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一枚鞭炮引爆87公斤TNT当量!下水道爆炸为何威力这么大?

孩子放炮,家长要看紧

许多地方已经放了寒假,“神兽”们从学校里放了出来,又临近春节,有些事情需要提醒提醒。其中最重要的一条就是孩子的安全问题。(本文有多幅爆炸动画图片,可能引起不适,请选择观看)

近日,四川达州一孩子将鞭炮扔进下水道井盖引发爆炸,一排井盖被炸飞,场面惊险,所幸没有造成人员受伤。

孩子扔鞭炮炸飞一排井盖

类似的事故并非第一次发生,事实上,孩子放鞭炮造成下水道爆炸事故每年都有若干次,一些孩子因此严重受伤,还有的丢掉了性命。

9岁男孩被炸飞不幸身亡

下水道为什么会爆炸?

许多人都知道,发生爆炸的是沼气。沼气一种易燃的混合气体,因为其中有约70%的成分是甲烷,甲烷能在空气中燃烧,是公认的清洁能源。

甲烷分子由1个碳原子和4个氢原子构成,它燃烧时会与空气中的氧气发生反应,产生水和二氧化碳,并且释放出大量的热:

CH?+ 2 O?→ CO?+ 2 H?O + 热

甲烷是一种清洁能源

正常情况下,当我们在空气中点燃甲烷时,燃烧只发生在两种气体接触表面薄薄的一层。但是如果将甲烷跟空气按比例充分混合在一起,情况就发生了改变,化学反应会在瞬间完成,热量刹那间释放出来,气体剧烈膨胀,这就是我们常说的爆炸。

铁桶中甲烷混合气体爆炸瞬间

下水道里的沼气从哪里来?

沼气主要是微生物分解发酵有机物产生,其中的主要成分是甲烷和二氧化碳,还有少量氮气、氢气和微量的硫化氢、氧气。甲烷无色无味,沼气的臭味主要是硫化氢引起。

许多小区地面密布井盖

如果你留意居住的小区,不难发现地面分布着许许多多圆形的铸铁井盖,其中一些是电力线路维修用的入口、有些是雨水排放的井口,还有一些上边写着“污”或“污水”,这通常是化粪池的窨井盖。一个住了很多人的小区,它的地下通常有些巨大的化粪池,这些化粪池是根据居住人口数量来建造的。化粪池的设计有规定标准,如果一栋高层楼房住了1000口人,那么它下边的化粪池容积至少应有250立方米。

污水井盖下面通常会有沼气

化粪池里集聚了大量排泄物,细菌在厌氧环境里缓慢地分解它们,经过一个多月的发酵,固体粪渣沉淀下来,液体经过两次过滤后通过排污管道流走。由于化粪池总体上是个密闭空间,微生物在发酵过程中产生的大量甲烷气体会聚集在化粪池上部的空间里,并且与上方排水管道带入的空气形成危险的混合气体。

一个孩子向井盖小孔喷射烟花造成爆炸

下水道爆炸的威力有多大?

并非所有的化粪池遇到火星都会爆炸。在我们太阳系的外围有一颗巨大的星球叫天王星,那上面充满着易燃易爆的甲烷和氢气,但你即便是往上面扔一吨鞭炮都不会将它炸毁,因为那里没有氧气。

与氢气相比,甲烷的爆炸浓度范围非常窄,当空气中混合有5%~15%的甲烷气体时,遇到火星它才会发生爆炸,低了高了都不行。

沼气爆炸与浓度有关

假设一个250立方米的化粪池里存了一半的废水和粪渣,就有125立方米的混合空气,这些混合空气中又含有15%甲烷,我们可以得到18.75立方米的甲烷气体。假设其中有10立方米甲烷参与了爆炸反应,我们来计算一下它的爆炸当量

在一个标准大气压、25℃下,1立方米甲烷的质量约0.657千克,化粪池中因此有6.57千克甲烷会发生爆炸。甲烷的燃烧热为55.5MJ/kg,6.57千克甲烷在爆炸时会产生365兆焦耳的能量。

1公斤TNT炸药爆炸时产生的能量大约是4.184兆焦耳,因此这个化粪池如果发生爆炸,将相当于87公斤TNT炸药的当量!

孩子受伤,井盖被抛到几十米高度后摔碎

由上面的计算结果,即便是化粪池容量缩小10倍,它的爆炸威力也至少相当于8公斤TNT当量,将一块几十斤重的铸铁井盖抛到几十米高完全不是问题。

从另一起沼气爆炸事故的监控视频我们可以看到,因为一个女孩往井盖的小洞里塞了一枚鞭炮,造成整个路面被炸开,3人重伤、1个孩子不幸夭忙,教训极其惨痛!

爆炸造成数人伤亡

惨剧多次发生,怎么解决?

从多起下水道爆炸的监控视频画面我们可以看出,有些孩子知道将鞭炮扔进窨井盖是危险的,他们大多会在第一时间跑开,只有少数在爆炸发生时还愣在原地。作为家长,我们不仅要让孩子意识到这样做的危险性,同时还应该管教好孩子,严格约束他们的行为。即使是路人看到孩子们往下水道塞鞭炮,也应该及时制止。

孩子扔鞭炮后迅速跑开躲过一劫

孩子们永远都有好奇心,他们常常意识不到后果的严重性。社区工作人员应该时常监测化粪池沼气集聚的情况,废水污物及时抽走、有害气体及时排除。临近春节期间是鞭炮销售旺季,熊孩子出没,我们更要防患于未然,避免悲剧发生。

千万不要往下水道扔鞭炮