04 февраля 2008

Л. Мухамедиева, Р. Марданов, А. Новиков, Д. Себенцов. Огнетушащие газы: вопросы безопасности для человека.

Л. Мухамедиева, Р. Марданов, А. Новиков, Д. Себенцов

Журнал «Системы безопасности» № 5, 2007

Выбор наиболее эффективной системы газового пожаротушения применительно к специфике конкретного объекта - сложная задача. Эта статья призвана помочь хозяйствующим субъектам, отделам технического надзора и специалистам в области обеспечения безопасности сделать на стадии технического задания правильный выбор

При выборе типа средства обеспечения пожарной безопасности с применением огнетушащих газов необходимо исходить из задач, которые должны решаться с его помощью. Перечислим эти задачи в порядке приоритетности:

обеспечение безопасности сотрудников на стадии эксплуатации и технического обслуживания средств пожаротушения;
создание эффективной системы газового пожаротушения пожара;
экономическая эффективность вложения денежных ресурсов.

НПБ и системы газового пожаротушения

В соответствии с НПБ 88-2001* «УСТАНОВКИ ПОЖАРОТУШЕНИЯ И СИГНАЛИЗАЦИИ. НОРМЫ И ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ» п. 7.6, таблица 4 для тушения пожаров в установках газового пожаротушения применяются хладоны 23 (CF₃H), 125 (C₂F₅H), 218 (C₃F₈), 227ea (C₃F₇H), 318Ц (C₄F_8ц), а также СО₂, шестифтористая сера, азот, аргон и газовый состав “Инерген” (смесь газов, содержащая 52% (об.) азота, 40 % (об.) аргона и 8% (об.) двуокиси углерода). Представленные газообразные вещества малотоксичны и химически инертны. Хладоны, используемые в качестве объемных средств пожаротушения, не содержат в молекуле хлора, брома, повышающих их токсичность, относятся к группе фторалканов, токсичность которых уменьшается с увеличением числа атомов фтора в молекуле. Токсичность соединений пропанового ряда (фреон 218) увеличивается при максимальном содержании фтора в молекуле [1-4]. Хладоны, используемые в ГОТВ, химически инертны, относятся к малотоксичным соединениям (4 класс опасности) и выводятся из организма в основном с выдыхаемым воздухом и в незначительных количествах с желчью и мочой [1-4].

Решению задачи создания эффективной системы газового пожаротушения пожара, с точки зрения прекращения горения, посвящено большое количество научных материалов. Признано, что наиболее эффективными являются химические газы - хладоны. Физико-химический процесс их действия основан на двух факторах: химическом ингибировании процесса реакции окисления и снижении концентрации окислителя (кислорода) в зоне окисления. Огнетушащая концентрация сжатых газов выше, чем хладонов, поэтому требуется на 25-30% больше газа и, следовательно, на треть возрастает количество емкостей для хранения газовых огнетушащих веществ (далее - ГОТВ). В соответствии с НПБ 54-2001 и НПБ 88-2001* система газового пожаротушения, где в качестве ГОТВ используется сжатый газ, требует сложных и дорогостоящих технических устройств весового контроля.

В то же время рабочее давление в установках газового пожаротушения с применением хладонов составляет около 40 бар, в установках с применением сжатых газов избыточное рабочее давление в 3-4 раза выше и составляет около 120-150 бар.

Медицинские аспекты выбора ГОТВ

Остановимся подробнее на медицинских аспектах выбора ГОТВ.

При выборе ГОТВ в обитаемых или периодически обитаемых помещениях необходимо учитывать следующее:

токсичность средств пожаротушения для человека и оборудования при их утечке в объем помещения в результате разгерметизации установок или ложного срабатывания устройств обнаружения пожара;
образование высокотоксичных веществ вследствие термоокислительной деструкции средств пожаротушения и полимерных материалов (конструкции из пластиков, кабели) при тушении пожара.

Безопасность при утечках

Безопасность человека при утечках средств пожаротушения в объем защищаемого помещения будет определяться динамикой нарастания концентрации ГОТВ и продолжительностью воздействия (экспозиции) вещества на человека. Поэтому утечку ГОТВ при разгерметизации установок пожаротушения следует рассматривать в следующих аспектах: медленная утечка и массивный выброс при разгерметизации установки. Медленная утечка огнетушащих средств, сопровождается, как правило, пролонгированным загрязнением воздуха помещения и в условиях работающей вентиляции безопасна. При медленной утечке ГОТВ и отсутствии вентиляции в помещении наименьшую токсикологическую опасность будут представлять хладоны и сжатые газы.

При массивной утечке СО₂ в результате ложного срабатывании или разгерметизации системы пожаротушения особую опасность представляет диоксид углерода, т.к. в помещении создадутся смертельные для человека концентрации вещества. Безопасная для человека концентрация диоксида углерода при экспозиции 1-3 мин не превышает 5% (об.), опасная для жизни cоставляет 10% (об) и выше. При массивной утечке концентрация диоксида углерода в воздухе помещения будет соответствовать концентрации, необходимой для тушения пожара - более 25%,. Такая концентрация представляет смертельную опасность для жизни человека от остановки дыхания [5].

Токсическая опасность

Если ранжировать ГОТВ по токсичности при массивной утечке, то наименее опасны сжатые газы. Из перечисленных сжатых газов предпочтение следует отдать смеси «Инерген», т.к. находящийся в составе «Инерген» диоксид углерода обеспечивает защиту человека от гипоксии в помещении при разгерметизации установки или ложном срабатывании системы пожаротушения. Минимальные концентрации ГОТВ, при которых в кратких экспозициях (менее 5 минут) наблюдаются минимально ощутимые вредные воздействия (для азота, аргона и смеси «Инерген») составляют соответственно 43 и 52 объемных процента.

Используемые в системах хладоны по (НПБ 88-2001*) малотоксичны и не проявляют выраженной картины интоксикации. По токсикокинетике хладоны аналогичны инертным газам. Лишь при длительном ингаляционном воздействии низких концентраций хладоны могут оказывать неблагоприятное влияние на сердечно-сосудистую, центральную нервную системы, легкие. При ингаляционном воздействии высоких концентраций хладонов токсический эффект - кислородное голодание развивается в результате вытеснения кислорода. Время безопасного воздействия хладонов R125, R227еа и др. при концентрациях в атмосфере закрытых помещений 9-10,5% (об.) составляет 5 минут, при стандартных пожаротушащих концентрациях 6,3-7,8% (об) для фреонов 318, 227, 218 и 9,8 % (об) для фреона 125 (Табл.1). При больших концентрациях необходимо учитывать наличие максимальных концентраций ГОТВ, при которых допустимы экспозиции в несколько (обычно менее 5) минут, при этом вредное воздействие газа на человека отсутствует (Таблица 2).

Раздражающий эффект фреонов выражен очень слабо. Даже при закапывании в глаза кролику раздражение быстро проходит. Но в силу быстрой испаряемости веществ может возникнуть "обморожение" (пузыри, некроз) [1].

При рассмотрении токсической опасности хладонов учитываются два основных аспекта: токсичность самого хладона и токсичность продуктов разложения хладона. Следует иметь в виду, что степень разложения хладонов при тушении пожара в значительной мере зависит от фазы развития пожара и времени подачи хладона. Использование хладонов при тушении пожаров практически безопасно, так как огнетушащие концентрации по хладонам 23, 318 и 218 на порядок меньше смертельных концентраций при длительности воздействия до 4 часов. Термическому разложению подвергаются примерно 5% массы хладона, поданного на тушение пожара. Поэтому токсичность среды, образующейся при тушении пожара хладонами, будет намного ниже токсичности продуктов пиролиза и разложения.

Токсичность существенно зависит также от степени очистки фреонов от примесей химических веществ, загрязняющих основное вещество при производственных процессах, которые представляют наибольшую опасность(Табл.1). При температурах 180-380°С и выше за счет термоокислительной деструкции фреонов в окружающую среду выделяются сопутствующие примеси: фтороводород, тетрафторэтилен, 2-трифторметил, пентафторпропен и пр., которые определяют картину интоксикации. При сравнительной характеристике токсикометрических показателей фреонов и стандартных пожаротушащих концентраций фреонов можно заключить, что наиболее благоприятным является фреон 318 (таблица 1).

Таблица 1. Токсикологическая характеристика ГОТВ

Наименование вещества	Токсикологический показатель CL₁₀₀	Признаков интоксикации не наблюдается при длительном вдыхании	Объемная доля основного вещества в ГОТВ в %	Хроническое воздействие интоксикации не наблюдается	ПДК^р.з	Класс опасности вещества	Стандартная пожаротушащая концентрация г/м³/об%	Время создания пожаротушащих концентраций в объекте	Автор
Фреон 23(трифторметан)	2 часа 900 г/м³	14,3 – 28,7 г/м³	99,8	90 суток 14,3–28,7 г/м³	3 000 мг/м³	4	417/14,6**	10	1,2,10
Фреон 125 (пентафторэтан)	4 часа 500 г/м³	2 мес. 490г/м³10%(об) по 16 часов	99,5		3 000 мг/м3	4	480/9,8**	10	1,2,10,
Фреон 318 (октафторциклобутан)	1 час 4 000 г/м³	24 часа 82 г/м³	99,8	818г/м³ 90 суток	3000 мг/м³	4	630/7,8**	10	1,2,10,
Фреон 227 (гептафторпропан)	нет данных	нет данных	99,7	нет данных	ОБУВ4 500 мг/м³ (Германия)	4	499/6,3**	10
Фреон 218 (октафторпропан)	CL₈₄ (2 часа) 7160 г/м³ 93% объемных***	нет данных	99,8	46 суток 3000 мг/м³	150 мг/м³*	4	560/7,3**	10	3,4,7,8

Примечание:
*ПДК герметичных помещений
** По данным ПКФ «Поли-Трейд» 2007г.
***СL100 - среднесмертельная концентрация; среднесмертельная концентрация на уровне СL 84

Сведения о продолжительности безопасного воздействия хладона 125 и хладона-227еа на человека, в зависимости от концентрации газа, приведены в табл. 2 (по данным NFPA - National Fire Protection Assosiation, USA, 2001).

Таблица 2. Время безопасного воздействия ГОТВ

Концентрация ГОТВ, % (об.)	Время безопасного воздействия, мин (по данным NFPA, 2001)
Концентрация ГОТВ, % (об.)	Хладон-125 (табл. 1–6.1.2.1 (b)	Хладон-227еа (табл. 1–6.1.2.1 (с)
9	5	5
9,5	5	5
10	5	5
10,5	5	5
11	5	1,13
11,5	5	0,6
12	1,67	0,49
12,5	0,59	-
13	0,54	-
13,5	0,49	-

Для остальных ГОТВ подробные сведения о времени безопасного воздействия, в зависимости от изменения концентрации газа, отсутствуют.

Выводы

Подводя итог, можно сказать следующее: наиболее эффективными газовыми огнетушащими веществами, на наш взгляд, являются хладоны. Относительно высокая их стоимость компенсируется стоимостными показателями затрат на монтаж системы и ее дальнейшее техническое обслуживание. Особенно важным качеством хладонов, используемых в системах пожаротушения, является их минимально вредное воздействие на человека.

Литература:

Корбакова А.И. Токсикология фторорганических соединений и гигиена труда в их производстве. М.,1975,
Вредные химические вещества. Справочник под редакцией В.А.Филова Л.»Химия»1990,731с.
Анисимов Б.В., Мухамедиева Л.Н., Иванова С.М., Маркин А.А., Микос К.Н., Никитин Е.И. Ингаляционная токсичность октафторпропана. //Авиакосм. и эколог. мед. 2005. Т. 39. № 4. С. 57-62.
Анисимов Б.В., Мухамедиева Л.Н., Иванова С.М., Маркин А.А., Микос К.Н., Найдина В.П. Сочетанное действие октафторпропана и биполярно ионизированного воздуха //Авиакосм. и эколог. мед. 2006. Т. 40. № 6. C . 26-31.
Вредные вещества в окружающей среде. Справочник под ред. Филова В.А., Санкт-Петербург НПО « Профессионал» С. 329-332
Сахарова Л.Н.,Толгская М.С. Гигиена труда при переработке полимерных материалов.М.1982,с. 115-119.
Вредные химические вещества. Справочник под редакцией В.А.Филова Санкт-Петербург, НПО «Профессинал» 2005, с329-332.
Иванов Н.Г., Поздняков В.С., Гугля Е.Б. и др. Хладон-М //Токсикол. вестн. 1998. № 4. С.39-40.
Иличкин В.С., Потанин Б.В., Елисеев Ю.Н., Белоусов Ю.Ю. Оценка токсической опасности фторосодержащих газов, применяемых для объемного пожаротушения // Пожаровзрывобезопасность. 2003. № 3. С. 47-52.
Тиунов Л.А., Тиунова Л.В. Фторпроизводные алканов и алкенов. Вредные химические вещества. Углеводороды. Галогенпроизводные углеводородов. Справочник под ред. Филова В.А., Л.,1990, С. 276-279.
Нормы пожарной безопасности. НПБ 54-2001. Установки газового пожаротушения автоматические. Модули и батареи. Общие технические требования. Методы испытаний. М., тип ВНИИПО, 2001.
Нормы пожарной безопасности. НПБ 88-2001*. Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования. М., тип ВНИИПО, 2001.

Об авторах:

Л. Мухамедиева, заведующая лабораторией "Санитарно-химическая и токсикологическая безопасность", Институт медико-биологических проблем РАН, доктор медицинских наук,

Р. Марданов, ведущий научный сотрудник лаборатории "Санитарно-химическая и токсикологическая безопасность", Институт медико-биологических проблем РАН, кандидат химических наук,

А. Новиков, начальник отдела технических средств автоматизации и оперативного управления, Государственное учреждение "Центр обеспечения деятельности Федеральной противопожарной службы МЧС России",

Д. Себенцов, заместитель председателя Комитета по нормативам Ассоциации индустрии безопасности

Источник: "СПТ Спецавтоматика"

Просмотров: 1217

04 февраля 2008

Л. Мухамедиева, Р. Марданов, А. Новиков, Д. Себенцов. Огнетушащие газы: вопросы безопасности для человека.

Ваши комментарии:

В этой же рубрике

Информация

Отраслевые СМИ