Р.
С. БердочниковВ нормативно установленной методики определения токсичности строительных материал испытывают в камере в одном из двух режимов - термоокислительного разложения или пламенного горения, а именно в режиме, способствующем выделению более токсичных смесей летучих веществ. По достижении максимальных значений концентрации СО и CO2 в экспозиционной камере снимают напряжение с нагревательного элемента излучателя, вентилируют установку в течение 10 мин и регистрируют число погибших и выживших животных (белых мышей).
За показатель токсичности продуктов горения принимают отношение количества материала к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала газообразные продукты вызывают гибель 50% подопытных животных. По значению этого показателя (СНCL50) материалы могут быть отнесены к следующим классам опасности: чрезвычайно опасные, высокоопасные, умеренно опасные и малоопасные.
К недостаткам известного метода следует отнести то, что методические вопросы определения показателя токсичности разрабатывались для целей испытания только твердых строительных материалов. При этом метод не распространяется на порошкообразные и жидкие вещества (краски, лаки и т.д.). Кроме того, требует изменений сам подход к определению показателя токсичности, основанный на эмпирической токсикометрии (испытания с экспозицией животных).
Известен способ определения показателя токсичности продуктов горения материалов экспериментально-расчетным методом, сущность которого заключается в том, что в процессе испытания измеряют концентрацию основных токсичных газов, выделяющихся в составе продуктов горения, и по данным измерений рассчитывают значения показателя токсичности, которые затем проверяют в контрольном эксперименте с экспозицией подопытных животных.
Для определения показателя токсичности вычисляют суммарный индекс токсичности (Km), для чего используют формулу
где CCO, СCO2, C50i - средние концентрации газов, полученные при испытании, мг/м3;
CL50CO CL50CO2, CL50i - средние смертельные концентрации газов при изолированном 30-минутном воздействии на подопытных животных.
Значения показателя токсичности продуктов горения рассчитывают по формуле
где m0 - масса образца до испытания, г;
Vk - внутренний объем установки при испытании, м3.
К недостаткам известного способа определения показателя токсичности продуктов горения материалов следует отнести:
невысокую степень достоверности оценки, т.к. средние смертельные концентрации газов для разных условий и объектов испытаний могут отличаться в несколько раз;
необходимость выполнения большого количества измерений и расчетов.
Проведенные нами исследования показали, что необходимо производить измерение концентраций токсичных газов и определять показателя их токсичности. При этом, в первую очередь, следует определить основные полютанты горения отделочных строительных материалов и действия каждого на организм человека. Далее необходимо определить наиболее опасное вещество, удельные массы токсичных газов и привести их к значению наиболее опасного. При этом показателем токсичности может быть группа веществ целенаправленного действия, которые можем принять за показатель токсичности, что повысит показатель достоверности и исключит необходимость проведения испытаний с экспозицией животных. Для повышения достоверности следует использовать показатели предельно допустимых концентраций газов (ПДК) максимально разовых, а для более достоверных результатов ПДК для воздуха рабочей зоны.
Нами рассмотрен способ оценки токсичности продуктов горения материалов, включающий измерение концентраций токсичных газов, выделяющихся в процессе термодеструкции образца, и определение показателя токсичности.
Отличием предложенного способа является то, что газовые компоненты, полученные в результате термодеструкции образца, оценивают на однонаправленность действия, определяют удельные массы токсичных газов и приводят их к значению одного из них с наиболее выраженным действием, которое принимают за показатель токсичности:
где G1, G2...Gn - удельные массы токсичных газов, мг/г;
ПДК1, ПДК2...ПДКn - предельно допустимые концентрации вредных веществ для воздуха рабочей зоны, мг/м3.
Другим отличием предложенного способа является то, что удельные массы токсичных газов однонаправленного действия приводят к удельной массе оксида углерода и при значениях приведенной удельной массы до 40 мг/г материалы относят к малоопасным, при значениях от 40 до 120 мг/г - умеренно опасным, при значениях от 120 до 360 мг/г - высокоопасным и при значениях более 360 мг/г - чрезвычайно опасным.
Предложенный способ может быть использован для оценки токсичности твердых, порошкообразных и жидких материалов, теоретические основы его соответствуют ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ (Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. - М. - С.81-86) и для его реализации не требуется проведения эмпирической токсикометрии с использованием животных.
Способ оценки токсичности продуктов горения материалов, включающий измерение концентраций токсичных газов, выделяющихся в процессе термодеструкции образца, и определение значения показателя токсичности, отличающийся тем, что газовые компоненты, полученные в результате термодеструкции образца, оценивают на однонаправленность действия, определяют удельные массы токсичных газов и приводят их к значению удельной массы одного из них с наиболее выраженным действием, которое принимают за показатель токсичности:
G=G1+G2·ПДК1/ПДК2+...+Gn·ПДК1/ПДКn,
где G1, G2...Gn - удельные массы токсичных газов, мг/г;
ПДК1, ПДК2...ПДКn - предельно допустимые концентрации вредных веществ для воздуха рабочей зоны, мг/м3.
Качественный и количественный анализ газов, полученных в результате термодеструкции образца, проводят на хроматографе и фотоколориметре.
Методом газовой хроматографии возможно экспериментальное исследование вредных и токсичных продуктов пиролиза высокомолекулярных веществ и оценка опасности токсичных продуктов горения для человека. Для этого необходимо получить токсичную среду в закрытой емкости методом сжигания в керамическом тигле натуральных и искусственных горючих веществ. Далее методом газовой хроматографии определить качественный и количественный состав продуктов горения, рассчитать среднеобъемную концентрацию токсичных веществ. После определения концентраций токсичных веществ следует произвести оценку воздействия токсичных продуктов горения на человека путем сравнения полученных среднеобъемных концентраций с предельно допустимыми концентрациями, токсичными и летальными концентрациями токсичных продуктов горения.
Состав продуктов горения является важной характеристикой пожарной опасности веществ и материалов, так как в условиях пожара от него зависит токсичность среды, а это, в свою очередь, влияет на безопасность и здоровье людей, оказавшихся в зоне задымления.
Состав продуктов горения зависит от химической природы горючих материалов (ГМ), их физических свойств, газодинамических условий горения. Состав продуктов горения при лабораторных, крупномасштабных экспериментах и пожарах отличается, что создает трудности при оценке токсичности среды в реальных условиях. Согласованность результатов при пожарах и экспериментах обеспечивается динамическим режимом испытаний в лабораторных условиях, что соответствует типу пожаров, которые регулируются горючей нагрузкой. Например, для веществ, содержащих углерод, водород, хлор, продуктами полного окисления являются двуокись углерода, вода, хлористый водород. Кроме этого, на состав продуктов горения будут оказывать влияние условия, при которых происходит горение. В случае недостатка кислорода наряду с вышеперечисленными продуктами образуются продукты неполного окисления: окись углерода (СО) и углерод (С) в виде сажи. При горении сложных органических веществ могут образовываться высокотоксичные и канцерогенные вещества, например, бенз(а)пирены, диоксины и др. При этом токсичных продуктов горения при пожаре в десятки и даже тысячи раз больше допустимых санитарно-гигиенических норм. Таким образом, опасность выбросов вредных веществ при пожарах должна быть учтена в стратегии экологического оздоровления ОС и защиты от необоснованного риска здоровья и жизни людей.
