Сравнительный анализ нового экспериментально-теоретического подхода и нормативных методов определения токсичности продуктов горения полимерных материалов

ПОЖАРЫ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ: ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ, ЛИКВИДАЦИЯ. 2024. № 4

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2024. No. 4

НАУЧНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL ARTICLE

УДК 614.841

DOI 10.25257/FE.2024.4.36-45

Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия

Сравнительный анализ нового
экспериментально-теоретического подхода
и нормативных методов определения токсичности
продуктов горения полимерных материалов
АННОТАЦИЯ
Тема. Целью настоящего исследования является про-              сичности в соответствии с нормативным биологическим мето-
ведение сравнительного анализа предложенного нового экс-               дом, с точки зрения токсикологического воздействия на людей
периментально-теоретического метода оценки показателя                  во время эвакуации является менее опасным.
токсичности продуктов горения различных веществ и матери-                      Установлено, что классификация материалов, осно-
алов. Этот метод основывается на расчёте времени блокирова-            ванная на величине показателя токсичности в соответствии
ния путей эвакуации токсичными газообразными продуктами.               с нормативными методами, не позволяет оценить уровень ток-
В качестве примера для анализа выбран монооксид углерода, что          сикологической опасности веществ и материалов с точки зрения
позволяет провести сопоставление данного метода с традицион-           обеспечения безопасности эвакуации людей в условиях пожара.
ными нормативными методиками определения токсичности.                          Область применения результатов. Результаты исследова-
Методы. Авторами осуществлён эксперименталь-                   ния могут быть использованы для уточнения классификации
но-теоретический подход к определению токсичности про-                 веществ и материалов по токсичности продуктов горения.
дуктов горения веществ и материалов; применён регламен-                        Выводы. Предложенный новый экспериментально-
тированный биологический метод определения показателя                  теоретический подход учитывает большее количество пожароо-
токсичности продуктов горения, а также проведён расчёт                 пасных свойств горючих материалов, чем нормативные методы,
времени блокирования эвакуационных путей.                              и позволяет проводить научно обоснованную градацию веществ
Результаты. Представлены результаты экспериментов              и материалов по токсичности продуктов их горения.
по определению уровня токсичности продуктов горения по-
лимерных материалов. Определены показатели токсичности
в соответствии с предложенным и нормативными методами.                         Ключевые слова: биологический метод, монооксид угле-
Обнаружено, что исследуемый горючий материал, яв-              рода, показатель токсичности, время блокирования путей эва-
ляющийся более опасным, чем другой материал по группе ток-             куации, ПВХ оболочки кабелей, шерсть, линолеум

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia

Comparative analysis of a new experimental and theoretical
approach and standard methods for determining toxicity
of combustion products of polymeric materials
ABSTRACT
Purpose. The objective of the present study is to carry                 Findings. The experiment results on determining the
out a comparative analysis of the proposed new experimental            level of toxicity of combustion products of polymeric materials
and theoretical method for assessing toxicity index of combustion      have been presented. Toxicity indices have been determined in
products of various substances and materials. This method is           accordance with the proposed and normative methods.
based on calculating the time it takes for escape routes to be                  The combustible material under study, being more
blocked by toxic gases. Carbon monoxide has been chosen as an          hazardous than the other material in the toxicity group according
example for the analysis, which allows comparing this method           to the normative biological method, has been found to be less
with traditional standard methods for toxicity determination.          hazardous in terms of toxicological impact on people during
Methods. The authors applied the experimental and              evacuation.
theoretical approach to determine the toxicity of combustion                    It has been determined that the classification of materials
products of substances and materials, used the regulatory              based on the value of toxicity index according to the standard
biological method for determining toxicity index of combustion         methods does not allow assessing the level of toxicological hazard
products, and also calculated time for blocking evacuation             of substances and materials with regard to ensuring the safety of
routes.                                                                people evacuation in fire conditions.

ПОЖАРНАЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

FIRE, ENVIRONMENT AND TECHNOSPHERE SAFETY

Research application field. The findings of the research   makes it possible to carry out scientifically grounded gradation of
can be used for redefining the classification of substances and    substances and materials by toxicity of their combustion products.
materials by the toxicity of combustion products.
Conclusions. The proposed new experimental and                      Key words: biological method, carbon monoxide, toxicity
theoretical approach takes into account more fire hazardous        index, time for blocking escape routes, PVC cable sheaths, wool,
properties of combustible materials than standard methods, and     linoleum

ВВЕДЕНИЕ ряда параметров, которые должны привести к более точному определению уровня токсичности продук-

О   сновной фактор смертности при по-
жарах обусловлен интоксикацией ток-
сичными веществами, выделяющимися в процес-
тов горения при пожаре. Данный методологический
подход сосредоточен на совершенствовании про-
цесса безопасной эвакуации людей в условиях по-
се горения и термического разложения веществ                       жара. С учётом актуальных статистических данных
и материалов. По данным статистического учёта                      эта задача приобретает высокое значение для обе-
количество погибших от воздействия токсичных                       спечения нормативного значения пожарного риска
факторов пожара достигает 60–80 % [1, 2].                          и повышения уровня общественной безопасности.
Доказано, что в процессе пожара возможно                           Целью настоящего исследования является
выделение до 100 опасных токсикантов, способных                    проведение сравнительного анализа предложенно-
в разной степени оказывать влияние на человека.                    го нового экспериментально-теоретического мето-
Перечень выделяющихся при пожаре токсичных                         да оценки показателя токсичности продуктов горе-
газов пополняется, так как пополняется номенкла-                   ния различных веществ и материалов. Этот метод
тура применяемых при строительстве, а также на-                    основывается на расчёте времени блокирования
ходящихся в зданиях и сооружениях полимерных                       путей эвакуации токсичными газообразными про-
материалов [6–11].                                                 дуктами. В качестве примера для анализа выбран
В настоящее время в соответствии с Феде-                    монооксид углерода, что позволяет провести сопо-
ральным законом РФ от 22.07.2008 № 123-ФЗ                          ставление данного метода с традиционными нор-
«Технический регламент о требованиях пожарной                      мативными методиками определения токсичности.
безопасности» (далее ФЗ-№123) используется гра-                           Для реализации поставленной цели потре-
дация по показателю пожарной опасности от наи-                     бовалось выполнить следующие задачи:
менее токсичной к наиболее токсичной категории                            – обзор и анализ нормативных методов
с использованием показателя токсичности HCL50                      оценки токсичности;
(гибель 50 % подопытных животных).                                        – получение новых экспериментальных дан-
Для оценки уровня токсичности материала                     ных по парциальной плотности монооксида углеро-
(вещества) при пожаре используют метод опреде-                     да и удельной скорости выгорания при термораз-
ления показателя токсичности, который приведён                     ложении рассматриваемых горючих материалов
в ГОСТ 12.1.044–2018 «Система стандартов безо-                     в маломасштабной экспериментальной установке
пасности труда. Пожаровзрывоопасность веществ
и материалов. Номенклатура показателей и мето-
ды их определения» (далее ГОСТ 12.1.044–2018)                                                                     Таблица 1 (Table 1)
(табл. 1). Этот метод базируется на изучении фи-                         Классификация материалов по величине
зиологической реакции подопытных животных при                           показателя токсичности продуктов горения
экспозиции продуктами горения исследуемого                                      Classification of materials by the value
материала или вещества. Токсичность определя-                                   of toxicity index of combustion products
ется как отношение массы исследуемого матери-                                               Наименование       Показатель токсичности
ала к единице объёма герметичного пространства,                      Класс опасности
категории материалов         HCL50, г/м3
в котором продукты его термической деструкции                              Т1              Малоопасные             Не менее 120
индуцируют специфический токсикологический
эффект, приводящий к летальному исходу у 50 %                              Т2            Умеренно опасные
От 40 до 120
включительно
белых мышей.
Новый экспериментально-теоретический                                ТЗ             Высокоопасные
От 13 до 40
включительно
подход к испытаниям веществ и материалов на ток-
сичность при пожаре [12] исключает использование                           Т4           Чрезвычайно опасные
Не более 13
включительно
животных в эксперименте и предлагает введение

ПОЖАРЫ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ: ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ, ЛИКВИДАЦИЯ. 2024. № 4

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2024. No. 4

(«Установка для определения пожарной опасности                               актам к этой категории относятся горючие строи-
конденсированных материалов при их термиче-                                  тельные материалы. Также в эту группу включены
ском разложении» патент 174688 Российская Фе-                                текстильные и кожевенные изделия в соответствии
дерация, Пузач С. В., Сулейкин Е. В., Акперов Р. Г.);                        с ФЗ-№123.
– получение экспериментальных данных по                                       Полученные параметры токсичности мате-
парциальной плотности монооксида углерода при                                риала должны быть отражены в технической до-
проведении испытаний рассматриваемых горючих                                 кументации на материал, где отражаются и другие
материалов биологическим методом в стандарт-                                 характеристики пожарной опасности материала.
ной установке по ГОСТ 12.1.044–2018;                                         Также данные характеристики, в том числе показа-
– расчёт величин нового критерия токсико-                              тель токсичности материала, должны быть отраже-
генной опасности, основанного на оценке времени                              ны при сертификации продукции. Деление на груп-
блокирования путей эвакуации;                                                пы токсичности осуществляется в соответствии
– сравнение разных по показателю токсич-                               с ГОСТ 12.1.044–2018 (табл. 2).
ности HCL50 материалов со значением нового кри-
терия токсикогенной опасности, полученного для                                НОРМАТИВНЫЙ (БИОЛОГИЧЕСКИЙ) МЕТОД
этих же материалов, с целью их градации по токси-                                  ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ
когенному воздействию на человека во время его                                  ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ
эвакуации.                                                                         ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

НОРМАТИВНЫЕ МЕТОДЫ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ

ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ

С ущность биологического метода сво- дится к получению перечня резуль- татов со смертельным исходом для белых мы-

ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ шей при воздействии на них продуктов горения исследуемого материала в замкнутом объёме,

М    етоды экспериментального определе-
ния показателя токсичности продук-
тов горения полимерных материалов приведены
а также зависимости смертности мышей от массы
образца исследуемого материала к внутреннему
объёму камеры. При работе с биологическим ме-
в ГОСТ 12.1.044–2018, действие которого в настоя-                            тодом отсутствует понимание, какие токсичные ве-
щее время приостановлено. Он включает в себя                                 щества и в каких количествах воздействуют на по-
экспериментально-расчётный и биологический ме-                               допытных животных, проводятся лишь измерения
тоды.                                                                        концентраций кислорода, монооксида углерода
Основная цель данного методологического                                и диоксида углерода. Испытание проводят при воз-
подхода заключается в определении показателя                                 действии на исследуемый образец теплового пото-
токсичности полимерных строительных матери-                                  ка плотностью 45 кВт/м2. В каждом эксперименте
алов. Это позволяет проводить их последующую                                 воздействию продуктов горения исследуемого об-
классификацию по уровням токсикологической                                   разца подвергаются не менее восьми белых мышей
опасности [13, 14]. Согласно законодательным                                 массой 18–25 г при экспозиции 30 мин.

Таблица 2 (Table 2)

Классификация горючих строительных материалов по значению показателя токсичности продуктов горения

Classification of building materials by the value of toxicity index of combustion products

Показатель токсичности продуктов горения (HCL50, г/м3) в зависимости от времени экспозиции

Класс опасности

5 минут 15 минут 30 минут 60 минут

Т-1

Более 210 Более 150 Более 120 Более 90

Малоопасные

Т-2

70 – 210 50 – 150 40 – 120 30 – 90

Умеренно опасные

Т-3

25 – 70 17 – 50 13 – 40 10 – 30

Высокоопасные

Т-4

Не более 25 Не более 17 Не более 13 Не более 10

Чрезвычайно опасные

ПОЖАРНАЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

FIRE, ENVIRONMENT AND TECHNOSPHERE SAFETY

Для определения показателя токсичности с использованием подопытных животных. Если по- материала, при котором происходит гибель полови- лучены отрицательные результаты контрольного ны подопытных животных, применяется формула: опыта или отсутствует возможность исследования материала по данному методу, используют биоло-

(1) гический метод.

Значение показателя токсичности рассчиты- вают по формуле:

где m – масса образца до испытания, г; Vк – вну- тренний объём установки при испытании, м3. (3)

Выживших животных помещают на 7–14 су- ток в отдельные клетки, где обеспечивают их водой и питанием, без проведения лечения (восстановле-

НОВЫЙ МЕТОД ния). Если происходит гибель мышей в этот пери-

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-РАСЧЁТНОГО од, то она регистрируется как «отложенная смерт-

ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ТОКСИЧНОСТИ ность» после воздействия продуктов горения.

ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПОЖАРЕ

НОРМАТИВНЫЙ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-РАСЧЁТНЫЙ МЕТОД

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ В основе нового расчётного метода, пред- назначенного для определения уровня токсичности веществ и материалов при пожаре,

ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ лежит точное вычисление времени, необходимого

ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ для блокирования эвакуационных путей токсич- ными продуктами горения. Данный методологи-

П рименение нормативного эксперимен- тально-расчётного метода позволяет определить показатель токсичности HCL50 для ма- ческий подход фокусируется на определении пе- риода, в течение которого продукты термического разложения становятся критическим препятствием териала при пожаре. Этот показатель определя- для безопасной эвакуации людей.

ется путём расчёта и анализа экспериментальных Для достижения этой цели, согласно методо- данных. Процесс вычисления основывается на экс- логическим требованиям, необходимо эксперимен- периментально измеренных концентрациях ток- тально определить несколько ключевых параметров.

сичных газообразных веществ, а также на уровне Эти параметры, в соответствии с расчётной форму- показателей углекислого газа и кислорода. лой, используются для определения времени блоки-

Концентрации токсичных газов измеряют рования путей эвакуации токсичными газами [15]:

при проведении экспериментов в различных режи- мах горения, в которых определяются токсичные вещества, способные оказать наибольшее токсико- (4) логическое воздействие. Отбирают пробы продук- тов горения с помощью газоаналитического обо- рудования. Для расчёта показателя токсичности где τбл – время блокирования путей эвакуации выбирается наиболее опасный режим горения. рассматриваемым токсичным газом, с; ρкр – кри-

Далее определяют суммарный эффект ток- тическая парциальная плотность рассматривае- сикологического воздействия, выраженный в ин- мого токсичного газа, кг/м3; V – объём помеще- дексе токсичности Kт согласно формуле: ния, м3; w – линейная скорость распространения пламени по поверхности твёрдого материала, м/с;

Ψ0 – удельная скорость газификации горючего ма-

(2) териала, кг/(с⋅м2); L – удельный коэффициент об- разования токсичного газа.

В работе [12] предложен критерий токсико- где CCO, , Ci – средние концентрации газов, полу- генной опасности рассматриваемого токсичного ченные при испытании, мг/м3; CCL50CO, , CCL50i – газа в следующем виде:

средние смертельные концентрации газов при изо- лированном 30-минутном воздействии, мг/м3.

После расчёта показателя токсичности его (5) проверяют контрольным эмпирическим путём

ПОЖАРЫ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ: ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ, ЛИКВИДАЦИЯ. 2024. № 4

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2024. No. 4

где KТО – критерий токсикогенной опасности ток- Для каждой пожарной нагрузки было прове- сичного газа; τ* – характерное (расчётное) время дено три испытания. Исследуемые образцы до и по- эвакуации, с. сле эксперимента представлены на рисунках 1 и 2.

В соответствии с формулой (4) критерий (5) В ходе проведения экспериментов были полу- зависит от трёх параметров процесса горения го- чены зависимости от времени с начала эксперимен- рючего материала, которые определяют время та удельной массовой скорости выгорания, средне- блокирования путей эвакуации токсичным газом: объёмной парциальной плотности и удельного ко- эффициента образования монооксида углерода.

KТО = ƒ(L , Ψ0 , w). (6) Зависимость среднеобъёмной парциальной плотности монооксида углерода от времени пред-

Принципиальное отличие данного метода от ставлена в случае горения нагрузки «шерсть+ней- стандартного заключается в том, что токсичность лон» на рисунке 3 и для нагрузки «линолеум» – на газовой среды во внутреннем объёме стандартной рисунке 4.

опытной установки определяется исключительно величиной удельного коэффициента образования токсичного газа, поскольку образец исследуемого материала быстро сгорает полностью.

Особенностью данного подхода к определе- нию уровня токсичности веществ и материалов яв- ляется ориентированность на эвакуацию человека при пожаре и учёт свойств и параметров горения веществ и материалов [16]. С увеличением величи- ны нового критерия токсикогенной опасности ток- сичного газа снижается время блокировки эвакуа- ционного пути данным токсичным газом.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

ПО ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРЕДЛОЖЕННОГО

И НОРМАТИВНОГО МЕТОДОВ а(a) б(b)

Рисунок 1. Образцы пожарной нагрузки

«шерсть+нейлон» до (а) и после (б) испытаний

П роведём оценочный анализ уровня ток- сичности продуктов горения следующих материалов: «шерсть+нейлон», «линолеум», «бу-

Figure 1. Samples of fire load

“wool+nylon” before (a) and after (b) testing

мажно-слоистый пластик» и «ПВХ оболочка кабеля».

Уровень токсичности пожарных нагрузок

«шерсть+нейлон» и «линолеум» определим с по- мощью нового экспериментально-расчётного ме- тода, а показатель токсичности пожарных нагрузок

«бумажно-слоистый пластик» и «ПВХ оболочка кабеля» оценим с помощью нормативного биоло- гического метода. После определения уровня ток- сичности рассматриваемых материалов сравним полученные результаты двух методик.

Необходимые исходные данные для оценки уровня токсичности материалов «шерсть+нейлон»

и «линолеум» по новому методу были получены на экспериментальной установке, описанной в [17,18].

Параметры, которые входят в критерий токси- а(a) б(b) когенной опасности (5), указанная установка не позволяет определить (линейная скорость рас- Рисунок 2. Образцы пожарной нагрузки

«линолеум» до (а) и после (б) испытаний пространения пламени по поверхности твёрдого Figure 2. Samples of fire load материала), поэтому их значения взяты из [19]. “linoleum” before (a) and after (b) testing

ПОЖАРНАЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

FIRE, ENVIRONMENT AND TECHNOSPHERE SAFETY

Парциальная плотность CO, кг/м3 ⋅ 10–6

0 1 2 3 4 5 6

Время τ, мин

Рисунок 3. Зависимость от времени парциальной плотности монооксида углерода при горении пожарной нагрузки «шерсть+нейлон»:

– 35 кВт; – 25 кВт; – 15 кВт

Figure 3. Time dependence of partial density of carbon monoxide during fire load “wool+nylon” burning:

– 35 kW; – 25 kW; – 15 kW

Парциальная плотность CO, кг/м3 ⋅ 10–4

5 Рисунок 5. Результаты испытания пожарной нагрузки

4 «ПВХ оболочка кабеля» нормативным биологическим методом

Figure 5. Results of fire load test “PVC cable sheath” by the normative biological method

0 2 4 6 8 10 12

Время τ, мин

Рисунок 4. Зависимость от времени парциальной плотности монооксида углерода при горении пожарной нагрузки «линолеум»:

– 35 кВт; – 25 кВт; – 15 кВт

Figure 4. Time dependence of partial density of carbon monoxide during fire load “linoleum” burning:

– 35 kW; – 25 kW; – 15 kW

Средние значения удельных массовых коэф- фициентов образования токсичного газа при горе- нии пожарных нагрузок, полученные в эксперимен- тах и принятые в расчёте, составляли:

«шерсть+нейлон» – L = 0,021;

«линолеум» – L = 0,034.

Удельная массовая скорость выгорания при горении пожарных нагрузок равна:

«шерсть+нейлон» – Ψ0 = 0,013 кг/(м2с);

«линолеум» – Ψ0 = 0,0073 кг/(м2с).

Материалы «бумажно-слоистый пластик»

и «ПВХ оболочка кабеля» были исследованы на Рисунок 6. Результаты испытания пожарной нагрузки уровень токсичности при пожаре по биологиче- «бумажно-слоистый пластик» нормативным биологическим методом скому методу. Полученные данные отражены на Figure 6. Results of fire load test “paper laminate” рисунках 5 и 6. by the normative biological method

ПОЖАРЫ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ: ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ, ЛИКВИДАЦИЯ. 2024. № 4

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2024. No. 4

В процессе исследования по биологическо- опасности в соответствии с новым эксперимен- му методу фиксировали значения концентрации тально-теоретическим методом равны:

монооксида углерода, что позволило рассчитать «шерсть + нейлон»: τбл = 39,7 с; KТО = 1,511;

значения удельных массовых коэффициентов об- «линолеум»: τбл = 129,6 с; KТО = 0,463.

разования токсичного газа при горении пожарной Таким образом, материал «шерсть+нейлон»

нагрузки [17, 18, 20]: имеет более высокое значение критерия токсико-

«бумажно-слоистый пластик» – L = 0,24; генной опасности, и, соответственно, более опасен

«ПВХ оболочка кабеля» – L = 0,027. с точки зрения воздействия монооксида углерода

Удельная массовая скорость выгорания при на человека во время его эвакуации, чем пожарная горении различной пожарной нагрузки составляла: нагрузка «линолеум».

«бумажно-слоистый пластик» – Ψ0 = 0,0015 Материалы «бумажно-слоистый пластик»

кг/(м2⋅с); и «ПВХ оболочка кабеля» по результату испытаний

«ПВХ оболочка кабеля» – Ψ0 = 0,00763 кг/(м2⋅с). биологическим методом отнесены к группам ток- сичности Т3 и Т1, соответственно. Поэтому пожар- ная нагрузка «бумажно-слоистый пластик» опас-

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ нее, чем «ПВХ оболочка кабеля» в соответствии

ОЦЕНКА УРОВНЯ ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ с группой токсичности. На этот вывод дополни-

ГОРЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ тельно указывает удельный коэффициент образо-

ПРЕДЛОЖЕННОГО И НОРМАТИВНОГО вания монооксида углерода, который у нагрузки

МЕТОДОВ

«бумажно-слоистый пластик» выше, чем у нагрузки

«ПВХ оболочка кабеля», в 8,89 раза.

Д ля анализа уровня токсичности продук-
тов горения выбираем помещение, где
находятся рассматриваемые горючие материалы,
В соответствии с новым экспериментально-те-
оретическим методом определения токсичности,
времена блокирования путей эвакуации и крите-
объёмом V = 108 м3.                                                     рии токсикогенной опасности для данных нагрузок
Расчётное (характерное) время эвакуации                          определяются формулами (4) и (5) и составляют:
из помещения такого объёма равно τ* = 60 с (в со-                              «бумажно-слоистый пластик»: τбл = 274,9 с;
ответствии с Приказом МЧС России от 14.11.2022                          KТО = 0,218 с;
№ 1140 «Об утверждении методики определения                                    «ПВХ оболочка кабеля»: τбл = 227,3 с;
расчетных величин пожарного риска в зданиях, со-                        KТО = 0,264 с.
оружениях и пожарных отсеках различных классов                                 Таким образом, материал «бумажно-слоис-
функциональной пожарной опасности»).                                    тый пластик»:
В качестве токсичного газа принимаем мо-                                – токсикологически более опасен, чем «ПВХ
нооксид углерода, критическая парциальная плот-                         оболочка кабеля», в соответствии с нормативным
ность которого равна ρкр = 0,00116 кг/м3, согласно                      биологическим методом;
(СП 11.13130.2009 «Места дислокации подраз-                                    – токсикологически менее опасен, чем
делений пожарной охраны. Порядок и методика                             «ПВХ оболочка кабеля», в соответствии с новым
определения»).                                                          методом.
Анализ результатов экспериментов пока-                                  Полученные результаты оценки уровня ток-
зал, что времена блокирования путей эвакуации по                        сичности продуктов горения веществ и материалов
монооксиду углерода и критерии токсикогенной                            приведены в таблице 3.

Таблица 3 (Table 3)

Результаты оценки уровня токсичности продуктов горения

Results of assessing toxicity level of combustion products

Удельная скорость Время блокирования Критерий

Удельный коэффициент

Исследуемый материал Группа токсичности газификации горючего путей эвакуации по СО токсикогенной образования СО L материала Ψ0, кг/(с⋅м2) τбл, с опасности KТО

Бумажно-слоистый

Т3 0,0015 0,24 274,9 0,218 пластик

ПВХ оболочка кабеля Т1 0,00763 0,027 227,3 0,264

Шерсть + нейлон – 0,013 0,021 39,7 1,511

Линолеум – 0,0073 0,034 129,6 0,463

ПОЖАРНАЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

FIRE, ENVIRONMENT AND TECHNOSPHERE SAFETY

Из рассмотренных пожарных нагрузок мате-                       4. Пузач С. В., Смагин А. В., Лебедченко О. С., Абакумов Е. С.
Новые представления о расчете необходимого времени
риал «шерсть+нейлон» является самым опасным с                 эвакуации людей и об эффективности использования пор-
точки зрения блокирования путей эвакуации моно-               тативных фильтрующих самоспасателей при эвакуации
на пожарах: Монография. М.: Академия ГПС МЧС России,
оксидом углерода, так как у него наименьшее вре-              2007. 222 с.
мя блокирования путей эвакуации и, соответствен-                     5. Маркизова Н. Ф., Преображенская Т. Н., Башарин В. А.,
но, наибольшая величина критерия токсикогенной                Гребенюк А. Н. Токсичные компоненты пожаров. СПб.: Фолиант,
2008. 199 с.
опасности. При этом удельный коэффициент об-                         6. Pauluhn J. Concentration Ч Time Analyses of Sensory
разования СО у вышеуказанного материала самый                 Irritants Revisited: Weight of Evidence or the Toxic Load Approach.
That is the Question // Toxicology Letters. 2019. Vol. 316.
низкий из рассматриваемых.                                    Pp. 94–108. DOI:10.1016/j.toxlet.2019.09.001
В соответствии с предложенным новым ме-                        7. Sweeney L. M., Sommerville D. R., Goodwin M. R.,
тодом пожарная нагрузка «шерсть+нейлон» долж-                 Arden J. R., Channel S. R. Acute toxicity when concentration
varies with time: A case study with carbon monoxide inhalation by
на относиться к самой опасной с точки зрения                  rats // Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2016. Vol. 80.
блокирования путей эвакуации по СО, а материал                Pp. 102–115. DOI:10.1016/j.yrtph.2016.06.014
8. Тришкин Д. В. Чепур С. В., Толкач П. Г. [и др.]. Пульмо-
«Бумажно-слоистый пластик» – к самой безопас-                 нотоксичность продуктов горения синтетических полимеров //
ной. При этом удельный коэффициент образова-                  Сибирский научный медицинский журнал. 2018. Том 38. № 4.
С. 114–120. DOI:10.15372/SSMJ20180415
ния СО у нагрузки «шерсть+нейлон» меньше, чем у                      9. Puzach S. V., Suleykin E. V., Akperov R. G., Nguyen T. D.
нагрузки «бумажно-слоистый пластик» в 11,4 раза.              Experimental-theoretical approach to carbon monoxide density
calculation at the incipient stage of the fire indoors //
Journal of Physics: Conference Series. 2017. Pp. 213–215.
ВЫВОДЫ                                 DOI:10.1088/1742-6596/891/1/012099
10. Амоналиева Н. Токсические продукты горения пласт-
масс и их воздействие на организм человека // Материалы сбор-
ника трудов 5-й Всероссийской студенческой научно-практи-

С равнительный анализ предложенного нового экспериментально-теоретиче- ского подхода и нормативных методов определе- ческой конференции с международным участием. Воронеж.

2021. С. 21–28.

11. Pauluhn J. Acute inhalation toxicity of carbon monoxide and hydrogen cyanide revisited: Comparison of models to ния токсичности показал, что деление на группы disentangle the concentration Ч time conundrum of lethality and incapacitation // Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2016.

токсичности продуктов горения в соответствии Vol. 80. Pp. 173–182. DOI:10.1016/j.yrtph.2016.06.017 с ГОСТ 12.1.044–2018 не отражает уровень токсико- 12. Пузач С. В., Комаревцев Н. В., Королева Н. В., Мер- логической опасности веществ и материалов с точки кушкина Т. Г. Новый подход к испытаниям веществ и матери- алов на токсичность при пожаре // Пожары и чрезвычайные зрения безопасности эвакуации людей при пожаре. ситуации: предотвращение, ликвидация. 2023. № 2. С. 5–11.

В предложенном новом эксперименталь- DOI:10.25257/FE.2023.2.5-11

13. Иличкин В. С., Смирнов Н. В., Елисеев Ю. Н. [и др.].

но-аналитическом подходе учитывается время Определение показателя токсичности продуктов горения мате- эвакуации людей при пожаре и более широкий риалов экспериментально-расчетным методом // Пожаровзры- вобезопасность. 2005. № 3. С. 29–34.

спектр пожароопасных характеристик горючих 14. Иличкин В. С. Методические основы эксперимен- материалов (линейная скорость распростране- тально-расчетного определения показателя токсичности про- ния пламени по поверхности твёрдого материала, дуктов горения полимеров // Пожаровзрывоопасность. 2004.

№ 4. С. 28–32.

удельная скорость газификации горючего матери- 15. Кошмаров Ю. А., Пузач С. В., Лебедченко О. С., Нгуен ала, критическая парциальная плотность токсич- Тхань Хай Прогнозирование опасных факторов пожара в поме- щении. М.: Академия ГПС МВД России, 2012. 148 с.

ного газа, удельный коэффициент образования 15. Кошмаров Ю. А., Пузач С. В., Андреев В. В. [и др.].

токсичного газа) по сравнению с нормативными Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении.

методами, что позволяет осуществлять научно М.: Академия ГПС МЧС России, 2012. 126 с.

16. Холщевников В. В. Теория людских потоков // Пожа- обоснованную классификацию веществ и матери- ровзрывобезопасность. 2001. Т. 10. № 6. С. 33–47.

алов по уровню токсичности продуктов их горения. 17. Пузач С. В., Болдрушкиев О. Б. Определение удель- ного коэффициента образования и критической парциальной плотности циановодорода и моноксида углерода при пожа- ре в помещении // Пожаровзрывобезопасность. 2019. № 5.

С. 19–26. DOI:10.18322/PVB.2019.28.05.19-26

18. Пузач С. В., Акперов Р. Г. Экспериментальное опреде- ление удельного коэффициента образования монооксида угле-

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ рода при пожаре в помещении // Пожаровзрывобезопасность.

2016. № 5. С. 18–25. DOI:10.18322/PVB.2016.25.05.18-25

1. Пожары и пожарная безопасность в 2021 году: Ста- 19. Кошмаров Ю. А. Прогнозирование опасных факторов тистика пожаров и их последствий. Статистический сборник. пожара в помещении: Учебное пособие. М: Академия ГПС МВД

Балашиха: ВНИИПО МЧС России, 2022. с. 114. России, 2000. 118 с.

2. Пожары и пожарная безопасность в 2022 году: Инфор- 20. Болдрушкиев О. Б. Экспериментальное определе- мационно-аналитический сборник. Балашиха: ВНИИПО МЧС ние зависимости парциальной плотности циановодорода от

России, 2023. 80 с. плотности кислорода при пожаре в помещении // Материа-

3. Иличкин В. С. Токсичность продуктов горения по- лы международной научно-технической конференции «Си- лимерных материалов. Принципы и методы определения. стемы безопасности». М.: Академия ГПС МЧС России, 2019.

СПб.: Химия, 1993. 136 с. № 28. С. 381–385.

ПОЖАРЫ И ЧРЕЗВЫЧАЙНЫЕ СИТУАЦИИ: ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ, ЛИКВИДАЦИЯ. 2024. № 4

FIRE AND EMERGENCIES: PREVENTION, ELIMINATION. 2024. No. 4

REFERENCES
1. Pozhary i pozharnaia bezopasnost' v 2021 godu:                 Student Scientific and Practical Conference with International
Statistika pozharov i ikh posledstvii. Statisticheskii sbornik. [Fires   Participation]. Voronezh, 2021, pp. 21–28 (in Russ.).
and fire safety in 2021: Statistics of fires and their consequences.            11. Pauluhn J. Acute inhalation toxicity of carbon monoxide
Statistical compendium]. Balashikha, All-Russian Research                and hydrogen cyanide revisited: Comparison of models to
Institute of Fire Defense of EMERCOM of Russia Publ., 2022,              disentangle the concentration Ч time conundrum of lethality and
144 p. (in Russ.).                                                       incapacitation. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2016,
2. Pozhary i pozharnaia bezopasnost' v 2022 godu.                 vol. 80, pp. 173–182 (in Eng.). DOI:10.1016/j.yrtph.2016.06.017
Informatsionno-analiticheskii sbornik [Fires and Fire Safety in                 12. Puzach S.V., Komarevtsev N.V., Koroleva N.V.,
2022: Information and Analytical Compendium]. Balashikha, All-           Merkushkina T.G. A new approach to testing substances and
Russian Research Institute of Fire Defense of EMERCOM of Russia          materials for toxicity in a fire. Pozhary i chrezvychaynyye
Publ., 2022. 80 p. (in Russ.).                                           situatsii: predotvrashcheniye, likvidatsiya – Fire and Emergencies:
3. Il'ichkin   V.S.     Toksichnost'    produktov    goreniya     Prevention, Elimination. 2023, no. 2, pp. 5–11 (in Russ.).
polimernykh materialov. Printsipy i metody opredeleniya [Toxicity        DOI:10.25257/FE.2023.2.5-11
of combustion products of polymeric materials. Principles and                   13. Ilichkin V.S., Smirnov N.V., Eliseev Yu.N. [et al.]
methods of determination]. Saint Petersburg, Khimiya Publ. House,        Determination of the toxicity index of combustion products of
1993. 136 p. (in Russ.).                                                 materials using an experimental and computational method.
4. Puzach S.V., Smagin A.V., Lebedchenko O.S., Abakumov E.S.      Pozharovzryvobezopasnost – Fire and Explosion Safety. 2005, no.
Novye predstavleniya o raschete neobkhodimogo vremeni                    3, pp. 29–34 (in Russ.).
evakuatsii lyudei i ob effektivnosti ispol'zovaniya portativnykh                14. Ilichkin V.S. Methodological foundations for the
filtriruyushchikh samospasatelei pri evakuatsii na pozhara [New          experimental and computational determination of the toxicity index
concepts for calculating the necessary evacuation time and the           of polymer combustion products. Pozharovzryvoopasnost – Fire
efficiency of using portable filtering self-rescuers during fire         and Explosion Safety. 2004, no. 4, pp. 28–32 (in Russ.).
evacuation]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia                    15. Koshmarov Yu.A., Puzach S.V., Lebedchenko O.S.,
Publ., 2007, 222 p. (in Russ.).                                          Nguyen Thanh Hai. Prognozirovanie opasnyh faktorov pozhara
5. Markizova N.F. Toksichnye komponenty pozharov [Toxic           v pomeshhenii [Prediction of hazardous fire factors in a room].
components of fires]. Saint Petersburg, Foliant Publ., 2008. 199 p.      Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ., 2012.
(in Russ.).                                                              148 p. (in Russ.).
6. Pauluhn J. Concentration Ч Time Analyses of Sensory                   16. Kholshchevnikov V.V. Theory of human flows.
Irritants Revisited: Weight of Evidence or the Toxic Load Approach.      Pozharovzryvobezopast– Fire and Explosion Safety, 2001, vol. 10,
That is the Question. Toxicology Letters, 2019, vol. 316, pp. 94–        no. 6, pp. 33–47 (in Russ.).
108 (in Eng.). DOI:10.1016/j.toxlet.2019.09.001                                 17. Puzach S.V., Boldrushkiev O.B. Determination of
7. Sweeney L.M., Sommerville D.R., Goodwin M.R., Arden J.R.,      the specific formation coefficient and critical partial density
Channel S.R. Acute toxicity when concentration varies with time:         of hydrogen cyanide and carbon monoxide in a room fire.
A case study with carbon monoxide inhalation by rats. Regulatory         Pozharovzryvobezopasnost – Fire and explosion safety, 2019,
Toxicology and Pharmacology, 2016, vol. 80, pp. 102–115 (in Eng.).       no. 5, pp. 19–26 (in Russ.). DOI:10.18322/PVB.2019.28.05.19-26
DOI:10.1016/j.yrtph.2016.06.014                                                 18. Puzach S.V., Akperov R.G. Experimental determination
8. Trishkin D.V., Chepur S.V., Tolkach P.G. [et al.]              of the specific formation coefficient of carbon monoxide in a room
Pulmonotoxicity of combustion products of synthetic polymers.            fire. Pozharovzryvobezopasnost – Fire and explosion safety, 2016,
Sibirskij nauchnyj medicinskij zhurnal – Siberian Scientific Medical     no. 5, pp. 18–25 (in Russ.). DOI:10.18322/PVB.2016.25.05.18-25
Journal. 2018, no. 4, pp. 114–120 (in Russ.).                                   19. Koshmarov Yu.A. Prognozirovanie opasnyh faktorov
9. Puzach S.V., Suleykin E.V., Akperov R G., Nguyen T D.          pozhara v pomeshhenii [Prediction of hazardous fire factors in
Experimental-theoretical approach to carbon monoxide density             a room]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ.,
calculation at the incipient stage of the fire indoors. Journal          2000, 118 p. (in Russ.).
of Physics: Conference Serie. 2017, pp. 213–215 (in Eng.).                      20. Boldrushkiev O.B. Experimental determination of the
DOI:10.1088/1742-6596/891/1/012099                                       dependence of hydrogen cyanide partial density on oxygen density
10. Amonalieva N. Toxic combustion products of plastics and       in a room fire. In: Materialy mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj
their effects on the human body. In: Materialy sbornika trudov 5         konferencii “Sistemy bezopasnosti” [Materials of the International
Vserossiiskoi studencheskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii           Scientific and Technical Conference “Safety Systems”]. 2019,
s mezhdunarodnym uchastiem [Proceedings of the 5th All-Russian           no. 28, pp. 381–385 (in Russ.).

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ                                              INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Сергей Викторович ПУЗАЧ                                                  Sergei V. PUZACH
Доктор технических наук, профессор                                       Grand Doctor in Engineering, Professor
Заведующий кафедрой инженерной теплофизики и гидравлики,                 Head of the Engineering Thermal-Hydraulics Department,
Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федерация                    State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation
SPIN-код: 5637-8461                                                      SPIN-cod: 5637-8461
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7234-1339                             ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7234-1339
Scopus Author ID: 7003537835                                             Scopus Author ID: 7003537835
ResearcherID: U-2907-2019                                                ResearcherID: U-2907-2019
 S.Puzach@academygps.ru                                                  S.Puzach@academygps.ru

ПОЖАРНАЯ, ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ И ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

FIRE, ENVIRONMENT AND TECHNOSPHERE SAFETY

Никита Васильевич КОМАРЕВЦЕВ                                          Nikita V. KOMAREVTSEV 
Адъюнкт факультета подготовки научно-педагогических кадров,            Postgraduate student of scientific and pedagogical staff training faculty,
Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федерация                  State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation
SPIN-код: 8889-8180                                                    SPIN-cod: 8889-8180
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6696-9901                           ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6696-9901
 komarevcev.nik@mail.ru                                                komarevcev.nik@mail.ru

Руслан Гянджавиевич АКПЕРОВ                                            Ruslan G. AKPEROV
Кандидат технических наук                                              PhD in Engineering
Доцент кафедры инженерной теплофизики и гидравлики,                    Associate Professor of the Department
Академия ГПС МЧС России, Москва, Российская Федераци                   of Engineering Thermophysics and Hydraulics,
SPIN-код: 7185-0791                                                    State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russian Federation
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2524-8710                           SPIN-cod: 7185-0791
 Akperov01@mail.ru                                                    ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2524-8710
 Akperov01@mail.ru

Поступила в редакцию 19.06.2024                                                          Received 19.06.2024
Принята к публикации 12.09.2024                                                          Accepted 12.09.2024

Для цитирования:                                                       For citation:
Пузач С. В., Комаревцев Н. В., Акперов Р. Г. Сравнительный анализ      Puzach S.V., Komarevtsev N.V., Akperov R.G. Comparative analysis
нового экспериментально-теоретического подхода и нормативных           of a new experimental and theoretical approach and normative methods
методов определения токсичности продуктов горения полимерных           for determining toxicity of combustion products of polymeric materials.
материалов // Пожары и чрезвычайные ситуации: предупреждение,          Pozhary i chrezvychaynyye situatsii: predotvrashcheniye, likvidatsiya –
ликвидация. 2024. № 4. С. 36–45. DOI:10.25257/FE.2024.4.36-45          Fire and emergencies: prevention, elimination. 2024, no. 4, pp. 36–45
(in Russ.). DOI:10.25257/FE.2024.4.36-45