[科普中國]-網(wǎng)紅冰淇淋隱憂：液氮有沒有危險(xiǎn)

液氮冰淇淋（來源：Freepik.com）

動圖：冒煙冰淇淋（來源：http://www.sohu.com/a/249195172_594272）

近年來，一種入口后可以從鼻腔口腔中冒出大量白色蒸汽的冰淇淋迅速走紅，各種社交平臺上，冒煙冰淇淋的相關(guān)視頻被不斷推上熱點(diǎn)。在日本，這種冰淇淋被叫做“龍之息”，意思就是吃下之后口鼻中冒出的白煙好比火龍呼氣一般。雖然一份20元上下的售價(jià)并不便宜，冒煙冰淇淋還是因其新奇有趣的特色受到顧客追捧。

制作液氮冰淇淋（來源：slaporte on VisualHunt / CC BY）

然而，就在不久前，一位母親向媒體反映，自己的女兒在食用冒煙冰淇淋的過程中胸腹部皮膚被滴下的液氮凍傷。一時(shí)間，冒煙冰淇淋的安全性受到廣泛質(zhì)疑。

那么，加工冒煙冰淇淋所用的液氮對人體到底有沒有傷害？日常生活中接觸液氮有沒有風(fēng)險(xiǎn)？液氮竟然會引發(fā)劇烈爆炸還會造成操作人員窒息死亡？

液氮冰淇淋——分子料理界資深網(wǎng)紅

生活常識告訴我們，特別熱和特別涼的食物都會冒出白色的煙氣，其實(shí)這兩者的形成原理非常類似。冰淇淋中冒出的白氣是周圍空氣中包含的水蒸氣遇冷而凝結(jié)成的細(xì)小液滴。而熱氣騰騰的食物中冒出的白氣其實(shí)是食物中（主要是水分）的水蒸氣在周圍空氣的冷卻之下形成的細(xì)小液滴。

熱騰騰的食物發(fā)出的白煙（來源: huub zeeman on Visualhunt.com）

液氮速冷是一種利用液態(tài)氮?dú)獾某蜏兀ǚ悬c(diǎn)約為-196℃）特性，瞬間冷凍食物的烹飪技法，是最常見的分子料理形式。在超低溫速冷環(huán)境下，食材中的水分并不會凝結(jié)為大顆粒的冰晶，而是形成細(xì)小的顆粒，在極短的時(shí)間內(nèi)分子重組，因此產(chǎn)生特殊的口感和質(zhì)地。

液氮速冷麥片（來源：ewwhite on Visualhunt）

此外，液氮極強(qiáng)的冷卻能力可令周圍環(huán)境中的水分迅速冷凝，形成細(xì)小液滴。液氮冰淇淋正是利用這種原理，將人體口鼻中大量的水蒸氣冷凝，制造出云霧繚繞的特效，宛如魔術(shù)大秀。

液氮對人體完全沒有安全隱患嗎？

通常來說，液氮在常溫下會迅速氣化，不會在食材中發(fā)生殘留，所以按照正規(guī)操作手法進(jìn)行制作的各色液氮料理并不會對顧客造成傷害。此外，飛濺的液氮液滴即便是落到身上也并不會造成實(shí)質(zhì)性的皮膚損傷，這是因?yàn)橐旱陲w行過程中和與皮膚接觸的瞬間會與周圍空氣發(fā)生劇烈的熱量交換，吸收周圍環(huán)境中的熱量。在液氮迅速吸熱氣化的同時(shí)，皮膚與沸騰的液氮之間存在一個(gè)很薄的氣體層，很大程度上隔絕了皮膚與液氮之間的熱量傳輸。

筆者經(jīng)常使用液氮進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，過程中也不免有液滴飛濺到皮膚上的經(jīng)歷。液氮接觸皮膚的感覺可以描述為一種刺痛感，與熱水飛濺到皮膚上的感覺類似，但是痛感輕微很多，持續(xù)時(shí)間也極短，完全可以忍受。

那么，這次事件中的少女又是怎么被液氮冰淇淋凍傷的呢？筆者對某電商網(wǎng)站上銷售液氮冰激凌制作技術(shù)的商家進(jìn)行了實(shí)地采訪。根據(jù)商家提供的信息，出事的攤主應(yīng)該是違反了操作規(guī)程，致使冰淇淋中殘留了大量液氮。少女不慎將這種液氮與冰淇淋的混合物弄到了身上，冰淇淋的存在導(dǎo)致液氮吸熱揮發(fā)時(shí)與皮膚間的隔熱機(jī)制失效，從而發(fā)生凍傷。假如我們將這樣的冰淇淋直接送入口中，必然會對口腔黏膜造成損傷，畢竟黏膜對外界刺激的抵抗能力遠(yuǎn)低于皮膚。

根據(jù)商家描述，制作液氮冰激凌沒有太高的門檻，人人都可以從事該行業(yè)

液氮的危險(xiǎn)性和破壞力絕對不應(yīng)忽視

雖然液氮及其氣化后產(chǎn)生的氮?dú)獗旧矶疾痪叨拘?，但是液氮極低的溫度卻造就了其獨(dú)特的理化性質(zhì)和諸多安全隱患。世界范圍內(nèi)，液氮引發(fā)的安全生產(chǎn)事故已有多次記錄。液氮可能引發(fā)的危險(xiǎn)有：低溫凍傷、缺氧窒息以及爆炸。

NASA的科學(xué)家利用液氮進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)（來源: NASA Goddard Space Flight Center on VisualHunt）

低溫凍傷自不必說，如果是一點(diǎn)飛濺的液滴，人體皮膚還能耐受。當(dāng)大量液氮滴落在身上時(shí)，不加防護(hù)的話會造成嚴(yán)重的凍傷。飛濺的液滴進(jìn)入眼睛也可能造成粘膜損傷，嚴(yán)重時(shí)甚至有失明風(fēng)險(xiǎn)。因此使用液氮時(shí)一定要做好防護(hù)措施，戴好高致密性的長袖手套防止液滴濺落在手部，同時(shí)佩戴護(hù)目鏡也非常有必要。

操作液氮容器時(shí)，致密厚實(shí)的手套必不可少（旁邊的腳用來對比大?。?/p>

缺氧窒息的發(fā)生主要由液氮?dú)饣昂蟮捏w積變化造成，液氮在氣化后體積可以達(dá)到之前的700倍之多，10升液氮可以氣化為7000升氮?dú)?，占?jù)空間達(dá)到7立方米。以一間面積7平方米，高度2米的狹小儲藏室為例，在通風(fēng)不良的情況下，10升完全氣化的液氮就可以讓室內(nèi)氧氣濃度降低到空氣中氣體總量的10%，足以引發(fā)無力、昏厥等嚴(yán)重后果。因此，搬運(yùn)液氮時(shí)一定要注意防止容器傾覆，同時(shí)要保證操作環(huán)境的良好通風(fēng)。

動圖：大阪大學(xué)的一處液氮生產(chǎn)設(shè)施，該處與外界聯(lián)通，避免缺氧窒息事故

日本曾經(jīng)發(fā)生過多起液氮引發(fā)的缺氧事故，造成了操作者死亡的嚴(yán)重后果。例如，90年代發(fā)生在東京某研究所內(nèi)的一場事故中，操作員在打開液氮閥門后擅自離開現(xiàn)場，之后居然忘記了液氮正在加注，造成容器注滿后大量液氮溢出氣化。當(dāng)該操作員意識到失誤之時(shí)，液氮閥門已經(jīng)連續(xù)開啟了將近3小時(shí)。監(jiān)控顯示，他匆忙跑進(jìn)實(shí)驗(yàn)室按下停止按鈕后便暈倒在現(xiàn)場。第二天早上，該操作員被他人發(fā)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)失去了生命體征。

在多起類似事件發(fā)生后，日本對企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)在液氮使用方面加強(qiáng)了規(guī)范，制定了一系列措施。例如保證液氮操作間的良好通風(fēng)，禁止人與液氮容器同乘電梯等等。

大阪大學(xué)某研究所電梯中的告示，嚴(yán)禁與液化氣體同乘電梯

液氮發(fā)生爆炸的事件在世界各地也屢有發(fā)生，這類爆炸主要分為兩種類型。第一是液氮在不合規(guī)的容器中存放或違規(guī)利用密閉容器存放時(shí)發(fā)生的劇烈氣化爆炸，這種爆炸根本上來說屬于物理變化，一般較為罕見，造成的后果也不至于太嚴(yán)重。

第二種爆炸是由液氮與易燃物之間發(fā)生劇烈化學(xué)反應(yīng)造成，十分危險(xiǎn)，曾經(jīng)造成過數(shù)十人死亡的惡性安全生產(chǎn)事故。我們知道空氣主要是由氮?dú)夂脱鯕饨M成，液氮的沸點(diǎn)約為-196℃，密度0.807g/ml，而液氧的沸點(diǎn)約為-183℃，密度為1.141g/ml。當(dāng)大量的液氮暴露在空氣中時(shí)，空氣會在其表面冷凝，由于液氮先于液氧揮發(fā)，液氧將被從其中分離出來，并沉積于液氮下方。液氧的氧化性極強(qiáng)，在與易燃物質(zhì)相遇后極易發(fā)生劇烈反應(yīng)從而引發(fā)爆炸，爆發(fā)熱可達(dá)2200kcal/kg，爆速4500到5000m/sec，總膨脹比高達(dá)860：1。

淺藍(lán)色的液氧（來源：公有領(lǐng)域）

1991年，在日本岐阜縣的一家電子部件工廠，實(shí)驗(yàn)人員利用液氮處理陶瓷粉末，以期開發(fā)新型陶瓷材料。它們將苯作為溶劑，溶解陶瓷粉末制成懸濁液，之后再用液氮將該懸濁液迅速冷卻以獲得速冷改性的陶瓷粉。實(shí)驗(yàn)過程中，液氮中混雜的液氧與苯相遇，在撞擊攪拌等因素作用下發(fā)生劇烈反應(yīng)，造成猛烈爆炸，導(dǎo)致兩人死亡，多人受傷的嚴(yán)重后果。

液氮使用：要具備安全生產(chǎn)意識

在大多數(shù)國家，只要準(zhǔn)備好專用的液氮容器，任何人都可以購買液氮從事生產(chǎn)活動，無需特殊資質(zhì)，我國也不例外。以制作液氮冰淇淋為例，10升液氮費(fèi)用約為100-150元，可以制作150份左右的冰淇淋，所需液氮聯(lián)系當(dāng)?shù)貧庹炯纯少徺I。

各種存放、傾倒液氮所需的專用容器

然而，我們還是應(yīng)當(dāng)意識到，液氮的使用需要掌握一定的安全生產(chǎn)常識，絕非如很多液氮冰淇淋成套技術(shù)的經(jīng)銷商所說的那樣不存在任何安全隱患。相對于一般的顧客，需要對液氮的使用安全加以注意的反而是從業(yè)者自身，如果對其掉以輕心，很可能發(fā)生嚴(yán)重的事故。

參考文獻(xiàn)：

1. http://anzeninfo.mhlw.go.jp/anzen_pg/SAI_DET.aspx?joho_no=000856

2. https://matome.naver.jp/odai/2140024772314005001

3. https://www.ltm.kyoto-u.ac.jp/ltmuji/LiqN2/LiqN2A.pdf

4. https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1313093423

5. http://www.shippai.org/fkd/cf/CC0200022.html

6. https://shunkashutou.com/column/liquid-nitrogen-purchase/

7. http://www.klchem.co.jp/blog/2012/12/post_1922.php

（本文中標(biāo)明來源的圖片均已獲得授權(quán)）