自吸過濾式逃生呼吸器產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)分析*

譚雯莉 楊小兵 楊博 張守鑫 陸林 潘宏杰 張明明

(1. 軍事科學(xué)院防化研究院，國民核生化災(zāi)害防護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100191； 2. 霧霾健康效應(yīng)與防護(hù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100191； 3. 中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院 北京 200233)

0 引言

呼吸防護(hù)裝備，又稱呼吸器或呼吸防護(hù)用品，是用于保護(hù)有毒有害環(huán)境中相關(guān)人員人身健康與生命安全的最后一道防線?！秱€體防護(hù)裝備術(shù)語》(GB/T 12903—2008)[1]中將呼吸防護(hù)裝備定義為防御缺氧空氣和空氣污染物進(jìn)入呼吸道的裝備。根據(jù)《呼吸防護(hù)用品 實(shí)用性能評價》(GB/T 23465—2009)[2]，呼吸防護(hù)用品又叫呼吸器，是防御缺氧空氣和(或)空氣污染物進(jìn)入呼吸道的防護(hù)用品。

呼吸器按用途可分為職業(yè)用作業(yè)型呼吸器和逃生用一次性呼吸器。這兩類呼吸器均又可分為過濾式呼吸器和隔絕式呼吸器。過濾式呼吸器是能把吸入的作業(yè)環(huán)境空氣通過凈化部件的吸附、吸收、催化或過濾等作用，除去其中有害物質(zhì)后作為氣源的呼吸防護(hù)用品。在逃生用呼吸器中，過濾式逃生呼吸器可分為自吸過濾式逃生呼吸器和動力送風(fēng)式逃生呼吸器；隔絕式逃生呼吸器包括壓縮空氣逃生呼吸器、化學(xué)氧氣逃生呼吸器、壓縮氧氣逃生呼吸器等類型。

過濾式逃生呼吸器屬于應(yīng)急逃生產(chǎn)品中的一類重要產(chǎn)品，美國等發(fā)達(dá)國家在2001年的“9·11”恐怖事件后，日益重視應(yīng)急逃生面具的基礎(chǔ)研究、產(chǎn)品開發(fā)及標(biāo)準(zhǔn)化工作。目前，在呼吸防護(hù)領(lǐng)域具有影響力的美國3M公司、Honeywell公司、MSA公司、英國的Avon公司、德國的Dr?ger公司等均有設(shè)計(jì)、生產(chǎn)自吸過濾式逃生呼吸器產(chǎn)品的能力，分別在各國有相應(yīng)的主營產(chǎn)品。而我國在該領(lǐng)域僅有類似的消防自救器，對于工業(yè)逃生而言，對該產(chǎn)品還缺乏深入研究。為此，本文將重點(diǎn)研究國內(nèi)外現(xiàn)有產(chǎn)品現(xiàn)狀，全面梳理相關(guān)裝備及技術(shù)發(fā)展情況，提煉該類產(chǎn)品的通用特性與部分核心技術(shù)指標(biāo)，并結(jié)合國內(nèi)外自吸過濾式逃生呼吸器標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)要求，以期為我國正在進(jìn)行的強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)《呼吸防護(hù) 自吸過濾式逃生呼吸器》的制定工作提供有力的技術(shù)支撐。

1 自吸過濾式逃生呼吸器概述

自吸過濾式逃生呼吸器按照過濾件數(shù)量可分為單濾毒罐式和雙濾毒盒式。單濾毒罐自吸過濾式逃生呼吸器由面罩和單一濾毒罐(或過濾件)組成，根據(jù)眼窗的數(shù)量和大小可分為雙目式、單目式和全臉式3種[3]，根據(jù)人體使用方式的不同又可分為口具式和頭罩式。單濾毒罐頭罩型自吸過濾式逃生呼吸器是目前應(yīng)用最為廣泛的一類應(yīng)急逃生呼吸器，工業(yè)領(lǐng)域已有多款此類產(chǎn)品應(yīng)用于不同的作業(yè)場所，該產(chǎn)品特點(diǎn)區(qū)別于一般呼吸器，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①產(chǎn)品輕量化、易攜帶。危險化學(xué)品相關(guān)的行業(yè)，如含硫油氣井等場所，均要求作業(yè)人員隨身攜帶過濾式逃生呼吸器。②結(jié)構(gòu)簡單、易穿戴。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡潔，多數(shù)產(chǎn)品經(jīng)培訓(xùn)后最快可5 s內(nèi)完成呼吸器的正確穿戴。③操作簡單、易掌握。穿戴操作簡單，普通員工經(jīng)簡單培訓(xùn)即能掌握和使用。為了更好地了解國內(nèi)外產(chǎn)品的性能與特點(diǎn)，本文將對現(xiàn)有市場上的國內(nèi)外主流產(chǎn)品進(jìn)行總結(jié)和分析，以期科學(xué)指導(dǎo)我國相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定。

2 國內(nèi)外產(chǎn)品現(xiàn)狀

2.1 口具型自吸過濾式逃生呼吸器

口具型自吸過濾式逃生呼吸器通常采用鼻甲、咬嘴型式組件密封鼻腔，僅以口部作為吸入經(jīng)凈化的空氣的通道，便于在緊急情況下輕松、快速地佩戴，利于快速反應(yīng)。

典型產(chǎn)品有MSA公司的miniSCAPE微型逃生呼吸器(見圖1)，是專為逃離毒氣泄漏區(qū)域而設(shè)計(jì)的自吸過濾式逃生呼吸器。在實(shí)際應(yīng)用過程中，佩戴重量130 g，包裝尺寸85 mm×65 mm×112 mm，防護(hù)時間5 min，儲存壽命4 a，體積小巧，攜帶方便，操作簡單。

Dr?ger公司PARAT系列3160自吸過濾式逃生呼吸器(見圖2)，包裝尺寸170 mm×110 mm×60 mm，防護(hù)時間15 min，配備ABEK15多種氣體多功能過濾罐。上述2款口具型產(chǎn)品，均符合DIN 58647-7標(biāo)準(zhǔn)[4]。

圖1 MSA miniSCAPE逃生呼吸器

圖2 Dr?ger PARAT 3160逃生呼吸器

2.2 頭罩式自吸過濾式逃生呼吸器

頭罩式自吸過濾式逃生呼吸器相比口具型自吸過濾式逃生呼吸器，能提供更全面的防護(hù)，有些消防逃生呼吸器還在頭罩的基礎(chǔ)上外加了披肩，以期得到更多的防護(hù)。市場上大多數(shù)頭罩式自吸過濾式逃生呼吸器設(shè)計(jì)為亮黃色或橙色等顯目的顏色，這些顏色在濃煙情況時更易被救援人員發(fā)現(xiàn)。

典型產(chǎn)品有Dr?ger公司的PARAT系列，佩戴最快僅需5.3 s，自動束緊，無需多余調(diào)整，其特殊設(shè)計(jì)的口鼻罩適合所有臉型。Dr?ger PARAT 7500(見圖3)的高性能ABEK CO P3過濾罐符合EN 403:2004標(biāo)準(zhǔn)[5]和 DIN 58647-7標(biāo)準(zhǔn)，可有效過濾掉各種與火災(zāi)相關(guān)的有毒工業(yè)氣體、蒸氣和顆粒物。

MSA公司的EscapeTMCBRN自吸過濾式逃生呼吸器(見圖4)，防護(hù)時間15 min，分大、中、小3個型號。

MSA公司還專門為火災(zāi)逃生設(shè)計(jì)了S-Cap系列自吸過濾式逃生呼吸器(見圖5)，該系列逃生呼吸器符合歐盟EN 403標(biāo)準(zhǔn)，防護(hù)時間15 min，內(nèi)置棉質(zhì)防護(hù)頸套，提供了更多的安全保障，操作簡單、佩戴快捷。

圖3 Dr?ger PARAT 7500逃生呼吸器

圖4 MSA EscapeTMCBRN自吸過濾式逃生呼吸器

圖5 MSA S-Cap系列逃生呼吸器

韓國Sangong NBC Cilivian Mask (見圖6)是一種低成本、均碼的逃生頭套，符合韓國KS M 6885:2009標(biāo)準(zhǔn)，頭罩質(zhì)量430 g，防護(hù)時間：PS至少10 min，CK至少15 min。

圖6 Sangong 核生化公眾用逃生呼吸器

俄羅斯 GDZK-U 逃生用防毒面具(見圖7)，是專為發(fā)生工業(yè)事故和火災(zāi)的地區(qū)緊急疏散平民和工人而設(shè)計(jì)，該產(chǎn)品使用質(zhì)量不大于1 000 g，包裝尺寸180 mm×180 mm×130 mm，具備一定的阻燃性能，使用溫度為0～60 ℃，儲存壽命3 a。

圖7 GDZK-U 逃生用防毒面具

2.3 雙濾毒盒型自吸過濾式逃生呼吸器

雙濾毒盒型自吸過濾式逃生呼吸器與單濾毒罐自吸過濾式逃生呼吸器顯著不同的是帶有2個濾毒盒，可在一定程度上降低佩戴者的呼吸阻力，防護(hù)時間更長，一般大于30 min。North公司的ER2000(見圖8)是其典型代表，它采取均碼設(shè)計(jì)，佩戴質(zhì)量不大于1 000 g，佩戴時間小于30 s，防護(hù)時間大于30 min(雙罐)。

圖8 North ER2000逃生呼吸器

還有一類產(chǎn)品設(shè)計(jì)為可折疊模式，能顯著減小包裝體積，使逃生呼吸器便于攜帶和存儲。如Avon公司的NH15緊急逃生頭罩(見圖9)和德國Helsatech 公司的Potomac 緊急逃生面具(見圖10)。NH15十分小巧，防護(hù)時間15 min，儲存壽命5 a。NH15不僅可以防御所有CBRN威脅，而且還可以保護(hù)面部免遭液體飛濺，且成本低，特別適合警察、緊急醫(yī)療服務(wù)和消防人員使用。其質(zhì)量625 g，包裝尺寸150 mm×100 mm×90 mm，儲存壽命5 a，防護(hù)時間為對芥子氣、氯化氰至少30 min，對氨氣、環(huán)己烷、甲醛、光氣等至少45 min。Potomac緊急逃生面具是一款輕型保護(hù)裝置，包裝尺寸160 mm×80 mm×60 mm，可在6 s內(nèi)完成佩戴，防護(hù)時間為對氨氣28 min、氯氣80 min、氯化氰至少30 min、光氣71 min、二氧化硫127 min。

圖9 Avon EH15逃生頭罩

圖10 Helsatech Potomac 緊急逃生面具

我國暫無工業(yè)用自吸過濾式逃生呼吸器，只有消防用自吸過濾式逃生呼吸器。浙安TZL30(見圖11)過濾式消防自救呼吸器符合國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑火災(zāi)逃生避難器材 第7部分：過濾式消防自救呼吸器》(GB 21976.7—2012)[6]。TZL30過濾式消防自救呼吸器能有效防止火災(zāi)時產(chǎn)生的一氧化碳(CO)、有毒煙霧對人體的傷害。其佩戴質(zhì)量不大于1 000 g，CO防護(hù)濃度0～1%，防護(hù)時間不小于30 min。

圖11 浙安TZL30 消防自救呼吸器

3 產(chǎn)品技術(shù)性能比對與標(biāo)準(zhǔn)分析

從上述分析和介紹來看，國外在過濾式逃生呼吸器研究與產(chǎn)品開發(fā)方面做了大量細(xì)致的工作，從材料選擇、號型與型式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能評估、標(biāo)準(zhǔn)制修訂等方面進(jìn)行了系統(tǒng)、深入地研究，開發(fā)并向市場投放了一系列過濾式逃生呼吸器產(chǎn)品，目前主流的產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 國外自吸過濾式逃生呼吸器產(chǎn)品主要技術(shù)參數(shù)

從表1可以看出，基本上所有產(chǎn)品的產(chǎn)品總重量不超過1 000 g，部分口具型式結(jié)構(gòu)或簡易結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品重量在200 g左右，說明這類產(chǎn)品對重量的要求比較高，也體現(xiàn)了產(chǎn)品本身的應(yīng)急特性。

從認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)上看，市場主流產(chǎn)品都以德國1997年制定并頒布實(shí)施的DIN 58647-7或歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN 403作為認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。在防護(hù)對象上，過濾式逃生呼吸器的防護(hù)對象包括環(huán)己烷、氯氣、硫化氫、氫氰酸、二氧化硫、氨氣、丙烯醛、鹽酸、一氧化碳等。EN 403里面規(guī)定過濾元件要能夠耐受丙烯酸、HCl、HCN以及不同濃度的CO。在防護(hù)時間的要求上，DIN 58647-7將過濾元件的防護(hù)時間分為5、10、15 min 3個等級，EN 403里提出防護(hù)時間不小于15 min。美國MSA miniSCAPE、德國Dr?ger PARAT 3160、德國Dr?ger PARAT 7500等產(chǎn)品就是符合DIN 58647-7標(biāo)準(zhǔn)的，而美國MSA Safe S-Cap、德國Dr?ger PARAT 7500等逃生呼吸器則是符合EN 403標(biāo)準(zhǔn)的。此外，還存在一些特殊場景，如反恐應(yīng)急用的CBRN自吸過濾式逃生呼吸器，防護(hù)對象涵蓋了光氣、氯化氰、沙林等化學(xué)毒劑，不同防護(hù)對象的防護(hù)時間差異較大，如韓國Sangong NBC Cilivian、英國Avon NH15、德國Helsatech Potomac等產(chǎn)品。

在實(shí)際應(yīng)用中，從產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)屬性上看，儲存壽命對實(shí)際使用者和管理單位比較重要，涉及到產(chǎn)品的更換周期和相關(guān)經(jīng)費(fèi)的預(yù)算安排。表1中，產(chǎn)品的儲存壽命一般在3～10 a，該時間的長短取決于產(chǎn)品本身的質(zhì)量、包裝密封材料的選取等因素。對管理者和采購方而言，時間越長越好；而對實(shí)際使用者而言，3～5 a是一個比較容易接受的儲存時間。因此，如何確定具體產(chǎn)品的儲存壽命還需進(jìn)行深入研究，科學(xué)、合理地規(guī)定不同產(chǎn)品的儲存時間。

4 結(jié)論

可以看出，我國關(guān)于自吸過濾式逃生呼吸器的產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)展緩慢，市場主要產(chǎn)品為上述國外公司的過濾式逃生呼吸器產(chǎn)品，國產(chǎn)產(chǎn)品多為消防自救器。因此，下一步亟需在借鑒國外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，從產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)兩個層面做好相關(guān)工作。首先，在產(chǎn)品方面，國內(nèi)產(chǎn)品的種類不全，信息獲取方式少，產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)不完整，購買渠道不暢通。我國目前使用的自吸過濾式逃生呼吸器主要依靠進(jìn)口。在目前貿(mào)易戰(zhàn)不斷升級的背景下，從長遠(yuǎn)需求與行業(yè)規(guī)劃的角度，亟需開展國產(chǎn)化產(chǎn)品研發(fā)。其次，在標(biāo)準(zhǔn)方面，“十三五”期間我國開展了隔絕式逃生呼吸器的2個國家標(biāo)準(zhǔn)編制工作[7]，2019年年底陸續(xù)頒布了《呼吸防護(hù) 自給閉路式氧氣逃生呼吸器》(GB/T 38228—2019)[8]、《呼吸防護(hù) 自給開路式壓縮空氣逃生呼吸器》(GB 38451—2019)[9]?！逗粑雷o(hù) 自吸過濾式逃生呼吸器標(biāo)準(zhǔn)》若能盡快制定頒布，將有效填補(bǔ)我國過濾式逃生呼吸器標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的空白，完善我國呼吸防護(hù)裝備標(biāo)準(zhǔn)體系，有效保障人民生命安全和身體健康。因此，亟需開展我國自吸過濾式逃生呼吸器標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，有效規(guī)范現(xiàn)有市場上相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量，通過標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展，指導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)，為政府相關(guān)職能部門的監(jiān)督執(zhí)法提供基本依據(jù)。