Огнетушащие газы: вопросы безопасности для человека

Л.Н. Мухамедиева

Заведующая лабораторией «Санитарно-химическая и токсикологическая безопасность», Институт медико-биологических проблем РАН, доктор медицинских наук

Р.Г. Марданов

Ведущий научный сотрудник лаборатории «Санитарно-химическая и токсикологическая безопасность», Институт медико-биологических проблем РАН, кандидат химических наук

А.З. Новиков

Начальник отдела технических средств автоматизации и оперативного управления, Государственное учреждение «Центр обеспечения деятельности Федеральной противопожарной службы МЧС России»

Д. А. Себенцов

Заместитель председателя Комитета по нормативам Ассоциации индустрии безопасности

   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:
   1) обеспечение безопасности сотрудников на стадии эксплуатации и технического обслуживания средств пожаротушения;
   2) создание эффективной системы газового пожаротушения пожара;
   3) 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 (C4F8ц), 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(1,2,3,.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, 2,.3.4).

   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 составляет 10% (об) и выше. При массивной утечке в воздухе помещения концентрация диоксида углерода, 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 дпо 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: как 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

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*

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:

      1. Корбакова А.И. Токсикология фторорганических соединений и гигиена труда в их производстве. М.,1975,

      2 .Вредные химические вещества. Справочник под редакцией В.А.Филова Л.»Химия»1990,731с.

      3. 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.

      4. 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.

      5. Вредные вещества в окружающей среде. Справочник под ред. Филова В.А., Санкт-Петербург НПО « Профессионал» С. 329-332

      6. Сахарова Л.Н.,Толгская М.С. Гигиена труда при переработке полимерных материалов.М.1982,с. 115-119.

      7. Вредные химические вещества. Справочник под редакцией В.А.Филова Санкт-Петербург, НПО «Профессинал» 2005, с329-332.

      8. Иванов Н.Г., Поздняков В.С., Гугля Е.Б. и др. Хладон-М //Токсикол. вестн. 1998. № 4. С.39-40.

      9. 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.

      10. 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.

      11. Нормы пожарной безопасности. НПБ 54—2001. Установки газового пожаротушения автоматические. Модули и батареи. Общие технические требования. Методы испытаний. М., тип ВНИИПО, 2001.

      12. Нормы пожарной безопасности. НПБ 88—2001*. Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования. М., тип ВНИИПО, 2001.