Антипирены: что это такое, где применяется, какой лучше?

что это такое, где применяется, какой лучше?

Антипирены — это химические вещества или соединения, ингибиторы реакции горения. Они подавляют реакцию на этапе возгорания. Или же препятствовать самому процессу горения, распространению пламени и тлению.

Что такое антипирены?

Вся используемая при оформлении документов терминология, касающаяся пожаров и противопожарных мероприятий, закреплена в правилах ГОСТ 12.1.033-81. Согласно официальному определению антипирен — это вещества либо смеси, которые должны снижать горючесть материалов, имеющих органическое происхождение. К таковым относятся: древесина, полимерные соединения, ткани натуральные и синтетические, композитные материалы на основе древесных стружек, бумажно-слоистый пластик и многое другое, на что пламень воздействует очень быстро.

Например, для сухой древесины, на которую не была нанесена специальная краска или пропитка, температура начала реакции пиролиза составляет всего порядка 450 градусов. В таких обстоятельствах пожар будет скоротечным и абсолютно разрушительным. Стоит ли сомневаться в том, что эксплуатация сооружений из подобных легковоспламеняющихся материалов представляет собой опасность не только для их хозяев, но и для всех окружающих природных и хозяйственных объектов, соответственно, для людей. К счастью, теперь у нас есть антипирены — то, что может предотвратить большую беду. Чуда, конечно, не будет, и огонь не погаснет.

Однако своевременное применение антипиренов в критический момент задержит распространение огня на начальной стадии, позволит произвести спасательные мероприятия и продержаться до приезда профессиональной пожарной команды. Потому что антипирены — это то, что значительно улучшит такие характеристики материалов, как температура воспламенения и горения, качественное изменение продуктов распада, замедление реакции окисления. Как конкретно это происходит рассмотрим в следующей главе.

Как работает антипирен?

Все существующие антипирены преследуют одну и ту же цель — максимально эффективно подавить процесс возгорания и распространения пожара. При этом технические принципы решения проблемы у разных антипиренов могут сильно отличаться. Можно выделить две большие группы:

1. Антипирены инертные, которые никак не влияют на процесс горения, а просто формируют защитный слой на поверхности, препятствующий проникновению огня.
2. Активные антипирены ведут борьбу с самим горением, которое представляет собой химический процесс быстрого окисления. Все знают: чтобы его остановить, нужно прекратить доступ кислорода или резко снизить температуру. Поэтому в качестве антипиренов используют вещества, вступающие в реакции:

• эндотермические, когда происходит поглощение тепла;
• при которых выделяются негорючие газы или водяной пар; как правило, при этом еще образуются тугоплавкие остаточные образования;
• изменяющие ход реакции горения; например, смещают акцент с поверхностного распространения пламени на процесс коксования.

Антипирен может иметь неорганическое, органическое и смешанное происхождение. Это может быть соль металла, гидроксид, специально обработанные парафин или графит и другое. Из-за конфликтов с экологией многие антипирены перестают быть актуальными, когда оценивается не только их действие, но и его последствия.

Внимание! Применение в качестве антипиренов материалов, содержащих бром и фосфор по возможности нужно ограничивать, так как они провоцируют негативные физиологические и экологические процессы.

К безопасным можно отнести традиционные антипирены — гидроксиды магния и алюминия. Под воздействием высоких температур они выделяют водяной пар, который в результате эндотермической реакции охлаждается ниже температуры, которая требуется для поддержки горения. Естественно, не поддерживается и

процесс пиролиза, зато катализируется образование твердого защитного слоя.

Все более популярными становятся экологичные антипирены нового поколения: легкоплавкое стекло, органические эко-антипирены. Особенного внимания заслуживают так называемые интумесцентные антипирены, в которых при повышении температуры происходит объемное изменение — многократное терморасширение. Покрытия, включающие эти вещества, успешно заменяют старые толстые термоизолирующие и не пропускающие кислород асбестовые штукатурки, минеральную вату, вспученный вермикулита.

Все это было эффективно, но достаточно дорого, а главное — существенно утяжеляло конструкцию, отрицательно влияя на прочность. Механизм действия интумесцентного антипирена прост и эффективен: при нагревании внутри тонкого, примерно 2мм, покрытия образуются газовые пузырьки, за счет чего покрытие расширяется в 10-40, а иногда и 100 раз, образуется так называемый пенококс, теплоизолирующий и негорючий.

Таким образом, существует множество антипиренов разного состава и разного механизма действия. Разберемся, в каких случаях их нужно применять.

Где применяется антипирен?

Вернемся к официальному определению антипирена. Из него следует, что именно конструкции, при создании которых использовались органические материалы, требуют применения покрытий, содержащих антипирены. Дерево и его производные горят хорошо, а полимеры без специальных добавок еще лучше, поэтому для них огнезащитные средства должны использоваться по максимуму: для дерева сразу же после первичной обработки желательны антипиреновые пропитки, а для полимеров еще в процессе их получения — антипиреновые добавки. Это правильные меры, но не вполне достаточные. Чтобы пожарная безопасность была на уровне, необходимы и последующие огнезащитные покрытия.

А теперь подумаем, только ли для органических материалов требуется антипирен? Да, минеральные поверхности, сооруженные, например, из кирпичей, бетона или пеноблоков, вряд ли способны к возгоранию. Однако окутавшее их пламя может привести к образованию трещин, которые влияют на целостность конструкции и повышают опасность обрушения. То есть антипирен для минеральной поверхности — это совсем не пустая тема.

Наконец, как будут вести себя при пожаре металлические объекты? Есть, конечно, такие теоретические понятия, как температуры воспламенения и горения разных металлов, но там нужны специальные, далекие от реальных, условия. Зато температура плавления имеет реальное, практически достижимое значение. Для стали — 1300 —1500 градусов по Цельсию. Максимум, который может выдать пламя горящей спички — 1400 градусов. То есть огнезащита для металлических конструкций — опорных, коммуникационных — это жизненно важное, ответственное мероприятие. Особенно если подразумеваются крупные промышленные объекты или многоэтажные общественные здания.

Важно. Ввиду особой ответственности можно покупать только те огнезащитные составы, которые выпускают известные производители, предоставляющие исчерпывающие технические характеристики продукции, подтвержденные сертификационными документами.

В настоящее время GOODHIM может предложить два вида огнезащитных составов с антипиренами:

• огнезащитную краску GOODHIM F01, повышающую огнестойкость стальных опорных конструкций промышленных и гражданских объектов;
• ее универсальный вариант GOODHIM F01 M2 — для металлических и деревянных сооружений.

В случае коммуникационных металлических трубопроводов чаще находят применение интумесцентные антипирены, входящие в состав различных паст.

Какие бывают виды антипиренов?

Выше говорилось о многообразии качественного состава антипиренов и о принципах их действия. Подробности качественного состава обсудим позже, а теперь разберем, что представляют собой антипирены, с которыми мы имеем дело. Сложно встретить конкретный, отдельно взятый антипирен на полках магазинов. Как правило, он является составной частью смеси, имеющей практическое применение в быту.

Производство антипиренов не имеет цели обеспечить ими массового потребителя. Обычно этот продукт используется как сырье, которое представляет интерес для предприятий, производящих химические товары народного потребления. Поэтому множество антипиренов обычно подразделяется по принципу вхождения их в состав чего-либо. Например:

• антипирены, которые входят в огнезащитные покрытия для декоративной отделки внутри или снаружи помещения;
• антипирены в составах для всесторонней защиты объектов от внешних вредных воздействий;
• антипирены в составе жидкостей, которыми обрабатывают строительные материалы на стадии заготовки с целью улучшить термические свойства для повышения прочности конструкции в условиях пожара.

Обычно антипирен добавляется в готовые растворы лакокрасочных покрытий, в пропитки и другие отделочные материалы, не реагируя химически с другими компонентами. Но чтобы получить огнестойкие полимеры (а многие пластики старого поколения сгорают быстрее сухой древесины), антипирены не только добавляются в готовые расплавы и смешиваются механически. Они могут вводиться как полноценная функциональная единица во время, когда протекает синтез. В результате исследований удалось создать полимерные негорючие материалы, которые применяются в самолетах и других видах транспорта, в космосе, строительстве, электрических системах, кабельном производстве.

В отличие от бытового слэнга, продукция производителя огнезащитных материалов редко называется антипиреном. Например, состоящий не менее, чем на 85% из органических и неорганических антипиренов сухой концентрат GOODHIM 1G DRY, позиционируется как огнебиозащита. Кстати, в этом составе различные виды антипиренов обеспечивают мощную защиту от пожара, а сопровождающие их биоцидные добавки сохраняют древесину от биологических повреждений. Такое сочетание оправдано: обидно будет, если дом пропадет даже в отсутствие огня от какие-нибудь древоточцев или плесени.

Характеристики антипиренов

Самые главные характеристики антипиренов — это основные параметры, которые устанавливают для них правила ГОСТ. А именно:

1. Эффективность защиты, то есть способность подавлять реакции горения и тления. Для примера: чтобы доказать, что состав соответствует 2-й группе огнезащиты, защищаемые им древесные материалы должны выдержать как минимум 15 минут без возгорания в температурном интервале +650 — +700 градусов.
2. Теплоизоляционные свойства. Антипирены поглощают тепло активно и много, в результате чего материал разогревается гораздо медленнее.
3. Отсутствие взаимодействия с материалами охраняемых поверхностей и их покрытиям.
4. Способность защищать металлы от коррозии.
5. Нулевая токсичность антипирена в нормальных условиях и продуктов его распада при пожаре, а также экологическая безопасность.
6. Долгий срок эксплуатации при сохранении всех полезных характеристик. Самый короткий срок получается у солевых антипиренов, наносимых на внешние поверхности, так как их стойкость сильно зависит от осадков. Максимальный срок службы огнезащиты после нанесения таких растворов на внешние поверхности составляет не более 5 лет. Хотя чаще повторная обработка требуется уже через 2 года.

Соответствие свойств основных параметров определяется при проверке визуально или эмпирически, в лабораторных или полевых условиях.

Кроме обязательного соответствия основным параметрам, часто требуется, чтобы огнезащита не нарушала красоту внешнего вида поверхностей, не изменяла цвет, работала как диэлектрик. Заслуживают особого внимания и чаще всего подвергаются проверкам деревянные строительные конструкции. Антипирены для них нужно выбирать особо тщательно. Помимо соответствия основным характеристикам для них все чаще требуется присутствие в составе некоторого количества антисептиков, даже если предусмотрено последующее антисептическое покрытие. Поэтому повышенным вниманием теперь пользуются комплексные огнебиозащитные составы.

Состав антипиренов

В состав огнезащитных растворов, порошков и прочих материалов могут входить разные антипирены, причем как по одному, так и в комбинационном многообразии. О разнообразии составов антипиренов уже было сказано выше. Для того, чтобы более наглядно это представить, сведем в одну таблицу некоторые сведения о наиболее часто используемых антипиренах.

Тип антипиренов	Вещества и химические соединения, определяющие огнезащитные свойства	Основной механизм действия
Фосфорсодержащие	Полифосфаты — органические и неорганические соединения фосфора; включают также атомы брома или хлора.	Образуется полифосфорная кислота, вызывающая процессы дегидратации и карбонизации.
Гидроксиды	Гидроксид алюминия Гидроксид магния	Распад образовавшихся солей с выделением охлажденного водяного пара и тугоплавкого остатка.
Бура и борная кислота	Атомы бора	Задерживают воспламенения горючих газов, образованных при распаде целлюлозы. Образуется твердая осадочная пленка.
Интумесцентные смеси	Аммоний полифосфат, пентаэритрит (4-атомный спирт), меламин и производные.	Вспучивание — многократно расширяющийся защитный слой.
Полимерные нанокомпозиты	Слоистые силикаты Углеродные нанотрубки	Образование теплоизоляционного карбонизированного слоя. Замедление тепловыделения при деструкции полимеров.
Галогенсодержащие	Хлор, бром	Образуют пары воды низкой температуры, стимулируется процесс коксообразования.
Эко-антипирены	Органические отходы целлюлозно-бумажного производства: окисленный крахмал — ОКР, окисленный лигнин — ОЛ.	ОКР — вспенивается, увеличивает объем и выделяет газы, снижающие количество дыма, образованного горючими древесными смолами. ОЛ — поверхностное коксообразование.

 

В мире постоянно изучают влияние антипиренов на окружающую среду и здоровье человека. Некоторые до сих пор сертифицируемые и даже популярные галогенсодержащие антипирены считаются опасными, а фосфорсодержащие — потенциально опасными, также как некоторые из металлосодержащих антипиренов.

В то же время большое внимание уделяется синтетическим полимерам, PD-керамике и жидким стеклам, так экологическая безопасность антипиренов не их основе считается доказанной.

Как выбрать антипирен для древесины?

Необходимость выбора

Антипирены для древесины имеют особо важное значение, потому что деревянных конструкций у нас много, и они продолжают строиться. Но главное — древесина отличается повышенной пожарной опасностью: воспламеняется легко, выделяет вредный угарный газ, пламя распространяется быстро, а тушится с трудом. Потому что реакция горения древесных материалов самоподдерживается. Даже если минимизировать подачу кислорода при горении, достаточно его 2%-го содержания в окружающем пространстве, чтобы открытое горение перешло в стадию тления, что чревато коварными угрозами: процесс может поддерживаться днями, выделяя вредные газы, и в любой момент снова может возникнуть пожар.

Обработка древесины огнезащитными составами — это не вопрос личных предпочтений. Это суровая и непреклонная необходимость. Об этом говорит система Стандартов Безопасноти труда, касающаяся промышленных объектов, а также нормативы, установленные СниПами и ГОСТами для частного строительства деревянных сооружений.

Что выбрать?

Итак, важная задача строительства — превратить древесину в трудновоспламеняемое и трудносжигаемое вещество. Эффективнее и проще всего это делается с помощью химических средств, содержащих антипирены:

1. Обязательно нужна пропитка — жидкий раствор, который в зависимости от породы дерева и способы нанесения проникает в приповерхностные слои на глубину от 1 до 5 мм. Современные пропитки задерживают разрушение поверхности не только от огня, но и от вредных микроорганизмов, грибов и насекомых, которые любят там селиться. Например, пропитка GOODHIM EXPERT 1 G помимо комплекса антипиренов включает в состав биозащиту с гарантированным сроком действия 20 лет.
2. В случае, когда пожарная опасность повышенная, следует помимо пропиток применять дополнительное защитное поверхностное покрытие. Сейчас выпускается немало лаков и красок с огнезащитным действием и высокими декоративными качествами.

Для примера, можно порекомендовать универсальное средство с антипиренами вспучивающего действия — краску GOODHIM F01 M2, которая подойдет для защиты не только деревянных, но и металлических поверхностей. Краска экологична, нетоксична. Белоснежная с возможностью колеровки в любой тон по желанию. Работает до 20 лет, в числе прочего в самых ответственных местах: на металлических фермах, деревянных балках, в системах воздуховодов и вентиляций.

Внимание! Приведенные примеры не единственные, и вы можете выбрать любой продукт любой понравившейся вам компании. Но при любом выборе помните, что покупать нужно только то, что имеет сертификат соответствия требованиям ГОСТ, касающимся пожарной безопасности.

Какие есть огнезащитные составы с антипиренами?

Поскольку областей применения антипиренов великое множество, все виды огнезащитных составов в одной статье даже просто перечислить невозможно. Есть, например, нечасто встречающиеся, но где-то совершенно необходимые — такие, как пропитка огнезащитная POLYNOR “POLYGUARD” для защиты напыленного утеплителя POLYNOR. Есть новые разработки, о которых не все еще знают – например, разработанный совсем недавно специалистами СИБУР полимерный антипирен-добавка, необходимый для производства нового поколения применяемых в строительстве полистиролов. В своей области они произвели революцию, но не для основного потребителя.

Для последнего самыми востребованными остаются огнезащиты для древесины, особенно пропитки. Поэтому, в конце, в таблице 2, приведем некоторые данные о часто востребованных на сегодняшний день огнезащитных составах.

  Таблица 2. Некоторые огнезащитные пропитки, которые пользуются сегодня большим спросом.

Название пропиточной огнебиозащиты	Брэнд	Расход на 1 м2 по 1 группе	Срок эксплуатации	Примерная за 1 кг в рублях
GOODHIM Prof 1 G RED огнебиозащита 1 группа	GOODHIM	500 г	Огнезащита — 10 летБиозащита — 20 лет	100
Фенилакс — огнезащитная пропитка для древесины, 1 группа	РОТНЕДА	500 г	Огнезащита — 2—5 лет, Биозащита — 5 лет	102
КСД, огнезащитная пропитка для дерева и ткани	WOODMASTER	500 г	Огнезащите — не менее 4 лет Биозащиты — 4 — 5 лет	90
PROSEPT Огнебио PROF огнезащитная пропитка для дерева	PROSEPT	500	7 лет	118
Огнебиозащита OLIMP для дерева, 1 группа	Декарт	600 г	Огнезащита — 7 лет Биозащита — 10 лет	110
СЕНЕЖ Огнебио Проф для дерева	СЕНЕЖ	600 г	Огнезащита — 3 –5 лет Биозащита — 20 лет	92
MASTER GOOD Огнебиозащита для древесины, 1 группа	MASTER GOOD	Не менее 600 г	До 7 лет, если покрыть водостойким ЛКМ	120

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Любое сооружение, которое строится не на один сезон, должно получить максимально возможную огнезащиту. Об этом говорят не только законодательные нормы, но в первую очередь, здравый смысл. Надеемся, что знания о том, какие существуют антипирены, и как они действуют, помогут правильно выбрать подходящие средства для защиты и спасения от огня.

Антипирены — виды, свойства и назначение

Натуральное дерево и материалы на его основе широко используются в частном строительстве. Это заборы и ограждения, автомобильные навесы, хозяйственные постройки, беседки, веранды, террасы, дома и бани из профилированного бруса, оцилиндрованного и рубленого бревна. Среди причин популярности конструкций из дерева можно выделить эстетичность, экологическую безопасность, длительный срок службы.

Однако несмотря на целый ряд преимуществ, дерево не может похвастаться огнестойкостью. Деревянные конструкции быстро воспламеняются и длительное время поддерживают горение. Решить эту проблему помогает пропитка дерева антипиренами.

 

Виды и состав антипиренов

Антипирены — это вещества, которые препятствуют воспламенению и возгоранию, не дают пламени распространяться, способствуют самостоятельному затуханию огня.

В состав антипиренов для обработки входят:

• Замедлители горения. К этой категории относятся хлорид, фосфат и борат аммония, фосфорная кислота.
• Синергисты. В эту группу входят вещества, которые усиливают действие замедлителей.
• Стабилизаторы. Вещества этой группы нужны для ограничения расхода замедлителей.

В зависимости от принципа действия огнезащитные составы бывают двух типов:

1. Солевые. Жидкости для пропитки дерева содержат легкоплавкие соли, которые обладают способностью повышать температуру горения. Это соли борной, кремниевой и ортофосфорной кислот — бораты, силикаты, фосфаты. При этом выделенное тепло расходуется на плавление самого антипирена, а не материала, которым он пропитан. Обработанное дерево загорается намного позже, чем необработанное. К тому же для его воспламенения нужна более высокая температура.
2. Бессолевые. Огнезащитные антипирены второй группы обладают свойством выделять при нагревании негорючие газы. Они меняют состав воздуха, вытесняя кислород, который необходим для горения. При возгорании дерева, обработанного такой пропиткой, распространения огня не происходит — пожар затухает сам по себе. В такие пропитки входят сернокислые газы — сульфат аммония и аммиак.

Огнезащитные материалы могут использоваться по отдельности или входить в состав комбинированного средства, которое действует комплексно. Такие пропитки являются самыми эффективными.

Обратите внимание. Помимо способности к самозатуханию и повышению температуры воспламенения огнезащитные составы при резком нагревании вспучиваются, образуя на поверхности корку, которая блокирует доступ кислорода и мешает распространению огня.

 

Роль антипиренов в деревянном домостроении

Пожарозащитные материалы выпускаются в разных формах — в виде лака, краски, мастики, пасты, жидких пропиток. Большой выбор видов антипиренов дает возможность выполнять обработку как пиломатериалов, так и готовых сооружений.

Например, профилированный брус после сушки в пропарочной камере отправляют в автоклав, где создают отрицательное давление. Таким образом из пор удаляют пузырьки воздуха. После этого, поддерживая вакуум, камеру с брусом наполняют пожарозащитным веществом. Под действием избыточного гидравлического давления жидкость легко проникает в структуру материала, покрывая его поверхность и запечатывая поры.

Конечно, надежнее всего использовать уже подготовленные пиломатериалы, но если нет такой возможности, то огнезащиту можно проводить и после окончания стройки. В процессе возведения проводится обработка пиломатериалов только в тех местах, которые потом будут недоступны впоследствии, например, пазы в бревнах. Основная же часть работ по пожарозащите проводится после того, как будет собрана коробка, накрыта крыша, вставлены окна и двери.

В бытовых условиях жидкие пропитки наносятся на доски или сооружения с помощью:

• пульверизатора, кисти или валика;
• путем погружения в емкость, наполненную специальной жидкостью.

Эти методы не гарантируют долгосрочной огнезащиты, так как ингибитор остается только на поверхности и не проникает глубоко в структуру. Но даже такая защита позволяет снизить опасность пожара — при возгорании необработанных конструкций от появления сквозных трещин до полного обрушения перекрытий проходит всего 14-18 минут. Экспериментальным путем доказано, что несущие конструкции и элементы, обработанные пожарозащитой, воспламеняются и горят медленнее. При этом от начала возгорания до момента обрушения проходит от 40 до 50 минут. Этого времени достаточно, чтобы принять меры для ликвидации огня, эвакуации людей, находящихся в здании, спасения ценного имущества.

В процессе эксплуатации дома, бани и хозпостройки из бруса или бревна рекомендуется регулярно обрабатывать огнезащитными пропитками. Частота обработки зависит от формы и типа огнезащиты.

Важно! Если речь идет об огнезащите композитов, которые содержат стружку или опилки, то вещества, препятствующие воспламенению, вводятся в них на стадии изготовления. Повторная обработка сооружениям и покрытиям из ДПК, планкена, декинга, паркета, гусварблока, как правило, не требуется.

 

Какие антипирены нужно выбирать

Выбор огнезащитных составов осуществляется с учетом сорта, типа, плотности древесины. Например, дуб загорается довольно медленно даже без дополнительной защиты, а вот еловая или сосновая доска сгорает в течение нескольких минут.

При выборе вида защиты нужно учитывать:

1. Группу пожарозащиты. Она может быть первой или второй. Для первой группы максимальный предел потери массы материала, установленный в процессе испытаний, составляет всего 8-10%, для второй — до 25%.
2. Совместимость с ЛКМ. Применение ингибиторов первого поколения, изготовленных на кислотной основе, делало невозможным использование ЛКМ. Именно поэтому их выпускали в нескольких цветах. Современные антипирены на водной основе отличаются хорошей совместимостью с декоративным финишным покрытием, которое наносится поверх пропиток.
3. Цвет. При использовании прозрачных лаков в качестве декоративного покрытия очень важно как сильно ингибитор скрывает текстуру дерева. Он может образовывать непрозрачную пленку или напротив, слегка тонировать, подчеркивая его природную красоту.
4. Способ нанесения, расход, регулярность применения. Некоторые пожарозащитные пропитки имеют неограниченный срок годности, другие могут храниться не более 25-30 дней. Эти факторы являются ключевыми при расчете нужного количества пропиточного раствора.
5. Срок службы. Постройки из досок придется регулярно обрабатывать пропиточными растворами. В зависимости от марки ингибитора частота обработки составляет один раз в год или раз в три года.

 

Огнебиозащита

Очень часто можно найти на прилавках магазинов комбинированные пропитки, в которых содержится антипирен и антисептик. Первый увеличивает сопротивляемость материалов огню, второй — делает дерево неподходящей средой для обитания жучков-древоточцев, предотвращает образование плесневого грибка.

Такие материалы оказывают комплексное воздействие:

• Комбинированные растворы значительно повышают огнестойкость древесины.
• Ингибиторы обеспечивают защиту природных материалов от биологических воздействий, которые разрушают структуру дерева. Речь идет о гниении, развитии грибка или плесени, поражении насекомыми-вредителями.
• Двухкомпонентные составы способны обеззаразить постройки с уже имеющейся плесенью.

 Приобретать по-отдельности антисептики с антипиренами не имеет смысла, так как это не только повышает затраты на защиту, но и увеличивает время на его обработку.

Дополнительная информация. Некоторые ингибиторы могут слегка изменять цвет дерева, придавая ему желтый или красноватый оттенок. При этом они не являются финишными, то есть обработанную ими древесину можно красить, покрывать морилкой или лаком.

Огнебиозащита выпускается в виде водорастворимых пропиток или лакокрасочных материалов, например, лака или краски. Например, термостойкий лак Goodhim Texture 550. Он применяется для внутренней декоративной отделки, огне- и биозащиты конструкций и сооружений из дерева. Однако таким лаком не рекомендуется покрывать полы из-за низкой устойчивости декоративного покрытия к истиранию и износу.

Лучше всего сначала провести обработку дерева огнебиозащитой, а потом покрыть его огнестойким лаком. Такой подход позволяет получить наилучший эффект и продлить срок действия огнебиозащиты.

Антипирены

Антипирены — вещества, предохраняющие древесину и другие материалы органического происхождения от воспламенения и самостоятельного горения. Антипирены содержат замедлители горения (фосфаты аммония, бура, хлористый аммоний), сипергисты (вещества, усиливающие действие основного замедлителя) и стабилизаторы, ограничивающие расход замедлителя.

Применяется при обработке оконной конструкции из дерева, чаще совместно с антисептиками.

В целях пожарной безопасности в зданиях и сооружениях, где используются горючие материалы, применяются антипирены. Антипирены – это вещества, предохраняющие древесину, ткани, пластики и другие материалы органического происхождения от воспламенения и самостоятельного горения.

По механизму предохранения материалов от возгорания антипирены делятся на различные группы. Может быть антипирен, имеющий низкую температуру плавления, который при попытке возгорания образует на поверхности плотную пленку, преграждающую доступ кислорода к материалу. Антипирен при нагреве может разлагаться с выделением инертных газов или паров, затрудняющих воспламенение газообразных продуктов разложения предохраняемого материала. Антипирен может поглощать большое количество тепла на плавление, испарение и разложение, снижая, таким образом, температуру защищаемой поверхности.

В зависимости от типа защищаемого материала применяются различные технологии применения антипиренов. Например, древесину пропитывают раствором антипирена или наносят на её поверхность краску, содержащую антипирен. При обработке древесины антипирен вводят в материал методом глубокой пропитки водными растворами (50—66 кг безводной соли на 1 м3 пропитываемой древесины) с последующей сушкой.

В полимерные материалы антипирены могут быть введены на стадии их получения, при последующей переработке или в готовое изделие. Антипирен чаще всего встречается в продаже в виде водного раствора или порошка. В качестве антипиренов чаще всего используются фосфаты аммония, сульфат аммония, бура, борная кислота, хлористый аммоний и хлористый цинк.

виды, состав, область применения и действия

Что это такое

Согласно ГОСТ 12.1.033-81, устанавливающего терминологию в сфере пожарной безопасности, антипирен – это вещества или смеси, добавляемые в материал (вещество) органического происхождения для снижения его горючести.

Антипирены нужны как добавки, способные изменить характеристики горючести древесины, тканых материалов, полимеров, предстоящая эксплуатация, применение которых связано с возможным риском контакта с источниками открытого пламени, очагом возгорания; или воздействия высокотемпературного теплового потока, способного привести к пиролизу, воспламенению этих органических веществ.

Древесина пропитанная антипиреном не поддерживает горение

Механизм действия

Механизм действия антипиренов основан на следующих принципах:

• На термическом химическом разложении антипиренов под воздействием открытого огня, высокой температуры нагрева, идущим с поглощением большого количества тепловой энергии, сопровождающимся выделением негорючих газов, что разбавляют горящую воздушную смесь.
• Изменении процесса пиролиза органических материалов в направлении образования как негорючих газов, так и огнестойкого коксового остатка, в том числе термически вспучивающегося в десятки раз, создавая теплоизоляционный слой на защищаемой поверхности.
• Ингибировании – резком торможении процесса окисления органических материалов.
• Изменении направления процесса пиролиза в сторону увеличения образования летучих углеродных веществ, не участвующих в процессе горения, при одновременном уменьшении объема образующихся горючих газов.

Область применения

Основной областью применения антипиренов является огнезащита кабеля и кабельных линий, древесины, металлических конструкций; органических тканей, когда антипирены являются компонентами огнезащитных красок, штукатурок, паст (мастик), лаков, пропиток, огнестойких герметиков.

Зачастую в рекламных целях компании производители называют товарные огнезащитные составы, смеси, используя звучное иностранное слово – антипирен, хотя он является лишь компонентом такой продукции.

Кроме того, антипирены вводят в состав термостойких, трудногорючих полимеров, пластиков для придания этих полезных свойств, при использовании в качестве компонентов бытовой, промышленной электронной, радиотехники, изоляции кабельной продукции, деталей транспортных средств; там, где к свойствам применяемых материалов предъявляют высокие требования пожарной безопасности.

Главная задача использования антипиренов – это эффективное воспрепятствование воспламенению, возгоранию органических веществ; замедление распространения огня, вплоть до самостоятельного затухания пламени на поверхностях материалов, покрытых или пропитанных огнезащитными составами.

 Более подробно об огнезащите и огнезащитных материалах читайте в разделе 

«Огнезащита»

Виды

Антипирены можно разделить на виды по назначению:

• В качестве компонентов огнезащитных растворов, лаков для обработки деревянных строительных конструкций, элементов отделки помещений.
• Как активные компоненты огнестойких термически вспучивающихся покрытий несущих конструкций строительных объектов, изготовленных из металла.
• Как основной ингредиент огнезащитных растворов для пропитки тканей.
• Как добавки в полимеры, пластики, производимые методами органического синтеза, что вносятся как на стадии получения, так и в расплавы сырья, готовой продукции.

Кроме того, антипирены подразделяют на инертные и активные, что вступают в химические реакции с защищаемыми материалами.

Характеристики

Основные свойства, которым должны соответствовать антипирены:

• Препятствовать воспламенению, тлению, возгоранию, распространению открытого пламени по поверхностям материалов, конструкций, прошедших огнезащитную внешнюю обработку, глубокую объемную пропитку; в том числе создавая термически вспучивающийся теплоизоляционный слой.
• Не разлагаться при тепловом, огневом воздействии с появлением токсичных продуктов процесса пиролиза, горения.
• Должны способствовать снижению дымообразования при поверхностном горении органических материалов, подвергнутых огнезащитной обработке.
• Не изменять несущие способности, основные характеристики защищаемых конструкций, деталей, элементов электронной, радиоаппаратуры, транспортных средств – твердость, плотность, жесткость, диэлектрические свойства.
• Не вызывать химическую коррозию защищаемых конструкций, изготовленных из металлических сплавов.
• Не изменять гигроскопические свойства древесины после огнезащитной обработки.
• Отсутствие токсичных свойств для людей, животных.
• Не вступать в химические реакции с финишными лакокрасочными покрытиями по древесине, металлу; не изменять фактуру, внешний вид, окраску тканей.

• Обеспечивать стойкость деревянных конструкций, тканевых материалов к биологическому разрушению, что достигается в большинстве случаев собственными физико-химическими параметрами антипиренов, или внесением антисептиков в общий состав.
• Не способствовать затруднениям при проведении работ по механической огнезащитной обработке строительных конструкций, материалов, что в большинстве ситуаций достигается мелкодисперсным, растворенным состоянием антипиренов.
• Быть химически стабильными веществами, соединениями, обеспечивая долговечность использования огнезащитных растворов, покрытий, добавок, в состав которых они входят как основные компоненты, обеспечивающие стойкость к огню.

К дополнительным характеристикам антипиренов относят способность повышать стойкость защищаемых материалов к атмосферному воздействию, ультрафиолетовому излучению, обладание диэлектрическими свойствами.

Состав

По химическому составу антипирены можно разделить на несколько основных групп:

• Неорганические соединения – гидроксиды алюминия, магния; фосфаты, полифосфаты аммония; соли молибдена, ванадия, германия. А также соединения бора; например, тетраборат натрия, часто обыденно называемый бурой; карбонаты, сульфаты аммония.
• Галогенсодержащие соединения, прежде всего хлора, брома.
• Фосфорсодержащие органические соединения, чаще всего производные эфиров. Фосфорорганические антипирены часто имеют в составе атомы хлора, брома.
• Азотосодержащие органические антипирены, используемые только как добавки к термостойким, трудно горючим синтетическим полимерам.

Кроме того, используются такие вещества, химические соединения:

• Термически расширяющийся окисленный графит.
• Высоко хлорированные парафины.
• Смеси солей неорганических кислот с мочевиной, формальдегидными смолами,

А также многие другие соединения, в основном подбираемые специалистами компаний производителей огнезащитной продукции опытным путем для конкретных защищаемых конструкций, затем сертифицируемые в составе огнестойких материалов техническими условиями.

В промышленности, строительстве обычно используют антипирены не в свободном виде, а как основные компоненты огнезащитных растворов, покрытий, в том числе используя смеси нескольких антипиренов; добавляя химические соединения, усиливающие действие антипиренов, снижающие расход, повышающие адгезию, придающие другие полезные свойства, например, стойкость к ультрафиолетовому облучению.

Как выбрать для древесины

Выбор полностью зависит от способа обработки древесины, которых всего два – глубокая огнезащитная пропитка в автоклавных ванных, или поверхностное нанесение с помощью промышленных распылителей (краскопультов), кистей, когда раствор антипирена проникает только в наружные слои.

Так как древесина – это не очень долговечный материал при неправильном обращении, эксплуатации деревянных конструкций, склонный к гниению, разрушению различными микроорганизмами, насекомыми, то для древесины стараются использовать те антипирены, что работают и как антисептик, успешно справляющийся с такими биологическими угрозами. Такие универсальные материалы получили собственное название – биопирен.

Важным документом при выборе огнезащитного материала для древесины служит сертификат пожарной безопасности, удостоверяющий к какой группе огнезащитной эффективности он относится – к I или II, что значительно влияет не только на перевод дерева в трудносжигаемое или трудновоспламеняемое состояние, но и на сроки повторной обработки.

Источник: ГОСТ 12.1.033-81 Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Термины и определения.

Антипирены для древесины. Огнезащита и обработка древесины антипиреном, его виды и действие

Антипирены для древесины и его необходимость — это суровая реальность, и вопросом огнезащиты своего строящегося или уже построенного деревянного дома задается каждый владелец. Специальные средства защиты дерева от воспламенения, повышающие устойчивость пиломатериала к действию огня, все называют антипиренами, но механизм и действие различных антипиренов на древесину, находящуюся под воздействием пламени, отличается принципиально. Форма выпуска огнезащитных составов — жидкости, пасты и порошки.

Вопрос о том, что антипирены — это химические средства, и благоприятными для экологической чистоты дерева они по определению быть не могут, понятен. Многие антипиреновые добавки для древесины, которые производители вводили и в состав пропиток для мебели, штор, ковров и даже игрушек для детей, уже десять лет как запрещены к применению в странах Европы. Известно, что обработанная древесина всегда будет испарять какое-то количество антипиренов в воздух помещения, и возможно, это количество в помещении способно вызвать аллергию. Многое зависит и от организации вентиляции в доме, и от особенностей работы отопительной системы, но даже при самых благоприятных условиях химические вещества антипиреновой защиты в воздух попадать будут, и далеко не все они безопасны. Например, производители давно не скрывают тот факт, что одни из самых эффективных пропиток, применяющиеся в основном для общественных зданий, и содержащие соединения хрома — при изучении специалистами показали наличие канцерогенных свойств.

Антипирены, экология и здоровье

Понятно, что после проведения исследований, которые заказывают фирмы-производители средств химической защиты, абсолютно все результаты в открытом доступе мы увидеть не сможем. Но в любом случае, если фирма-производитель имеет российский и международный сертификат безопасности, который подтверждает высокую степень экологичности, разумно предполагать, что здоровье жильцов не будет подвергаться опасности. Приобретать же химические защитные средства от неизвестных производителей без документов, естественно, ни один владелец не будет.

Когда строиться баня, дачный домик, беседка или деревянное основание для патио, при планировании устроить в дальнейшем мангал, кострище или отрытую печь — рациональным решением будет использовать современные защитные химические технологии по полной программе. Большинство эффективных антисептиков и антипиренов нельзя назвать полностью безвредными для здоровья, но и на открытой площадке патио, и в беседках, и даже в бане человек находится довольно короткое время, а зачастую — как в патио — и на открытом воздухе. Кроме того, бани без хорошей вентиляции не строятся. Применение антипиренов в таких случаях безопасно и оправдано.

Один из нюансов правильного применения средств химической защиты: специалисты настоятельно рекомендуют проводить периодические обработки и пропитки древесины одними и теми же составами. Только практикующие химики способны спрогнозировать, какие именно химические реакции возможны при повторной обработке поверхности антипиреном другого состава. В лучшем случае «все обойдется», и средства окажутся инертными друг к другу. Но рассчитывать на стихийную удачу там, где процессы основаны на химических реакциях, по меньшей мере неразумно: возможен и негатив разного рода — потеря антипиренами части огнезащитных свойств, или же очень опасные последствия неграмотной обработки, когда результатом реакций станет выделение и испарение с обработанных поверхностей токсинов или вредных веществ. Консультация со специалистом при смене метода и средства огнебиозащитной обработки деревянного дома — единственно разумное решение.

И все же выбор между абсолютной экологической чистотой и пожарной безопасностью однозначен — защищать деревянные дома от огня приоритетно. Когда строится новый дом из бруса или бревна, или же ремонтируются полы с заменой на деревянный массив, то вопрос пропитки антипиренами следует выяснить досконально — обработал ли производитель пиломатериал и каким конкретно средством? Если достоверно известно, что клееный профилированный брус или массивная шпунтовая доска для пола прошли обработку современными средствами в процессе производства, то возможно — верным выбором будет экологичность. При этом основное внимание владелец дома уделит защите от возгораний:

• Оптимизации печного отопления и его контроля;
• Грамотно обустроенной котельной;
• Устройству качественно защищенной электропроводки, целости изоляции которой не опасны осадки и движение деревянного строения;
• Грамотному вводу электропитания в здание;
• Современным приборам для защиты электросети от перегрузок — дифавтоматам и УЗО, профессиональному выбору схемы и метода защиты;
• Грамотно устроенному заземлению;
• Рациональному подходу к устройству и методу молниезащиты сооружения;

О процессах горения древесины

Природное происхождение древесины обуславливает свойства этого строительного материала, одно из которых минимизировать непросто: легкость воспламенения дерева и быстроту его сгорания, время которого составляет считанные минуты. Прямой термический контакт древесины приводит к почти моментальному обезвоживанию волоконной структуры, при одновременном выделении кислорода в результате распада воды. Следующий этап процесса наступает почти мгновенно — волокна тлеют с образованием так называемого древесного газа, который имеет свойства воспламеняться даже не в открытом огне, а лишь при действии горячего воздуха.

Практические данные о скорости пожаров деревянных строений известны большинству людей и говорят о том, что необработанное от огня дерево строительных конструкции горит до полного обрушения не более двадцати минут, а несовместимые с дальнейшей эксплуатацией дома трещины и дефекты узлов и деталей несущих конструкций возникают намного раньше. Времени на эвакуацию людей и максимальное сбережение имущества слишком мало. Обработка антипиренами как минимум дает время до разрушения строений — от получаса до 40-50 минут, этого может быть достаточно, чтобы не только обеспечить безопасность жильцам, но и принять эффективные меры борьбы с огнем.

Огнезащитное действие антипиренов

Абсолютного способа защитить древесину от открытого пламени наукой до сих пор не изобретено, все имеющиеся средства позволяют лишь замедлить воспламенение и дать выигрыш во времени, чтобы ликвидировать огонь. Методы защиты основаны на введении в древесину достаточного количества химического вещества — антипирена. Защитное воздействие антипиренов может быть активным и пассивным, и основано на сочетании вызываемых ими физических и химических процессов, возникающих под действием открытого огня на древесину:

1. Входящие в состав антипиренов легкоплавкие вещества (соли борной кислоты, соли фосфорной и кремниевой кислот) плавятся. Оплавление в виде пленки на поверхности деревянного элемента ограничивает доступ кислорода, образуется негорючая корка. Кроме того, значительное количество тепла израсходовано на плавление антипирена. В результате происходит повышение общей термостойкости конструкции, и для воспламенения дерева тепловой энергии недостаточно;
2. Разлагаются газообразующие вещества с выделением аммиака или сернистого газа, которые не поддерживают горение. Разложение солей приводит к выделению негорючих газов, оттесняющих кислород от древесных поверхностей и препятствующих горению;
3. Антипиреновые составы, основа которых — фосфорорганические соединения, вспучиваются при контакте с огнем, и поверхность древесины защищается вспененной оболочкой. Газы, которые выделяются при этом, создают дополнительный защитный слой. Пенистая «шуба» препятствует контакту поверхности дерева с пламенем и замедляет распространение огня;

Большинство антипиренов содержат кроме огнезащитных компонентов антисептические (биоцидные добавки), предотвращающие биологическое заражение дерева: появление и рост плесневых культур, гниение, синеву, а также отпугивающие насекомых-вредителей. Называются подобные средства огнебиозащитными.

Методы применения антипиренов

В бытовых условиях и на стройплощадке огнезащитный состав наносится кистями, валиками или с помощью распылителя на поверхность деревянной конструкции или детали. Но такая защита не может быть продолжительной, поскольку состав недостаточно глубоко проникает в структуру древесины, и обеспечивает только поверхностную защиту от огня.

Максимально эффективны методики обработки:

1. Автоклавная обработка. Детали из дерева пропитывают антипиреном под высоким давлением, а после выдерживания в автоклаве просушивают.
2. Горячехолодные ванны в растворе антипирена. При попеременном выдерживании деревянных деталей в горячей и холодной ваннах в капиллярах древесины происходят процессы разрежения воздуха и всасыванием раствора. Данные методы позволяют задержать в древесине до 50 кг сухих солей на кубометр дерева. Обработанные деревянные элементы относят к трудновоспламеняемым — группа защиты Г2.
3. Диффузная пропитка. Обрабатывают влажную древесину пастой из антипиренов и клейкого набухающего вещества в течении длительного времени — более 100 суток. Пасты содержат большие концентрации солей, инициирующие повышение осмотического давления в порах древесины и тем самым проникновение в эти поры антипирена. Метод применяют при обработке сырого лесного материала.
4. Метод обработки органическими антипиреновыми составами. Применяются растворы, имеющие малое поверхностное натяжение. Составы имеют компоненты из растворителей — ксилола, дихлорбензола, лигроина и т. подобных, а также отходов нефтяного производства — масел сланцевого, антраценового и каменноугольного. Вводятся гидрофобизирующие добавки в виде канифоли и парафина. Растворы заполняют капиллярные структуры дерева и клетки, и когда растворитель испаряется из раствора, гидрофобизаторы образуют внутрикапиллярный барьер; кислород и влага не проникают в структуру дерева снаружи, а при повышении температур в результате контакта дерева с огнем диффузия древесного горючего газа изнутри становится невозможна.

Формы выпуска огнезащитных средств

• Пропитка — водный раствор, способный глубоко проникать в структуру дерева;
• Лак — образует на поверхностях дерева защиту в виде прозрачной тонкой пленки, препятствующей быстрому нагреву и возгоранию;
• Краска, эмаль — дополнительная функция декора поверхности плюс к защите от огня;
• Паста для обмазки — состав предназначен для огнезащиты древесины в условиях контакта с пламенем, декоративными качествами не обладает;
• Порошок — для нанесения методом напыления на деревянные поверхности требуется специальное оборудование;

Огнезащитные средства выпускаются для внутренней и фасадной обработки. Обработка внутри помещений выполняется экологически чистыми и стойкими к агрессивным средам и воде растворами, например — предназначенными для пропитки деревянных конструкций и обшивки бань и ванных комнат. Фасады обрабатывают антипиренами, имеющими стойкость к воздействию атмосферных факторов, перепадов температур в диапазоне, УФ-лучам. Также антипирены делят на глубоко проникающие и действующие поверхностно.

Антисептические и огнезащитные средства для древесины часто производят одни и те же фирмы. Из наиболее популярных и востребованных средств можно назвать:

Комплексные огнебиозащитные средства Сенеж. Предназначены для повышения стойкости дерева в открытом огне и одновременно защищают от биологического негатива — гнили, насекомых. Препаратами Сенеж обрабатывают наружные стены перед финишной окраской, которую производят немедленно после просушки нанесенного слоя. Защитный слой нельзя оставлять на воздухе, поскольку состав содержит быстро выветривающиеся компоненты.

Комплексная огнебиозащита средствами Неомид. Высокоэффективным защита от возгорания и биологических заражений. Наносятся средства Неомид на неокрашенную деревянную поверхность конструкций и деталей после механической обработки и пропитки пленкообразующим составом. Пригодны и для внутренних и для наружных работ. Старое дерево и пораженные грибком поверхности перед огнезащитной обработкой обрабатывают отбеливающим антисептиком, при сильном поражении — фунгицидным средством.

Антисептик с огнезащитным действием. Марка Пирилакс отличается очень длительными сроками действия препаратов. Пропитка возможна не только снаружи дома, для фасада и ландшафтных форм из дерева, но и внутри помещений. Составы характеризуют как отличную защиту от плесневых и деревоокрашивающих грибков (причину появления синевы и серых пятен древесины). Дополнительное свойство — усиление устойчивости древесины при контакте с открытым пламенем, снижение риска растрескивания деталей из дерева, замедление старения и повышение общего срока службы деревянных конструкций. Пирилакс можно совмещать с ЛКМ и применять под финишную окраску. Производители средств Пирилакс указывают на упаковках продукта сроки обеспечения антисептической защиты и огнезащиты более 15 лет, при экологической чистоте препарата и всех его компонентов. Для бытовых целей обычно рекомендуют применять составы марки Пирилакс.

Рынок предлагает широкий ассортимент огнезащитных средств отечественного и зарубежного производства. При выборе необходимо проверять наличие сертификата, и основывать выбор на технических характеристиках и методах нанесения огнезащитного средства, которые должны содержаться в инструкции производителя на упаковке продукта.

Антипирены — Энциклопедия пожарной безопасности

Антипирены (замедлители огня) – вещества или смеси, добавляемые в материалы органического происхождения – древесины, тканей, пластмасс и др. – для понижения их горючести. Широко используются в производстве материалов пониженной горючести и средств огнезащиты. По химической природе могут быть неорганическими (оксиды и гидроксиды металлов, аммонийные соли фосфорных и серных кислот, ангидриды кислот, фосфор и др.) и органическими (галогенсодержащие углеводороды, фосфорорганические соединения, эфиры фосфорных кислот и др.). Как правило, используются в виде жидкостей или тонкодисперсных порошков, гранул.

Антипирены снижают температуру пламени, разбавляя его негорючими продуктами разложения; ингибируют цепные реакции окисления в газовой фазе; усиливают образование сажи; способствуют образованию на поверхности материала теплоизолирующего коксового или стекловидного слоя. На практике механизм огнезащитного действия антипиренов проявляется в сочетании сложных физико-химических явлений, в том или ином виде предотвращающих или замедляющих воспламенение или горение огнезащищённых материалов. Для увеличения эффекта огнезащиты, как правило, в качестве антипиренов применяют смеси веществ. Наибольший интерес представляют синергетические смеси, позволяющие превзойти суммарный эффект снижения горючести при введении только одного из компонентов смеси (оксиды сурьмы + хлорированные углеводороды, фосфорсодержащие + азотсодержащие соединения и др.). С учётом экологических аспектов отдаётся предпочтение антипиренам, применение которых не представляет опасности для жизни и здоровья человека и не наносит вреда окружающей среде.

Литература: ГОСТ 12.1.033-81*. ССБТ. Пожарная безопасность. Термины и определения;

Кодолов В.И. Замедлители горения полимерных материалов. М., 1980;

Асеева P.M., Заиков Г.E. Горение полимерных материалов. М., 1981.

Антипирены и антисептики для глубокой пропитки древесины

Материалы по теме

Древесина, ценимая за свои эксплуатационные свойства, сильнее других строительных материалов подвержена разрушению. В связи с этим особое внимание следует уделять ее защите, в первую очередь от губительного воздействия огня и микроорганизмов.

Под антипиренами принято понимать вещества, предохраняющие древесину и материалы на ее основе от воздействия огня. При пропитке они проникают в структуру дерева, защищая его от возможного возгорания и снижая скорость распространения пламени, если пожар все-таки начался.

В первую очередь от воздействия высоких температур происходит обезвоживание древесного материала, после чего инициируется процесс выделения горючих газов. При последующем развитии пожара они воспламеняются, соприкасаясь с нагретым воздухом.

Под действием пламени компоненты антипирена преобразуются в твердые продукты и газообразные вещества, которые, испаряясь, охлаждают деревянную поверхность. В свою очередь, обуглившиеся твердые компоненты образуют сплошную пленку, которая блокирует поступление кислорода. Таким образом осуществляется как внутренняя, так и наружная огнезащита пропитанной антипиренами древесины.

При выборе ингибиторов горения особое внимание следует обращать на группу огнезащитной эффективности, которой они соответствуют согласно ГОСТ Р 53292-2009 «Огнезащитные составы и вещества для древесины и материалов на ее основе. Общие требования. Методы испытания». Пропитки, относящиеся ко второй группе, только препятствуют возгоранию, тогда как составы с первой группой огнезащитной эффективности способны обеспечить полноценную защиту на всех стадиях развития пожара.

Отдавая предпочтение определенной огнезащитной пропитке, кроме показателя группы огнезащитной эффективности, необходимо учитывать особенности горения каждого из типов древесного материала, т. е. принимать к сведению сорт, тип, плотность древесины, которую необходимо будет обработать. В частности, дубовая доска загорается медленнее, вне зависимости от наличия антипиренов на ее поверхности, а еловый или сосновый брус уничтожается огнем за считанные минуты.

В бытовых условиях огнезащитные пропитки принято наносить кистью на поверхность деревянных конструкций или изделий, однако это гарантирует лишь краткосрочную защиту: состав не проникает вглубь древесной структуры, предохраняя от огня лишь поверхность.

Наибольшей эффективности можно добиться, используя метод пропитки материалов в автоклаве под давлением (Рисунок 1). Данная обработка обеспечивает проникновение огнезащитного состава в поры с последующим их заполнением. В результате при воздействии высоких температур такая деревянная поверхность воспламеняется в несколько раз медленнее, чем древесина, покрытая пропиткой.

После нанесения состава деревянные конструкции должны выдерживаться при комнатных условиях минимум в течение 12 часов, впоследствии подвергаясь сушке.
Определяя степень эффективности огнезащитной пропитки, нанесенной в автоклаве под давлением, следует обратиться к сравнительным тестам скорости воспламенения и горения древесины хвойных пород. Так, в первом случае испытуемые образцы не были защищены покрытием, содержащим антипирены, а во втором – древесные панели были пропитаны в автоклаве огнезащитным составом для внутренних конструкций помещений марки Dricon, производимым британской компанией Arch Timber Protection. Деревянные панели были пропитаны под давлением в автоклаве, высушены, собраны в единую конструкцию и подожжены. На Рисунках 2 и 3 представлены результаты испытаний.

Рисунок 3 наглядно демонстрирует, что пламя лишь обуглило поверхность древесины, но не нарушило ее конструкционных свойств, что свидетельствует о высокой огнезащитной эффективности используемого антипирена.

В стандартных условиях, когда деревянные конструкции здания не обработаны огнезащитным составом, с момента начала пожара до их обрушения, образования сквозных трещин или значительных дефектов проходит всего от 15 до 20 минут (Рисунок 4).

Установлено, что несущие конструкции и элементы деревянного строения, пропитанные вышеназванным составом, воспламенялись на порядок медленнее, при этом до момента разрушения проходило порядка 40−50 минут (Рисунок 5). Такой запас времени позволяет не только принять все требуемые меры по устранению пожара, но и эвакуировать людей, уберечь ценное имущество.

Таблица 1. Сравнение Driconи нескольких антипиренов для глубокой пропитки, применяемых в России

Наименование огнезащитного состава/Параметры	«Dricon» (Arch Timber Protection)	2-х компонентный состав «ТП» (ООО «НИЦС и ПБ»)	«МС 1:1» (ЗАО «Антисептик»)
Область применения	огнебиозащита деревянных конструкций, эксплуатируемых внутри и снаружи помещений	огнезащита деревянных конструкций, эксплуатируемых внутри помещений	огнебиозащита деревянных конструкций, эксплуатируемых внутри помещений
Группа огнезащитной эффективности состава	I	I	I
Возможность поверхностного нанесения ЛКМ	+	—	—
Срок хранения пропиточного раствора (пригоден для многократного использования, дней)	бессрочно	не более 30	15−20
Срок эксплуатации, лет	до 40	до 30	до 30

Антипирены нового поколения также отличает совместимость с финишным декоративным покрытием, наносимым на пропитанную древесину. Подобное ранее не представлялось возможным. Традиционные ингибиторы горения создаются на кислотной основе, вследствие чего любое взаимодействие с лакокрасочным слоем приводит к повреждению последнего, в связи с этим их принято выпускать в нескольких цветовых решениях.

Среди неоспоримых преимуществ водорастворимых составов, к числу которых относится и Dricon, − безопасность для внутренней отделки зданий, а также офисной мебели. Этим объясняется их столь возросшая популярность в России и Европе. В частности, в ЕС данный класс антипиренов уже сертифицирован для тушения двигателей внутреннего сгорания в автомобилях и лодках, а также пожаров, возникающих из-за воспламенения пищевого масла в гостиничных комплексах и местах общественного питания.

Следует подчеркнуть, что подобные пропитки не повышают гигроскопичные свойства древесины, не способствуют развитию коррозионных процессов у металлических деталей и соединений, не наносят вред окружающей среде и здоровью человека. Об исключительной экологичности антипирена Dricon наглядно свидетельствует тот факт, что отходы, образующиеся при его производстве в странах Европейского союза разрешено сливать в канализационные стоки.

Однако при выполнении огнезащитных работ не стоит забывать о дополнительной защите древесины от появления грибка, насекомых, нарастания плесени, которую способны обеспечить антисептики.

К их числу принято относить химические препараты, предохраняющие деревянные поверхности от биологического разрушения (гниения, поражения древоточцами и пр.). При нанесении антисептиков также происходит глубинное заполнение структуры древесного материала специальным составом, позволяющим полностью предотвратить губительное воздействие внешних разрушающих факторов.

На сегодняшний день поражение грибками древесины является одной из острейших проблем. При взаимодействии с микроорганизмами древесина теряет механическую прочность и способность выдерживать нагрузку в составе сборных конструкций. Большинство «домовых грибков» повреждают древесные материалы за короткий промежуток времени. Особенно активно этот процесс происходит при повышенной влажности: такая среда способствует развитию гнили, в том числе и на сухой древесине.

Высокая влажность воздуха и недостаточное кондиционирование помещений могут стать причиной появления плесени, которая практически не снижает механических свойств деревянных материалов, но при этом увеличивает скорость водопоглощения, что впоследствии приводит к активизации дереворазрушающих грибков.

Большой урон способны нанести и насекомые, образующие в бревнах ходы диаметром от 2 до 10 мм и глубиной в 50 мм. Иногда подобные червоточины пронизывают всю толщину древесины, что приводит к ее загниванию и снижению механической прочности. Для того чтобы предотвратить разрушение деревянных конструкций и сохранить их первоначальную структуру, необходимо производить антисептическую обработку поверхностей.

При выборе антисептика следует руководствоваться сроком его защиты и перечнем активных компонентов, входящих в его состав. Специалисты рекомендуют отказаться от препаратов с фенолом, мышьяком или хромом, представляющих угрозу для здоровья человека. Поэтому биологическая защита последнего поколения создается на основе воды и меди.

На данный момент одним из наиболее экологичных и эффективных решений считается антисептик Tanalith E − водорастворимый состав с высоким содержанием меди, без мышьяка и хрома, хорошо зарекомендовавший себя на территории Европы и Российской Федерации.

Обработка древесины подобными материалами производится в автоклаве под высоким давлением с использованием вакуума, после чего все покрытые изделия подвергаются сушке в условиях комнатной температуры в течение 48 часов.

Проведенные ускоренные климатические испытания показали, что срок службы древесины, обработанной водорастворимым антисептиком Tanalith E в автоклаве под давлением, составляет более 40 лет, вне зависимости от влажности окружающей среды, прямого контакта с грунтом и круглогодичного воздействия атмосферных осадков. Такие характеристики позволяют применять данный материал для защиты столбов линий электропередач.

По результатам сравнительного теста образцов древесины, необработанной и обработанной в автоклаве антисептиком Tanalith E, − который проводился итальянским институтом The Institute of Wood Research, − было выявлено, что защищенная древесина после шести лет эксплуатации при условии постоянного контакта с грунтом и атмосферными осадками полностью сохранила свои первоначальные свойства. При этом не было установлено каких-либо повреждений и поражений насекомыми, грибками, плесенью (Рисунки 6, 7).

Для защиты столь широко используемого материала, как древесина, необходимо тщательно выбирать огнезащитные и антисептические средства, предпочитая современные материалы, прошедшие автоклавную обработку. При методе глубокой пропитки с применением последних разработок антисептиков и антипиренов достигается эффект наибольшей долговечности деревянных конструкций, а также обеспечивается высокий уровень защиты от возгорания и биологического разрушения.

М. Л. Бобкова, директор по развитию ООО «Вуд Протект Технолоджи», М. В. Гравит, к. т. н., зам. генерального директора ООО «НИЦС и ПБ»

Огнезащитные составы

Что такое антипирены?

Антипирены — это химические вещества, которые наносятся на материалы для предотвращения возникновения или замедления роста огня. Они использовались во многих потребительских и промышленных товарах с 1970-х годов, чтобы уменьшить способность материалов к воспламенению.

Антипирены часто добавляют или наносят на следующие продукты.

• Предметы интерьера, такие как поролон, обивка, матрасы, ковры, шторы и тканевые жалюзи.
• Электроника и электрические устройства, такие как компьютеры, ноутбуки, телефоны, телевизоры и бытовая техника, а также провода и кабели.
• Строительные материалы, включая электрические провода и кабели, а также изоляционные материалы, такие как пенополистирол и пенополиуретан.
• Транспортные товары, такие как сиденья, чехлы и набивки для сидений, бамперы, верхние отсеки и другие части автомобилей, самолетов и поездов.

Многие антипирены сняты с продажи или больше не производятся. Однако, поскольку они нелегко разрушаются, они могут оставаться устойчивыми в окружающей среде в течение многих лет. Они также могут биоаккумулироваться или накапливаться в организме людей и животных с течением времени.

Как люди подвергаются воздействию антипиренов?

Что можно сделать, чтобы уменьшить воздействие антипиренов?

• Снижайте уровень пыли с помощью влажной швабры и пылесоса с помощью высокоэффективного воздушного фильтра (HEPA), который помогает удалить загрязняющие вещества из вашего дома.
• Часто мойте руки и руки своих детей. Контакт руки в рот подвергает людей воздействию антипиренов.
• Приобретая новые товары, старайтесь покупать детские товары и мебель из хлопка, полиэстера или шерсти вместо пенополиуретана.
• Уменьшите количество пыли, установив в доме хорошую систему вентиляции.

Люди могут подвергаться воздействию антипиренов различными способами, включая диету; потребительские товары для дома, автомобиля, самолета и на рабочем месте; и домашняя пыль.1

• Эти химические вещества могут попадать в воздух, воду и почву во время производства.
• Химические вещества могут вытекать из продуктов в пыль и в воздух.
• Пыль может попасть на руки и пищу, а затем попасть в рот во время еды.
• Через электронные отходы или неконтролируемое сжигание и разборку электронных и электрических отходов.

Каковы некоторые из потенциальных последствий для здоровья, связанных с антипиренами?

Хотя антипирены могут принести пользу при добавлении в некоторые продукты, все больше данных показывает, что многие из этих химикатов связаны с неблагоприятным воздействием на здоровье животных и людей.К ним относятся:

• Нарушение эндокринной системы и щитовидной железы
• Воздействие на иммунную систему
• Репродуктивная токсичность
• Рак
• Неблагоприятное воздействие на развитие плода и ребенка
• Неврологическая функция

Кто наиболее уязвим?

Дети могут быть особенно уязвимы к токсическому воздействию этих химикатов, потому что их мозг и другие органы все еще развиваются. Захватывание из рук в рот и близость к полу увеличивают вероятность воздействия на детей антипиренов.Исследователи обнаружили, что у детей концентрация антипиренов в организме выше, чем у взрослых.

Существуют ли разные типы антипиренов?

Существуют сотни различных антипиренов. Их часто разбивают на категории, основанные на химической структуре и свойствах. Как правило, антипирены группируются в зависимости от того, содержат ли они бром, хлор, фосфор, азот, металлы или бор.

Бромированные антипирены — содержат бром и являются наиболее широко используемыми антипиренами.Используется во многих потребительских товарах, в том числе в электронике, мебели, строительных материалах и т. Д., И среди прочих эффектов связывают с нарушением эндокринной системы.

Полибромированные дифениловые эфиры (ПБДЭ) —ПБДЭ не связываются химически с продуктами, к которым они добавляются (мебель, электроника и т. Д.), Поэтому они легко выделяются из этих продуктов и попадают в воздух и пыль. ПБДЭ могут снизить массу / длину ребенка при рождении и ухудшить неврологическое развитие.

Тетрабромбисфенол A (TBBPA) — Широко используется для изготовления компьютерных плат и электроники.Также используется в некоторых тканях и бумаге или в качестве добавки к другим антипиренам.

Гексабромциклододекан (ГБЦД) — добавка, которая в основном используется в строительных материалах из пенополистирола. Основной риск для человека связан с вымыванием продуктов и попаданием в пыль внутри помещений. Низкие уровни ГБЦД также были обнаружены в некоторых пищевых продуктах.

Органофосфатные антипирены (OPFR) — С постепенным отказом от PBDE некоторые OPFR были определены как заменители.

Исследователи, поддерживаемые NIEHS, также изучают влияние на здоровье новых огнестойких альтернатив, которые выводятся на рынок.

Огнезащитные составы изучаются в связи с их распространением в окружающей среде и опасениями по поводу их воздействия на здоровье человека, особенно детей, которые могут легко подвергаться воздействию при контакте рук в рот.

Национальная программа токсикологии (NTP), межведомственная программа тестирования со штаб-квартирой в NIEHS, получила множество номинаций на изучение антипиренов из-за отсутствия информации об их токсичности.

Один из способов, которым NIEHS стремится продвигать исследования в этой области, — это лучше понять, как люди утилизируют продукты, содержащие антипирены. Например, на объектах, где выброшенные потребительские товары, содержащие антипирены, разбираются, перерабатываются или сжигаются, существует вероятность выброса этих продуктов в воздух, почву и воду. Затем эти химические вещества могут поглощаться окружающей растительностью, животными или людьми.

NIEHS также заинтересован в проведении исследований и обмене новыми выводами, которые помогут компаниям разработать более безопасные альтернативы существующим антипиренам.

Безопасны ли антипирены? Растущее количество фактов говорит «нет»

За последние 40 лет класс химикатов с назойливым названием галогенированные антипирены проник в жизнь людей во всем промышленно развитом мире. Эти синтетические химические вещества, используемые в электронике, обивке, коврах, текстиле, изоляционных материалах, деталях автомобилей и самолетов, детской одежде и колясках, а также во многих других продуктах, оказались очень эффективными в повышении огнестойкости материалов на нефтяной основе.

Тем не менее, многие из этих соединений оказались экологически мобильными и стойкими — они попадают в продукты питания и домашнюю пыль — и теперь настолько распространены, что уровни химических веществ в крови североамериканцев, кажется, удваиваются каждые два до пять лет за последние несколько десятилетий.

Соединения, которые, как считается, не продаются из-за проблем со здоровьем, продолжают использоваться в США.

Действуя в связи с растущими доказательствами того, что эти антипирены могут накапливаться в людях и вызывать неблагоприятные последствия для здоровья — нарушая гормоны, репродуктивную систему, функцию щитовидной железы и метаболизм, а также неврологическое развитие младенцев и детей, — федеральное правительство и различные штаты ограничили или запретили использование некоторых из этих химикатов, как и в других странах.Некоторые из них ограничены Стокгольмской конвенцией о стойких органических загрязнителях. Многие отдельные компании добровольно прекратили производство и использование этих соединений. Тем не менее, несмотря на эти ограничения, в последние месяцы появились свидетельства того, что усилия по ограничению использования таких антипиренов — глобальная отрасль с оборотом 4 миллиарда долларов в год — и по ограничению их воздействия на здоровье человека, возможно, не увенчаются успехом.

Этой весной и летом тестирование потребительских товаров, а также исследование, проведенное в исследовании Environmental Science & Technology , показали, что использование этих химикатов продолжает широко распространяться и что соединения, которые, как считается, не продаются на рынке из-за проблем со здоровьем, продолжают расти. использоваться в U.S., в том числе в детских товарах, таких как матрасы для детских кроваток, пеленальные столики, подушки для кормления и автокресла. Также этим летом новое исследование предоставило первые убедительные доказательства того, что воздействие на мать широко используемого типа антипиренов, известных как ПБДЭ (полибромированные дифениловые эфиры), может изменять функцию щитовидной железы у беременных женщин и детей, приводить к низкому весу при рождении и ухудшать неврологическое развитие.

«Наибольшую озабоченность вызывают влияние на развитие и репродуктивную функцию, а также воздействие в раннем возрасте — в утробе, , в младенческом возрасте и для детей», — заявила в интервью Линда Бирнбаум, директор Национального института гигиены окружающей среды и Национальной программы токсикологии.

Многие младенцы находятся в физическом контакте с продуктами, обработанными этими химическими веществами, 24 часа в сутки.

Хизер Стэплтон, доцент кафедры химии окружающей среды в Университете Дьюка и ведущий автор недавнего исследования Environmental Science & Technology , заявила, что срочно необходимы дополнительные действия со стороны промышленности и государственных регулирующих органов. «Меня беспокоит то, что младенцы и дети дошкольного возраста подвергаются повышенному воздействию», — сказал Стэплтон в электронном письме. «Большая часть младенцев находится в физическом контакте с продуктами, обработанными этими химическими веществами, почти 24 часа в сутки.Некоторые из этих химических веществ являются известными или предполагаемыми канцерогенами. В течение первого года жизни младенцы все еще развиваются, особенно их мозг. И некоторые из этих огнестойких химикатов имеют химическую структуру, аналогичную известным нейротоксичным веществам, связанным с развитием (например, фосфорорганическим пестицидам) ».

В одном исследовании, опубликованном этим летом в журнале American Journal of Epidemiology , Калифорнийский университет, исследователи в Беркли обнаружили, что каждое десятикратное увеличение уровней различных бромированных антипиренов в крови матери было связано с уменьшением примерно на 115 грамм вес ее ребенка при рождении — падение, которое исследователи называют «относительно большим».”

«Что делает это значительным, так это то, что это первое продолжительное исследование, которое предполагает, что воздействие ПБДЭ на мать может повлиять на развитие и здоровье плода», — поясняет ведущий автор Ким Харли, заместитель директора по воздействию на здоровье Калифорнийского университета в Беркли, Центр Исследования окружающей среды и здоровье детей.

Огнезащитные составы все еще встречаются в продуктах, использование которых запрещено, вероятно, из-за плохого надзора за цепочками поставок.

По мере того, как продолжает расти количество свидетельств, связывающих использование галогенированных антипиренов с риском для здоровья, на правительство и промышленность оказывается растущее давление с целью принятия мер.Около дюжины штатов США приняли законы, запрещающие определенное использование различных антипиренов. Среди этих нормативных положений есть правила, запрещающие использование двух или более полибромдифениловых эфиров (ПБДЭ), особенно в детских товарах. Нью-Йорк недавно принял закон, ограничивающий использование антипирена, известного как Трис, в то время как Европейский Союз ограничивает использование некоторых галогенированных антипиренов в электронике — норматив, которому соответствует большинство компаний во всем мире. Комиссия США по безопасности потребительских товаров запретила Трису носить детскую одежду в 1977 году после того, как она была идентифицирована как канцероген и мутаген.И, используя свои полномочия в соответствии с Законом о контроле над токсичными веществами, Агентство по охране окружающей среды США (EPA) и производители ПБДЭ разработали добровольный поэтапный отказ от этих соединений, который начался в 2004 году и должен завершиться в 2013 году.

Тем не менее, новые галогенированные антипирены с химическим составом и структурой, аналогичными тем, которые сейчас регулируются, включая ПБДЭ, продолжают поступать на рынок. (Этот класс соединений обычно использует бром и хлор, элементы, известные как галогены, для подавления горения.Между тем, те, которые ограничены, обнаруживаются в продуктах, которые им запрещены, скорее всего, из-за различных недостатков в надзоре за цепочкой поставок. В то же время, старые продукты, содержащие антипирены, производство которых прекращено, продолжают использоваться; многие из этих продуктов — например, мебель, ковровые покрытия, автокресла и коляски — рассчитаны на долгие годы, продлевая воздействие химикатов с задокументированными неблагоприятными последствиями для здоровья. Но отслеживать использование отдельных антипиренов сложно, поскольку на этикетках продуктов не требуется указывать эти вещества, а от производителей химикатов не требуется раскрывать полную информацию о том, что входит в их продукты.

Американский химический совет (ACC) и другие группы химической промышленности поддерживают безопасность производимых в настоящее время антипиренов, и ACC заявляет, что в США ежегодно антипирены предотвращают 360 смертей и 740 травм, которые могли бы возникнуть только в результате пожара мебели.

Итак, как можно сократить или исключить использование этих соединений?

EPA находится в процессе оценки потенциальных альтернатив ПБДЭ и другим антипиренам. Но список потенциальных альтернатив, выпущенный в прошлом месяце, включает множество других галогенированных соединений, и многие химические вещества в списке, вероятно, не будут соответствовать целям программы в области безопасности для здоровья.

«Я не сомневаюсь в необходимости использования антипиренов в самолетах, но нужны ли они нам в детских колясках?» — спросил один эксперт.

Некоторые эксперты считают, что промышленности крайне необходимо меньше полагаться на легковоспламеняющиеся материалы на нефтяной основе, используемые во многих потребительских товарах. «Очень важно переосмыслить основные материалы, которые мы используем для производства продуктов», — сказала Кэти Кертис, директор по политике Clean New York, некоммерческой организации, выступающей за химическую безопасность. «Изоляция из стирола настолько легковоспламеняема, что требуются антипирены, и они все еще довольно легко горят.Полиуретановая пена в мебели и товарах для ухода за детьми также легко воспламеняется, несмотря на добавление антипиренов, требуемых определенными стандартами воспламеняемости. Мы должны прекратить использование таких богатых топливом материалов на нефтяной основе в зданиях, когда для тех же целей доступны более безопасные и по своей сути огнестойкие заменители ».

Джон Уорнер, президент Института зеленой химии Уорнера Бэбкока, сказал, что промышленность стала настолько зависимой от антипиренов, что до трети веса пластмасс, используемых в самолетах, приходится на один тип антипирена на основе PBDE, известный как « дека.«Найти альтернативу будет непросто, — сказал Уорнер, — тем более что с точки зрения пожарной безопасности дека« испытанный и верный », и он используется во многих различных типах пластмасс и пен. Уорнер объяснил, что существуют жизнеспособные нетоксичные альтернативы использованию галогенированных антипиренов, но до сих пор ни одна из них не сработала бы в качестве замены для всех видов применения дека.

Две компании, производящие детские товары, работают над устранением потребности в огнестойких химикатах, используя ткани, плотность и состав которых позволяют им соответствовать стандартам воспламеняемости без химических добавок.Джозеф Хей, президент и основатель OrbitBaby, сказал, что его компания заказала производство собственных запатентованных тканей из органической хлопковой смеси, которые являются огнестойкими. Безопасность продуктов сертифицирована по стандарту Oeko-Tex 100, который находится в ведении Цюрихского института Oeko-Tex, который проводит испытания для обеспечения безопасности текстильных изделий. «Мы проверяем и проводим наши собственные последующие проверки этих тканей», — сказал Хэй в интервью.

Андреас Зандрен, вице-президент по продажам, маркетингу и разработке продуктов BabyBjorn, сказал, что его компания нашла аналогичное решение, используя в некоторых продуктах плотную хлопчатобумажную ткань и более тонкие пенопласты, не требующие использования антипиренов.По словам Зандрена, BabyBjorn проводит внутренние испытания всех тканей, чтобы убедиться, что они не содержат опасных огнезащитных составов.

Хей объяснил, что существует относительно немного фабрик, которые предлагают ткани, сертифицированные Oeko-Tex, добавив: «Это проблема с поиском поставщиков». Обе компании также признали, что соблюдение жестких калифорнийских стандартов воспламеняемости и правил США по воспламеняемости автомобилей является сложной задачей. Но, как сказал Зандрен, «строгие стандарты заставляют нас проявлять творческий подход к поиску и тестированию новых материалов, а также к созданию умных дизайнов.”

Этот вид поиска и тестирования дорогостоящий, что отражается в ценах на продукцию этих компаний по сравнению с другими, более массовыми брендами. Отвечая на вопрос об относительно высокой цене продуктов OrbitBaby и о том, что это означает для потребителей с низкими доходами, Хэй сказал, что он надеется, что осведомленность приведет к увеличению спроса на материалы, которые использует его компания, и, таким образом, приведет к снижению цен. Несколько более крупных компаний, в том числе Graco и Walmart, производят автокресла, также признанные некоммерческой организацией HealthyStuff из Мичигана как с низким содержанием антипиренов.орг. Walmart ограничивает использование ПБДЭ в детских и других товарах, но отказался обсуждать детали того, какие альтернативы используются в их товарах для соответствия стандартам безопасности. Graco также отказалась комментировать этот вопрос.

В конечном итоге, по мнению экспертов, ключевым моментом станет изменение конструкции продукта, исключающее использование горючих материалов.

«Я думаю, мы должны спросить:« Где они нам действительно нужны? »- сказала Линда Бирнбаум из Национального института наук о здоровье окружающей среды. «Я не сомневаюсь в необходимости использования антипиренов в самолетах, но нужны ли они нам в подушках для кормления и детских колясках? Мы кладем химикаты туда, где они нам не нужны? »

Последствия распыления антипиренов на лесные пожары

Лесные пожары снова начали гореть в Калифорнии рано в этот засушливый сезон — к настоящему времени сгорело более двух миллионов акров.Все больше и больше происходят лесные пожары, поскольку каждый год устанавливаются новые рекорды жары.

Противопожарные меры в значительной степени опирались на распыление антипиренов с воздуха, но их влияние на окружающую среду и здоровье мало изучено, говорит Джордин Эллорин, VG19, уроженец Калифорнии, получивший степень магистра наук. в области консервативной медицины (MCM) Школы ветеринарной медицины Каммингса.

В соответствии с основным требованием своей магистерской программы Эллорин сосредоточила внимание на устойчивости современных методов борьбы с лесными пожарами в Калифорнии.(Сейчас она работает специалистом по диетам животных в San Diego Zoo Global, где прошла стажировку MCM.)

Tufts Now поговорила с Эллорин о том, что она узнала об управлении лесными пожарами и смягчении их последствий, а также о последствиях этих усилий.

Tufts Now : Увеличивается ли использование этих антипиренов длительного действия в Калифорнии?

Джордин Эллорин : Я не могу говорить о том, что происходит с этой серией пожаров.Однако из своего исследования я могу сказать вам, что правила безопасности и использования антипиренов были разработаны почти сорок лет назад. И исследование, которое послужило основой для этих рекомендаций, было основано на количестве химикатов, которые они распыляли тогда, а не на тех увеличенных количествах, которые мы наблюдаем сейчас.

Департамент лесного хозяйства и противопожарной защиты Калифорнии (CalFire) и Лесная служба США (USFS) ежегодно публикуют расчетный бюджет, в котором указывается количество антипирена, которое они ожидают использовать в течение следующего пожарного сезона на основе данных за предыдущие годы и маркировки: использовать спецификации продуктов.В конце года публикуется еще один отчет, в котором указывается фактически использованное количество антипирена. Эти отчеты показывают, что фактическое использование превысило прогнозируемое количество за все годы с 2014 года.

Почему?

Частично это связано с более крупными лесными пожарами, которые происходят из-за того, что каждый год устанавливаются новые рекорды тепла, а также из-за изменения климата и дальнейшего вторжения людей в дикие районы.

Использование антипиренов длительного действия предназначено для замедления огня перед наземными бригадами, чтобы они могли получить доступ к огню и получить контроль над ним.Но, по данным Объединения пожарных по вопросам безопасности, этики и экологии (FUSEE), антипирены теперь используются вместо наземных бригад, а 19 миллионов галлонов, распыленных на федеральных землях Калифорнии, применяются не так, как планировалось изначально.

CalFire и USFS не должны распылять замедлители в пределах 300 футов от любого водного пути по причинам, связанным с окружающей средой. Однако есть дополнение к этому правилу, в котором говорится, что вы можете распылять воду возле любого водного пути, если человеческая жизнь или имущество находятся в опасности.

В последние годы все больше людей живет в лесных районах, на территориях между городской и дикой средой обитания, а также в других местах, где есть запас топлива для лесных пожаров. Итак, теперь есть необходимость распылять антипирены в областях, где они традиционно не допускались, — а затем последствия этого.

Каковы последующие воздействия на животных?

По-настоящему тревожный аспект заключается в том, что мы этого не знаем. Эти антипирены не были полностью изучены в течение длительного периода времени в увеличенных количествах, которые мы используем в настоящее время.

Мы знаем, что распыленные антипирены питают вредное цветение водорослей вдоль водных путей и токсичны для рыб. Исследование 2014 года показало, что активный ингредиент в одном распространенном распыляемом антипирене токсичен для чавычи, вызывая смерть от прямого воздействия, а также повреждение жабр, что может привести к снижению выживаемости в океане даже в разбавленных количествах. Это вызывает беспокойство, поскольку популяции лосося вносят основной вклад в экосистемы реки и океана Калифорнии и уже находятся под угрозой исчезновения как местный вид.

В более широком масштабе исследования в канадской Арктике показали, что бромированные антипирены, которые сейчас запрещены, накапливаются в пищевых системах от рыбы до волка.

До недавнего времени эти замедлители обычно использовались в предметах домашнего обихода, находящихся в тесном контакте, таких как мебель, поэтому их влияние было лучше изучено. Он демонстрирует возможность воздействия антипиренов на создание волновых эффектов в окружающей среде и в дикой природе вдали от того места, где они впервые были использованы.

А как насчет воздействия на людей?

Что касается человека, то в паспортах безопасности химикатов указано, что антипирены не токсичны для людей, но не должны попадать внутрь.Замедлители окрашены в оранжевый цвет, поэтому, когда люди видят, что они выходят из самолета, они понимают, что им нельзя есть продукты из своего сада.

Однако все может быть сложно, если ваш сад опрыскивают во время эвакуации, потому что антипирены становятся прозрачными после воздействия солнечного света. Между тем, Калифорния поставляет более двух третей фруктов и овощей страны.

В Геологической службе США есть группа, Колумбийский центр экологических исследований, которая работает над объединением продольных исследований воздействия этих огнезащитных химикатов.Но в настоящее время ничего не опубликовано об их воздействии на сельскохозяйственную продукцию Калифорнии.

Исследователи здоровья человека также выразили обеспокоенность тем, что, хотя есть опубликованные исследования об опасности для человека вдыхания дыма от лесных пожаров, мало что известно об вдыхании огнезащитных химикатов после того, как они сгорели в результате пожаров.

Может ли распыление антипиренов создать больше топлива для возгорания в будущем?

Одним из основных компонентов большинства антипиренов является фосфат аммония, который является основным многофункциональным удобрением для растений.Когда мы по существу распыляем удобрения над Калифорнией, так называемые инвазивные виды растений растут быстрее и вытесняют местные виды растений штата, которые не процветают в удобренной среде.

Неместные виды растений процветают в сезон дождей в Калифорнии. А когда этот сезон меняется на очень засушливое лето, появляется много мертвых кустов или мертвых растений, которые создают топливную нагрузку для лесных пожаров.

Как Калифорния может адаптироваться, чтобы предотвратить эти опасные пожары до того, как они начнутся?

Это ключевой вопрос.Пожары экологически необходимы. Сначала они сжигают мертвые или сухие кусты и другой растительный материал, расчищая лес и оставляя место и свет для роста новых растений. В некоторых экосистемах пожары влияют на прорастание проростков, структуру леса и состав почвы. Они представляют собой то, сколько диких растений сеют и отращивают, поэтому они важны для местных видов штата.

Но если мы разбрызгиваем удобрения и все эти неместные виды появляются и превосходят местные виды, как мы можем остановить этот цикл от подпитки этих огромных лесных пожаров? В моем тематическом исследовании, когда я был в Каммингсе, рассматривались две возможные тактики смягчения последствий: предписанные пожары и выпас скота.

Хвоя сосны и другой сухой растительный материал горит быстро и горячо, и даже на небольшом уровне это нормально. Вы хотите, чтобы этот сухой растительный материал сжигал и пополнял почву питательными веществами. Но если его слишком много горит, он начинает поджигать деревья. Как только деревья начинают гореть, огонь становится очень горячим и начинает очень быстро двигаться. Это трудно остановить.

California действительно не имеет человеческих ресурсов, чтобы безопасно провести достаточно небольших контролируемых сжиганий, чтобы уменьшить эту потенциальную топливную нагрузку.А в засушливые летние месяцы нельзя разводить эти предписанные пожары, потому что именно тогда все может выйти из-под контроля.

А как насчет выпаса скота — это более осуществимая мера по смягчению?

Вы же не хотите пасти те естественные места обитания растений, которые действительно жизненно важны для нашего государства. Но выпас может быть полезной тактикой смягчения последствий в холмистых или горных районах. Пожарным действительно трудно бороться с пожарами на холмах, потому что они не могут туда попасть, а огонь, как правило, очень быстро перемещается вверх и вниз по холмам.Поэтому было бы полезно использовать домашний скот, который может взбираться вверх и вниз по холмам, пастись и очищать землю от мертвых кустов и растений.

Козы могут быть немного менее вредными для окружающей среды. Вам нужно меньше их, чтобы очистить территорию, поскольку они едят много разных видов растительного материала, чем крупный рогатый скот. Кроме того, они не такие тяжелые, как крупный рогатый скот, поэтому они не так много обрабатывают землю, как коровы. Тем не менее, выпас по-прежнему является мерой, к которой следует подходить осторожно, поскольку домашние животные по-прежнему будут есть местные растения, которые могут есть дикие животные.

USFS уже сдает в аренду землю профессионалам в области сельского хозяйства для выпаса скота, но такой подход к землепользованию можно было бы в дальнейшем использовать для целостной пользы для людей, животных и окружающей среды.

Похоже, здесь речь идет о конкурирующих интересах — безопасность людей и их собственности по сравнению с дикой природой и окружающей средой.

Выросший в северной Калифорнии, я пережил «пожарный сезон», но в течение последних 10 лет каждый пожарный сезон был отмечен как «беспрецедентный» и разрушительный для большей части населения штата.Сейчас я думаю, что большинство людей, живущих в штате, испытали панику эвакуации или связаны с кем-то, кто пережил.

Трудно сбалансировать людей, которые чувствуют себя в безопасности там, где они живут, и знают, как действия человека влияют на среду, в которой они живут. Дальнейшее изучение последствий того, что мы делаем в настоящее время, даст людям лучшее представление о влиянии людей и возможность подняться с инновационными решениями для управления пожарами.

Женевьев Раевски можно позвонить по телефону , женевьев[email protected]

«Это нас убивает»: почему пожарные борются за запрет антипиренов | Бостон

Джей Флеминг — бурно развивающийся бостонский пожарный, карьерный рост которого с 1978 года. У него два инженерных диплома, серьезная манера поведения и сильный акцент.

В течение последних семи лет он применял свое значительное остроумие для запрета огнестойких химикатов в Массачусетсе, что может показаться нелогичным для тех, кто не погружен в византийскую логику американского химического регулирования.

Ядовитый embed

«Пожарные похожи на канарейку в шахте», — сказал Флеминг. «Если есть проблема с этими химическими веществами, мы ее устраним», — сказал Флеминг. «Мы выставлены на высочайший уровень».

Флеминг наблюдал, как его коллеги умирают от рака с тех пор, как он начал работать в отделении. Его отец тоже был пожарным. Он умер от рака легких в то время, когда лишь немногие пожарные носили маски, не говоря уже о доступных сегодня дыхательных аппаратах.

Но сейчас этот диагноз кажется менее экзотичным, чем новости, которые получают его сверстники — обнаружение рака почек, мочевого пузыря и щитовидной железы.Законодатель, который когда-то внес законопроект о запрете антипиренов, бывший пожарный и сенатор Кен Доннелли, сам умер от рака мозга всего в 66 лет. Флеминг обвиняет антипирены, некоторые из которых уже были признаны способными вызывать рак и которые были обнаружены. чтобы нарушить работу эндокринной системы, по данным Национального института здоровья.

Уже были представлены новые поколения продуктов, так как впервые были высказаны опасения по поводу их безопасности, воздействия на организм человека и стойкости в окружающей среде.

«Когда они начали переходить на этот пластик [в доме], он просто выделял дым, который был намного более раздражающим», — сказал Флеминг. Пожарные никогда не говорили «добавлять антипирены, они просто говорили, что нужно решить проблему с пластиком, потому что он убивает нас [от дыма при тушении пожара]… Решением для добавления химикатов в мебель было добавление в мебель большего количества химикатов».

Огнезащитные химические вещества были впервые предложены табачными компаниями в качестве средства от пожаров, вызванных сигаретами в 1970-х годах.Они предложили, чтобы вместо того, чтобы переформулировать свои продукты, общество могло бы переформулировать все остальное.

Сегодня все материалы обрабатываются антипиренами, что часто требуется по закону, включая детские пижамы, обивку мягкой мебели и автокресла.

В то же время исследования показали, что дети, подвергшиеся воздействию антипиренов, с большей вероятностью будут иметь более низкие социальные навыки. Воздействие в утробе матери могло снизить общий IQ и рабочую память. Некоторые исследования показали нарушение функций щитовидной железы и возможную связь с раком.Химические вещества также накапливаются в организме. Огнезащитные составы были обнаружены в «значительных» количествах в пресноводных и рыси Среднего Запада.

Но все это время — несмотря на одобрение педиатров, пожарных и законодателей — Массачусетс не подписал законопроект.

Противником законопроекта, несмотря на его многочисленных сторонников, был Американский химический совет (ACC).

Их компании-члены выглядят как список американских голубых фишек — филиалов нефтяных гигантов, таких как Chevron Philip Chemical Company и ExxonMobil, фармацевтических производителей, таких как Eli Lilly and Company и Merck & Co, а также публичных компаний, таких как DuPont и 3M. .

В ACC сообщили Guardian: «Огнезащитные составы играют важную роль в пожарной безопасности и доказали свою эффективность в предотвращении пожаров. Если пожар действительно происходит, антипирены замедляют его развитие и дают людям дополнительное время для побега, а пожарным — больше времени для реагирования ».

Группа добавила, что антипирены «особенно важны сегодня, поскольку большой объем электрического и электронного оборудования в зданиях и больший объем горючих материалов могут увеличить потенциальную опасность возникновения пожара».

Этой зимой ACC зарегистрировала двух лоббистов из Нью-Йорка для борьбы с законопроектом о огнестойкости. Маргарет Горман и Эрин ДеСантис, внутренние лоббисты, работающие на северо-востоке для ACC, присоединились к трем лоббистским фирмам, нанявшим еще 10 лоббистов, зарегистрированных для работы над этим вопросом.

Законодательный орган Массачусетса утвердил запрет на применение огнезащитных средств при поддержке обеих партий. Однако их усилия были сорваны, когда губернатор-республиканец Чарли Бейкер наложил вето на законопроект, позволив ему умереть, не подписав его.

«Хотя у меня было ощущение, что есть люди, выступающие против моего законопроекта, я никогда не знал, кто именно», — сказала представитель Демократической партии Марджори Декер, внесшая законопроект. Явного возражения не было. Законопроект получил поддержку обеих партий. «Частично они думали, что они могут убить меня».

Губернатор Массачусетса Чарли Бейкер. Фото: Брайан Снайдер / Reuters

В попытке заставить губернатора подписать законопроект Декер провел пресс-конференцию с пожарными. Именно там она узнала от репортера, что АКК встречался с Бейкером, а сторонники — нет.

«Как здорово быть таким сильным. У вас встреча с губернатором, а у нас нет, — сказал Декер. Его офис предложил им встречу на следующий день — не с губернатором, а с его персоналом.

ACC попросила вырезать автомобильные сиденья, чтобы материалы могли продаваться с антипиренами, утверждая, что это будет лучше для потребителей с низкими доходами.

«Это оскорбление», — сказал Декер. «Я рос малообеспеченным, публичным, бедным. Утверждать, что у малообеспеченных семей должен быть опасный выбор, что они думают, что это экономический аргумент, который они могут привести, — это грубо.

В ответ на вопросы Guardian ACC высоко оценил «прагматический подход» Бейкера к пересмотру законодательства, которое, по его словам, было серьезно несовершенным и «поспешно принятым». «Законопроект подорвал бы общую безопасность продукции и вступил бы в противоречие с существующими правилами пожарной безопасности, а также возложил бы чрезмерное бремя на бизнес и потребителей Массачусетса».

ACC заявила, что поддерживает пожарных, включая поддержку исследований по улучшению их здоровья.

Производители высококлассной мебели, в частности, реагируют на спрос потребителей на производство мебели без использования химикатов.Менее огнестойкая мебель может быть получена с помощью специального тканевого переплетения без использования огнезащитных химикатов. Однако эта тенденция еще не охватила всех и, в частности, оставляет за бортом людей с низкими доходами.

В то же время, хотя одно государство за другим пытались запретить антипирены, они неоднократно терпели неудачу.

Из 16 штатов, которые пытались пройти запреты на использование огнестойких материалов в период с 2017 по 2019 год, включая Массачусетс, 12 не добились успеха. АКК был зарегистрирован для лоббирования представителей государства в 10 из этих 12 штатов .

Более 100 лоббистов

Благодаря масштабной операции влияния и бюджету в 123 миллиона долларов у ACC 109 лоббистов, зарегистрированных в 40 государственных учреждениях по всей стране, включая тех, кто зарегистрирован в нескольких штатах, и еще 56 лоббистов, зарегистрированных в Вашингтоне DC, готовый к отправке, когда законодатели предложат правила в их отрасли.

Хотя ACC не является общеизвестным именем, в настоящее время он финансируется лучше, чем известные группы, такие как Национальная стрелковая ассоциация (NRA).Бюджет ACC более чем на 20% превышает бюджет группы по защите прав на оружие.

Но, в отличие от NRA, похоже, что он не работает при общественной поддержке. Вместо этого они финансируются некоторыми из самых влиятельных компаний мира, которые часто предоставляют ценные рабочие места в юрисдикциях политиков.

Они пошлют лоббиста из Вашингтона на Гавайи на самом местном уровне города и округа, чтобы попытаться остановить запрет на пластик здесь

Рафаэль Бергстром

В таких штатах, как Гавайи, законодатели часто возглавляют группу по законодательству, чтобы сократить количество одиночек — использовать пластмассы, за последние пять лет АКК наняла восемь лоббистов.Группа также контролирует местные юрисдикции.

«Они пошлют лоббиста из Вашингтона на Гавайи на самом местном уровне города и округа, чтобы попытаться остановить запрет на пластик здесь», — сказал Рафаэль Бергстром, исполнительный директор Sustainable Coastline Hawaii. Гавайи особенно сильно пострадали от пластикового океанического мусора, осколки которого разносятся по колено на удаленных гавайских пляжах.

«Это очень интересно, потому что там, где мы стараемся быть очень публичными в нашем движении», ACC «почти ничего не говорит на публичных слушаниях», — сказал Бергстром.

Рядом с политиками и регулирующими органами

Флеминг, дававший показания по всему северо-востоку, рассказал похожую историю. «Они почти никогда не приходят на публичные слушания», — сказал он. Но в Массачусетсе «в конечном итоге они встречаются с администрацией губернатора».

В 2018 году ACC лоббировал федеральное правительство по вопросам инфраструктуры, опиоидов, пластикового полистирола, косметики и вторичной переработки. Они лоббировали план чистой энергии, законопроекты по отслеживанию загрязнения воды и стандарты озона.Они лоббировали микрошарики и этикетки, а также бюджеты министерств юстиции, внутренних дел, труда, здравоохранения и социальных служб и Агентства по охране окружающей среды (EPA).

За последние три месяца того года ACC нанял или нанял 56 лоббистов только в Вашингтоне, округ Колумбия, для работы со всем, от морского мусора до предупредительных надписей. Их штатные вашингтонские лоббисты, не считая подрядчиков, стоят 1,9 миллиона долларов.

Они делают пожертвования политикам и лоббируют полдюжины федеральных агентств.По данным Center for Responsive Politics и ProPublica, всего лишь в одном примере своих расходов на выборы 2018 года группа потратила 938000 долларов на поддержку сенатора от Невады Дина Хеллера, который проиграл свою гонку.

Они также поддерживают очень тесные отношения с регулирующими органами. Согласно документам, рассмотренным Guardian, регулярные электронные письма летают туда и обратно между ACC и EPA.

Бывший администратор EPA Скотт Прюитт присутствовал на встрече ACC на роскошном курорте. Глава департамента EPA, отвечающего за регулирование химических веществ, доктор Джефф Моррис выступил на конференции ACC в Вашингтоне, округ Колумбия.

Администрация Трампа выдвинула кандидата, чьи исследования подтвердили заявления о промышленной безопасности в отношении антипиренов, на должность руководителя отдела химической безопасности EPA. Майкл Дурсон, член научно-консультативного совета ACC по огнестойкости, снял свое имя с рассмотрения после того, как два сенатора заявили, что не поддержат его из-за его прошлых связей с отраслью.

ACC управляет комитетом по политическим действиям, который в прошлом году собрал 857 000 долларов (это самый высокий показатель за всю историю).Среди его участников — американское нынешнее и бывшее высшее руководство ExxonMobil, Dow Chemical и Chevron Phillips Chemical. Эти деньги тратятся преимущественно на республиканцев.

В прошлом году ACC также открыла веб-сайт Mind the Science, ориентированный на потребителей и розничных продавцов. Это не следует путать с реальной массовой группой под названием Mind the Store, созданной для того, чтобы продавать потенциально опасные химикаты в магазинах. ACC также заплатил исследователям, работа которых позже поставила под сомнение опасность антипиренов.

ACC также работает с такими группами, как Американский законодательный совет по обмену, более известный как Alec. Например, ACC, Альянс индустрии пластмасс и Алек недавно вместе работали над прекращением запрета на пластиковые пакеты, широко распространяя типовое законодательство через Алека.

АКК заявил, что его членство в «Алеке» ничем не отличается от «подобных групп, таких как Совет правительств штатов, Женщины в правительстве, Национальный совет законодательных собраний штатов и Совет по окружающей среде штатов».Эти организации способствуют обмену идеями по всей стране по вопросам государственной политики ».

В эту статью были внесены поправки 28 мая 2019 года. Дин Хеллер был сенатором США от штата Невада, а не от Аризоны, как говорилось в более ранней версии.

Предотвращение лесных пожаров путем профилактической обработки ландшафтов с повышенным риском с использованием вязкоупругих замедлителей

Значимость

Несмотря на активные усилия по предотвращению пожаров, ежегодно лесные пожары уничтожают миллионы акров леса.Хотя пожары необходимы для здоровой экологии лесов, подавляющее большинство пожаров вызвано деятельностью человека и происходит в зонах повышенного риска, таких как обочины дорог и коммунальная инфраструктура. Тем не менее, обработка на основе замедлителей для предотвращения возгорания в источнике в настоящее время невозможна с существующими технологиями, которые подходят только для подходов к реактивному предотвращению пожаров. Здесь мы разрабатываем вязкоупругую жидкость-носитель для существующих антипиренов, чтобы усилить удержание на общей растительности, подверженной лесным пожарам, за счет воздействия окружающей среды и погодных условий.Эти материалы обеспечивают профилактическую стратегию предотвращения лесных пожаров, когда районы с высоким риском лесных пожаров могут быть обработаны и защищены от возгорания в течение пикового сезона пожаров.

Abstract

Полифосфатные антипирены являются важнейшим тактическим ресурсом для тушения пожаров в дикой местности и на границе дикой местности и города. Тем не менее, применение этих антипиренов ограничено стратегиями аварийного подавления, поскольку существующие составы не могут удерживать антипирены на целевой растительности в течение продолжительных периодов времени из-за воздействия окружающей среды и погодных условий.Новые замедляющие составы со стойким удерживанием целевой растительности в течение пикового сезона пожаров позволят использовать методические профилактические стратегии обработки ландшафтов с высоким риском лесных пожаров за счет длительного предотвращения возгорания и постоянного препятствия для активных фронтов пламени. Здесь мы разрабатываем распыляемую экологически безвредную вязкоупругую жидкость, содержащую биополимеры и коллоидный диоксид кремния, для улучшения адгезии и удержания полифосфатных замедлителей на распространенных растениях, подверженных лесным пожарам.Эти вязкоупругие жидкости демонстрируют соответствующие характеристики смачивания и реологические реакции, что обеспечивает надежное замедление прилипания к растительности после нанесения распылением. Кроме того, лабораторные и экспериментальные исследования горения показывают, что эти материалы резко снижают вероятность возгорания до и после моделирования погодных явлений. В целом, эти исследования демонстрируют, как эти материалы реализуют возможности для изменения подхода к управлению лесными пожарами на основе замедлителей от реактивного подавления к упреждающему предотвращению у источника возгорания.

Ежегодно в Соединенных Штатах лесные пожары уничтожают миллионы акров леса, их подавление обходится в миллиарды долларов и разрушает жизни и средства к существованию тысяч людей (1⇓⇓ – 4). В то время как некоторые лесные пожары имеют решающее значение для здоровой экологии лесов, деятельность человека является причиной 85% пожаров в Соединенных Штатах, что составляет 44% от общей площади выгоревших пожаров, и это утроило продолжительность сезона пожаров (2). Кроме того, многочисленные исследования показывают, что помимо несчастных случаев и ущерба инфраструктуре, лесные пожары приводят к опасным уровням переносимых по воздуху твердых частиц, которые значительно повышают риск респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний среди населения (5⇓⇓⇓⇓ – 10).

Тем не менее, что обнадеживает, эти лесные пожары в основном возникают в избранных местах с «высоким риском», таких как обочины дорог и коммунальная инфраструктура, обеспечивая цели для профилактических мероприятий. В Калифорнии наблюдается один из самых суровых сезонов лесных пожаров в мире, и здесь самое большое количество населения, проживающего на границе между дикими землями и городами, где лесные пожары представляют наибольшую угрозу для жизни человека (11). Примерно 84% из 300 624 лесных пожаров, произошедших в Калифорнии за последние 10 лет, возникли в этих зонах повышенного риска (рис.1 и SI Приложение , Таблица S1). Более того, пожары, возникающие в этих зонах повышенного риска, относятся к регионам угрозы Уровня 2 или Уровня 3 (согласно определению пожарных ведомств), они более серьезны и в среднем сжигают больше акров на один пожар (Рис. 1 B ). Эти данные предполагают, что обработка этих ландшафтов с высоким риском антипиреновыми составами, обеспечивающими всесезонную защиту от возгорания, может значительно снизить частоту и силу лесных пожаров и, в качестве профилактической стратегии, позволить тщательно рассмотреть местные факторы перед применением.

Рис. 1.

Профилактическая обработка ландшафтов с повышенным риском возгорания начинается с экологически безвредных полимерных замедлителей. ( A ) Карта Калифорнии, на которой показаны лесные пожары, произошедшие в период с 1 января 2009 г. по 31 декабря 2018 г., при этом пожары, возникшие в местах повышенного риска (обочины дорог и коммунальная инфраструктура), выделены красным цветом, а пожары во всех других регионах показаны серым. Области пожарной опасности Уровня 2 и Уровня 3 выделены оранжевым цветом. ( B ) Столбчатые диаграммы, показывающие: 1) процент возгораний, произошедших в местах с высоким риском по всему штату, а также в регионах с угрозой Уровня 2 и Уровня 3, и 2) среднее количество выгоревших акров на один пожар, возникающий в — зоны риска по всему штату, а также в регионах угроз Уровня 2 и Уровня 3.( C ) Схема стратегии профилактического лечения, иллюстрирующая распыление и прилипание вязкоупругой жидкости, содержащей замедлитель, с последующим образованием атмосферостойкой огнезащитной пленки.

Материалы, используемые для борьбы с лесными пожарами, подразделяются либо на огнегасящие, либо на антипирены, при этом многие средства тушения обычно используются в качестве замедлителей кратковременного действия. Средства пожаротушения используются для непосредственного нанесения на продолжающийся пожар и включают пены на основе перфторированных поверхностно-активных веществ и «водоусиливающие гели» на основе суперабсорбирующих полимеров (12⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓ – 20).Пены на основе перфторированных ПАВ очень эффективны при тушении активно горящих пожаров; однако они классифицируются как загрязнители окружающей среды с высоким риском из-за их долгосрочной устойчивости в окружающей среде, способности к биоаккумуляции и токсичности (21⇓ – 23). И наоборот, в дополнение к прямому тушению пожаров, водоусиливающие гели использовались в качестве краткосрочных замедлителей на зданиях на пути надвигающихся пожаров (13⇓⇓⇓⇓ – 18). Эти гели эффективны только во влажном состоянии и не останавливают возгорание после испарения воды, что часто происходит менее чем за час при нормальных условиях лесных пожаров (16, 24–26).В результате эти гели нельзя использовать для длительной профилактической обработки топлива из природных источников.

С другой стороны, антипирены, считающиеся «антипиренами длительного действия», используют воду в первую очередь в качестве среды-носителя для антипиренов, которые сохраняют свою эффективность даже после высыхания (24⇓ – 26). Обозначение «долгосрочное» относится просто к способности сохранять эффективность после сушки, а не к продолжительности их действия. В наиболее широко распространенных коммерческих составах антипиренов из дикой природы используется полифосфат аммония (APP) или фосфат аммония в качестве активного антипиренового компонента, смешанного с водными составами, содержащими полимерные модификаторы вязкости (т.е.е., гуаровая камедь и частицы глины). В частности, Phos-Chek LC95A (PC) — это основной замедлитель длительного действия, используемый в природных топливах из диких земель (26, 27). Такие составы, как ПК, являются основным тактическим средством борьбы с лесными пожарами за счет снижения эффективности сгорания и проникновения на поверхность растительности, чтобы сформировать барьер против дальнейшего сгорания топлива (28, 29). Ежегодно более 100 миллионов галлонов этих замедлителей используются для замедления распространения фронтов пламени и для поддержки бригад при разработке противопожарных заграждений (26, 27).Хотя улучшающие характеристики добавки в ПК полезны для улучшения разброса и уменьшения сноса при падении с самолета во время усилий по подавлению, они не удерживают замедлители на целевой растительности в течение длительных периодов времени, или в результате воздействия окружающей среды или погодных условий (например, дождя или ветер). Как таковые, эти материалы не могут использоваться в качестве профилактических средств для обеспечения всесезонной защиты от возгорания в природном топливе из диких земель.

В конечном счете, существующие антипирены и подавители используются только в усилиях по реагированию на чрезвычайные ситуации для смягчения воздействия продолжающихся лесных пожаров и не смогли реально обеспечить профилактическую обработку в течение всего сезона из-за неподходящих свойств материалов и / или проблем, связанных с окружающей средой и здоровьем (12⇓ ⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓⇓ – 23).

Здесь мы сообщаем о безвредной для окружающей среды вязкоупругой жидкости на основе целлюлозы в качестве носителя для APP, которая улучшает прилипание и удерживание на целевой растительности и обеспечивает длительное предотвращение возгорания в дикой природе. Эти материалы образуются в результате динамических и поливалентных взаимодействий полимер-частицы (PP), в результате чего производные целлюлозы, такие как гидроксиэтилцеллюлоза (HEC) и метилцеллюлоза (MC), адсорбируются на частицах коллоидного диоксида кремния (CSP) мультивалентным, нековалентным образом ( SI Приложение , стр. Инжир.S1) (30). Производство этих материалов в больших масштабах является простым и недорогим, поскольку они содержат исключительно нетоксичные исходные материалы, широко используемые в пищевых, лекарственных, косметических и сельскохозяйственных препаратах (30–33). Из-за нековалентного взаимодействия полипропилена вязкоупругие жидкости разжижаются при сдвиге и обладают низкой тиксотропией, что позволяет использовать их со стандартным оборудованием для перекачивания или распыления, часто используемым в сельском хозяйстве (Movie S1). Ранее мы показали в аналитическом масштабе, что эти материалы могут использоваться в качестве носителей для антипиренов APP и могут обеспечить функциональные улучшения по сравнению со стандартными составами (30).Здесь мы демонстрируем предотвращение и тушение лесных пожаров на «легкой, яркой растительности» и «1-часовой» растительности в лабораторных и экспериментальных масштабах с использованием материалов из полипропилена, загруженных с помощью APP. Эти полипропиленовые материалы не обладают присущими им огнезащитными эффектами и используются исключительно для улучшения адгезии и удержания APP ( SI, приложение , рис. S1). Смачивание и реологические характеристики используются для описания того, как материалы PP усиливают прилипание APP к целевой растительности во время распыления, а эксперименты с сухой пленкой демонстрируют удержание APP в результате выветривания.Наконец, мы показываем, что эта комбинация приверженности и удержания позволяет превентивную стратегию лечения на ландшафтах с высоким риском возгорания, чтобы уменьшить частоту и серьезность возникновения пожара. Результаты и обсуждение1 C ). Был приготовлен ряд различных составов полипропилена ( SI, приложение , таблица S2), и их способность соответствовать этим техническим критериям была определена с помощью лабораторных экспериментов по распылению, измерений поверхностного натяжения и реометрии.

Из лабораторных видеороликов о распылении сразу видно, что коммерческие составы приложения для ПК (LC95A) частично смачиваются и плохо прилипают к целевой растительности (траве) (Movie S2). Напротив, все составы ПП полностью смачивают растительность при распылении, в результате чего образуется однородная пленка, полностью покрывающая целевую растительность (фильмы S3 – S5).В состоянии равновесия образование небольших сферических островков (частичное смачивание) или однородной пленки (смачивание) описывается коэффициентом растекания S = γS0 − γSL − γLV, где γS0 — поверхностное натяжение сухой подложки, γSL — поверхность натяжение границы раздела твердое тело – жидкость, а γLV — поверхностное натяжение границы раздела жидкость – пар (34, 35). Когда капли сначала соприкасаются с растительностью, если S <0, материал будет только частично смачивать поверхность, ограничивая покрытие поверхности островками капель, как это видно в случае ПК.Если S ≥ 0, капли предпочтительно образуют устойчивые пленки, которые идеально подходят для равномерного покрытия растительности антипиреном, что наблюдается во всех составах полипропилена. В то время как γSL не может быть индивидуально или напрямую измерен для границ раздела твердое тело-жидкость, γLV каждого состава был определен с помощью сталагмометрических методов (рис. 2 A ). Очевидно, что ПК имеет γLV ~ 88 Н / м, в то время как все составы PP показали более низкие значения (от 55 до 80% γLV, определенного для ПК), что позволяет предположить, что увеличение поверхностного натяжения в S может быть ответственно за различия во смачивании. .Кроме того, динамические измерения сидячих капель на траве также демонстрируют различия в поведении ПК при смачивании по сравнению с составами полипропилена ( SI Приложение , рис. S3). В то время как втягивание капли ПК приводит к остаточному сферическому колпачку со стабильным углом смачивания, указывающим на состояние частичного смачивания, все составы 1–5 демонстрируют, что втягивание капли оставляет плоскую пленку с углом контакта, приближающимся к нулю, что указывает на состояние смачивания.

Фиг.2.

Прилипание и удержание растительности после нанесения распылением. ( A ) Значения поверхностного натяжения для каждого состава. ( B ) Траву обрабатывали распылением замедляющих составов с использованием ранцевого опрыскивателя и измеряли приставшую к траве массу. ( C ) Обработанную траву смешивали и измеряли содержание фосфора с помощью ICP-OES. Была рассчитана и нанесена на график масса прилипшего APP на массу травы до и после выветривания с моделированием дождя (среднее ± стандартное отклонение; n = 3; односторонний дисперсионный анализ в группах обработки ** P <0.01, н.с. = не имеет значения; непарный t Тест для ПК (0 дюймов) по сравнению с 1 (0 дюймов) * P ≤ 0,05). ( D ) Стабильность высушенной пленки из 1 после имитации атмосферного воздействия каплями воды была заметно улучшена по сравнению с высушенной пленкой из ПК.

В соответствии с измерениями в масштабе капель, эксперименты по опрыскиванию травы в лабораторном масштабе показали, что все составы ПП демонстрируют улучшенное прилипание к растительности по сравнению с ПК, в результате чего ∼70% распыленной массы составов 1 , 3 , 4 и 5 прилипли к растительности (сравните ~ 44% для ПК; рис.2 В ). В случае состава 2 только ~ 53% распыленной массы осталось на растительности, что позволяет предположить, что поверхностное натяжение недостаточно, чтобы полностью объяснить улучшенное прилипание. После того, как обработанная трава была высушена в духовке, выветривание моделировалось путем распыления воды на обработанные образцы, а степень удержания огнестойкости (APP) на растительности была измерена с помощью оптической эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES) (рис. 2 C ).В то время как образцы, обработанные ПК, потеряли ~ 33% прилипшей массы APP после всего лишь 0,25 дюйма (0,635 см) смоделированного выветривания, образцы, обработанные 1 , полностью сохранили APP после моделирования атмосферного воздействия с 0,5 дюйма (1,27 см) дождя. Эти наблюдения показывают, что стабильность сухой пленки имеет решающее значение для удержания APP на растительности в результате выветривания. Это поведение было далее качественно проиллюстрировано в экспериментах по растворению капель воды на высушенных пленках ПК и 1 , а также в сканирующей электронной микроскопии (SEM; SI Приложение , рис.S4). В экспериментах по растворению капель воды пленки ПК разрушались и / или расслаивались после капель воды, в то время как 1 полностью сохраняли целостность пленки в тех же условиях (рис. 2 D ). Кроме того, изображения SEM показывают, что ПК образует более тонкие пленки с игольчатыми комками, которые, возможно, способствуют легкому расслаиванию и шелушению ( SI Приложение , рис. S4 B ). С другой стороны, СЭМ-изображения обработанной травы 1 демонстрируют более толстые, более равномерно заполняющие пространство пленки ( SI Приложение , рис.S4 C ).

В то время как роль сложных реологических свойств в смачивании, образовании пленки и прилипании является постоянной темой исследований (36–38), здесь мы представляем реологическое поведение каждого состава и коррелируем его с эффективностью покрытия и прилипанием к растительности. Реологические измерения tan (δ) количественно определяют относительную эластичность каждого состава, показывая, насколько жидкий материал ведет себя в различных временных масштабах (рис. 3 A и SI, приложение , рис.S2). Tan (δ)> 1 представляет более жидкую реакцию на стресс (т.е. течет легче при заданном напряжении), в то время как tan (δ) <1 представляет более твердое поведение. PC и 2 отображают tan (δ)> 1 на более низких угловых частотах, которые представляют более длительные временные рамки и, таким образом, связаны с поведением материалов после приземления на целевую растительность. Напротив, все другие составы полипропилена проявляют существенные твердоподобные свойства при более низких угловых частотах. Измерения стационарного сдвига (рис.3 B ) показывают, что каждый состав разжижается при сдвиге и, в соответствии с динамическими измерениями, показывают, что ПК и состав 2 требуют более низких приложенных напряжений для текучести (рис. 3 C ). Величина напряжения, необходимого для текучести составов 1 , 3 , 4 и 5 при заданной скорости сдвига, была в несколько раз выше, чем требуется для потока более жидкого ПК и 2 для достижения той же скорости сдвига. Это сравнение также видно в значениях динамического напряжения текучести, рассчитанных из экспериментов с установившимся сдвигом при низких скоростях сдвига, где PC показывает динамический предел текучести, равный 0.005 Па, что на 2 порядка меньше, чем любой состав полипропилена ( SI Приложение , рис. S5). В соответствии с колебательной реометрией, составы 3 , 4 и 5 имеют более высокие (от ~ 5 до 10 раз) динамические напряжения текучести по сравнению с 1 и 2 ( SI Приложение , рис. . S5). Сравнение 1 и PC показывает, что, несмотря на схожую вязкость и профили разжижения при сдвиге, более твердое (tan (δ) <1) поведение 1 на более низких частотах вносит свой вклад, помимо поверхностного натяжения и динамического предела текучести. , усиленному прилипанию к траве.Эти измерения показывают, что вязкость сама по себе не способствует увеличению удерживания, но что может быть вклад твердотельной реакции на более низких частотах, препятствующей потоку материала после нанесения.

Рис. 3.

Механические свойства и интерфейсные свойства. ( A ) Значения Tan (δ), полученные из колебательных частотных разверток, характеризующих относительную эластичность каждого состава замедлителя. ( B ) Измерения вязкости при постоянном сдвиге для всех составов замедлителей.( C ) Измерения вязкости при установившемся сдвиге, построенные как зависимость напряжения от скорости сдвига. ( D ) Время восстановления структуры определено из измерений ступенчатого сдвига (среднее ± стандартное отклонение; n = 3).

Скорость восстановления твердой сетки после сдвига также была исследована, поскольку важно, чтобы сеть быстро восстанавливалась после распыления, чтобы максимизировать преимущества вязкости и структуры составов. Соответственно, предпочтительно, чтобы все 1 , 3 , 4 и 5 были тонкими до сдвига, чтобы обеспечить возможность распыления, но также быстро восстанавливали желаемое твердое состояние из-за короткого времени восстановления сети (Рис. .3 D и SI Приложение , рис. S6). Составы 1 , 2, 4 и 5 показали аналогичные, относительно более длительные времена восстановления, в то время как 3 продемонстрировали самое короткое время восстановления. Напротив, 2 продемонстрировал самое продолжительное время восстановления сети из протестированных составов ПП, что, вероятно, усугубило более низкую приверженность, наблюдаемую ранее. Интересно, что ПК показал самое быстрое время восстановления, помимо 3 , что позволяет предположить, что, несмотря на быстрое время восстановления, восстановленная структура не является оптимальной по относительной эластичности, смачиванию и пределу текучести для сцепления, как видно из динамических измерений.

Поскольку мы предлагаем внедрить эти составы полипропилена в дикой природе, было критически важно убедиться, что они являются экологически безвредными, биоразлагаемыми в желаемых временных масштабах и нетоксичными. Состав 1 , приготовленный с клеточной средой, не показал значительных изменений в апоптозе клеток кожных фибробластов взрослого человека (HDFa) в культуре по сравнению с необработанным контролем для полностью составленного состава, а также во всех измеренных разведениях (Фиг.4 A ). Чтобы определить аэробную и анаэробную способность этих материалов к биоразложению, мы измерили биохимическую потребность в кислороде (БПК) и биохимическое производство метана (BMP), соответственно, состава с CSP и без него в соответствии со стандартными методами (39, 40).В экспериментах по БПК смеси полипропилена не проявляли какой-либо токсичности или подавления микробной активности, поскольку они достигают такой же концентрации растворенного кислорода (~ 4 мг / л), что и контрольный образец, после 24-дневного периода (рис. 4 B ). Только положительный контроль, состоящий из глюкозы и глутаминовой кислоты, показал значительное истощение кислорода по сравнению с контролем. Важно отметить, что отсутствие дополнительной потребности в кислороде для составов полипропилена предполагает, что эти материалы не будут способствовать органическому загрязнению окружающей среды, что может вызвать чрезмерную потребность в кислороде в поверхностных водах в пределах водораздела.В экспериментах с BMP обе группы составов производили умеренные количества метана [~ 14 л CH ₄ / кг химическая потребность в кислороде (ХПК)] в конце 30-дневного периода, что указывает на то, что материалы не ингибируют метаногенную активность и обладают умеренно устойчивы к биоразложению и, следовательно, не разлагаются быстро при воздействии микробов (рис. 4 C ). Медленная скорость разложения может обеспечить локальную устойчивость растительности в дикой природе в течение периода сильного пожара, в то время как незначительная аэробная деградация может предотвратить истощение кислорода в почве и водоразделе после того, как материалы смываются во время погодных явлений в конце сезона. .

Рис. 4.

Цитотоксичность, биосовместимость и биоразлагаемость. ( A ) Эксперименты по цитотоксичности состава 1 PP в различных разведениях, демонстрирующие относительный апоптоз клеток по сравнению с необработанным контролем с использованием клеток HDFa (среднее ± стандартное отклонение; n = 8). ( B ) Измерения БПК (среднее ± стандартное отклонение; n = 3), показывающие, что материалы являются экологически безвредными, поскольку эти материалы не разлагаются в аэробных условиях и не ингибируют процессы аэробного разложения.Резкое уменьшение растворенного кислорода, наблюдаемое для всех образцов на 12-й день, связано с окислением аммония. ( C ) Эксперименты по BMP (среднее ± стандартное отклонение; n = 3), графически отображенные как литры метана на килограмм ХПК, иллюстрирующие медленное анаэробное разложение состава полипропилена, обеспечивающее сохранение в дикой местности в течение периода пикового пожара. сезон.

Затем были проведены лабораторные эксперименты по сжиганию для оценки сохранения огнезащитной функции в результате атмосферных воздействий.Хотя эксперименты по сжиганию потребительских товаров (например, тканей, пластика и т. Д.) Часто проводятся в конических калориметрах, эти методы ограничиваются небольшими и, как правило, плоскими образцами и неспособны уловить динамику распространения фронта пожара, типичного для лесных пожаров (41 ). Поэтому мы создали модельные камеры горения для каждого интересующего типа растительности, чтобы более точно воспроизвести динамику и массу горения в масштабе ( SI Приложение , Рис. S7). Были протестированы два типа растительности, печально известные возникновением лесных пожаров: 1) трава, которая представляет собой легкую, яркую растительность, и 2) рана (жирная древесина), измельченная в качестве «одночасового топлива» (41, 42).Обработка проводилась в соответствии со стандартными уровнями покрытия (CL) замедлителем для каждого типа растительности (например, CL1 ∼0,41 л / м ² для травы и CL2 ∼0,82 л / м ² для рамы) (43). Примечательно, что эти уровни покрытия будут вносить незначительное количество растворимого фосфора в окружающую среду при применении этих материалов по сравнению с 2-7-кратным увеличением концентрации фосфора в водоразделе и почве из-за растворения золы после лесного пожара (44).

Выжигание травы проводилось в камерах сжигания с запальным устройством печи в основании и единственной камерой, заполненной обработанной травой, что позволяет определить, насколько хорошо обработки препятствуют возгоранию и подавляют распространение огня ( SI Приложение , рис.S7 А ). Трава сжигалась после обработки каждым составом и выветривалась путем моделирования дождя с 0, 0,25 или 0,5 дюйма (0, 0,64 или 1,27 см) воды, достигая выветривания, превышающего то, что обычно наблюдается во время сезона пожаров. . Интегрирование температурно-временных кривых для ожогов представляет собой выделенное тепло (Рис. 5 C — H ), демонстрируя, что выветривание резко снизило замедляющую эффективность ПК, в то же время незначительно влияя на эффективность 1 (Рис.5 A — H и SI Приложение , рис. S8 A — C ). Эти данные согласуются с экспериментами по прилипанию и удержанию массы в лабораторном масштабе, описанными выше (рис. 2 B и C ). В этих экспериментах 100% производительность определялась как поведение травы, обработанной ПК, без выветривания. Эффективность травы, обработанной ПК, падает до ~ 60% после 0,25 дюйма дождя и становится аналогичной необработанной траве после 0,5 дюйма дождя (рис.5 А ). Примечательно, что трава, обработанная 1 , без выветривания, по существу, не показала возгорания среди испытанных образцов, что привело к отсутствию заметного выделения тепла или расхода массы и эффективности горения ~ 130% (рис. 5 A ). Исходя из характеристик материалов ПК и 1 , мы предполагаем, что улучшенное смачивание, время восстановления и твердоподобное поведение 1 максимизируют прилипание составов к траве, в то время как фазовая стабильность пленки 1 увеличивает удерживание на траве из-за выветривания.Все другие составы полипропилена показали повышенную атмосферостойкость по сравнению с ПК, но не так хорошо, как 1 . Следовательно, 1 был выбран для всех последующих экспериментальных экспериментов по сжиганию из-за его уникального сочетания благоприятных характеристик распыления, реологических свойств, способности смачивания и адгезии, а также устойчивости к атмосферным воздействиям.

Рис. 5.

Лабораторные эксперименты по сжиганию травы. ( A ) Нормализованная эффективность каждого лечения (среднее ± стандартное отклонение; n = 4; односторонний дисперсионный анализ ** P <0.01, *** P <0,001, **** P <0,0001). В этих экспериментах 100% производительность определялась как общая площадь под температурно-временной кривой травы, обработанной ПК, без выветривания. Эффективность для каждого состава рассчитывается как Площадь под кривой тестируемого состава Площадь под кривой ПК без выветривания. ( B ) Масса после каждого ожога демонстрирует значительное уменьшение общей массы, сжигаемой при каждой обработке ПП. Заметно, что составы 2 и 3 показали снижение массы, потребляемой после дождя, возможно, из-за распространения состава из-за дождя.( C — H ) Графики нормализованной площади под кривыми зависимости температуры от времени для каждого состава по сравнению с необработанной травой (показанные данные представляют собой среднее значение n = 4). ( I ) Нормализованная эффективность каждого лечения (среднее ± стандартное отклонение; n = 4; односторонний дисперсионный анализ ** P <0,01, *** P <0,001, **** P <0,0001), где 100% производительность была определена как общая площадь под температурно-временной кривой фаски-стружки, обработанной ПК, без выветривания.Эффективность для каждого состава рассчитывается как Площадь под кривой тестируемого состава Площадь под кривой ПК без выветривания. ( J — L ) Графики нормализованной площади под кривыми зависимости температуры от времени для каждого состава по сравнению с необработанной фасонной стружкой (показанные данные представляют собой среднее значение n = 4).

Горение чамизом (жирной древесиной) проводилось в камерах сжигания, разделенных на нижнюю камеру, заполненную необработанной стружкой, и верхнюю камеру, заполненную обработанной стружкой, чтобы определить, насколько хорошо огонь распространяется на обработанное топливо ( SI Приложение , рис.S7 B ). Примечательно, что известно, что чамиз имеет более высокую эффективную теплоту сгорания и максимальную скорость тепловыделения по сравнению с другими типами растительности в Калифорнии (41). Основываясь на наших предыдущих экспериментах на траве, мы оценили эффективность составов ПП 1 и 5 по сравнению с ПК. Состав 5 был выбран в качестве контраста с 1 , потому что 5 представляет собой состав полипропилена с самой высокой концентрацией. Подобно нашим предыдущим экспериментам, мы обнаружили, что выветривание значительно снижает способность ПК подавлять распространение огня, что приводит к более высокой скорости горения, в то время как производительность как 1 , так и 5 сохраняется за счет выветривания (рис.2 B и 5 I — L и SI Приложение , Рис. S8 D — F ). Опять же, мы определили 100% производительность как поведение чипов, обработанных ПК, без выветривания. Выветривание обработанных ПК фасонных стружек привело к падению производительности до <50% после 0,25 дюйма имитируемого дождя, в то время как обработка ПК показала себя не лучше, чем необработанные фасонные стружки после 0,5 дюйма имитированного дождя. Тем не менее, для топлива, обработанного 1 и 5 , эффективность оставалась неизменной даже после 0.5 дюймов дождя (Рис.5 K и L ). Подобно траве, щепа фаски, обработанная составами из полипропилена, показала лучшие характеристики по сравнению с ПК (~ 140%) из-за улучшенной адгезии и удерживания замедлителя после нанесения (рис. 5 I , K и L ).

С явным улучшением на 1 по сравнению с ПК, мы протестировали уровень покрытия 1 , необходимый для минимизации выгорания на опытных участках (3 м × 3 м) скошенной и нескошенной (стоячей) сухой травы (оба являются характеристика ландшафтов высокого риска во многих местах в пределах регионов с высокой пожарной угрозой, описанных выше; SI Приложение , Рис.S9) и заделывать кучи (~ 100 кг материала) рядом с пожарными из Cal Fire San Luis Obispo. После распыления 1 на скошенную траву без выветривания мы наблюдали, что пламя прекращается сразу после возгорания на участках, обработанных только при CL1, в то время как> 90% площади на необработанных контрольных участках сгорело в течение 60 секунд ( SI Приложение , Рис. S10 и Movie S9). После выветривания с дождем 0,5 дюйма на каждом уровне покрытия результаты показывают, что, хотя CL2 резко снизил скорость распространения фронта пламени, CL3 или выше необходим для полного предотвращения распространения пламени (рис.6 A , SI Приложение , рис. S11 и фильмы S10 и S11). Эти результаты показывают, что CL1 достаточно, чтобы полностью остановить распространение огня на скошенной траве при прямом применении, в то время как CL3 достаточно для полной защиты от атмосферных воздействий. Аналогичным образом ожоги стоячей травы показали, что> 90% площади необработанных контрольных делянок сгорело в течение 60 с, тогда как обработки на CL2 было достаточно, чтобы полностью остановить активный фронт пламени после выветривания (рис. 6 B и фильмы S12 и S13). .

Рис. 6.

Экспериментальные исследования ожогов на обработанной и выветренной траве и травке. ( A ) Верхние временные изображения скошенных участков травы, необработанных или обработанных с различными уровнями покрытия 1 . Обработанным участкам давали полностью высохнуть в течение ~ 2 недель (подвергая участки воздействию окружающей среды по мере их высыхания) до выветривания (0,5 дюйма имитируемого дождя), затем давали полностью высохнуть в течение ~ 2 недель до горение. Нормализованная площадь выгорания показывает, что уровень охвата 3 достаточен для предотвращения распространения огня.( B ) Верхние временные изображения участков с нескошенной (стоящей) травой размером 3 м × 3 м, которые не были обработаны или обработаны различными уровнями покрытия 1 , высушены, подверглись атмосферным воздействиям и позволили снова высохнуть с течением времени в окружающей среде. перед сжиганием. Нормализованная площадь выгорания с течением времени показывает, что уровень покрытия 2 достаточен для предотвращения распространения огня. ( C ) Изображения экспериментальных прожогов фрезерных свай с наложением инфракрасных (ИК) изображений. Шамиз был обработан на уровне CL3, полностью высушен под воздействием окружающей среды, выдержан (0.5 дюймов смоделированного дождя), снова высушили под воздействием окружающей среды, а затем сгорели. Температурно-временные кривые, извлеченные из ИК-изображений, снятых с течением времени, были интегрированы и нормализованы к температуре плато горения необработанной контрольной сваи, что указывает на то, что выветрившаяся обработанная рама продемонстрировала снижение скорости горения в ~ 4 раза по сравнению с контрольными объектами.

Помимо опытных ожогов травой, мы провели ожоги фрезерными сваями (100 кг материала; рис. 6 C и SI Приложение , рис.S12). Сваи были обработаны CL3 состава 1 , выдержаны (0,5 дюйма имитируемого дождя) и тщательно высушены под воздействием окружающей среды перед сжиганием. Все ожоги начались при воспламенении необработанной стартовой связки каркаса (1 кг; SI Приложение , рис. S12 A ). Необработанные контрольные сваи быстро воспламенились и выросли до установившейся температуры горения через ~ 110 с, в то время как сваи, обработанные 1 , показали замедленное воспламенение и более медленный рост пламени до ~ 400 с, что соответствует ~ 4-кратному снижению скорости распространения. (на что указывает наклон профилей ожога) по сравнению с контрольной группой (рис.6 C и SI Приложение , рис. S12 C ). Более низкая скорость воспламенения и перехода пламени от необработанного стартового пучка к обработанному происходит из-за вспучивающегося эффекта полифосфата аммония в 1 . Тем не менее, для этих экспериментальных ожогов воздействие антипиренов в основном наблюдалось на ранней стадии ожогов. Когда возгорание созревает (> 420 с), тепловыделение преодолевает эффект вспучивания применяемых замедлителей, и сваи продолжают нормально гореть, что приводит к аналогичным размерам пламени и средним температурам для всех обработок.

Заключение

В целом, мы продемонстрировали, что вязкоупругие жидкости HEC / MC / CSP могут быть разработаны для демонстрации вязкоупругих свойств жидкофазных и пленочных материалов, которые поддерживают равномерное нанесение, адгезию и удержание полифосфатных антипиренов на целевой дикой растительности. . Важно отметить, что эти материалы создаются из биоразлагаемых и нетоксичных исходных материалов с помощью простого и масштабируемого производственного процесса ( SI, приложение , рис. S13). Эта комбинация свойств материала позволяет предотвратить сезонное истирание огнезащитного покрытия, вызванное погодными условиями или преждевременной микробной деградацией, и позволяет использовать стратегию профилактической обработки для предотвращения лесных пожаров на ландшафтах с высоким риском возникновения пожаров.Мы предполагаем, что использование такой стратегии снизит частоту и серьезность лесных пожаров для защиты критически важной инфраструктуры, а также жизни и средств к существованию людей в регионах, подверженных лесным пожарам.

Методы

Материалы.

HEC ​​(молекулярная масса ~ 1300 кДа) и MC (молекулярная масса ~ 90 кДа) были получены от Sigma-Aldrich. CSP (Ludox TM-50; диаметр ∼ 15 нм) были получены от Sigma-Aldrich. APP был получен от Sigma-Aldrich или от Parchem. Компьютер предоставлен компанией «Фос-Чек».

Карта лесных пожаров Калифорнии.

Карта и соответствующие данные о возгорании были собраны из данных о возгорании в Калифорнии с 1 января 2009 г. по 31 декабря 2018 г., доступных через базу данных Программы оценки пожаров и ресурсов (FRAP). Количество пожаров не включает пожары строений. Угрожающие регионы уровня 2 представляют собой районы с повышенным риском воздействия на людей и имущество в результате лесных пожаров и составляют 37 023 418 акров в штате Калифорния. Угрожающие регионы уровня 3 представляют собой районы с экстремальным риском воздействия на людей и имущество лесных пожаров и составляют 7 988 148 акров в штате Калифорния.Полные данные представлены в SI Приложение , Таблица S1.

Образование вязкоупругой жидкости с частицами полимера.

Составы с полимерными частицами получали согласно ранее описанным методам (30). Используемые концентрации составляли 0,1 или 0,2 мас.% HEC / MC (0,85 / 0,15) с 0,5, 1 или 2 мас.% CSP и 13,5 мас.% APP.

Динамическая и проточная реометрия.

Все эксперименты по реометрии были выполнены на реометре Discover HR2 с регулируемым крутящим моментом (TA Instruments) с использованием конической пластины диаметром 60 мм (2.007 °) геометрия. Частотная развертка проводилась в линейном вязкоупругом режиме от 0,1 до 100 рад / с. Эксперименты с установившимся сдвигом проводились от 0,1 до 100 с ^-1 . Эксперименты по ступенчатому сдвигу проводились попеременно между 100 и 0,2 с ^-1 . Эксперименты с установившимся сдвигом при низкой скорости сдвига были выполнены от 1 до 10 ⁻⁵ с ⁻¹ , а динамические напряжения текучести были рассчитаны с использованием уравнения Гершеля-Балкли для точек до 10 ⁻² s ⁻¹ .

Исследования биоразлагаемости.

ХПК и БПК смесей HEC / MC и HEC / MC / CSP определяли стандартными методами (39).

Лабораторное испытание каплями воды.

Один мл ПК или каждого полипропиленового материала, содержащего полифосфат аммония, наносили пипеткой на предметное стекло и давали ему высохнуть в течение ночи. Эти стеклянные предметные стекла затем помещали под наклоном ~ 50 ° и на высушенный образец капали воду из сопла, находящегося на ~ 1,3 см выше предметного стекла, контролируемым образом с использованием шприцевого насоса.Шприцевой насос был настроен на скорость потока 5 мл / мин, и всего было нанесено 20 мл воды. Для съемки видео и изображений использовалась цифровая зеркальная камера Canon EOS REBEL T5i / EOS 700D.

Лабораторные эксперименты с распылителем.

Каждый состав (100 мл) загружали в ранцевый опрыскиватель (Field King) и распыляли на слой травы, прикрепленный к деревянной плите. Сопло располагалось на расстоянии ∼30 см от травы и распылялось рывками. Видео было снято с помощью цифровой зеркальной камеры Canon EOS REBEL T5i / EOS 700D.

Лабораторные лечебные удерживающие эксперименты.

Траву (150 г) разложили и обработали распылением 1 или ПК (200 г). Измеряли массу стока. Затем обработанную траву сушили до постоянного веса. Конечный вес травы измеряли и сравнивали с необработанным контролем для количественной оценки количества обработки, нанесенной на растительность. Затем обработанную растительность (20 г) выветрили с имитацией дождя 0, 0,25 или 0,5 дюйма (0, 445 или 889 мл), а затем высушили.Затем образцы травы гомогенизировали путем измельчения, растворяли в растворе пираний (3: 1 серная кислота: перекись водорода) и определяли содержание фосфора с помощью ICP-OES.

Лабораторные эксперименты по сжиганию травы.

Камеры для сжигания травы ( SI Приложение , рис. S7 A ; n = 4) загружали обработанной, выветренной и высушенной травой (30 г). Воспламенитель камеры нагревали до 250 ° C, и температуру термопары контролировали с течением времени.По окончании обжига образцы оставляли охлаждаться до температуры окружающей среды и регистрировали общую массу оставшегося образца.

Лабораторные эксперименты по сжиганию стружки Chamise Chip.

Камеры для сжигания стружки Chamise ( SI Приложение , рис. S7 B ; n = 4) загружали обработанной, выдержанной и высушенной стружкой (1 кг), помещенной в верхнюю часть каждой камеры сгорания, с необработанные чипсы (500 г) кладут на дно. Необработанную растительность поджигали, и температуру термопары контролировали с течением времени.

Опытные эксперименты по сжиганию травы.

Травяные делянки (3 м × 3 м), которые были либо скошены, либо не скошены для имитации придорожных условий, были обработаны (необработанный центральный круг), позволили высохнуть, выветрились и снова высушились. Центр каждого участка зажигался ручным фонариком, а зона ожога контролировалась с помощью дрона (DJI; Phantom 3 Professional).

Опытные эксперименты по сжиганию шамиза.

Chamise обработали, дали высохнуть, выдержали и снова высушили.Фасонные сваи (1 м × 1 м) воспламенялись из стартового пучка, и горение контролировалось с помощью как обычной камеры, так и инфракрасной камеры (FLIR; Vue Pro-336). Благодарности обширные ожоги. Мы благодарим Эшли Фишер, Ханну К.Панно и Дэвид Фаулер из Cal Fire в Сан-Луис-Обиспо за помощь в сборе и анализе данных о возгорании пожаров в штате Калифорния из FRAP. Мы благодарим Дэвида Кемпкена (менеджера службы поддержки) за техническую поддержку в разработке камеры сгорания. Мы также хотели бы поблагодарить FLIR за предоставление доступа к инфракрасной камере Vue Pro 336. Часть этой работы была выполнена в Стэнфордском объединении нанотехнологий при поддержке Национального научного фонда (NSF) в рамках премии ECCS-1542152. Эта работа была поддержана стипендией Kodak (А.C.Y.), Союзы NSF для последипломного образования и стипендии профессоров (AGEP) (H.L.H.), а также грант на реализацию программы экологических инноваций от Стэнфорд-Вудского института окружающей среды.

Сноски

• Вклад авторов: A.C.Y., H.L.H., A.H.K., L.M.S., C.S.C., J.D.A. и E.A.A. спланированное исследование; A.C.Y., H.L.H., A.H.K., L.M.S., R.J.B., E.T.M., C.P.B., D.C., J.D.A. и E.A.A. проведенное исследование; G.D.M. и A.J.W. внесены новые реагенты / аналитические инструменты; А.C.Y., H.L.H., A.H.K., L.M.S., R.J.B., E.T.M., C.P.B., G.D.M., A.J.W., D.C. и E.A.A. проанализированные данные; и A.C.Y., H.L.H. и E.A.A. написал газету.

• Заявление о конфликте интересов: A.C.Y. и E.A.A. указаны как изобретатели в патенте, описывающем технологию, описанную в этой рукописи. 25 октября 2018 г. J.D.A. и E.A.A. основал компанию LaderaTECH, которая получила лицензию на технологию от Стэнфордского университета. Все остальные авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

• Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.

• Размещение данных: Данные, подтверждающие результаты этого исследования, доступны в документе и вспомогательной информации. Дополнительные релевантные данные доступны по запросу у соответствующего автора.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию на сайте www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1

  5116/-/DCSupplemental.

• Copyright © 2019 Автор (ы).Опубликовано PNAS.

Токсичные антипирены | Будущее без токсичных веществ

От наших телевизоров до автомобилей, мебели и строительных материалов — опасные канцерогенные и опасные для мозга токсичные антипирены используются во имя пожарной безопасности, когда доступны более безопасные альтернативы.

Как эти вредные химические вещества стали обычной добавкой к товарам для дома? В результате многолетнего сотрудничества между химической и табачной промышленностями эти химические вещества стали использоваться во множестве повседневных товаров без оглядки на здоровье населения.Кикер? Эксперты по пожарной безопасности говорят, что многие применения химикатов не так эффективны для тушения пожаров.

Теперь мы остались с неэффективными токсичными химическими веществами в нашем организме, окружающей среде и домах. В то время как политики начинают принимать меры по удалению некоторых из этих химикатов с рынка, это бесконечная битва, поскольку производители химикатов продолжают производить новые опасные химические вещества.

Похожие сообщения

TCPP (трис (1-хлор-2-пропил) фосфат) представляет собой антипирен, обычно используемый в полиуретановой пене в потребительских товарах и в домашней изоляции, а также в электронике.Он используется в качестве добавки к полиуретановой пене, не связан химически и выходит из продуктов во внутреннюю среду. Узнать больше

EHTBB (тетрабромбензоат) — антипирен, используемый в пенополиуретане для мебели и детских товаров, в качестве основного компонента продукта, известного как Firemaster 550, а также в электронике.EHTBB смешивается с пеной, а не химически связывается с ней, и может проникать во внутреннюю и внешнюю среду. Узнать больше

BEHTBP (бис (2-этилгексил) тетрабромфталат) представляет собой антипирен, используемый в пенополиуретане для мебели и детских товаров, в качестве компонента продукта, известного как Firemaster 550, а также в проводах, кабелях и других пластмассах.BEHTBP смешивается с пеной и пластиком, а не химически связывается с ним, и может проникать в окружающую среду как в помещении, так и на улице. Узнать больше

Трифенилфосфат (TPP или TPHP) представляет собой антипирен, используемый в пенополиуретане для мебели и детских товаров, в качестве компонента продукта, известного как Firemaster 550, а также в корпусах для электроники и других пластмассах.Он также используется в качестве пластификатора и используется в других типах продуктов, включая лак для ногтей. Узнать больше

V6, или 2,2-бис (хлорметил) пропан-1,3-диилтетракис (2-хлорэтил) бисфосфат, представляет собой антипирен, обычно используемый в полиуретановой пене в потребительских товарах и автомобильной пене. Узнать больше

ПБДЭ или полибромированные дифениловые эфиры — это промышленные токсичные химические вещества, используемые более 30 лет для замедления воспламенения в бытовой электронике, пластмассах, мебели и матрасах.

Существует три распространенных смеси этих химических веществ — пента, окта и дека. Узнать больше

TCEP — это антипирен, добавляемый к полиуретановой пене, который содержится в мебели и детских товарах, а также в некоторых пластмассах и ковровых покрытиях. В исследовании 2002 года, посвященном изучению загрязнителей водотоков вблизи промышленных предприятий, TCEP был одним из самых распространенных.Узнать больше

TDCPP был антипиреном, который использовался в детских пижамах в 1970-х годах, пока он не был исключен из этого использования из-за неблагоприятных последствий для здоровья. В настоящее время TDCPP является широко используемым антипиреном, добавляемым к полиуретановой пене в мебели и детских товарах. Узнать больше

Чтобы остановить эту вращающуюся дверь химических веществ, требуется новый подход, который требует от правительства и компаний более точной оценки до того, как эти химические вещества будут допущены на рынок, а от компаний — внедрять инновации и решать проблемы пожарной безопасности без использования токсичных химикатов.

Прочтите, что TFF делает с антипиренами.

Огнезащитные составы в потребительских товарах связаны со здоровьем и когнитивными проблемами

Синтетические химические вещества, добавляемые в потребительские товары для соответствия федеральным и государственным стандартам воспламеняемости, обнаруживаются в водных путях, дикой природе и даже в грудном молоке человека.

Исследования на лабораторных животных и людях связали наиболее тщательно изученные антипирены, называемые полибромированными дифениловыми эфирами, или ПБДЭ, с нарушениями работы щитовидной железы, проблемами памяти и обучения, задержкой умственного и физического развития, более низким IQ, поздним половым созреванием и снижением фертильности.Другие антипирены были связаны с раком. В то же время недавние исследования показывают, что химические вещества не могут эффективно снижать воспламеняемость обработанных продуктов.

Потенциальные риски антипиренов известны уже давно. В 1977 году бромированный трис был запрещен к использованию в детской пижаме после того, как исследователи показали, что он может повредить ДНК у животных. Два ПБДЭ, пента и окта, были изъяты с рынка США в 2004 году. Но еще одно химическое вещество, которое было удалено из пижамы несколько десятилетий назад на основании доказательств того, что оно может мутировать ДНК, все еще используется в мебели и некоторых других детских товарах.

Антипирены основаны на химических реакциях, которые противодействуют или подавляют воспламеняемость обработанных продуктов. С 1970-х годов они применялись для изготовления текстильных изделий, пенопласта для диванов и детских товаров, теплоизоляции зданий, ковров, штор, персональных компьютеров, телевизоров, приборных панелей автомобилей, электрических кабелей и многих других продуктов.

Бромированные и хлорированные антипирены, обычно используемые в потребительских товарах, относятся к классу химикатов, называемых полулетучими органическими соединениями.Поскольку они химически не связаны с материалом, а входят в состав во время производства или после распыления, они обычно улетучиваются в виде паров или переносимых по воздуху частиц, которые имеют тенденцию прилипать к поверхности или оседать в пыли. Трение и тепло, возникающие при нормальном использовании продукта — например, сидя на диване или смотря телевизор, — могут ускорить их высвобождение.

Они также могут улетучиваться во время производства или когда обработанные продукты перерабатываются или выбрасываются на свалки или мусоросжигательные заводы. После выпуска они могут накапливаться в осадке сточных вод, почве и отложениях.Ученые обнаружили антипирены за сотни миль от источников человека, в том числе в тканях кашалотов, которые проводят большую часть своего времени в глубоководных водах океана, и морских млекопитающих Арктики, что предполагает перенос на большие расстояния водными и воздушными потоками.

В прошлом году Рональд Хайтс, профессор Школы общественных и экологических вопросов Университета Индианы, проанализировал кору деревьев, чтобы отследить распространение антипиренов в окружающей среде по всему миру. Кора дерева, которая впитывает химические вещества в атмосфере, помогла ученым задокументировать присутствие других стойких химикатов.Он и аспирант Амина Саламова собрали образцы коры в отдаленных местах, не связанных с производством или использованием химикатов на пяти континентах, и антипирены были обнаружены во всех из них, включая «очень удаленный» регион в Тасмании.

Эти соединения накапливаются в человеческом жире, семенной жидкости и грудном молоке. За последние 30 лет, по данным Hites, в 2004 году уровни ПБДЭ в крови, молоке и тканях человека увеличились в 100 раз — по существу, удваиваясь каждые пять лет.

Центры по контролю и профилактике заболеваний измеряли уровни ПБДЭ у людей, анализируя образцы крови, взятые в 2003 и 2004 годах для национального обследования здоровья и питания. Исследование показало, что 97 процентов американцев имели в крови антипирены, а у людей в возрасте от 12 до 19 лет был самый высокий уровень. Неясно, какой может быть безопасный уровень воздействия, если он существует. CDC отметил в 2008 году, когда был опубликован отчет, что никакое воздействие на здоровье человека не было напрямую связано с воздействием ПБДЭ.Но исследователи говорят, что недавние исследования вызывают беспокойство.

Генетические мутации

Федеральные стандарты впервые запретили производство и продажу опасно воспламеняющейся одежды в 1953 году. Но только в 1972 году, когда были введены федеральные правила, расширяющие Закон о легковоспламеняющихся тканях и включающие в себя детскую одежду для сна, после сообщений о том, что некоторые детские пижамы загорались, когда дети бродили возле открытого газового огня — компании обратились к антипиренам как к рентабельному способу соблюдения стандартов.В течение года миллионы родителей отправляли своих детей спать в пижамах, обработанных бромированным трисом.

В 1977 году биохимики из Калифорнийского университета в Беркли Арлин Блюм и Брюс Эймс сообщили, что это химическое вещество представляет опасность для здоровья человека. Они обнаружили, что бромированный трис может повредить ДНК и, вероятно, всасывается через кожу. В том же году Комиссия по безопасности потребительских товаров (CPSC) запретила его использование в детской одежде для сна, отметив, что правительственные исследования показали, что химическое вещество вызывает рак у лабораторных животных, и подтвердило, что оно может проникать в кожу.

В следующем году Блюм и Эймс обнаружили, что хлорированный трис, химическое вещество, заменившее бромированный трис, также мутирует ДНК. Производители одежды для сна удалили ее из своей продукции и перешли на полиэстер и другие ткани, которые могли пройти испытание на воспламеняемость без использования химикатов.

Но федеральные власти не запретили хлорированный трис, и он продолжает использоваться в других продуктах. Согласно отчету, опубликованному Blum и другими в 2011 году, это химическое вещество, среди прочего, добавлялось в наполненные пеной подушечки для пеленания для младенцев, подушки для кормящих, автокресла и позиционеры для сна.Он также был обнаружен в пене, собранной из образцов дивана, вместе со смесью под названием Firemaster 550.

В предварительном исследовании, опубликованном в прошлом году, группа ученых из Университета Дьюка и Университета штата Северная Каролина сообщила, что Firemaster 550 представляет собой эндокринный разрушитель, который может вызвать ожирение и половое созревание у крыс.

Представитель Chemtura, компании из Миддлбери, штат Коннектикут, которая производит Firemaster 550, сообщил в электронном письме, что его бромированный компонент прошел «всесторонние испытания» до того, как продукт был представлен в 2003 году.

Джон Густавсен, менеджер по корпоративным коммуникациям Chemtura, также отметил, что исследования, которые он предоставил Агентству по охране окружающей среды до того, как химическое вещество пошло в производство, основывались на гораздо более крупных размерах выборки, чем исследование штата Дьюк / Северная Каролина, и что эти исследования не обнаружили доказательств «Резкое увеличение веса» даже при гораздо более высоких дозах, чем использовали университетские исследователи. «Мы ставим под сомнение выводы, которые были приписаны тому, что сами авторы называют« мелкомасштабным исследованием », — написал Густавсен.

Исследования показали, что антипирены накапливаются в пыли, которая затем может оседать на руках и еде. Исследования, опубликованные в прошлом году, связали уровни антипиренов на руках малышей с количествами, обнаруженными в их крови.

Линда Бирнбаум, директор Национального института экологических наук и Национальной токсикологической программы, входящих в Национальные институты здравоохранения, говорит: «В течение многих лет мы знали, что пыль является основным источником воздействия свинца. , и мы проигнорировали все остальное, что в пыли.”

Выгода безопасности?

Крупнейшее исследование детей и антипиренов, проведенное Брендой Эскенази, директором Центра экологических исследований и здоровья детей Беркли, показало, что дети с более высоким воздействием ПБДЭ в утробе матери или в раннем детстве с большей вероятностью будут иметь более низкие результаты на тестах. оценка координации, внимания и IQ.

Между тем недавние исследования независимых исследователей и ученых из CPSC подняли вопросы о том, обеспечивают ли применение огнестойких добавок какое-либо существенное повышение безопасности для некоторых потребительских товаров.

Витенис Бабраускас, бывший руководитель программы токсикологии горения Национального института стандартов и технологий, провел исследования по проверке эффективности антипиренов в мебели и изоляционных материалах зданий. Его исследование мебели обнаружило незначительные различия между воспламеняемостью мебели, изготовленной из обработанной и необработанной пены. В обоих случаях, говорит он, концентрации антипирена недостаточны для значительного снижения опасности.

С начала года Калифорния и 12 других штатов — Коннектикут, Иллинойс, Мэн, Мэриленд, Массачусетс, Миссури, Нью-Джерси, Невада, Нью-Йорк, Орегон, Вермонт и Вашингтон — рассмотрели законопроекты, ограничивающие использование пламени. замедлители.На данный момент законодательный орган принял только закон Мэриленда, который запрещает продажу детских товаров, изготовленных с использованием одной из разновидностей хлорированного триса. Автор законопроекта, дел. Джеймс У. Хаббард (D-Prince George’s), говорит, что ожидает, что губернатор подпишет закон в течение месяца.

В феврале 23 сенатора США направили письмо с призывом к EPA определить, подвергают ли антипирены в потребительских товарах риску американцев, и особенно детей, отмечая, что эти химические вещества «токсичны, сохраняются в окружающей среде и накапливаются в наших телах. », Не обеспечивая« существенной защиты от риска пожаров.

На вопрос о комментариях к этой статье Американский химический совет, который представляет производителей химикатов, сказал в электронном письме: «Огнезащитные составы помогают продукции соответствовать нормам пожарной безопасности, которые разработаны для обеспечения защиты от воздействия пожаров. Продукты, содержащие антипирены, проходят испытания на соответствие установленным испытаниям на пожарную безопасность ».

«Обсуждение токсичности в письме [сенаторов] вводит в заблуждение и подразумевает, что все антипирены имеют проблемы с токсичностью», — отметила торговая группа.«Любое новое химическое вещество пожарной безопасности оценивается на предмет его безопасности и эффективности, и эти оценки предоставляются государственным регулирующим органам перед использованием продукта».

Кроме того, группа предложила: «Мы считаем, что роль Агентства по охране окружающей среды США состоит в том, чтобы определять, безопасны ли химические вещества для использования. Государственные запреты на химические вещества не являются необходимыми и часто противоречат другим юрисдикциям ».

В марте EPA объявило, что начнет оценку рисков для здоровья и окружающей среды 20 антипиренов, все еще находящихся на рынке.ICL Industrial Products America, крупный производитель антипиренов, приветствовала решение EPA пересмотреть безопасность химикатов.

«Увеличился уровень обвинений в отношении безопасности антипиренов, часто игнорируя звуковые, рецензируемые научные исследования и принятые нормативные оценки химикатов», — заявил представитель компании Джоэл Тенни в пресс-релизе. Он добавил, что оценка Агентства по охране окружающей среды восстановит доверие общества к антипиренам, которые, по его словам, «существенно способствуют пожарной безопасности и спасают жизни.

Пока антипирены остаются в потребительских товарах, говорит Блюм, люди могут делать кое-что, чтобы уменьшить воздействие этих химикатов. Она рекомендует часто и регулярно мыть руки, используя пылесос с HEPA-фильтром, чтобы удерживать пыль.

Пенонаполненный продукт с этикетками, гласящими: «Этот товар соответствует требованиям по воспламеняемости, изложенным в Техническом бюллетене 117 Калифорнийского бюро мебели для дома», вероятно, содержит антипирены. Мебель и детские товары из полиэстера, пуха или шерсти с меньшей вероятностью будут содержать химикаты.

Кроме того, эти детские товары не содержат антипиренов, согласно их производителям: подушечки и матрасы BabyLuxe (органические), переноски BabyBjorn, коляски и автокресла OrbitBaby, подушки для кормления Boppy.

Блюм говорит, что с тех пор, как в 1970-х годах трис-антипирены были удалены из детских пижам, более 3000 рецензируемых исследований подтвердили способность подобных классов антипиренов накапливаться или причинять вред здоровью.