火災頻發，如何運用人類智慧掌握火的規律，降服失控的猛獸

知識 08-15

巴黎聖母院突發大火，全世界為之感傷；前不久，京都一家著名的動畫製作公司慘遭縱火，許多珍貴手稿丟失，而且造成人員傷亡的新聞也很令人痛心。火的運用推進了人類文明的發展，但失控的火會造成巨大的災難。科學家們如何研究火，從而試圖降服這頭可能失控的猛獸？中國科技大學火災科學國家重點實驗室副教授宗若雯將和我們分享：《火焰很美，失控則為猛獸——我們做的就是為了降服這頭猛獸》

宗若雯演講視頻：

以下為宗若雯演講實錄：

我是宗若雯，是來自中國科學技術大學火災科學國家重點實驗室的一名老師。

火災實驗室是做什麼的？簡單來說，為了預防火災的發生、減小火災的損失，我們在實驗室裡面放了一把火。

自從有了火，漆黑的夜空才被照亮，人類文明的火花才開始被點燃。火的燃燒有各種各樣的形態，異常美麗；但是如果失去了控制，就會變為一頭猛獸。

有一種比較特殊的火行為叫做火旋風，它常見於在森林火災與城市火災中。與一般火災相比，火旋風會使燃燒速率、火場溫度以及火焰高度（可以達到幾十米）變得異常兇猛，是一種災難性的事故。

我們在實驗室進行了小型的火旋風實驗。可以看到，裝置裡面的氣體被加熱後，會形成內外壓力差。同時，由於鋼化玻璃的阻擋作用，外界的空氣會從四周的氣流通道卷吸進去，形成剪切力。如此，空氣在火源周圍，以火源為中心形成了一個旋渦狀流動，最後導致了火旋風的發生。

其實，無論是火旋風還是其它形式的火災，都是一種失控的燃燒——在時間和空間上都失去了控制。

燃燒有三個基本要素：可燃物、助燃物和點火源（能量），缺一不可。

燃燒三要素

我們在火災防治的時候，只要把任何一個元素去掉，就可以達到目的。

改變可燃物。包括移走可燃物、給材料加上一層防火塗料或者阻燃的成分。家裡的燃氣著火要關掉氣閥，就是改變可燃物的例子。

隔絕氧氣。用濕棉被鋪在著火的地方，或者用二氧化碳作滅火劑，都能起到隔絕氧氣、窒息火焰的作用。

消除點火源。最簡單的方法就是用水冷卻。

火災科學是一門多學科交叉的科學。材料的點燃-發生-發展-衰敗，整個過程都有自身的動力學演化規律。

大家一提到火災，可能會想到消防或者滅火；而我做的一些工作有關火災調查，會和司法機構或者一些刑偵案件有關係，可能跟大家想的有點不太一樣。

我們做的事情，其實就是利用火災動力學，對整場火災事故進行一些逆向推演：火災到底是怎麼發生的？它是什麼時候發生的？當時的火場最高溫度大概是多少？燃燒時間是多久？……這些都是我們要追溯的關鍵參數。通過現場殘餘痕迹，採用化學儀器進行分析，實驗及計算機模擬等方法可以重現火災過程。

下面我想給大家分享一些比較有趣的事情。

煙頭扔到地面汽油中，會導致大火？

電影里經常會出現這樣的場景：把一個煙頭扔到地面的汽油中，會引起熊熊大火。但大家有沒有想過，做實驗驗證一下這個我們信以為真的常識呢？

我在美國ATF（酒精、煙草與火器管理局）工作過一段時間，也參加過他們的培訓。他們做了4000多次實驗，不斷地把煙頭扔到汽油液池裡進行點燃實驗，但是從來沒有一次著火。

可燃液體為什麼能夠發生燃燒？原理很簡單：可燃液體可以變為可燃蒸氣，而可燃蒸氣只有濃度達到一定程度以後才能夠被引燃。事實上，只有在有明火的情況下，可燃蒸氣的濃度才能達到可燃程度，顯然煙頭是沒辦法的（煙頭的溫度一般為200~300度，但是火柴可以達到1400度）。

煙頭會點燃沾有汽油的衣服嗎？

我們再來看一個簡單的刑事案例，同樣發生在美國。一名男子供述，他正在自家院子里給除草機加油，他女朋友突然從後面抱住了他，所以汽油就撒在她身上了；他當時正好叼著個煙，然後煙頭也掉到女朋友身上了，導致這名女子被燒死。

調查人員不斷地進行各種實驗，把煙頭一遍一遍地往假人身上扔，沒有一次著火；直接貼到衣服上，也沒有著火；直接拿火柴或者打火機點火靠近衣服，才發生了火災。所以證明了此人說的是謊言，而這個事件是一個故意的謀殺，而不是一個這種意外的傷害。

這就告訴我們，很多大家包括罪犯都信以為真的事情，其實需要批判性思維來驗證。

洗衣籃失火，會引起洗衣店火災？

大家也許聽說過，有的投保人為了索取保險金，會把自己的房子點著。下面這個案例，同樣發生在國外。一家洗衣店發生了一場火災，看上去是塑料洗衣籃（裡面堆了很多衣物）起火引起的。

儘管洗衣籃被燒掉了，但調查人員發現，熱水器和爐子之間有一根熱水管，上面焊接的銅管熔化了。銅管的熔化溫度大概是250~300度，而頂棚的高度大概是2.44米。如果只是塑料和棉質衣物起火的話，熱釋放速率大概也就200千瓦，此時火焰高度只有1.2米——不可能達到2.44米。但如果存在助燃劑（比如汽油），熱釋放速率就會達到900多千瓦，火焰高度就會是2.8米，遠超2.44米。

通過這個案例，我們可以認識到，火焰的高度是判定有無助燃劑的一個重要指征；起碼可以提供一個角度，讓我們產生懷疑。

火災證人目擊的位置，真的能站人嗎？

靠近火源，雖然沒有接觸，但是我們會感到熱。熱輻射通量（單位面積接收到的熱量）也是火災動力學裡一個常見的參數，可以驗證證詞真偽。

曾經有這樣一個案例：有一個證人描述火場的現象，非常詳細。但是調查人員在調查中發現，他所站的位置在火災發生時接收到的熱輻射通量，已經超過人體耐受值，產生了懷疑——最後果然調查出這個人其實是縱火犯。

所以，火災科學對於現實生活和司法過程，都很必要。

慘烈的爆炸事故，到底是什麼原因？

再比如，我們都知道的天津港爆炸事故，造成了很慘烈的後果。

事故的原因，其實是集裝箱里硝化棉的濕潤劑散失，然後在高溫（天氣）等因素的作用下，導致硝化棉的熱分解加速；但同時積熱難以散去，發生了自燃，就引起相鄰集裝箱內的硝化棉和其他危險化學品長時間大面積燃燒，最後導致堆放於運抵區的硝酸銨等危險化學品爆炸。

事故發生後，調查人員對現場殘渣進行採集，通過各種正向、逆向實驗，最後得出來這樣的結論。

我們在實驗室，會做各種各樣的火災實驗：從小火到大火，從發生到全面燃燒。一間普通的室內住房，紙質簍、窗帘、沙發……從引燃到轟燃（火災發展過程的突變現象，從局部燃燒躍升為全面燃燒）過程非常快，也就兩分半鐘。所以火災無情，最好的辦法就是進行預防。

7月18日，日本京都的京都動畫第一工作室燃起大火，現場真的非常慘烈，共造成33人遇難。很多人在往屋頂逃生的路上，就疊加著，死在那裡了。整個火災其實現在已經非常明白了，就是人為縱火。縱火犯當時潑灑了很多汽油，瞬間火焰就升到幾米高的高度，而且蔓延速度極快，火災報警器和一些其它的防火設備都沒有時間運作。

對於這樣慘烈的火災，我們可以說，明天和意外誰先到來，永遠不知道。我們只能做好最好的預防，防範於未然。

火災發生過程中，如何安全求生也是需要大量宣傳的知識。請注意，我們講的是「火場求生」而不是「火場逃生」。大家遇到火以後，可能第一反應就是逃，但是如果火勢很大，煙氣充滿了整個樓道，這時候「逃生」就變成了「喪生」。

一般情況下，樓道遇到火災，不要逃——退回自己的房間把房門關緊，等待救援。這是一個很好也很理智的方法，因為煙氣擴散的速度要比人快得多。不過如果室內著火，一定要趕緊出去，還要把房門關住——如果把房門敞開，煙氣和火就隨著人一塊跑到樓道去了。所以，發生火災時我們一定要有科學的求生意識。

超高層的火災現在也非常多，一定要注意的一點是，千萬不能坐電梯。此外，每15層會有避難層，可就近前往避難層躲避。

小區里的電瓶車，它的材料有很多易燃物質和可燃物質。對於電瓶車在樓道里充電引起的火災，一分鐘之內，火災溫度就能達到600度；三分鐘之內，就能達到1200度。這時候如果沿著樓道往外或者往樓頂逃，火和煙氣很快就會充滿；所以還是要退回到房間裡頭去，「關門大吉，等待援救」。

我們一般講火災「猛於虎」，但具有潛在火災隱患的電瓶車是「猛虎中的猛虎」。所以，我們一定要做好相應的安全防範措施，同時也要記住，樓道裡面不能放電瓶車充電。

很多火災事故其實會循環再現，歷史總會有驚人的、相似的一面。2003年，美國羅德里島夜總會發生了一場火災：現場燃放的煙花不小心點燃了舞台後面的隔音材料，在短短三分鐘內，大火就充滿了整個房間。雖然夜總會有另外三個緊急出口，但人們都只知道檢票入場的那一個，就都湧向了那裡。現場的濃煙和整個斷電的系統阻擋了人們的視線，混亂中形成了踩踏事故，造成了100人死亡，200多人受傷。

而同樣的悲劇在2008年深圳舞王俱樂部再次發生，也是在歌舞廳里燃放煙花爆竹導致火災。人們沿著一個狹窄的10米通道往外跑，最後也是擁擠踩踏，造成43人死亡，80多人受傷。所以，如果不從歷史中間吸取教訓的話，很多悲劇會重蹈覆轍。

作為安全工作者，安全意識和科學求生是我們一再強調的，要把它培養成一種本能習慣。因為當你遇到各種災害，生死就是一念之間。

這裡可以套用一句話，來自美國探索頻道推出的一個災害教學片《浩劫求生》，我覺得講得非常深刻：希望你永遠不必經歷這些災難，但萬一遇到了，你將會有所準備。你要成為倖存者，還是統計數據中一員，選擇權在你！