烟气危害及控制理论与应用

烟气的危害包括毒性、温度、缺氧、颗粒物四个方面。

（1）烟气毒性。

火灾气体是指材料在相应温度热解或燃烧释放的可在空气中传播的气相产物（ASTM1994）。这种材料燃烧产物对生物体造成不利生理效应的毒性效力称为燃烧毒性，燃烧毒性是造成人员伤亡的主要因素之一[60]。调查表明，在火灾中，85%以上的死亡者是由烟气影响造成的，其中约有一半是由CO中毒引起的，另一半是由直接烧伤、爆炸压力创伤以及吸入其他有毒气体引起的。火灾中可能的有毒气体的允许浓度及来源如表3-1所示。

表3-1　火灾烟气中有毒有害气体的允许浓度及来源

火灾中主要以CO中毒最为普遍。CO无色、无味，在火灾事故中，通常50%以上受害者死于CO的毒性作用，其主要毒性是极大削弱血红蛋白与O2的结合能力而使血液中O2含量降低致使供氧不足，而CO与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白（HbCO）。人体暴露于CO中产生的病理如表3-2所示。

表3-2　人体暴露于CO的病理症状

CO中毒的轻重与吸入CO的浓度、吸入时间长短成正比，也与个体健康状况及对CO的敏感性有关，我国《室内空气质量标准》[61]规定，CO在1 h均值不超过10 mg/m3。

其他烟气如CO2、NOx、H2S等均会对人体产生危害，在火灾发生时要引起重视，在设计及使用中尽量减少容易产生有害气体的材料。

（2）烟气温度。

火灾烟气的高温对火灾现场的材料、结构、人体都会产生不良影响。在起火点附近的烟气温度可以达到800 °C，随着烟气向外界蔓延，烟气温度会随之降低，但大部分区域的烟气温度仍是人体所不能承受的，有对人员造成灼伤的危害。对于人员暴露在高温下忍受时间极限的研究还比较缺乏，人员对烟气的忍受能力与人员自身的条件状况、人员衣服的透气性和隔热程度、空气湿度等条件有关。人体在火灾烟气中的常规耐受时间如表3-3所示。(www.xing528.com)

表3-3　人体在火灾烟气中的常规耐受时间

国外规范如NFPA130规定，在火源30 m以外人员承受的辐射热量不得大于2.5 kW/m2，对应的烟气温度约为200 °C，在6 min的逃生时间内人员承受的最高温度不超过70 °C，CO浓度不超过1 150 mg/L。

（3）缺氧。

缺氧是供应体内组织的氧不足或组织利用氧障碍，从而引起的功能、代谢以至形态结构发生异常变化的病理过程。在静息状态下，成人机体需氧量约为250 mL/min，而体内储存的氧气约为1.5 L，一旦呼吸停止或心跳停止数分钟，机体就可能死于缺氧。

在火灾现场，由于易燃物品的燃烧，导致空气中氧气浓度急剧下降，人在这种低氧环境中，短时间内就会造成呼吸障碍、失去理智、痉挛甚至死亡。人缺氧短时间致死的氧含量为6%，具体浓度变化对人体危害如表3-4所示。

表3-4　空气中O2浓度的变化对人体影响

（4）颗粒物。

火灾烟气中通常含有大量直径为几微米到几十微米的悬浮性含碳颗粒，肉眼不可见，粒径超出可见光波长的两倍，对可见光有遮蔽作用，能使火场能见度降低，使逃生和救援人员行动减缓，增加心理恐惧感，吸入这些气体会给呼吸道带来极大的伤害。