第四節 危險化學品消防發展趨勢
一、危險化學品消防研究動態
從20世紀70年代開始，英國、美國等發達國家便開始對危險化學品事故的預防與處置方面開展深入系統的研究。我國自20世紀80年代也開始了對危險化學品事故防控規律的研究，在數十年的研究發展下，取得了很大進展，并將研究成果廣泛運用于事故預防與事故處置中。本部分將從危險化學品安全管理的法律法規建設、危險化學品事故應急救援體系建設、危險化學品事故后果分析、危險化學品事故應急處置方面來闡述，并介紹盧林剛課題組在該領域取得的優秀成果。
1．危險化學品安全管理的法律法規建設
國內外對于危險化學品安全管理的法律法規建設都給予高度重視，并將其視為預防危險化學品事故發生的關鍵所在。20世紀80年代初期，國家科學技術委員會提出了要對危險化學品進行評價和采取措施防范的思想，討論制定了危險化學品評價和控制技術研究等國家科技項目，并制定了眾多危險化學品的行業標準，此舉為危險化學品的評價、控制和檢測管理提供了重要依據。1996年，我國頒布了《工業場所安全使用化學品規定》，規范了工業場所化學品的使用，有效改善了人們對于化學品安全的認識。1997年，我國的危險化學品研究工作發展得相對成熟一些之后，勞動部選擇北京、上海等6座城市開展了重大危險源普查的試點工作，并且取得了很好的效果。在此之后，在南京、重慶、泰安等地也開展了重大危險化學品檢查、監測、控制等工作[9]。與危險化學品有關的法律法規，比如GB 18218—2018《危險化學品重大危險源辨識》《危險化學品安全管理條例》和《安全生產法》等都對危險化學品的安全管理、檢測和控制提出了明確的規定。國家安全生產監督管理局在《危險化學品目錄》中列出了危險化學品名單[10]，將常規的化學品與危險化學品進行有效區分，使得監督執法人員開展安全管理工作更加有針對性，工作效率得到了很大提高，并在促進企業安全管理、防止重大災害性事故中起到一定的作用，有利于事故的預防和控制。
國外發達國家強化危險化學品的管理，在安全管理方面的法律法規已相當完善。英國頒布了8項相關的法律法規，美國在國內實行的相關法律法規達幾十部。國際上最典型的法規為GHS制度、CLP法規、REACH法規等，這些法規在使用對象與適用類別上存在一定的差異性[11，12]。
我國與西方工業發達國家相比，化工工業基礎差，起步晚，生產設備質量差且損耗嚴重，因此在生產中還存在眾多的事故隱患，在研究領域也沒有創造出適合我國工業國情的危險化學品控制系統。
2．危險化學品事故應急救援體系建設
危險化學品事故的頻發，促使世界各國加強化學事故應急救援體系建設。其基本歷程是：①醞釀階段：1976年以前是化學事故應急救援體系的第一階段。②起步階段：1976～1986年間，各國政府開始關注化學品的管理，頒布了一系列法令來加強對化學品的管理，可稱作第二階段。③完善階段：1986～2000年間，由于國際上化學事故頻發，尤其是1984年印度的博帕爾異氰酸甲酯儲罐泄漏的嚴重后果，引起各國的廣泛重視；在各國政府，危險化學品生產商、運輸商和經營商以及各類提供產品和信息服務的中介組織積極參與下，化學事故應急救援體系逐步完善。目前，化學事故應急救援體系正向全球一體化（Globally Harmonized System of Classification and Labeling of Chemicals，GHS）發展。隨著GHS的實施，化學品安全標簽、技術說明書等將形成新的國際標準。該標準雖非強制性，但與世界貿易組織（WTO）相結合后，將自動成為世界普遍采用的國際標準。總之，美國、日本、澳大利亞、歐盟各國等都有自己運行良好的應急救援管理體制，包括應急救援法規、管理機構、指揮體系、應急隊伍、資源保障和公民知情權以及提高災情透明度等方面，形成了比較完善的應急救援體系；非常重視危險化學品安全管理，組建了專門機構，建立了較為完善的法律、法規，形成了較為科學的化學事故應急救援體系。我國在探索化學事故應急救援體系建設過程中，既參考了美國、俄羅斯等的經驗做法，又結合了我國國情，是名副其實的中國特色的化學應急救援體系。
3．危險化學品事故后果分析
國外對危險化學品事故危害后果的研究起步較早。目前，常見的化學事故應急響應的擴散模型及相應的模擬軟件有美國能源部勞倫斯-利弗莫爾國家實驗室開發的SLAB、美國海岸警備隊和氣體研究所開發的DEGADIS、美國國家海洋和大氣局開發的ALOHA、哈茲邁特公司提出的ARCHIE、丹麥氣象研究所提出的DERMA、美國薩瓦納河技術中心和美國能源部共同建立的LPDM等。國外一些權威的技術資料也提供確定安全距離的有效方法，如北美運輸部編寫的《應急救援指南》（Emergency Response Guidebook，ERG）中提供了數千種危險化學品的緊急隔離距離和下風向疏散距離。我國在此方面的研究起步較晚。在確定危險化學品事故后果時，大多數是基于經驗。國內有關專家、學者翻譯的北美運輸部編寫的《應急救援指南》的數據，香港特別行政區災害防救委員會通過的《災害疏散避難作業原則》，臺灣行政當局災害防救委員會和環境保護署聯合頒布的《毒性化學物質災害疏散避難作業原則》（Toxic Chemical Disaster Evacuation Operation Principle，TCDEOP）[12]，這些技術資料提供了事故后果的量化數據。很多國家和行業標準、規范針對其行業特點對化工廠的安全距離做了詳細規定，如《石油化工企業設計防火規范》《原油和天然氣工程設計防火規范》《石油庫設計規范》《鋁鎂粉加工粉塵防爆安全規程》《煙花爆竹工廠設計規范》《氫氣使用安全技術規程》《乙炔站設計規范》等。
4．危險化學品事故應急處置
危險化學品事故危險性高、處置難點大、技術要求強，因此，世界各國非常重視危險化學品事故發生機理、處置技術、方法以及裝備的研究。
在危險化學品事故致災理論研究方面，災害系統理論認為致災因子在孕災環境的作用下對承災體進行打擊，當打擊強度超過了承災體的承受能力，則發生災害[13]；Henich提出了事故因果連鎖理論；軌跡交叉理論認為事故是人的不安全行為和物的不安全狀態在時間和空間上交叉所導致的；Cibson提出了“能量意外釋放論”。因此，在危險化學品事故的致因理論方面主要是從單一維度事故鏈的角度進行考慮，軌跡交叉理論也僅通過二維視角研究事故機理，較少通過多維視角來對事故的機理進行分析。
在危險化學品危險性預測方面，20世紀80年代歐美一些國家利用現場擴散實驗探究氣體及液體的擴散規律，例如Maplin Sands實驗、氣體瞬時和連續性擴散實驗、Burro實驗和Coyote實驗等[14]。我國化工部勞動保護研究所提出了5種泄漏模式和6種擴散模式，并且系統地總結了11種不同的泄漏源泄漏模式和擴散模式[15]；為了提高空氣質量預測的便捷性，胡晨燕等結合高斯擴散模型開發了一套系統軟件，能對空氣質量進行有效預測[16]；陳宏坤等認為擴散模型的整合是發展趨勢，擴散模型圖形化計算機操作的實現必須借助強大的空間分析和空間數據操作能力，即以動態鏈接庫的方式將各種相關組件和環境模型嵌入到集成環境中[17]。
在危險化學品事故應急處置的偵檢、防護、堵漏和洗消等關鍵環節，國內外重視針對性裝備的研發。例如在堵漏環節，快速封堵技術是危險化學品泄漏處置的重要技術。1927年，弗曼奈特技術公司研究開發了多重管道堵漏專用密封注劑；1928年壓密封技術出現，封堵技術在此之后得到了飛速發展。1956年之后，國內外對于各種泄漏部位的處置方法和相配套使用的密封注劑進行研制，最終研制出來并日趨完善，并且使注劑式帶壓密封技術的發展有了由中低溫到高溫高壓的飛躍式進步。例如：20世紀50年代后期，我國鋼鐵行業的技師們研發了頂壓焊技術，該技術主要用于泄漏的金屬容器、管道的焊接。70年代初期，我國生產的合成膠黏劑產品達到了600多種，“帶壓粘接封堵技術”應運而生。該項技術主要由磁力壓固粘接法、頂壓粘接法、T形巧栓法、填塞粘接法、引流粘接法、緊固粘接法等方法構成。70年代中期，超低溫和超高溫動態密封方法也涌現出來。80年代后期，適用于壓力管道或者儲罐的專用封堵工具有捆綁充氣式、管道外封式等，還出現了用模子、硬橡膠或金屬螺釘和螺紋密封膠黏劑進行封堵的方法[18]；針對儲罐泄漏液體噴射，研究者又開發了儲罐破裂專用的捆綁緊固法、充氣橡膠塞加壓充氣封堵的方法。到了90年代，注劑式帶壓密封技術已經占領市場。但這些傳統的封堵工具仍存在一些弊端，封堵嚴密的結構太復雜，結構簡單的密封不嚴；大多數封堵裝置不易加工制造和操作；膠黏劑配方無嚴格標準，但對其粘接強度與穩定性卻要求較高；封堵裝置比較笨重，不便攜帶，有的封堵裝置則因封堵不嚴而造成二次泄漏，產生更大的損失[19]。
洗消是危險化學品事故處置過程中必不可少的環節。目前，洗消研究主要側重于洗消技術和特種洗消劑的開發。現有的洗消技術包括物理洗消技術和化學洗消技術。其中，化學洗消技術主要包括以下幾種：中和洗消技術、氧化還原洗消技術、催化絡合洗消技術、表面活性洗消技術等[20]。通過這些技術研究開發了一系列洗消劑，如針對強酸（硫酸H2SO4、鹽酸HCl、硝酸HNO3）大量泄漏，利用有機超堿體系（DS2）和苛性堿（氫氧化鈉）進行酸堿中和反應的原理消除；以氯化、氧化為洗消機制的次氯酸鹽（三合二、次氯酸鈣）和有機氯胺洗消劑，可將硫醇、硫化氫、磷化氫、硫磷農藥、含硫磷的某些軍事毒劑等低價態的硫磷化合物迅速氧化成高價態的無毒化合物；美國Sandia國家實驗室（SNL）采用氧化技術，成功開發出Decon100型洗消劑；利用催化或絡合劑促使洗消劑與有毒化學物質快速絡合，加速毒物變成無毒物或低毒物，這類洗消劑能促使有毒的農藥（包括毒性較大的含磷農藥）水解，其水解產物是無毒的；敵腐特靈是發生化學品災害事故后應用廣泛且效果良好的洗消劑，對酸、堿、氧化劑和還原劑等腐蝕性化學物質以及芥子氣、刺激性毒劑等化學毒物均具有顯著的抗損傷作用，適用于人員洗消[21]。
現有洗消劑腐蝕性強、環境污染大；而高效環保洗消劑研發滯后，洗消技術應用基礎研究欠缺。針對典型危險化學品泄漏事故現場洗消技術難題，盧林剛課題組經過8年攻關，通過理論研究、技術創新、實驗分析、環評測試和實戰應用等，研制出適用于不同場景下氨氣、氯氣洗消的多組分細水霧和非水基吸附反應型洗消劑[22-25]；發明了新型溢油洗消劑，使泄漏的油品快速成膠并漂浮在水面上，易于回收利用[26]；研發了敵腐特靈替代品，打破了國外技術壟斷[27]；研發了芳香類危險化學品洗消的臭氧氧化和高效吸附協同洗消新技術[28-31]。這一系列高效、環保、廣譜的新型洗消劑，可以大幅度提升應急救援人員危險化學品事故現場的洗消能力。
在個人呼吸防護方面，以前我國個人呼吸裝備的防護效率低，適用面窄，技術過度依賴進口，缺少自主知識產權。針對典型危險化學品事故個人呼吸防護難題，基于納米TiO2可見光催化降解技術，盧林剛課題組研發出吸附苯系物濾毒罐[32]、常見毒害氣體的濾毒罐[33]；采用溶合潤濕技術，創新性地研發了一種防毒防煙口罩[34]。防護面罩過濾效率達97%以上，實現了對低濃度毒氣的有效防護；危險化學品事故中佩戴防護面罩可有效防護毒氣的傷害，提高救援人員的戰斗力，為人員逃生爭取更多的時間[35]。同時，創新編制了《危險化學品事故應急洗消及個人防護指南》，規范了應急救援人員現場洗消及其個人防護措施。
二、危險化學品消防的發展趨勢
危險化學品消防涵蓋的內容越來越豐富，任務越來越重。為了切實提升我國危險化學品事故的防控能力，從防、消兩個角度提出了更高的要求，今后一段時期，主要側重于以下領域的研究：
1．完善危險化學品事故應急救援體系
危險化學品事故一旦發生，需要通過科學的應急救援體系（管理體系和技術體系）將各種損失降到最低。今后我國應進一步重視危險化學品安全管理，增大人力、物力、財力的投入，組建專門機構，建立完善的法律、法規，制定科學合理的應急預案，健全事故應急技術體系，形成科學的化學事故應急救援體系。
2．危險化學品的危險辨識與評估
加強危險化學品風險的識別，并應用新的評估方法和手段了解、掌握危險化學品存在的危險性，不僅能定性，重要的是實現量化方法。加強多災種耦合事故的全過程風險識別與評估，為危險化學品風險管控提供依據。
3．危險化學品事故發生規律研究
近年來危險化學品事故頻發，尤其是多災種、重特大危險化學品事故的頻發，給人們的生命及財產造成重大損失。應加強新技術手段，如大數據、云計算等，深入挖掘事故發生、發展的基本規律，探究事故發生的機理，對事故處置提供決策支持。
4．危險化學品防火技術研究
根據危險化學品的危險特性，結合防火原理，針對危險性大、風險高的危險化學品場所，尤其是超大型儲罐、新建化工園區等，研發防火隔爆的設備，應用新的技術手段，開發防火、防爆新技術。
5．典型危險化學品及場所火災撲救技戰術方法研究
針對典型危險化學品及場所火災的新形勢、新特點，傳統的滅火技戰術方法不能有效發揮滅火救援過程中的人機效能，因此，應根據危險化學品事故發生規律、特點，增強安全防護意識，做好過程優化，發揮新技術、裝備的優勢，不斷創新火災撲救的新戰術、新技術。
6．危險化學品事故處置新型技術裝備的研究
為了充分發揮技術裝備在危險化學品事故處置過程中的作用，不斷改進現有技術裝備，研發智能化、自動化、模塊化、安全可靠的危險化學品新型技術、裝備，開發新型滅火劑、洗消劑等消防藥劑。
7．消防安全管理模式的創新
隨著我國消防救援隊伍改革的不斷升華，充分發揮消防力量在日常消防管理中的作用，是一個不斷借鑒和摸索的過程。因此，今后應結合危險化學品消防新形勢，根據消防專業化、職業化建設過程，積極探索危險化學品消防安全管理新模式，切實提高我國危險化學品消防安全管理水平。