CC BY
13УДК 614.841
DOI 10.25257/FE.2021.2.39-46
ПУЗАЧ Сергей Викторович Доктор технических наук, профессор Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: puzachsv@mail.ru
БОЛДРУШКИЕВ Очир Баатрович Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: avadanonstop@mail.ru
СУЛЕЙКИН Евгений Владимирович Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия
НОВЫЙ ПОДХОД К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПОКАЗАТЕЛЯ ТОКСИЧНОСТИ ПРИ СОВМЕСТНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ ЦИАНОВОДОРОДА И МОНООКСИДА УГЛЕРОДА ПРИ ПОЖАРЕ В ПОМЕЩЕНИИ
Выполнен анализ совместного токсичного воздействия циановодорода и монооксида углерода на организм человека при пожаре в помещении. Предложен новый подход к определению показателя токсичности при совместном воздействии вышеуказанных газов, основанный на аналитической зависимости среднеобъемной плотности токсичного газа от изменения среднеобъемной плотности кислорода. Выполнено сравнение теоретических и экспериментальных величин показателя токсичности, полученных в маломасштабной экспериментальной установке при горении кабельной продукции.
Ключевые слова: токсичные продукты горения, показатель токсичности, циановодород, монооксид углерода, парциальная плотность, удельный коэффициент образования.
Отравление токсичными продуктами горения является основной причиной гибели людей в условиях пожара - более чем в 70 % случаев [1]. Токсичные продукты горения образуются и распространяются вследствие термического разложения многокомпонентных материалов. Исследования в данной области [1-4] указывают на образование при горении различных материалов в полномасштабном помещении от 50 до 100 химических соединений, способных оказывать токсическое воздействие на организм человека.
Токсикологическая картина пожара имеет достаточно сложную структуру. Как правило, увеличение спектра токсичных веществ, образующихся при пожаре, связано с усложнением технологических процессов и ростом номенклатуры применяемых полимерных материалов.
В настоящее время при оценке строительных материалов по способности производить токсичные продукты горения используется метод определения показателя токсичности.
Под показателем токсичности понимается отношение количества материала к единице объёма замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала продукты горения вызывают определённый токсический эффект - гибель 50 % подопытных животных [1].
Определение показателя токсичности основывается на определении парциальных плотностей токсичных газов при маломасштабных экспериментах, которые не полной мере воспроизводят условия пожара в полномасштабных помещениях [5].
При оценке уровня опасности токсикологического эффекта продуктов горения на человека необходимо учитывать наиболее опасные токсиканты, которые образуются в достаточных концентрациях и обладают высокой биологической активностью даже при небольших концентрациях.
С точки зрения токсикологической опасности продуктов горения, основным токсикантом, активно образующимся в условиях пожара, принято считать монооксид углерода. Однако современные исследования токсикологической картины пожара [6-13] указывают на наличие токсикологически значимых концентрации различных химических соединений в крови пострадавших. В работах [7-9, 12] представлено, что отравление циановодородом во многих случаях являлось основной причиной гибели людей в условиях пожара.
Целью данной работы является разработка нового экспериментально-теоретического подхода к расчёту показателя токсичности при пожаре в полномасштабном условно герметичном помещении при совместном воздействии циановодорода и монооксида углерода на основе экспериментальных данных, полученных в маломасштабной экспериментальной установке.
ОСОБЕННОСТИ СОВМЕСТНОГО ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ЦИАНОВОДОРОДА И МОНООКСИДА УГЛЕРОДА
В соответствии с работами [1, 14] отравление токсичными продуктами горения в условиях
© Пузач С. В., Болдрушкиев О. Б.
Сулейкин Е. В
2021 39
пожара вызывает асфиксию и приводит к гибели вследствие удушающего токсикологического эффекта. С точки зрения пожарной опасности, удушающие газы (монооксид углерода, циановодород) являются основными токсикантами.
Характер и особенности токсикологического воздействия монооксида углерода хорошо изучены и имеют достаточную теоретическую и экспериментальную базу. Монооксид углерода относится к группе веществ, вызывающих изменения пигмента крови - гемоглобина. Отравление организма человека происходит при взаимодействии СО с гемоглобином и последующим образованием карбоксигемоглоби-на (НЬСО), который не способен передать кислород, что приводит к гематической гипоксии [15]. Помимо этого, монооксид углерода оказывает прямое поражающее воздействие на клеточные мембраны и митохондрии, что приводит к нарушению клеточного дыхания, тканевой гипоксии и блокировке центральной нервной системы. Тяжесть отравления монооксидом углерода зависит от концентрации СО во вдыхаемом воздухе и от времени экспозиции.
Критическая концентрация монооксида углерода при попадании в организм ингаляционным способом и времени экспозиции 5 минут равна
Рсо,кр = Мб'10-3 кг/м3.
Характер отравления циановодородом не имеет достаточной теоретической и экспериментальной базы, однако известен общий принцип отравления и основные токсикологические мишени.
Токсическое воздействие циановодорода на человека заключается в ингибировании цитохро-моксидазы путём взаимодействия с гемом Ре3+ -терминальным ферментом митохондриальной цепи переноса электронов [9, 14, 16]. Ингибирование цитохромоксидазы приводит к гистотоксической аноксии, при которой окислительный метаболизм в клетках доводится до полного прекращения. Инги-бирование цитохромоксидазы и нарушения окислительного метаболизма приводит к дисфункции процесса образования АТФ. Представленная цепочка нарушений в совокупности с цитотоксической гипоксией вызывает серьёзные метаболические нарушения в центральной нервной системе, что приводит к нарушениям восприятия и последующему параличу [9].
В работе [17] была обоснована критическая плотность циановодорода в воздухе рНШкр = 1,11 -10-5 кг/м3, при которой наблюдается раздражение слизистой оболочки глаз человека, что в значительной степени влияет на процесс безопасной эвакуации [17].
Таким образом, при отравлении циановодо-родом и монооксидом углерода ингибируется тот же фермент (митохондриальное дыхание), что говорит об аддитивном характере воздействия двух токсикантов.
В соответствии с исследованиями [18] наблюдаются изменения показателя токсичности по времени при совместном воздействии монооксида углерода и циановодорода, так как токсичное действие смеси НСЫ+СО увеличивается путём суммирования.
Поэтому необходима разработка нового подхода к определению показателя токсичности при совместном влиянии циановодорода и монооксида углерода.
В соответствии с работами [1, 18] показатель токсичности при совместном воздействии НСЫ и СО определяется по формуле:
и _ _Рно^_ + _Рсо_
Рнсч кр Рсо,
(1)
кр
где Нт - показатель токсичности; рНш - среднеобъ-ёмная парциальная плотность циановодорода, кг/м3; РН™кр - предельно допустимая (критическая) плотность циановодорода, кг/м3; рСО - среднеобъёмная парциальная плотность монооксида углерода, кг/м3; рСОкр - предельно допустимая (критическая) плотность монооксида углерода, кг/м3 [1, 18].
Для определения показателя токсичности по формуле (1) необходимо определить плотности монооксида углерода и циановодорода при горении исследуемых материалов. Определение плотностей рассматриваемых токсичных газов возможно экспериментальным путём и с использованием аналитического решения [17], позволяющего проводить расчёт плотности токсичного газа с погрешностью не более 5 % [17].
Аналитическое решение, полученное после совместного интегрирования дифференциальных законов сохранения массы токсичного газа и кислорода в интегральной модели расчёта динамики пожара в случае условно герметичного помещения, позволяет определить зависимости среднеобъемной парциальной плотности циановодорода и монооксида углерода от изменения среднеобъёмной парциальной плотности кислорода [17]:
Р;
(Рр2а ~ Ро2
(2)
где р; - среднеобъёмная парциальная плотность /-го токсичного газа (циановодород или монооксид углерода), кг/м3; р0га - среднеобъёмная парциальная плотность кислорода в помещении перед пожаром, кг/м3; Ь. - удельный коэффициент образования /-го токсичного газа (циановодород или монооксид углерода); ^ - удельный коэффициент потребления кислорода [5, 17].
Из выражения (2) видно, что при расчёте парциальных плотностей циановодорода и монооксида углерода можно использовать только значения плотности кислорода, величины удельных коэффициентов образования циановодорода и монооксида углерода, а также удельного коэффициента потребления кислорода.
Кроме того, в соотношение (2) не входят размеры помещения. Поэтому это выражение
справедливо для маломасштабных (экспериментальная установка) и полноразмерных помещений [17].
Используя формулу (2), выражение (1) можно представить в виде зависимости показателя токсичности только от изменения среднеобъёмной парциальной плотности кислорода в условно герметичном помещении:
Нт — Нт HCN + Нт со ■
HCN
^о2 Phcn,kp ¿о2 Рсо
кр у
(Ро2а-Ро2)>
(3)
где//.
r,HCN '
_ AiCN \РОга -Ро2)
- показатель токсичности
РНСМ,КР ^ ¿СО (р02а -Ро2)
по воздействию циановодорода; Нт со = - -
*Л)2 Рсо.кр
показатель токсичности по воздействию монооксида углерода.
Маломасштабная экспериментальная установка и методика проведения экспериментов
Экспериментальная установка состоит из нескольких основных элементов: теплоизолированной камеры сгорания, экспозиционной камеры, зонда отбора газа, электронагревательного излучателя, держателя образца, лазерного модуля и фоточувствительного элемента.
Камера сгорания состоит из электронагревательного излучателя и держателя образца, размещенного на электронных весах. Контроль
температуры и плотности падающего теплового потока осуществляется с помощью водоохлаждаемого датчика. Камера сгорания соединена с экспозиционной камерой теплоизолированным переходным рукавом [17, 19-21].
Экспозиционная камера представляет собой кубический объём (0,5887 м3). В целях постоянного контроля температуры в экспозиционном объёме предусмотрены 32 бронированных термопары по всему рассматриваемому объёму. Контроль над составом газовоздушной среды в экспозиционной камере осуществляется с помощью прецизионного газоаналитического оборудования, позволяющего определять концентрацию следующих газов: оксида углерода, диоксида углерода, циановодорода и кислорода [17, 19-21].
Конструктивно экспериментальная установка выполнена таким образом, что образующиеся вследствие термического разложения продукты горения поступают в экспозиционную камеру через переходной рукав из камеры сгорания. Схема экспериментальной установки представлена на рисунке / [ 17,19-21 ].
Эксперимент начинается с установки на электронагревательном элементе рабочей температуры 760 °С и плотности падающего теплового потока 60 кВт/м2. При выходе температуры и плотности падающего теплового потока на представленные значения подготовленный образец погружается в камеру сгорания. При проведении эксперимента фиксировались следующие величины: изменение массы образца, температура в экспозиционной камере, концентрации продуктов горения.
Рисунок 1. Схема модифицированной экспериментальной установки: 1 - камера сгорания; 2 - переходной рукав; 3 - экспозиционная камера; 4 - лазерный модуль; 5 - термопары; 6 - зонд отбора газа; 7 - вентилятор; 8 - фоточувствительный элемент; 9 - электронные весы; 10 - держатель образца;
11 - электронагревательный излучатель [17, 19, 20, 21] Figure 1. Modified experimental installation configuration: 1 - combustion chamber; 2 - transitional sleeve; 3 - exposure camera; 4 - laser module; 5 - thermocouples; 6 - ggs sampling probe; 7 - fan; 8 - photosensitive element; 9 - electronic scales; 10 - sample holder; 11 - electric heating radiator [17, 19, 20, 21]
Удельные коэффициенты образования цианово-дорода и монооксида углерода определяются исходя из значений массовой скорости выгорания исследуемого материала и парциальных плотностей НСЫ и СО в соответствии со следующей формулой [17, 18]:
U =
dx '
(4)
где V - внутренний объём установки, м3; ¥ - массовая скорость выгорания горючего материала, кг/с; т - время, с.
Удельный коэффициент потребления кислорода равен:
V Фо2
dx
(5)
СО
0,14
0
100
200
300
400
500
600 т, c
Рисунок 3. Зависимости удельного коэффициента образования монооксида углерода от времени горения изоляции кабеля:
1-3 - номера экспериментов Figure 3. Dependences of the specific coefficient of carbon monoxide formation on the burning time of the cable insulation:
1-3 - numbers of experiments
РЕЗУЛЬТАТЫ НАТУРНЫХ И ЧИСЛЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
В'
i
качестве исследуемых образцов были при-Ыяты образцы кабеля силового ВВГнг. Размеры экспериментальных образцов составляли 100x100 мм. Экспериментальные исследования проводились при температуре в помещении 22 °С, давлении 735 мм. рт. ст. и влажности воздуха 34 %.
Определение удельных коэффициентов образования токсичных газов проводилось в соответствии с формулой (4).
Зависимости величин удельных коэффициентов образования циановодорода и монооксида углерода от времени проведения эксперимента представлены на рисунках 2 и 3.
Полученные экспериментальные данные по удельным коэффициентам образования циановодо-рода и монооксида углерода указывают на то, что величины удельных коэффициентов непостоянны и изменяются со временем проведения эксперимента.
Зависимости величин удельного коэффициента потребления О2 от времени проведения
HCN 0,0006 -
0
100
200
300
400
500
600 т, c
Рисунок 2. Зависимости удельного коэффициента образования циановодорода от времени горения изоляции кабеля: 1-3 - номера экспериментов
Figure 2. Dependences of the specific coefficient of formation of hydrogen cyanide on the combustion time of the cable insulation: 1-3 - numbers of experiments
o2
1,41,2 -1 -
0,80,60,40,2 -
0
100
200
300
400
500
600 т, c
Рисунок 4. Зависимости удельного коэффициента потребления кислорода от времени горения изоляции кабеля:
1-3 - номера экспериментов Figure 4. Dependences of the specific oxygen consumption coefficient on the burning time of the cable insulation:
1-3 - numbers of experiments
экспериментов, в соответствии с формулой (5), представлены на рисунке 4.
Показатель токсичности определялся экспериментальным и предложенным теоретическим способами.
Экспериментальная величина показателя токсичности находилась из формулы (1), в которую подставлялись экспериментальные значения сред-необъёмных парциальных плотностей НСЫ и СО.
Расчётное значение показателя токсичности определялось из формулы (3), в которой использовались экспериментальные величины удельных коэффициентов образования циановодорода и монооксида углерода, а также удельного коэффициента потребления кислорода.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ПОКАЗАТЕЛЯ ТОКСИЧНОСТИ ОТ СРЕДНЕОБЪЕМНОЙ ПАРЦИАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ КИСЛОРОДА
И
з рисунка 5 видно, что теоретическое значение показателя токсичности, полученное
3
Рисунок 5. Зависимости показателя токсичности от среднеобъемной парциальной плотности кислорода при горении изоляции кабеля: ■ А, ♦ - эксперимент (формула (1)); 1-3 - расчёт (формула (3))
Figure 5. Dependence of the toxicity index on the average volumetric oxygen density during cable insulation combustion:
■, ▲, ♦ - experiment (formula (1)); 1-3 - calculation (formula (3))
с использованием формулы (3) и экспериментальных значений удельных коэффициентов (ЬНСЫ, ЬСО и ЬО2), совпадает с экспериментальными значениями (формула (1)) с погрешностью, не превышающей 20 %.
Таким образом, предложенный в данной работе экспериментально-теоретический подход с достаточной для практических целей точностью позволяет определить показатель токсичности при совместном воздействии циановодорода и монооксида углерода с использованием аналитического решения (3), которое справедливо как для маломасштабной установки, так и для полномасштабного помещения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Совместное воздействие на организм человека циановодорода и монооксида углерода вследствие аддитивного характера воздействия данных токсикантов существенно влияет на показатель токсичности при пожаре в помещении.
Предложенный в работе экспериментально-теоретический подход позволяет обосновать определение показателя токсичности в полномасштабном условно герметичном помещении при совместном воздействии монооксида углерода и циановодорода двумя способами, основанными на экспериментальном исследовании горения веществ и материалов в маломасштабной опытной установке:
- экспериментальное измерение зависимостей среднеобъёмных парциальных плотностей НСЫ и СО (формула (1));
- экспериментальное определение удельных коэффициентов образования НСЫ и СО, удельного коэффициента потребления О2, а также парциальной плотности О2 (формула (3)).
Поэтому при расчёте среднеобъёмных парциальных плотностей НСЫ и СО в полномасштабном условно герметичном помещении можно не решать дифференциальные уравнения законов сохранения массы вышеуказанных токсичных газов. При этом решается дифференциальное уравнение закона сохранения массы кислорода и по величине среднеобъёмной парциальной плотности кислорода находится показатель токсичности по выражениям (1) или (3) с использованием экспериментальных данных, полученных в маломасштабной опытной установке.
ЛИТЕРАТУРА
1. Иличкин В. С. Токсичность продуктов горения полимерных материалов. Принципы и методы определения. СПб.: Химия: Санкт-Петербург. отд-ние, 1993. 136 с.
2. Исаева Л. К. Пожары и окружающая среда. М.: Калан, 2001. 222с.
3. Щеглов П. П., Иванников В. Л. Пожароопасность полимерных материалов. М.: Стройиздат, 1992. 112 с.
4. Kim N.K., Cho N.W., Rie D.Ho. A Study on the Risk of Particulate Materials Included in the Combustion Products of Building Materials // Fire Science and Engineering. 2016. Vol. 30. Iss. 1. Pp. 43-48. D0I:10.7731/KIFSE.2016.30.1.043
5. Пузач С. В., Пузач В. Г., Доан В. М. К определению показателя токсичности продуктов горения веществ и материалов в помещении [Электронный ресурс] // Пожаровзрывобезопасность. 2011. Т. 20. № 4. C. 4-12. Режим доступа: https://cyberleninka. ru/article/n/k-opredeleniyu-pokazatelya-toksichnosti-produktov-goreniya-goryuchih-veschestv-i-materialov-v-pomeschenii (дата обращения 16.01.2021).
6. Белешников И. Л. Судебно-медицинская оценка содержания цианидов в органах и тканях людей, погибших в условиях пожара: автореф. дис. ... канд. мед. наук. СПб., 1996. 24 с.
7. Juergen P. Acute inhalation toxicity of carbon monoxide and hydrogen cyanide revisited: Comparison of models to disentangle the concentration x time conundrum of lethality and incapacitation // Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2016. Vol. 80. Pp. 173-182. D0I:10.1016/j.yrtph.2016.06.017
8. Levin B. C, Kuligowski E. D. Toxicology of fire and smoke // Inhalation Toxicology. 2005. Vol. 2. Pp. 205-228. D0I:10.1201/9781420037302.ch10
9. AnseeuwK, DelvauN., Burillo-Putze G, DelacoF., GeldnerG., HolmstromP, LambertY, SabbeM. Cyanide poisoning byfire smoke inhalation: a European expert consensus // European Journal of Emergency Medicine. 2013. Vol. 20. Iss. 1. Pp. 2-9. D0I:10.1097/MEJ.0b013e328357170b
10. Hartzell G. E, Priest D. N, Switzer W. G. Modeling of Toxicological Effects of Fire Gases: Mathematical Modeling of Intoxication of Rats By Carbon Monoxide and Hydrogen Cyanide // Journal of Fire Sciences. 1985. Vol. 3. Iss. 2. Pp. 115-128. D0I:10.1177/073490418500300204
11. Sweeney L M, Sommerville D. R, Goodwin M. R, James R. A, Channel S. R. Acute toxicity when concentration varies with time: A case study with carbon monoxide inhalation by rats // Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2016. Vol. 80. Pp. 102-115. D0I:10.1016/j.yrtph.2016.06.014
12. Anderson R. A, Harland W. A. Fire Deaths in the Glasgow Area: III the Role of Hydrogen Cyanide // Sage Pub journals. 1982. Vol. 22. Iss. 1. Pp. 35-40. D0I:10.1177/002580248202200106
13. Kuligowski E. D. Compilation of data on the sublethal effects of fire effluent. Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology, 2009. P. 47.
14. Ballantyne B. Toxicology // Encyclopedia of Polymer Science and Engineering. 1989. Vol. 16. Iss. 2. Pp. 879-930.
15. Курсов С. В. Монооксид углерода: физиологическое значение и токсикология [Электронный ресурс] // МНС. 2015. № 6 (69). Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/ monooksid-ugleroda-fiziologicheskoe-znachenie-i-toksikologiya (дата обращения 25.01.2021).
16. Orloff K, Kaplan B, Kowalski P. Hydrogen cyanide in ambient air near a gold heap leach field: Measured vs. modeled
concentrations // Atmospheric Environment. 2006. Vol. 40. Iss. 17. Pp. 3022-3029. D0I:10.1016/j.atmosenv.2005.09.089
17. Пузач С. В., Болдрушкиев О. Б. Определение парциальной плотности циановодорода при пожарах на объектах энергетики // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2020. № 3. С. 5-10. D0I:10.25257/FE.2020.3.5-10
18. Пузач С. В., Доан В. М, Нгуен Т. Д., Сулейкин Е. В., Акпе-ров Р. Г. Образование, распространение и воздействие на человека токсичных продуктов горения при пожаре в помещении. Монография / Под ред. С. В. Пузача. М.: Академия ГПС МЧС России, 2017. 130 с.
19. Пузач С. В., Сулейкин Е. В. Новый теоретико-экспериментальный подход к расчёту распространения токсичных газов
при пожаре в помещении // Пожаровзрывобезопасность. 2016. Т. 25. № 2. С. 13-20. 001:10.18322/РУБ.2016.25.02.13-20
20. Пузач С. В., Сулейкин Е. В., Акперов Р. Г., Пузач В. Г. Об экспериментальной оценке токсичности продуктов горения при пожаре в помещении [Электронный ресурс] // Технологии техносферной безопасности. 2013. Вып. 4 (50). С. 1-9. Режим доступа: http://academygps.ucoz.ru/ttb/2013-4/2013-4.html (дата обращения 16.04.2021).
21. Пузач С. В., Болдрушкиев О. Б. Определение удельного коэффициента образования и критической парциальной плотности циановодорода и моноксида углерода при пожаре в помещении // Пожаровзрывобезопасность. 2019. Т. 25. № 5. С. 19-26. Э01:10.18322/РУБ.2019.28.05.19-26
Материал поступил в редакцию 31 марта 2021 года.
Sergey PUZACH
Grand Doctor in Engineering, Professor
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
E-mail: puzachsv@mail.ru
Ochir BOLDRUSHKIEV
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia E-mail: avadanonstop@mail.ru
Evgeni SULEYKIN
State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
A NEW APPROACH TO DETERMING THE TOXICITY INDEX UNDER THE JOINT IMPACT OF HYDROGEN CYANIDE AND CARBON MONOXIDE DURING
A FIRE IN THE ROOM
ABSTRACT
Purpose. The authors describe a new experimental and theoretical approach to calculating the toxicity index during a fire in a full-scale conditionally sealed room under the joint impact of hydrogen cyanide and carbon monoxide on the basis of experimental data obtained in a small-scale experimental installation.
Methods. The differential equations relating to the laws of mass conservation of hydrogen cyanide, carbon monoxide, and oxygen in a conditionally sealed volume are solved simultaneously. The experimental method is used to study the combustion parameters of modern cable products.
Findings. The combined effect of hydrogen cyanide and carbon monoxide on the human body due to the additive nature of the effects of these toxicants significantly affects the toxicity index during a fire in the room.
Experimental data concerning the coefficients of hydrogen cyanide, carbon monoxide formation, and the coefficient of oxygen consumption during the combustion of modern cable products have been obtained in a small-scale pilot installation.
The analytical formula using the obtained experimental data for calculating the toxicity index in a full-scale room has been proposed.
Comparison of the results of numerical and experimental studies showed that the calculation of the toxicity index according to the proposed formula are somewhat similar to the experimental values.
Research application field. The results of the study are aimed at improving the accuracy of calculating the time of blocking escape routes with toxic gases.
Conclusions. The approach proposed in this paper allows determining the toxicity index during a fire in a full-scale room under the joint impact of carbon monoxide and hydrogen cyanide using the experimental-theoretical dependence of the partial density of the toxic gas on the change in the partial oxygen density obtained in a small-scale pilot installation.
Key words: toxic combustion products, toxicity index, hydrogen cyanide, carbon monoxide, partial density, specific coefficient of formation.
REFERENCES
1. Hichkin V.S. Toksichnost produktov goreniya polimernykh materialov. Printsipy i metody opredeleniya [Toxicity of combustion products of polymeric materials. Principles and methods of determination]. St. Petersburg, Khimia Publ., 1993. 136 p.
2. Isaeva L.K. Pozhary i okruzhayushchaya sreda [Fires and the environment]. Ekaterinburg, Kalan Publ., 2001. 222 p.
3. Shcheglov P.P., Ivannikov V.L. Pozharoopasnost' polimernykh materialov [Fire hazard of polymer materials], 1992. Moscow. Stroyizdat Publ. 112 p.
4. Kim N.K., Cho N.W., Rie D.Ho. A Study on the Risk of Particulate Materials Included in the Combustion Products of Building Materials. Fire Science and Engineering. 2016, vol. 30, iss. 1. pp. 43-48. (in Russ.). D0I:10.7731/KIFSE.2016.30.1.043
5. Puzach S.V., Puzach V.G., Doan V.M. To the determination of the toxicity index of the combustion products of substances and materials in the room. Pozharovzryvobezopasnost (Fire and Explosion Safety). 2011, vol. 20, iss. 4, pp. 4-12 (in Russ.).
6. Beleshnikov I.L. Sudebno-meditsinskaya otsenka soderzhaniya tsianidov v organakh i tkanyakh lyudey, pogibshikh v usloviyakh pozhara: avtoref. dis.... kand. med. nauk [Forensic medical assessment of the content of cyanide in the organs and tissues of people who died in a fire. Abstr. dr. med. sci. diss.]. St. Petersburg, Saint Petersburg State Medical University n.a. academician I.P. Pavlov, 1996. 24 p. (in Russ.)
7. Juergen P. Acute inhalation toxicity of carbon monoxide and hydrogen cyanide revisited: Comparison of models to disentangle the concentration x time conundrum of lethality and incapacitation // Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2016, vol. 80, pp. 173-182. D0l:10.1016/j.yrtph.2016.06.017
8. Levin B.C, Kuligowski E.D. Toxicology of fire and smoke. Inhalation Toxicology. 2005, vol. 2, pp. 205-228. D0I:10.1201/9781420037302.ch10
9. Anseeuw K., Delvau N., Burillo-Putze G., De laco F., Geldner G., Holmstrom P., Lambert Y., Sabbe M. Cyanide poisoning by fire smoke inhalation: a European expert consensus. European Journal of Emergency Medicine. 2013, vol. 20, iss. 1, pp. 2-9. D0I:10.1097/MEJ.0b013e328357170b
10. Hartzell G.E., Priest D.N., Switzer W.G. Modeling of Toxicological Effects of Fire Gases: Mathematical Modeling of Intoxication of Rats By Carbon Monoxide and Hydrogen Cyanide. Journal of Fire Sciences. 1985, vol. 3, iss. 2, pp. 115-128. D0I:10.1177/073490418500300204
11. Sweeney L.M., Sommerville D.R., Goodwin M.R., James R.A., Channel S.R. Acute toxicity when concentration varies with time: A case study with carbon monoxide inhalation by rats // Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2016, vol. 80, pp. 102-115. D0I:10.1016/j.yrtph.2016.06.014
© Puzach S., Boldrushkiev O., | Suleykin E.| 2021
45
12. Anderson R.A., Harland W.A. Fire Deaths in the Glasgow Area: III the Role of Hydrogen Cyanide. Sage Pub journals. 1982, vol. 22, iss. 1, pp. 35-40. D0l:10.1177/002580248202200106
13. Kuligowski E.D. Compilation of data on the sublethal effects of fire effluent. Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology, 2009. P. 47.
14. Ballantyne B. Toxicology // Encyclopedia of Polymer Science and Engineering. 1989, vol. 16, iss. 2, pp. 879-930.
15. Kursov S.V. Carbon monoxide: physiological significance and toxicology. Meditsina neotlozhnykh sostoianii (Emergency medicine). 2015, no. 6 (69), pp. 9-16. (in Russ.).
16. Orloff K. G., Kaplan B., Kowalski P. Hydrogen cyanide in ambient air near a gold heap leach field: Measured vs. modeled concentrations. Atmospheric Environment. 2006, vol. 40, iss. 17, pp. 3022-3029. D0I:10.1016/j.atmosenv.2005.09.089
17. Puzach S.V., Boldrushkiev O.B. Determination of hydrogen cyanide partial density at power facilities fires. Pozhary i chrezvychaynyye situatsii: predotvrashcheniye, likvidatsiya (Fire and Emergencies: Prevention, Elimination). 2020, no. 3, pp. 5-10. (in Russ.). D0I:10.25257/FE.2020.3.5-10
18. Puzach S.V., Doan V.M., Nguen T.D., Suleikin E.V., Akperov R.G. Obrazovanie, rasprostranenie i vozdeistvie na cheloveka toksichnykh produktov goreniia pri pozhare v pomeshchenii [Formation, distribution and human exposure to toxic gorenje products in indoor fires]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2017. 130 p.
19. Puzach S.V., Suleykin E.V. New united theoretical and experimental approach to the calculation of the distribution of toxic gases in case of fire in the room. Pozharovzryvobezopasnost (Fire and Explosion Safety). 2016, vol. 25, iss. 2, pp. 13-20 (in Russ.). D0I:10.18322/PVB.2016.25.02.13-20.
20. Puzach S.V., Suleikin E.V., Akperov R.G., Puzach V.G. About experimental toxicity assessment of combustion products at fire in premise // Tehnologii tehnosfernoj bezopasnosti (Technology of technosphere safety), 2013. Vol. 4 (50). Pp. 1-9. Available at: http://academygps.ucoz. ru/ttb/2013-4/2013-4.html (accessed April 16, 2021) (in Russ.).
21. Puzach S.V., Boldrushkiev O.B. Defining the specific formation coefficient and the critical partial density of hydrogen cyanide and carbon monoxide at the fire indoors. Pozharovzryvobezopasnost (Fire and Explosion Safety). 2019, vol. 28, iss. 5, pp. 19-26 (in Russ.). DOI:10.18322/PVB.2019.28.05.19-26
