火災中煙氣的危害性分析及預防措施

■ 楊繼光 河北省保定市消防救援支隊

通過分析和研究多年來火災中人員傷亡的案例，證明了這樣一個事實：火災造成的人員傷亡，大部分不是由于火災的直接熱作用引起，而是吸入火災中產生的煙霧和有毒氣體導致的。例如，2020年10月1日山西省太原市某景區冰燈雪雕館發生火災，造成13人死亡，15人受傷；2017年11月18日北京市大興區某村發生火災造成19人遇難，8人受傷。據不完全統計，在建筑火災中造成的人員傷亡，大約總數的3/4都與火災產生的有毒有害燃燒產物有關。文章擬通過分析煙氣的毒害性，找出相應的對策，從而減少火災事故中人員的傷亡。

一、煙氣的危害性

煙氣是物質燃燒后的產物，主要成分含有CO、CO2、HCN、H2S等有毒有害氣體，其成分主要取決于物質本身的化學組成。在火災發生初期，煙氣溫度較低時，物質往往處于陰燃階段，這時煙氣中小液滴或流動微粒居多，煙氣通常呈現青白色。隨著煙氣溫度的逐步上升，當達到260℃以上時，煙粒子將產生高溫脫水反應，形成大量的炭顆粒游離于空氣中，煙塵呈現發黑或發灰色，當火場煙氣溫度升高至500℃以上時，炭顆粒數量會慢慢下降，煙塵也呈現黑灰色。當火勢處于發展階段時，因為燃燒需要消耗大量的空氣，使空氣中的氧氣含量明顯減少，人若長期處在這樣低氧的環境中，就會出現呼吸機能障礙、缺乏理智，抽搐、面色發青，以至窒息而身亡。經中國國家建筑火災科學研究國家重點實驗室進行大量的科學實驗，反復分析、研究后認為，建筑大火中產生的有毒有害氣體之間是相互作用的，比如當NO2與CO一起存在時會增加CO的危害性；而當NO與HCN一起存在時，則會使HCN的危害性減低。在建筑大火中，參與燃燒的環境不同，產生的燃燒產物也不同。若可燃物燃燒不充分，現場環境不但產生CO、CO2和水蒸氣，同時還會產生醇、乙醚等有機物質；若現場存在含碳量較多的物質，且在空氣條件較差的環境下燃燒時，將生成大量的碳粒子。經研究，火災煙氣的危害性主要體現在以下兩方面：

（一）煙氣的恐怖性

煙氣中的煙粒子對可見光有完全的遮蔽作用，當煙氣彌漫時，可見光受到煙粒子的遮蔽而減弱，能見度大大降低，同時煙氣會對人的眼睛產生刺激作用，使人無法睜開眼睛，這就會使人心理上產生動搖[1]。再加上熊熊的火焰、滾滾的濃煙會使人產生巨大的恐懼感，從而進一步導致疏散混亂，引發傷亡事故。

一些專家曾就煙對心理的動搖作用做過兩個實驗[2]。

實驗一：通過測定心率隨煙濃度的變化，反映煙氣是如何引起情緒不穩定的。如圖1所示。

實驗發現：在煙濃度持續上升的情形下，由于煙氣產生的恐怖感和對眼、喉的刺激，被試者將逐漸地無法集中精力；又因在濃煙中會使呼吸節奏發生混亂，更增加了情緒的不穩定性。

實驗二：測定煙氣濃度對記憶力和思考力的影響，如圖2所示。

由實驗可知：煙氣對記憶與思考的正確率影響，在男女中有大致相同的趨勢，即隨著煙濃度的上升大致沿直線下降。（男子在0.4～0.5/m有一逆上升）

由兩個實驗可以發現：煙氣的產生將會使人的情緒變得不穩定，思考力和記憶力減弱，從而不可避免地使火場受困人員的心理產生動搖，給安全疏散造成困難。

（二）煙氣的毒害性

當煙氣中的含氧量低于正常所需數值時，人的活動能力下降，智力紊亂，以至于昏迷死亡；當煙氣中存在各種有毒氣體，濃度一旦達到人正常生理所允許的最高濃度時，就會造成中毒而亡[4]。實驗數據如表1～3所示。

表1 氧濃度對人的影響

表2 一氧化碳濃度對人的影響

表3 氰化氫濃度對人的影響

煙氣中產生的有毒、有害氣體主要來自各種可燃物的燃燒和分解。如木材燃燒后主要分解產生CO、CO2、CH2O2、C2H4O2等有毒氣體；一般建筑物常用的裝飾裝修材料為合成高分子材料，燃燒、熱分解后會產生HCL、HCN、NO2等各種有毒氣體。實驗數據表明：煙氣是火災事故中致人死亡的主要因素。1990年1月14日凌晨，西班牙薩拉戈薩市的一家大型迪斯科舞廳突發大火，火災發生后，火災調查人員在進行現場勘驗時發現，死亡的43人中大部分是坐在椅子上死的，而身上卻沒有被大火燒傷的痕跡；2000年12月25日，河南洛陽某商廈發生特大火災，火災發生后，樓下物質燃燒產生的煙霧沿該樓東北角、西北角的敞開樓梯通道迅速上竄，大量高溫有毒氣體在商廈頂樓四樓快速聚集，并通過敞開的出入口迅速涌入四樓歌舞廳，很快濃煙就充滿了整個歌舞廳大廳，歌舞廳內的人們吸入大量有毒氣體，在極短的時間內，全部暈倒，導致309人窒息而亡。

二、煙氣的預防

目前而言，可以通過以下措施來減少甚至杜絕火災中煙氣的產生和蔓延。

（一）選用合格的裝修材料，把好源頭關

建筑物在裝修時，盡可能地采用燃燒性能為不燃、難燃以及那些發煙量小、危害性小的材料，堅決不用可燃、易燃材料[5]。《中華人民共和國消防法》第二十六條明確規定：建筑構件、建筑材料和室內裝修、裝飾材料的防火性能必須符合國家標準；沒有國家標準的，必須符合行業標準。人員密集場所室內裝修、裝飾，應當按照消防技術標準的要求，使用不燃、難燃材料。《建筑內部裝修設計防火規范》也對室內裝飾裝修材料包括吊頂、地面、墻壁、固定家具、裝飾織物等做了具體規定。根據其裝修的不同作用、規模、重要性等因素，應選用與之相匹配的耐火性能的裝飾裝修材料。建筑設計、消防、新聞宣傳等部門應加大對這些材料的防火性能的宣傳力度，增強設計施工人員對規范中材料的熟悉程度，并規定各企業要嚴格按照技術規范進行選材，使用前，要求新型材料廠家必須提供國家專業檢測機構評定的燃燒特性等級的檢測報告。各大科研單位也應該加強對新型防火裝飾裝修材料的研究力度，以便研發出價格相對低廉、防火性能達標、裝飾效果好的裝修建材。

（二）利用機械排煙設施進行排煙

對于高層、地下建筑以及其他人員密集公共場所，防煙排煙設施是非常重要的。在通常情況下，建筑物可以采用以下三種方式來排煙：①利用建筑物的靠外墻的外窗、外門進行自然排煙；②利用火災自動報警系統聯動或手動控制開啟的機械排煙系統進行機械排煙；③利用機械加壓送風防煙系統，即向樓梯間和防煙前室加壓送風，形成正壓將煙氣排擠在樓梯間及前室之外，以保證人員的安全疏散[6]。新建的建筑物一定要嚴格依照《建筑設計防火規范》中的要求進行防排煙設計。1996年7月17日深圳某酒店火災中，由于大樓缺乏排煙設施，濃重的煙霧彌漫在樓梯間、客房內久久不能散去，最終造成29名旅客因窒息死亡。一定要吸取這些血的教訓，做好高層建筑和公共場所的防排煙系統的建設工作。

（三）阻止煙氣的豎向蔓延

煙氣流動速度與煙氣溫度成正比，還與環境溫度、構件間隔、通風和空調系統的氣流干擾等因素有關系，火災中煙氣的水平方向流動速度為0.3～0.5m/s，但垂直蔓延速度非常迅速，尤其是沿著樓梯傾斜、垂直部分、管道井等豎向管井中的垂直擴散速度可高達3～4m/s。一幢高層建筑如果未做好豎向管井的封堵或分隔，將會在幾十秒內充滿濃煙，造成人員無法逃生。《建筑設計防火規范》第6.2.9條中對管道井進行嚴格規定：“電纜井、管道井、排煙道、排氣道、垃圾道等豎向管道井，應分別獨立設置。其井壁的耐火極限不應低于1.00h，井壁上的檢查門應采用丙級防火門。建筑內的電纜井、管道井應在每層樓板處采用不低于樓板耐火極限的不燃燒材料或防火封堵材料封堵。建筑內的電纜井、管道井與房間、走道等相連通的孔隙應采用防火封堵堵料封堵。”

三、火場煙氣環境下的逃生知識

人們的行為、心理、生理、反應時間在高溫煙氣中會受到很大程度的影響，疏散逃生中往往表現出恐懼型、趨光性、從眾性，在一定程度上，這將影響到人員的疏散。此外，建筑結構、安全疏散距離的長短、樓梯間的形式、建筑內的消防設施也在很大程度上影響到人員的疏散。火災疏散逃生的方法是多種多樣的，具體方法因具體情況而決定。在火災發生后，被困人員必須具有良好的心理素質，保持鎮靜、切勿恐懼、不要驚慌，也不要盲目地采取從眾行動，以便選擇正確的逃生方法。

建筑物內設置用于疏散的消防救生設備設施主要有避難層、縮放式滑道、逃生面具、救生軟梯、救生緩降器、救生疏散通道等，設置這些輔助疏散設施主要目的就是在火災時能夠快速幫助人員進行疏散逃生。人們應當經常熟悉建筑內部的結構、疏散通道、消防設施的具體位置，熟悉和掌握消防設備的性能及使用方法，以便發生火災需緊急逃生時，可以正確使用消防設備，提高逃生成功率。在火災的初起階段，有限的煙霧聚集在房間上部，靠近地面的煙氣和毒氣比較稀薄，所以，逃離火場應避免直立。在穿過煙霧區時，應采取半蹲或匍匐前進，以呼吸殘留在地面處尚未被污染的新鮮空氣。同時，還可以穿上浸濕的不燃衣物或裹上浸濕的床單、毯子等物以防止高溫侵害。在緊急情況下，可利用粗繩索，或將床單、窗簾、被褥等擰成繩，一端拴在牢固的暖氣管道、窗框或床架上，另一端投到室外，而后沿自救繩慢滑到地面或下一樓層脫離險境。如果被困三層樓以下樓層內，煙火緊逼，時間緊迫，又無其他方法可施，也得不到他人救助，可以選擇跳樓逃生，如果消防隊員準備好了救生氣墊，則要四肢伸展，對準墊上的標志跳下；如果沒有氣墊，應盡量選擇水池、軟雨棚、草地等地；也可以抱些棉被、沙發墊等松軟物品或者打開大雨傘跳下，以減少傷害。跳樓雖是一種逃生手段，但對身體會造成一定的傷害，所以要慎之又慎。

四、結語

火災事故中煙氣的危害性的確很大，但如果建設單位、設計單位、施工單位都嚴格依照各類規范進行設計、施工，選用合格的裝飾材料進行裝修，將會大大降低煙氣的危害性。此外，消防部門還應加強日常監管，單位自身應加強消防安全管理教育，制定應急預案，定期開展演練，提高人們的消防安全意識，從而減少火災事故中的人員傷亡。