2月3日，美國俄亥俄州一列運(yùn)有危險(xiǎn)化學(xué)品的火車發(fā)生脫軌，裝有氯乙烯等化學(xué)品的五節(jié)火車出現(xiàn)泄漏，造成有毒的氯乙烯氣體擴(kuò)散。事故發(fā)生后，當(dāng)?shù)卣谶M(jìn)行評估后，采用“受控焚燒”的方式進(jìn)行處理，現(xiàn)場出現(xiàn)濃濃黑煙，這也進(jìn)一步加劇了當(dāng)?shù)孛癖妼τ谑鹿饰：π缘目只?。?jù)報(bào)道，在距離事故不遠(yuǎn)的地方，已經(jīng)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了死亡的鳥類和魚類。

圖片來源：CCTV

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什么是氯乙烯？

氯乙烯是一種非常重要的基礎(chǔ)化工原材料，最主要的用途就是生產(chǎn)聚氯乙烯樹脂。

在生活中，聚氯乙烯幾乎無處不在，簡稱PVC（Poly Vinyl Chloride，英語國家常用Vinyl直接指代這種材料，簡稱V），既可以被加工成硬質(zhì)塑料，也可以被加工成軟質(zhì)塑膠。例如，白色的落水管、半透明的桌墊布、汽車座椅的人造革等，都會大量用到PVC材料。在數(shù)十種常用的塑料種類中，PVC與聚乙烯和聚丙烯長期占據(jù)總用量前三的位置，近幾年的全球生產(chǎn)總量保持在6000萬噸左右。

氯乙烯是生產(chǎn)PVC的單體原材料，每生產(chǎn)一噸PVC至少需要一噸聚乙烯，因此氯乙烯的產(chǎn)量也非?？捎^，在一定程度上也能反映工業(yè)水平。

氯乙烯有多種生產(chǎn)路線，例如乙炔法，采用乙炔和氯化氫加成的方式，是氯堿工業(yè)的組成部分，常出現(xiàn)在高中的考題中。而在美國，主流的方法是乙烯法，乙烯先和氯氣加成得到二氯乙烷，再由二氯乙烷脫去氯化氫，就可以得到氯乙烯。

因此，氯乙烯并不是一種罕見的化學(xué)試劑，而是一種工業(yè)上應(yīng)用很普遍也很成熟的物質(zhì)，對它的研究已經(jīng)相當(dāng)豐富。

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氯乙烯有毒

但急性毒性并不是很高

所謂“急性毒性”，指的是突然攝入（包括經(jīng)口鼻和經(jīng)皮膚等途徑）一定量的化學(xué)物質(zhì)后出現(xiàn)的中毒，一般用LD50或LC50來標(biāo)記。LD50指的是半數(shù)致死量，是指攝入這么多量的物質(zhì)后，實(shí)驗(yàn)動物出現(xiàn)一半死亡；LC50指的是半數(shù)致死濃度，是指在這樣的濃度下特定時(shí)間后，實(shí)驗(yàn)動物出現(xiàn)一半死亡。由此可見，LD50或LC50的數(shù)值越小，這種物質(zhì)的毒性越強(qiáng)。

根據(jù)國際風(fēng)險(xiǎn)協(xié)會（Society for Risk Analysis，SRA）出版的《風(fēng)險(xiǎn)評估與管控》一書[1]，以大鼠為動物實(shí)驗(yàn)時(shí)聚乙烯的吸入LD50數(shù)值為26g/kg，這個(gè)數(shù)字甚至遠(yuǎn)比食鹽更大，這意味著氯乙烯毒性更低，換算下來，差不多需要直接飲用1.5公斤的氯乙烯才會致人死亡。

但是，急性毒性除了可能致死外，還包括其他一些癥狀。就氯乙烯而言，很直接的反應(yīng)是惡心和暈厥，這是因?yàn)槁纫蚁┻€有麻醉作用，對神經(jīng)系統(tǒng)造成破壞。此外，即便是較低濃度的氯乙烯（0.1%），皮膚也可能會出現(xiàn)反應(yīng)。因此，在充斥著氯乙烯氣體的環(huán)境中，人類會感到很不舒適。

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氯乙烯泄漏

對人體有什么影響？

對人體而言，氯乙烯更大的風(fēng)險(xiǎn)在于長期而慢性的毒副作用。在國際癌癥研究中心（International Agency for Research on Cancer，IARC）的分類中，氯乙烯屬于一類致癌物，也就是對人體有明確致癌作用的化學(xué)物質(zhì)。由于早期的生產(chǎn)車間并無足夠的防護(hù)措施，生產(chǎn)工人暴露于氯乙烯當(dāng)中的問題非常普遍，氯乙烯和癌癥之間的相關(guān)性研究也因此比較充分。研究表明，氯乙烯與多種流行的癌癥（如腦癌、肺癌、肝癌等）可能存在關(guān)聯(lián)，但相關(guān)機(jī)制還不明確。目前，世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)已將氯乙烯列入1類致癌物清單中。

除了癌癥以外，長期暴露于氯乙烯環(huán)境中，也會引起其他一些慢性疾病，例如美國衛(wèi)生與人類服務(wù)部公布的《毒性物質(zhì)檔案-氯乙烯》記載，有研究對早期的氯乙烯工廠生產(chǎn)工人進(jìn)行追蹤，發(fā)現(xiàn)存在甲狀腺功能不全的問題，病人無法正常地?cái)z入碘元素。

正因?yàn)榇?，大量氯乙烯泄漏，對于周邊居民的健康威脅不可估量。

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氯乙烯泄漏

該如何處理？

氯乙烯的沸點(diǎn)是-13.4℃左右，也就是說，在一般氣候條件下，氯乙烯處于氣態(tài)，只有在極寒時(shí)，它才處于液態(tài)。為了運(yùn)輸方便，一般采用加壓液化的方式，這樣一來，即便是在常溫條件，氯乙烯也可以保持液態(tài)。受制于此，對于泄漏氯乙烯的處理，往往會比較棘手，空氣中總是會彌漫著大量的氯乙烯氣體，影響救援也難以收集。此次事故所在地俄亥俄州，在火車脫軌發(fā)生時(shí)，氣溫已經(jīng)高于氯乙烯的沸點(diǎn)，因此泄漏口會不斷地噴射出氣體。

氯乙烯具有可燃性，并且在濃度超過一定臨界值后，還會發(fā)生爆炸。考慮到這一點(diǎn)，此次事故的處理，采取一種看似簡單有效的辦法，即點(diǎn)燃氯乙烯，在可控條件下將氯乙烯燃燒殆盡。

但是，這樣做的后果實(shí)際上比氯乙烯原本的泄漏問題更麻煩。

理論上講，氯乙烯燃燒后的產(chǎn)物是二氧化碳、水和氯化氫，這其中的氯化氫就是鹽酸中的有效成分，雖然有毒害，但是極易溶于水，可以用消防設(shè)施控制其危害。

然而，氯乙烯含有氯元素，它本質(zhì)上一種阻燃的元素，這就使得在沒有專業(yè)的焚燒設(shè)備時(shí)，氯乙烯的燃燒很難充分完成，現(xiàn)場點(diǎn)燃后出現(xiàn)的濃濃黑煙就是明證。在燃燒溫度和氧氣濃度都可能達(dá)不到要求時(shí)，氯乙烯的燃燒除了產(chǎn)生上述物質(zhì)外，更會出現(xiàn)一些副反應(yīng)。這其中，最恐怖的一種副產(chǎn)物是光氣（碳酰氯）。

當(dāng)氯乙烯不充分燃燒時(shí)，會形成較多的一氧化碳，而在燃燒過程中，還有大量的氯原子中間體，在溫度與光照的作用下，兩者很容易結(jié)合成光氣。光氣是一種劇毒物質(zhì)，具有窒息性，即便濃度很低，也有可能致人死亡。第一次世界大戰(zhàn)中正是這種物質(zhì)將毒氣戰(zhàn)推向不可逆轉(zhuǎn)的深淵。在可控燃燒之后，周邊有動物出現(xiàn)死亡，很可能是因?yàn)楫a(chǎn)生了包括光氣在內(nèi)的各類有毒氣體。

除此以外，氯乙烯的燃燒，還有可能產(chǎn)生其他各種副產(chǎn)物，這與現(xiàn)場的其他物質(zhì)也存在關(guān)聯(lián)。例如，氯乙烯在高溫條件下會發(fā)生聚合，形成前面提到的PVC，而PVC在燃燒時(shí)會形成氯苯類中間體，并進(jìn)一步產(chǎn)生二噁英。二噁英素有“世紀(jì)之毒”的稱呼，因?yàn)樗亩拘员惹杌镞€要高出很多，并且穩(wěn)定性也很高，在空氣和土壤中會長期保留。

在歷史上，對于氯乙烯的焚燒問題研究不算很充分，這可能也是此次事故后不會盲目采用此法處理污染物的原因。

目前有據(jù)可依的是，1999年的科索沃危機(jī)時(shí)，以美國為首的北約曾向南聯(lián)盟的潘切沃發(fā)射了35枚導(dǎo)彈，目標(biāo)是當(dāng)?shù)氐幕S。在這些化工廠遭到破壞后，超過五萬噸的原油以及氯乙烯單體被點(diǎn)燃，其中氯乙烯的總量據(jù)估計(jì)在數(shù)百噸，與本次俄亥俄事故大體相當(dāng)。事后，包括二噁英、多環(huán)芳烴（主要由原油不充分燃燒產(chǎn)生）在內(nèi)的各種有毒氣體，都在當(dāng)?shù)氐乃w及土壤中發(fā)現(xiàn)。

因此，在通過簡單的焚燒處理之后，當(dāng)?shù)卣呀?jīng)建議外出躲避的民眾返回，然而在事故地附近地區(qū)，今后的數(shù)年里都將面對污染難題，對當(dāng)?shù)氐拿癖娊】狄约吧鷳B(tài)環(huán)境都是不小的威脅。

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這次事故影響范圍有多大？

本次泄漏事故勢必會對當(dāng)?shù)丶爸苓叺貐^(qū)生態(tài)環(huán)境、野生動物、當(dāng)?shù)鼐用駧韲?yán)重的后果，具體的影響程度、持續(xù)時(shí)間還需要后續(xù)長期監(jiān)測、評估。同時(shí)，我們應(yīng)該理性面對，不必過分恐慌。畢竟，不能脫離劑量來討論毒性。從目前的情況看，有毒物質(zhì)的影響范圍比較有限，即便考慮到地球的大氣環(huán)流影響，污染物飄出美國上空，濃度也早已降到相當(dāng)?shù)偷某潭攘恕?/p>

但由于二噁英會在土壤中長期保留，謹(jǐn)慎對待事故當(dāng)?shù)厮a(chǎn)的農(nóng)牧產(chǎn)品，是合理的。動物在吃了被二噁英污染的食物后，會在體內(nèi)持續(xù)積累。所以歷次食品二噁英超標(biāo)事件，幾乎都是發(fā)生在肉蛋奶這一類食物中?？傮w而言，還需要更多和長期的監(jiān)測數(shù)據(jù)，才能對這些問題給出更全面、準(zhǔn)確的回答。比較理想的處理方式，是當(dāng)?shù)馗鶕?jù)監(jiān)測結(jié)果，劃定風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)，并禁止在其中進(jìn)行放牧活動或出售該地區(qū)出產(chǎn)的飼料。實(shí)在不放心，也可以在購買食物時(shí)，留意一下產(chǎn)地。

參考文獻(xiàn)：

[1]Barr, J.T. (1987). A Retrospective Look at the Carcinogenic Potency of Vinyl Chloride. In: Lave, L.B. (eds) Risk Assessment and Management. Advances in Risk Analysis, vol 5. Springer, Boston, MA

[2]Bogojevic, S, Mirkov, Lj, Stoimirovic, N, Pajevic, V, Krasulja, S, and Spasojevic, N. Environmental degradation as the result of NATO air-raids against Pancevo chemical plants - oil refinery/petrochemical plant/azotara fertilizer plant. Yugoslavia: N. p., 2002. Web

作者｜孫亞飛 中科院自然科學(xué)史研究所特聘研究助理 清華大學(xué)化學(xué)博士審核｜熊斌 湖南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院副教授