氣體消防:對七氟丙烷(FM200)氣體滅火藥劑及其熱分解產物的分析1

FM-200是美國大湖化學公司的註冊商品，化學名稱是七氟丙烷，我國及世界各地將之廣泛應用在消防氣體自動滅火系統中，作為哈龍1301的替代品之一，它具有可液態存儲、氣態釋放、滅火速度快、滅火後不留殘餘物等與哈龍1301系統近似的特性。

在我國FM-200（七氟丙烷）的廣泛應用當中，包括滅火設備和藥劑生產廠家、研究機構、系統最終用戶在內的各個方面，對於它的滅火性能基本上是比較認同的。但是，關於FM-200（七氟丙烷）藥劑本身及其熱分解產物的研究數據還不多，到底它在滅火及非滅火噴放時，對於人體和設備儀器及周圍環境是否安全呢？希望通過下面一些國外相關數據資料的引用，使您能對FM-200有一個更加深入的了解。（以下相關實驗中使用的滅火劑均為美國大湖公司的FM-200藥劑）

 

1.       關於藥劑

 

1.1.     對於FM-200藥劑本身，全世界的許多研究機構對它進行過測試，這在哈龍1301的替代品甚至所有氣體滅火藥劑當中是並不多見的現象。以下是一些相關動物的醫學試驗數據，這些數據是美國大湖化學公司通過試驗得出的。

Ø     吸入敏感性測試：

在FM-200與氧氣混合氣中，FM-200濃度為80%，經過4小時單體（包括雌性及雄性）小白鼠暴露測試，沒有死亡及呼吸系統問題出現。在測試期間及測試一小時後，所有試驗用小白鼠行動表現正常。該試驗證明在試驗條件下，FM-200在呼吸時無毒性。

Ø     逆轉錄酶突變試驗：

沙門氏菌族TA98，TA100，TA1535，和TA1537以及埃西氏菌大腸桿菌族WP2uvrA，被用來評估FM-200的誘變性，結果顯示FM-200不會導致對回復體菌團的代謝活化或抑制代謝活化的作用。該實驗結論是，FM-200不會轉化或改變活細胞的遺傳物質的結構。

Ø     染色體畸變試驗：

在10%--80%的濃度的FM-200混合空氣中暴露24到48小時，沒有發現基因畸變和遺傳物質的變化。該實驗結論是，FM-200不會改變活體細胞遺傳物質的結構和數量。

Ø     10天吸入試驗：

連續10天每天6小時使紐西蘭白兔暴露在1%、2%、5%和10%的FM-200和空氣混合氣體中，氧氣濃度不低於19%。試驗後，所有白兔都正常存活下來，然後全部解剖，任何濃度下均未見相關的病理變化。試驗組與對比組（正常環境下）的白兔在體重、增重、食物消耗基本相同，解剖後也未見內部的病變產生。該試驗證明連續吸入FM-200沒有影響。

Ø     14天吸入試驗：

連續14天每天6小時使紐西蘭白兔暴露在1%、2%、5%、10%的FM-200和空氣混合氣體中，氧氣濃度不低於19%。試驗後，所有白兔都正常存活下來，然後全部解剖，任何濃度下均未見相關的病理變化。試驗組與對比組（正常環境下）對比後，發現的白兔在體重、增重、食物消耗、臨床病理、內臟重量或肉眼可見的解剖學的相關臨床影響和變化產生。試驗證明暴露在試驗條件的FM-200中，不會引起呼吸系統的問題。

Ø     對鼠類的進一步研究：

三組共24種懷孕6-18天的老鼠整體暴露於2%、5%、10.5%的FM-200與空氣的混合氣體內，氧氣濃度不低於19%，另一組老鼠在正常環境內作為對照組。所有動物都正常存活，並按照預定程序部分被解剖。所有濃度下都沒有觀察到對藥物的反應。同時試驗組的動物都沒有因FM-200引起的體重及增重上的變化。解剖後未發現內臟差異及內部器官在重量上的差異。各濃度下並未對子宮內胎兒產生威脅及影響其生長，並無畸形現象。致命濃度組的動物存活良好，和對照組比較，沒有什麼差異。由此得出結論，在任何試驗濃度下沒有中毒現象發生，無影響最高濃度可視為10.5%。在所有試驗條件下，包括胎兒在內，沒有對動物得骨骼及各種組織產生發育上的影響。

Ø     對兔類的進一步研究：

三組共24種懷孕6-18天的兔子整體暴露於2%、5%、10.5%的FM-200與空氣的混合氣體內，氧氣濃度不低於19%，另一組老鼠在正常環境內作為對照組。試驗結果和所得出的結論與上面第6項相同。

Ø     90天吸入試驗：

對分別3組（包括12隻雌性及12隻雄性）的老鼠做同以上6、7項相同程序的連續90天的吸入試驗，結果和結論與6、7項相同。

 

1.2.     大湖公司還對人體做了吸入性試驗，參加試驗的志願者包括健康人群、高齡人群、有各種疾病（包括心臟病）的等等各種身體及年齡、性別狀況的人群。

將以上各項試驗的結果與其它醫療及科研機構的試驗結果歸納後，得出的結論顯示：

在FM-200體積比濃度為9%或低於9%時，對人體無任何影響；高於10.5%濃度時，需要按照相關規定限制在該環境下的人員允許最大停留時間。

而一般A類火災保護區的設計濃度在7%到10%之間，理論上不會高於最低有影響濃度值（LOAEL）10.5%。

但是必須注意的是保護區的實際內容積有可能因為內部裝修的改變和保護區內永久性佔用體積（密閉或實心物體，如雕塑、密封容器等）的增加而減小，從而導致實際噴放後滅火劑濃度高於設計濃度甚至超過LOAEL值。

另外，設計時的藥劑殘餘量過多或保護區尺寸與實際不符也可能會導致實際噴放量接近或超過LOAEL值。

因此，合理的設計、及時修改設計和嚴格按照設計施工安裝是保證系統正常、合理運轉的先決條件。

 

1.3.     高濃度時對人體的影響

對於FM-200的可能致死的濃度的研究也有大量相關的試驗作為依據，在4小時暴露試驗中，FM-200的濃度在80%以下時，沒有任何試驗體發生死亡的現象，在低於80%的濃度時，對皮膚、眼睛、呼吸系統也沒有任何可以觀察到的傷害，更長試驗周期（30天及90天）的結論也證明FM-200在濃度低於80%時對人體沒有在毒性方面的傷害。

 

1.4.     醫療應用

FM-200藥劑還被作為藥物助推劑使用在治療哮喘的藥物噴霧器中，多達70個試驗案例（包括3例人體試驗）表明，FM-200體積比濃度在14%以下時，對人體沒有傷害。

 

1.5.     除了以上對動物及人體的相關試驗外，各個方面的使用者根據本身的實際使用需要，也就FM-200對設備及相關物品的影響做了若干試驗。

Ø     對文物、藝術品及類似材質的影響：

2003年2月，大湖公司和Hughes Associates及Qrion Analytical共同就FM-200對下列物品進行了靜態暴露實驗及噴放衝擊試驗，

試驗品包括：卡紙、帶墨跡的紙張、玻璃、有丙稀酸樹脂塗層和醇酸樹脂塗層的聚苯乙烯、塑料（CD），照相用感光乳液、丙稀酸樹脂塗層的玻璃、石材（大理石）、金屬（黃銅）、陶瓷（玻璃陶瓷製品）。在靜態暴露試驗中，所有試驗物品被放置在7%濃度的FM-200中60分鐘；在衝擊試驗中，除塑料、石材、金屬、陶瓷及聚苯乙烯外的試驗品被放置在噴頭周圍不同的距離處。

試驗結論是「在亮背景和暗背景顯微鏡下，通過Orion分析部門的分析表明，被測物質在表面上與先前並沒有視覺上可觀察到的不同，在FM-200噴放時，藥劑本身沒有殘餘物，空氣中及管道內的極少量灰塵會在藥劑噴放時附著在試驗品表面，但可以輕易的被去處而不留殘餘物，當物品的設置非常接近噴頭時，應該注意對物品的保護，可設置相應的保護措施，一些較敏感的物品放置在正對噴頭的位置時，應保持3米左右的距離。」 

                 

Ø     對隱形眼鏡的影響

大湖公司和WETLENS眼鏡公司（FM-200的用戶）共同就FM-200是否會對隱形眼鏡造成損傷的問題做了一系列試驗。各類隱形眼鏡在濃度為20%的FM-200內保存30分鐘後，所有試驗品經過測試，在顏色、清晰度和物理特性上都表現的非常穩定。在鏡片的直徑上只有百分之幾毫米的變化，在屈光度上只有百分之幾度的變化，根據美國國家標準協會（ANSI）的相關標準，這些變化屬於可忽略變化。

以上試驗可以得出這樣的結論：在20%濃度下暴露30分鐘後，FM-200對隱形眼鏡不會產生損傷。

而通常實際情況下，FM-200釋放到保護區內的濃度不會達到20%的濃度，而在集中儲存式系統中，放置藥劑存儲容器的房間內也大多不會安置與氣體滅火系統無關的設備、存儲貴重或類似於隱形眼鏡的敏感物品。該試驗條件應該被視為現實條件下機少出現的極端情況。

Ø     對磁帶的影響

根據客戶的要求，大湖公司做了FM-200對磁帶資料影響的實驗，採用了暴露放置的方案，這是典型的磁帶資料存儲方式。

資料存儲在由計算機部門提供的 60至 90米長的 DAT磁帶和 TK-50軟片上。第一次實驗，將這些磁帶和軟片放置在濃度為 100%的 FM-200飽和蒸汽中，保持 60分鐘。第二次實驗，將它們放置在 FM-200濃度為 7%的空氣中，保持 60分鐘。無論 FM-200的濃度是 7%還是 100%，所有存儲的資料全部可讀，對資料沒有觀察到任何的不良影響。

對電影膠片的影響：

大湖公司委託Motion PictureTechnology公司就FM-200對電影膠片的影響做了一系列試驗：

飽和FM-200蒸汽暴露試驗：

電影膠片樣本在FM-200 濃度為10%的空氣中，室溫條件下暴露72 小時。本次實驗結束後，所有在此條件下暴露過的樣本，沒有一個顯示出視覺上可觀察到的外觀及放映圖像的變化。之後，樣本被放入室溫條件下，100%濃度的FM-200 飽和蒸汽中48 小時，試驗後同樣沒有發生任何變化。

液態FM-200暴露試驗：

膠片樣品的兩面都受到液態的純FM-200的噴塗。為了測試受到液態FM-200 冷凍時的反映，膠片樣品還要受到熱衝擊和溼氣凝聚的影響。三乙酸醋和多元酯樣品（流延膠片）沒有外觀和可觀察到的放映圖像上的變化；醋酸丙酸酯（一次彩色成像膠片）樣品則出現輕微的捲曲並且有可能收縮。

在測試時，FM-200 氣體的濃度大大超過了正常情況下釋放時的濃度，這是為了表明FM-200 完全可以用在電影膠片的儲存室，因為那裡含有三醋酸酯纖維素和聚乙烯對苯二亞甲基，如果儲存柯達一次成像膠片，則還應進行更加廣泛的測試。

應該注意的是，實際噴放時，FM-200是以極微小的液粒狀態從噴頭的噴口處釋放出來，一旦進入常溫（火災時環境溫度升高，有助於汽化）、常壓的空氣環境中，會迅速汽化，以氣態形式噴放到保護區內。以上液態噴塗試驗所模擬的狀態，在實際氣體滅火系統噴放過程中是絕少遇到的情況，可以視為極端試驗條件。

 

1.6.  以上試驗說明，FM-200在無火噴放的條件下，不會對被人體、被保護的設備、資料和文物產生不良影響。該無火噴放及浸漬的條件通常可以視為氣體滅火系統誤動作噴放時的狀態。這種情況在實際應用中是有可能發生的，而且是我們在選擇滅火劑和進行系統設計時必須要加以考慮的。

FM200滅火系統噴放實錄

作者：Great Lake，文章2004年彙編完成。由36safety整理。

未完！

文章摘自：

Great Lakes 「FM-200 Toxicological Study Summaries」, 大湖公司《FM-200毒性研究摘要》。

Great Lakes, Hughes Associates ,Orion Analytical, LLC 「FM-200 and cultural heritage materials: A pilot study in exposureand discharge effects」, 大湖公司等三方共同參與的試驗報告《FM-200和文物：在暴露和釋放影響方面的領先研究》。

Great Lakes & Wetlence, Inc 「Evaluation of the effects of FM-200 on Hydrophilicand Rigid Gas Permeable Contact Lenses」, 大湖和Wetlence公司《FM-200對隱形眼鏡的影響的評估》。

Great Lakes Chemical Cooperation Interoffice Memorandum, 大湖國際部備忘錄。

Motion Picture Technology 「Halon1301 Replacement—FM-200 MaterialsCompatibility」, 動畫電影科技《哈龍1301替代品—FM-200材料兼容性》。

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