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「悶燒」是南生圍起火的原因嗎?

2018/5/28 — 15:01

南生圍接連火災後,呈現一大片焦土(攝於2018年3月15日)

南生圍接連火災後,呈現一大片焦土(攝於2018年3月15日)

【文:湯兆昇博士(香港中文大學物理系高級講師、理學院科學教育促進中心副主任)】

「悶燒」(smouldering, 美式smoldering) [1] 是指一種相對低溫、沒有火焰的緩慢燃燒。其實悶燒在日常生活中很常見,例如燃點香煙(或香)時,香煙在火焰熄滅後仍在緩慢地燃燒,釋放濃煙;燒烤的碳火熄滅後,悶燒也可能持續一段時間。和一般的燃燒最大的分別是,悶燒的氧化過程是直接在物體表面上進行的,而正常燃燒是物體表面的物質首先被高溫氣化,再與氧氣混合產生化合作用,形成火焰 [2]。悶燒過程所釋放的熱,可以支持它在物體表面緩慢地傳播,但傳播速度很慢,只及正常燃燒的數十分一至數百分一。在足夠燃料和氧氣等條件下,悶燒可以維持數小時甚至數天之久。因為悶燒傳播緩慢又沒有明火,可以長時間不被察覺,當溫度等條件到了臨界值時,燃料分解氣化 [3],便迅速演變為明火的燃燒。

事實上,家居火警經常由悶燒開始,例如未完全熄滅的煙頭點燃了窗簾,經過悶燒後變為火災。雖然悶燒比正常燃燒的燃點溫度較低,但始終需要一定的高溫和氧氣維持。多孔而易燃的物質 — 例如綿花、纖維、發泡膠和煤炭等 — 能讓更多空氣進入內部,導熱慢有助維持高溫,也提供較大的表面積,最有利產生悶燒。悶燒亦涉及更多不完整的氧化過程,所以比起正常燃燒,悶燒會釋放出更多一氧化碳及碳氫化合物煙霧等有害物質 [2]。

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這兩天看了很多新聞報導,都好像說警方已找到證據,說明南生圍的數次火警可能是「悶燒」引起。消防處職工總會主席聶元風解釋「悶燒」時,說它是「表面無明火,因為溫度或熱力好高,慢慢燒起上嚟」[4],更加給人一種感覺,好像物體在環境過熱時就會無緣無故燒起來。必須澄清的是,他們說的所謂悶燒只是火災開始時的一種燃燒過程,它並不是指火災的源頭或機制,說「火災是悶燒引起」根本是說不通的,是辭不達意的說法。另外如果物體因為自身過熱或其他化學因素自行燃燒起來,便稱為自燃(spontaneous combustion),它和悶燒根本完全是兩回事,不能混為一談。自燃是自發過程,不是由外來的火種引起的,而悶燒則很可能是由外來火種燃點。根據統計,大約有 90% 的野外火災成因是人為造成的,另外的 10% 大多源自雷電或火山活動,而生物質(biomass)因為自燃或自然摩擦而發生的火災就十分罕見 [5,6]。所以在絕大部分情況下,引發野外火災的火種都是外來的(常見的是各類郊野使用者帶來的),而生物質因高溫而自行燃燒機會就很小。

一般人未必知道的是,在野外發生的悶燒的破壞力也可以非常驚人。雖然大型野外悶燒發生的機會不大,但只要有足夠的生物質,野外悶燒的確可以在地面上、甚至通過地底廣泛而緩慢地傳播。每年山林大火向大氣層排放的大量污染物,有相當部分是悶燒造成的。有證據顯示,有些悶燒可以暗中傳播,令兩個相隔防火線的地方同時起火,甚至在所有火頭被撲熄後一段長時間再度引發火災 [2,6]。

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在一般縱火案中,罪犯通常是利用氣油等助燃物令火勢急促擴散,所以警方在南生圍事發地點沒有找到助燃物,縱火的機會便相對減少,但未必能完全排除。而且今年南生圍接二連三的火災,也確實多得有點奇怪,特別三月那兩次的火勢蔓延速度並不尋常。不過最近一次警方發現冒煙等悶燒的證據,的確顯示火勢可能以悶燒潛伏傳播了一段時間,才演變成大規模明火。引發悶燒的火種應該是外來的,例如可能是來自不小心的郊遊人士。報導說在出事地點找到蚊香 [4],可能是火種的來源。


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進階參考:

[1] Smouldering 的中文譯法很多,包括陰燃、隱燃及悶燒等等。
[2] Smouldering Combustion Phenomena in Science and Technology, Guillermo Rein, International Review of Chemical Engineering, Vol 1, pp 3-18, Jan 2009.
[3] 例如是生物燃料受熱,透所謂裂解(pyrolysis)過程產生木炭更多揮發性高的易燃化合物。
[4] 例如《蘋果》新聞報導:〈南生圍火警 警指是「悶燒」非縱火〉
[5] Causes and Effects of Wildfires
[6] Combustion in tropical biomass fires: a critical review, Philip Stott, Progress in Physical Geography 24, 3 (2000) pp. 355–377

#南生圍 #火災 #悶燒 #縱火 #自燃

 

(本文承蒙作者同意轉載,原刊於湯博士的物理空間 Facebook

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