เคมีของควันพิษที่เกิดจากไฟและอันตราย

ในอดีต ไฟไหม้ที่มีชื่อเสียงและร้ายแรงบางแห่งได้เกิดขึ้นในสถานที่สาธารณะที่มีผู้คนพลุกพล่าน เช่น ไนท์คลับและโรงละคร โดยอ้างว่าเป็นเหยื่อหลายร้อยราย

โชคดีที่นี่ไม่ใช่บรรทัดฐาน ผู้เชี่ยวชาญด้านดับเพลิงพบว่าไฟไหม้ส่วนใหญ่ในปัจจุบันเกิดขึ้นในบ้านของบุคคลหรือในยานพาหนะ และมักเกี่ยวข้องกับเหยื่อหนึ่งหรือสองคน

การสูดดมควันพิษจะเกิดขึ้นเมื่อคุณหายใจเอาผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ในระหว่างการเผาไหม้ การเผาไหม้เป็นผลมาจากการสลายตัวของสารอย่างรวดเร็วด้วยความร้อน

ควันเป็นส่วนผสมของอนุภาคร้อนและก๊าซ ไม่สามารถคาดเดาองค์ประกอบที่แน่นอนของควันที่เกิดจากไฟได้ ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ อุณหภูมิของไฟ และปริมาณออกซิเจนที่มีให้กับไฟ ทำให้เกิดความแตกต่างในประเภทของควันไฟ

เกิดอะไรขึ้นในกองไฟ?

มีสารอินทรีย์และอนินทรีย์จำนวนมากในควันซึ่งทำให้เกิดการระคายเคืองทางประสาทสัมผัสของดวงตาและน้ำตาไหลส่งผลให้สูญเสียการมองเห็น

เราจะยกตัวอย่างเพลิงไหม้ที่เกิดขึ้นในห้องสมมุติ จะเกิดอะไรขึ้นใน 30 วินาทีแรก?

• ภัยคุกคามที่เป็นพิษปรากฏขึ้น (จะกล่าวถึงในภายหลัง) ส่งผลให้เกิดอาการไอ สำลัก หายใจมีเสียงหวีดจากลำคอ และระคายเคืองต่อหลอดลม
• ความร้อนที่เกิดขึ้นและการแผ่รังสีจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น
• ความหนาแน่นของควันหนาแน่นทำให้ทัศนวิสัยจำกัด

แล้วอีก 2 นาทีข้างหน้าจะเกิดอะไรขึ้น?

• ทั้งหมดข้างต้นมีอยู่และปรับปรุง
• ควันกระจาย ส่วนใหญ่สะสมและก่อตัวเป็นชั้นร้อนที่ระดับเพดาน แต่กระจายไปที่พื้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นห้องจะมีออกซิเจนน้อยกว่าปกติ หากระดับออกซิเจนต่ำกว่า 7% ก็จะกลายเป็นสาเหตุหลักของความพิการและความตาย
• อย่างไรก็ตาม ระดับ O2 ที่ต่ำนั้นไม่สามารถเกิดขึ้นได้เว้นแต่ควันจะร้อนมากเช่นกัน ดังนั้นผิวและระบบทำความร้อนจึงเป็นปัจจัยสำคัญเช่นกัน การรวมกันนี้เป็นสาเหตุหลักของการไร้ความสามารถและความตาย ก๊าซในควันด้านบนยังมีคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) แม้ว่าก๊าซนี้จะเป็นอันตราย แต่ก็ไม่เป็นอันตรายถึงตาย
• หากวัสดุที่ติดไฟได้ประกอบด้วยไนโตรเจน (เช่น สิ่งของที่ทำจากขนสัตว์ ไนลอน พอลิอะคริโลไนไตรล์ อัลดีไฮด์ เมลามีน-ฟอร์มาลดีไฮด์ ฯลฯ) ควันจะมีไฮโดรเจนไซยาไนด์ (HCN) ก๊าซนี้มีศักยภาพมากกว่า CO มาก สามารถดูดซับได้โดยการหายใจเข้าและออกฤทธิ์อย่างรวดเร็ว แต่ก็ไม่ใช่ปัจจัยสำคัญ
• หากวัสดุที่ติดไฟได้ประกอบด้วยคลอรีน โบรมีน หรือฟลูออรีน (เช่นเดียวกับโพลิไวนิลคลอไรด์ นีโอพรีน โพลิเตตระฟลูออโรเอทิลีน โพลิไวนิลฟลูออไรด์ สารหน่วงโบรมีน เป็นต้น) แสดงว่ามีไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl) ไฮโดรฟลูออไรด์ (HF) และไฮโดรเจนโบรไมด์ (HBr) สร้าง.
• สารระคายเคืองอนินทรีย์เหล่านี้นอกเหนือไปจากสารระคายเคืองอินทรีย์มักมีอยู่ในควัน ทำให้เกิดความปั่นป่วนรุนแรงขึ้น และนำไปสู่การสูดดมควันบุหรี่ นอกจากนี้ เป็นที่ทราบกันดีว่าสามารถกัดกร่อนพื้นผิวระบบทางเดินหายใจได้ในทันที และจะส่งผลให้เกิดผลข้างเคียงที่ปอดในระยะยาวและล่าช้าอีกด้วย
• นอกจากนี้ HCl ยังง่ายต่อการรวมกับน้ำเพื่อสร้างชั้นควันสีขาวที่หนาแน่นซึ่งสามารถลดการมองเห็นเป็นศูนย์เมื่อมีความร้อน CO HCN ฯลฯ สิ่งนี้อาจเป็นอันตรายต่อคุณได้

อะไรคือสาเหตุของการเสียชีวิตจากการสูดดมควันพิษ?

มีหลายสาเหตุการตายจากการสูดดมควัน แต่มีสาเหตุทั่วไปบางประการ ที่นี่เราจะเรียนรู้บางส่วน

การเผาไหม้เป็นเพียงกระบวนการของการใช้ออกซิเจนใกล้กับไฟและนำไปสู่ความตายเมื่อไม่มีออกซิเจนให้บุคคลหายใจ สารที่ทำให้เกิดภาวะขาดอากาศหายใจ

• นอกจากนี้ ควันอาจมีผลิตภัณฑ์ที่ไม่เป็นอันตรายต่อบุคคลโดยตรง แต่ใช้พื้นที่ที่จำเป็นสำหรับออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ทำงานในลักษณะนี้

สารระคายเคือง

• การเผาไหม้สามารถนำไปสู่การก่อตัวของสารเคมีที่ก่อให้เกิดการบาดเจ็บโดยตรงเมื่อสัมผัสกับผิวหนังและเยื่อเมือก
• สารเหล่านี้รบกวนเยื่อบุปกติของทางเดินหายใจ การหยุดชะงักนี้อาจทำให้เกิดอาการบวม บวมของทางเดินหายใจ และระบบทางเดินหายใจล้มเหลว
• ตัวอย่างของสารระคายเคืองทางเคมีที่พบในควัน ได้แก่ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ แอมโมเนีย ไฮโดรคลอไรด์ และคลอรีน

เคมีภัณฑ์

• นอกจากนี้เมื่อเราสัมผัสกับสารเคมีจำนวนมากในคราวเดียวก็สามารถเร่งกระบวนการตายได้ไฟสามารถสร้างสารประกอบที่เป็นอันตรายได้โดยการรบกวนการใช้ออกซิเจนของร่างกายในระดับเซลล์ เซลล์
• คาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรเจนไซยาไนด์ และไฮโดรเจนซัลไฟด์ ล้วนเป็นตัวอย่างของสารเคมีที่ผลิตขึ้นจากไฟที่ขัดขวางการใช้ออกซิเจนในเซลล์เพื่อการผลิตพลังงาน
• หากมีการยับยั้งการจ่ายหรือการใช้ออกซิเจน เซลล์ตาย
• พบว่าพิษคาร์บอนมอนอกไซด์เป็นสาเหตุสำคัญของการเสียชีวิตจากควันที่เกิดจากไฟไหม้

ผลกระทบของสารเคมีแต่ละชนิดที่มีต่อร่างกาย

สำหรับ CO

ลักษณะของก๊าซชนิดนี้คือ ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส กระจายอย่างแรง และมีความหนาแน่นใกล้เคียงกับอากาศ ความเข้มข้นสูงของ CO สามารถผลิตได้อย่างรวดเร็วในระหว่างการเผาไหม้ของสารอินทรีย์

ผลกระทบร้ายแรงและร้ายแรงของ CO เกิดขึ้นจากกลไกที่แตกต่างกันสามแบบ:

• ร่วมกับฮีโมโกลบิน: ความจุออกซิเจนในเลือดลดลง
• การจับกับเฮโมโกลบินส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนเส้นโค้งการแยกตัวของ HbO2 ไปทางซ้าย: ทำให้ยากขึ้น (และที่ระดับ COHb สูงแทบเป็นไปไม่ได้เลย) สำหรับ O2 ที่จะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ โดยปล่อยจากเฮโมโกลบินเข้าสู่เซลล์
• เมื่อใช้ร่วมกับ myoglobin: ลดการกระจาย O2 ไปยังกล้ามเนื้อหัวใจและกระดูก

กล่าวโดยย่อ: เมื่อเข้าสู่ร่างกาย CO จะแข่งขันกับออกซิเจนเพื่อรวมกับเฮโมโกลบินในเลือดเพื่อสร้างคาร์บอกซิลเฮโมบโกลบิน (HbCO)

สารนี้ขัดขวางความสามารถของเซลล์ในการปลดปล่อยออกซิเจน ทำให้เลือดสามารถลำเลียงออกซิเจนได้น้อยลง เมื่อหายใจเอาก๊าซนี้เข้าไป คนจะมีอาการขาดออกซิเจน ปวดศีรษะ อาเจียน เหนื่อยล้า และเสียชีวิตได้

การสูญเสียออกซิเจน

เราไม่สามารถประเมินบทบาทของการสูญเสีย O2 จากการตรวจวัดตัวอย่างเลือดของเหยื่อในกองไฟได้ มีหลายปัจจัยที่เกี่ยวข้องก่อนตาย หวังว่าการวิเคราะห์เลือดแดงจะสะท้อนเนื้อหา O2 ของควันได้

ผู้ใหญ่ปกติมีออกซิเจนในเลือดประมาณ 1 ลิตรและออกซิเจน 600 มล. ในถุงลม ปริมาณที่ใช้ขณะพักอยู่ที่ประมาณ 0.25 ถึง 0.3 ลิตรต่อนาที และสูงสุด 3.0 ลิตรต่อนาทีเมื่อออกกำลังกายสูงสุด

แม้ว่าการลด O2 จาก 20.9% ของปกติเป็น 10% จะมีผลใช้งานไม่ได้ผล แต่ผลกระทบที่หลากหลายจะเกิดขึ้นต่ำกว่า 7%

ความเข้มข้นต่ำ (และลดลงจนเกือบ 0%) สามารถเกิดขึ้นได้ในไฟ เนื่องจากควันจะเล็ดลอดออกมาจากเปลวไฟ ความร้อนใกล้เปลวไฟก็เป็นภัยคุกคามเช่นกัน เมื่อควันลอยและเจือจาง ความร้อนจะหายไปและ O2 จะถูกเพิ่มเข้าไป

ดังนั้น ความกังวลเบื้องต้นเกี่ยวกับการสูญเสีย O2 คือความเป็นไปได้ที่สารเติมแต่งอาจมีหรือไม่สามารถรวมเข้ากับก๊าซที่ติดไฟได้อื่นๆ ดังนั้นเมื่อระดับ O2 ต่ำและความร้อนอาจทำให้เสียชีวิตได้

สำหรับไซยาไนด์

มีการระบุกลไกสองอย่างสำหรับผลกระทบร้ายแรงและร้ายแรงของไซยาไนด์ สามารถสรุปได้ดังนี้

• จับกับไซโตโครมออกซิเดสที่ระดับไมโตคอนเดรีย ป้องกันไม่ให้เซลล์ใช้ O2 การดูดซึมออกซิเจนที่ลดลงเมื่อสูดดม HCN ได้รับการพิสูจน์โดยตรงในหนูตะเภา
• การกระตุ้นอัตราการหายใจ (หายใจเร็ว) ตามด้วยการดูดซึม O2 ที่ลดลงอย่างต่อเนื่องจนกว่าจะมีอาการชัก หยุดหายใจ และเสียชีวิตในระหว่างการหายใจเอา HCN ในหนูและลิงเข้าไป

ขณะนี้พบไซยาไนด์นี้ในผู้ที่สูดดมควันบุหรี่ อย่างไรก็ตาม กลไกเหล่านี้จำเป็นต้องได้รับการศึกษาทดลองในมนุษย์เพราะการดูดซึม การกระจาย เมตาบอลิซึม และการขับถ่ายของไซยาไนด์นั้นซับซ้อนกว่าของ CO มาก และมีเอกสารแนะนำวิธีการเหล่านี้เพียงเล็กน้อยในระหว่างหรือหลังการหายใจเข้าไป ของไซยาไนด์

สำหรับ HCl

HCl ถูกปล่อยออกมาจากโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) เป็นควันสีขาวหนาแน่นตามด้วยควันดำหนาแน่น (ที่มีปริมาณ CO สูงมาก) ที่อุณหภูมิสูง ภัยคุกคามในทันทีคือการมองเห็นเป็นศูนย์ การระคายเคือง และการกัดกร่อนสูงของ HCl

หนูตะเภาเป็นแบบอย่างที่เหมาะสมที่สุดที่จะใช้ในการศึกษาผลกระทบของ HCl เพราะสัตว์เหล่านี้ รู้จักที่จะพัฒนากล่องเสียงและหลอดลมตีบจนทำให้ขาดอากาศหายใจได้ . พวกเขาสัมผัสกับ HCl ระหว่างพักผ่อนและออกกำลังกายในระดับปานกลาง

เป็นผลให้ความล้มเหลวเกิดขึ้นเร็วมาก (60 วินาที) ที่ 600 ppm ระหว่างการออกกำลังกายตามด้วยการเสียชีวิตจากการหายใจไม่ออก

ดังนั้น HCl จึงแข็งแกร่งกว่ามากและเป็นสารเคมีที่สลายตัวได้เร็วกว่า CO แต่มีศักยภาพน้อยกว่า HCN ไม่สามารถระบุบทบาทของมันในกองไฟได้จากตัวอย่างเลือดหรือเนื้อเยื่อจากเหยื่อ

เนื่องจากก๊าซเหล่านี้บางชนิดสามารถยึดติดกับพื้นผิวได้จึงสามารถเก็บตัวอย่างเขม่าบนพื้นผิวที่สะอาดและสามารถใช้การวิเคราะห์คลอไรด์เพื่อบ่งชี้ว่ามีอยู่ในควันไฟ

นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มโลหะหลากหลายชนิด เช่น พลวง สังกะสี ฯลฯ ลงในสูตรพีวีซีได้ ดังนั้น การวิเคราะห์โลหะยังบอกเราเพิ่มเติมเกี่ยวกับองค์ประกอบของ PVC

สำหรับ CO2

ซึ่งเป็นสารที่ทำให้เกิดภาวะเรือนกระจก ก๊าซเหล่านี้จะเป็นพิษขึ้นอยู่กับความเข้มข้น ขอบเขตของผลกระทบของ CO2 ต่อร่างกายมนุษย์อาจแตกต่างกันไปจากอาการปวดศีรษะ ความเปียกชื้น ตัวสั่น รู้สึกมีหนาม หายใจถี่ เหงื่อออก อัตราการเต้นของหัวใจเพิ่มขึ้น ความดันโลหิตเพิ่มขึ้น และนำไปสู่การหมดสติ

สำหรับไนตริกออกไซด์

ในปริมาณที่สูงจะทำให้ระบบหลอดเลือดเสียหาย เมื่อหญิงตั้งครรภ์สูดก๊าซนี้เป็นประจำ จะทำให้เกิดความผิดปกติของทารกในครรภ์ การเปลี่ยนแปลงของดีเอ็นเอ และโรคปลอกประสาทเสื่อมแข็ง

สำหรับซัลเฟอร์ไดออกไซด์:จะทำให้เกิดความผิดปกติของระบบทางเดินหายใจในคน

สำหรับอนุภาคขนาดเล็กมาก:ส่วนประกอบเหล่านี้จะทำลายเนื้อเยื่อปอดและพัฒนาเป็นมะเร็งบางชนิด

สารประกอบโพลีไซคลิกไฮโดรคาร์บอน:จะทำลายผิวหนังและระบบภูมิต้านทานผิดปกติของร่างกาย

ด้านบนเป็นความรู้ทั่วไปเกี่ยวกับก๊าซพิษที่เกิดจากไฟ หากคุณสัมผัสกับพวกมันเป็นเวลานานและไม่ใช้มาตรการด้านความปลอดภัยเพื่อปกป้องพวกมัน จะเกิดอันตรายมากเมื่อเกิดเพลิงไหม้