《消防员化学防护服装》标准的研究

      在处置各类化学事件时，消防战士将会直接面临种类繁多的易燃易爆化学品，以及高剧毒化学品，消防员化学防护服装是消防员处置化学事件时必须穿着的个人防护装备。是个人安全的最后一道防线。为提高消防员化学防护服装产品的质量，对产品的材料研发、生产、销售及质量进行监督管理，确保消防战士的人身安全，研究并制定出《消防员化学防护服装》行业标准是十分必要的。

      主要欧美标准体系的特点

      国际化学防护服装标准的现状

      目前，美国（NFPA，ASTM等标准）、欧洲（EN ）和国际标准化组织（ISO）均有关化学防护服装的标准体系。体系通常包括：
      1.化学防护服装对于广泛化学品的防护性能的系统测试方法；
      2.基于系统实验方法的化学防护服装标准和分类体系；
      3.化学防护服装的选择、使用和维护的标准和规定。

      美国标准
      一．美国关于防护材料对广泛化学品的防护性能的测试方法

      1.ASTM F 903——防护服装材料抗液体穿透性能标准测试方法
      2.ASTM F 739——防护服装材料在持续接触条件下抗液体和气体渗透性能标准测试方法。

      二．NFPA（美国消防协会）对化学防护服装及性能要求
 
      表1 美国NFPA 防护服装分类体系

      美国标准体系优点：分类简单，结构清晰，包含了对化学防护服装整体及各个成分、各个部件的详细要求。该标准体系较为成熟，NFPA1991、NFPA1992现均为第四版（前三个版本分别发布于1990、1994、2002年），已经过三次修订。NFPA1994为第二版。

      美国标准体系的缺点：对低级别防护服装没有规定，整体要求较高。

      欧洲标准

      一．欧洲标准关于防护材料对广泛化学品的防护性能系统测试方法
       a) EN 368 对于化学液体的防护--材料抗化学液体穿透性能测试方法
       b) EN 369 对于化学液体的防护--材料化学液体渗透性能测试方法

      二．欧洲标准对化学防护服装的分类及性能要求

      表2 欧洲标准对化学防护服装的分类及性能要求

      欧洲标准体系优点：分类较细，对高级别防护服装（1、2、3型）和低级别防护服装（4、5、6型）均有较好的涵盖性。已实施一定时间，实用性较强。

      欧洲标准体系缺点：对于相对高级别防护服装（1、2、3型）的分类和要求过于复杂。对于1、2型有大量篇幅用于呼吸器具及供气的规定。各单个标准之间的制订和更新程度有差异。性能指标比美国标准体系要低。

      ISO国际标准

      一．ISO关于防护材料对广泛化学品的防护性能的系统测试方法

      1.ISO 6530 防护服装材料抗液体穿透性能的测试方法
      2.ISO 6529 防护服装材料抗液体和气体渗透性能的测试方法
      3.ISO 13994 防护服装材料抗有压力液体穿透性能的测试方法

      二．ISO对化学防护服装的分类及性能要求
 
      表3 SO标准化学防护服装分类体系

      ISO 标准的优点：分类较细，对高级别化学防护服装（1、2、3型）和低级别化学防护服装（4、5、6型）均有较好的涵盖性。所有分类信息集中在一个标准里，便于查找应用。

      ISO 标准的缺点：对于1型化学防护服装的分类较复杂。对于1、2型化学防护服装有大量篇幅用于呼吸器具及供气的规定。该ISO标准尚是草案并在不断讨论和修改之中，不确定性很大。性能要求比美国标准体系要低，比欧洲标准体系要高。

      三大标准体系的对比

      三大标准体系关于抗渗透性能和抗穿透性能的测试方法比较
 
      表4 三大标准体系抗渗透性能和抗穿透性能测试方法对照表

      三大标准体系对防护材料的抗液体穿透性能测试方法主要分为两种：基本无压力条件下的测试，或是有一定压力条件下的测试。

      三大标准体系对于防护材料的抗渗透性能测试方法的基本原理相同，但测试灵敏程度有差别。美国标准ASTM F 739对于渗透实验的灵敏程度（0.1ug/cm2.min）比欧洲标准EN369的灵敏程度（1.0ug/cm2.min）高10倍。ISO6529标准可在二者中选用一种作为标准渗透速率，具有一定的灵活性。当穿透情形发生时，渗透性能测试方法亦会检测到。   

      三大标准体系关于对分类及性能要求的比较
 
      表5 三大标准体系的化学防护服装分类标准对照表
      注：B标准草案（尚未批准）
      C仅用于紧急事件处理
      国内标准情况

      国内暂无化学防护服装的国家标准，只有危险化学品的管理标准。如GB13690-92《常用危险品的分类及标志》；GB16483-2000《危险化学品安全技术说明书编写规定》；GB6944-86《危险货物分类和品名编写》；GB/T15098-94 《危险货物运输包装类别划分原则》；GB15603-1995《常用危险品储存通则》等。

      消防部队使用的化学防护服类似欧洲EN943-2C及NFPA1994-2001标准规定的用于紧急事件处理时穿着的化学防护服装，目前配置在消防部队的化学防护服装可分为全密封和普通型，全密封型化学防护服装大部分属于进口产品。进口产品目前采用的标识、质量要求往往根据国外的标准或行业特性进行生产和销售，在售后服务和培训方面需要做工作。国内生产的消防员化学防护服装结构上已经很接近美国的NFPA 1991和NFPA 1992标准。采用的基本上是阻燃涂覆橡胶和PVC材料，但是目前尚没有采用化学品渗透能力的评判要求。

      从表4可以看出国际上三大标准体系主要是分为气密型防护和液体喷溅致密型防护两大标准体系。经反复讨论及调研，根据国内实际情况及国外先进国家的理念，报批的公共安全行业标准《消防员化学防护服装》规定了二个级别的化学防护服装。级别的分类主要是根据化学品的渗透危险程度。分为气密型防护（一级）和液体喷溅致密型防护（二级）两个等级。

      技术要求的确定

      设计要求
      一级消防员化学防护服装是消防员在处置高浓度、强渗透性气体化学品事件中，穿着的化学防护服装。由带大视窗的连体头罩、正压式消防空气呼吸器背囊、化学防护靴、化学防护手套、密封拉链、超压排气阀和通风系统等组成。

      二级消防员化学防护服装是消防员在处置挥发性固体、液体和轻度气体的化学品事件中，穿着的化学防护服装。是一种连体式结构，由头罩、衣服、化学防护手套及化学防护靴构成连体式，与正压式空气呼吸器配合使用。

      化学防护服装的整体要求

      （1）气密性
      一级化学防护服装要求整体气密性应不小于300Pa。
      二级化学防护服装无气密性要求，
      （2）抗水渗漏性
      二级化学防护服装要求测试抗水渗漏性试验。
      （3）贴条的粘强度
      接缝粘合处由于采用不同的贴条，其粘合力也不同。因此要求一、二级化学防护服贴条的粘附强度应大于0.78kN/m。
      （4）超压排气阀
      对一级化学防护服装的超压排气阀提出了气密性及通气阻力的要求。对二级化学防护服装无此项要求。保证排气阀的气密性，防止化学品从排气阀内渗透，进入服装内部。

      （5）通风系统的分配阀

      在此对一级化学防护服装的通风系统分配阀要求定量供气量为5±1L/min，手控最大供气流量应不小于30L/min，来保证分配阀对大小流量的控制。

      化学防护服装面料的要求

      为保证化学防护服装面料的使用性能，规定了面料的拉伸强度、撕裂强力、耐热老化性能、阻燃性能、接缝强力、耐低温性能及抗化学品的渗透性能等技术要求。

      (1)对物理性能的测试，如拉伸强度、撕裂强力、接缝断裂强力，对一、二级化学防护服装有不同的要求。
      (2)同时一、二级化学防护服装面料应具有耐高温和低温的能力。
      (3)抗化学品渗透性测试

      此测试方法同时也适用于大视窗头罩、化学防护手套和化学防护靴的材料试验。

      试样应根据ASTM F 739《持续接触条件下对防护服材料抗液体、气体渗透性测试方法》的要求，进行不少于60分钟的化学品抗渗透性测试。

      采用的液态工业化学制剂是：(a)二甲基硫酸盐；

      采用的气态工业化学气体是：(a)氨气 (b)氯气 (c)氰氯化物 (d)氢氰化物。

      对一级化学防护服装的要求是：气体的浓度应为100%的未稀释的等级,液体的密度浓度应100g/m2+10/-0g/m2,测试箱应以顶部闭合方式装配，对二级化学防护服的要求是：液体的密度浓度应为10g/m2+1/-0g/m2,并以1ul液滴形式使用,测试箱应以顶部开放方式装配,顶部应有1lpm±0.1lpm速率流过的过滤空气。

      由于抗化学渗透性能是判断不同材料防护化学品能力的大小，也是目前国际上通用的测试方法，因此在化学防护服行业标准中引进ASTM F 739的试验方法。

      (4)阻燃性能

      由于易燃易爆化学品往往是伴随火灾事故的发生，为防止面料的燃烧，危及消防战士人身安全，因此在行业标准中规定了材料的阻燃性能，但也只能提供几秒钟的逃生时间，并不代表它的防火能力等级。

      化学防护手套 除手套化学品渗透性要求外，还规定了手套的耐热老化性能、耐寒性、耐刺穿力、灵巧性能的要求。手套的一、二级区别主要在于抗化学渗透性能，其他性能指标应是同时具备。其中手套的灵巧性能应不小于GA7－2004《消防手套》表9规定的1级要求。

      化学防护靴 除要求做防护靴材料的化学渗透试验外，还规定了防护靴的抗刺穿性能、防砸性能、抗切割性能、电绝缘性能、防滑性能。除抗刺穿性能对一级、二级有不同的要求，其它应同时能满足要求。

      大视窗的连体头罩 大视窗的连体头罩在使用过程中，不应出现起雾现象，同时与周边缝合处应做化学品渗透试验，防止气态化学品从面罩的接缝、缝合处渗透。

      主要试验方法的确定 以上主要从化学防护服装的整体性能、面料、化学防护手套、化学防护靴、大视窗头罩及缝合处规定了各项技术性能指标，从化学防护服的组合部件到整体服装都作了全面要求，同时还引进了ASTM F 739的试验方法。基于化学品扩散渗透的本质，该试验方法通过测试化学品通过面料渗透的能力，能比较客观、实际地反映材料的抗某种或多种化学品渗透能力。曾作一项对比测试。杜邦Tyvek 一次性化学防护服，它的主要技术性能参数是：按照美国ASTM标准测试渗透性能：盐酸（30%）浓度时，其渗透时间为30分钟；氢氧化钾（40％）时，渗透时间是大于340分钟；氢氧化钠（40%）时，渗透时间是大于480分钟。但是对于一些有机化学品，Tyvek 的抗渗透能力就大大下降，甚至完全不能起到抗渗透的效果。因此此类化学防护服用于工业粉尘防护和轻度泼贱防护。也可用于一些低浓度的无机酸碱盐溶液的防护，所以Tyvek 在杜邦的产品中属于防护性能较低的一类产品。主要用于工业生产防护中，即便用到化学品泄露应急救援中，也仅适合在外围警戒人员的穿着。对有机化学品的防护要采用防护性能更高的Tychem 。而我们将此材料按照国内的有关企业标准进行测试：面料分别放置在10ml的80%H2SO4、60%HNO3、30%HCl及6.1mol/LNaOH溶液下1小时后无渗透现象，达到标准的要求。由于国内的测试方法要求和测试手段与ASTM F 739有差异，测试方法背后所代表的防护考虑也相差甚远，因此，Tyvek?防护服在这种情况下也完全能满足国内化学防护服的企业标准。根据这个结果可以被推荐用到应急救援的核心危险区域。事实上，从使用情况来看，没有人会做这样的选择。

      因此，由于国内化学防护性能测试方法的缺乏和落后，就会造成相关人员在防护服装选型时出现这类偏差。

      消防战士每次在处置化学品事件中，其环境可能是未知的，当消防队接到化学品泄露的报警电话，到达现场后通过侦检手段来测试其空气中化学品含量的浓度后，才进行危险区域的划分。因此消防战士所处的环境相当危险，同时对皮肤呼吸道都会引起致残甚至死亡的危害，因此对于消防战士的个人防护必须是最高级别的化学防护，从表4可以了解到抗渗透性试验在三大标准体系中都有要求，所以该测试方法写入到行业标准中。将会对化学防护服产品的质量控制起到关键性作用。

      通过国内外产品标准体系的比较分析对比，在制定消防员化学防护服行业标准过程中，着重考虑到该产品的安全性能，行业标准与国际标准的接轨，及标准的可操作性等几个方面。消防员化学防护服行业标准的制定将对规范这类产品材料的研发、生产、销售及质量监督管理将起到积极的作用。