火灾燃烧学课程作业

(1)引起人员中毒、窒息。燃烧产物中有不少为 毒性气体。对人体有麻醉、窒息、刺激的功能作 用：这些气体妨碍人们的正常呼吸、逃生，也给 消防人员的灭火工作带来困难。 (2)会使人员受伤。燃烧产物的烟气中载有大量 的热。人在这种高温、湿热环境中极易被烫伤。 (3)影响视线。燃烧产生大量烟雾，影响人的视 线。使能见度大大降低，人在浓烟中往往会辨不 清方向，给灭火、人员疏散工作带来困难。 (4)成为火势发展、蔓延的因素。燃烧产物有很 高的热能，极易造成轰燃或因对流或热辐射引起 新的火点。


液态产物
主要来自于燃烧过程 中产生的水蒸气，与 细水雾结合，形成具 有腐蚀性和毒性的酸 性小液滴，通过呼吸 作用进入人体，会给 人的呼吸道和肺部造 成损伤。成分以二氧 化碳、一氧化碳、水 蒸气等为主。


固态产物
烟尘和煤灰：通常情 况下，烟尘没有急性 致毒的危害作用。但 是，火灾现场温度较 高，空气运动速率比 较大，烟尘能够和一 些有毒的气体产物一 起，通过呼吸作用进 入人体，对人的呼吸 道和肺部造成损伤。

CO2和CO的最大生成量 H CO ：CO气体的燃烧热，约为10kJ/g GCO 和 GCO ：气体析出质量速率 2 D ：实际耗氧速率kg/s O
2


QC ：对流热


QR
：辐射热


火灾中产生的各种热量，都将以热传导、 热对流和热辐射的方式向周围传播。直 接接触火焰及热辐射可能引起烧伤。 由热量积累而引起的热灾害对人、物及 环境的危害方式多种多样，且具有发生 频繁、突发性强、过程复杂、危害性大、 损失严重、防治困难等诸多特点。
毒害剂量：引起人员某种程度毒害所需的剂量


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毒害剂量的衡量指标一般有半数致死量、 绝对致死剂量、最小致死剂量、最大耐 受剂量几种。 衡量效应剂量的指标一般有最小有作用 剂量、最大无作用剂量、毒剂的战斗密 度、毒剂的战斗浓度。 毒害剂量相关参数的表示方法：最低刺 激浓度和不可耐受浓度；致死剂量和半 致死剂量；致死浓时积和失能浓时积。
硫化氢


硫化氢正常情况下是一种无色、易燃的 酸性气体，浓度低时带恶臭，气味如臭 蛋；浓度高时反而没有气味（因为高浓 度的硫化氢可以麻痹嗅觉神经）。 它是一种急性剧毒，吸入少量高浓度硫 化氢可于短时间内致命。低浓度的硫化 氢对眼、呼吸系统及中枢神经都有影响。
2、凝聚态产物

火灾中，除了会生成大量气态产物以外， 还会伴有大量烟尘和液体产物产生，统 称凝聚态产物，粒径一般为0.01~10μm。 这种含碳物质是在火灾中不完全燃烧所 生成的。燃烧产物的数量、组成等，随 物质的化学组成以及温度、空气供给情 况等变化而不同。
二氧化氮的致毒机理

二氧化氮能与体内许多类型的有机分子产生自 由基，对人体组织细胞起破坏。
总结

本文主要介绍了火灾过程中常见气体、 液体和固体产物，并且介绍了毒理学的 相关基础知识以及火灾产物毒性研究的 理论和实践操作，还对火灾中最主要的 毒性气体CO、HCN、NO、NO2的致毒机 理进行了分析。
20~50
100
数分钟内使接触者 发生上述症状，吸 入1h可致死
吸入10min即可发 生死亡 吸入后可很快死亡
200 >550
一氧化氮的致毒机理

NO不仅本身有细胞毒性作用，它还能与其他 自由基反应产生更具毒性的物质，对细胞造成 不可逆的氧化损伤，具有更大的细胞毒性，可 造成细胞膜、蛋白质、酶类、核酸的损伤，导 致细胞变性或死亡。
血液中HbCO浓度与中毒症状的关系
HbCO浓度%
0~10 10~20 20~30 30~40 40~50 50~60 60~70 70~80 >80
中毒症状
症状不明显 可能有轻度头痛，皮肤血管扩张 头痛，颈额部有搏动感 剧烈头痛，软弱无力，视物模糊，眩晕、恶心、呕吐、虚脱 上述症状更加严重，更加容易发生晕厥虚脱，呼吸脉搏加速 呼吸脉搏明显加速，前述症状明显加剧，昏迷中有惊厥 在上述症状的基础上，呼吸及脉搏减弱，常可能发生死亡 脉搏微弱，呼吸弱且慢，进而呼吸衰竭死亡 即使致死
3、火灾过程中的热量释放



大多数物质的燃烧是一种放热的化学氧 化过程。 从这种过程放出的能量以热量的形式表 现，并且形成热气的对流与辐射。 热量对人体具有明显的物理危害。

燃烧的热释放速率
H T ：完全燃烧单位质量可燃物放出的热量，kJ/g kCO2 和 k CO：消耗单位质量可燃物理论上可能的
二、燃烧产物的分类
火灾的危害主要来自于火灾的后果：热量、有毒 的烟气以及环境缺氧导致的窒息。每次火灾的成因、 条件和环境各不相同，其燃烧产物也千差万别，成分 也非常复杂。 总体上看，主要分为以下三种： 1、气态产物 2、凝聚态产物 3、火灾过程中的热量释放
1、气态产物

在燃烧的过程中，外 界的热量使得可燃物 汽化，产生可燃性的 蒸汽，在氧化剂的作 用下，发生剧烈的氧 化还原反应，生成燃 烧产物。


二氧化碳CO2 一氧化碳CO 氰化氢HCN 氮氧化物NOx 二氧化硫SO2 硫化氢H2S 氨气NH3 卤化氢HX
二氧化碳


二氧化碳气体是中性、无色无味的惰性 气体，无腐蚀作用，有一定的毒性。 二氧化碳中毒绝大多数为急性中毒，症 状主要表现为昏迷、反射消失、瞳孔放 大或减小、大小便失禁、呕吐等，更严 重者还可出现休克及呼吸停止等。
氰化氢的致毒机理

氰离子与氧化型细胞 色素氧化酶中的三价 铁结合，阻断了氧化 过程中三价铁的电子 传递，使组织细胞不 能利用氧，形成内窒 息。
HCN在空气中的 浓度/(mg/m3)
5~20
毒性作用
2~4h使部分接触者 发生头痛、恶心、 眩晕、呕吐、心悸 等症 2~4h使接触者发生 头痛、恶心、眩晕、 呕吐及心悸
火灾燃烧学 —燃烧产物及毒性
主要内容


燃烧产物毒性研究的 必要性 燃烧产物的分类 火灾产物的毒性 常见有毒产物的致毒 机理
一、燃烧产物毒性研究的必要性
研究的必要性 火灾中烟的毒性与烟中所包含的各种有 毒气体成分密切相关，而且，火灾期间， 烟几乎不会减少，会持续侵入人体的呼 吸系统。为此，它比单一的有毒气体伤 害身体还要快，即使浓度较低，也会使 人们失去行动能力。
氰化氢


氰化氢是一种有强烈的类似苦扁桃臭味 的无色气体。 作用于神经系统，阻碍红细胞的氧化功 能，主要表现为急性脑缺氧症状，氰化 氢的毒性是一氧化碳的20倍，因为它在 人体内，会使氧气的活性丧失，给肺部 以更严重的影响，使人心胸憋闷、疼痛 和呼吸困难致死。
氮氧化物



这里主要指的是一氧化氮 (N0)、二氧化氮(NO2)。 一氧化氮 为无色气体，性质不稳定，在空气中易氧化 成二氧化氮。一氧化氮结合血红蛋白的能力比一氧化 碳还强，更容易造成人体缺氧。不过，人们也发现了 它在生物学方面的独特作用。一氧化氮分子作为一种 传递神经信息的 信使分子 ，在使血管扩张，免疫，增 强记忆力等方面有着及其重要的作用。 二氧化氮在21.1℃温度时为红棕色刺鼻气体;在21.1℃以 下时呈暗褐色液体。在-11℃以下温度时为无色固体。 当污染物以二氧化氮为主时，对肺的损害比较明显， 二氧化氮与支气管哮喘的发病也有一定的关系。
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对毒物毒性有影响的相关物理化学性质
毒物对机体的毒性作用可按毒物作用于机 体后的表现分类如下：




局部或全身毒性 可逆或不可逆毒性 即刻或延迟性毒性 变态反应 功能、形态损伤 特异性反应
毒性作用一般机制的10个方面
燃烧产物毒性的研究方法
火灾中烟气毒性危险评价方法——动物 试验方法

三、火灾产物的毒性



毒物与毒物剂量级 毒物的结构、特性与效应 接触效应 毒性作用 毒性作用的特征 毒性作用的一般机制 燃烧产物毒性的研究方法
毒物的特征
①对机体不同水平的有害性，但具备有害 性特征的物质并不一定是毒物，如单纯 性粉尘
②经过毒理学研究之后确定
③必须能够进入机体，与机体发生有害的 相互作用
动物毒性实验原理：通过对环境有害因素
特别是外源化学物的毒理学基础研究，观察动 物机体所产生的总体毒性效应，通过不断反复 的资料积累作出毒理学评价并外推至人类，为 防治暴露于环境的有害因素的有害作用提出综 合性措施的过程。
实验用的小鼠转笼
四、火灾中常见有毒产物的致毒 机理


如前文所述，火灾危害主要是热量、烟气和缺 氧这三种因素的作用，相对而言，烟气所造成 的伤害比例最大。统计表明，85%的以上的死 亡者是由于烟气的影响。 一氧化碳的致毒机理 氰化氢的致毒机理 一氧化氮的致毒机理 二氧化氮的致毒机理
一氧化碳


一氧化碳是一种无色、无味、无臭、无 刺激性的有毒气体，几乎不溶于水，在 空气中不容易与其他物质产生化学反应， 属于内窒息性毒物。 一氧化碳为0.2%时，30min内人们便会发 生生命危险。一氧化碳的浓度越高，造 成死亡的时间就越短。因此，1%是致死 浓度。基于这种原因，不幸被浓烟卷进 的人，仅仅数分钟内，便不能逃脱。
一氧化碳的致毒机理


一氧化碳中毒是由于一氧化碳与血红蛋白 结合生成碳氧血红蛋白（HbCO），妨碍了 血红蛋白的携氧能力和氧合血红蛋白向组 织器官的正常供氧能力，造成全身器官组 织缺氧。 通常情况下，CO本身对组织细胞并无明显 毒性，其引起人体组织器官中毒的原因基 本上可以归结为碳氧血红蛋白形成以后所 造成的组织缺氧。