火灾中烟气的危害性分析及预防措施

■ 杨继光 河北省保定市消防救援支队

通过分析和研究多年来火灾中人员伤亡的案例，证明了这样一个事实：火灾造成的人员伤亡，大部分不是由于火灾的直接热作用引起，而是吸入火灾中产生的烟雾和有毒气体导致的。例如，2020年10月1日山西省太原市某景区冰灯雪雕馆发生火灾，造成13人死亡，15人受伤；2017年11月18日北京市大兴区某村发生火灾造成19人遇难，8人受伤。据不完全统计，在建筑火灾中造成的人员伤亡，大约总数的3/4都与火灾产生的有毒有害燃烧产物有关。文章拟通过分析烟气的毒害性，找出相应的对策，从而减少火灾事故中人员的伤亡。

一、烟气的危害性

烟气是物质燃烧后的产物，主要成分含有CO、CO2、HCN、H2S等有毒有害气体，其成分主要取决于物质本身的化学组成。在火灾发生初期，烟气温度较低时，物质往往处于阴燃阶段，这时烟气中小液滴或流动微粒居多，烟气通常呈现青白色。随着烟气温度的逐步上升，当达到260℃以上时，烟粒子将产生高温脱水反应，形成大量的炭颗粒游离于空气中，烟尘呈现发黑或发灰色，当火场烟气温度升高至500℃以上时，炭颗粒数量会慢慢下降，烟尘也呈现黑灰色。当火势处于发展阶段时，因为燃烧需要消耗大量的空气，使空气中的氧气含量明显减少，人若长期处在这样低氧的环境中，就会出现呼吸机能障碍、缺乏理智，抽搐、面色发青，以至窒息而身亡。经中国国家建筑火灾科学研究国家重点实验室进行大量的科学实验，反复分析、研究后认为，建筑大火中产生的有毒有害气体之间是相互作用的，比如当NO2与CO一起存在时会增加CO的危害性；而当NO与HCN一起存在时，则会使HCN的危害性减低。在建筑大火中，参与燃烧的环境不同，产生的燃烧产物也不同。若可燃物燃烧不充分，现场环境不但产生CO、CO2和水蒸气，同时还会产生醇、乙醚等有机物质；若现场存在含碳量较多的物质，且在空气条件较差的环境下燃烧时，将生成大量的碳粒子。经研究，火灾烟气的危害性主要体现在以下两方面：

（一）烟气的恐怖性

烟气中的烟粒子对可见光有完全的遮蔽作用，当烟气弥漫时，可见光受到烟粒子的遮蔽而减弱，能见度大大降低，同时烟气会对人的眼睛产生刺激作用，使人无法睁开眼睛，这就会使人心理上产生动摇[1]。再加上熊熊的火焰、滚滚的浓烟会使人产生巨大的恐惧感，从而进一步导致疏散混乱，引发伤亡事故。

一些专家曾就烟对心理的动摇作用做过两个实验[2]。

实验一：通过测定心率随烟浓度的变化，反映烟气是如何引起情绪不稳定的。如图1所示。

实验发现：在烟浓度持续上升的情形下，由于烟气产生的恐怖感和对眼、喉的刺激，被试者将逐渐地无法集中精力；又因在浓烟中会使呼吸节奏发生混乱，更增加了情绪的不稳定性。

实验二：测定烟气浓度对记忆力和思考力的影响，如图2所示。

由实验可知：烟气对记忆与思考的正确率影响，在男女中有大致相同的趋势，即随着烟浓度的上升大致沿直线下降。（男子在0.4～0.5/m有一逆上升）

由两个实验可以发现：烟气的产生将会使人的情绪变得不稳定，思考力和记忆力减弱，从而不可避免地使火场受困人员的心理产生动摇，给安全疏散造成困难。

（二）烟气的毒害性

当烟气中的含氧量低于正常所需数值时，人的活动能力下降，智力紊乱，以至于昏迷死亡；当烟气中存在各种有毒气体，浓度一旦达到人正常生理所允许的最高浓度时，就会造成中毒而亡[4]。实验数据如表1～3所示。

表1 氧浓度对人的影响

表2 一氧化碳浓度对人的影响

表3 氰化氢浓度对人的影响

烟气中产生的有毒、有害气体主要来自各种可燃物的燃烧和分解。如木材燃烧后主要分解产生CO、CO2、CH2O2、C2H4O2等有毒气体；一般建筑物常用的装饰装修材料为合成高分子材料，燃烧、热分解后会产生HCL、HCN、NO2等各种有毒气体。实验数据表明：烟气是火灾事故中致人死亡的主要因素。1990年1月14日凌晨，西班牙萨拉戈萨市的一家大型迪斯科舞厅突发大火，火灾发生后，火灾调查人员在进行现场勘验时发现，死亡的43人中大部分是坐在椅子上死的，而身上却没有被大火烧伤的痕迹；2000年12月25日，河南洛阳某商厦发生特大火灾，火灾发生后，楼下物质燃烧产生的烟雾沿该楼东北角、西北角的敞开楼梯通道迅速上窜，大量高温有毒气体在商厦顶楼四楼快速聚集，并通过敞开的出入口迅速涌入四楼歌舞厅，很快浓烟就充满了整个歌舞厅大厅，歌舞厅内的人们吸入大量有毒气体，在极短的时间内，全部晕倒，导致309人窒息而亡。

二、烟气的预防

目前而言，可以通过以下措施来减少甚至杜绝火灾中烟气的产生和蔓延。

（一）选用合格的装修材料，把好源头关

建筑物在装修时，尽可能地采用燃烧性能为不燃、难燃以及那些发烟量小、危害性小的材料，坚决不用可燃、易燃材料[5]。《中华人民共和国消防法》第二十六条明确规定：建筑构件、建筑材料和室内装修、装饰材料的防火性能必须符合国家标准；没有国家标准的，必须符合行业标准。人员密集场所室内装修、装饰，应当按照消防技术标准的要求，使用不燃、难燃材料。《建筑内部装修设计防火规范》也对室内装饰装修材料包括吊顶、地面、墙壁、固定家具、装饰织物等做了具体规定。根据其装修的不同作用、规模、重要性等因素，应选用与之相匹配的耐火性能的装饰装修材料。建筑设计、消防、新闻宣传等部门应加大对这些材料的防火性能的宣传力度，增强设计施工人员对规范中材料的熟悉程度，并规定各企业要严格按照技术规范进行选材，使用前，要求新型材料厂家必须提供国家专业检测机构评定的燃烧特性等级的检测报告。各大科研单位也应该加强对新型防火装饰装修材料的研究力度，以便研发出价格相对低廉、防火性能达标、装饰效果好的装修建材。

（二）利用机械排烟设施进行排烟

对于高层、地下建筑以及其他人员密集公共场所，防烟排烟设施是非常重要的。在通常情况下，建筑物可以采用以下三种方式来排烟：①利用建筑物的靠外墙的外窗、外门进行自然排烟；②利用火灾自动报警系统联动或手动控制开启的机械排烟系统进行机械排烟；③利用机械加压送风防烟系统，即向楼梯间和防烟前室加压送风，形成正压将烟气排挤在楼梯间及前室之外，以保证人员的安全疏散[6]。新建的建筑物一定要严格依照《建筑设计防火规范》中的要求进行防排烟设计。1996年7月17日深圳某酒店火灾中，由于大楼缺乏排烟设施，浓重的烟雾弥漫在楼梯间、客房内久久不能散去，最终造成29名旅客因窒息死亡。一定要吸取这些血的教训，做好高层建筑和公共场所的防排烟系统的建设工作。

（三）阻止烟气的竖向蔓延

烟气流动速度与烟气温度成正比，还与环境温度、构件间隔、通风和空调系统的气流干扰等因素有关系，火灾中烟气的水平方向流动速度为0.3～0.5m/s，但垂直蔓延速度非常迅速，尤其是沿着楼梯倾斜、垂直部分、管道井等竖向管井中的垂直扩散速度可高达3～4m/s。一幢高层建筑如果未做好竖向管井的封堵或分隔，将会在几十秒内充满浓烟，造成人员无法逃生。《建筑设计防火规范》第6.2.9条中对管道井进行严格规定：“电缆井、管道井、排烟道、排气道、垃圾道等竖向管道井，应分别独立设置。其井壁的耐火极限不应低于1.00h，井壁上的检查门应采用丙级防火门。建筑内的电缆井、管道井应在每层楼板处采用不低于楼板耐火极限的不燃烧材料或防火封堵材料封堵。建筑内的电缆井、管道井与房间、走道等相连通的孔隙应采用防火封堵堵料封堵。”

三、火场烟气环境下的逃生知识

人们的行为、心理、生理、反应时间在高温烟气中会受到很大程度的影响，疏散逃生中往往表现出恐惧型、趋光性、从众性，在一定程度上，这将影响到人员的疏散。此外，建筑结构、安全疏散距离的长短、楼梯间的形式、建筑内的消防设施也在很大程度上影响到人员的疏散。火灾疏散逃生的方法是多种多样的，具体方法因具体情况而决定。在火灾发生后，被困人员必须具有良好的心理素质，保持镇静、切勿恐惧、不要惊慌，也不要盲目地采取从众行动，以便选择正确的逃生方法。

建筑物内设置用于疏散的消防救生设备设施主要有避难层、缩放式滑道、逃生面具、救生软梯、救生缓降器、救生疏散通道等，设置这些辅助疏散设施主要目的就是在火灾时能够快速帮助人员进行疏散逃生。人们应当经常熟悉建筑内部的结构、疏散通道、消防设施的具体位置，熟悉和掌握消防设备的性能及使用方法，以便发生火灾需紧急逃生时，可以正确使用消防设备，提高逃生成功率。在火灾的初起阶段，有限的烟雾聚集在房间上部，靠近地面的烟气和毒气比较稀薄，所以，逃离火场应避免直立。在穿过烟雾区时，应采取半蹲或匍匐前进，以呼吸残留在地面处尚未被污染的新鲜空气。同时，还可以穿上浸湿的不燃衣物或裹上浸湿的床单、毯子等物以防止高温侵害。在紧急情况下，可利用粗绳索，或将床单、窗帘、被褥等拧成绳，一端拴在牢固的暖气管道、窗框或床架上，另一端投到室外，而后沿自救绳慢滑到地面或下一楼层脱离险境。如果被困三层楼以下楼层内，烟火紧逼，时间紧迫，又无其他方法可施，也得不到他人救助，可以选择跳楼逃生，如果消防队员准备好了救生气垫，则要四肢伸展，对准垫上的标志跳下；如果没有气垫，应尽量选择水池、软雨棚、草地等地；也可以抱些棉被、沙发垫等松软物品或者打开大雨伞跳下，以减少伤害。跳楼虽是一种逃生手段，但对身体会造成一定的伤害，所以要慎之又慎。

四、结语

火灾事故中烟气的危害性的确很大，但如果建设单位、设计单位、施工单位都严格依照各类规范进行设计、施工，选用合格的装饰材料进行装修，将会大大降低烟气的危害性。此外，消防部门还应加强日常监管，单位自身应加强消防安全管理教育，制定应急预案，定期开展演练，提高人们的消防安全意识，从而减少火灾事故中的人员伤亡。