化学中毒事故应急处置装备及其应用

王如刚，康秉勋

近年来，由于自然和人为因素，在生产、经营、储存、运输和使用等过程中，发生泄漏、火灾、爆炸、中毒窒息事故常有发生，造成大量人员伤亡和重大财产损失[1-3]。提高突发公共卫生事件应急处置效率，减少不必要的伤亡事故和财产损失，已引起高度重视[4]。化学中毒事故不同于一般的灾害事故救援，其情况更复杂，波及范围广，易发生化学伤害甚至危及生命安全。在危险化学品事故救援过程中，已采取防护措施的应急救援人员也曾出现了不同程度的中毒症状[4,16]。本文就为做好化学中毒事故应急处置工作，从化学中毒事故应急处置装备性能进行分析综述，为快速、高效、科学、有序地实施危险化学品事故应急救援提供参考。

1 引发中毒事故的化学物质特性和存在形式

1.1引发化学中毒事故的化学物质 化学物质来源广泛、种类繁多，扩散速度快、受害范围广、造成危害大。对人体伤害具有多样性、易造成大规模人员伤亡、社会波及面广、政治影响大等特点。化学物质通常是爆炸品、压缩气体、液化气体、易燃液体或固体、遇湿易燃物品、氧化剂、有机过氧化物、有毒品、放射性物品、腐蚀品等，具有爆炸、燃烧、助燃、毒害、腐蚀、环境危害等性质，且对接触的人员、设施、环境可能造成伤害或者损害[5，6]。其中常见的急性中毒物质[1]：（1）窒息性气体：一氧化碳、硫化氢、甲烷、甲胺、甲醛、氰和腈类化合物等；（2）刺激性气体：氯气、氨气、光气、氮氧化合物、有机氟、硫酸二甲酯、二氧化硫和三氧化硫等；（3）金属及类金属：铅、四乙基铅、汞、锰、镉、铬、铍、三烷基锡、铊、锌、钡、锑、磷化氢和砷化氢等；（4）有机化合物：苯、苯酚、氯仿、甲苯、二甲苯、苯的氨基酸、硝基化合物、四氯化碳、二硫化碳、甲醇、二氯乙烷、乙醇溴甲烷、氯丁二烯、五氯酚钠、环氧化合物和三氯乙烯等；（5）农药：有机磷、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类等杀虫剂、有机氯类农药、杀虫剂和除草剂等。

1.2存在形式 化学中毒事故发生后，事故现场及其周围环境中都可能会存在中毒物质，以粉尘、烟、雾等微小颗粒物悬浮在空气中，也可在常温常压下呈液体或固体的物质经蒸发或升华产生的蒸气状态存在，如氯气、氨气、硫化氢和光气等。有害液体种类较多，如酸或碱液能挥发出有刺激性的气体、蒸气或产生雾；某些有机溶剂挥发出的有毒蒸气刺激或腐蚀皮肤并经皮肤吸收；某些液体还具有可燃性等特点。此外，当有毒物料泄漏并伴有火灾时[21]，有毒气体的性质会发生很大的变化，会产生其他的有毒气体。如：有氟或氯存在, 可产生氟化氢和氯化氢；含氰基材料的燃烧产物中含氰化氢和氰基；含氯材料的燃烧产物中含有氯气和氯化氢等。另外，空气中氧气体积百分比浓度低于18%的缺氧环境可对健康造成危害。

2 样品采集用品

样品采集是应急处置的重要环节之一，采集、保存和运输方式的正确与否将可能直接影响检测的结果。采样器械和用品主要有采样泵、收集器、玻璃采样瓶、必要的采样工具和辅助的采样设施、样品标签等，其中包括样品空白、容器空白和对照空白。液体样品和固体样品一般采用密闭性较好的玻璃容器或惰性塑料容器收集和储存。样品保存与运输的常用装备为样本保存箱、样品运送箱、液氮罐和小型冰箱等装备。空气样品的采集设备主要有[1]：

2.1采气袋 由专用塑料袋或铝箔袋连接一个特制的采气用二联球构成，现场采样用空气冲洗采气袋后采样，后用乳胶帽封口，需尽快分析。

2.2真空瓶 用耐压玻璃或不锈钢瓶作为采样装备，在现场将真空瓶气阀打开采气，采后关闭阀门，需迅速送检。

2.3吸收液 采用带有动力装置使空气通过装有吸收液的吸收管，空气中被测的化学物质浓缩于吸收液中。采用的吸收液有水、水溶液和有机溶剂等。

2.4滤膜 使用动力装置使空气通过滤膜，经过机械阻留、吸附等方式采集空气中的气溶胶。常用的滤膜有玻璃纤维滤膜、过氯乙烯纤维滤膜和微孔滤膜等。

2.5固体吸收管 采用空气通过装有固体吸附剂的采样管时，将被测的化学物质吸附浓缩后，经解吸后分析。常见的固体吸收管有活性炭管和硅胶管等。活性炭管用于采集有机化合物蒸汽。一般情况，能用活性炭管采样的都不用硅胶管，因硅胶易吸水，使其采样效率低，但对酸、酯、胺等极性有机化合物一定要用硅胶管采样，因硅胶对它们有很高采样效率，也容易解吸。

3 现场应急检测装备

现场的应急检测主要是对化学物质直接进行分析检测，发现和查明空气、水、地面和物体上的化学物质并对其进行定性、定量分析，对事故的类型、剂量、范围、人员中毒程度等进行初步的判定，为明确中毒事故提供初步调查结论和实验室判断依据。现场快速检测方法为[7-11]:

3.1现场快速检测箱 根据特征性化学反应进行的现场快速定性或半定量检测的技术，主要用于原因快速筛查，不作为事故原因的确证依据，主要包括检气管和比色试纸等，具有体积小、质量轻、携带方便、操作简单快速，结果直读。（1）检气管（比色管）：可根据检气管变色柱的长度测定出被测气体的浓度。 可检测的有毒气体较多，包括一氧化碳、氨气、氯气、二氧化氮、二氧化硫、甲醛、硫酸二甲酯、氟化氢、硫化氢、氯化氢、砷化氢、汞蒸气、苯、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、乙烯、乙炔、乙醚、汽油、光气、氰化氢、丙烯腈和磷化氢等。（2）比色试纸（反应贴纸）：与检气管原理相同，适用于各种形态有害物质的测定，可对毒物进行半定量测定，但误差较大、干扰因素多，试纸本身易失效。常用的有检测氨气、有机磷农药、一氧化碳、光气、氢氰酸、硫化氢、甲醛、乙醛、二氧化氮、次氯酸和过氧化氢等的试纸。

3.2现场气体检测仪 检测仪分为便携式单一或复合功能有毒气体检测仪，安装有检测探头，利用电化学反应原理对待测物质定性定量检测，检测仪可设报警值、操作简便、快速、结果直读、精确度高和可连续性检测，适用于现场快速检测进而环境毒物浓度的连续监测。但因仪器内安装探头的数目有限，而有毒物的种类繁多，所以有一定的局限性。当待测物种浓度过高时，探头容易失效影响后续检测结果。其可检测的气体种类包括二氧化碳、氧气、氢气、臭氧、一氧化氮、氯乙烯、肼、二氧化氯、甲烷、乙烷、一氧化碳、氮气、氯气、二氧化氮、二氧化硫、氟化氢、硫化氢、砷化氢、光气、磷化氢、氰化氢和甲苯等。

3.2.1可燃气体检测仪 采用催化燃烧式原理检测，精度高、重现性好，几乎不受温度、湿度的影响，电压输出与气体浓度成比例，直到爆炸极限，两者大约成直线关系；检测元件中的催化剂易受硅化物、硫化物和氯化物的影响；主要用于检测空气中的一氧化碳、氢、甲烷、汽油、液化石油气和乙炔等可燃气体。

3.2.2有毒气体检测仪 采用电化学原理中的定电位电解式原理，灵敏度很高，测定低浓度的气体具有良好的精度，干扰气体少。

3.2.3氧气检测仪 采用电化学原理中的原电池式原理在事故现场，尤其是在有限空间事故现场使用。氧气检测传感器注意留有一定的响应时间，并进行相应的反应。

3.2.4其他现场快速检测仪 如军事毒剂侦检仪，利用特定物质的焰色反应分析是否存在设备数据库中含有的物质，从而定性确定待测物质的种类，主要用以定性检测存在于空气、地面、装备上的气态或液态的化学毒剂。此仪器携带方便，使用方法简单，受大气环境影响小。此外，还有便携式温度计和便携式电子气象仪等。

3.3便携式傅里叶变换红外光谱仪 将气态被测物的红外吸收光谱经过傅里叶变换后与内置的标准谱图进行比对得到定性检测结果，实现了现场快速测定和在线实时监测[12]；采用衰减全反射 技术的设备也可对固体和液体进行快速检测；另外和拉曼光谱相似，可以进行遥测，傅立叶变换红外光谱法具有测量精度高、杂散光低、分辨率强、光通量大、信号多路传输、测定速度快和测量波段宽等优点[13]，但易受到环境因素影响。

3.4便携式气相色谱分析仪/便携式光离子化检测器 采用特定设备控制温度，对气相待测物质进行检测，根据沸点的不同对物质进行分析; 可用于各种挥发性有机化合物的检测，具有精确度高、结果可读和检测范围广等特点，尤其适用于未知毒物和多种混合毒物的现场测定。

便携式光离子化检测器是一种简单、方便、快速的现场实用仪器，是气相色谱检测器的一种。通过离子化的方法将待测化合物转变为容易被电子仪器检测到的离子流，它的离子源是具有特别能量的紫外灯。适用于大多数含碳的有机化合物。包括:芳香类（如苯、甲苯和萘等）、酮和醛（如丙酮、甲基己基酮和乙醛等）、氨、胺、卤代烃、硫化物和一氧化氮等。

3.5便携式气相色谱—质谱联用分析仪 在色谱分析的基础上，对待测物质利用质谱分析仪进行分析。质谱分析是根据不同的有机物在高能离子流的作用下分解出来的物质成分和成分的质量来判定待测物质是什么物质。每种物质都有特定的质谱图，只要分析出待测物质的质谱图，将该质谱图与标准数据库进行比较，就可确定该物质。质谱分析仪准确度比一般检测仪要高，已经成为常用的检测器材，多为便携式、车载式气相色谱及质谱仪、中毒鉴定检测车等装备。

3.6便携式/手持式拉曼光谱仪 采用短波长的单色光照射被测物，小部分的光按照不同的角度散射产生散射光，在垂直方向观察时，散射光中既有与入射光频率相同的谱线，也有与入射光频率不同的谱线称为拉曼线。在拉曼线中，又把频率小于入射光频率的谱线称为斯托克斯线，而把频率大于入射光频率的谱线称为反斯托克斯线。将这种谱图与标准谱图对照得出结果。此方法优势是只要有光就可检测，可对数十米甚至数公里的空气、云团进行遥测，灵敏度较低。

3.7其他装备 如便携式紫外/可见分光光度计，根据物质分子对紫外及可见光谱对光辐射的吸收特性和吸收程度，对物质进行定性定量分析的一种光谱分析仪器。此方法灵敏度较高，操作简便快捷，主要用于无机非金属化合物和一些有机化合物的定性和定量分析。如二氧化硫、氮氧化物、氨、苯胺和光气等。此外，还有便携式迁移离子谱仪等。

4 个体防护装备

化学灾害事故个体防护装备是提升事故应急处置能力的重要保障，是避免和减少救援人员伤亡，顺利完成应急救援任务的首要条件。化学灾害事故现场相当复杂、波及范围广、极易造成环境污染，卫生应急救援人员往往处于事故发生及发展或继发过程中，环境中面临不确定的危险，做好应急救援人员的个体防护尤为重要，是现场处置人员安全的唯一 屏障[14]。

为保护现场人员免受化学物污染危害，指导现场人员在应急与处置中毒事件时正确配备有效的个体防护装备，卫生部制定了《突发中毒事件医疗卫生应急人员防护导则》[15]，该导则将个体防护分为A级、B级、C级、D级4个等级，可根据危险度分级和现场分区选择相应的防护等级与装备；我国制定了相应的医疗卫生应急人员防护标准和规范[32]。有毒化学品主要是通过呼吸道和皮肤进入人体内。呼吸道防护主要依靠防毒面具实现，可分为过滤式防毒面具和隔绝式防毒面具；皮肤防护主要依靠皮肤防护装备实现，包括防毒衣、防毒手套、防毒靴套等，通常和防毒面具配套使用。化学中毒事故个人防护装备等级[4，22]如下:

4.1A级防护 适用于隔离区，可对周围环境中的气体与液体提供最完善保护。防护对象: 高蒸气压、可经皮肤吸收或致癌化学物和高毒性化学物；可能发生高浓度液体泼溅、接触、浸润和蒸气暴露；接触未知化学物；有害物浓度达到立即威胁生命和健康浓度（Immediately Dangerous to Life or Health concentration，IDLH），缺氧。防护装备: 正压空气呼吸器（Self-Contained Breathing Apparatus，SCBA），根据容量、使用者的肺活量、活动情况等确定气瓶使用时间）、全封闭气密化学防护服（为气密系统，防各类化学液体、气体渗透）、防护手套（抗化学防护手套）、防护靴（防化学防护靴）、安全帽。

4.2B级防护 适用于隔离区，适用于环境中的有毒气体（或蒸汽），或其他物质对皮肤危害不严重的环境。防护对象: 已知的气态毒性化学物质，能产生皮肤吸收或呼吸道危害，达到IDLH浓度，缺氧。防护装备: SCBA（确定防护时间）、头罩式化学防护服（非气密性，防化学液体渗透）、防护手套（抗化学防护手套）、防护靴（防化学防护靴）、安全帽。

4.3C级防护 适用于防护支援区，适用于低浓度污染环境或现场支持作业区域。防护对象：非皮肤吸收有毒物，毒物种类和浓度已知，浓度低于IDLH浓度，不缺氧。防护装备: 空气过滤式呼吸防护用品（正压或负压系统，选择性空气过滤，适合特定的防护对象和危害等级）、头罩式化学防护服（隔离颗粒物、少量液体喷溅）、防护手套（防化学液体渗透）、 防护靴（防化学液体渗透）。

4.4D级防护 安全支援区，适用于无呼吸和皮肤危害的环境。防护对象：适用于现场支持性作业人员。防护装备：衣裤相连的工作服或其他普通工作服、靴子及手套。

5 现场洗消装备

采用机械、物理或化学方法对受污染的地面、设备、装备和人员进行洗消处理，从而使其沾染的毒剂失去毒害作用。洗消技术主要为高温、高压、射流和免水技术等[17]。现场的洗消装备主要包括洗消车辆、局部洗消器材和喷洒车等[18,19,23]。

5.1多功能一体化大型洗消装备/洗消车辆 多功能一体化大型洗消装备能够实现批量人员、装备或大面积区域洗消的装备。洗消车辆分为拖挂型、车载型和自行型，洗消室分为车厢内和搭建帐篷两种。车载洗消系统包括供水加热系统、污水收集系统、供暖系统、照明系统、洗消设施、供电系统、充气帐篷以及配套使用的器材装备等。

5.2单兵消毒包/轻型洗消装备/局部洗消器材 单兵消毒包小型、轻便，主要用于局部沾染物的消除。轻型洗消装备借助机械装置实现人员、物品等大面积洗消。轻型洗消装备可分为单兵便携式轻型洗消装备和车载便携式轻型洗消装备[18]。局部洗消器材主要用于局部皮肤、眼睛、伤口、粘膜表面的清洗，主要包括皮肤洗消机、洗眼器等。根据毒物不同、洗消种类和部位的需求，使用不同成分或浓度的洗消液分类进行洗消。

5.3喷洒车 主要用于大面积化学污染的洗消，可对设施、建筑物消毒等。

6 其他辅助装备

为保障现场处置人员的人身安全和抢救伤员的需要，还应配备适当的应急设备，包括安全带（绳）、制冷背心、通讯器材、计时工具、医疗急救包和常见毒物的特效解毒剂[23]。

7 发展与应用

化学中毒事故应急处置装备是免受化学伤害的现场快速检测、防护及洗消处置的必备装备。

7.1化学中毒事故的应急检测 一般涉及现场调查、样品采集、现场检测、实验室检测、中毒原因的分析等工作[1]；现场应急检测应快速、不间断地对事故区域进行定点与不定点的持续监测，并且要贯穿抢险救援过程的始终，发挥准确快速地了解和掌握现场有毒有害物质的种类、浓度及其分布等，对有效的处置化学物质灾害事故发挥关键性的作用[19]；现场检测技术和装备的发展一定程度上影响着化学中毒事故处置的成败[29，30]；目前，检测手段多为近距离测试，遥感手段还比较少，分析测试方法均具有局限性，发展智能广谱测试技术、研制轻巧、耐用、检测快速精准、远距离探测和无人化探测是侦检装备的重要发展方向[23]，做好现场检测装备集成化、箱囊化、平台化、智能化、配置标准化及个体防护规范化，对提高化学中毒事故应急救援能力具有重要意义。

7.2防护装备是应急处置人员的必备的防护手段 根据防护对象不同，选择防护种类较多，探明引发事故的化学物质的伤害特性，准确确定化学物的种类、品种、数量和爆炸燃烧等数据，研究论证现场已发生和潜在的爆炸、中毒、火焰和高温等对人员生命健康造成严重威胁，配备集防爆、呼吸、防火和阻燃等功能于一体的较为完善的个人防护装备系统，同时，解决产品的舒适性、方便性，提高防护装备的防护能力是一项亟待研究解决的课题[14]。采用新材料，发展负担小、轻型舒适的防护装备是各国追求的目标[23]。

7.3防护装备便携性及智能化 研究选用自动化、高性能、方便和适用的洗消装备是应急处置中不容忽视的重要的环节。单兵及轻型洗消装备向着实现人性化设计、小型便捷、可以对多种洗消剂兼容适合多种场合等方面发展；大型洗消装备正在着力实现多功能集成，完成对装备、人员、服装和地面进行洗消，各模块间可自由组合、高效便捷，智能化、机器人化智能控制、精确迅速洗消[18]。研制高效能、广谱、低腐蚀、环保无污染的洗消剂是重要趋势，重点发展高温、高压、射流、免水等洗消技术和大、中、小型系列洗消装备，满足多功能、智能化、快速机动的要求，以适应多样化、多层次、多目标的洗消需要[23]。

8 结 语

发达国家应急救援装备已基本实现模块化配置且各类高科技产品层出不穷，尤其以美国、日本、俄罗斯等国家最为突出。美国政府在灾害紧急救援管理中，普遍运用较先进的技术装备，其应急医疗队配置的所有装备均可在一个托盘上空运，远程机动性极强，卫生应急装备基本实现了模块化、小型化、履带化和机动化，分组合并性能好，具有较强的独立保障和应急救援能力。日本是一个应急救援体系及各项配套建设都比较完备的国家，其灾害应急救援已实现空中医疗直升机和地面野战医院同时进行，大批直升机与地面的救护车、工程保障车、通信指挥车等构成立体保障，形成了空地一体的保障优势。俄罗斯针对突发灾害的应急救援装备均以野战机动医院的标准来配置，可随时开赴灾区开展救援。另外，其卫生飞机、卫生列车和医用船已有效用于灾害救援工作[20]。

随着科技进步和发展，我国的应急处置机制、技术及装备已接近甚至超越国外突发性事件救援，并在救援设备功能多样性、小型化和智能化方面取得了长足进步[20,24-28,32]，应急处置机制也正朝着多元化、先进化、自动化、全面化、高效能和高科技等方向发展[24，25]。我国的现场应急处置装备必将实现种类齐全、功能稳定、性能可靠、机动灵活，进一步适应现代公共卫生应急工作的需求,实现集成化、模块化、便携化、履带化和箱囊化发展，现场处置装备独立保障和应急救援能力必将得到全面的应用，促进中毒事故现场应急处置技术水平的提升和工作能力的提高。