火灾烟气毒性蛋白质组学研究进展

毒理蛋白质组学(toxic proteomics)整合了经典毒理学、病理学和蛋白质差异表达技术,形成潜在的强有力的毒性风险评价工具。本文介绍了火灾烟气毒性研究的现状,并指出在火灾烟气毒性研究中使用蛋白质组学的研究手段必将使火灾烟气毒性致毒机理、生物标志物和代谢产物等方面的研究取得重大进展。     

狭长通道内火灾烟气毒性成分空间分布的实验

利用模拟狭长通道的小型实验台研究了火灾烟气传播过程中毒性成分的空间分布规律．结果发现，烟气成分的分布沿着水平方向呈现不同的特点，在远离火源的位置呈上下两层分布，符合两层区域模型，而在离火源较近位置则递变分布，则须用场模型或者多层区域模型评估．实验表明，烟气毒性成分的浓度峰值随高度的降低呈现明显的阶梯变化，在过渡区段骤升骤降．实验测量到，CO和CO2迁移时浓度峰值在远离火源处仍然保持相当高的浓度甚至高于火源近处的浓度，这与火灾中很多遇难者死于远离火源位置的结果是一致的．     

CO2对火灾烟气导致人员失能的影响

以家居火灾为例,探索一种通过数学模型模拟计算来评价火灾烟气对人失能作用的方法,定量研究CO2在混合毒性气体导致人失能中所起的作用.结果表明:(1)家居火灾中,火灾现场最危险区域有毒气体能在9 min内导致人丧失逃逸能力(即失能)的概率达到95%;假设从烟气中去除CO2,则在所有区域25 min以内不会影响人的安全逃生.(2)从各种气体的直接毒性作用来看,CO是导致失能的最主要的毒性气体,其次是缺O2.CO2几乎没有直接的失能作用.但CO2能大幅增加人的换气量,最高可至8倍,导致吸入更多的有毒气体,显著提高人的失能概率.     

典型阻燃材料火灾毒性烟气释放规律研究进展

对可燃材料进行阻燃处理,可以在一定程度上提高材料抵抗被引燃和火焰蔓延的能力,降低热释放速率和总热释放量,减小材料在火灾条件下的热危害。但是对材料进行阻燃处理并不是万全之策,在较高的热辐射或环境温度下,阻燃材料仍然能够发生燃烧,同时由于阻燃剂的填加,会引入一些毒性元素,加之阻燃剂的燃烧抑制作用和燃烧时环境氧浓度相对较低,使材料燃烧不完全,因此阻燃材料燃烧时毒性气体的产量可能比非阻燃材料高,给火灾中未能及时疏散的人员带来更大的生命危险。综合分析了常见材料的阻燃技术及应用领域,综述了阻燃材料火灾烟气毒性的相关研究,并在此基础上提出了典型阻燃材料火灾毒性烟气释放规律研究方面存在的有待进一步研究的问题和可行的方法。以期为科学、全面的评价材料的火灾危险性提供研究参考。     

可燃材料烟气毒性及其在火灾危险性评估中的作用

造成火灾中人员伤亡的主要原因是有毒烟气,开展对火灾烟气毒性的研究具有重要的意义.然而长期以来在如何评估火灾烟气的潜在危害和如何用实验方法得到精确数据方面一直存在争论.文中介绍了国内外火灾烟气毒性研究领域中常见的一些毒性评估和实验方法.同时介绍了对火灾烟气在空间迁移规律的主要研究方法.对未来应开展的研究做了一些展望.     

火灾中材料产烟毒性的分析

国际上关于火灾烟气毒性最大工况的争议已有多年,有人认定它发生在有焰燃烧工况,也有人认定它发生在无焰燃烧工况.该文作者采用热重-Fourier变换红外分析仪(TG-FTIR), 并结合他人DIN53436的试验结果,在氮气氛下,对木材进行热解实验.对不同特性的材料在纯热解、无焰燃烧和有焰燃烧条件下一氧化碳的生成规律进行了分析.结果表明 烟气毒性最大工况与材料的特性和燃烧条件密切相关,对于固定碳含量较高的材料,烟气毒性最大工况发生在有焰燃烧工况,反之则发生在无焰燃烧工况.     

火灾中烟气毒性成分向远距离房间传播的实验研究

烟气的影响是火灾中人员死亡的最主要原因,为此利用"房间-走廊-房间"结构的模拟实验台进行了大量的实验,研究了火灾中烟气有毒成分向远距离非火源房间传播的特点.结果表明,门的作用非常显著,温差和一氧化碳浓度都随着门高度的增加而有规律地增加,一氧化碳浓度峰值的出现会随着门高度值变小而显著延迟;温度与一氧化碳浓度在垂直方向的分布差别很大,这说明烟气温度和毒性成分在远距离房间垂直方向上分布相互不一致.     

小尺寸火灾模型中CO释放特性实验

为了解小尺寸火灾实验中CO释放特性与真实火灾不同的原因,该文利用自行设计的"烟气发生装置-二次加热装置-FTIR"实验系统对木材燃烧时产生的烟气中的CO气体进行实时在线的定量检测,着重考查二次加热温度对CO释放的影响方式.结果表明木材燃烧时CO的释放呈有氧热解和残炭的不完全氧化2个阶段,二次加热温度和燃空比是影响CO释放的重要因素.证实了烟气温度偏低是导致小尺寸火灾实验中CO产率较真实火灾中偏低的重要原因,适当提高二次加热温度可以显著提高CO产率,但过高的二次加热温度又抑制CO的生成.     

毒性测定仪测定饮用水生物毒理性简介

利用Microtox@model500毒性测定仪可以测定饮用水的生物毒理性,它是一种简便快速的检测方式。通过建立生物毒性基线,可以判断水样是否异常,从而为快速处理水质事故提供技术保障。     

大空间火灾烟气填充过程的盐水模拟研究

根据相似原理,讨论了利用盐水在清水中的流动模拟大空间火灾烟气流动的原理,对影响模拟精度的几个因素进行了分析,重点研究了烟气的填充过程．结果表明,若盐水的密度和释放速率合适,且达到湍流状态,盐水流动能够较好模拟烟气流动,源的位置和功率及开口条件等因素的影响能够较好反映出来     

防护工程火灾烟气分布特性模型实验

为讨论防护工程火灾时烟气分布特性,根据相似原理搭建了模型与实体比例为1∶4的模型实验台,进行了6个工况的模型实验,分析了火源单室内烟气温度分布规律以及烟气层高度特性,并对走廊内烟气顶棚最高温度及纵向衰减遵循的规律进行了研究。结果表明,火源单室水平方向温度分布不均匀,竖直方向温度分布可用"三区域"描述;与普通单室"双区域"模型不同,分段线性法比较适合于火源单室内烟气层高度计算;Alpert模型更适用于防护工程密闭防火分区走廊顶棚最高温度的预测,走廊内无量纲温度符合幂指数衰减规律。     

建筑物通道-单室内火灾烟气运动的数值模拟

对有自然通风的建筑物通道一单室内的火灾烟气运动进行了数值模拟,给出了烟气温度、速度和组分质量分数的分布。模拟得到的烟气温度场和速度场在火源区及火源以外的其它区域均与实验数据相符合,预报出了二氧化碳与氧气浓度的分层分布。在所研究的释热率条件下,通道一单室内的火灾处于燃料控制状态。     

阻燃重组竹燃烧中的烟气毒性特征及抑烟性能

【目的】了解阻燃重组竹在燃烧时产生的烟雾情况和抑烟性能,为减少建筑火灾发生时的人员伤亡和财产损失提供参考。【方法】以竹束、复配阻燃剂等为原料制备了阻燃重组竹,采用锥形量热仪研究了其燃烧中的烟气特征、毒性情况及抑烟性能。【结果】与非阻燃重组竹相比,阻燃重组竹总烟释放量(TSR)的峰值降低了30.5%,比消光面积(SEA)的峰值降低了40.5%,烟释放速率(RSR)的峰值降低了27.8%,一氧化碳(CO)质量分数的峰值降低了74.7%,CO产率的均值降低了68.8%,二氧化碳(CO₂)质量分数的峰值降低了21.4%,CO₂产率的均值降低了35.1%。【结论】阻燃重组竹在燃烧中的产烟量和烟气毒性都明显低于非阻燃重组竹,复配阻燃剂具有显著的抑烟和降毒作用。     

火灾烟雾颗粒粒谱动态分布

采用扫描电子迁移粒径谱仪,对木材明火、棉绳阴燃、聚氨酯明火、正庚烷明火和工业酒精明火中产生的烟雾气溶胶进行在线测量,记录并分析随时间变化的烟颗粒浓度变化和粒径谱分布信息.结果表明,在火灾探测器做出响应之前,正庚烷明火的烟颗粒粒径主要分布在100～500 nm,木材和聚氨酯明火及棉绳阴燃的是50～400 nm.五种试验火在材料基本耗尽前的烟颗粒数目浓度随时间不断增大,小于50 nm的烟颗粒相对浓度随时间增长.烟雾颗粒粒径分布呈双峰偏态特征,除酒精燃烧试验火的粒径分布出现自保持特征外,其他燃烧试验火在不断生成、凝并及迁移动态变化中,粒径分布形状发生改变.归一化颗粒数浓度,粒径分布的几何平均中径向右移动,粒径分布随时间展宽,因此验证了试验火烟雾颗粒的快速凝并效应.     

高层建筑火灾时烟气温度扩散的数值模拟

分析了高层建筑火灾期间疏散通道内烟气温度场分布的变化规律.通过建立热平衡差分方程,分析烟气与建筑物墙体的传热过程;建立烟气与空气混合的数学模型,分析烟气在高层建筑横向通道内的扩散过程.通过算例分析了烟气温度与扩散时间和疏散通道长度的变化规律,在烟气扩散过程中烟气温度变化受火源烟气发生量的影响较大,而受建筑墙体与烟气热交换的影响较小.     

烟气毒性多气体的改进评价模型

为了在非烟气毒性实验规定暴露时间内更加准确地评价建筑火灾烟气毒性危害,引入毒性评价指标50%致命浓度LC50与暴露时间的关系对基于有效剂量分数FED的多气体毒性评价N-Gas模型进行改进,并开发了基于火灾动力学模拟器FDS数据的烟气毒性评价程序。通过该程序,分别用改进模型与原模型对某单层住宅进行了烟气毒性评价。结果表明:在实验规定暴露时间,2模型的评价结果相同;在非实验规定暴露时间,2模型的评价结果存在差异。对评价结果的分析说明改进的N-Gas模型在非实验规定暴露时间内的毒性评价更加准确。     

水帘柜对地下工程火灾的消烟降温性能分析

为研究地下工程火灾时内部消烟降温新技术,使用装置结构简单、清洁水利用效率高的改进型水帘柜对火灾烟气进行处理,通过设置水旋清洗段和吸附净化段以提高对烟气的消烟降温效果。运用相似准则建立小比例模型实验台,研究不同火源热释放速率下烟气经水帘柜处理后的温度变化、能量耗散和能见度变化。实验结果如下:火源热释放速率越大,水帘柜对烟气的降温效果越明显;烟气经水帘柜壁面散失的热量占主要部分;水帘柜对火场能见度提升具有显著效果,且能见度提升与火源的热释放速率呈负相关。     

高层建筑火灾烟气流动性状的数值模拟

作者根据高层建筑火灾烟气流动的特点，应用火灾烟流模型和计算机网络模型，在CFX软件支持下，对高层建筑火灾烟气流动性状进行数值模拟，该模拟计算为高层建筑安全及火灾救援提供理论依据。通过模拟计算可以得出任意时刻高层建筑各部位的温度、压力、烟气浓度及开口处流量。利用模拟计算结果，可以评价高层建筑整体或局部火灾安全性能，制定科学的应急救援预案，提供救灾决策支持信息。     

站厅两侧楼梯对火灾烟气流动影响的实验研究

当地铁站的站厅发生火灾时,连接地面与站厅的楼梯就成为了空气进入站厅和火灾烟气流向地面的唯一通道.在这些楼梯之间存在着对火灾烟气的竞争,竞争的结果是站厅一侧的楼梯成为烟气的出口,而另一侧的楼梯则成为空气的入口.为了了解这种烟气竞争现象的机理,首先分析了烟气在流动过程中受到的驱动力和阻力,然后研究了火源位置和楼梯截面尺寸对驱动力和阻力的影响,并在一1/8尺度的实验台上进行了实验验证.理论分析及实验研究结果表明,烟气竞争现象是浮力和空气流阻力共同作用的结果.该研究成果可为地铁站发生火灾时人员疏散应急预案提供科学依据.