化学品燃烧爆炸的现场主要存在没有燃烧的化学品蒸气、部分燃烧产生的二次有毒气体和悬浮颗粒物、不完全燃烧产生的一氧化碳以及燃烧产生的含氮、含硫氧化物。大部分这种物质均具有一定毒性,然而这些物质随着温度、湿度、燃烧程度、气压等因素均会随时间产生变化,并且很多物质在明火被扑灭后仍然存在,对进入区域内的人员的身体健康产生短期和长期潜在危害。面对这种情况,对化学品燃烧爆炸火场的化学探查就显得尤为重要。而火场现场环境复杂,存在和产生的有毒有害气体有时并不只有一种,所以对于现场的气体的检测分析需要遵循分步检测与处置的原则,一般存在“预警-报警-监测-检测-处置”的工作顺序。
预警:对于可能存在的有毒有害气体,出于保护现场人员健康安全的目的,应该对于少量的有毒有害气体产生早期预警,提示操作人员所处区域可能存在化学品污染,需要进行安全防护再继续工作。
报警:随着接近燃烧爆炸中心区域,有毒有害气体浓度增大,部分原理的设备可以通过其传感器特性对现场气体进行初步定性,对有毒有害气体的大类进行归纳,例如是否为可燃气体,是否为氧化性或者还原性有毒工业气体,是否为普通化学品,是否有可能为军事化学毒剂等。同时结合外部搜集信息,如该工业园区的主要生产化学品及主要工艺,或者该存储灌可能存储的化学物质等,对现场进行综合判断。通过判定现场污染物的大体种类,可以决定进行何种程度的防护或者是否请求专业的防化队伍协助处理。
监测:对于开放场所的燃烧爆炸,其污染程度往往受到外界环境的影响,例如现场降水、温度、湿度、风向、土壤等情况,而这些因素可能导致污染的进一步扩散。为了控制污染范围,划定污染区、缓冲区与安全区,同时观察是否有二次污染泄露等,或者是需要持续检测目前处置手段的有效性等,需要对已经观察到的污染地点进行定点持续监测。
检测:当展开大规模行动的前,我们需要对现场的气体种类有充分的了解,但是目前手持便携设备技术无法充分处理的这些严格的混合物分离、定性、定量的问题,因尔需要使用气体采样器对现场气体进行采集富集并带回带有大型分析设备的现场化学分析车或者后方实验室进行分析,常见方法有气相色谱-质谱联用仪或者分析级高效液相色谱-质谱联用仪器,这类谱学方法可以对现场复杂气体进行分离并且依次判定每种气体的种类与浓度。对于存在可能存在重金属污染的场所,还需要进行电感耦合等离子体检测判断其污染种类与程度。
处置:在确定以上有毒有害污染物信息后,在结束人员搜救后,污染物处理专家才可以根据现场情况制定更详细的环境处理方案,从而推进有害物质的无害化处理。
处理有毒有害气体燃烧爆炸污染需要以上整个流程依次有序展开,但是具体工作与所需技术内容各不相同,需要整条产业链的企业通力合作,完成整个流程。目前我公司主要的业务与设备研发方向为“预警”“报警”“监测”应用阶段,主要提供可用于针对“核生化毒爆”等危险物质的常量检测与痕量探测,根据现场情况,为现场人员提供可靠而丰富的便携设备,并且根据这些便携设备的数据和固定式监测设备的信息提供云计算和现场信息整合与决策终端。目前我公司用于突发化学品燃烧爆炸的设备包括:适用于早期预警的VP100、用于定性报警的Chempro HT,以及用于现场综合监测的FCBR-100等,它们分别使用了不同的传感器技术,具备对不同种类与来源的危害进行检测与监测的能力。
其中,对于早期预警我公司推荐使用VP100,该设备采用了成熟的光离子化传感器(PID)技术,可对超过600种常见有机化合物蒸气产生响应,并且在已知气体种类时通过响应信号可以迅速计算出对应气体浓度。VP100系列产品具有体积小、重量轻、功耗低、响应恢复迅速、无耗材、长期稳定性好等优点,广泛适用于前线人员的预警与防护提示。
用于定性报警的Chempro HT采用了以开放式离子迁移谱(Open-loop-IMS)为主、多辅助传感器的融合技术综合报警。被测气体进入该设备后,可以产生离子团簇并在电场作用下产生迁移,通过对该迁移率的测定就可以对物质进行定性和相对定量,并加以多辅助传感器的正交响应降低误报率增加识别能力。该设备具有比VP100更大的气体响应库范围(例如甲烷、丙烷、一氧化碳、氯气等),具有更强的物质种类识别能力,能对普通异常气体、工业有毒有害气体、化学战剂等进行分类,对于不同的数据库,可以对工业有毒有害气体、化学战剂进一步细分。
用于现场综合监测的FCBR-100设备采用了多传感器融合技术,可以对多种危害因子进行定点监测,包括火灾烟雾等级、有毒有害气体、生物气溶胶浓度、化学战剂、典型工业毒气(二氧化氮、硫化氢、氰化氢、氨、氯气、一氧化碳、光气、氧气),并且可以布置简易管道对重要指挥部、人员集中区等一定面积有效覆盖,该系统可以免维护长期开机,其报警信息可以通过有线或者无线方式实时回传指挥中心并且产生数据报表推送指定手机,方便对污染气体的浓度进行监控,确定可能的污染扩散范围,帮助现场迅速决策。