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王玉忠院士:大火災(zāi)撲救難,抓預(yù)防是關(guān)鍵

今年五一假期,全國共發(fā)生火災(zāi)3773起。職能部門的防范工作可謂嚴(yán)陣以對,全國各級應(yīng)急管理部門和消防救援隊(duì)伍期間組織了4.5萬個(gè)工作組,共出動(dòng)13萬余人次,現(xiàn)場檢查服務(wù)22.3萬余家企業(yè)和單位,排查整治問題隱患42.5萬余項(xiàng)。


國內(nèi)疫情形勢好轉(zhuǎn),但隨著復(fù)工復(fù)產(chǎn),火災(zāi)卻可能出現(xiàn)反彈——這是應(yīng)急管理部消防救援局的公開警告。該局近期在一份通報(bào)中提到,隨著復(fù)工復(fù)產(chǎn)進(jìn)度加快,經(jīng)濟(jì)社會(huì)秩序的逐步恢復(fù),各類滅火救援任務(wù)隨之增多,開始逐步接近往年的情況。

就在3月30日,四川省涼山西昌市經(jīng)久鄉(xiāng)發(fā)生森林火災(zāi),造成19名地方撲火人員犧牲、3名重傷和部分民房燒毀,這是繼去年同日當(dāng)?shù)厣只馂?zāi)造成30名撲火人員遇難后的又一重大傷亡,引起輿論聚焦。



“對山火的預(yù)防或?qū)ι搅值淖枞继幚硎呛茈y做到的,它一旦燒起來,很難自熄”,中國工程院院士、四川大學(xué)教授、環(huán)保型高分子材料國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室和新型阻燃防火材料開發(fā)與應(yīng)用國家地方聯(lián)合工程研究中心主任王玉忠對網(wǎng)易科技《科學(xué)大師》記者說,不僅山火不好撲救,城市火災(zāi)的撲滅難易也不能一概而論,一則高層建筑特別是摩天大樓火災(zāi),由于消防工具的局限性,不好撲救;再則,“從著火到轟燃之前的這個(gè)階段是比較容易把火滅掉的。但到了轟燃發(fā)生后就不好滅了,只能依靠專業(yè)的消防人員通過專用的滅火器材滅火?!?/p>


王玉忠告訴記者,根據(jù)火災(zāi)的形成過程,轟燃是火災(zāi)發(fā)展的最盛期,火情此時(shí)已由局部演變成大火,室內(nèi)空氣中充滿的由有機(jī)材料熱分解產(chǎn)生的易燃?xì)怏w/產(chǎn)物會(huì)突然著火,造成火焰迅速擴(kuò)散,甚至爆燃,產(chǎn)生極大量的熱量和有毒煙氣,室內(nèi)熱煙氣溫度平均可達(dá)600℃。

相關(guān)實(shí)驗(yàn)測試也顯示,在一個(gè)房間中,從局部著火到全面轟燃,可以在短短兩分多鐘發(fā)生。著火一分半鐘,就意味著已錯(cuò)過最佳滅火時(shí)機(jī),靠個(gè)人力量無法控制火情。而轟燃發(fā)生后,人的逃生機(jī)率幾乎為零(據(jù)上海消防博物館、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)。

王玉忠是目前中國阻燃材料研究領(lǐng)域唯一的一位院士。從上世紀(jì)80年代開始,他就致力于高分子材料的阻燃研究。通俗地講,阻燃技術(shù)就是將阻燃劑引入到材料中,能使材料在遇火時(shí),不易被點(diǎn)燃、離火自行熄滅,或可以實(shí)現(xiàn)延緩火場轟燃發(fā)生的時(shí)間,為人逃離火場避免危險(xiǎn)爭取時(shí)間。

目前,王玉忠的研究團(tuán)隊(duì)正在從事大飛機(jī)、高鐵等重大工程涉及的阻燃技術(shù)的研究。

資料顯示,三十多年來,王玉忠院士提出和發(fā)展的阻燃新原理、新方法,為解決阻燃領(lǐng)域的技術(shù)難題和瓶頸技術(shù)起到重要作用,特別是在解決國內(nèi)外阻燃界公認(rèn)的阻燃難題方面取得了國際領(lǐng)先水平的成果。他的團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的技術(shù),也在不同高分子材料中得到廣泛應(yīng)用。

本職之外,王玉忠還是應(yīng)急管理部系統(tǒng)的“消防與應(yīng)急救援國家工程實(shí)驗(yàn)室”技術(shù)委員會(huì)副主任、國家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目“特殊結(jié)構(gòu)建筑防火滅火關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)與應(yīng)用示范”項(xiàng)目咨詢專家組組長。他還是國家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求及標(biāo)識》的起草人之一,這是中國第一個(gè)公共場合用阻燃制品國家標(biāo)準(zhǔn)。

2019年,王玉忠團(tuán)隊(duì)受到自然界中的植物葉綠素的代謝和分子結(jié)構(gòu)啟發(fā),設(shè)計(jì)制備出可在潛在火災(zāi)的高溫下發(fā)生智能變色的分子傳感器,并將其與圖像識別算法相結(jié)合,發(fā)展了一種防火于未燃的極早期潛在火災(zāi)和早期火災(zāi)的探測預(yù)警技術(shù),實(shí)現(xiàn)潛在火災(zāi)高溫響應(yīng)預(yù)警和明火報(bào)警(據(jù)四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院官網(wǎng))。

王玉忠告訴《科學(xué)大師》記者,火災(zāi)安全存在事先預(yù)防、預(yù)警和事中撲救幾個(gè)主要環(huán)節(jié),事中撲救,屬于被動(dòng)滅火,因?yàn)榛鹨呀?jīng)燒起來了,人為撲救的效果往往不佳,而開發(fā)使用先進(jìn)的阻燃材料和智能的火災(zāi)預(yù)警技術(shù),可以化被動(dòng)為主動(dòng),防火于未燃或微燃的階段,從根本上有效預(yù)防和杜絕火災(zāi)發(fā)生。

2020年1月,王玉忠團(tuán)隊(duì)獲得國家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng),至此他在阻燃領(lǐng)域的研究成果獲全了國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)的三大獎(jiǎng)(其他兩大獎(jiǎng):國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)和國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)),他的每次獲獎(jiǎng)平均間隔時(shí)間長達(dá)十年。


“阻燃的基本原理早就搞明白了,即如何防止和限制燃燒‘三要素’——引火源(熱源)、可燃物和助燃劑(如氧氣)中的至少一個(gè)要素發(fā)揮作用,使燃燒無法發(fā)生。但阻燃技術(shù)實(shí)踐起來是很難的。要有科學(xué)原理和技術(shù)上的突破非常困難,過去從事該領(lǐng)域研究的人比較少。我們在這個(gè)領(lǐng)域也只是研究了三十多年,十年磨一劍,有幸取得了一些突破?!?/p>

火災(zāi)防治科研,涉及諸多技術(shù)和問題求解項(xiàng)。本次獨(dú)家專訪中,王玉忠就向網(wǎng)易科技《科學(xué)大師》記者講解了火災(zāi)防治中的技術(shù)發(fā)展,及有待突破的瓶頸。

1,火災(zāi)一旦發(fā)生,將不可逆轉(zhuǎn)

《科學(xué)大師》:為什么說火災(zāi)一旦發(fā)生就是不可逆的,難以有效被撲滅?

王玉忠:火災(zāi)的發(fā)生,幾乎都是先從引燃有機(jī)物開始的。比如,塑料、橡膠、纖維、膠粘劑、涂料等有機(jī)高分子材料在遇到高溫后,會(huì)發(fā)生熱分解,產(chǎn)生可燃、易燃的氣體燃料。溫度越高,這種熱分解就越多,在有氧氣存在下,當(dāng)局部環(huán)境溫度達(dá)到轟燃溫度時(shí),就會(huì)發(fā)生轟燃。這時(shí)候就會(huì)在瞬間把一整個(gè)屋子都燃燒起來。如果這個(gè)屋子與其他房間沒有隔離,火勢會(huì)順勢向外擴(kuò)展。我們看到有些樓宇或商場火災(zāi),在很短的時(shí)間內(nèi)甚至殃及到整棟樓,就是這個(gè)道理。

火災(zāi)一旦發(fā)生,尤其是發(fā)生轟燃后,一般都是不可逆的,如果不外加干預(yù)(滅火),不會(huì)自熄,會(huì)一直持續(xù)到火場的有機(jī)物燒完。對于有機(jī)高分子材料而言,在有氧燃燒階段,會(huì)產(chǎn)生大量的活潑氫氧自由基。這種活潑自由基不斷與其他分子結(jié)合生成新的自由基,產(chǎn)生的快速連鎖反應(yīng)使有機(jī)高分子材料的燃燒過程不斷進(jìn)行下去。

假如我們在體系中引入一種能捕獲這種活潑自由基并抑制這種連鎖反應(yīng)發(fā)生的物質(zhì),就可以終止燃燒反應(yīng),這體現(xiàn)的是化學(xué)層面的阻燃機(jī)制,但這種阻燃機(jī)制在轟燃之前會(huì)發(fā)揮作用,而在轟燃之后,也難奏效。

就是說,如果達(dá)到轟燃溫度產(chǎn)生了轟燃,即使是在缺氧(低于空氣中氧氣濃度)情況下也可以維持燃燒,這時(shí)候的任何一種阻燃機(jī)制都無法避免火災(zāi)的發(fā)生,只能借助滅火劑滅火。

在燃燒的過程中,環(huán)境溫度也是在不斷增加。對于發(fā)生在高層建筑內(nèi)部的火災(zāi),燃燒區(qū)鋼材的溫度甚至可以高達(dá)700 ~ 800 °C,這樣的溫度雖然并不能熔化鋼鐵,但會(huì)大幅度降低其強(qiáng)度,使其承重力降至原來的5 %左右。如果鋼材軟化面積達(dá)到樓層面積的2/3以上,那一樓層會(huì)不可避免地發(fā)生塌陷?!?.11”事件中美國世貿(mào)大廈的坍塌就與此有關(guān)。

2,阻燃技術(shù)的目的是給人員逃生創(chuàng)造時(shí)間

《科學(xué)大師》:阻燃是什么概念?不是指在燃燒過程中阻斷甚至消滅火情么?

王玉忠:阻燃技術(shù)不是用在火災(zāi)發(fā)生后的撲救環(huán)節(jié),而是用在火災(zāi)發(fā)生前的預(yù)防環(huán)節(jié),是要從盡可能避免引起火災(zāi)的源頭做起?!白枞肌笔侵覆牧嫌龌鸩粫?huì)立即燃燒,或雖然燃燒,但離火后在較短的時(shí)間內(nèi)能自熄。阻燃程度也有相應(yīng)的評價(jià)劃分:易燃、可燃、緩燃、難燃、不燃等。

消防系統(tǒng)是從工程設(shè)計(jì)角度來考慮怎么防范火險(xiǎn),比如高樓層都要有常閉的防火門、消防門等各類消防設(shè)施,功能是把火情限制在局部,不使它大面積的蔓延。而我們作為材料科學(xué)家,主要是從材料的角度考慮怎么樣能使材料不易被點(diǎn)燃,實(shí)現(xiàn)阻燃、難燃和不燃的問題,從源頭防止火災(zāi)的發(fā)生。

我們還要考慮怎么樣降低材料的熱釋放,我們希望當(dāng)材料一旦被點(diǎn)燃,燃燒環(huán)境的溫度發(fā)展到轟燃溫度的時(shí)間盡可能地長一點(diǎn)和慢一點(diǎn),使得人員有足夠的時(shí)間逃生。

現(xiàn)在公共場所和設(shè)施以及很多有火災(zāi)隱患的特定領(lǐng)域(如大飛機(jī)機(jī)艙、高鐵車廂等)使用的高分子材料都有阻燃要求。

《科學(xué)大師》:目前的阻燃技術(shù)是什么樣的,怎么樣進(jìn)行阻燃技術(shù)處理和研發(fā)?

王玉忠:一種是從塑料、橡膠、纖維紡織品等有機(jī)高分子材料的大分子的結(jié)構(gòu)入手,將能起到阻燃作用的化學(xué)元素和結(jié)構(gòu),通過化學(xué)方法引入到大分子鏈中,使高分子基體本身具有阻燃性(本征阻燃)。比如,目前市場上用于紡制阻燃滌綸纖維用的阻燃聚酯,主要采用的是這種阻燃方式。

另一種就是合成一種特定結(jié)構(gòu)的阻燃劑,并添加到材料中。比如我們生產(chǎn)電視機(jī)殼,我就通過工藝設(shè)計(jì)把阻燃劑以不同的方式混入生產(chǎn)電視機(jī)殼的聚合物基材中,通過加工成形獲得阻燃制品。這種也比較普遍,容易操作,非常靈活。

第三種是表面阻燃處理。將阻燃劑通過浸漬、涂覆或噴涂方式,以化學(xué)和/或物理作用使阻燃劑與基材結(jié)合,從而達(dá)到阻燃的目的。這是紡織品和木材阻燃最常用的方法。

目前沒有一種“萬能”的阻燃技術(shù)對所有有機(jī)高分子材料的阻燃都有效。我們必須根據(jù)不同的材料及其應(yīng)用場所,進(jìn)行針對性的阻燃化設(shè)計(jì),研究開發(fā)出阻燃效率高、對其他性能影響小,以及環(huán)境友好的阻燃技術(shù)和產(chǎn)品。

3,高火安全性的技術(shù)上可以做到,但太貴了

《科學(xué)大師》:直接用阻燃材料來裝修屋子、生產(chǎn)家具和各種設(shè)施,讓人類生活在完全阻燃或不燃的環(huán)境中,火根本就燒不起來,從技術(shù)上來講,這是不是已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)?

王玉忠:阻燃技術(shù)是分不同的標(biāo)準(zhǔn)等級的,有不同的產(chǎn)品和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。比如,建筑材料及制品可分為易燃、可燃、難燃和不燃4個(gè)燃燒性能等級。根據(jù)不同的建筑規(guī)范和使用要求,選擇相應(yīng)等級的材料。

通常情況下,我們說的阻燃不是說絕對不燃,而是要延緩它的燃燒進(jìn)程(難燃),使它不具破壞性。一種材料,能否被點(diǎn)燃,除了材料本身的特性外,還與點(diǎn)火的溫度和熱輻射強(qiáng)度以及點(diǎn)火時(shí)間等有關(guān),“絕對”點(diǎn)不燃的有機(jī)材料是不存在的。只有無機(jī)材料才能實(shí)現(xiàn) “不燃“,這就是為什么目前能達(dá)到A級(不燃)建筑保溫材料要求的材料只有無機(jī)材料,而沒有有機(jī)高分子材料的原因。

然而,無機(jī)保溫材料的保溫效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于有機(jī)高分子保溫材料,而且后者比前者輕、力學(xué)性能也好。因此,在選擇材料時(shí),既要考慮火安全性需要的阻燃性能,又必須平衡其各種性能。這是我們從事阻燃研究和技術(shù)開發(fā)的人必須考慮的問題。

使有機(jī)高分子材料達(dá)到高的難燃級別以實(shí)現(xiàn)高的火安全性,在技術(shù)上是可以做到的。但在實(shí)際應(yīng)用中,這并非是完全必要的,因?yàn)橐瑫r(shí)滿足其他性能要求的這類難燃材料的成本一定非常高,在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)沒有那么高要求的情況下,企業(yè)會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)品成本的原因不會(huì)主動(dòng)生產(chǎn)這樣的產(chǎn)品,這與我們搞科研一味追求高性能不同,企業(yè)比較現(xiàn)實(shí)。

僅從火安全角度來講,我們當(dāng)然希望阻燃產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)能夠擴(kuò)大應(yīng)用,能更普及;比如在當(dāng)年制訂《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求及標(biāo)識》國家標(biāo)準(zhǔn)的討論會(huì)上,在討論阻燃產(chǎn)品適用領(lǐng)域時(shí),我們都希望能有更大的范圍和更多的產(chǎn)品品種改用阻燃產(chǎn)品,但問題并沒有那么簡單,因?yàn)檫@涉及使用成本和執(zhí)法成本等各種因素。


是站在企業(yè)成本維度,還是站在社會(huì)成本維度,這里面存在一種權(quán)衡。你讓企業(yè)或使用者在阻燃上投入那么多,是不是火一定就那么巧會(huì)燒到他那里去?他們會(huì)有這樣的心理。但他們也許應(yīng)該考慮,一旦火真的找到自己那里了,那損失如何估量。

有些企業(yè)為了降低成本,盡量不用阻燃材料。2009年央視新大樓的配樓著火,就是因?yàn)槿挤艧熁鹨剂藳]有達(dá)到阻燃標(biāo)準(zhǔn)的外墻有機(jī)高分子泡沫保溫材料。如果當(dāng)時(shí)用的是阻燃材料,火就可能較難以燒起來?,F(xiàn)在建筑外墻保溫材料聚苯乙烯泡沫,常用的阻燃方法是添加六溴(xiù)環(huán)十二烷(wán)阻燃劑,但這類阻燃劑對環(huán)境和人體健康造成威脅,在國際上其實(shí)早就禁用了,尋求新的阻燃方法成為行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

4,阻燃強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)難執(zhí)行,但不能降低標(biāo)準(zhǔn)



《科學(xué)大師》:公安部2006年提出的國家標(biāo)準(zhǔn)《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求及標(biāo)識》,您是起草人之一,當(dāng)時(shí)已經(jīng)發(fā)生過克拉瑪依火災(zāi)、焦作天堂音像俱樂部火災(zāi)、撫州本色精英酒吧火災(zāi)等多起惡性火災(zāi)事故,教訓(xùn)深刻,14年過去了,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行得怎么樣?

王玉忠:這是一個(gè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)(GB20286),我作為專家組成員之一參與了制訂工作,前期做了大量的調(diào)研。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)出臺后,不管你是歌舞廳、影院,還是其他公共場所,都要對照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行,消防部門要一項(xiàng)一項(xiàng)對照著標(biāo)準(zhǔn)來檢測。達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),就驗(yàn)收通過。如果使用者不執(zhí)行,或者偷工減料,那是要追責(zé)的。

我也聽到一些企業(yè)反映,說指標(biāo)定得太高了,達(dá)不到。實(shí)際上根據(jù)前期調(diào)研的結(jié)果,已有技術(shù)是可以達(dá)到的。對于技術(shù)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè),那就要進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)本來就是要引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展和促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的;在不顯著提高成本的情況下,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以引領(lǐng)阻燃技術(shù)發(fā)展,引領(lǐng)企業(yè)提高技術(shù)水平。

標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行起來有一定的難度。有不少企業(yè)不是想著如何提高技術(shù)水平,反而希望降低標(biāo)準(zhǔn)。我覺得有些指標(biāo)不是要減少或降低,比如說,阻燃1級的標(biāo)準(zhǔn),增加了低熱釋放,這是很重要的一個(gè)指標(biāo);還有燃燒煙氣及其毒性,也都是重要的指標(biāo)?,F(xiàn)在有些公共場合屬于特別封閉的空間,不是露天敞開的,這些指標(biāo)更有加強(qiáng)的必要。

隨著阻燃技術(shù)的發(fā)展和不斷提高的社會(huì)需求,我認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該越來越高,我們當(dāng)時(shí)就是因?yàn)榭吹揭呀?jīng)有一些能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,結(jié)合實(shí)際需求,才確定的指標(biāo),不是憑空制定的。

從消防部門公布的數(shù)據(jù)來看,這些年為什么我們國家發(fā)生的重特大火災(zāi)數(shù)量和造成的損失不像過去那樣增長?這跟我們這些年加強(qiáng)了阻燃防火法律法規(guī)建設(shè)和實(shí)施到位,抓得嚴(yán),有很大的關(guān)系。法律法規(guī)都硬了以后,重特大火災(zāi)確實(shí)減少了,這應(yīng)歸功于阻燃防火領(lǐng)域相關(guān)的強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)揮的作用。

5,阻燃技術(shù)目前更多應(yīng)用在特定領(lǐng)域和產(chǎn)品上,應(yīng)該擴(kuò)大應(yīng)用范圍

《科學(xué)大師》:現(xiàn)在阻燃技術(shù)具體已經(jīng)應(yīng)用在哪些方面了?

王玉忠:目前,阻燃材料或技術(shù)應(yīng)用比較廣泛。例如:化學(xué)建材、電子電器、交通運(yùn)輸、航天航空、日用家具、室內(nèi)裝飾等各個(gè)領(lǐng)域,都有相應(yīng)的阻燃標(biāo)準(zhǔn)要求,根據(jù)不同的應(yīng)用場所,需要采用與之相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的阻燃材料。

同樣一個(gè)電視機(jī),公共場所的和我們家里的阻燃要求是不一樣的。公共場所人流大,安全隱患高,阻燃要求更高。同樣是汽車,公共汽車和私家車又不一樣,它必須要達(dá)到一個(gè)相應(yīng)的阻燃標(biāo)準(zhǔn)或質(zhì)量要求。

阻燃技術(shù)是有應(yīng)用前景的一項(xiàng)技術(shù)。我們考慮到未來是新能源時(shí)代,像我們汽車上用到的鋰電池,有時(shí)容易發(fā)生爆炸。從研發(fā)上,就更要考慮增加它的阻燃性能,將來對新能源汽車的阻燃要求,應(yīng)該比普通汽車要求更高。

還有文物設(shè)施的阻燃。我們團(tuán)隊(duì)今年承擔(dān)了一個(gè)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,就是文物的阻燃防護(hù)。我們知道,很多文物是不能用阻燃劑的,采用的辦法就是傳統(tǒng)的嚴(yán)禁煙火。為什么不能用阻燃劑防火,因?yàn)樽枞紕┮彩腔瘜W(xué)物質(zhì),噴涂到文物上,有可能對文物原貌造成破壞。文物采用阻燃技術(shù)的要求更高,除了不能破壞原貌,還要考慮阻燃劑的耐老化問題,過上幾年或者更長時(shí)間,阻燃涂層如果老化變色,就會(huì)破壞文物原貌,這勢必也會(huì)造成文物破壞。所以,文物保護(hù)對阻燃劑的要求相當(dāng)苛刻,這就需要深入進(jìn)行科學(xué)研究,取得技術(shù)上的突破。

6,智能撲火重點(diǎn)應(yīng)該把好源頭預(yù)警關(guān)

《科學(xué)大師》:現(xiàn)在是一個(gè)科技時(shí)代,在火災(zāi)的撲救上面,也興起智能撲救的提法,您怎么看這個(gè)問題?智能化怎么樣能更好應(yīng)用到火災(zāi)安全技術(shù)研發(fā)中?

王玉忠:我要說明的是,我是阻燃專家,不是滅火專家。據(jù)我了解,智能化技術(shù)在火災(zāi)安全中有應(yīng)用,比如在撲滅山火的時(shí)候,消防部門就會(huì)運(yùn)用到無人機(jī)。但山火真正燒起來以后,并不好撲滅。因?yàn)檫@種火災(zāi)是完全敞開的燃燒,不受任何限制,風(fēng)向的不確定使得火焰蔓延方向難以掌握,加上很多森林火災(zāi)發(fā)生地往往人跡罕至,山林地勢條件復(fù)雜,缺少交通道路,滅火人員很難快速抵達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場,重型滅火機(jī)械設(shè)備更無法運(yùn)輸,這些不利因素的疊加極大地增加了滅火的難度。

通常來講,對森林火災(zāi)的撲救,沒有太多辦法,主要是人工開辟隔離帶,在火場與未著火的地帶之間挖出幾十米寬的一條隔離帶(溝),讓火勢燒不過去,阻止進(jìn)一步的大范圍蔓延,這跟防火門是一個(gè)道理。而靠這一類人工的傳統(tǒng)撲救辦法,效率也是非常低的。

但不好滅是一回事,我們不能不積極撲火,對國外那種放任火災(zāi)不去撲救的主張我持反對態(tài)度。因?yàn)樯植粫?huì)因?yàn)檫^火之后就產(chǎn)生”群體免疫”,不會(huì)被燒過一次就能夠自然具有阻燃性了。國外的主張讓人費(fèi)解。你消極放任它燒,就算以后這個(gè)地方你不在那周圍居住,你還要考慮森林大火對地球生態(tài)環(huán)境的惡劣影響。

對于城市樓房的火災(zāi),尤其是高層建筑火災(zāi),撲滅難度也很高。一旦達(dá)到了轟燃階段,智能撲火能發(fā)揮的作用就非常有限。所以還是要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)對火災(zāi)的前期預(yù)警,一定要早發(fā)現(xiàn)、早撲救,這是智能撲火最能發(fā)揮作用的階段。

《科學(xué)大師》:早期火災(zāi)預(yù)警,從您的研究來看,可以怎么做?

王玉忠:火災(zāi)的發(fā)生基本上是隨機(jī)的,沒有太多科學(xué)規(guī)律可循,但不是不可以防范。我們團(tuán)隊(duì)也承擔(dān)了相應(yīng)的國家研究課題,針對早期的火情,能夠?qū)崿F(xiàn)盡早的探測和預(yù)警。

當(dāng)我們的專用傳感器探測到溫度已經(jīng)達(dá)到自燃值時(shí),已經(jīng)很危險(xiǎn)了,甚至明火已經(jīng)出現(xiàn)了,我們就可以發(fā)出預(yù)警或報(bào)警信號,進(jìn)行早期撲救滅火。

很多公共場所包括我們的實(shí)驗(yàn)室,現(xiàn)在安裝的感溫和感煙預(yù)警技術(shù),主要是通過熱量輻射或煙霧顆粒到達(dá)傳感器來觸發(fā)警報(bào),它的局限是容易受到使用環(huán)境影響,產(chǎn)生誤報(bào)和延遲預(yù)警。而像圖像型(視頻型)探測技術(shù)受限于檢測信號,僅能檢測明火或煙霧,必須在火災(zāi)發(fā)生后才能進(jìn)行預(yù)警,雖然探測準(zhǔn)確度高,但還是沒法做到防火于未燃。

從這種工程設(shè)計(jì)方面,我們就應(yīng)該考慮怎么樣在火還沒產(chǎn)生或剛產(chǎn)生微弱明火時(shí),預(yù)警系統(tǒng)就能啟動(dòng),及時(shí)把隱患消除,不讓火燒起來。把這種智能化技術(shù)應(yīng)用到源頭防范,會(huì)更為有效率,它是主動(dòng)防火,和那種起火后的被動(dòng)撲救是不一樣的。

7,阻燃研究中還有難啃的“骨頭”

《科學(xué)大師》:多年科研實(shí)踐下來,您認(rèn)為阻燃科研最大的挑戰(zhàn)或者說有待攻克的問題是什么?

王玉忠:為了防止和限制材料燃燒“三要素”(至少其中的一個(gè))發(fā)揮作用,避免燃燒發(fā)生,可以通過氣相和/或凝聚相的阻燃機(jī)制實(shí)現(xiàn)。例如,一些小分子含溴(xiù)阻燃劑是一類非常有效的氣相阻燃劑,在不同類高分子材料的阻燃中取得了非常好的阻燃效果,因此得到了廣泛的應(yīng)用。然而,其中有一些常用的高效小分子含鹵阻燃劑不僅存在生態(tài)積累和環(huán)境污染問題,而且燃燒過程中煙氣釋放量大,往往會(huì)加劇產(chǎn)生有毒物質(zhì),已被歐盟等很多國家禁止使用。研發(fā)出阻燃效率能與這些阻燃劑媲美的替代品,本身就是一種挑戰(zhàn)。

去年我去美國參加一個(gè)學(xué)術(shù)會(huì)議,看到他們有幾個(gè)州聲稱不用阻燃劑了,主要是因?yàn)橄绬T認(rèn)為含有阻燃劑的產(chǎn)品燃燒起來毒性更大,影響他們的健康。實(shí)際的調(diào)查發(fā)現(xiàn),火災(zāi)發(fā)生后死亡的人員當(dāng)中,因吸入有害物質(zhì)窒息死亡占絕大多數(shù)。

因此,阻燃技術(shù)的發(fā)展面臨的最大挑戰(zhàn)是,如何既要提高阻燃性能和效率,同時(shí)又不破壞材料的其他應(yīng)有性能,還要實(shí)現(xiàn)阻燃劑本身的環(huán)境友好及其阻燃產(chǎn)品的低煙、低毒。當(dāng)然,實(shí)現(xiàn)這一切而增加的成本還需要能被使用者接受。

幾十年來我們的核心工作就是在做這件事,探索新的阻燃原理和方法。比如,我們提出的“無傳統(tǒng)阻燃元素”阻燃的新理念(去年獲得國家自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)的其中一個(gè)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)),就是希望解決阻燃不加“阻燃劑”的需求問題。從科學(xué)層面,現(xiàn)在已經(jīng)是找到一些解決辦法,有些科學(xué)問題的解決已導(dǎo)致關(guān)鍵技術(shù)的突破,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。當(dāng)然,還有很多科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)需要繼續(xù)攻克解決。像材料的高阻燃性和必要的物理機(jī)械性能與低熱釋放、低煙低毒的協(xié)調(diào)機(jī)制,以及實(shí)現(xiàn)各種性能平衡的技術(shù)突破等。

8,火災(zāi)面前公眾須謹(jǐn)記:逃生很重要

《科學(xué)大師》:一般公眾在面對火災(zāi)時(shí),可以怎么做,要具備一些什么常識?

王玉忠:安全防護(hù)意識,有些國家做得比我們好,他們從幼兒園和小學(xué)就有這方面的教育,我們國家的學(xué)校和單位,雖然也會(huì)定期請消防員做知識講解,但大多數(shù)公眾沒有機(jī)會(huì)了解,平時(shí)也不關(guān)注這個(gè)。

一旦火災(zāi)發(fā)生以后,應(yīng)該怎么辦?我認(rèn)為做到這一點(diǎn)很重要:先報(bào)警再救火,能救就救,救不了,趕緊離開火場,逃生很重要。逃離現(xiàn)場應(yīng)該怎么做?火災(zāi)過程中會(huì)釋放有害物質(zhì),吸入過多的毒氣(如有機(jī)物不完全燃燒產(chǎn)生的一氧化碳),人腿會(huì)軟,跑不動(dòng),意識也會(huì)模糊。因火場中有害物質(zhì)大多數(shù)會(huì)積聚在上部空間,所以逃生的時(shí)候,最好用濕毛巾捂著口鼻,趴在地上行進(jìn)。

現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá),這些基本的消防知識都能公開查到,公眾可以通過網(wǎng)絡(luò)渠道主動(dòng)關(guān)注和學(xué)習(xí),這個(gè)很重要。

在公共場所遇到火災(zāi),快速的有序撤離非常重要。當(dāng)年新疆克拉瑪依友誼賓館特大火災(zāi)的教訓(xùn)慘痛。如果當(dāng)時(shí)會(huì)場的各個(gè)出口的安全門都敞開,并且能盡快地組織有序撤離,我認(rèn)為就不至于死那么多人,我們在災(zāi)難面前欠缺常識。

現(xiàn)在大多數(shù)建筑的樓道中都會(huì)有滅火器。一般的家庭,我建議也可以根據(jù)實(shí)際情況備些滅火器,我自己車上就有。日常生活中就要有防患于未然的意識。

責(zé)編/楊鑫


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