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    • 防護服性能對消防員的影響及對策

    • 編輯:zgz 修改時間:2010-11-26 11:19:33 來源:本站原創
    • 本文摘要:隨著社會經濟的發展和城市規模的不斷擴大,人口數量和建筑密度日益增加,誘發火災的因素也隨之增多,消防部隊的滅火救援任務日趨繁重。在滅火救援作戰中,消防員滅火防護服保護著消防員的生命安全。它是對消防員身體上下軀干等部位進行熱防護的常規個人防護裝備,是消防員的“護身服”。但是,滅火防護服的熱防護性能越好,其總熱損失越低。當遇到需要長時間、高強度作戰的火災現場,消防員產生的大量生物熱就會迅速堆積在滅火防護服內部,一定程度上影響到消防員的生理和心理健康。因此有關專家提出關注使用滅火防護服對消防員的健康和安全的影響。
    •             隨著社會經濟的發展和城市規模的不斷擴大,人口數量和建筑密度日益增加,誘發火災的因素也隨之增多,消防部隊的滅火救援任務日趨繁重。在滅火救援作戰中,消防員滅火防護服保護著消防員的生命安全。它是對消防員身體上下軀干等部位進行熱防護的常規個人防護裝備,是消防員的“護身服”。但是,滅火防護服的熱防護性能越好,其總熱損失越低。當遇到需要長時間、高強度作戰的火災現場,消防員產生的大量生物熱就會迅速堆積在滅火防護服內部,一定程度上影響到消防員的生理和心理健康。因此有關專家提出關注使用滅火防護服對消防員的健康和安全的影響。筆者以所學知識為基礎,結合親身經驗,淺談滅火防護服透氣性能對消防員的影響,并介紹一些改善透氣性能的方法,以供參考。  
       
             一.透氣性能與滅火防護服  

             1.1透氣性能的概念  

             透氣性能是用單位時間內單位面積上水蒸氣透過服裝層的質量來描述的。以滅火防護服為例,水蒸汽分子穿透服裝層的速度取決于消防員皮膚表層與滅火防護服外空氣之間水蒸汽濃度(或濕度)的差異,同時也受服裝面料物理抵抗性的影響。濕氣差異又取決于消防員的運動強度(運動強度越大,所出的汗也越多)和所處的氣候環境。面料抵抗性是服裝所用材料及其厚度的一種性能。一般來說,滅火防護服越厚,熱防護性能越強,而服裝的透氣性越差。   

              1.2滅火防護服的結構與透氣性能  

              滅火防護服是由外層、防水透氣層、隔熱層、舒適層多層織物復合而成的。其中:外層面料具有較高的阻燃和熱防護性能,防御火焰和高溫;防水透氣層位于外層和隔熱層之間,起到阻止水向隔熱層滲透同時又能排出水蒸氣的作用;隔熱層具有耐高溫隔熱作用,使消防員免受高溫和輻射熱的傷害;舒適層主要作用是使消防員穿著更加舒適。多層結構使滅火防護服具有較好的阻燃、隔熱、抗輻射熱滲透等性能,但與此同時滅火防護服的透氣性會減弱,并隨著滅火防護服的重量增加,使消防員產生更多的生物熱。這種多余的熱量使人體的體溫升高,對消防員的健康產生影響。   


              二 .滅火防護服透氣性能對消防員的影響  

              2.1生理影響  

             人體體溫調節的中樞在下丘腦,在它的控制下,產熱和散熱處于動態平衡,可以維持體溫的正常。在火場等高溫的環境中運動,機體代謝加速,產熱增加,消防員的身體會借助于皮膚血管擴張、血流加速、汗腺分泌增加、呼吸加快等,將體內產生的熱量透過滅火防護服的多層結構送達體表,通過輻射、傳導、對流及蒸發等方式散熱,以保持體溫在正常范圍內。據研究,人的循環系統末梢組織熱傳導值可以在此時增加5-6倍,這被稱為熱應激。生物體都具有這種應激能力,保證了在熱環境下的生存。但是人的熱應激能力是有限度的,而且還具有較大的個體差異。若消防員的滅火防護服透氣散熱性能不好,并在熱環境下運動時間過長,超過了個人的熱應激能力,就會出現如下丘腦的排汗中樞發生障礙,機體不能通過排汗蒸發熱量,使機體內蓄積了過多的熱量,導致消防員出現體表溫度升高、大量流汗、呼吸急促、心跳加速、脈搏加快等狀況。如不能及時緩解和恢復將會使消防員頭暈、頭痛、心慌、惡心、嘔吐等,在炎熱的夏季環境,還有可能造成消防員暈厥或休克。

           據研究,熱應激對消防員的影響還表現在隨著滅火防護服內部熱量的堆積,大量出汗將引起血流量的減少,特別是引起血漿量的減少。同時,體溫升高引起血管舒張,血管直徑增大,使更多的血淤積在靜脈系統中,回流心臟的血液減少,從而導致血流量或血壓降低很快,心臟不能提供足夠的血量同時滿足肌肉、心肌和腦部供血的需要,容易引起胸悶和心臟病突發。心臟病是消防員死亡的主要原因之一,美國每年因心臟病死亡的消防員大約占到總死亡人數的40%以上。  

             2.2心理影響  

             熱量在滅火防護服內大量聚集,會使消防員疲勞程度迅速增加,力量大幅度下降,興奮性明顯下降,迷茫、抑郁等負性情緒上升,操作錯誤數升高,正確數下降,智力下降,運動速度、靈敏性下降等等,嚴重影響了滅火作戰的效能。   

             三 透氣性能的研究與改善   

             鑒于消防員滅火防護服的透氣性能對消防員健康的影響,全世界的科學家都在為如何提供既有很高的防護性能又有較好透氣性能的消防服而研究和努力。

             3.1滅火防護服的研究與改進  

             芬蘭研究機構試驗驗證了滅火防護服防水透氣層的有無對透氣性能的影響:把消防員分為兩組,第一組穿著含有防水透氣層的滅火防護服,第二組穿著不含防水透氣層的滅火防護服,兩組消防員進行相同的消防活動后,第一組消防員的皮膚溫度、出汗量遠遠高于第二組消防員。這個試驗結果表明沒有防水透氣層的滅火防護服透氣性能更好一些。

      但是,防水透氣層又是滅火防護服結構中所不可或缺的。消防員在滅火作戰中使用大量水和泡沫做滅火劑,如果滅火防護服不設防水透氣層,防水性就會變差,水透過服裝層與消防員皮膚接觸,對消防員的健康造成影響,特別是在冬季,有可能給消防員造成凍傷。防水透氣層具有良好的防水性能,所以滅火防護服設有防水透氣層是有必要的。近些年來,有關專家和研究機構陸續研制了較先進的防水透氣層,比如美國Gore公司研制的PTFE膜和eVent膜,在防水的前提下提高了滅火防護服透氣的性能。  
             美國消防協會標準中,用總熱損失(TotalHeatLoss)來衡量服裝的透氣性,從而了解該服裝對消防員熱應激的影響。其單位是:瓦每平方米(W/m2)?偀釗p失越高,表明該滅火防護服更透氣,具有使更多的熱量和水汽流向外部環境的能力。2007版的NFPA1971標準要求,四層結構的消防滅火防護服的總熱損失不得低于205W/m2。作為衡量防護服熱防護性能的TPP值與總熱損失THL之間存在著相互矛盾。如果該防護服的熱防護性能非常優異,則其熱損失會比較低,也就是透氣性能比較差,容易使消防員產生熱應激。反之,如果該防護服的總熱損失很高,透氣性能較好,則其熱防護性有可能達不到足夠的防護要求。  


              在不同的情況下,消防員對這一對矛盾的側重也會有所不同。當消防員處于常規情況下時,考慮更多的是防護服的總熱損失,即透氣性能,而當消防員置身于高溫爆燃的情況下時,考慮更多的是防護服的熱防護性能。世界各地的科學家長期以來也一直在該領域中不斷探索,2008年杜邦公司的科學家們發明了一項研究成果,很好的解決了這一對矛盾。杜邦公司的這一研究成果是一個稱為Nomex?OnDemand的隔熱層。在常規或普通的條件下,該隔熱層能夠保持非常薄的狀態,具有非常好的透氣性和靈活性,從而降低了消防員在出勤過程中可能遇到的熱應激。使用Nomex?OnDemand隔熱層的消防服,其總熱損失值為260W/m2(Kevlar/PBI外層面料、CrosstechPJ防水透氣層、Nomex?OnDemand隔熱層)。而當消防員處于因爆燃高溫可能導致嚴重燒傷的緊急情況下時,Nomex?OnDemand會快速激活變厚,使得隔熱層中保留更多的空氣,從而大大提高了防護服的熱防護性能。   


              另外,滅火防護服應在設計上從人體工程學等方面考慮,根據地域差異、用途、消防員個體差別設計出舒適、有針對性、合身的防護服。例如,在滅火防護服的上衣腋部連接處添加延長連接部分,使消防員的手臂運動更靈活自如,從而減少了因克服這部分阻力產生的熱量,更有利的保障了消防員的健康。  
              3 .2其他改進方法  


              消防安全腰帶使用方法的改進有助于提高透氣性。出于保護消防員人身安全及方便消防員攜行裝備的考慮,和穿著舊款滅火防護服一樣,目前消防員在穿著滅火防護服時腰部仍須佩戴消防安全腰帶。但與以往不同的是,滅火防護服的多層結構及透氣性較差的特點決定了其內部散熱有一部分要依靠上衣下擺處自然通風,而佩戴消防安全腰帶恰恰封堵了這個重要的散熱通道,不利于熱量的有效散失。據了解,國外消防員在穿著滅火防護服時較少佩戴消防安全腰帶,其常用做法是消防員將需隨身攜帶的工具及逃生自救用的繩、帶、鉤等放置在專用裝置內斜挎在肩上,上衣下擺處可以起到很好的散熱作用。  


              此外,吸熱背心也可以減少滅火防護服透氣性差對消防員的影響。在滅火防護服的內部穿著吸熱背心,通過強制熱交換吸收蓄積的生理熱,降低滅火防護服內部的溫度,來減小消防員的生理壓力,保障其安全。  


              隨著科技的進步,我國消防員個人防護裝備取得了突飛猛進的發展,技術水平上與世界先進國家的差距在不斷縮小。但是,個人防護裝備的使用對消防員生理、心理影響的研究并不多。因此,消防員滅火防護服在設計過程中要多考慮滅火救援的實際狀況、透氣性能對消防員生理、心理的影響等等,在滿足滅火救援的熱防護情況下,多增加滅火防護服的透氣性能。消防員只有在健康積極的狀態下,才能最大限度地提高作戰效能,更好的保衛人民群眾的生命財產安全,為社會的穩定發展做出更多的貢獻。
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