压力表失控，测试罐炸开，造成仪器破损。有学生在2个100mL封管中，用液氨在120℃时做两个氨解平行反应，由于饱和蒸汽压过高，两个封管同时爆炸，导致通风橱玻璃炸碎。

如果在正压系统内形成负压，把空气吸入与可燃物料混合，会形成爆炸性混合物；在负压生产系统内，如果出现正压的情况，也易带来火灾危险。(www.chuimin.cn)

（七）不相容性物质混合导致爆炸

在实验室化学反应中，常因为观察不到反应现象，或不了解物质的反应特性，因此使用过量的反应物质或不正确的实验方法进行实验，导致火灾、失控爆炸、不相容反应危害等。

某大学实验室进行半导体混式清洗流程反应危害评估时，利用此流程所使用的清洗化学物质——过氧化氢（31%）、硫酸（98%）及异丙醇（100%），与敞开容器进行不相容混合，观察反应危害性，结果产生混合溶液温度骤升（最大温度变化为23s内，混合液温度由26.3℃升至171.9℃）暴沸、溢流与双相排放等不相容反应现象。又如：某学生用试管进行丙酮与双氧水的氧化反应，将析出的沉淀物，倒入经氧化试验后以清水冲洗过的试管内，再以本生灯加热，可能由于试管未清洗干净，试管中突然冒出大量白烟，随即发生爆炸，玻璃碎片四溅，造成该学生左手、胸部、面颚等部位30多处割伤。

反应容器密闭不严，物料冲出，遇明火燃烧爆炸。或者反应容器中高压物料窜入低压系统与反应容器相连的常压或低压容器、储柜，曲于反应容器中高压物料的窜入，发生爆炸。采用水蒸气加热或水冷却的反应容器，若水蒸气或冷却水漏入容器内，容器内物料遇水分解放热，温度、压力急剧上升，造成冲料，发生火灾。如硝化反应，当硝化剂中进入水会促使其大量分解和蒸发，强烈腐蚀设备，还会造成爆炸。水通过设备蛇管和壳体不严密处渗进硝化物料时，会引起液态物料温度和气压上升。在物料泄放时，泄放口位置、高度未按要求设置，排出的物料飘散流入室内，遇明火燃烧爆炸。反应容器由于使用不当，导致破损，引起物料泄漏爆炸。如用氢化钠做反应时机械搅拌翅脱落，将瓶底打破，氢化钠落入冰浴中发生着火。在处理重氮化反应后酸性废液时发生喷料，主要是用固体氢氧化钠中和酸液，剧烈放热所致。又如一手钳开酒精灯正在燃烧的捻，一手向酒精灯灌酒精，可能导致整瓶酒精燃烧爆炸。这是因为酒精灯在使用时，灯内酒精液面上有高浓度的酒精蒸气。如果灯芯盖被打开，空气进入酒精灯内部，形成酒精蒸气和空气的混合气，如遇明火，就可引起爆炸，使酒精喷溅而成火灾。此外，如果灯芯盖有破损或与瓶口连接处有明显缝隙，空气也会进入酒精灯而发生爆炸。这是错误操作的最常见的酒精灯爆炸原因。

（八）实验不小心或无知引起爆炸事故

化学药品大多易燃易爆，但是往往会由于不注意或不清楚其化学反应特性，而导致爆炸事故。例如，有学生在做过氧化合物的实验时，用旋转蒸发仪浓缩含有过氧化合物的溶液，实验完毕时，不是小心地把空气放入，而是一下子就通气，结果由于空气的撞击引发爆炸。炎酷夏日，用乙醚做萃取实验，用分液漏斗里轻摇了一下，正准备放气时，发生炸裂。180℃即可完成的脱羧反应，而操作时当温度达到210℃才撤去电热套，之后温度惯性上冲至240℃，发生喷料事故，放出大量气体。在加压蒸馏容易分解的有机化合物时，由于加热没有控制好，而发生爆炸。以无水三氯化铝作为催化剂进行傅氏烷基化反应，使用回流水吸收放出的氯化氢，在反应完成后进行冷却，温度从80℃降到40℃，由于没有及时排空，水倒流到物料中，结果发生喷料事故。在用三氯氧磷做氯代反应时滴加三氯氧磷过程中，在开始滴加三氯氧磷时温度（15℃）过低，且滴加速度过快，造成开始滴加时没有引发，大量加入后剧烈反应，最终导致喷料。做封管反应，反应结束后用毛细管取样时，由于开盖时温度没有降至室温，体系中仍有余压，反应液溅到眼皮上而灼伤眼皮。做完重氮甲烷后，一般会加点酸去破坏剩余的重氮甲烷。但有学生加入浓盐酸（应该用稀的盐酸或醋酸），结果和残余的碱剧烈放热，而发生爆炸。进行萃取实验时候，未发现分液漏斗有一个裂痕，进行摇动时，溶液顺着桌面进入插座，引起电源短路，然后引发火灾。

（九）插头与插座虚接

插头与插座虚接，可产生温度高达3000℃的电弧，烤焦插座和电线。如果周围有可燃物如堆放的纸张，就可引发火灾。插销连接时与插座不能接牢，如感觉费劲或太轻松，使用中感觉插座发热，插座和电线有焦煳痕迹或闻到焦煳气味时，易引起火灾。负荷过小的插销板和插座，当电器电流大于插销板和插座额定电流时，一些插座或老式的插销板仍不跳闸而超负荷运行，长时间使用会导致插销板和插座过热、元器件融化、短路和漏电，可引发火灾。插头损坏不及时更换，用裸线头代替插头使用，造成短路或火花，引起可燃物起火。

（十）液氮不当使用

用玻璃管或瓶、扣盖离心管装样品，放置于液氮中。液氮是低温液体，沸点为-195.65℃，即使未浸入液氮，其罐中液面以上的空气部分也有-80℃或更低。当取出时管壁的性质已经改变，承受不住膨胀的气体压力，或本身快速升温时压力不均，发生爆炸。这最容易造成附近的人员面部损伤（因此戴眼镜的人有优势）。因此，在液氮操作时，一定要使用专门的液氮冻存管，用一种内旋式上盖，而不是尺寸大于管子的外旋式盖子。如果盖子与管不是用同样材料制成，升温时膨胀系数不同，也有可能迸飞。

在移动液氮或液氧罐时，有时会不慎倾翻。此时低温液体喷涌而出，气雾弥漫。不要随意将罐子扶起，应远离液氮流经之处，任其流光散尽。但在人群稠密处例外。这是因为低温液体汽化为气体时，体积会迅速膨胀。在0℃，一个大气压下，1L液体汽化为气体：氧为800L，氩为780L，氮为647L。在倾倒的密闭容器内，因液化气体迅速汽化使压力升高，易引起容器超压危险。此外，液氧、液氮、液氩均为低温液化气体，在1个大气压下，液氮沸点为-195.65℃；液氩沸点为-185.71℃；液氧沸点为-182.83℃。当与人体皮肤、眼睛接触会引起冻伤（冷烧灼）。因此，在无经验、无防护设备的情况小，不推荐抢救财产的行为。

（十一）不当处理废液

在处理没有标识的废液时，用pH试纸检测定性为酸性后倒入废酸桶中，液体突然从废酸桶中喷出，后经鉴定不明物为三氯氧磷。实验中将HCN废液倒入含次氯酸钠的碱溶液中，导致废液瓶爆炸。将含有NaH或Na的反应废弃物的瓶子丢在垃圾桶中，遇水立刻冒出大量白烟，有小火苗出现，发生爆炸。向下水道一次倾倒大量有机液体，导致可燃挥发物充斥下水道，对如厕吸烟者等构成威胁。向下水道排放未经消毒的有害病菌或高浓度的有害化学品——其中有致癌物、致畸物等，造成的损害可能持续几代人。混合医学垃圾和生活垃圾——可造成环卫从业者的感染和大面积环境污染。废针头和碎玻璃不经包装丢弃——自己或他人被刺、感染。用正己烷处理过量的氢化钠后加入少量水，之后将其倒入碱缸的瞬间发生起火，其主要原因是氢化钠没有完全破坏，遇水打火，同时引起碱缸中的乙醇发生着火。废液试剂瓶，尤其回收装有强氧化剂的试剂瓶，不及时处理，放置过久，容易生成过氧化物，易引起爆裂。例如，回收待用的二氯亚砜，不贴标签，长久放置后，产生爆裂。

（十二）人为失误

例如，一些物品放在烘箱中，烘干后忘记取出，由于时间过长，引起燃烧。烘箱内烘可燃、易燃、易燃挥发性物质，发生燃烧事故。湿手接触电插座、开关、（电泳仪）电源接头，有水或试剂流过或溅出电源和电器等会导致漏电或触电。一些高档仪器，使用后，忘记关灯源，仪器的紫外灯或荧光灯等长期开着，或灯源部件处通风散热不佳，造成事故。减压操作没有根据物质性质，选用合适的减压系统控制条件，或没有开冷凝系统，导致物料暴沸或冲料，造成事故。易燃液体的蒸馏和回流，用明火加热。电烙铁，用后忘了拔去电源，搁在实验桌上或者随意放在橡胶、塑料、木制品等物品上，时间长后起火等。

例如，有学生在使用油浴做过夜反应时，油浴传感器忘记放入油浴导致温度失控而发生着火。在使用过氧乙酸的时候，由于没带防护眼镜，结果过氧乙酸溅到眼睛，致使双眼受伤。从酸缸中捞取玻璃器皿时不加防护，或不带乳胶手套，被肉眼不可见的洗液灼伤。如有学生使用三乙基铝的时候，不小心弄到了手上，由于没有带防护手套，出事后也没有立刻用大量清水冲洗，结果左手皮肤严重灼伤，需要植皮。其他可导致皮肤、呼吸道黏膜损伤的不正确的操作还有：将水倒入浓硫酸中、加热试剂管口朝入或俯视管口、直接嗅试管中逸出的气体、直接加热量筒等。实验室经常用水泵，由于经常抽有机试剂，但水泵换水不及时，水泵中将累积大量有机气体，一旦水泵开关处发生短路时打火，将容易引发火灾事故。

（十三）隐形杀手

不在规定的实验区内操作：如放射性同位素、有毒物质的挥发物、有毒有害病原体或实验动物以及任何性质不明的来源上有潜在危险的物品。不按要求佩戴防护用品。违规操作放射性同位素，如：不戴手套、头面部不防护、乱扔乱放放射性物品、实验结束后不即刻清洗沾染上同位素的可回收物、发生污染后不报告。有毒物质流失处理不当，如水银温度计破碎后，水银掉在地上会形成许多水珠，如果不及时收集，就会很快挥发到空气中，水银蒸气有很大的毒性，通过人的呼吸道可进入神经系统，使人中毒。如果不小心碰到皮肤上也能进入人体，危害人体的健康。

（十四）不正规的仪器操作

如离心机转头不拧紧盖、不配平，高压锅盖未对角拧紧、加水不够；非自动高压锅消毒过程不在场；高温烤箱中放纸张、纱布、橡胶或塑料制品；开紫外灯忘记关掉，导致长时间暴露在紫外线下；用石英蒸馏器制备蒸馏水时，先开电源后开冷却水；反应烧瓶里添加物料超过烧瓶溶剂的2/3，导致反应过程中加热后物料体积增大而溢出，将烧杯放在电热套中进行加热反应，烧杯发生倾斜，有机溶剂流入电热套，发生着火，这次事故主要是由于敞口（烧杯）加热有机溶剂所致等原因。一位老师在使用分液漏斗时塞子上没涂真空脂，一摩擦就把乙醚给烧起来了。

分析以上实验室事故发生原因，事故大多与危险化学品有关，主要包括：实验过程操作不当，引发火灾、爆炸事故；实验室化学试剂管理、储存不当，导致药品被随意带出实验室或储存不当过程中药品发生泄露，进而引发事故等。进一步探究实验室危险化学品相关事故的原因，主要是实验室管理本身存在漏洞和实验室安全知识缺乏。事故的发生不仅仅在于它的起因，许多事故的发生往往与人的行为有密切联系。

曾经有一种错误认识，即“怕油不怕气”，比如一个汽油桶，如果里面装满汽油，则人们就认为很危险，若是空的，就以为没有危险。实质恰恰相反，汽油发生燃烧是其挥发出的蒸气在燃烧，而不是液体的汽油。蒸气占全部体积的1.4%时，就可以发生爆炸。因此，在电焊空汽油灌时，必须用火碱反复清洗；若罐内装有汽油，则焊点离液面越近，危险性就越大。再比如液化石油气时，液态变为气态时体积会增约至250～300倍，冰箱的启动火花即可将其引燃。