双生毒气CO与HCN浓度检测，为消防生命安全保驾护航

2024-03-26 10:24

在火灾中，真正致命的往往不是火焰，而是那无形的烟气。当建筑结构遭遇火灾，烟气中会产生大量有毒气体，主要是一氧化碳（CO）和氰化氢（HCN）。这两种气体本身已极具危险性，而它们的结合更是剧增了危害，使消防员置身于极大的危险之中。因此，它们在消防界被形象地称为“双生毒气”。

当CO和HCN发生反应，会产生致命的化学窒息剂，可能导致消防员或火灾受害者在现场心脏骤停，甚至在几十年后引发癌症。了解这两种毒气的性质，对于我们采取有效的防护措施至关重要。

1. 双生毒气的认识历程

20世纪70年代，消防部门开始意识到吸入烟雾中的有毒气体的危害。随着研究的深入，人们发现，清理火场时散发的有毒气体同样危险。目前，业界已逐渐认识到这些有毒气体对健康的长期危害，如致癌风险。

过去，家居用品多为天然材料制成，如棉花、羊毛和木材。但在20世纪60年代后，合成材料开始广泛应用。如今，大多数家具、地毯、床上用品、衣物、家用电器、电子产品和建筑材料都是合成材料制成。这些合成材料在燃烧时，会释放高浓度的HCN和其他有毒物质，尤其是绝缘材料。

由于合成材料燃烧时温度更高、闪燃速度更快，HCN的释放也更为迅速。火源产生的辐射热会迅速加热周围材料，引发量化分解反应，将有毒气体扩散至整个建筑。2003年美国罗德岛州西沃威克一家夜总会发生的火灾就是量化分解的一个悲剧性例证。乐队演奏时，烟火装置引发的放热反应导致不合规的消声泡沫板燃烧，产生了大量含有HCN的浓烟。由于建筑内喷水灭火系统不足，短短90秒内，场地变得难以忍受。462人中的许多人因烟雾中的HCN/CO而难以逃生，最终造成100人死亡，200多人严重烧伤或受伤。

2. 烟尘中的无形杀手

在住宅火灾中，烟尘吸入是致死的主要原因，而非烧伤。据NFPA的研究，烟尘吸入致死案例是烧死案例的8倍。火灾时，随着氧含量减少，环境中可能含有高浓度的一氧化碳和其他有毒物质。而且，烟尘的毒性与其厚度、颜色或运动轨迹无关，因此无法通过观察烟尘来判断建筑内产生了多少有毒气体。即使是颜色浅薄的烟尘，同样可能含有致命毒素。尽管消防员通过肺部和皮肤都会接触到有害物质，但肺部吸入的效率是皮肤吸收的300倍。

3. 隐形杀手HCN

多年来，CO的威胁一直为人所知，但HCN的存在往往被忽视。尽管人们常将氰化物与化学武器和危险物质场景相联系，但研究显示，在每年数以千计的火灾致死案例中，HCN是一个重要的因素。事实上，在火灾烟雾中，HCN的毒性比CO强35倍。

美国国家职业安全与健康研究所（NIOSH）为HCN设定的短期接触限值（TLV-STEL）为4.7ppm，这意味着工人不得暴露于超过这一浓度的环境中超过15分钟，且每天不得重复进入这样的环境超过4次。而ACGIH已将4.7ppm指定为工人的暴露上限值（TLV-C），意味着工人绝不能暴露于超过此浓度的环境中。令人震惊的是，研究表明，在常见的建筑结构火灾中，HCN 的浓度常常会达到 200ppm，这一浓度足以在30至60分钟内致命。

4. 毒素的持久影响

人们曾认为，将受害者从烟雾中救出并置于新鲜空气下，就能置换掉体内的毒素。然而，我们现在知道，这些毒素会在人体内长期存留，难以被清除。癌症已成为消防员的头号长期死因，这与他们在工作中接触的有毒物质不无关系。

由于HCN的毒性极强，消防员在火灾后出现的头晕、虚弱和心跳加快等症状，可能与HCN暴露有关。许多消防员在灭火期间或之后出现的心脏病发作和心脏骤停情况也可能与HCN有关。此外，HCN还会产生类似麻醉剂的作用，导致非理性和怪异行为，使消防员或受害者做出可能威胁生命的决定。

5. HCN如何影响人体？

HCN是一种细胞窒息剂，会干扰人体的有氧呼吸。在正常呼吸时，人体为维持生命活动的重要酶提供营养素。但一旦吸入HCN，它会与一种名为细胞色素C氧化酶的关键酶结合，导致有氧呼吸通道关闭，转而进行厌氧呼吸。这一过程会引发乳酸酸中毒，并在组织和器官中产生其他有毒物质。这种对呼吸系统的干扰极为危险，可能导致迅速的生命威胁。

一旦吸入烟雾中所含的氰化氢，常常会出现认知功能障碍和困倦，这会削弱人们逃生或执行救援行动的能力。暴露于低浓度环境（或最初暴露于较高浓度环境）会导致昏迷、意识模糊、脸红、焦虑、流汗、头痛、困倦和呼吸急促。暴露于较高浓度的 HCN 环境会导致虚脱、颤抖、心律失常（可能在经历火灾之后的两至三周后发作）、昏迷、呼吸窘迫、呼吸停止和心血管衰竭。

6. 次生HCN暴露的风险

消防员需警惕次生HCN暴露。由于火灾受害者柔软的身体组织会吸收大量燃烧副产品，这些污染物在受害者被救出后释放，导致救援人员同样面临HCN和其他化学物质的暴露风险。因此，将受害者送往医院后，消防员返回消防站时，急救人员也可能出现头痛、恶心、呕吐等症状，可能与HCN和CO等污染物接触有关。

7. 消防员的个人防护措施

消防员在执行任务时虽难以完全避免接触HCN和CO等有毒物质，但可通过以下措施降低风险：

穿戴个人防护装备（PPE），这需要消防员的持续关注和承诺。

定期监测有毒气体浓度，将其作为标准程序。

使用自给式呼吸器（SCBA），直到确认环境安全为止，并为驾驶员/操作员提供SCBA。

在一小时内淋浴，以减少毒素接触量。若延迟至当天晚上再淋浴，则效果大减。

按照消防和应急培训学院（FETI）的准则清洗和消毒PPE。

在火灾现场和消防站内，都应密切关注队友是否出现中毒症状。

加强教育和培训，提高消防员对氰化氢危害的认识。

8. 新技术助力双生毒气早期危险预警

研究表明，CO与HCN同时暴露的危害远超单独接触。两者协同作用，CO阻止氧气到达重要器官，而HCN攻击中枢神经系统和心血管系统，导致受害者失去方向感和思维混乱。因此，需要同时监测这两种气体。新技术的出现为双生毒气的早期危险预警提供了可能。这些技术有助于消防员更早地识别危险，从而采取必要的防护措施。对于双生毒气一氧化碳（CO）和氰化氢（HCN）同时测量，工采网推荐：HCN氰化氢传感器HCN-A1和CO一氧化碳传感器TGS5141

英国alphasense氰化氢气体传感器（HCN气体传感器）