第四节 危险化学品消防发展趋势
一、危险化学品消防研究动态
从20世纪70年代开始，英国、美国等发达国家便开始对危险化学品事故的预防与处置方面开展深入系统的研究。我国自20世纪80年代也开始了对危险化学品事故防控规律的研究，在数十年的研究发展下，取得了很大进展，并将研究成果广泛运用于事故预防与事故处置中。本部分将从危险化学品安全管理的法律法规建设、危险化学品事故应急救援体系建设、危险化学品事故后果分析、危险化学品事故应急处置方面来阐述，并介绍卢林刚课题组在该领域取得的优秀成果。
1．危险化学品安全管理的法律法规建设
国内外对于危险化学品安全管理的法律法规建设都给予高度重视，并将其视为预防危险化学品事故发生的关键所在。20世纪80年代初期，国家科学技术委员会提出了要对危险化学品进行评价和采取措施防范的思想，讨论制定了危险化学品评价和控制技术研究等国家科技项目，并制定了众多危险化学品的行业标准，此举为危险化学品的评价、控制和检测管理提供了重要依据。1996年，我国颁布了《工业场所安全使用化学品规定》，规范了工业场所化学品的使用，有效改善了人们对于化学品安全的认识。1997年，我国的危险化学品研究工作发展得相对成熟一些之后，劳动部选择北京、上海等6座城市开展了重大危险源普查的试点工作，并且取得了很好的效果。在此之后，在南京、重庆、泰安等地也开展了重大危险化学品检查、监测、控制等工作[9]。与危险化学品有关的法律法规，比如GB 18218—2018《危险化学品重大危险源辨识》《危险化学品安全管理条例》和《安全生产法》等都对危险化学品的安全管理、检测和控制提出了明确的规定。国家安全生产监督管理局在《危险化学品目录》中列出了危险化学品名单[10]，将常规的化学品与危险化学品进行有效区分，使得监督执法人员开展安全管理工作更加有针对性，工作效率得到了很大提高，并在促进企业安全管理、防止重大灾害性事故中起到一定的作用，有利于事故的预防和控制。
国外发达国家强化危险化学品的管理，在安全管理方面的法律法规已相当完善。英国颁布了8项相关的法律法规，美国在国内实行的相关法律法规达几十部。国际上最典型的法规为GHS制度、CLP法规、REACH法规等，这些法规在使用对象与适用类别上存在一定的差异性[11，12]。
我国与西方工业发达国家相比，化工工业基础差，起步晚，生产设备质量差且损耗严重，因此在生产中还存在众多的事故隐患，在研究领域也没有创造出适合我国工业国情的危险化学品控制系统。
2．危险化学品事故应急救援体系建设
危险化学品事故的频发，促使世界各国加强化学事故应急救援体系建设。其基本历程是：①酝酿阶段：1976年以前是化学事故应急救援体系的第一阶段。②起步阶段：1976～1986年间，各国政府开始关注化学品的管理，颁布了一系列法令来加强对化学品的管理，可称作第二阶段。③完善阶段：1986～2000年间，由于国际上化学事故频发，尤其是1984年印度的博帕尔异氰酸甲酯储罐泄漏的严重后果，引起各国的广泛重视；在各国政府，危险化学品生产商、运输商和经营商以及各类提供产品和信息服务的中介组织积极参与下，化学事故应急救援体系逐步完善。目前，化学事故应急救援体系正向全球一体化（Globally Harmonized System of Classification and Labeling of Chemicals，GHS）发展。随着GHS的实施，化学品安全标签、技术说明书等将形成新的国际标准。该标准虽非强制性，但与世界贸易组织（WTO）相结合后，将自动成为世界普遍采用的国际标准。总之，美国、日本、澳大利亚、欧盟各国等都有自己运行良好的应急救援管理体制，包括应急救援法规、管理机构、指挥体系、应急队伍、资源保障和公民知情权以及提高灾情透明度等方面，形成了比较完善的应急救援体系；非常重视危险化学品安全管理，组建了专门机构，建立了较为完善的法律、法规，形成了较为科学的化学事故应急救援体系。我国在探索化学事故应急救援体系建设过程中，既参考了美国、俄罗斯等的经验做法，又结合了我国国情，是名副其实的中国特色的化学应急救援体系。
3．危险化学品事故后果分析
国外对危险化学品事故危害后果的研究起步较早。目前，常见的化学事故应急响应的扩散模型及相应的模拟软件有美国能源部劳伦斯-利弗莫尔国家实验室开发的SLAB、美国海岸警备队和气体研究所开发的DEGADIS、美国国家海洋和大气局开发的ALOHA、哈兹迈特公司提出的ARCHIE、丹麦气象研究所提出的DERMA、美国萨瓦纳河技术中心和美国能源部共同建立的LPDM等。国外一些权威的技术资料也提供确定安全距离的有效方法，如北美运输部编写的《应急救援指南》（Emergency Response Guidebook，ERG）中提供了数千种危险化学品的紧急隔离距离和下风向疏散距离。我国在此方面的研究起步较晚。在确定危险化学品事故后果时，大多数是基于经验。国内有关专家、学者翻译的北美运输部编写的《应急救援指南》的数据，香港特别行政区灾害防救委员会通过的《灾害疏散避难作业原则》，台湾行政当局灾害防救委员会和环境保护署联合颁布的《毒性化学物质灾害疏散避难作业原则》（Toxic Chemical Disaster Evacuation Operation Principle，TCDEOP）[12]，这些技术资料提供了事故后果的量化数据。很多国家和行业标准、规范针对其行业特点对化工厂的安全距离做了详细规定，如《石油化工企业设计防火规范》《原油和天然气工程设计防火规范》《石油库设计规范》《铝镁粉加工粉尘防爆安全规程》《烟花爆竹工厂设计规范》《氢气使用安全技术规程》《乙炔站设计规范》等。
4．危险化学品事故应急处置
危险化学品事故危险性高、处置难点大、技术要求强，因此，世界各国非常重视危险化学品事故发生机理、处置技术、方法以及装备的研究。
在危险化学品事故致灾理论研究方面，灾害系统理论认为致灾因子在孕灾环境的作用下对承灾体进行打击，当打击强度超过了承灾体的承受能力，则发生灾害[13]；Henich提出了事故因果连锁理论；轨迹交叉理论认为事故是人的不安全行为和物的不安全状态在时间和空间上交叉所导致的；Cibson提出了“能量意外释放论”。因此，在危险化学品事故的致因理论方面主要是从单一维度事故链的角度进行考虑，轨迹交叉理论也仅通过二维视角研究事故机理，较少通过多维视角来对事故的机理进行分析。
在危险化学品危险性预测方面，20世纪80年代欧美一些国家利用现场扩散实验探究气体及液体的扩散规律，例如Maplin Sands实验、气体瞬时和连续性扩散实验、Burro实验和Coyote实验等[14]。我国化工部劳动保护研究所提出了5种泄漏模式和6种扩散模式，并且系统地总结了11种不同的泄漏源泄漏模式和扩散模式[15]；为了提高空气质量预测的便捷性，胡晨燕等结合高斯扩散模型开发了一套系统软件，能对空气质量进行有效预测[16]；陈宏坤等认为扩散模型的整合是发展趋势，扩散模型图形化计算机操作的实现必须借助强大的空间分析和空间数据操作能力，即以动态链接库的方式将各种相关组件和环境模型嵌入到集成环境中[17]。
在危险化学品事故应急处置的侦检、防护、堵漏和洗消等关键环节，国内外重视针对性装备的研发。例如在堵漏环节，快速封堵技术是危险化学品泄漏处置的重要技术。1927年，弗曼奈特技术公司研究开发了多重管道堵漏专用密封注剂；1928年压密封技术出现，封堵技术在此之后得到了飞速发展。1956年之后，国内外对于各种泄漏部位的处置方法和相配套使用的密封注剂进行研制，最终研制出来并日趋完善，并且使注剂式带压密封技术的发展有了由中低温到高温高压的飞跃式进步。例如：20世纪50年代后期，我国钢铁行业的技师们研发了顶压焊技术，该技术主要用于泄漏的金属容器、管道的焊接。70年代初期，我国生产的合成胶黏剂产品达到了600多种，“带压粘接封堵技术”应运而生。该项技术主要由磁力压固粘接法、顶压粘接法、T形巧栓法、填塞粘接法、引流粘接法、紧固粘接法等方法构成。70年代中期，超低温和超高温动态密封方法也涌现出来。80年代后期，适用于压力管道或者储罐的专用封堵工具有捆绑充气式、管道外封式等，还出现了用模子、硬橡胶或金属螺钉和螺纹密封胶黏剂进行封堵的方法[18]；针对储罐泄漏液体喷射，研究者又开发了储罐破裂专用的捆绑紧固法、充气橡胶塞加压充气封堵的方法。到了90年代，注剂式带压密封技术已经占领市场。但这些传统的封堵工具仍存在一些弊端，封堵严密的结构太复杂，结构简单的密封不严；大多数封堵装置不易加工制造和操作；胶黏剂配方无严格标准，但对其粘接强度与稳定性却要求较高；封堵装置比较笨重，不便携带，有的封堵装置则因封堵不严而造成二次泄漏，产生更大的损失[19]。
洗消是危险化学品事故处置过程中必不可少的环节。目前，洗消研究主要侧重于洗消技术和特种洗消剂的开发。现有的洗消技术包括物理洗消技术和化学洗消技术。其中，化学洗消技术主要包括以下几种：中和洗消技术、氧化还原洗消技术、催化络合洗消技术、表面活性洗消技术等[20]。通过这些技术研究开发了一系列洗消剂，如针对强酸（硫酸H2SO4、盐酸HCl、硝酸HNO3）大量泄漏，利用有机超碱体系（DS2）和苛性碱（氢氧化钠）进行酸碱中和反应的原理消除；以氯化、氧化为洗消机制的次氯酸盐（三合二、次氯酸钙）和有机氯胺洗消剂，可将硫醇、硫化氢、磷化氢、硫磷农药、含硫磷的某些军事毒剂等低价态的硫磷化合物迅速氧化成高价态的无毒化合物；美国Sandia国家实验室（SNL）采用氧化技术，成功开发出Decon100型洗消剂；利用催化或络合剂促使洗消剂与有毒化学物质快速络合，加速毒物变成无毒物或低毒物，这类洗消剂能促使有毒的农药（包括毒性较大的含磷农药）水解，其水解产物是无毒的；敌腐特灵是发生化学品灾害事故后应用广泛且效果良好的洗消剂，对酸、碱、氧化剂和还原剂等腐蚀性化学物质以及芥子气、刺激性毒剂等化学毒物均具有显著的抗损伤作用，适用于人员洗消[21]。
现有洗消剂腐蚀性强、环境污染大；而高效环保洗消剂研发滞后，洗消技术应用基础研究欠缺。针对典型危险化学品泄漏事故现场洗消技术难题，卢林刚课题组经过8年攻关，通过理论研究、技术创新、实验分析、环评测试和实战应用等，研制出适用于不同场景下氨气、氯气洗消的多组分细水雾和非水基吸附反应型洗消剂[22-25]；发明了新型溢油洗消剂，使泄漏的油品快速成胶并漂浮在水面上，易于回收利用[26]；研发了敌腐特灵替代品，打破了国外技术垄断[27]；研发了芳香类危险化学品洗消的臭氧氧化和高效吸附协同洗消新技术[28-31]。这一系列高效、环保、广谱的新型洗消剂，可以大幅度提升应急救援人员危险化学品事故现场的洗消能力。
在个人呼吸防护方面，以前我国个人呼吸装备的防护效率低，适用面窄，技术过度依赖进口，缺少自主知识产权。针对典型危险化学品事故个人呼吸防护难题，基于纳米TiO2可见光催化降解技术，卢林刚课题组研发出吸附苯系物滤毒罐[32]、常见毒害气体的滤毒罐[33]；采用溶合润湿技术，创新性地研发了一种防毒防烟口罩[34]。防护面罩过滤效率达97%以上，实现了对低浓度毒气的有效防护；危险化学品事故中佩戴防护面罩可有效防护毒气的伤害，提高救援人员的战斗力，为人员逃生争取更多的时间[35]。同时，创新编制了《危险化学品事故应急洗消及个人防护指南》，规范了应急救援人员现场洗消及其个人防护措施。
二、危险化学品消防的发展趋势
危险化学品消防涵盖的内容越来越丰富，任务越来越重。为了切实提升我国危险化学品事故的防控能力，从防、消两个角度提出了更高的要求，今后一段时期，主要侧重于以下领域的研究：
1．完善危险化学品事故应急救援体系
危险化学品事故一旦发生，需要通过科学的应急救援体系（管理体系和技术体系）将各种损失降到最低。今后我国应进一步重视危险化学品安全管理，增大人力、物力、财力的投入，组建专门机构，建立完善的法律、法规，制定科学合理的应急预案，健全事故应急技术体系，形成科学的化学事故应急救援体系。
2．危险化学品的危险辨识与评估
加强危险化学品风险的识别，并应用新的评估方法和手段了解、掌握危险化学品存在的危险性，不仅能定性，重要的是实现量化方法。加强多灾种耦合事故的全过程风险识别与评估，为危险化学品风险管控提供依据。
3．危险化学品事故发生规律研究
近年来危险化学品事故频发，尤其是多灾种、重特大危险化学品事故的频发，给人们的生命及财产造成重大损失。应加强新技术手段，如大数据、云计算等，深入挖掘事故发生、发展的基本规律，探究事故发生的机理，对事故处置提供决策支持。
4．危险化学品防火技术研究
根据危险化学品的危险特性，结合防火原理，针对危险性大、风险高的危险化学品场所，尤其是超大型储罐、新建化工园区等，研发防火隔爆的设备，应用新的技术手段，开发防火、防爆新技术。
5．典型危险化学品及场所火灾扑救技战术方法研究
针对典型危险化学品及场所火灾的新形势、新特点，传统的灭火技战术方法不能有效发挥灭火救援过程中的人机效能，因此，应根据危险化学品事故发生规律、特点，增强安全防护意识，做好过程优化，发挥新技术、装备的优势，不断创新火灾扑救的新战术、新技术。
6．危险化学品事故处置新型技术装备的研究
为了充分发挥技术装备在危险化学品事故处置过程中的作用，不断改进现有技术装备，研发智能化、自动化、模块化、安全可靠的危险化学品新型技术、装备，开发新型灭火剂、洗消剂等消防药剂。
7．消防安全管理模式的创新
随着我国消防救援队伍改革的不断升华，充分发挥消防力量在日常消防管理中的作用，是一个不断借鉴和摸索的过程。因此，今后应结合危险化学品消防新形势，根据消防专业化、职业化建设过程，积极探索危险化学品消防安全管理新模式，切实提高我国危险化学品消防安全管理水平。