美国和欧洲消防防化服技术标准比较

摘要：本文从防化服的耐磨性能、抗渗透性能、测试环境温度和耐火焰性能四个方面,比较了以美国消防协会标准NFPA1991和欧盟标准EN934为代表,涉及消防防化服的两个主要国际标准;并介绍了一次性(简易)防化服的特点,以及封闭空间等特殊工作环境对消防防化服的要求进行了简介。

1 消防防化服的出现和应用

消防防化服(CPVC,即ChemicalProtectiveVaporClothing)源于军用核、生化防护服(NBC,即NuclearBiologicalClothing),可以有效防止包括化学制剂和有毒工业化学品蒸气、气体、液体和微小颗粒渗透对人体的侵害。目前,消防防化服在消防、紧急救援等民用领域的应用越来越广泛,已经成为消防部门在化学危险品环境中开展灭火和抢险救援作业必须的防护器材。以美国为代表的先进国家在发展消防防化服的过程中强调多品种、专用化和与其他防护器材的配套使用,并不断调整防化服的技术指标,有针对性地发展新型产品。

设计消防防化服的初衷,是防止穿着者的皮肤直接接触各种不同形态的危险品。今天,人们在生产、生活中使用或者可能接触到的化学危险品已经达到800万种!与复杂的现实情况不相适应的是,科学家目前对绝大多数危险品与人类皮肤直接接触后的毒副作用知之甚少。因此,更有必要采取有效的被动防护措施,以提高消防防化服的防护能力,确保在危险品环境内从事扑救火灾和抢险救援工作的消防人员的安全。

“A类”气密(gas-tight)消防防化服可以抵御所有危险化学品或其它危险物质对人体的威胁,不论它们以什么状态出现,是气态、液态还是固态。因此,“A类”气密消防防化服在国际上通常被视为防护能力最强的防化服。

目前,国际上消防防化服的设计和材料选择呈多样化的趋势,以适应不同的工作环境。专家通常用“防护参数”(PF,即ProtectiveFactor)表示消防防化服的防护效果;但是,由于缺乏来自健康和卫生部门的专业指导,很多情况下,消防部门还是基于传统的观念选择防化服。

2 消防防化服标准的发展

由于使用时间不长,消防防化服和相关配套产品的标准和用于产品型式认证(typeapproval)的检测方法发展还不完善,亟待加强相关的国际合作。在20世纪90年代之前,德国的vfdb标准和英国的BS标准是唯一涉及消防防化服的国家标准。

近十几年,面对越来越严峻的恐怖袭击威胁,各国产业界和行业协会逐渐加强产品标准和检测方法的制定和编制工作,尤其是美国消防协会(NFPA),近年来制订了一系列有关消防防护服,尤其是生化防护服的技术标准和规范,如NFPA1991《危险品紧急事故处置用蒸气防护服标准》、NFPA1992《危险品紧急事故处置用防液体溅泼防护服标准》、NFPA1994《生化恐怖袭击防护服标准》[2]。同时,欧盟也制定了相关的统一标准(如EN934),从而在国际上形成了以NFPA标准和欧盟标准为代表的两个消防防化服产品标准。

3 NFPA1991和EN934的比较

通过对NFPA1991和EN934这两部最具代表性的“A类”气密消防防化服标准性能指标的全面比对,多数专业人士都认为NFPA标准优于欧盟标准,其前者更容易理解、掌握,引用的资料更加明确,对标准适用范围的界定也更加清晰;而EN934的结构过于复杂,虽然该标准针对不同的危险环境,结合各类防化服的最低防护能力提出了一系列的备选方案,但由于EN934的内容过于复杂,只有非常专业的人士才能掌握、执行。专家认为,之所以产生这样的局面,可能是因为欧盟标准在起草过程中,要经过15个成员国的讨论、谈判和相互间的让步、妥协,最后才可能达成一致。

3.1 耐磨性能

根据NFPA1991,消防防化服在进行抗危险品渗透能力测试前,首先要通过旨在模拟日常穿着的耐磨试验,EN934则没有类似的规定。因为NFPA1991强调,消防防化服不仅仅被用于处置危险品事故,在消防队员的整个执勤过程中,必然要经常穿、脱防化服,防化服也就不可避免地要受到一定的磨损和折叠。研究人员由此得出第一个结论:NFPA1991更贴近现实生活,考虑的更加全面。

目前,NFPA正在修改消防防化服的试验、检测方法,以突出实用性和适应性,为新型防护服的出现创造条件。NFPA也意识到,如果标准过于苛刻,不但会直接增加防护服研发和生产的成本,还会影响其推广使用。例如,用砂纸打磨的方法检测缝线处的耐磨性能时,并不能说打磨100次损坏的产品和92次损坏的产品有什么质的差别;如果标准过于苛刻,防护服只会越来越厚重,增加消防队员训练和工作的劳动强度,并降低工作效率。

3.2 抗渗透能力

“渗透试验”(ThePermeationTest)是检验消防防化服抵御化学危险品侵蚀能力的主要手段。NFPA1991和EN934在这方面都提出了明确、清楚的要求,而NFPA1991的规定尤为苛刻:在60分钟的测试时间内,被测试防化服的化学品最大渗透量不能超过0.1mg/cm2•min;而EN934的要求则低得多:只要被测试防化服在10分钟内的化学品最大渗透量不超过1.0mg/cm2•min即视为合格——即使专供紧急事故救援人员使用的防化服,最长测试时间也不过延长到30分钟。

NFPA1991对防化服“抗渗透试验”时间的最低要求是60分钟,而且只要防化服在测试中不出现问题,检测就会持续进行下去,直到防化服出现破损或者其他问题,测试时间可能达到3个小时,或者更长。相比之下,EN934只要求10分钟的“抗渗透试验”时间,而且只要被测试的防化服通过10分钟的测试,检测就停止,人们也就无法了解防化服究竟可以在化学危险品环境下工作多长时间。

专家认为,虽然目前对各种危险品通过皮肤接触侵害人体的机理认识还不很深入、全面,但显然NFPA1991比EN934更加重视化学危险品潜在的危害性——这是专家通过比较得出的第二个结论。

当然,也有专家认为符合NFPA1991的“蒸气防护服”(Vapor-Protectivesuit)在有效防止化学气体、蒸气渗透的同时,也彻底隔绝了汗水和人体热量的排放;而且,由于空气呼吸器气瓶供气时间一般仅1小时,消防队员穿着蒸气防护服的有效工作时间每次只有20至25分钟,完全没有必要将测试时间延长到60分钟。

3.3 测试环境温度

一个直接影响到上述“渗透试验”结论的重要因素,就是NFPA1991和EN934都对测试时的环境温度提出了上限要求:NFPA1991要求试验环境的温度不应超过27℃,EN934是不超过20℃。

显然,环境温度越高,各种化学危险品的分子活性越强,其渗透能力也就越强。由于NFPA1991规定的测试环境温度比EN934高,专家认为,通过NFPA1991测试的“蒸气防护服”的性能高于只通过EN934测试的同类产品——这是第三个结论。

3.4 耐火试验

与EN934相比,NFPA1991为消防防化服设定了更为严格的耐火焰试验和更长的耐火烧时间规定;而EN934则针对不同的火焰试验要求提出了不同的备选方案。专家认为EN934虽然在理论上更加科学、有针对性,但在实际工作中,如果按照EN934选择防化服,各种雷同的备选方案很容易造成使用者的混乱和困惑——这是第四个结论。

4 初步结论

综上所述,虽然EN934是在NFPA1991之后发展的,但其多项指标普遍低于NFPA1991。尽管EN934也有其独到之处,例如它提出了对防化服进行漏气测试(pressureleakagetest),而NFPA1991没有相应的要求,但总的来说,凡是通过NFPA1991检测和产品型式认证的消防防化服,其综合性能优于通过EN934检测的产品。而且NFPA1991强调,对消防防化服产品的型式认证并不是一劳永逸的,防化服还必须通过相关权威机构进行的年审,而且年审并不仅仅是对产品关键技术指标的抽查,甚至还包括对生产流程和厂家质量保证体系的核查。

5 一次性(简易)防化服

随着材料科学的进步,近年来出现了一次性防化服(disposablesuit)和使用次数有限的简易防化服(limitedusedsuit)。上述产品使用厚度极薄的密封薄膜或者金属衬箔材料,按一定顺序复合叠加到延展性较低、多孔的基材表面而成,具有造价低、使用方便的特点。

一次性防化服和简易防化服可以直接穿在普通工作服的外面,也可以在普通工作服的里、外同时各穿一件。但是,一次性(简易)防化服采用的密封薄膜极易因为外力(如冲击、摩擦)而损坏,对火焰和高温也十分敏感;而且,如果不借助专业工具,用户很难用肉眼发现一次性(简易)防化服常见的刮、擦伤痕迹和细小的裂纹,可能在使用过程中造成隐患。

一般情况下,NFPA1991和EN934关于防化服耐磨性能、抗化学危险品渗透能力的测试方法同样适用于一次性(简易)防化服。同时,针对这类产品的特殊性,NFPA1991要求消防队员必须在一次性(简易)防化服外面再穿一件“闪燃防护服”(flashcoverprotectivesuit),以抵御冲击、摩擦等外力的损伤;同时,这样还可以更好地保护穿着者免受火焰和高温热辐射的危害。根据NFPA1991,“闪燃防护服”也是进行耐磨损试验和抗渗透试验时保证防护服达标必要的配套措施。

6 新的挑战

虽然目前有关消防防化服的产品标准和产品型式认证程序为开发新的个人防护装备奠定了基础,但无论是EN934,还是NFPA1991仍然存在局限性,并限制了消防防化服在某些场所和环境的使用。

典型的例子是,现有的多数消防防化服还不适合在狭小的封闭空间内工作,在通过狭窄的通道和出入口时也十分困难、危险。目前,符合NFPA1991的“全包覆”(totallyencapsulatedtype)防化服是唯一可以将全套的自给式空气呼吸器(SCBA,即selfcontainedbreathingapparatus)容纳在内,并保证空气呼吸器正常工作的消防防化服。但这样的防化服往往过于庞大,并存在被锐器刺穿的可能,甚至会危及使用者的人身安全,不适于通过狭小的出入口和在封闭空间内使用。

虽然目前国际市场上已经出现将自给式空气呼吸器外置、适用于在封闭空间使用的“非全包覆”(nonencapsulatedsuit)化学气体、蒸气防护服,但是到目前为止,上述产品还没有一个通过NFPA1991的产品型式认证程序。主要原因是,市场上没有一种配套的自给式空气呼吸器产品在取得相应的专门认证的同时达到NFPA1991的要求。

EN934的结构与NFPA1991不同,其技术指标基本上也都比NFPA1991的要求低,没有包含“非全包覆型”气体、蒸气和固态危险品防护服的相关规定。

在选择下一代消防防化服的过程中,我们必须真正了解、领悟不同规范和产品标准、产品型式认证程序的复杂性。事实上,随着防护服的发展,“个人防护服”这个名词已经不能满足现实工作的需要。目前,专家正在将各种个人防护装备集成为“生命支持系统”,即从系统的角度,将消防队员在危险品环境从事火灾扑救和抢险救援行动时必须的各种防护装备,如防护服、空气呼吸器、生命报警器等有机地加以整合。