论文部分内容阅读
摘要：从镁条及镁粉燃烧产生的强光伤害人的眼睛和皮肤的实际案例出发，结合光学理论以及国内外对视网膜光损伤以及皮肤光损伤等方面的医学研究成果，通过分析得出结论：如果不注意保护，镁条燃烧发出的强光对人的眼睛和皮肤都可能造成损伤，提醒师生做相关实验时要提高防范意识，并通过实验验证以及参考其他实验改进文章中提供的经验，总结出师生做相关实验时避免受到损伤的具体措施。
关键词：镁条燃烧；强光污染；危害及防范；知识介绍
文章编号：1005-6629（2015）12-0051-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
中学化学教学中有四个实验涉及镁条燃烧，初中有一个：研究质量守恒问题时的镁条燃烧实验；高中有三个：（1）镁条在二氧化碳中的燃烧实验；（2）铝热反应实验；（3）氢气氯气混合气体见光反应的实验等。这些实验的现象具有很强的视觉冲击效果，能激起学生学习化学的兴趣，所以教师无论是在正常化学教学中还是在课外活动中，都会演示或辅导学生做这些实验。一些教师和学生反映做过这些实验后多少会出现一些眼睛不适的症状，可见这种强光对人的眼睛可能会造成伤害，但是由于大多数情况下大家休息几天眼睛的不适症状就会好转，所以这种伤害往往不能引起大家足够的重视。那么这种强光对眼睛的危害究竟有多大？是不是真的休息几天后就可以完全恢复而不会留下后遗症？除了伤害眼睛，会不会对皮肤也造成伤害？怎样防范这些伤害？
1 镁条燃烧发出的光伤害眼睛的实例及分析
虽然不少文章谈及做相关实验时镁条燃烧发出的光对人的眼睛会造成伤害。但是相关事故报道及研究报告却极少见到，目前国内仅见的一例事故报告发生在上世纪。《眼科研究》杂志1997年第2期登载的“镁条燃烧试验致双眼视力下降一例”一文中介绍：1993年，一名16岁学生做镁条燃烧实验时注视镁条燃烧的强光十余秒，次日早晨发现眼花，视物模糊，下午已不能坚持上课，到医院就医，检查视力已降至0.1和0.2，虽然经过治疗有所恢复，半年后视力也只达到了1.0。
镁条燃烧的实验大家都在做，那么为什么其他人没出现严重事故而这名学生的眼睛却受到较严重的伤害呢？
首先，我们知道镁条燃烧产生了强烈的可见光，发表在《国外医学·眼科学分册》1990年第12期的“光性视网膜损伤研究进展”一文介绍：“可见光是引起视网膜光损伤的主要原因之一”。发表在《军事医学》杂志2014年第六期的“宽谱光源强闪光对视功能的影响”一文也对眼睛受到光辐射损伤的原理做了细致介绍：“光辐射对人眼作用的机制主要为光化学作用和热作用……进入眼内的光能量越多，造成的损害越严重”，而且人眼受伤程度与曝光时间也有关。
其次，还有文章提到，镁条燃烧还产生了很强的紫外光。紫外光对人的眼睛产生伤害的原因是紫外光照射主要导致光感受细胞的损伤，而且这种伤害具有一定的延迟性，不会急性发作，往往不易被察觉。
对于像镁条燃烧形成的这种点状光源，光照强度与光源的距离平方成反比，因此距离光源越近处光辐射强度越大。上述病例报道中，这名学生做实验时注视镁条燃烧的强光达十余秒，他不但距离光源近，而且持续时间较长，所以造成的伤害很大。
2 镁条燃烧产生的光对皮肤造成伤害的实例及分析
容易被大家忽视的是，镁条燃烧产生的光在一定条件下对人的皮肤也会造成损伤。《人民军医》1980年第一期刊载的“四例镁闪光皮肤烧伤报告”一文中介绍了一例镁燃烧致人皮肤闪光烧伤的事故：由于镁粉意外燃烧导致距离燃烧光源1.1～4.7m范围内的四个人都有不同程度的烧伤，距光源越近，受到的伤害越大。可见人的皮肤也有可能受到镁条燃烧发出的强光的伤害，受伤害程度与光源强度及人与光源的距离有直接关系。
我们正常做实验时，一般不会遇到该例事故中那种大量镁粉燃烧发出的强光照射的情况，因此不会出现这种急性损伤，但是，镁条燃烧既发出强可见光，又会发出强紫外光，“在一定条件下，近紫外辐射和可见光照射……都有可能损害机体导致疾病发生”。特别是其中的紫外光，会造成皮肤老化等多种症状，所以应该引起我们的重视。
3 实验室如何防范镁条燃烧对人造成的伤害
根据以上实例及分析我们知道，镁条燃烧发出的光既可能伤害眼睛，也可能伤害皮肤，我们尤其要注意的是，即使人的眼睛受到镁条燃烧发出的强光照射后出现的不适症状休息几天后消失了，但其损害并不一定就完全复原了。有研究指出：重复的光照射可造成视网膜光性损伤的积累效应。作为教师，每次教学进行到相关知识时都需要在每个班级做镁条燃烧的演示实验，如果不加防范，多年累积所受到的危害不可忽视。而学生出于兴趣和学习的需要会格外认真长时间注视镁条燃烧发出的强光，甚至有些学生因为兴趣关系还会自己设法弄到镁条在家里进行镁条燃烧的实验，所以，如果不加防范，镁条燃烧对学生的危害也很大。那么我们应该怎样防范呢？
（1）要培养学生的安全意识，要求学生不要擅自做这些实验，告诉学生不按照教师指导观察这些实验的危险性。
（2）根据点状光源光强度平方反比定律可知，镁条燃烧发出的光的光照强度会随着与光源距离的增大而大幅度衰减。我们还用紫外辐照计测量了镁条燃烧产生的短波紫外光（UVR-254nm）在不同距离及眼镜等遮挡下的光照强度，所用镁条宽度约3mm、厚度约0.2mm，经多次测量，得到以下实验数据（均为多次测量的平均值）：
由于镁条燃烧发光强度不稳定，因此测量数据可能有一定的偏差，但这些数据可以证实与光源距离加大，光照强度会大幅度减小，实验数据还表明如果有眼镜遮挡，其短波紫外光光照强度也将大幅度下降。所以在进行实验时，应该安排学生远距离观察实验现象，教师在进行实验时，也应该尽量远离光源。对于验证质量守恒定律的镁条燃烧实验，我们一般都是用手拿着坩埚钳或镊子夹住镁条做这个实验，这样势必造成实验者距离镁条燃烧产生的强光很近，建议可以改用铁架台上的铁夹夹住镁条，点燃镁条后人即后退。另外，做实验时带防护眼镜、戴口罩、戴手套、穿长袖衣服，也能起很好的防护效果。
（3）从前面的案例以及文献资料可以看出，我们还应该从光源强度、人受到光照射的时间等角度采取措施。经过我们多次尝试，发现在进行质量守恒内容教学时将目前我们所用的宽约3mm的镁条剪裁加工到宽度约1～2mm，点燃后可以大大减小其光强度，还要提醒学生不要长时间直视镁条燃烧光源。
（4）还可以考虑对有的实验进行进一步改进。对于铝热反应实验，已经有不少教师进行了成功的改进，如将镁条埋在其他试剂下，用在高锰酸钾晶体上滴入甘油引燃镁条的方法使其燃烧，避免引起光污染；再如用黑火药代替镁条进行实验，还可以改用蔗糖脱水的反应代替镁条燃烧引发铝热反应等，类似的改进方法还有很多。对于氢气与氯气混合气体受光照射反应的实验，则可以考虑用日光照射或用照相机闪光灯提供强光替代镁条燃烧产生的强光。需要注意的是，一些教师为了提高这个实验的成功率往往采用同时燃烧多根镁条的方式，这种方法会对人造成更大的伤害，因而并不可取。
4 总结
综上所述，如果在做镁条燃烧相关实验时不采取防范措施，其产生耀眼的强光可能会对师生造成不同程度的伤害，只要采取适当的措施，就既能圆满完成实验，又可避免受到伤害，或大幅降低受损伤的程度。
关键词：镁条燃烧；强光污染；危害及防范；知识介绍
文章编号：1005-6629（2015）12-0051-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
中学化学教学中有四个实验涉及镁条燃烧，初中有一个：研究质量守恒问题时的镁条燃烧实验；高中有三个：（1）镁条在二氧化碳中的燃烧实验；（2）铝热反应实验；（3）氢气氯气混合气体见光反应的实验等。这些实验的现象具有很强的视觉冲击效果，能激起学生学习化学的兴趣，所以教师无论是在正常化学教学中还是在课外活动中，都会演示或辅导学生做这些实验。一些教师和学生反映做过这些实验后多少会出现一些眼睛不适的症状，可见这种强光对人的眼睛可能会造成伤害，但是由于大多数情况下大家休息几天眼睛的不适症状就会好转，所以这种伤害往往不能引起大家足够的重视。那么这种强光对眼睛的危害究竟有多大？是不是真的休息几天后就可以完全恢复而不会留下后遗症？除了伤害眼睛，会不会对皮肤也造成伤害？怎样防范这些伤害？
1 镁条燃烧发出的光伤害眼睛的实例及分析
虽然不少文章谈及做相关实验时镁条燃烧发出的光对人的眼睛会造成伤害。但是相关事故报道及研究报告却极少见到，目前国内仅见的一例事故报告发生在上世纪。《眼科研究》杂志1997年第2期登载的“镁条燃烧试验致双眼视力下降一例”一文中介绍：1993年，一名16岁学生做镁条燃烧实验时注视镁条燃烧的强光十余秒，次日早晨发现眼花，视物模糊，下午已不能坚持上课，到医院就医，检查视力已降至0.1和0.2，虽然经过治疗有所恢复，半年后视力也只达到了1.0。
镁条燃烧的实验大家都在做，那么为什么其他人没出现严重事故而这名学生的眼睛却受到较严重的伤害呢？
首先，我们知道镁条燃烧产生了强烈的可见光，发表在《国外医学·眼科学分册》1990年第12期的“光性视网膜损伤研究进展”一文介绍：“可见光是引起视网膜光损伤的主要原因之一”。发表在《军事医学》杂志2014年第六期的“宽谱光源强闪光对视功能的影响”一文也对眼睛受到光辐射损伤的原理做了细致介绍：“光辐射对人眼作用的机制主要为光化学作用和热作用……进入眼内的光能量越多，造成的损害越严重”，而且人眼受伤程度与曝光时间也有关。
其次，还有文章提到，镁条燃烧还产生了很强的紫外光。紫外光对人的眼睛产生伤害的原因是紫外光照射主要导致光感受细胞的损伤，而且这种伤害具有一定的延迟性，不会急性发作，往往不易被察觉。
对于像镁条燃烧形成的这种点状光源，光照强度与光源的距离平方成反比，因此距离光源越近处光辐射强度越大。上述病例报道中，这名学生做实验时注视镁条燃烧的强光达十余秒，他不但距离光源近，而且持续时间较长，所以造成的伤害很大。
2 镁条燃烧产生的光对皮肤造成伤害的实例及分析
容易被大家忽视的是，镁条燃烧产生的光在一定条件下对人的皮肤也会造成损伤。《人民军医》1980年第一期刊载的“四例镁闪光皮肤烧伤报告”一文中介绍了一例镁燃烧致人皮肤闪光烧伤的事故：由于镁粉意外燃烧导致距离燃烧光源1.1～4.7m范围内的四个人都有不同程度的烧伤，距光源越近，受到的伤害越大。可见人的皮肤也有可能受到镁条燃烧发出的强光的伤害，受伤害程度与光源强度及人与光源的距离有直接关系。
我们正常做实验时，一般不会遇到该例事故中那种大量镁粉燃烧发出的强光照射的情况，因此不会出现这种急性损伤，但是，镁条燃烧既发出强可见光，又会发出强紫外光，“在一定条件下，近紫外辐射和可见光照射……都有可能损害机体导致疾病发生”。特别是其中的紫外光，会造成皮肤老化等多种症状，所以应该引起我们的重视。
3 实验室如何防范镁条燃烧对人造成的伤害
根据以上实例及分析我们知道，镁条燃烧发出的光既可能伤害眼睛，也可能伤害皮肤，我们尤其要注意的是，即使人的眼睛受到镁条燃烧发出的强光照射后出现的不适症状休息几天后消失了，但其损害并不一定就完全复原了。有研究指出：重复的光照射可造成视网膜光性损伤的积累效应。作为教师，每次教学进行到相关知识时都需要在每个班级做镁条燃烧的演示实验，如果不加防范，多年累积所受到的危害不可忽视。而学生出于兴趣和学习的需要会格外认真长时间注视镁条燃烧发出的强光，甚至有些学生因为兴趣关系还会自己设法弄到镁条在家里进行镁条燃烧的实验，所以，如果不加防范，镁条燃烧对学生的危害也很大。那么我们应该怎样防范呢？
（1）要培养学生的安全意识，要求学生不要擅自做这些实验，告诉学生不按照教师指导观察这些实验的危险性。
（2）根据点状光源光强度平方反比定律可知，镁条燃烧发出的光的光照强度会随着与光源距离的增大而大幅度衰减。我们还用紫外辐照计测量了镁条燃烧产生的短波紫外光（UVR-254nm）在不同距离及眼镜等遮挡下的光照强度，所用镁条宽度约3mm、厚度约0.2mm，经多次测量，得到以下实验数据（均为多次测量的平均值）：
由于镁条燃烧发光强度不稳定，因此测量数据可能有一定的偏差，但这些数据可以证实与光源距离加大，光照强度会大幅度减小，实验数据还表明如果有眼镜遮挡，其短波紫外光光照强度也将大幅度下降。所以在进行实验时，应该安排学生远距离观察实验现象，教师在进行实验时，也应该尽量远离光源。对于验证质量守恒定律的镁条燃烧实验，我们一般都是用手拿着坩埚钳或镊子夹住镁条做这个实验，这样势必造成实验者距离镁条燃烧产生的强光很近，建议可以改用铁架台上的铁夹夹住镁条，点燃镁条后人即后退。另外，做实验时带防护眼镜、戴口罩、戴手套、穿长袖衣服，也能起很好的防护效果。
（3）从前面的案例以及文献资料可以看出，我们还应该从光源强度、人受到光照射的时间等角度采取措施。经过我们多次尝试，发现在进行质量守恒内容教学时将目前我们所用的宽约3mm的镁条剪裁加工到宽度约1～2mm，点燃后可以大大减小其光强度，还要提醒学生不要长时间直视镁条燃烧光源。
（4）还可以考虑对有的实验进行进一步改进。对于铝热反应实验，已经有不少教师进行了成功的改进，如将镁条埋在其他试剂下，用在高锰酸钾晶体上滴入甘油引燃镁条的方法使其燃烧，避免引起光污染；再如用黑火药代替镁条进行实验，还可以改用蔗糖脱水的反应代替镁条燃烧引发铝热反应等，类似的改进方法还有很多。对于氢气与氯气混合气体受光照射反应的实验，则可以考虑用日光照射或用照相机闪光灯提供强光替代镁条燃烧产生的强光。需要注意的是，一些教师为了提高这个实验的成功率往往采用同时燃烧多根镁条的方式，这种方法会对人造成更大的伤害，因而并不可取。
4 总结
综上所述，如果在做镁条燃烧相关实验时不采取防范措施，其产生耀眼的强光可能会对师生造成不同程度的伤害，只要采取适当的措施，就既能圆满完成实验，又可避免受到伤害，或大幅降低受损伤的程度。