GB/T 38310-2019 火灾烟气致死毒性的评估

1 范围

      本标准规定了火灾烟气致死毒性的评估方法，包括原理、试验装置、试验方法、计算及评估报告等。

      本标准适用于在受控的试验条件下，对材料、制品及组件燃烧产生的火灾烟气急性毒性致死效应的评估，不适用于暴露后长期的慢性毒性评估。

2 规范性引用文件

      下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

      GB/T 5907.1-2014 消防词汇 第1部分：通用术语

      GB/T 38309-2019 火灾烟气流毒性组分测试 FTIR分析火灾烟气中气体组分的指南(ISO 19702:2015,MOD)

      ISO 19701 火灾烟气的取样和分析方法（Methods for sampling and analysis of fire effluents）

      ISO 19706 火灾对人的威胁评价指南（Guidelines for assessing the fire threat to people）

3 术语和定义

      GB/T 5907.1-2014界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

      碳氧血红蛋白的饱和度 carboxyhaemoglobin saturation

      人体吸入的一氧化碳与血液中的血红蛋白结合后形成的碳氧血红蛋白占总血红蛋白的百分比。

3.2

      时间-浓度曲线 concentration-time curve

      烟气组分浓度以时间为变量的函数曲线。

3.3

      暴露剂量 exposure dose

      暴露时间与测得的烟气组分浓度的乘积，可通过对时间-浓度曲线上的面积进行积分计算。

3.4

      有效暴露剂量 effective exposure dose

      产生一定毒性效应所需的特定暴露剂量。

3.5

      有效剂量分数 fractional effective dose；FED

      烟气中毒性组分的暴露剂量与有效暴露剂量之比。

      注1：FED从概念上反映了烟气中毒性组分导致的丧失逃生能力、致死等后果。

      注2：基于丧失逃生能力的FED定义为IFED。

3.6

      致死性有效剂量分数 lethal fractional effective dose

      LFED

      导致死亡的有效剂量分数。

3.7

      半数致死浓度

      lethal concentration 50

      LC₅₀

      在一定暴露期和后观察期内导致50％暴露动物死亡的毒性组分浓度。

3.8

      质量损失浓度 mass loss concentration

      燃烧过程中，单位空间消耗的试样质量。

      注：单位为毫克每升（mg/L）。

3.9

      半数致死浓度预测值（LC₅₀预测值） predicted LC₅₀

      FED＝1时，根据试样燃烧产生的烟气组分浓度计算得到的LC₅₀。

4 原理

4.1 概述

      本方法是在特定的燃烧试验状态下，对试样燃烧产生的主要烟气毒性组分进行30min监测，由此得到各毒性组分的时间-浓度曲线。结合产烟材料浓度或质量损失浓度，预测试样30min的半数致死浓度（LC₅₀）。LC₅₀预测值可采用附录C给出的生物鉴定法验证其准确性。

4.2 FED的计算

      材料、制品及组件火灾烟气的毒性，是根据燃烧产物中毒性组分的浓度与有效暴露剂量进行计算确定，用有效剂量分数（FED）来表征。毒性组分的综合毒性为各组分毒性之和，见式（1）：

      式中：

      C_i——毒性组分i的浓度，单位为微升每升（μL/L）；

      （C·t）_i——浓度与暴露时间的乘积，单位为微升每升·分［（μL/L）·min］，指毒性组分i的有效暴露剂量。

      如设定暴露时间均为30min，且采用LC₅₀作为有效暴露剂量时，则FED可简化为暴露时间内毒性组分i的平均浓度与其LC₅₀值的比值。

5 试验模型及烟气组分分析

5.1 火灾试验模型

5.1.1 选定的火灾试验模型应能反映ISO 19706中描述的火灾特定阶段及场景。火灾试验模型包括：

      ——大尺寸火灾试验模型，例如墙角火试验；

      ——中尺寸火灾试验模型，例如建筑材料或制品的单体燃烧试验（SBI试验）；

      ——小尺寸火灾试验模型，例如管式炉材料产烟毒性评价试验。

5.1.2 整个火灾试验模型及相应的动物暴露染毒系统应处于通风良好的环境中，确保实验人员安全。

5.1.3 火灾试验模型应具有可重复性，不同实验室根据GB/T 38309-2019测量得出的烟气组分浓度应在允许的误差范围之内。

5.2 烟气组分分析

5.2.1 烟气组分中CO、CO₂和O₂的测定应采用连续取样方式进行。

5.2.2 烟气组分分析仪测量范围需满足以下要求：

      a) CO 0%~1%(0μL/L~10 000μL/L);

      b) CO₂ 0%~10%(0μL/L~100 000μL/L);

      c) O₂ 0%~21%(0μL/L~210 000μL/L)。

5.2.3 其他气体（如HCN、HCl、HBr、NO₂、SO₂、C₃H₁O、CH₂O和其他化学物质）也可按照GB/T 38309-2019和ISO 19701中规定的方法进行分析。

6 试样要求

      试验前，应根据所采用的火灾试验模型和试样的最终用途，对试样进行制备，并在室温（23±3）℃和相对湿度（50±10）％条件下对试样进行24h以上的养护。

7 试验装置及烟气组分分析的校准

7.1 试验装置校准应根据火灾试验模型要求的操作方法来进行。

7.2 烟气组分分析仪器的校准应在每一个试验开始时进行。

7.3 O₂、CO₂和CO等烟气组分分析前的校准应以N₂作为背景“调零”。校准气体浓度应接近但小于烟气组分分析仪的最大量程。同时，对于所有的校准，应确保校准气和样气的流速和压力相同。对于O₂分析仪的校准，可采用环境空气（若为干燥空气，O₂的体积百分比为20.9％）作为校准气体；对于CO₂和CO分析仪的校准应采用已知浓度的瓶装CO₂或CO标准气体作为校准气，也可使用CO₂和CO混合气体进行校准。

7.4 其他烟气组分（如HCN、HCl和HBr）分析前的校准应按照ISO 19701 及 GB/T 38309-2019中规定的方法进行。

8 试验方法

8.1 概述

      火灾试验模型的试验条件应与设定的火灾场景和火灾发生阶段相符。

      试样量的选择需考虑在30min试验时间内获得的LFED为0.7～1.3（见第9章）。

8.2 试验准备

      根据火灾试验模型的操作要求进行试验准备。

8.3 试验程序

      ——试样称重；

      ——按火灾试验模型的要求设定试验条件并进行试验；

      ——试验过程中数据记录与采集；

      ——试验结束后，将残余试样冷却并称重。

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