“氢气球”燃爆事故骇人，中学理化知识告诉你氢气不背锅！_风闻

2024年12月31日跨年夜，一段氢气球突然燃爆的视频流传开来，令人揪心。官方通报显示，河南省信阳市羊山新区万达广场有群众自带氢气球发生爆燃，现场有人轻微灼伤。官方通报中同时指出：“氢气属于易燃易爆气体，氢气球遇到明火、静电等容易发生爆燃，在人员密集场所使用、售卖氢气球有较大风险。”事实上，常有禁止升放氢气球的提示，现场发生的现象，真的是“氢气球”导致吗，为什么会发生燃爆？

撰文 | 李存璞（特种化学电源全国重点实验室，重庆大学化学化工学院教授）

2024年的跨年夜，许多人朋友圈、微信群中流传着一条群众拥挤争抢“氢气球”，气球突然发生燃爆的视频。这段总时长仅10s的视频画面中，数名身着厚款冬装的群众，围在两簇五颜六色充满节日气氛的气球周围，相互拥挤。在视频第9s，一道黄色火焰喷涌而出，在不到1s的时间内，引燃了两簇气球，画面随之戛然而止。

在这安静祥和的跨年夜晚，人群之中发生燃爆事故，让看到视频的网友们为现场群众的安全捏了一把汗。

图1 视频截图第1s，群众在争抢气球；视频截图第9s，有黄色火焰产生，并在1s之内迅速引燃两簇气球，现场发生燃爆事故。

直到第二天的元旦，新闻媒体报道称“12月31日，信阳市羊山新区万达广场有群众自带氢气球发生爆燃，现场有人轻微灼伤”。

在热闹祥和的跨年之夜里发生了燃爆，短短1秒内黄色的烈焰吞噬人群，仍然让人后怕。现场到底发生了什么，上面事故因何发生，如何预防这看似防不胜防的“氢气球”事故呢？

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“氢气球”并非填充真“氢气”

很多人不知道的是，我们在市面上买到的“氢气球”，内部填充的往往并非氢气。事实上，当我们想让气球飘浮起来，仅仅需要在气球中充入密度小于空气密度的气体即可。

由于在相同温度和压强下，理想气体的摩尔体积相同[比如中学就学过在标准状况下（0℃，101.325kPa），1摩尔任何理想气体所占的体积都约为22.4升]，根据理想气体状态方程pV=nRT，可以轻易地得出pM=ρRT，即理想状态下气体密度ρ正比于气体的摩尔质量M。空气的分子量M≈29，因此在气球中填分子量小于29的气体理论上均可以让气球自发飘浮在空中。当然，考虑到气球外皮材料也有重量且密度远大于气体，所以填充气体的分子量最好比29 g/mol小得多一些。

作为最轻的气体，从向上飘的角度来说，分子量为2的氢气显然是个理想的填充物质。除此之外，也有商家在气球中填充惰性气体氦气（分子量为4）。实际上，氢气和氦气都曾被用于飞艇等大型飞行设备当中，但氢气易燃易爆，1937年的兴登堡号飞艇空难就是由于飞艇填充的氢气燃爆所引起（图2a），事故造成了36人死亡，并使飞艇在与飞机的竞争中彻底落败[1]。当然，由于飞艇可以低成本、大载荷的实现人员/装备空中运输，现在仍有飞艇在发展与应用，其所填充的气体多为氦气。经典RTS游戏《红色警戒2》中的基洛夫飞艇，根据游戏语音可以明确其内部填充的气体为氦气，也因此被击落时只会产生撞击伤害而非爆炸伤害。

图2 (a) 兴登堡号飞艇空难，事故导致36人死亡；(b) 游戏《红色警戒2》中的基洛夫飞艇，当被选中时会播报“Helium mix optimal”（氦气混合就位！），说明其所填充的气体为氦气。

由于用氢气填充气球的思想深入人心，在中文语境下人们把能飘着的气球多称为“氢气球”；在英文语境下，helium balloon（氦气球）则用得更加广泛。

但事实上，我们平时从商贩手中所买到的氢气球，内部填充的既不是氢气也不是氦气。原因也很简单，氦气固然安全，但生产成本较高（这是另一个复杂的物理故事），真正的氦气球相对较贵；而氢气虽然制备相对容易，但储存、运输需要特殊装置和执照，显然也不是流动商贩所能够方便获取的气体。容易获取、成本低廉、分子量尽可能多地小于29的天然气就成了“氢气球”的填充气的主流选择。天然气的主要成分为甲烷（CH4），分子量只有16，且方便易得，甚至可以直接从家中天然气管道接出来（但私自接天然气是违法行为！）因此，我们买到的所谓“氢气球”，其实称为“天然气—球”更加恰当。

天然气容易燃烧，燃烧的火焰会呈现黄色，而氢气燃烧则往往是蓝色火焰，从图1的气球爆燃事故呈现出的黄色火焰来看，燃烧气体应是天然气——或者说是甲烷气为主。

不过，这里还有一个问题：瞬间就引燃了两簇气球，气球的外皮也遇火就着吗？

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“氢气球”的外皮

气球的外皮的确易燃易爆。我们常见的气球的外皮材质主要有两种：一种是图3a所示的乳胶材质，也就是没充气的时候小小的，充气过程中会逐渐膨大；另一种则是图3b所示的铝膜气球，这种材质本身不会随着气压的改变而变形，气体填充的是内部预留好的空间。

图3 (a) 乳胶材质气球；(b) 铝膜材质气球

生活中常见的天然乳胶产品很多，比如手套、枕头等等，这种材料有着非常好的弹性和拉伸性能，作为一类高分子材料，其本身很容易燃烧。天然乳胶的气球气体密封性不够好，所以后来人们发展了铝膜气球，其拥有更好的气密性，可以让气球更持久地飘浮在空中。

铝膜气球的名字则容易让人误解，以为其是由铝箔所构成，那么就应该不易燃烧。其实不然，铝膜材质是一种复合材料，其内层是双轴拉伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯（BoPET），外层则是沉积的薄薄一层金属铝。由于其外层呈现亮闪闪的金属光泽，它才被认为是主要由铝构成。BoPET也常作为书本、照片的外层覆膜；BoPET还有更著名的亲戚，即PET（对聚苯二甲酸乙二醇酯），矿泉水瓶、速干衣物中都有这种材料的身影。因此，同样作为高分子材料，铝膜气球的外皮也很容易燃烧。

所以——为什么会发生燃爆？

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燃爆的背后——无处不在的电与火

尽管目前事故原因尚未调查清楚，但我们不妨推测下一个可能的原因。如果你将页面拉回到图1，仔细观察现场围观群众的衣服，就会注意到笔者前面专门描写了“数名身着厚款冬装的群众”。为了起到更好的防风效果，冬天的衣物外层面料多为化学纤维，化学纤维相比天然材料，更容易通过摩擦产生静电。在图1的场景中，衣物与衣物、衣物与气球之间的摩擦极可能产生静电，而静电遇到泄露的气体（图1所用的气球为乳胶气球，更容易漏气），会瞬间点燃；火苗遇到其他气球的乳胶外皮使之燃烧，导致内部的可燃的天然气泄漏，最终产生燃爆，一切都在1s之内完成。

因此，在人员聚集场所和密封空间，“氢气球”——无论填充的是不是氢气，往往都不被允许带入。笔者不止一次乘坐地铁遇到过其他乘客携带气球想要进站被拦截——原因很简单，一旦气球不慎飘入地铁隧道中，即使气球可能破掉，但易燃的气体会困在隧道当中，而地铁通过接触电网取电，电遇到易燃气体，极易导致灾难性事故发生。

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结语

五颜六色的气球是增加节日氛围的好物件，但越是节日越要注意安全防范，毕竟平安是福。2025祝所有读者快快乐乐，健健康康。

参考文献

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Hindenburg_disaster

[2] https://en.m.wikipedia.org/wiki/BoPET

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