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  石棉网中石棉成分主要为温石棉，其为纤维状富镁层状硅酸盐矿物，化学式为Mg₃Si₂O₅(OH)₄，其元纤维直径在纳米量级，每束纤维为数百万元纤维的聚集体，在外力作用下会剥离开来，可以逸出漂浮在空气中。含有大量石棉组分的石棉网，当其受热温度较高时，其中的温石棉纤维会逸出，污染空气。为探究石棉网的组成、结构信息，使用扫描电子显微镜对石棉网显微结构进行了表征，利用能谱仪对石棉纤维定性分析，使用X射线衍射仪对其中的石棉组分进行定量分析，最后结合数据与石棉网使用现状，简要探讨了石棉网使用的潜在危害性，对我国基础实验室环境安全的管控提出建议。

  石棉网是我国化学实验室中极为常见的实验消耗品。石棉网由铁丝网做支撑，覆有石棉水浸泡后晾干的棉布。在需要加热的化学实验中，将石棉网置于酒精灯火焰之上，可对玻璃容器内的反应溶液均匀加热。因石棉网价格低廉，易于购得，因而常被用于加热反应中，但人们对石棉网危害性的认识却较为缺乏。

  石棉是世界卫生组织规定的一类致癌物，其致癌性已被明确证实。据世界卫生组织的统计，因石棉引发的疾病，每年造成多于107 000人死亡^[1]。目前受管控的石棉种类包括温石棉、铁石棉、青石棉、透闪石石棉、阳起石石棉和直闪石石棉，这几种石棉在外力作用下可释放出视觉上不可见的元纤维到空气中，人体吸入后不能分解及排出，在体内长期累积可能引发包括可使肺部逐步纤维化的石棉肺，以及恶性间皮瘤，肺癌、喉癌、卵巢瘤等多种严重疾病^[2]，因此，多数国家已经禁用石棉制品。如欧盟在1999/77/EC指令中要求成员国自2005年起终止石棉制品的生产和使用，韩国在2009年禁止使用石棉，德国在1993年完全禁止使用石棉产品。在我国，石棉开采及其制品加工是某些地区的支柱产业，作为世界第2大石棉储量国、开采国和消耗国，尚未禁止石棉制品的使用^[3]。

  1    石棉网中石棉表征

  1.1    实验仪器

  Mettler Toledo XS205DU十万分之一分析天平，帕纳科锐影X射线衍射仪(XRD)和FEI公司的Quanta250 FEG场发射环境扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)。

  1.2    石棉网显微结构表征

  

  图1 SEM and EDS analysis of asbestos network

  Figure 1. 石棉网SEM图及EDS能谱

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  利用SEM对石棉网显微结构进行表征。从使用过的石棉网边缘部分直接取样，用碳导电胶粘在SEM样品台上观察。如图 1a、b所示，石棉网样品中含有大量如头发丝般柔韧的纤维组分，每束纤维由极为细小的纤维聚集而成，具有拆分性。因未进行研磨，纤维束没有完全分散开。对纤维进行能谱分析，图 1d为图 1c中沿纤维纵向所画直线进行线扫描所获得的能谱图，可知纤维中主要含有氧、镁和硅元素，与温石棉能谱图一致，因此石棉网中使用的是温石棉。

  1.3    石棉网组分及含量表征

  

  图3 Working curve for quantitative analysis of chrysotile

  Figure 3. 温石棉定量分析标准曲线

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  使用XRD表征石棉网组分。在图 2中，标*位置为温石棉衍射峰。如谱线b所示，使用过的石棉网未受热的边缘部分样品出现明显的石棉衍射峰，表示石棉含量较高。对使用过的石棉网中心受热脱落部分取样进行测试，以进一步考察加热使用后温石棉的结构变化，如谱线a所示。图中受热脱落样品中未出现石棉衍射峰，即已不含有温石棉结构。因此，在不断加热使用后，石棉网中心受热部分的温石棉发生分解转化，其余未受热部分仍含有较多温石棉。

  

  图2 使用过的石棉网的XRD谱(a. 石棉网中间受热部分样品；b. 石棉网边缘部分样品；图中*为温石棉衍射峰)

  Figure 2. XRD spectrum of the used asbestos network(a.sample from the center of the heated asbestos network;b. sample from the edge of asbestos network;* the chrysotile XRD peak)

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  使用XRD对石棉网中温石棉含量进行定量分析。以锌板为基础标准物质，温石棉定量衍射峰选择为2 θ =12.05 ^o。采用基底修正法建立温石棉定量标准曲线(图 3)，温石棉质量与校正后的衍射峰强度线性相关，相关度较高，R ²为0.998 4。取旧石棉网边缘部分样品3份，分别研磨粉碎后进行XRD定量分析，结果分别为33.5%、34.2%和32.0%，取其均值，则石棉网中石棉质量分数为33.2%。以此进行估算，每片石棉网的质量约为60 g，扣除金属网的质量，含石棉材料质量约为30 g，则一片石棉网含石棉10 g左右。

  2    危害性分析

  由于缺乏安全认识，废弃石棉网常被当作普通垃圾处理。石棉是一类致癌物，石棉废料应谨慎处理，避免废料中石棉扩散到空气中，或者污染到水源。按照GBZ/T 193-2007 《石棉作业职业卫生管理规范》的要求，石棉废物应单独处理，由专门人员运送至处理地点；若采取填埋法处理时，要对填埋场所的地下土层进行处理，并防止填埋过程中废物包装破损；废物应及时填埋，不得延期处理，填埋层距地表不得少于2 m。我国基础实验教学并未进行石棉有害性的教育，师生们不能认识到石棉网的危害性，废旧石棉网随意丢弃，容易污染环境。

  酒精灯和石棉网价格低廉，容易满足面向大量学生开展的基础实验教学需求，如使用酒精灯和石棉网进行加热在我国初、高中化学实验教学中极为常见。化学实验教育从九年级开始，人教版初中化学实验目录显示，水加热沸腾实验、NaOH和CuSO₄混合溶液加热实验及过氧化氢加热制取氧气实验中均需要使用酒精灯和石棉网对烧杯或烧瓶加热。高中化学实验设置数量则更多，实验内容复杂性也加大，常需使用酒精灯加热。酒精灯外焰温度可达到500 ℃以上，在此温度下石棉网长期使用，温石棉结构会脱水分解^[4]，石棉网材料变脆从而从铁丝上脱落，最先脱落部分常为直接受热的石棉网中心部分，石棉网边缘部分受热温度较低，石棉纤维基本仍为纤维束状结构。因此石棉网使用寿命较短，而废弃的石棉网中仍含有大量石棉纤维。

  图 1的SEM表征时取石棉网量不及1 mg，样品量极少，但在SEM图上却呈现出大量的石棉纤维束，而每一束纤维可劈分为百万个微小纤维。估算每片石棉网中含石棉10 g左右，按此推算，每片石棉网含无法计数的微小纤维，这些微小纤维在使用过程中极易逸出，漂浮在空气中而被人体吸入。在基础实教学实验室中，为保证每班几十位同学同时进行实验，酒精灯与石棉网需配备10套以上，若同时使用，危险性较高。

  3    建议改进措施

  3.1    尽量避免石棉网的使用

  建议我国初、高中和大学基础实验教学实验室禁止购买使用石棉网，应鼓励学校采购电炉或恒温磁力搅拌器代替酒精灯和石棉网，改善实验教学环境和条件。

  3.2    限制使用石棉网

  对于不能避免使用石棉网的地区，所购置的石棉网应由专人保管，并在学生使用前进行关于石棉危害性、安全操作、个人防护的教育，在学生使用中进行监督指导，使用后回收保管；废弃石棉网应由专人进行安全处理，不得随意丢弃。

  3.3    使用过程中注意安全防护

  建立石棉网使用者防护规范，推荐使用者在实验中佩戴防尘口罩和穿着实验服。使用中避免石棉网过热及对石棉网施加外力甚至人为破坏，以降低石棉网中纤维逸出的可能性。不能继续使用的石棉网应收在密封袋中，可选择集中填满处理。

  4    结论

  使用SEM-EDS及XRD对石棉网进行表征，证明石棉网中温石棉质量分数较高，在30%以上，用于化学实验室中会产生安全隐患，应避免购买与使用，或尽量降低使用频率，同时提高师生的个人防护意识；对于面向大量学生开放的基础教学实验室，更应避免石棉网的使用，或加强对石棉网使用的监管，以保护师生健康和环境安全。

• 1. [1]

     Le G V, Takahashi K, Park E K, et al. Respirology, 2011, 16(5):767-775 http://cn.bing.com/academic/profile?id=2140653836&encoded=0&v=paper_preview&mkt=zh-cn

  2. [2]

     Straif Kurt, Benbrahim-Tallaa Lamia, Baan Robert, et al. Lancet Oncol., 2009,10:453-454

  3. [3]

     李晶, 童慧荣.机电工程技术, 2015(11):52-57

  4. [4]

     Kusiorowski R, Zaremba T, Piotrowski J, et al. J. Therm. Anal. Calorim., 2012, 109(2):693-704 http://cn.bing.com/academic/profile?id=2088949818&encoded=0&v=paper_preview&mkt=zh-cn

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  图 1  SEM and EDS analysis of asbestos network

  Figure 1  石棉网SEM图及EDS能谱

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  图 2  使用过的石棉网的XRD谱(a. 石棉网中间受热部分样品；b. 石棉网边缘部分样品；图中*为温石棉衍射峰)

  Figure 2  XRD spectrum of the used asbestos network(a.sample from the center of the heated asbestos network;b. sample from the edge of asbestos network;* the chrysotile XRD peak)

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  图 3  Working curve for quantitative analysis of chrysotile

  Figure 3  温石棉定量分析标准曲线

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