美国俄亥俄污染物爆炸，毒云漫天！氯乙烯泄漏事件到底有多大？-

2月3日，美国俄亥俄州一列运有危险化学品的火车发生脱轨，装有氯乙烯等化学品的五节火车出现泄漏，造成有毒的氯乙烯气体扩散。事故发生后，当地政府在进行评估后，采用“受控焚烧”的方式进行处理，现场出现浓浓黑烟，这也进一步加剧了当地民众对于事故危害性的恐慌。据报道，在距离事故不远的地方，已经陆续发现了死亡的鸟类和鱼类。

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什么是氯乙烯？

氯乙烯是一种非常重要的基础化工原材料，最主要的用途就是生产聚氯乙烯树脂。

在生活中，聚氯乙烯几乎无处不在，简称PVC（Poly Vinyl Chloride，英语国家常用Vinyl直接指代这种材料，简称V），既可以被加工成硬质塑料，也可以被加工成软质塑胶。例如，白色的落水管、半透明的桌垫布、汽车座椅的人造革等，都会大量用到PVC材料。在数十种常用的塑料种类中，PVC与聚乙烯和聚丙烯长期占据总用量前三的位置，近几年的全球生产总量保持在6000万吨左右。

氯乙烯是生产PVC的单体原材料，每生产一吨PVC至少需要一吨聚乙烯，因此氯乙烯的产量也非常可观，在一定程度上也能反映工业水平。

氯乙烯有多种生产路线，例如乙炔法，采用乙炔和氯化氢加成的方式，是氯碱工业的组成部分，常出现在高中的考题中。而在美国，主流的方法是乙烯法，乙烯先和氯气加成得到二氯乙烷，再由二氯乙烷脱去氯化氢，就可以得到氯乙烯。

因此，氯乙烯并不是一种罕见的化学试剂，而是一种工业上应用很普遍也很成熟的物质，对它的研究已经相当丰富。

氯乙烯有毒

但急性毒性并不是很高

所谓“急性毒性”，指的是突然摄入（包括经口鼻和经皮肤等途径）一定量的化学物质后出现的中毒，一般用LD50或LC50来标记。LD50指的是半数致死量，是指摄入这么多量的物质后，实验动物出现一半死亡；LC50指的是半数致死浓度，是指在这样的浓度下特定时间后，实验动物出现一半死亡。由此可见，LD50或LC50的数值越小，这种物质的毒性越强。

根据国际风险协会（Society for Risk Analysis，SRA）出版的《风险评估与管控》一书[1]，以大鼠为动物实验时聚乙烯的吸入LD50数值为26g/kg，这个数字甚至远比食盐更大，这意味着氯乙烯毒性更低，换算下来，差不多需要直接饮用1.5公斤的氯乙烯才会致人死亡。

但是，急性毒性除了可能致死外，还包括其他一些症状。就氯乙烯而言，很直接的反应是恶心和晕厥，这是因为氯乙烯还有麻醉作用，对神经系统造成破坏。此外，即便是较低浓度的氯乙烯（0.1%），皮肤也可能会出现反应。因此，在充斥着氯乙烯气体的环境中，人类会感到很不舒适。

氯乙烯泄漏

对人体有什么影响？

对人体而言，氯乙烯更大的风险在于长期而慢性的毒副作用。在国际癌症研究中心（International Agency for Research on Cancer，IARC）的分类中，氯乙烯属于一类致癌物，也就是对人体有明确致癌作用的化学物质。由于早期的生产车间并无足够的防护措施，生产工人暴露于氯乙烯当中的问题非常普遍，氯乙烯和癌症之间的相关性研究也因此比较充分。研究表明，氯乙烯与多种流行的癌症（如脑癌、肺癌、肝癌等）可能存在关联，但相关机制还不明确。目前，世界卫生组织国际癌症研究机构已将氯乙烯列入1类致癌物清单中。

除了癌症以外，长期暴露于氯乙烯环境中，也会引起其他一些慢性疾病，例如美国卫生与人类服务部公布的《毒性物质档案-氯乙烯》记载，有研究对早期的氯乙烯工厂生产工人进行追踪，发现存在甲状腺功能不全的问题，病人无法正常地摄入碘元素。

正因为此，大量氯乙烯泄漏，对于周边居民的健康威胁不可估量。

氯乙烯泄漏

该如何处理？

氯乙烯的沸点是-13.4℃左右，也就是说，在一般气候条件下，氯乙烯处于气态，只有在极寒时，它才处于液态。为了运输方便，一般采用加压液化的方式，这样一来，即便是在常温条件，氯乙烯也可以保持液态。受制于此，对于泄漏氯乙烯的处理，往往会比较棘手，空气中总是会弥漫着大量的氯乙烯气体，影响救援也难以收集。此次事故所在地俄亥俄州，在火车脱轨发生时，气温已经高于氯乙烯的沸点，因此泄漏口会不断地喷射出气体。

氯乙烯具有可燃性，并且在浓度超过一定临界值后，还会发生爆炸。考虑到这一点，此次事故的处理，采取一种看似简单有效的办法，即点燃氯乙烯，在可控条件下将氯乙烯燃烧殆尽。

但是，这样做的后果实际上比氯乙烯原本的泄漏问题更麻烦。

理论上讲，氯乙烯燃烧后的产物是二氧化碳、水和氯化氢，这其中的氯化氢就是盐酸中的有效成分，虽然有毒害，但是极易溶于水，可以用消防设施控制其危害。

然而，氯乙烯含有氯元素，它本质上一种阻燃的元素，这就使得在没有专业的焚烧设备时，氯乙烯的燃烧很难充分完成，现场点燃后出现的浓浓黑烟就是明证。在燃烧温度和氧气浓度都可能达不到要求时，氯乙烯的燃烧除了产生上述物质外，更会出现一些副反应。这其中，最恐怖的一种副产物是光气（碳酰氯）。

当氯乙烯不充分燃烧时，会形成较多的一氧化碳，而在燃烧过程中，还有大量的氯原子中间体，在温度与光照的作用下，两者很容易结合成光气。光气是一种剧毒物质，具有窒息性，即便浓度很低，也有可能致人死亡。第一次世界大战中正是这种物质将毒气战推向不可逆转的深渊。在可控燃烧之后，周边有动物出现死亡，很可能是因为产生了包括光气在内的各类有毒气体。

除此以外，氯乙烯的燃烧，还有可能产生其他各种副产物，这与现场的其他物质也存在关联。例如，氯乙烯在高温条件下会发生聚合，形成前面提到的PVC，而PVC在燃烧时会形成氯苯类中间体，并进一步产生二噁英。二噁英素有“世纪之毒”的称呼，因为它的毒性比氰化物还要高出很多，并且稳定性也很高，在空气和土壤中会长期保留。

在历史上，对于氯乙烯的焚烧问题研究不算很充分，这可能也是此次事故后不会盲目采用此法处理污染物的原因。

目前有据可依的是，1999年的科索沃危机时，以美国为首的北约曾向南联盟的潘切沃发射了35枚导弹，目标是当地的化工厂。在这些化工厂遭到破坏后，超过五万吨的原油以及氯乙烯单体被点燃，其中氯乙烯的总量据估计在数百吨，与本次俄亥俄事故大体相当。事后，包括二噁英、多环芳烃（主要由原油不充分燃烧产生）在内的各种有毒气体，都在当地的水体及土壤中发现。

因此，在通过简单的焚烧处理之后，当地政府已经建议外出躲避的民众返回，然而在事故地附近地区，今后的数年里都将面对污染难题，对当地的民众健康以及生态环境都是不小的威胁。

这次事故影响范围有多大？

本次泄漏事故势必会对当地及周边地区生态环境、野生动物、当地居民带来严重的后果，具体的影响程度、持续时间还需要后续长期监测、评估。同时，我们应该理性面对，不必过分恐慌。毕竟，不能脱离剂量来讨论毒性。从目前的情况看，有毒物质的影响范围比较有限，即便考虑到地球的大气环流影响，污染物飘出美国上空，浓度也早已降到相当低的程度了。

但由于二噁英会在土壤中长期保留，谨慎对待事故当地所生产的农牧产品，是合理的。动物在吃了被二噁英污染的食物后，会在体内持续积累。所以历次食品二噁英超标事件，几乎都是发生在肉蛋奶这一类食物中。总体而言，还需要更多和长期的监测数据，才能对这些问题给出更全面、准确的回答。比较理想的处理方式，是当地根据监测结果，划定风险地区，并禁止在其中进行放牧活动或出售该地区出产的饲料。实在不放心，也可以在购买食物时，留意一下产地。

参考文献：

[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｜孙亚飞中科院自然科学史研究所特聘研究助理清华大学化学博士审核｜熊斌湖南大学化学化工学院副教授