保护英雄的“英雄”——防化服

周宇聪，李宜潼，许 君*，张亚楠，曾 强

(1.天津工业大学纺织科学与工程学院 天津300387；2. 天津市疾病预防控制中心 天津300400)

近年来，关于危险化学品泄露引发事故的报导层出不穷，而事故中最令我们痛心的莫过于听到消防人员、公安民警等救援人员的伤亡消息。2005年湖南永州甲醛泄露事故，造成8名消防官兵中毒；2015年发生在天津的危险品仓库爆炸事故更是造成多名救援人员遇难。

在事故发生时，在灾难降临时，总是消防人员、公安民警、救援官兵冲在一线，将普通群众护在身后，可他们常常急于进行救援，却忽视了对于自己的保护，最终造成救援人员伤亡惨重的结局。由此可见，对于突发的化学药品泄露事故，采取及时、有效的防护措施是极为必要的。

1 防化服的工作原理

防化服的防护作用主要通过2种方式实现，一种是通过隔绝外界污染环境的方法进行防护，另一种是通过解毒型材料或吸附型材料过滤污染空气进行防护。

1.1 隔绝式防化服——“来者皆拒”

在外界环境受到污染的情况下，采用“一刀切”的方法完全将外界环境与人体隔绝，是防护效果最好的方法。隔绝式防化服像是为人体创造了一片“桃花源”，将人体与被污染的环境完全隔离而起到防护作用，因此隔绝式防化服通常需要配备提供氧气的呼吸面罩，以避免人体吸入受污染的空气[1]。虽然隔绝式的防化服防护性能好，防护效果不受毒种影响，但是这类防化服不透气，穿着舒适感较差，还易导致穿着者产生各种应激反应。

1.2 透气型防化服——“闲人免进”

隔绝式防化服虽然防护效果好，但其不透气的缺点对人体造成的不利生理影响不容忽视。而透气型的防化服像是给防化服配备了“哨兵”，将空气中有毒有害的物质进行拦截，其基本原理就是通过防化服本身紧密的纺织品结构和一些辅助的涂层、膜层、透湿性粘合剂以及其中的化学药剂等物质的吸附、分解作用，对进入防化服的空气进行过滤、净化，从而避免人体与有害物质的接触。

1.1.1 解毒型材料——给受污染的空气一剂良药

某些化学物质可与危险化学品(毒剂)发生化学反应，从而使其失去毒性，这些物质称为解毒剂。解毒型防护材料就是通过将解毒剂添加在纺织品上制备的，这类防护材料制成的防化服兼具防护效果好和透气性好2个优点，但其对于环境中有毒物质的针对性较强。由于一种解毒剂只能与特定化学物质发生反应，而应对突发事件，常见的情况是污染源不明确或多种污染物同时存在，解毒型防化服适用性并不好，目前应用较少。

1.1.2 吸附型材料——“逮捕”有毒物质

与解毒型材料利用化学变化进行解毒不同，吸附型材料对空气的过滤过程属于物理变化。同中学学到的活性炭净化水的原理类似，吸附型防护材料是在纺织品中添加像活性炭一样具有很大比表面积的微孔性物质，通过这些微孔物质的强吸附作用，对毒气、毒液进行物理吸附，避免其与人体接触或进入体内，从而达到防护目的[2]。换句话说，吸附型防护材料上的微孔型物质就好比防化服上的“警察”，用来“逮捕”空气中的有毒物质，确保接触人体的空气是干净的。在防护材料界，活性炭依然扮演着重要的角色，是最常用的吸附剂。

2 防化服的使用场景

根据不同的防护场景，将防护服分为 3类，分别为防化服(CPC防护服)、核生化防护服(NBC防护服)、化生放核防护服(CBRN防护服)[3]。3种防护服按照阶梯式递增加强防护能力。虽然NBC与CBRN防护服的防护能力更强，但我们面对许多突发情况时，使用的一般都是 CPC防护服，也就是化学防护服，因此本文针对化学防护服的使用场合进行介绍[4]。

2.1 防化服的等级

防化服就是防御有毒有害化学品损害人体的一种防御服装。由于它使用的十分广泛，美国环境保护署(EPA)设置了一套等级标准，将化学防护服按防护等级分为4级。A级，气体密闭型防护服；B级，防液体溅射的防护服；C级，增强功能型防护服；D级，一般型防护服[5]。这是一组从强到弱的排列组合，A 级就是当之无愧的最强防化服。下面就让我们看看四种化学防护服各自的应用领域。

2.1.1 A级——当之无愧的最强防化服

A级防护服可以抵御常规工业生产中遇到的所有种类、所有形态的化学品(无论它是气态、液态和固态)。图1为A级防化服及使用场景示例。

此类防护服包括正压自给式空气呼吸器或长管式呼吸器、硬帽和双层防护手套(手套内还套有一层特殊的防化手套)、防化长靴、防化面屏和两用无线电通讯设施等。

拥有如此强劲的防护能力，它一般使用在什么场合呢？当我们在污染环境中无法确定周围化学物质的浓度和成分，或者知道周围的化学物质可能会威胁我们的生命和健康，比如我们所进入的环境有高浓度的蒸气，而这些蒸气会对我们的眼睛和皮肤造成伤害[6-7]。

图1 A级防化服及使用场景示例Fig.1 Example of class-A chemical protective clothing and use scenario

2.1.2 B级——液体防护我最强

B级和 A级防护服其实对于呼吸防护的能力是一样的，但它对于我们皮肤和眼睛的防护能力与 A级相比要略次一点。B级防护服的衣服，能够防止所有液体化学物质的渗透，却无法防止有毒化学物质的蒸气或气体进入。简单来说就是 B级在液体防护中非常优秀，但是无法防御气体和蒸气。图2为B级防化服及使用场景示例。

此类防护服有连体和分体两种，呼吸时可以利用携带的氧气瓶，也可以利用压缩空气导管，从而适合长时间的操作。此类防护服包括硬帽的头套、防化面屏，有内层和外层的防化手套、防化长靴，正压自给式空气呼吸器或长管式呼吸器，两用无线电通讯设施等。它的使用场合，不用说肯定与有害物质的形态和浓度有关。主要用于污染环境中化学物质的成分和浓度不需要很高的皮肤防护等级的场合，例如当我们知道周围的化学气体，对我们的皮肤无害或者是不经过皮肤吸收，只对我们的呼吸造成伤害时的场合，或者周围的污染源只涉及到液体而非气体[6-7]。

图2 B级防化服及使用场景示例Fig.2 Example of class-B chemical protective clothing and use scenario

2.1.3 C级——我只能保护皮肤

将C级防护服与B级防护服做对比，发现C级防护服对皮肤的保护等级与 B级相等，但对呼吸系统的保护却比 B级低。它能防有毒液体物质的喷射对人体产生的危害，但不能防有毒化学物质的蒸气对皮肤和呼吸的危害。图 3为 C级防化服及使用场景示例。

它的装备包括全面罩空气过滤呼吸器，是不是听到这个词很高大上？其实它就是我们日常生活中用到的口罩！还有就是带滤毒罐的过滤式呼吸器、防有毒化学物质的手套和靴子、两用通讯系统、头盔，化学防护服；化学防护靴；内层和外层化学防护手套；硬帽[6-7]。它的适用场合与 A级 B级相比，肯定要更安全一点 。周围环境中的污染源的化学物质的成分和浓度都已经被确定，或者周围的化学气体对我们皮肤无害，还有就是有毒物质的特性已经被我们确定下来的场合。我们使用的呼吸过滤器能够有效地过滤空气中的污染物，但是要求空气中的氧气浓度不低于19.5%以及气体环境低于指数 IDLH(立即威胁生命和健康浓度)。

图3 C级防化服及使用场景示例Fig.3 Example of class-C chemical protective clothing and use scenario

2.1.4 D级——最基础的防护

这种防护服在4个等级中防护能力最低，只对我们的皮肤产生最简单的防护，也不能保护我们的呼吸系统。图4为D级防化服及使用场景示例。

它包括的服装款式有连体服、大褂、围裙等(一般的工作服及医用白大褂就属于此类防护服)，以及安全靴子/鞋、护目镜或防溅射护目镜。如果在工作中遇到特殊情况，也可以选择相对应的防护装备，例如手套、逃生用呼吸装置、防护面具；化学防护手套；化学防护靴；安全眼镜或眼罩；硬帽。这个等级的防护服所适用的场合，我们非常常见，医院就是其中一种类型的场所。当我们确定周围大气中没有有害气体，也没有液体飞溅，也就是我们的人体没有接触到有害物质的可能，并且空气也不会对呼吸系统产生危害的场所[6-7]。

所以，它不能在处理突发性紧急事件时使用。

图4 D级防化服及使用场景示例Fig.4 Example of class-D chemical protective clothing and use scenario

2.2 防化服的应用案例

为进一步有效预防、控制和灵活处置港口恐怖主义事件，维护正常的港口通关秩序，保障公众和现场工作人员的生命财产安全，近日，重庆海关港口与渝州海关联合监管部门开展了监管环节生物战应急处置演练。演练期间，重庆铁路保税物流中心的海关人员发现问题后立即报告上级，两名海关官员身着 B级防护服，打开集装箱发现白色粉末后，立即上报，等待后续排查。随后，两名海关人员身穿 A级防护服，佩戴正压呼吸器，对集装箱内可疑的白色粉末进行快速现场筛查， 桿结果显示炭疽 菌呈阳性，初步判定为港口生物恐怖袭击事件。

从案例中我们可以看到B级和A级防护服不同的使用场景。

3 防化服的使用方法

想要防化服发挥良好的防护作用，了解防化服的正确使用方法必不可少。不正确的使用方法不仅起不到应有的防护作用，还可能造成对其他人员的二次污染。那么防护服应该如何正确使用呢？使用过程中应注意哪些事项呢？

3.1 防化服的穿脱

穿着防化服的步骤，可以总结为5个字：查、拿、穿、戴、拉。防化服只有按照步骤正确穿脱，才能更加有效地保护人体。

查：首先，应该根据不同的工作环境、污染源正确选择防化服产品，并且在穿戴防化服之前都应对其进行全面的检查。

拿：拿掉所有个人物品，尤其是尖锐的物品，以避免对防化服造成损坏。

穿：穿防化服时应注意腿部尽量伸展，连手套的防化服需要确保手部舒适地伸进手套中。

戴：先戴上呼吸器面罩，调整好后戴上帽子，有独立手套的需要戴好手套，手套套在防化服衣袖外，并用胶带密封防化服袖口与手套。

拉：将防化服的拉链拉好并检查所有可关闭处。

防化服的脱卸过程，最关键、最需要引起注意的是要避免由于不当操作受到污染的防化服，对人体产生二次污染。脱卸过程主要有以下3步：

受到污染的防化服首先应进行清洗和消毒，以免污染人体和环境。

清洗消毒后，按照与穿戴步骤相反的顺序将防护服脱下，内表面朝外包裹并隔离到较远的地方。

安置好防化服后脱下呼吸面罩。

3.2 防化服也需要消毒

冲锋陷阵的防化服凯旋归来时也会变得脏兮兮，为了避免脏兮兮的防化服对其他工作人员的健康和安全造成威胁，就需要给防化服“洗个澡”，也就是防化服的消毒过程。消毒是通过物理或化学的方法去除或中和防化服上污染的化学物质的过程[10]。

常见的消毒方法有 2种：一种是擦洗法，一种是熏蒸法。通常整体净化是通过用洗涤剂和擦洗的方式完成的，这一过程可以去除防化服表面的大多数污染物和灰尘，但对已渗透的或穿透的污染物则无能为力。另一种方法是针对可挥发的污染物，通过高压热空气来熏一段时间，使渗透进防化服的污染物挥发出来。

4 防化服的发展方向

目前的防化服，无论是从舒适性还是安全性来讲，都依旧有着很大的提升空间，未来防化服一定会向着更舒适、更安全的方向发展。除此之外，为防化服增加更多附加功能，实现智能化发展也是防化服未来的重要发展方向。总的来说，未来的防化服会更舒适、更智能、更安全[11]。

4.1 更舒适

虽然现今防化服的防护性能与舒适性之间的矛盾已经有所改善，但透气性差、闷热等问题依旧存在。目前，研究人员基于针织织物质地松软、透气性好的特点提出了利用针织物研发新型透气防化服的可行性，这种防化服具有透湿量大、穿着舒适、质量轻等优点[12]。此外，在结构方面根据人体三维尺寸来进行设计，确保防化服的穿着舒适性和穿脱便利性也是必不可少的。

4.2 更智能

随着智能服装的不断发展，防化服的智能化也成为一个重要的研究方向。目前主要的研发方向有能将防化服沾染的毒剂及时进行自分解的自清洁材料；利用电子元件在防化服上集成人体生命体征监测单元来监测救援人员的身体状况；利用光或电信号等对化学有害物质的渗透进行指示预警；在防化服上运用自修复微胶囊进行间隙填补，使防化服在产生微小破损时可实现自行修复[13]。

4.3 更安全

防化服无论如何发展，无论拥有多少附加功能，其最核心的价值仍然是抵御危险的化学品，因此提高防化服的防护性能永远是研究人员不懈努力的方向。目前还不存在可抵御所有危险品的防化服，但危险往往未知、救援环境复杂多变，防化服的防护性能也应不断提高，防化服的适用范围也应不断扩大。