有趣的設施規則-2-(總則第12~13條)

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  「職業安全衛生設施規則」是考取職業安全衛生管理員必讀的科目,與職業安全衛生法規(母法)、職業安全衛生教育訓練規則、職業安全衛生管理計畫,及勞工健康保護規則並稱為基本科目,學員務必熟讀並銘記於心。

  設施規則特色為範圍廣、考題多,是兵家必爭、考生必讀科目,惟因法規讀來枯燥乏味,生澀難懂,學員學習起來是一個頭兩個大,故筆者希望從生活中、實務上,或科普的角度來與讀者分享,希冀為悻悻學子增添一點印象,以利學習效果。

第12條:三重性格的「著火性物質」

  設施規則第12條:本規則所稱著火性物質,指下列危險物:一、金屬鋰、金屬鈉、金屬鉀。二、黃磷、赤磷、硫化磷等。三、賽璐珞類。四、碳化鈣、磷化鈣。五、鎂粉、鋁粉。六、鎂粉及鋁粉以外之金屬粉。七、二亞硫磺酸鈉。八、其他易燃固體、自燃物質、禁水性物質。

  其實,本法條可從第八款「其他」類做歸納,因為著火性物質種類繁多,族繁不及備載,但依其特性可分為易燃固體(如本法條中的黃磷、赤磷、硫化磷等)、自燃物質(如黃磷、賽璐珞、磷化鈣等),及禁水性物質(金屬鋰、金屬鈉、金屬鉀、碳化鈣、磷化鈣、鎂粉、鋁粉、二亞硫磺酸鈉等),故特性與之相同但未列載於法條上的,全都歸納在本法條第八款了。

第12條第1、5款:橫刀奪愛的「禁水性物質」

  首先,我們來說明一下「禁水性物質」,禁水性物質較為常見的有金屬鋰、鈉、鉀、鎂粉、鋁粉等物質,該物質接觸到水(H2O)時,因水的組成含氧(O),這恐怖的野蠻情人會立即把水拆散,把「氧」搶過來,所以又稱其為「親氧性物質」,而當它與氧「熱戀」時,因「氧化還原反應」會生成大量的高溫、高熱,此時如果遇到易燃、易爆的元配氫氣(H2)時,就會讓氫氣(可燃性氣體)怒火中燒,產生氣爆,這便是禁水性物質野蠻之處,如圖一所示。

  大家是還否記得國、高中實驗課中,老師曾將微量「金屬鈉」投入水中,並要我們配戴護目鏡、穿著實驗衣,保持距離觀察,實驗結果發現微量的金屬鈉會在水面上發出「霹靂啪啦」的爆裂聲響,其原因就是因為「金屬鈉」和水反應後,釋放出大量的熱,並使放出的氫氣在空氣中燃燒爆炸之故。

第12條第1、5款:「英雄末路」,不能灑水,如何滅火?

  問題來了,如果「禁水性物質」不能灑水,一旦發生火災,我們要如何滅火呢?在火災分類上,金屬性火災屬於「D類」火災,D類火災的滅火需要使用「特殊乾粉」或「消防砂」來滅火,特殊乾粉與一般乾粉不一樣,且台灣未有量產,需從國外進口,而進口的單價每瓶皆以萬元起跳,故廠區如存有「禁水性物質」,為了滅火成本,通常會備置大量的消防砂,當火災發生時,覆蓋在金屬物質上,一來可以吸熱「降溫」,一來則是「吸濕」減少延燒,當然大量的消防砂覆蓋,也能達到隔絕氧氣、窒息火災的效果。

  如圖二案例:桃園縣蘆竹鄉某工廠,因製造3C產品鋁鎂合金外殼所需,廠房存放約十噸「鎂粉」,起火當天疑似因天氣「潮溼」造成鎂粉起火燃燒,火勢迅速蔓延,消防車趕到現場,卻因鎂遇水會產生劇烈燃燒爆炸,不能用水灌救,故廠方連忙運來一卡車「海鹽」,並將海鹽分裝後投入火場滅火,總計花了七個小時火勢才得以撲滅。

  從新聞上,我們發現鎂粉起火的主因是「潮濕」,故儲存禁水性物質時,應注意下列規範:1.嚴禁露天存放,且儲存的倉庫必須常保乾燥,並嚴防下雨漏水;2.禁水性物質的包裝須緊實嚴密,不得與空氣中的水氣接觸;3.廠房周邊排水設施應良好,避免積水滲入造成危害。另外,消防人員使用「海鹽」滅火,海鹽的特性與「消防砂」相同,可以有效吸熱吸濕,達到降低溫度及阻隔火勢延燒。

第12條第1款:「輕舞飛揚」,誰是自然界中最「輕」的金屬?

  金屬鋰,相信大家對「鋰(Li)」應該不陌生,生活中使用的手錶、手機、筆電、電動車所使用的電池都含有「鋰」,鋰是自然界中最輕的金屬,如不考慮鋰與水的反應,將它扔進水裡,它會因為密度小而浮在水上,算是金屬中的異類,其重量甚至比同體積的竹子、木材還輕,故在航太工業上,也積極研發與鋰相關的「鋁鋰合金」,希望能製作更為輕質的航運飛機。

  金屬鋰當然也是「禁水性物質」,所以學員常會詢問:「如果我的智慧型手機起火了,該怎麼滅火呢?」其實最好的滅火方法,是使用含有「蛭石」成份的特殊乾粉滅火,但因特殊乾粉價格昂貴,不太可能人手一瓶提供滅火,故最好的方法仍是如同上段描述使用「消防砂」滅火;當然如果四周未有大量砂石可用,還可反其道而行的以「水」滅火,因為手機中的鋰電池「鋰」含量少,我們可以持續以「水」降溫,直至電池中的「鋰」反應完畢後,火即可熄滅,如圖三所示;當然以水降溫的另一個好處,是可以避免燃燒波及周圍的可燃物,以致引起更嚴重的燃燒。

  另外,如果是提供「電動車」使用的鋰電池,因其電池「鋰」含量較多,故電池著火時可能需要耗時更久(至少3小時以上),耗水量更鉅(以噸為計算單位),俗話說的好:「湯姆就是瑪莉time is money」,遇到金屬性火災,我們需要花較長時間與耐心等待火勢熄滅,所以若非有錢有閒,筆者建議還是不要購買電動車為佳,當然若是為了環保愛地球,相信「腳踏車」應該會是您不二的選擇。

第12條第1款:「水」能載舟,亦能覆舟!

  「鈉」名稱的由來是取自阿拉伯語Suda,它是「頭痛」之意,因為早期人們常用「碳酸鈉」或「蘇打水」來緩解頭痛,故以此命名。「鈉」也是維持身體機能平衡的重要元素,一般我們是從食鹽中(氯化鈉)獲取,當鹽分進入身體轉換成鈉離子後,它會流動於血液和細胞內外的液體中,對於身體血壓的維持、神經的傳遞與肌肉的收縮有明顯的助益。

  如果身體的「鈉」含量不足,會如何呢?記得在筆者大學時,有則礦泉水廣告「多喝水沒事,沒事多喝水」,該廣告很成功,因為該廣告文案念起來朗朗上口,感覺也很健康,但一直到筆者上了「職業安全衛生管理員課程」後,才發現這句文案其實是有盲點的,因為沒事多喝水或許OK,但多喝水或在短時間攝取過量的水可能就會有事,它會讓血液中的「鈉離子」濃度偏低,造成「低鈉血症」,低鈉血症會讓人感覺頭暈、嘔吐、神智不清、肌肉無力,嚴重者可能會休克、死亡的風險,所以喝水應適時適量,佛經有云「弱水三千,我只取一瓢飲」大概就是這個意思了。

  講完「鈉」再來說說「金屬鈉」,金屬鈉直到十九世紀時,才由英國化學家戴維(Humphry Davy)從氫氧化鈉中「電解」出來,鈉金屬個性非常活潑,能與水產生劇烈的反應,甚至產生火災爆炸等危害,所以對於「禁水性物質」的保存我們必須非常的謹慎。

  儲存大量的「禁水性物質」亦須與轄區主管機關報備,圖四的案例,為2020年12月20日,桃園某製藥廠隱瞞主管機關儲存上噸「金屬鈉」,結果火災發生時,消防隊前往救火,因噴灑大量清水,造成金屬鈉產生劇烈的燃燒與爆炸,火勢花了一天一夜才得以撲滅,該起職災因爆炸時間為周末假日,不幸造成員工1死1傷,倘若該起爆炸為平日員工上班期間發生,或是救災滅火過程中釀成大批消防隊員的不幸罹難,則後果不堪設想!?

第12條第2款:點石成「金」,意外成「磷」

  「磷」的發現也是一場意外,一六六九年德國商人布朗特(Henning Brand)為了賺取無本生意,迷上了「煉金術」,他從小道消息中聽到「人的尿液可以提煉黃金」,便日以繼夜的做實驗,希望從中致富,結果黃金沒有提煉成功,卻意外的提煉出一種白蠟物質,這物質「色白質軟」夜裡還會發出藍綠色的冷光,於是布朗特給它取了個名字叫「冷光」,這便是我們今日看到的「黃磷」。

  黃磷的特性是在室溫34℃以上會在大氣中自燃,所以有時在夏日炎炎的夜晚,走在墳場小徑上,會偶遇「鬼火粼粼」是有其科學根據的,如圖五所示。

  但學員恐會有疑問,為什麼是在「墳場」附近才會有鬼火呢?這原因與布朗特提煉黃磷的主因相同,因為墳場附近埋的是「動物」或「人」的骨頭,而動物或人體較硬的地方,如骨頭、牙齒、指甲等處皆含有微量的「磷酸鈣」,當埋骨的時間一久即會釋出「磷化氫」等氣體,天氣一熱時便會自燃形成鬼火了。

  此外,因「黃磷」有自燃的特性,所以在儲存時,我們通常會把它存放在「水」中,因為低溫的水可以避免黃磷自燃,在水中還能隔絕空氣(即助燃物氧),所以其特性與「禁水性物質」真可說是南轅北轍啊!

第12條第2款:「赤磷」與賣火柴的姑娘

  安徒生童話《賣火柴的小女孩》中,一位衣衫襤褸的小女孩為了謀生,在寒冷的聖誕夜裡賣著火柴,寒風刺骨大雪紛飛,使她不停的打顫失溫,小女孩想回家卻又害怕父親毆打,最後不得已點燃了她賴以維生的火柴取暖,在火柴短暫的燃燒中,小女孩幻想著美味的大餐以及她渴望不及的親情,一直到燃盡最後一根火柴後,在寒冷的街頭凍死,故事讓人讀來悲傷不已,也深刻體現作者對當時社會「貧富不均」的感嘆!

  大家或許都聽過《賣火柴的小女孩》,但是否聽過「火柴的歷史」呢?一八二七年,英國化學家沃克(John Walker)利用摩擦生熱原理製造了歷史上第一根火柴棒,沃克將木柴浸泡硫磺,然後將氯酸鉀、糖和硫化銻製成的「糊狀物」塗抹於木柴前端,形成一支火柴梗,然後用砂紙夾住火柴梗,一拉,火柴棒就點燃了,不過因為製成糊容易噴濺他處,使用時不是燙到手指就是燒到衣服,使用起來相當不便。

  四年後,法國化學家索里爾(Charles Sauria)將火柴加以改良,這次他改用「白磷」(P.S白磷氧化後即為黃磷)製成固態火柴頭,然後在砂紙上磨擦就能輕鬆點火。此次改良後,本以為白磷火柴要開始風靡全歐,結果卻發生了幾起失火案件,且起火處都跟存放白磷火柴的雜貨店有關,造成白磷火柴一度滯銷。

  雜貨店失火案起初以為是人為縱火,但在深入調查後發現,縱火的兇嫌竟然是隻老鼠,原來當老鼠牙齒變長時,會不斷的找尋物品磨牙,例如電線、水管、木材等,本案老鼠不慎磨到白磷火柴,結果造成店家火災連連。當然白磷火柴滯銷還有另一主因,因為白磷有毒,燃燒時會釋放出毒煙,長期暴露在白磷中,會出現頷(ㄏㄢˋ)骨潰爛、牙痛、牙齦腫脹等病變,嚴重時甚至會造成腦部受損,故在一九0六年被禁止使用。

  一直到一九五二年瑞士的製造商倫德斯特羅姆(Johan Edvard Lundström)終於製造出一種「安全火柴」,他使用紅磷(赤磷)取代白磷,由於紅磷的熔點在攝氏240度,比白磷高出許多,所以不會因為不當的摩擦而起火燃燒,將其塗抹於火柴盒側邊,並添加玻璃砂紙或含砂樹脂,有利火柴棒摩擦起火,再加上紅磷無毒,使用起來相對安全;至於火柴棒部分,火柴頭的成分含有硫磺及氯酸鉀,硫磺容易與紅磷起化學反應,故能使火柴一刷起火,氯酸鉀則為氧化性物質,燃燒時會產生大量氧氣,可以加劇火柴棒燃燒;火柴枝則浸於石蠟中,石蠟可協助維持燃燒,讓火柴枝燃燒殆盡,至此火柴終於安全問的世。

第12條第3款:大象的救命恩人「賽璐珞」~

  十九世紀末,撞球運動在美國開始興盛起來,惟當時的撞球是用「象牙」製作磨削而成,除價格昂貴外,也造成許多的大象因此遭到殺害、象牙走私等,為了消彌此等禍害,當時便有人提出1萬美元的懸賞金,獎勵找到替代材料的人。俗話說的好:「重賞之下,必有勇夫」歷史上第一顆人造撞球,就在1869年由美國發明家海厄特(John Wesley Hyatt)完成,他運用木屑、骨粉(動物)、棉漿混合壓製成球體,並在球體外圍塗上一層透明結實的硬樹脂,其中「硬樹脂」的主要成分是硝化纖維,海厄特使用酒精將硝化纖維溶解後,加入20%左右的樟腦混合,塗抹於球體上,形成一層強硬而有韌性的透明膠膜,完成了這顆人造撞球,海厄特將此項發明申請專利,並命名為「賽璐珞」。

  申請專利後,海厄特建造了幾間「賽璐珞」工廠,並透過賽璐珞的「可熱塑性」特質(概念如同今日射出成形機,透過機器高溫加熱後形成液態塑膠,射出於模具上定型,待冷卻後產品即完成),生產製造了許多象牙替代品,包括當時的眼鏡框、梳子、餐具、直尺、鈕釦、象棋、琴鍵、假牙等等,即便今日我們從google輸入「賽璐珞」搜尋圖片時,也能發現很多的塑化產品都含有賽璐珞的成分,如吉他彈片、桌球、鋼筆、早期的電影膠捲、底片等等。

  「賽璐珞」含有與製作炸藥成分相同的硝化纖維,是一種「易燃的塑膠」,但因其彈性佳、韌性強,被拿來製作許多產品,如吉他彈片、桌球…等,以「桌球」為例,使用「賽璐珞」製成的桌球因其耐水、耐油、耐酸性強,且製成後彈性佳、效能穩定,為桌球運動史上使用百年仍歷久不衰的材質,如圖七所示,惟因其易燃性質,加上較長時間的儲藏會逐漸蓄熱自燃,在某些國家航空運輸上,仍被列為危禁品,運動員如要出國爭光,攜帶上機時還須特別放置於低溫保冷箱中,才能順利通關。(P.S:2011年後,桌球已研發「醋酸纖維」等替代材料,其熔點高達200度以上,已不會輕易自燃,安全性相對提高。)

  此外,「賽璐珞」用於早期電影膠卷上,也常因為儲藏時未能有效通風,或攝影機與投影照明時產生的溫度過高,造成膠卷蓄熱燃燒,釀成多起火災憾事。所幸後來的「塑膠」歷史持續發展,才有明顯的改善,2006年10月歐盟甚至禁止「賽璐珞」使用於玩具製造上。

第12條第4款:飛蛾撲火,磺火捕魚~

  設施規則第12條第四款介紹的「碳化鈣」,碳化鈣是「電石」(或稱電土)的主要成分,「遇水易燃」並會生成氫氧化鈣及乙炔氣體(乙炔在氧氣中燃燒,可以形成高溫達3,300度的火焰,常用於乙炔銲接),早期台灣東北沿岸漁業(金山、野柳、石門一帶)便常使用「碳化鈣」來捕魚,將碳化鈣加水產生乙炔氣體,點火後「蹦」出火花、瞬間燃燒,讓水中的青鱗魚禁受不了誘惑,紛紛飛蛾撲火的躍出水面,此時海面猶如沸水滾燙,漁夫再以撈網捕撈漁獲,就形成圖八台灣獨有的民俗文化「磺火捕魚」。

  設施規則第13條,本規則所稱易燃液體,指下列危險物:一、乙醚、汽油、乙醛、環氧丙烷、二硫化碳及其他閃火點未滿攝氏零下三十度之物質。二、正己烷、環氧乙烷、丙酮、苯、丁酮及其他閃火點在攝氏零下三十度以上,未滿攝氏零度之物質。三、乙醇、甲醇、二甲苯、乙酸戊酯及其他閃火點在攝氏零度以上,未滿攝氏三十度之物質。四、煤油、輕油、松節油、異戊醇、醋酸及其他閃火點在攝氏三十度以上,未滿攝氏六十五度之物質。

第13條第1款:別再叫我「玻璃心」了~

  本規則第13條第一款的「乙醚」液體,有很多有趣的化學歷史,其中一則是乙醚與「防彈玻璃」的誕生,「防彈玻璃」是1903年法國化學家班尼迪克斯 (Edouard Benedictus)發明的,某天,班尼迪克斯在實驗室裡做實驗,因為實驗太過認真投入,不慎將桌上的瓶瓶罐罐打翻,造成玻璃瓶罐碎滿地,在他清掃玻璃碎片時,發現有一瓶玻璃罐同其他瓶罐掉落桌下,結果竟然只有幾道裂痕產生,於是班尼迪克斯好奇的查看,他發現玻璃瓶子裡曾經裝著溶解「硝化纖維」的「乙醚」溶液,溶液凝固後形成一層薄膜附著在瓶罐內,造成瓶罐雖受衝擊卻裂而不碎。

  因此班尼迪克斯突發奇想,認為使用此薄膜應能創造出更安全的玻璃,於是做了許多實驗,結果雖強化了玻璃,但安全效果仍舊不盡理想,就在他絞盡腦汁、抓破頭想破腦時,他的助理疑惑的問道:「一片玻璃不夠硬,為什麼不使用兩片呢?」一語驚醒夢中人,班尼迪克斯於是開始做起夾層玻璃中塗抹硝化纖維溶液的實驗,最後成功的發明了「防彈玻璃」,如圖九所示,這便是「乙醚」與「防彈玻璃」的邂逅歷史。

  接下來「有趣的設施規則-3」將從「乙醚」與「麻醉」的歷史討論起,請您繼續閱讀喔~中國生產力中心感謝您的支持~

 

【參考資料】

  • 《有趣到睡不著的化學》,左卷健男 著,快樂文化出版
  • 《認識化學》,林珊 著,宇河文化出版有限公司
  • 《化學有多重要,為什麼我從來不知道?》,陳瑋駿 著,商周出版
  • 《拿破崙的鈕釦:17個改變歷史的化學分子》,潘妮‧ 拉古德(Penny Le Couteur)、杰‧布勒森(Jay Burreson)著,商周出版
  • 《藥物獵人》,唐諾.克希、奧吉.歐格斯 著,臉譜出版
  • 科技大觀園,鋰的自述
  • 維基百科-鈉
  • 中央通訊社,旭富製藥廠房大火1員工罹難 2021年第1季6億訂單取消
  • 台灣網路科教館,火柴化學家:一根火柴的故事
  • 維基百科-賽璐珞
  • 維基百科-碳化鈣
  • 自由時報-金山「蹦火船」漁獲減 恐成絕響
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