关键词：高空气象探测；氢气房；静电；危害；防范
引言
当前，气球探空依然是高空气象探测的主要方式，而氢气是充灌气球的主要气体。由于氢气属于易燃易爆气体，一旦产生静电现象将会对制氢与用氢工作的安全性产生严重影响，甚至还会危及生命。本文从氢气房静电产生的原因及危害着手，并与氢气易燃易爆的特性相结合提出科学、有效的防范措施，以期能够为高空气象探测业务中的安全制氢与用氢提供一定的借鉴与参考。
1氢气的特性
在国家标准GB 6944-86《危险货物分类与品名编号》当中，氢气被划分为第二类危险品。氢气属于无色无味、易燃易爆的危险气体，其燃烧过程中的温度能够达到2000℃，当温度达到400℃时氢气能够发生自燃。其燃烧与爆炸系数如下表1所示：
表1 氢气的燃烧、爆炸系数表
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1.1最小着火能
所谓最小着火能指的是在敏感条件下，可燃物质能够点燃所需的最小的能量。通常情况下，最小点火能越低，点燃可染物质所需的能量越低，其发生火灾的可能性就越大。由上表1可见，氢气的最小点火能为0.02mJ，仅仅需要极小的能量就能引发静电火花放电，进而导致氢气发生燃烧，甚至爆炸。
1.2爆炸极限
爆炸极限指的是空气当中含有的这种气体遭遇火种时发生爆炸的体积比范围。通常情况下，氢气的爆炸极限位于4.0%~75.6%之间。当氢气爆炸极限的下限越低，其爆炸几点范围越宽，一旦遇火其发生爆炸的可能性越大。
1.3相对密度与扩散系数
氢气对空气的相对密度较小，仅为0.07。而其扩散系数却比较大，达到0.634cm2/S。当氢气发生泄漏时，极易在空气当中快速扩散，并与空气结合形成爆炸混合物。此时一旦遇火将极易燃烧，而且产生的火焰还极易顺风快速扩展与蔓延。
2探空站氢气房静电来源及危害
2.1探空站氢气房静电来源
2.1.1人体产生静电
静电现象无处不在。人体自身就属于一个电磁场，且呈现出非均匀分布状态。人体细胞内外往往分布着众多的正负离子，由于人体内部电解质具有一定的连通性，再加上血液的不断循坏，使人体内部的正负离子达到平衡状态，进而导致电荷不会聚集在身体上的某个部位。通常情况下，人体衣服与衣服、衣服与皮肤之间往往会相互摩擦，并由此产生正负两种电荷。若静电荷能顺利导出则往往不会发生积聚；若在化纤织物等绝缘体上产生静电荷，待其聚集到一定程度时往往会产生放电现象，并产生火花与响声，即为人体静电放电现象。在高空气象探测工作当中，由于需要人工开展充灌氢气球等工作，因此人体静电成为氢气房静电的一项重要来源。
2.1.2气体产生静电
气体由容器、管道口及破损位置处快速喷出而产生的静电被称为气体带电性。通常情况下，储存的气体中既有固体又有液体杂质，当气体与上述杂质一起快速喷出时，将会导致其共同在管道内运动，在其运动过程中极易与容器内壁等产生摩擦与碰撞。在气体相分离时，管壁与微粒上分别带有相异的电荷，但是其电荷量相同，进而产生静电现象。向气球当中充灌氢气时，氢气经过制氢缸、储存瓶、管道及球皮等快速喷出时，气体与瓶内铁锈、氧化铝等杂质相互碰撞与摩擦产生静电，严重时还会出现燃烧、爆炸等安全事故。
2.2氢气房静电的危害
氢气球之间或与人体衣服的摩擦往往会产生一定量的静电荷。此时，当放电火花达到0.02mJ时就足以引燃或引爆氢气球。这一能量不仅能够使人的头发着火，并导致人体面部、手部等皮肤出现一定程度的烧伤。
通常情况下，人体静电电位能够达到几千伏，甚至上万伏。由于人体的静电电位较高，一旦与接地导体相互靠近或接触时极易产生静电放电。由人体静电引发的火花放电现象，其瞬时功能能够达到几十瓦，并引燃或引爆危险物品，不仅会造成严重的经济财产损失，甚至还会威胁到民众及工作人员的生命健康安全。
当人体携带的电荷与球皮、钢瓶等的带电极性相反时，往往会产生较大的电位差，并引发静电火花放电现象。当气球施放工作人员在对气球进行充气与放气过程中，一旦出现脱衣动作也极易产生静电火花。以上现象在氢气房当中必须严格禁止，否则将会造成无法挽回的经济财产损失，甚至人员伤亡。
3氢气房静电的有效防范措施
3.1接地导除静电
氢气在管路流动过程中极易产生静电现象，并面临着引燃、引爆的危险。因此，制氢与储气设备必须做好良好的接地处理，以确保静电能够及时泄放入大地，既能够保证制氢与储气设备的安全性，还能有效避免发生安全事故。可以使用导线将设备与金属管道进行接地处理，在储气缸、压缩气瓶的出气口位置处连接一条接地导线，还可以在充气平衡杯口位置处做好接地处理。在实际工作当中应当使用导线就近与金属水管、防雷接地体等相互连接，并保持静电电阻不大于100Ω。
3.2增湿泄漏静电
增湿能够提升室内的空气湿度，为绝缘体上静电荷的自行消散起到一定的促进作用。增加空气湿度既能够降低带静电绝缘体的绝缘性，增强绝缘体的导电性，为静电电荷的积集起到一定的限制作用。通常情况下，空气湿度会对静电产生很大的影响，当空气相对湿度位于35%以下时，产生静电的概率较高；当空气相对湿度位于45%以上时将不易产生静电现象。因此，在春冬季节，应当在氢气房的地面上喷喷雾或洒些水，以达到消除静电、防火防爆的目的。
3.3消除人体静电
通常情况下，导体上的静电能够快速消失，而毛织品、化纤等绝缘物体上的静电往往比较静止，且极易形成积聚。当人穿着胶鞋在地毯上行走时极易产生在3000V以上的静电电压；当人体脱下涤纶衣服时将会在瞬间产生较高的电压。因此，高空气象探测人员在进入氢气房之前应当身穿纯棉或防静电衣服，禁止穿着化纤、尼龙等容易产生静电的衣物。另外，禁止在气球充灌与放气现场进行脱衣行动，以避免产生静电现象。在日常的工作与生活当中，也应当采取以下几点措施以消除人体静电：①洗手、洗澡，或者用手接触墙壁以消除静电；②使用钥匙、棉抹布等小金属器件与门把、大门、床栏、椅背等相互接触，以消除静电，之后再用手接触；③衣服、被罩、床单等尽可能选用纯天然织物；④勤洗澡、勤换衣以有效消除人体表面产生的静电。
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作者简介：李树碧（1963-）男，汉，甘肃静宁人，本科学历，高级工程师，从事气象探测工作
论文作者:李树碧
论文发表刊物:《科学与技术》2019年20期
论文发表时间:2020/4/17
标签：氢气论文; 静电论文; 人体论文; 气体论文; 气象论文; 现象论文; 极易论文; 《科学与技术》2019年20期论文;