保護(hù)英雄的“英雄”
——防化服

周宇聰，李宜潼，許 君*，張亞楠，曾 強(qiáng)

(1.天津工業(yè)大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院 天津300387；2. 天津市疾病預(yù)防控制中心 天津300400)

近年來，關(guān)于危險(xiǎn)化學(xué)品泄露引發(fā)事故的報(bào)導(dǎo)層出不窮，而事故中最令我們痛心的莫過于聽到消防人員、公安民警等救援人員的傷亡消息。2005年湖南永州甲醛泄露事故，造成8名消防官兵中毒；2015年發(fā)生在天津的危險(xiǎn)品倉庫爆炸事故更是造成多名救援人員遇難。

在事故發(fā)生時，在災(zāi)難降臨時，總是消防人員、公安民警、救援官兵沖在一線，將普通群眾護(hù)在身后，可他們常常急于進(jìn)行救援，卻忽視了對于自己的保護(hù)，最終造成救援人員傷亡慘重的結(jié)局。由此可見，對于突發(fā)的化學(xué)藥品泄露事故，采取及時、有效的防護(hù)措施是極為必要的。

1 防化服的工作原理

防化服的防護(hù)作用主要通過2種方式實(shí)現(xiàn)，一種是通過隔絕外界污染環(huán)境的方法進(jìn)行防護(hù)，另一種是通過解毒型材料或吸附型材料過濾污染空氣進(jìn)行防護(hù)。

1.1 隔絕式防化服——“來者皆拒”

在外界環(huán)境受到污染的情況下，采用“一刀切”的方法完全將外界環(huán)境與人體隔絕，是防護(hù)效果最好的方法。隔絕式防化服像是為人體創(chuàng)造了一片“桃花源”，將人體與被污染的環(huán)境完全隔離而起到防護(hù)作用，因此隔絕式防化服通常需要配備提供氧氣的呼吸面罩，以避免人體吸入受污染的空氣[1]。雖然隔絕式的防化服防護(hù)性能好，防護(hù)效果不受毒種影響，但是這類防化服不透氣，穿著舒適感較差，還易導(dǎo)致穿著者產(chǎn)生各種應(yīng)激反應(yīng)。

1.2 透氣型防化服——“閑人免進(jìn)”

隔絕式防化服雖然防護(hù)效果好，但其不透氣的缺點(diǎn)對人體造成的不利生理影響不容忽視。而透氣型的防化服像是給防化服配備了“哨兵”，將空氣中有毒有害的物質(zhì)進(jìn)行攔截，其基本原理就是通過防化服本身緊密的紡織品結(jié)構(gòu)和一些輔助的涂層、膜層、透濕性粘合劑以及其中的化學(xué)藥劑等物質(zhì)的吸附、分解作用，對進(jìn)入防化服的空氣進(jìn)行過濾、凈化，從而避免人體與有害物質(zhì)的接觸。

1.1.1 解毒型材料——給受污染的空氣一劑良藥

某些化學(xué)物質(zhì)可與危險(xiǎn)化學(xué)品(毒劑)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使其失去毒性，這些物質(zhì)稱為解毒劑。解毒型防護(hù)材料就是通過將解毒劑添加在紡織品上制備的，這類防護(hù)材料制成的防化服兼具防護(hù)效果好和透氣性好2個優(yōu)點(diǎn)，但其對于環(huán)境中有毒物質(zhì)的針對性較強(qiáng)。由于一種解毒劑只能與特定化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，而應(yīng)對突發(fā)事件，常見的情況是污染源不明確或多種污染物同時存在，解毒型防化服適用性并不好，目前應(yīng)用較少。

1.1.2 吸附型材料——“逮捕”有毒物質(zhì)

與解毒型材料利用化學(xué)變化進(jìn)行解毒不同，吸附型材料對空氣的過濾過程屬于物理變化。同中學(xué)學(xué)到的活性炭凈化水的原理類似，吸附型防護(hù)材料是在紡織品中添加像活性炭一樣具有很大比表面積的微孔性物質(zhì)，通過這些微孔物質(zhì)的強(qiáng)吸附作用，對毒氣、毒液進(jìn)行物理吸附，避免其與人體接觸或進(jìn)入體內(nèi)，從而達(dá)到防護(hù)目的[2]。換句話說，吸附型防護(hù)材料上的微孔型物質(zhì)就好比防化服上的“警察”，用來“逮捕”空氣中的有毒物質(zhì)，確保接觸人體的空氣是干凈的。在防護(hù)材料界，活性炭依然扮演著重要的角色，是最常用的吸附劑。

2 防化服的使用場景

根據(jù)不同的防護(hù)場景，將防護(hù)服分為 3類，分別為防化服(CPC防護(hù)服)、核生化防護(hù)服(NBC防護(hù)服)、化生放核防護(hù)服(CBRN防護(hù)服)[3]。3種防護(hù)服按照階梯式遞增加強(qiáng)防護(hù)能力。雖然NBC與CBRN防護(hù)服的防護(hù)能力更強(qiáng)，但我們面對許多突發(fā)情況時，使用的一般都是 CPC防護(hù)服，也就是化學(xué)防護(hù)服，因此本文針對化學(xué)防護(hù)服的使用場合進(jìn)行介紹[4]。

2.1 防化服的等級

防化服就是防御有毒有害化學(xué)品損害人體的一種防御服裝。由于它使用的十分廣泛，美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)設(shè)置了一套等級標(biāo)準(zhǔn)，將化學(xué)防護(hù)服按防護(hù)等級分為4級。A級，氣體密閉型防護(hù)服；B級，防液體濺射的防護(hù)服；C級，增強(qiáng)功能型防護(hù)服；D級，一般型防護(hù)服[5]。這是一組從強(qiáng)到弱的排列組合，A 級就是當(dāng)之無愧的最強(qiáng)防化服。下面就讓我們看看四種化學(xué)防護(hù)服各自的應(yīng)用領(lǐng)域。

2.1.1 A級——當(dāng)之無愧的最強(qiáng)防化服

A級防護(hù)服可以抵御常規(guī)工業(yè)生產(chǎn)中遇到的所有種類、所有形態(tài)的化學(xué)品(無論它是氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài))。圖1為A級防化服及使用場景示例。

此類防護(hù)服包括正壓自給式空氣呼吸器或長管式呼吸器、硬帽和雙層防護(hù)手套(手套內(nèi)還套有一層特殊的防化手套)、防化長靴、防化面屏和兩用無線電通訊設(shè)施等。

擁有如此強(qiáng)勁的防護(hù)能力，它一般使用在什么場合呢？當(dāng)我們在污染環(huán)境中無法確定周圍化學(xué)物質(zhì)的濃度和成分，或者知道周圍的化學(xué)物質(zhì)可能會威脅我們的生命和健康，比如我們所進(jìn)入的環(huán)境有高濃度的蒸氣，而這些蒸氣會對我們的眼睛和皮膚造成傷害[6-7]。

圖1 A級防化服及使用場景示例Fig.1 Example of class-A chemical protective clothing and use scenario

2.1.2 B級——液體防護(hù)我最強(qiáng)

B級和 A級防護(hù)服其實(shí)對于呼吸防護(hù)的能力是一樣的，但它對于我們皮膚和眼睛的防護(hù)能力與 A級相比要略次一點(diǎn)。B級防護(hù)服的衣服，能夠防止所有液體化學(xué)物質(zhì)的滲透，卻無法防止有毒化學(xué)物質(zhì)的蒸氣或氣體進(jìn)入。簡單來說就是 B級在液體防護(hù)中非常優(yōu)秀，但是無法防御氣體和蒸氣。圖2為B級防化服及使用場景示例。

此類防護(hù)服有連體和分體兩種，呼吸時可以利用攜帶的氧氣瓶，也可以利用壓縮空氣導(dǎo)管，從而適合長時間的操作。此類防護(hù)服包括硬帽的頭套、防化面屏，有內(nèi)層和外層的防化手套、防化長靴，正壓自給式空氣呼吸器或長管式呼吸器，兩用無線電通訊設(shè)施等。它的使用場合，不用說肯定與有害物質(zhì)的形態(tài)和濃度有關(guān)。主要用于污染環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)的成分和濃度不需要很高的皮膚防護(hù)等級的場合，例如當(dāng)我們知道周圍的化學(xué)氣體，對我們的皮膚無害或者是不經(jīng)過皮膚吸收，只對我們的呼吸造成傷害時的場合，或者周圍的污染源只涉及到液體而非氣體[6-7]。

圖2 B級防化服及使用場景示例Fig.2 Example of class-B chemical protective clothing and use scenario

2.1.3 C級——我只能保護(hù)皮膚

將C級防護(hù)服與B級防護(hù)服做對比，發(fā)現(xiàn)C級防護(hù)服對皮膚的保護(hù)等級與 B級相等，但對呼吸系統(tǒng)的保護(hù)卻比 B級低。它能防有毒液體物質(zhì)的噴射對人體產(chǎn)生的危害，但不能防有毒化學(xué)物質(zhì)的蒸氣對皮膚和呼吸的危害。圖 3為 C級防化服及使用場景示例。

它的裝備包括全面罩空氣過濾呼吸器，是不是聽到這個詞很高大上？其實(shí)它就是我們?nèi)粘Ｉ钪杏玫降目谡?！還有就是帶濾毒罐的過濾式呼吸器、防有毒化學(xué)物質(zhì)的手套和靴子、兩用通訊系統(tǒng)、頭盔，化學(xué)防護(hù)服；化學(xué)防護(hù)靴；內(nèi)層和外層化學(xué)防護(hù)手套；硬帽[6-7]。它的適用場合與 A級 B級相比，肯定要更安全一點(diǎn) 。周圍環(huán)境中的污染源的化學(xué)物質(zhì)的成分和濃度都已經(jīng)被確定，或者周圍的化學(xué)氣體對我們皮膚無害，還有就是有毒物質(zhì)的特性已經(jīng)被我們確定下來的場合。我們使用的呼吸過濾器能夠有效地過濾空氣中的污染物，但是要求空氣中的氧氣濃度不低于19.5%以及氣體環(huán)境低于指數(shù) IDLH(立即威脅生命和健康濃度)。

圖3 C級防化服及使用場景示例Fig.3 Example of class-C chemical protective clothing and use scenario

2.1.4 D級——最基礎(chǔ)的防護(hù)

這種防護(hù)服在4個等級中防護(hù)能力最低，只對我們的皮膚產(chǎn)生最簡單的防護(hù)，也不能保護(hù)我們的呼吸系統(tǒng)。圖4為D級防化服及使用場景示例。

它包括的服裝款式有連體服、大褂、圍裙等(一般的工作服及醫(yī)用白大褂就屬于此類防護(hù)服)，以及安全靴子/鞋、護(hù)目鏡或防濺射護(hù)目鏡。如果在工作中遇到特殊情況，也可以選擇相對應(yīng)的防護(hù)裝備，例如手套、逃生用呼吸裝置、防護(hù)面具；化學(xué)防護(hù)手套；化學(xué)防護(hù)靴；安全眼鏡或眼罩；硬帽。這個等級的防護(hù)服所適用的場合，我們非常常見，醫(yī)院就是其中一種類型的場所。當(dāng)我們確定周圍大氣中沒有有害氣體，也沒有液體飛濺，也就是我們的人體沒有接觸到有害物質(zhì)的可能，并且空氣也不會對呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生危害的場所[6-7]。

所以，它不能在處理突發(fā)性緊急事件時使用。

圖4 D級防化服及使用場景示例Fig.4 Example of class-D chemical protective clothing and use scenario

2.2 防化服的應(yīng)用案例

為進(jìn)一步有效預(yù)防、控制和靈活處置港口恐怖主義事件，維護(hù)正常的港口通關(guān)秩序，保障公眾和現(xiàn)場工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，近日，重慶海關(guān)港口與渝州海關(guān)聯(lián)合監(jiān)管部門開展了監(jiān)管環(huán)節(jié)生物戰(zhàn)應(yīng)急處置演練。演練期間，重慶鐵路保稅物流中心的海關(guān)人員發(fā)現(xiàn)問題后立即報(bào)告上級，兩名海關(guān)官員身著 B級防護(hù)服，打開集裝箱發(fā)現(xiàn)白色粉末后，立即上報(bào)，等待后續(xù)排查。隨后，兩名海關(guān)人員身穿 A級防護(hù)服，佩戴正壓呼吸器，對集裝箱內(nèi)可疑的白色粉末進(jìn)行快速現(xiàn)場篩查， 桿結(jié)果顯示炭疽 菌呈陽性，初步判定為港口生物恐怖襲擊事件。

從案例中我們可以看到B級和A級防護(hù)服不同的使用場景。

3 防化服的使用方法

想要防化服發(fā)揮良好的防護(hù)作用，了解防化服的正確使用方法必不可少。不正確的使用方法不僅起不到應(yīng)有的防護(hù)作用，還可能造成對其他人員的二次污染。那么防護(hù)服應(yīng)該如何正確使用呢？使用過程中應(yīng)注意哪些事項(xiàng)呢？

3.1 防化服的穿脫

穿著防化服的步驟，可以總結(jié)為5個字：查、拿、穿、戴、拉。防化服只有按照步驟正確穿脫，才能更加有效地保護(hù)人體。

查：首先，應(yīng)該根據(jù)不同的工作環(huán)境、污染源正確選擇防化服產(chǎn)品，并且在穿戴防化服之前都應(yīng)對其進(jìn)行全面的檢查。

拿：拿掉所有個人物品，尤其是尖銳的物品，以避免對防化服造成損壞。

穿：穿防化服時應(yīng)注意腿部盡量伸展，連手套的防化服需要確保手部舒適地伸進(jìn)手套中。

戴：先戴上呼吸器面罩，調(diào)整好后戴上帽子，有獨(dú)立手套的需要戴好手套，手套套在防化服衣袖外，并用膠帶密封防化服袖口與手套。

拉：將防化服的拉鏈拉好并檢查所有可關(guān)閉處。

防化服的脫卸過程，最關(guān)鍵、最需要引起注意的是要避免由于不當(dāng)操作受到污染的防化服，對人體產(chǎn)生二次污染。脫卸過程主要有以下3步：

受到污染的防化服首先應(yīng)進(jìn)行清洗和消毒，以免污染人體和環(huán)境。

清洗消毒后，按照與穿戴步驟相反的順序?qū)⒎雷o(hù)服脫下，內(nèi)表面朝外包裹并隔離到較遠(yuǎn)的地方。

安置好防化服后脫下呼吸面罩。

3.2 防化服也需要消毒

沖鋒陷陣的防化服凱旋歸來時也會變得臟兮兮，為了避免臟兮兮的防化服對其他工作人員的健康和安全造成威脅，就需要給防化服“洗個澡”，也就是防化服的消毒過程。消毒是通過物理或化學(xué)的方法去除或中和防化服上污染的化學(xué)物質(zhì)的過程[10]。

常見的消毒方法有 2種：一種是擦洗法，一種是熏蒸法。通常整體凈化是通過用洗滌劑和擦洗的方式完成的，這一過程可以去除防化服表面的大多數(shù)污染物和灰塵，但對已滲透的或穿透的污染物則無能為力。另一種方法是針對可揮發(fā)的污染物，通過高壓熱空氣來熏一段時間，使?jié)B透進(jìn)防化服的污染物揮發(fā)出來。

4 防化服的發(fā)展方向

目前的防化服，無論是從舒適性還是安全性來講，都依舊有著很大的提升空間，未來防化服一定會向著更舒適、更安全的方向發(fā)展。除此之外，為防化服增加更多附加功能，實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展也是防化服未來的重要發(fā)展方向?？偟膩碚f，未來的防化服會更舒適、更智能、更安全[11]。

4.1 更舒適

雖然現(xiàn)今防化服的防護(hù)性能與舒適性之間的矛盾已經(jīng)有所改善，但透氣性差、悶熱等問題依舊存在。目前，研究人員基于針織織物質(zhì)地松軟、透氣性好的特點(diǎn)提出了利用針織物研發(fā)新型透氣防化服的可行性，這種防化服具有透濕量大、穿著舒適、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)[12]。此外，在結(jié)構(gòu)方面根據(jù)人體三維尺寸來進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保防化服的穿著舒適性和穿脫便利性也是必不可少的。

4.2 更智能

隨著智能服裝的不斷發(fā)展，防化服的智能化也成為一個重要的研究方向。目前主要的研發(fā)方向有能將防化服沾染的毒劑及時進(jìn)行自分解的自清潔材料；利用電子元件在防化服上集成人體生命體征監(jiān)測單元來監(jiān)測救援人員的身體狀況；利用光或電信號等對化學(xué)有害物質(zhì)的滲透進(jìn)行指示預(yù)警；在防化服上運(yùn)用自修復(fù)微膠囊進(jìn)行間隙填補(bǔ)，使防化服在產(chǎn)生微小破損時可實(shí)現(xiàn)自行修復(fù)[13]。

4.3 更安全

防化服無論如何發(fā)展，無論擁有多少附加功能，其最核心的價(jià)值仍然是抵御危險(xiǎn)的化學(xué)品，因此提高防化服的防護(hù)性能永遠(yuǎn)是研究人員不懈努力的方向。目前還不存在可抵御所有危險(xiǎn)品的防化服，但危險(xiǎn)往往未知、救援環(huán)境復(fù)雜多變，防化服的防護(hù)性能也應(yīng)不斷提高，防化服的適用范圍也應(yīng)不斷擴(kuò)大。