0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вещества выделяемые при горении продуктов

Продукты горения и их влияние на организм человека. Назначение, классификация и типы СИЗОД.

Контрольная работа

по дисциплине: «Подготовка газодымозащитника»

Факультет инженеров пожарной безопасности

специальность 330400 «Пожарная безопасность»

Вариант 10

СОДЕРЖАНИЕ

Продукты горения и их влияние на организм человека. Назначение, классификация и типы СИЗОД.

Горение является процессом окисления, в результате которого выделяются теплота и продукты сгорания, наблюдаемые в виде дыма. При полном сгорании органических веществ образуются, как правило, диоксид углерода (углекислый газ) и вода. При неполном сгорании (происходящем при недостатке воздуха), кроме диоксида углерода (СО2) и паров воды, образуются и другие соединения типа: оксида углерода (СО), сложных органических соединений (спиртов, кетонов, альдегидов, кислот и др.)

Дым представляет собой дисперсную систему, состоящую из мельчайших несгоревших твердых, жидких или газообразных частиц горючего вещества, размерами менее 0,1 мкм, находящихся во взвешенном состоянии. Дым способен адсорбировать на своей поверхности не только газы, но и пары жидкости, при этом он затрудняет видимость и действует удушающе на органы дыхания человека. Дым обладает большой устойчивостью. Это объясняется тем, что частицы дыма вследствие трения между собой несут на себе электрические заряды. Если эти частицы состоят из металлоидов или их окислов, то они несут на себе положительные заряды. Если же в состав дыма входят частицы металлов и их окислов или их гидратов, то частицы эти несут на себе отрицательные заряды. Частицы, несущие на себе одноименные заряды, отталкиваются друг от друга, что увеличивает стойкость дыма, мешая частицам слипаться и выпадать в виде аэрозолей. Свойства дымовых продуктов и степень задымления во многом зависят от температуры дыма. Образующийся при пожаре в зданиях дым может распространяться из помещения в помещение через проемы, щели и мелкие отверстия в ограждающих конструкциях.

Наибольшая опасность задымления помещений создается в случае, если дымом заполнены лестничные клетки, коридоры, вентиляционные каналы и шахты лифтов.

Синий, белый и желтый цвета указывают на присутствие в составе дыма отравляющих веществ. При горении тканей, шерсти, волоса, кожи выделяются неприятно пахнущие продукты: пиридин, хинолин, цианистые и содержащие серу соединения, а также с сильным и острым запахом (альдегиды, кетоны).

При неполном сгорании материалов, содержащих жиры и мыла, выделяется весьма опасный продукт термического разложения акролеин, который вызывает жжение глаз, раздражение слизистых оболочек рта и носа, кашель, головокружение, вялость, воспаление легких, затруднение вдоха.

Концентрацию акролеина около 0,003% человек не может перенести более 1 минуты.

Краски, олифы, лаки и эмали с воспламеняемыми растворителями, содержащими разжижители, сиккативы и связующие вещества, сильно горят, выделяя густой черный дым, СО2, СО, пары воды, частицы несгоревшего углерода. Нитролаки нитроэмали выделяют сильно токсичные газы: цианистый водород (HCN) и окислы азота.

Пластмассы и синтетические смолы — являясь органическими материалами, содержащими в своем составе водород, кислород, азот и др. При горении выделяют густой дым, токсичные газы и много продуктов термического разложения: хлорангидридные кислоты, формальдегиды, фенол, фторфосген, аммиак, ацетон, стирол и другие вещества, вредно влияющие на организм человека.

Пироксилиновые пластики при горении выделяют дым тяжелее воздуха, а при ограниченном доступе воздуха – цианистый водород и окислы азота.

Хлорполивинил и пенополиуретан горят, образуя густой черный дым, HCN, СО, СО2. Первый выделяет также следы фосгена, второй – изоцианаты, причем токсичность его дыма (при температуре свыше 1000С) может за несколько секунд оказаться смертельной.

При горении полиэтилен выделяет черный дым, СО, СО2 и пары углеводородов.

Этилцеллюлоза быстро воспламеняется, плавится и капает, образуя СО, СО2.

Вредное действие оказывают продукты разложения поливинилхлорида (ПВХ). В частности, при содержании в воздухе 0,03-0,14 мг/л хлор — органических соединений, 0,04-0,064 мг/л хлороводорода (HCL), 0,25-0,63 мг/л СО отмечено раздражение слизистой оболочки носа и глаз, а также возбуждение, переходящее в слабость.

В продуктах пиролиза ПВХ (например, при 400С через 30 мин), кроме хлороводорода и бензола, обнаруживаются углеводороды С2 – С9 в том числе алканы (20-25%), алкены (35-40%), алкадиены (10-12%), ароматические соединения (20-30%). Из перечисленных выше веществ, хлороводород и бензол по своим токсическим свойствам относятся к аварийно — химически опасным веществам (АХОВ)

Полиамид выделяет СО, СО2, NH3 (аммиак). При горении и разложении минеральных удобрений (аммиачной, калийной, кальциевой селитры и др.) и ядохимикатов (гербициды) образуется большое количество окиси азота (NO),аммиака (NH3), двуокиси азота (NO2) и других газов.

В условиях пожара продукты сгорания и теплового разложения, входящие в состав дыма, действуют на организм человека комбинированно, поэтому их общая токсичность опасна для жизни даже при незначительных концентрациях.

При пожаре в метро, перечень токсичных продуктов сгорания очень широкий: хлорорганические соединения, хлористый (до 39,7 мг/м 3 ) и цианистый (до 35,9 мг/м 3 ) водород, аммиак, метиламин, оксид (0,58%) и диоксид (9,4%) углерода, фосген и др. Кроме того , вследствие небольшого внутреннего объема метрополитена концентрация кислорода в воздухе может опуститься ниже 18%.

По характеру воздействия на организм человека, все химические вещества, входящие в состав дыма, разделяют на 5 групп:

1 группа – вещества, оказывающие прижигающее, раздражающее действие на кожные покровы и слизистые оболочки. Последствия воздействия на организм человека – кашель, слезотечение, жжение, зуд. Из веществ, входящих в состав дыма, к этой группе относятся: сернистый газ, пары многих органических соединений – продуктов неполного сгорания (муравьиной и уксусной кислот, формальдегида, паров дегтя и т. д.);

2 группа – вещества, раздражающие органы дыхания: хлор, аммиак, сернистый и серный ангидрид, хлорпикрин, окислы азота, фосген и др. Они вызывают расстройство дыхания, паралич дыхательных мышц, поражение органов дыхания.

К этим же нарушениям ведет и увеличение концентрации в воздухе углекислого газа выше 8-10%. Вещества (хлор, аммиак, сернистый газ), растворимые в воде, а следовательно, и в слизи, поражают верхний отрезок дыхательного пути, покрытый слизью. Это приводит к развитию ларингита, трахеита, бронхита. Газы, малорастворимые в воде, не задерживаются влагой слизи верхних дыхательных путей и достигают альвеол. Они способствуют развитию пневмонии и осложнению этого заболевания – отеку легких, образование которого связано с задержкой тканевой жидкости в организме и застоем крови в легких. При отеке появляются отдышка, кашель, в тяжелых случаях наступает смерть от удушья.

Следует учесть, что действие некоторых токсичных веществ (фосгена, мышьяковистого водорода) проявляется не сразу, а через определенный период (от 2 до 8-10 часов) от момента поступления яда в организм.

3 группа – токсичные вещества, действующие преимущественно на кровь. К этой группе относятся: бензол и его производственные (ксилол, толуол, амино – и нитросоединения), а также мышьяковистый водород, свинец, окись углерода и другие вещества. При попадании в кровь они вызывают разрушение и гибель красных кровяных телец (эритроцитов), что ведет к быстрому развитию резко выраженного малокровия, снижению доставки кислорода и кислородному голоданию;

4 группа – яды, влияющие на нервную систему (бензол и его производные, сероводород, сероуглерод, метиловый спирт, анилин, тетраэтил, свинец и др.);

5 группа – ферментные или обменные яды (синильная кислота, сероводород и др.), действующие на функцию дыхания, в результате чего ткани лишаются возможности использовать кислород, доставленный кровью. Многие яды, входящие в состав всех этих групп, поступают в организм через органы дыхания, поэтому при работе на пожаре необходима надежная защита этих органов.

Продукты горения и токсичные газы, образующиеся на пожаре, раздражающе действуют на слизистую оболочку глаз и проникают в организм человека через органы дыхания, поэтому для устранения их вредного воздействия необходимо применять соответствующие способы защиты органов дыхания и зрения от проникновения в них отравляющих продуктов горения.

Средства используемые для защиты человека от продуктов горения и токсичных газов, подразделяются на индивидуальные и групповые.

Средства индивидуальной защиты дыхания:

— фильтрующие: противопылевые, противогазовые, комбинированные;

— изолирующие: кислородные (сжатый О2, сжиженный О2, химически связанный О2), воздушные (шланговые, сжатый воздух, комбинированные).

Индивидуальная защита осуществляется при помощи методов фильтрации и изоляции.

Применяемые по методу фильтрации аппараты называются респираторами (от латинского respiratio – дыхание), которые отфильтровывают вдыхаемый воздух от радиоактивных и отравляющих веществ, пыли, бактериальных средств.

Первый фильтрующий противогаз был разработан академиком М.Д. Зелинским и Морганом. Противогазы, работающие по данному принципу, стали выпускать в 1914 году для защиты личного состава русской армии от отравляющих веществ.

Принцип действия фильтрующих противогазов заключается в том, что загрязненный примесями воздух, проходя через фильтр, очищается от примесей, и в очищенном виде поступает в дыхательные органы человека.

В зависимости от назначения фильтрующие противогазы подразделяются на: противопылевые (ФП) – фильтрующие воздух от различных аэрозолей (дыма, тумана, пыли); противогазовые (ФГ) – в которых воздух фильтруется от паро- и газообразных загрязняющих веществ; фильтрующие газопылезащитные противогазы (ФГП) – которые очищают воздух от газов, паров и аэрозолей различных веществ.

Фильтрующие противогазы в зависимости от типа и марки фильтрующего вещества способны защищать органы дыхания от воздействия одного и нескольких газов. Но они совершенно не пригодны для работы в среде с концентрацией кислорода (на пожаре вполне возможно) ниже 16%.

Метод изоляции применяется для защиты от вредного действия продуктов горения, состав которых заранее не известен. Суть этого метода состоит в том, что органы дыхания и зрения человека полностью изолируют от воздействия окружающей среды.

Изолирующие СИЗОД подразделяются на кислородные и воздушные.

Воздушные шланговые противогазы (дыхательные аппараты) первыми получили некоторое распространение в пожарной охране в начале XX века. Наиболее простой шланговый противогаз (дыхательный аппарат) имеет маску и присоединенный к ней шланг, второй конец которого находится на свежем воздухе. Такие противогазы могут защищать органы дыхания человека в атмосфере, содержащей вредные газы в больших концентрациях, а также при недостатке кислорода. Шланговые противогазы (дыхательные аппараты) наиболее удобны для выполнения длительных работ на небольшом расстоянии от свежего воздуха. Время действия защиты этих средств неограниченно. В настоящее время шланговые противогазы (дыхательные аппараты) практически полностью вытеснены различными типами изолирующих аппаратов.

Начальник гарнизона пожарной охраны

подполковник внутренней службы

План

профессиональной подготовки дежурных караулов ПЧ –4 на 2008г.

Вещества выделяемые при горении продуктов

Продукты горения – это газообразные, жидкие или твердые вещества, образующиеся в процессе горения. Состав продуктов сгорания зависит от состава горящего вещества и от условий его горения. Органические и неорганические горючие вещества состоят, главным образом, из углерода, кислорода, водорода, серы, фосфора и азота. Из них углерод, водород, сера и фосфор способны окисляться при температуре горения и образовывать продукты горения: СО, CO 2 , SO 2 , P 2 O 5 . Азот при температуре горения не окисляется и выделяется в свободном состоянии, а кислород расходуется на окисление горючих элементов вещества. Все указанные продукты сгорания (за исключение окиси углерода СО) гореть в дальнейшем больше не способны. Они образуются при полном сгорании, то есть при горении, которое протекает при доступе достаточного количества воздуха и при высокой температуре.

При неполном сгорании органических веществ в условиях низких температур и недостатка воздуха образуются более разнообразные продукты – окись углерода, спирты, кетоны, альдегиды, кислоты и другие сложные химические соединения. Они получаются при частичном окислении как самого горючего, так и продуктов его сухой перегонки (пиролиза). Эти продукты образуют едкий и ядовитый дым. Кроме того, продукты неполного горения сами способны гореть и образовывать с воздухом взрывчатые смеси. Такие взрывы бывают при тушении пожаров в подвалах, сушилках и в закрытых помещениях с большим количеством горючего материала. Рассмотрим кратко свойства основных продуктов горения.

Углекислый газ или двуокись углерода (СО2) – продукт полного горения углерода. Не имеет запаха и цвета. Плотность его по отношению к воздуху = 1.52. Плотность углекислого газа при температуре Т = 0 0 С и при нормальном давлении р = 760 миллиметров ртутного столба (мм Hg ) равна 1.96 кг/м 3 (плотность воздуха при этих же условиях равна ρ = 1.29 кг/м 3 ). Углекислый газ хорошо растворим в воде (при Т = 15 0 С в одном литре воды растворяется один литр газа). Углекислый газ не поддерживает горение веществ, за исключением щелочных и щелочно-земельных металлов. Горение магния, например, происходит в атмосфере углекислого газа по уравнению:

Токсичность углекислого газа незначительна. Концентрация углекислого газа в воздухе 1.5% безвредна для человека длительное время. При концентрации углекислого газа в воздухе, превышающей 3-4.5%, нахождение в помещении и вдыхание газа в течение получаса опасно для жизни. При температуре Т = 0 0 С и давлении р = 3,6 МПа углекислый газ переходит в жидкое состояние. Температура кипения жидкой углекислоты составляет Т = –78 0 С. При быстром испарении жидкой углекислоты газ охлаждается и переходит в твердое состояние. Как в жидком, так и твердом состоянии, капли и порошки углекислоты применяются для тушения пожаров.

Оксид углерода или угарный газ (СО) – продукт неполного сгорания углерода. Этот газ не имеет запаха и цвета, поэтому особо опасен. Относительная плотность = 0.97. Плотность угарного газа при Т = 0 0 С и р = 760 мм Hg составляет 1.25 кг/м 3 . Этот газ легче воздуха и скапливается в верхней части помещения при пожарах. В воде оксид углерода почти не растворяется. Способен гореть и с воздухом образует взрывчатые смеси. Угарный газ при горении дает пламя синего цвета. Угарный газ является очень токсичным. Вдыхание воздуха с концентрацией угарного газа 0.4% смертельно для человека. Стандартные противогазы от угарного газа не защищают, поэтому при пожарах применяются специальные фильтры или кислородные изолирующие приборы.

Сернистый газ ( SO 2 ) – продукт горения серы и сернистых соединений. Бесцветный газ с характерным резким запахом. Относительная плотность сернистого газа = 2.25. Плотность этого газа при Т = 0 0 С и р = 760 мм Hg составляет 2.9 кг/м 3 , то есть он намного тяжелее воздуха. Сернистый газ хорошо растворяется в воде, например, при температуре Т = 0 0 С в одном литре воды растворяется восемьдесят литров SO 2 , а при Т = 20 0 С – сорок литров. Сернистый газ горение не поддерживает. Действует раздражающим образом на слизистые оболочки дыхательных путей, вследствие чего является очень токсичным.

При горении многих веществ, кроме рассмотренных выше продуктов сгорания выделяется дым – дисперсная система, состоящая из мельчайших твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в каком-либо газе. Диаметр частиц дыма составляет 10 -4 –10 -6 см (от 1 до 0.01 мкм). Отметим, что 1 мкм (микрон) равен 10 -6 м или 10 -4 см. Более крупные твердые частицы, образующиеся при горении, быстро оседают в виде копоти и сажи. При горении органических веществ дым содержит твердые частицы сажи, взвешенные в CO 2 , CO , N 2 , SO 2 и других газах. В зависимости от состава и условий горения вещества получаются различные по составу и по цвету дымы. При горении дерева, например, образуется серовато-черный дым, ткани – бурый дым, нефтепродуктов – черный дым, фосфора – белый дым, бумаги, соломы – беловато-желтый дым.

Вещества выделяемые при горении продуктов

Сжигание пластиковых отходов, полимерных материалов, резины представляет особую опасность для окружающей среды и здоровья людей, находящихся в зоне рассеивания продуктов сгорания, т.к. в них содержится не менее 75 высокотоксичных и канцерогенных веществ. То, что сжигать некоторые виды пластика и плавить их небезопасно, должен знать каждый!

Видов пластика огромное количество. В быту обычно образуются следующие виды пластикового мусора:

— пластиковые бутылки из-под воды и прохладительных напитков (практически все сделаны из полиэтилентерефталата, он же ПЭТ (Ф),

— пластиковые пакеты (сейчас делаются из полиэтилена или полипропилена),

— одноразовая посуда (наиболее распространенная делается из полистирола или полипропилена),

— другой пластиковый мусор (упаковки от продуктов, упаковочная пленка, бутылки разнообразного назначения, конструкционный пластик, и прочее).

Простого способа определить вид пластика нет. То, что на первый взгляд покажется полиэтиленом, на самом деле может оказаться ПВХ, который довольно распространен.

Если первые пластмассы (пластические массы) в конце ХIХ века были получены на основе природных высокомолекулярных органических веществ (каучука — эбонит; нитроцеллюлозы — целлулоид; казеина молока — галалит), то в начале ХХ века первые синтетические пластмассы были получены на основе фенолоформальдегидных смол.

В современной промышленности для изготовления легких, жестких, прочных, коррозионностойких изделий используется большой класс полимерных органических легко формуемых материалов, состоящих в основном из углерода (C), водорода (H), кислорода (O) и азота (N). Большинство используемых пластмасс являются синтетическими. Сырьем обычно являются простые, легкодоступные побочные продукты угольной и нефтяной промышленности или производства удобрений.

Обычно пластмассы легко воспламеняются и зажигают окружающие их предметы и материалы, становясь, таким образом, источником пожара. Большинство пластмасс при горении выделяют токсичные вещества: оксид углерода, цианистый водород, хлористый водород, акролеин, окислы азота, различные алифатические и ароматические углеводороды и др.

Горючесть пластмасс обусловлена высоким содержанием углерода и водорода, из которого состоят макромолекулы полимеров. При нагревании макромолекулы легко распадаются на низкомолекулярные насыщенные и не насыщенные углеводороды, которые подвергаются реакциям окисления.

Сопутствующие процессы горения:

— выделение дыма при горении и воздействии пламени,

— токсичность продуктов горения и пиролиза – разложение вещества под действием высоких температур.

Большинство пластмасс несет в себе потенциальную опасность выделения при горении токсичных веществ, связанных с технологией ее производства и ее составом, но есть среди них и наиболее опасные виды:

1) PET или PETE (ПЭТ) – полиэтилентерефталат.

ПЭТ – это наиболее распространенный пластик в пищевой промышленности, который чаще всего используется при производстве бутылок. ПЭТ плавится при довольно высокой температуре – 260 °С, но при нагреве до 60 °C ПЭТ размягчается и теряет форму.

Опасность: ПЭТ содержит сурьму и канцерогены, высвобождаемые при горении и (или) плавлении. При горении они выделяют едкий дым, который не развеивается, а стелется здесь же, оседая на грядки, деревья и кустарники. В пластике содержится органическое вещество, содержащее хлор, при горении которого выделяются хлорпроизводные – канцерогены, диоксины, очень вредные для человека вещества, которые могут привести в итоге к развитию раковых заболеваний. Нельзя допускать, чтобы эти вещества оседали на растениях.

Заключение: Существует опасность высвобождения вредных веществ при сжигании и (или) плавлении. При необходимости деформации ПЭТ лучше нагреть в кипящей воде – это безопаснее, чем вдыхать пары от нагреваемого всухую пластика. Также следует помнить, что необходимо работать в хорошо проветриваемых помещениях или на улице.

2) PVC или ПВХ – поливинилхлорид, также известен как винил.

ПВХ является наиболее опасным пластиком, производимым на сегодняшний день. Несмотря на его опасность, многие люди нагревают и жгут ПВХ. Температура плавления ПВХ составляет 150 – 220°C, но деформироваться он начинает при 65 – 70 °С.

Опасность: ПВХ выделяет канцерогены, а также свинец. Под воздействием тепла он выделяет диоксины, одни из самых опасных загрязняющих веществ и токсинов. Также выделяется газ фосген, известный еще со времен Первой мировой войны как боевое отравляющее вещество.

Заключение: ПВХ можно использовать, но нагревать и жечь его опасно. Опять же, при строгой необходимости плавления ПВХ лучше использовать кипящую воду и не подвергать его непосредственному воздействию пламени. Делать это необходимо в хорошо проветриваемом помещении.

3) PP или ПП – полипропилен.

ПП довольно безопасный пластик, и используется при создании различных вещей, например, крышек для бутылок, дозаторов и пластиковой посуды. Он не так легко плавится, его температура плавления составляет 160 – 170°С, но быстро нагревается. Полипропилен вполне безопасен, однако некоторые исследования показали, что некоторые виды полипропилена при нагревании могут выделять биоцид (химическое вещество, предназначенное для борьбы с вредными (в том числе болезнетворными организмами). Основой биоцидов служат вещества, способные подавлять жизнедеятельность биологических объектов (спирты, кислоты, соли, органические соединения и т. п.). К биоцидам относятся пестициды, альгициды, фунгициды, гербициды, инсектициды, акарициды, зооциды и пр.

4) PS или ПС – полистирол.

Из этого вида пластика изготавливается множество изделий, он применяется в одноразовой посуде, упаковке, детских игрушках и при изготовлении теплоизоляционных (например, пенопласта) и других строительных материалов. При нагревании полистирол выделяет стирол. Температура плавления полистирола – 240 °C, но деформироваться начинает при 100 °C. При нагревании появляется характерный запах.

Опасность: Выделяет опаснейший яд и канцероген — стирол.

Стирол это высокотоксичное вещество. От микродоз стирола страдает сердце, особые проблемы возникают у женщин (стирол — является эмбриогенным ядом, вызывающим уродство зародыша в чреве матери). Стирол оказывает сильное воздействие на печень, вызывая среди прочего и токсический гепатит. Пары стирола раздражают слизистые оболочки. Он имеет самый жесткий допуск из всех ядовитых веществ (величина ПДК сут. стирола 1500 раз меньше, чем, например, у оксида углерода).

Заключение: Нагревать полистирол необходимо только в крайнем случае, в хорошо проветриваемом помещении.

5.) Поликарбонат (ПК)

Существуют исследования, подтверждающие, что он может выделять бисфенол А (повышает риск онкологических заболеваний, оказывает влияние на нервную и репродуктивную системы).

6) Другие синтетические покрытия и ткани.

При горении нейлона, поролона и многих других синтетических покрытий и тканей выделяются: цианиды, канцерогенные диоксины (отрицательно влияющие на наследственность), фенолы (вызывают патологические изменения в системе кровообращения), трихлорэтилен и дихлорэтилен (поражают печень, почки и нервную систему), нитрозамины, формальдегид (вызывают канцерогенные заболевания), фтористый водород, хлористый водород (обладают высокой токсичностью и вызывают воспаление слизистой оболочки глаза и помутнение роговицы). Чрезвычайно опасен в пожарном отношении поролон, применяемый для изготовления мебели, который при горении выделяет ядовитый газ, содержащий цианистые соединения. Эти вещества даже в незначительных количествах являются высокотоксичными и поражают дыхательную и нервную системы человека. Потеря сознания и связанная с этим неспособность самостоятельного выхода из зоны пожара приводят к тому, что пострадавшие длительное время подвергаются воздействию вредных веществ. Выделяющиеся при горении пластмассы газы крайне токсичны, и могут вызвать отек легких.

7) Существуют и другие виды пластиков, дым от которых крайне ядовит. Самые распространенные из них фторопласты, например, тефлон, пенополиуретан и др.

Пенополиуретан является инертным по токсичности полимером с нейтральным запахом. По этой причине он широко применяется для холодильников при хранении пищевых продуктов. Пенополиуретан не создает токсичных выделений, вызывающих заболевания человека или приводящих к летальному исходу. Но в результате горения пенополиуретанов и пенополиизоциануратов всегда образуется смесь низкомолекулярных продуктов термического разложения и продуктов их горения (полного набора боевых отравляющих веществ); определены следующие соединения: двуокись углерода (углекислый газ), бутандиен, тетрагидрофуран, дигидрофуран, бутандион, вода, синильная (цианистая) кислота, окись углерода (угарный газ), пропилен, изобутилен, трихлорофторометан, акролеин, пропанал, хлористый метилен и следы других веществ, не содержащих атомы азота. Если нет внешнего источника возгорания, тогда продукты термического разложения воспламеняются только при температурах от 450 °С до 550 °С. При нагреве свыше 600 °С образовавшиеся полимочевины и поликарбодиммиды разлагаются с выделением большого числа низкомолекулярных летучих соединений, таких, как бензол, толуол, бензонитрил, толуолнитрил. Также доказано, что ароматическое кольцо перечисленных азотосодержащих соединений расщепляется по закону случая с образованием акрилонитрила, большого числа ненасыщенных соединений.

Продукты горения

Продукты горения — это газообразные, жидкие или твердые вещества, образующиеся в процессе горения. Состав продуктов сгорания зависит от состава горящего вещества и от условий его горения. Органические и неорганические горючие вещества состоят главным образом из углерода, кислорода, водорода, серы, фосфора и азота. Из них углерод, водород, сера и фосфор способны окисляться при температуре горения и образовывать продукты горения: СО, С02, S02, Р2О5. Азот при температуре горения не окисляется и выделяется в свободном состоянии, а кислород расходуется на окисление горючих элементов вещества. Все указанные продукты сгорания (за исключением окиси углерода СО) гореть в дальнейшем больше не способны. Они образуются при полном сгорании, то есть при горении, которое протекает при доступе достаточного количества воздуха и при высокой температуре.

При неполном сгорании органических веществ в условиях низких температур и недостатка воздуха образуются более разнообразные продукты — окись углерода, спирты, кетоны, альдегиды, кислоты и другие сложные химические соединения. Они получаются при частичном окислении как самого горючего, так и продуктов его сухой перегонки (пиролиза). Эти продукты образуют едкий и ядовитый дым. Кроме того, продукты неполного горения сами способны гореть и образовывать с воздухом взрывчатые смеси. Такие взрывы бывают при тушении пожаров в подвалах, сушилках и в закрытых помещениях с большим количеством горючего материала. Рассмотрим кратко свойства основных продуктов горения.

Углекислый газ, или двуокись углерода (С02), — продукт полного горения углерода. Не имеет запаха и цвета. Плотность его по отношению к воздуху р = 1,52. Плотность углекислого газа при температуре Т= О °С и при нормальном давлении р = 760 миллиметров ртутного столба (мм Hg) равна 1,96 кг/м 3 (плотность воздуха при этих же условиях равна р = 1,29 кг/м 3 ). Углекислый газ хорошо растворим в воде (при Т= 15 °С в одном литре воды растворяется один литр газа). Углекислый газ не поддерживает горение веществ, за исключением щелочных и щелочно-земельных металлов. Горение магния, например, происходит в атмосфере углекислого газа по уравнению

Токсичность углекислого газа незначительна. Концентрация углекислого газа в воздухе 1,5 % безвредна для человека длительное время. При концентрации углекислого газа в воздухе, превышающей 3,0-4,5 %, нахождение в помещении и вдыхание газа в течение получаса опасно для жизни. При температуре Т= 0 °С и давлении р = 3,6 МПа углекислый газ переходит в жидкое состояние. Температура кипения жидкой углекислоты составляет Т= -78 °С. При быстром испарении жидкой углекислоты газ охлаждается и переходит в твердое состояние. Как в жидком, так и твердом состоянии капли и порошки углекислоты применяются для тушения пожаров.

Оксид углерода, или угарный газ (СО), — продукт неполного сгорания углерода. Этот газ не имеет запаха и цвета, поэтому особо опасен. Относительная плотность р =0,97. Плотность угарного газа при Т — 0 °С и р — 760 мм Hg составляет 1,25 кг/м 3 . Этот газ легче воздуха и скапливается в верхней части помещения при пожарах. В воде оксид углерода почти не растворяется. Способен гореть и образует с воздухом взрывчатые смеси. Угарный газ при горении дает пламя синего цвета. Является очень токсичным. Вдыхание воздуха с концентрацией угарного газа 0,4 % смертельно для человека. Стандартные противогазы от угарного газа не защищают, поэтому при пожарах применяются специальные фильтры или кислородные изолирующие приборы.

Сернистый газ (S02) — продукт горения серы и сернистых соединений. Бесцветный газ с характерным резким запахом. Относительная плотность сернистого газа р = 2,25. Плотность этого газа при Т= 0 °С и р = 760 мм Hg составляет 2,9 кг/м 3 , то есть он намного тяжелее воздуха. Сернистый газ хорошо растворяется в воде, например, при температуре Т= 0 °С в одном литре воды растворяется 80 литров S02, а при Т= 20 °С — 40 литров. Сернистый газ горение не поддерживает. Действует раздражающим образом на слизистые оболочки дыхательных путей, вследствие чего является очень токсичным.

При горении многих веществ, кроме рассмотренных выше продуктов сгорания выделяется дым — дисперсная система, состоящая из мелы чайших твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в каком-либо газе. Диаметр частиц дыма составляет кИ-10 -6 см (от 1 до 0,01 мкм). Отметим, что 1 мкм (микрон) равен 10 6 м, или 10 4 см. Более крупные твердые частицы, образующиеся при горении, быстро оседают в виде копоти и сажи. При горении органических веществ дым содержит твердые частицы сажи, взвешенные в С02, СО, N2, S02 и других газах. В зависимости от состава и условий горения вещества получается различный по составу и по цвету дым. При горении дерева, например, образуется серовато-черный дым, ткани — бурый дым, нефтепродуктов — черный дым, фосфора — белый дым, бумаги, соломы — беловато-желтый дым.

Токсичность продуктов горения

Токсичность продуктов горения – это свойство летучих химических веществ (токсичных газов и материалов) выделять токсичные вещества при термическом разложении и горении материалов (в виде тления или пламени) и оказывать поражающее действие на организм человека или животного.

Токсичные газы – это газообразные и парообразные компоненты продуктов горения, от которых в наибольшей мере зависит токсический (летальный) эффект.

Согласно статистическим данным доля общего числа погибших при пожарах от действия продуктов горения составляет 75-80%. Токсичность продуктов горения определяется токсической дозой (токсодозой).

Токсичность продуктов горения является одним из основных показателей пожаровзрывоопасности веществ и материалов и определяется по стандартной методике в режиме пламенного горения или тления материалов.

Показатель токсичности продуктов горения используется при:

  • оценке токсичности продуктов горения различных веществ и материалов, их классификации;
  • определении области применения;
  • для сравнительной оценки полимерных отделочных и теплоизоляционных материалов;
  • в качестве исходных данных при расчете необходимого времени эвакуации людей при пожаре в здании (помещении);
  • при математическом моделировании развития пожара.

Для получения данных о концентрациях выделившихся токсичных соединений в анализируемой среде могут быть использованы газоанализаторы, химические газоопределители и методы лабораторного инструментального анализа (газовая хроматография, масс-спектрометрия и др.).

Наиболее опасными токсичными газами – газо- и парообразными компонентами продуктов горения, от которых в наибольшей мере зависит токсический (летальный) эффект, являются оксид углерода (СО), циановодород (HCN) и хлороводород (HCl). На токсический эффект продуктов горения может оказывать влияние высокое содержание диоксида углерода (СО2). Этот эффект усиливается при уменьшении концентрации кислорода (О2).

В зависимости от состава материала в продуктах горения могут также присутствовать оксиды азота (NхOу ), акролеин (CH2CHCHO), фтороводород (HF), бромоводород (HBr), диоксид серы (SO2) и др.

Группы

Согласно п. 10 ст. 13 Федерального закона РФ № 123-ФЗ по токсичности продуктов горения горючие строительные материалы подразделяются на следующие 4 группы:

  • Т1 (малоопасные);
  • Т2 (умеренно опасные);
  • Т3 (высокоопасные);
  • Т4 (чрезвычайно опасные).

Классы опасности

Классификация горючих строительных материалов по значению показателя токсичности продуктов горения приводится в таблице № 2 ГОСТ 12.1.044-89.

Показатель токсичности продуктов горения – это отношение количества материала к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала газообразные продукты вызывают гибель 50% подопытных животных.

Метод испытания (определения)

Для определения показателя токсичности (п. 4.20 ГОСТ 12.1.044–89), устанавливают зависимость летального эффекта продуктов сгорания от массы материала, отнесенной к единице объема замкнутого пространства.

Установка состоит из камеры сгорания вместимостью не менее 3×10 -3 м 3 , выполненной из нержавеющей стали толщиной 2 мм. Внутренняя поверхность камеры теплоизолирована асбестоцементными плитами и облицована алюминиевой фольгой. На верхней стенке камеры под углом 45° к горизонтали установлена электронагревательная панель размерами 120×120 мм. В камере сгорания на ее дверце укреплен держатель образца, выполненный из листовой жаростойкой стали в виде рамки размерами 100x100x10 мм, в которой закреплен поддон из асбестоцемента. Поддон имеет углубление для фиксированного размещения асбестоцементного вкладыша с образцом испытуемого материала.

Установка для определения токсичности продуктов горения:

1 – камера сгорания; 2 – держатель образца; 3 – электронагревательный излучатель; 4 – заслонки; 5, 18 – переходные рукава; 6 – стационарная секция экспозиционной камеры; 7 – дверца предкамеры; 8 – подвижная секция экспозиционной камеры; 9, 15 – штуцеры; 10 – термометр; 11 – клетка для подопытных животных; 12 – предкамера; 13 – предохранительная мембрана; 14 – вентилятор; 16 – резиновая прокладка; 17 – клапан продувки

Нагреваемая поверхность держателя образца и поверхность электронагревательной панели параллельны, расстояние между ними равно 60 мм. Над держателем образца расположена газовая горелка таким образом, что при испытании ее пламя длиной 10-12 мм касается поверхности верхней части образца. На боковой поверхности камеры сгорания имеется окно из кварцевого стекла для наблюдения за образцом при испытании.

Экспозиционная камера, соединенная с камерой сгорания переходными рукавами с заслонками, состоит из стационарной и подвижной секций. В верхней части камеры находится четырехлопастный вентилятор перемешивания. Кроме того, камера снабжена предохранительной мембраной из алюминиевой фольги, клапаном продувки, штуцерами для присоединения газоанализатора и ввода термометра. Перемещением подвижной секции изменяют вместимость экспозиционной камеры от 0,1 до 0,2 м 3 . В предкамеру вместимостью 1,5×10 -2 м 3 , оборудованную наружной и внутренней дверцами и смотровым окном, помещают клетку с подопытными животными.

Испытания проводят в двух режимах: термоокислительного разложения (тления) при температуре поверхности образца 400 °С и пламенного горения при температуре поверхности образца 750 °С с зажженной газовой горелкой.

В предварительных испытаниях определяют для каждого материала температурный режим, способствующий выделению более токсичных продуктов горения. Для герметизации камеры нагнетают воздух в надувную прокладку, вставляют в держатель образца вкладыш с контрольным образцом из асбестоцемента размерами 60x60x10 мм. На центральном участке нагреваемой поверхности образца закрепляют термопару. Закрывают заслонки переходных рукавов и внутреннюю дверцу предкамеры, выводят установку на режим пламенного горения.

После выхода электронагревательной панели на стационарный режим открывают заслонки переходных рукавов и дверцу камеры сгорания. Вынимают вкладыш с контрольным образцом и термопарой, зажигают газовую горелку. Устанавливают в держатель вкладыш с образцом исследуемого материала. После воспламенения образца газовую горелку немедленно отключают. Продолжительность горения образца определяют по времени достижения максимальных значений концентрации оксида и диоксида углерода в экспозиционной камере или принимают равным 15 мин. Затем закрывают заслонки переходных рукавов и включают вентилятор перемешивания. Клетку с животными помещают в предкамеру, наружную дверцу которой закрывают. После снижения температуры газов в нижней части экспозиционной камеры до 30 °С открывают внутреннюю дверцу предкамеры и фиксируют время начала экспозиции животных. Экспозицию проводят в течение 30 мин при концентрации кислорода не менее 16 %. В каждом испытании используют десять белых мышей массой по 20 г.

После завершения экспозиции открывают клапан продувки, заслонки переходных рукавов, наружную дверцу предкамеры, включают вентилятор и вентилируют установку в течение 10 мин. Регистрируют число погибших животных и характерные признаки интоксикации.

Испытания в режиме тления проводят при 400 °С, при этом газовую горелку не зажигают. Термостойкие материалы испытывают при 600 °С. В случае самовоспламенения образца температуру испытания снижают с интервалом 50 °С.

Критерием выбора режима испытаний служит наибольшее число летальных исходов в сравниваемых группах подопытных животных. При выбранном температурном режиме в основных испытаниях находят ряд значений зависимости летальности животных от величины отношения массы образца к вместимости экспозиционной камеры. Для получения токсических эффектов меньше и больше уровня летальности 50% изменяют вместимость экспозиционной камеры, оставляя постоянными размеры образца исследуемого материала.

При определении токсичности учитывают гибель животных, наступившую во время экспозиции, а также в течение последующих 14 суток. В зависимости от состава материалов при анализе их продуктов сгорания определяют количество оксида и диоксида углерода, цианистого водорода, акрилонитрила, хлористого водорода, бензола, оксидов азота, альдегидов и других веществ. Для оценки вклада оксида углерода в токсический эффект измеряют содержание карбоксигемоглобина в крови подопытных животных.

Полученный ряд значений зависимости летальности от массы материала используют для расчета показателя токсичности HCL50. Расчет проводится при помощи пробит-анализа или других способов расчета средних смертельных доз и концентраций.

Источники: Федеральный закон РФ от 22.07.2008 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»; ГОСТ 12.1.044–89 ССБТ. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения; Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Часть 1. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. –М.: 2004.

Что выделяют при горении различные материалы в доме?

На многих семинарах, особенно на тех, где в основном были новички в области пенополиуретанов, практически все задавали вопрос о горючести пенополиуретана и его вредности. И каждый раз нам приходилось людям объяснять, что при возгорании жилого дома или другого объекта, начинает гореть не утеплитель, который находиться в стенах или снаружи, а одежда, бумага, линолеум, краска, бытовая техника и тд. После долгих размышлений, я решил написать статью, какие продукты наиболее опасны при горении дома.

Начнем, я думаю с материалов, из которых состоит одежда, шторы, ковры и тд. В большинстве случаев растительные (натуральные) волокна, к которым относятся хлопок, джут, пенька, лен и сизаль, состоят главным образом из целлюлозы. Хлопок и другие волокна горючи (температура самовоспламенения волокон хлопка 400°С). Их горение сопровождается выделением дыма и теплоты, двуокиси углерода, окиси углерода и воды. Растительные волокна не плавятся.

Синтетические текстильные материалы — это ткани, изготовленные полностью или в основном из синтетических волокон. К ним относятся вискоза, ацетат, нейлон, полиэстер, акрил. Пожарную опасность, связанную с синтетическими волокнами, часто трудно оценить, так как некоторые из них при нагревании дают усадку, плавятся и стекают. Основные газы, образующиеся при горении, это двуокись углерода, окись углерода и водяной пар.

Растительные волокна, например джут, выделяют при горении большое количество едкого плотного дыма.

При горении шерсти появляется густой серовато-коричневый дым, а также при этом образуется цианистый водород, который является весьма токсичным газом. При обугливании шерсти получается липкое черное вещество, напоминающее деготь.

Продуктом сгорания шелка является пористый уголь, смешанный с золой, который продолжает тлеть или гореть только в условиях сильной тяги. Тление сопровождается выделением светло-серого дыма, вызывающего раздражение дыхательных путей. В определенных условиях при горении шелка может выделяться цианистый водород.

Далее перейдем к пластмассам и резинам. Горящие пластмассы и резины выделяют газы, теплоту, пламя и дым, при этом образуются продукты сгорания, воздействие которых может привести к интоксикации или смерти. При горении пластмасс, содержащих хлор, например поливинилхлорида, который является изоляционным материалом кабелей, основным продуктом сгорания является хлористый водород, имеющий едкий раздражающий запах. Вдыхание хлористого водорода может вызвать смерть.

Горящая резина выделяет плотный черный жирный дым, содержащий два токсичных газа — сероводород и двуокись серы. Оба газа опасны, так как в определенных условиях вдыхание их может привести к смерти.

Также дома у нас есть много изделий из дерева: паркет, столы, стулья, кухонные гарнитуры и тд. При горении древесины и древесных материалов образуется водяной пар, теплота, двуокись и окись углерода. Основную опасность для людей представляют недостаток кислорода и присутствие окиси углерода. Кроме того, при горении древесины образуются альдегиды, кислоты и различные газы. Эти вещества сами по себе или в сочетании с водяным паром могут, как минимум, оказывать сильное раздражающее воздействие.

В итоге после того как практически все сгорело мы дошли до утеплителя. Чем мы в основном утепляем дома? Как правило, 50% домов утеплены минеральной ватой, 30% пенополистиролом, 10% пенополиуретаном и 10% иными утеплителями или ничем.

Минеральная вата

Потенциальная опасность минераловатных теплоизоляционных изделий как источника канцерогенных факторов — пыли и фенолформальдегидных смол — послужила основанием для многих исследований воздействия её на человека и животных. Так, например, в декабре 1997 года Европейским союзом была опубликована директива, классифицирующая различные сорта минеральной ваты по степени опасности. Согласно этой директиве, минеральная вата рассматривалась, как раздражающее вещество (ирритант); к 2-й группе (потенциально опасно) или 3-й группе (недостаточно данных для надёжной оценки) группе канцерогенной опасности её относили в зависимости от содержания оксидов щелочных и щелочноземельных металлов и размера волокон. Весьма жёсткий подход по оценке опасности искусственных минеральных волокон принят в Германии; здесь запрещены многие виды минеральных волокон, в других странах рассматриваются как безопасные; что вызывает серьёзное беспокойство производителей.

Международное агентство по изучению рака (МАИР) в 2001 году подготовило доклад об оценке канцерогенности искусственных минеральных волокон, согласно которому стеклянная (из непрерывного стекловолокна), каменная и шлаковая вата отнесены к группе 3 по степени опасности (для МВ из этих материалов отсутствуют достаточные доказательства канцерогенности для человека, а свидетельства в пользу канцерогенности для животных ограничены). В то же время МВ, изготовленная из огнеупорных керамических волокон и из некоторых видов прерывного стекловолокна, отнесена к группе 2B по степени опасности (для этих типов минеральной ваты существуют обоснованные данные, подтверждающие канцерогенность для животных).

Чтобы понять, из чего же состоит минеральная вата и стекловата, рассмотрим усредненный состав:

Усредненный состав для производства минеральной ваты и стекловаты

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector