液氮是纯净物吗 液氮

出品：科普中国

制作：舌尖科学

监制：中国科学院计算机网络信息中心

液氮冰淇淋

冒烟冰淇淋

近年来，一种食用后会从鼻腔和口腔中冒出大量白色蒸气的冰淇淋迅速走红，各种社交平台上，冒烟冰淇淋的相关视频被不断推上热点。这种冰淇淋在日本被称为“龙之息”，寓意着吃下之后口鼻中冒出的白烟如同火龙呼气一般。尽管一份20元左右的价格并不便宜，但冒烟冰淇淋因其新奇有趣的特色依然受到顾客追捧。

制作液氮冰淇淋

不久前，一位母亲向媒体反映，她的女儿在食用冒烟冰淇淋时，胸腹部皮肤被滴下的液氮冻伤。一时间，冒烟冰淇淋的安全性受到广泛质疑。

那么，制作冒烟冰淇淋所用的液氮对人体到底有没有伤害？日常生活中接触液氮是否安全？液氮真的会导致剧烈爆炸，甚至造成操作人员窒息死亡吗？

液氮冰淇淋：分子料理界的网红

生活常识告诉我们，特别热和特别凉的食物都会冒出白色的烟气，它们的形成原理相似。冰淇淋中冒出的白气是周围空气中包含的水蒸气遇冷凝结成的细小液滴。而热气腾腾的食物中冒出的白气则是食物中（主要是水分）的水蒸气在周围空气的冷却下形成的细小液滴。

热腾腾的食物发出的白烟

液氮速冷是一种利用液态氮气的超低温（沸点约为-196℃）特性，瞬间冷冻食物的烹饪技法，是最常见的分子料理形式。在超低温速冷环境下，食材中的水分不会凝结为大颗粒的冰晶，而是形成细小的颗粒，并在极短的时间内分子重组，因此产生特殊的口感和质地。

液氮速冷麦片

液氮极强的冷却能力会令周围环境中的水分迅速冷凝，形成细小液滴。液氮冰淇淋正是利用这种原理，将人体口鼻中大量的水蒸气冷凝，制造出云雾缭绕的特效，宛如魔术大秀。

液氮对人体真的没有安全风险吗？

通常情况下，液氮在常温下会迅速气化，不会在食材中残留，所以按照正规操作手法制作的液氮料理不会对顾客造成伤害。飞溅的液氮液滴即便落在身上，也不会造成实质性的皮肤损伤。这是因为液氮在飞行过程中和与皮肤接触的瞬间会与周围空气发生剧烈热量交换，吸收周围环境中的热量。液氮迅速吸热气化的皮肤与沸腾的液氮之间存在一个很薄的气体层，这层气体在很大程度上隔绝了皮肤与液氮之间的热量传输。

笔者经常使用液氮进行实验，过程中不免有液滴飞溅到皮肤上的经历。液氮接触皮肤的感觉可以描述为一种刺痛感，与热水飞溅到皮肤上的感觉类似，但痛感轻微很多，持续时间也极短，完全可以忍受。

那么，这次事件中的少女是如何被液氮冰淇淋冻伤的呢？笔者对某电商网站上销售液氮冰激凌制作技术的商家进行了实地采访。根据商家提供的信息，出事的摊主应该是违反了操作规程，导致冰淇淋中残留了大量液氮。少女不慎将这种液氮与冰淇淋的混合物弄到了身上，冰淇淋的存在导致液氮吸热挥发时与皮肤间的隔热机制失效，从而发生冻伤。如果将这样的冰淇淋直接送入口中，必然会对口腔黏膜造成损伤，毕竟黏膜对外界刺激的抵抗能力远低于皮肤。

根据商家描述，制作液氮冰激凌没有太高的门槛，人人都可以从事该行业

液氮的危险性和破坏力绝对不可忽视

虽然液氮及其气化后的氮气本身都不具毒性，但是液氮极低的温度造就了其独特的理化性质和诸多安全隐患。世界范围内，液氮引发的安全生产事故已有多次记录。液氮可能引发的危险包括：低温冻伤、缺氧窒息以及爆炸。

NASA的科学家利用液氮进行演示实验

低温冻伤不用多说，如果只是一点飞溅的液滴，人体皮肤还能耐受。但当大量液氮滴落在身上时，不加防护会造成严重的冻伤。飞溅的液滴进入眼睛也可能造成粘膜损伤，严重时甚至有失明风险。因此使用液氮时一定要做好防护措施，戴好高致密性的长袖手套防止液滴溅落在手部，同时佩戴护目镜也非常有必要。

操作液氮容器时，致密厚实的手套必不可少（旁边的脚用来对比大小）

液氮气化后体积膨胀巨大，这会导致缺氧窒息的风险。10升液氮气化后可以膨胀到7000升，相当于7立方米的空间。想象一下，在一个7平方米、高2米的狭小储藏室里，如果通风不畅，10升液氮完全气化会使室内氧气浓度降至总气体量的10%。这意味着室内人员会因缺氧而感到无力、昏厥，甚至失去生命。

大阪大学的一处液氮生产设施与外界联通，避免了缺氧窒息事故的发生。

日本曾经发生过多起因液氮缺氧造成人员死亡的事件。在90年代，东京某研究所的一位操作员在打开液氮阀门后离开现场，忘记了液氮正在加注，导致液氮溢出并大量气化。当他意识到错误时，液氮阀门已经开启了近3个小时。监控显示，他匆忙跑进实验室按下停止按钮后便晕倒在地，最终失去了生命。

为了避免类似事件再次发生，日本对企业和科研机构的液氮使用制定了严格的规范，例如保证操作区域通风良好，禁止人员与液氮容器共乘电梯等。

大阪大学某研究所电梯中的告示，严禁与液化气体同乘电梯。

除了缺氧窒息，液氮还有发生爆炸的风险。液氮爆炸主要分为两种类型：一种是由于液氮在不合适的容器中存放或违规使用密闭容器存放导致的剧烈气化爆炸，这是一种物理变化，发生概率较低，造成的后果也相对较轻；另一种是由液氮与易燃物质发生剧烈化学反应引发的爆炸，这种爆炸非常危险，甚至可能造成重大人员伤亡。

空气中包含氮气和氧气，液氮的沸点约为-196℃，密度为0.807g/ml，而液氧的沸点约为-183℃，密度为1.141g/ml。当大量液氮暴露于空气中时，空气会在其表面凝结，由于液氮比液氧更容易挥发，液氧会被分离出来并沉积于液氮下方。液氧的氧化性极强，与易燃物质相遇会发生剧烈反应，引发爆炸，爆炸热量可达2200kcal/kg，爆速为4500到5000m/sec，总膨胀比高达860:1。

浅蓝色的液氧

1991年，日本岐阜县的一家电子部件工厂发生了一起液氮爆炸事故。实验人员用液氮处理陶瓷粉末，他们使用苯作为溶剂，并用液氮快速冷却悬浊液以获得速冷改性的陶瓷。液氮中混杂的液氧与苯发生剧烈反应，导致爆炸，造成两人死亡，多人受伤。

液氮使用需注意安全

在大多数国家，只要拥有专用的液氮容器，任何人都可以购买液氮，无需特殊资质，我国也不例外。比如制作液氮冰淇淋，10升液氮可以制作150份，价格约为100-150元，可以从当地气站购买。

存放和倾倒液氮所需的专用容器

尽管液氮的使用相对普遍，但我们必须意识到，液氮的使用需要掌握一定的安全知识和操作规范，绝非像一些液氮冰淇淋成套技术经销商所说的那样毫无风险。特别是从业人员，更应该重视液氮的安全使用，否则可能会发生严重的事故。