火 災 中 産 生 的 有 毒 氣 體 和 水 蒸 汽 火 災 中 産 生 的 有 毒 氣 體 和 煙 霧 會 導 致 大 量 的 死 亡 如 果 不 考 慮 衣 服 著 火 引 起 死 亡 的 情 況 的 話, 火 災 中 的 有 毒 氣 體 引 起 的 死 亡 超 過 被 灼 燒 而 引 起 的 死 亡 大 量 有 關 火 災 的 統 計 表 格 指 出 在 沒 有 考 慮 衣 服 著 火 引 起 死 亡 時, 僅 僅 考 慮 建 築 物 的 火 災 中, 大 約 有 50% 的 死 亡 是 由 火 災 中 産 生 的 有 毒 物 質 所 導 致 這 個 數 據 有 可 能 更 加 高 因 爲 受 害 者 嚴 重 被 燒 傷 的 情 況 下 很 難 分 辨 是 由 被 燒 灼 或 者 是 有 毒 氣 體 中 毒 所 造 成 的 死 亡 很 難 分 辨 火 災 中 的 煙 塵 和 有 毒 氣 體 以 及 水 蒸 汽 是 哪 一 個 真 正 讓 人 體 受 到 嚴 重 的 傷 害 在 討 論 他 們 之 前, 首 先 給 他 們 一 個 明 確 的 定 義 煙 塵 是 指 有 非 常 堅 硬 的 微 粒 物 質 所 組 成, 而 且 由 水 蒸 氣 凝 華 所 得, 它 組 成 了 火 災 中 燃 燒 物 質 中 的 最 可 見 部 分 有 毒 氣 體 是 一 種 在 自 然 溫 度 下 也 是 氣 體 的 燃 燒 物 質 水 蒸 氣 是 一 種 在 自 然 溫 度 下 轉 變 成 液 體 或 固 體 的 燃 燒 物 質, 在 火 災 結 束 時 在 表 面 慢 慢 的 凝 結 煙 塵 最 危 險 之 處 是 減 少 可 見 度, 有 毒 氣 體 可 以 在 人 體 內 産 生 很 多 副 作 用 煙 塵 總 是 阻 止 人 們 從 火 災 現 場 逃 脫, 這 樣 就 延 長 了 有 毒 氣 體 對 人 體 損 害 的 時 間 如 果 吸 入 有 毒 氣 體 和 水 蒸 氣 數 量 太 多 和 時 間 太 長 的 情 況 下 就 會 導 致 死 亡 某 些 有 毒 氣 體 也 會 因 為 刺 激 性 困 住 人 比 如, 小 濃 度 的 氯 化 氫 和 氨 水 會 直 接 刺 激 人 體 的 呼 吸 系 統 和 眼 睛, 在 煙 塵 減 少 可 見 度 時 就 阻 止 被 圍 困 者 找 到 一 個 逃 生 的 出 口 消 防 專 家 一 直 在 關 注 有 毒 物 質 對 人 類 帶 來 的 危 害 性 很 多 年 前 消 防 局 很 少 關 注 消 防 人 員, 但 是 現 在, 每 件 消 防 設 備 基 本 上 都 配 備 自 主 呼 吸 設 備 高 樓 大 廈 中 的 居 住 者 同 樣 也 認 識 到 了 這 一 點 在 最 近 這 些 年 的 新 材 料 中, 合 成 聚 合 體 的 使 用 率 大 大 增 加 ; 但 是 這 些 材 料 燃 燒 會 産 生 有 毒 氣 體 的 情 況 也 引 起 了 消 防 局 的 更 加 關 注 這 些 關 注 的 增 加 是 因 爲 我 們 目 前 缺 少 這 些 有 毒 氣 體 的 資 料 加 拿 大 當 局 有 規 章 制 度 禁 止 使 用 會 燃 燒 産 生 有 毒 氣 體 的 材 料 比 如, 內 部 裝 修 和 建 築 修 繕 的 規 範 中 1970 年 的 基 本 建 築 規 範 中 指 出 內 部 裝 修 中, 比 未 進 行 處 理 的 木 頭 和 紙 張 能 夠 更 加 引 起 煙 塵 和 有 毒 氣 體 的 材 料 不 允 許 使 用 " 各 種 有 毒 物 質 引 起 的 生 理 反 應 火 災 中 有 毒 氣 體 引 起 中 毒 常 不 被 人 所 知, 因 爲 很 少 會 對 火 災 中 的 受 害 者 作 仔 細 的 病 理 檢 查 然 而, 一 些 有 毒 氣 體 和 水 蒸 氣 在 受 害 者 身 上 的 病 理 反 應 是 很 有 用 的 一 些 資 訊
一 氧 化 碳 一 氧 化 碳 (CO) 包 含 碳 元 素 的 物 質 不 完 全 燃 燒 所 引 起 的, 而 且 在 幾 乎 所 有 的 火 災 中 都 會 有 大 量 的 一 氧 化 碳 一 氧 化 碳 引 起 窒 息 主 要 是 一 氧 化 碳 和 血 色 素 通 過 反 作 用 導 致 身 體 中 的 血 色 素 越 來 越 少, 結 果 是 身 體 中 的 細 胞 系 統 沒 辦 法 呼 吸 到 氧 氣 缺 氧 血 症 不 僅 是 一 氧 化 碳 而 引 起, 而 是 和 引 起 窒 息 的 物 體 導 致 人 體 沒 辦 法 呼 吸 到 新 鮮 空 氣 經 過 一 些 適 當 的 通 風 後, 在 第 一 個 小 時 大 約 會 有 50% 的 一 氧 化 碳 被 消 除, 需 要 很 多 時 間 在 通 風 暢 通 下 才 能 完 全 消 除 人 體 所 能 承 受 不 會 發 生 反 作 用 的 一 氧 化 碳 的 最 大 濃 度 是 50ppm 超 出 這 個 水 平 的 話, 健 康 的 人 就 會 出 現 頭 痛, 疲 勞, 頭 昏 眼 花 等 等 症 狀 表 格 1. 對 於 不 同 濃 度 的 一 氧 化 碳 的 生 理 反 應 一 氧 化 碳 濃 度, ppm 人 體 所 能 承 受 的 安 全 範 圍 50 人 體 吸 收 後 一 個 小 時 內 不 會 出 現 不 良 反 應 的 400 to 500 一 個 小 時 後 引 起 不 舒 服 的 症 狀 1000 to 2000 一 個 小 時 後 會 出 現 危 險 的 反 應 1500 to 2000 在 一 個 小 時 內 就 已 經 出 現 致 命 的 症 狀 4000 and above 二 氧 化 碳 很 多 建 築 火 災 中 二 氧 化 碳 都 會 有 一 定 的 數 量 吸 入 一 定 數 量 的 二 氧 化 碳 會 刺 激 呼 吸 作 用 並 且 增 加 對 氧 氣, 可 能 的 有 毒 氣 體 以 及 水 蒸 氣 的 吸 收 刺 激 在 5%(50000ppm) 的 濃 度 下 就 會 很 明 顯, 並 且 在 30 分 鐘 後 出 現 昏 迷 的 症 狀 ; 超 出 70000ppm 的 濃 度 可 以 在 很 短 的 時 間 內 讓 人 失 去 意 識 二 氧 化 碳 健 康 含 量 界 限, 即 長 久 暴 露 其 中 亦 不 會 引 起 身 體 損 害 的 二 氧 化 碳 濃 度 是 5000ppm. 氰 化 氫 氰 化 氫 (HCN) 是 火 災 中 含 有 氮 的 材 料 燃 燒 而 成, 這 些 材 料 主 要 有 奧 倫, 尼 龍, 棉 織 品, 聚 亞 安 酯, 尿 素 - 甲 醛 和 ABS( 丙 烯 腈 - 丁 二 烯 - 苯 乙 烯 ) 氰 化 氫 以 及 其 他 含 氰 化 合 物 會 讓 生 物 喪 失 行 爲 能 力 它 們 會 阻 止 身 體 組 織 中 的 活 細 胞 對 氧 氣 的 利 用 對 各 種 濃 度 下, 人 類 的 生 理 反 應 列 於 表 2
表 格 II. 不 同 濃 度 的 氰 化 氫 下 人 體 的 生 理 反 應 氰 化 氫 濃 度, 單 位 ppm 人 體 所 能 承 受 的 安 全 範 圍 10 數 小 時 後 會 有 輕 微 的 症 狀 20 to 40 小 時 候 內 沒 有 嚴 重 反 應 的 最 大 數 量 50 to 60 半 個 時 候 到 一 個 小 時 之 間 就 會 危 險 120 to 150 很 快 喪 命 3000 氯 化 氫 氯 化 氫 (HCl) 産 生 於 PVC 材 料 在 燃 燒 中 的 分 解 一 旦 吸 入, 氫 氯 化 物 將 損 害 上 呼 吸 道 並 導 致 窒 息 或 死 亡 各 種 濃 度 下, 人 體 的 生 理 反 應 見 表 3 表 格 III. 不 同 濃 度 的 氯 化 氫 下 人 體 的 生 理 反 應 氯 化 氫 濃 度, 單 位 ppm 人 體 所 能 承 受 的 安 全 範 圍 5 半 個 小 時 到 一 個 小 時 內 所 能 承 受 的 最 大 範 圍 50 在 很 短 的 時 間 的 就 危 險 1000 to 2000 二 氧 化 氮 有 三 類 氮 的 氧 化 物 :N2O,NO, 還 有 兩 種 形 式 的 雙 氧 化 物 (NO2 and N2O4) 二 氧 化 氮 是 一 種 劇 毒, 通 過 燃 燒 硝 酸 鹽 纖 維 素 産 生 在 大 氣 中 不 存 在 N0, 因 爲 在 存 在 氧 氣 的 情 況 下 NO 會 轉 換 成 二 氧 化 氮 這 些 化 合 物 是 劇 烈 的 刺 激 物, 特 別 是 粘 性 薄 膜 刺 激 性 很 強 因 此 一 旦 吸 入, 就 會 通 過 與 水 分 反 應 生 成 硝 酸 鹽 纖 維 素 而 損 傷 呼 吸 道 組 織. 在 各 種 濃 度 的 二 氧 化 氮 下 人 體 的 生 理 反 應 見 表 4
表 格 IV. 不 同 濃 度 的 二 氧 化 氮 下 人 體 的 生 理 反 應 二 氧 化 氮 濃 度, 單 位 ppm 人 體 所 能 承 受 的 安 全 範 圍 5 刺 激 喉 嚨 的 最 小 數 值 62 在 很 短 的 時 間 的 就 危 險 117 to 154 在 很 短 的 時 間 內 就 喪 命 240 to 775 有 毒 氣 體 和 水 蒸 氣 的 組 成 燃 燒 生 産 的 有 毒 氣 體 和 蒸 汽 的 數 量 取 決 於 材 料 和 環 境 條 件 有 些 已 經 爲 世 人 所 知, 其 他 的 可 通 過 對 有 機 化 合 物 的 分 子 結 構 和 化 學 構 成 的 知 識 而 預 測 到 無 論 是 對 識 別 燃 燒 産 物 的 研 究 工 作 還 是 對 設 計 者 而 言, 一 個 預 測 的 基 礎 是 很 重 要 的 火 災 與 建 築 方 面 的 官 員 同 樣 可 以 從 材 料 的 化 學 結 構 中 獲 益, 因 爲 化 學 結 構 揭 示 了 從 給 定 的 材 料 中 可 通 過 燃 燒 産 生 何 種 有 毒 産 物 以 下 的 例 子 說 明 了 怎 樣 從 材 料 的 化 學 結 構 出 發 去 推 測 燃 燒 後 主 要 的 有 毒 物 質 聚 乙 烯 聚 乙 烯 是 由 碳 原 子 和 氫 原 子 構 成 的 聚 合 物 在 高 溫 火 焰 和 足 夠 氧 氣 的 理 想 條 件 下 燃 燒 時, 主 要 的 産 物 是 二 氧 化 碳 和 水 在 不 利 條 件 下, 比 如 氧 氣 不 足 的 情 況 下, 有 毒 性 的 碳 微 粒 和 一 氧 化 碳 就 會 生 成 一 氧 化 碳 是 燃 燒 聚 乙 烯 和 其 他 由 碳 氫 元 素 構 成 的 有 機 材 料 後 主 要 的 毒 氣 聚 苯 乙 烯 聚 苯 乙 烯 也 是 由 碳 原 子 和 氫 原 子 組 成 的 當 這 種 聚 合 物 在 高 溫 下 被 分 解 時, 主 要 的 産 物 是 苯 乙 烯 在 燃 燒 中, 苯 乙 烯 被 進 一 步 分 解 成 更 小 的 顆 粒, 這 些 顆 粒 與 氧 氣 反 應 而 生 成 通 常 的 燃 燒 産 物 燃 燒 聚 苯 乙 烯 後 所 生 成 的 主 要 毒 性 産 物 也 是 一 氧 化 碳 苯 乙 烯 基 本 與 CO 一 樣 毒, 但 是 生 産 的 量 要 小 得 多 氯 化 乙 烯 (PVC) 聚 氯 乙 烯 由 碳 氫 和 氯 原 子 組 成 當 這 種 聚 合 物 受 熱 被 分 解 時, 氯 原 子 被 打 散, 每 個 氯 原 子 與 一 個 氫 原 子 結 合 組 成 氫 氯 化 合 物 HCL, 這 種 不 僅 有 毒 而 且 具 有 腐 蝕 性
有 機 玻 璃 ( 樹 脂 玻 璃 或 者 塑 膠 ) 當 樹 脂 玻 璃 受 熱 的 時 候, 主 要 分 解 而 成 的 物 質 是 有 機 玻 璃 在 火 災 中 有 機 玻 璃 分 解 成 更 小 的 分 子, 這 些 分 子 可 以 和 氧 氣 作 用 産 生 可 以 燃 燒 的 物 質 樹 脂 玻 璃 産 生 的 最 主 要 的 有 毒 物 質 是 一 氧 化 碳, 有 機 玻 璃 的 毒 性 也 和 一 氧 化 碳 相 似, 只 是 産 生 的 數 量 更 小 而 已. 樹 木 或 者 纖 維 素 樹 木 中 的 主 要 成 分 纖 維 素 主 要 是 有 碳, 氫, 氧 三 種 元 素 組 成 纖 維 素 燃 燒 産 生 的 物 質 主 要 是 碳 氫 化 合 物 和 這 三 種 元 素 一 些 含 有 氧 元 素 的 水 蒸 氣 中, 尤 其 是 乙 醛, 是 毒 性 的 很 高 的 一 種 氣 體 然 而, 含 有 纖 維 素 的 一 氧 化 碳 能 致 死 更 多 的 人, 因 爲 在 數 量 上 遠 遠 大 於 其 他 有 毒 氣 體 I 纖 維 丙 烯 酸 ( 聚 丙 烯 腈 ) 一 些 重 要 的 合 成 纖 維 一 般 都 含 有 80-85% 的 丙 烯 腈 這 些 合 成 材 料 有 碳, 氫, 以 及 氮 三 種 元 素 所 組 成, 當 火 災 中 就 會 分 解 成 非 常 有 毒 的 氰 化 氫, 和 一 氧 化 碳 和 其 他 毒 性 氣 體 氰 化 氫 同 樣 是 ABS ( 丙 烯 腈 - 丁 二 烯 - 苯 乙 烯 和 ) 管 和 有 丙 烯 腈 組 成 的 丙 烯 酸 毛 氈 材 料 所 組 成 它 同 樣 有 其 他 含 有 氮 元 素 可 燃 物 質, 比 如 尿 素 - 甲 醛, 尼 龍 棉 織 品, 聚 亞 安 酯 所 組 成 有 毒 氣 體 的 評 估 有 很 多 關 於 有 機 物 質 的 毒 性 研 究 方 法 其 中 一 個 評 估 材 料 的 毒 性 的 方 法 就 是 在 一 個 封 閉 的 空 間 內 燃 燒 此 材 料, 然 後 讓 動 物 進 去 感 受 這 樣 就 可 以 確 定 毒 性 物 質 的 品 性 並 從 數 量 上 來 分 析 這 些 年 來 做 出 很 小 的 進 步 就 是 確 定 材 料 的 毒 性 然 而, 也 慢 慢 的 取 得 了 另 外 一 些 成 就 在 分 析 技 術 上 有 了 很 大 的 進 步 小 結 建 築 物 火 災 中 很 大 一 部 分 的 死 亡 是 因 爲 有 毒 氣 體 和 水 蒸 氣 的 中 毒 因 爲 如 此, 消 防 當 局 想 限 制 能 産 生 大 量 煙 霧 和 有 毒 氣 體 的 材 料 目 前, 很 少 有 規 章 制 度 關 於 這 個 的, 但 是 我 們 有 理 由 相 信 不 久 的 將 來 會 有 這 樣 的 規 章 制 度 有 關 建 築 火 災 中 産 生 的 有 毒 氣 體 和 水 蒸 氣 的 資 料 仍 是 少 得 可 憐 在 這 個 文 摘 中 的 有 一 定 數 量 的 資 料 是 可 以 應 用 的, 但 是 有 關 其 他 毒 性 氣 體 的 資 料 仍 然 缺 乏 關 於 不 同 材 料 在 相 同 的 環 境 下 的 燃 燒 速 率 和 火 災 結 束 後 物 質 濃 度 的 資 料 也 很 是 缺 少 一 氧 化 碳 之 所 以 在 每 一 場 建 築 火 災 中 都 可 見 是 因 爲 絕 大 部 分 的 有 機 材 料 都 含 有 碳 元 素 一 些 材 料 如 丙 烯 酸 纖 維, 尼 龍, 尿 素 - 甲 醛, 棉 織 品, 尿 素 - 甲 醛 和 泡 沫 等 都 含 有 氮 元 素 能 産 生 危 險 的 氮 化 氫 和 一 氧 化 碳 當 火 災 中 有 這 些 物 質 的 時 候, 周 圍 的 環 境 會 産 生 一 氧 化 碳 之 類 的 毒 性 很 高 的 氣 體 一 些 材 料 含 有 很 大 比 例 的 氯 元 素, 比 如 pvc, 在 火 災 中 同 樣 的 對 人 體 有 害, 他 們 能 夠 産 生 氯 化 氫 和 一 氧 化 碳 之 類 的 物 質