firesmiПожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion SafetyPozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety0869-74932587-6201ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет»10.22227/0869-7493.2023.32.01.41-50.firesmi-1194Research ArticleПРОЦЕССЫ ГОРЕНИЯ, ДЕТОНАЦИИ И ВЗРЫВАCOMBUSTION, DETONATION AND EXPLOSION PROCESSESОбразование токсичных газов при горении мягких игрушек в многофункциональных торгово-развлекательных комплексахGeneration of toxic gases during combustion of stuffed toys in multifunction shopping mallshttps://orcid.org/0000-0001-7234-1339ПузачС. В.PuzachS. V.

д-р техн. наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, начальник кафедры инженерной теплофизики и гидравлики

Professor, Honoured Scientist of the Russian Federation, Head of Thermal Physics and Hydraulic Department

puzachsv@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8461-6598БачуринД. В.BachurinD. V.

главный инженер

Chief Engineer

dmi1694@ya.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2524-8710АкперовР. Г.AkperovR. G.

канд. техн. наук, преподаватель кафедры пожарной безопасности в строительстве

Assistant Professor of Thermal Physics and Hydraulic Department

akperov01@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7127-5608БолдрушкиевО. Б.BoldrushkievO. B.

старший инженер-­программист научно-исследовательского отдела проблем профилактики объектов защиты

Senior Software Engineer of the Research Department of Problems of Prevention of Objects of Protection

avadanonstop@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7399-4390БалаевА. А.BalaevA. A.

начальник караула

Head of Guard

balaev.sahka97@gmail.comАкадемия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедст­вий, Россия, 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4РоссияThe State Fire Academy of the Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination on Consequences of Natural Disasters, Moscow, Russian FederationRussian FederationНПО «Инженерные решения», Россия, 107113, г. Москва, Сокольническая слободка, 16, оф. 42РоссияNPO Engineering Solutions, Sokolnicheskaya Slobodka, 16, of. 42, Moscow, 107113, Russian FederationRussian FederationАкаде­мия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, Россия, 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4РоссияThe State Fire Academy of the Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination on Consequences of Natural Disasters, Borisa Galushkina St., 4, Moscow, 129366, Russian FederationRussian FederationАкадемия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, Россия, 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, 4РоссияThe State Fire Academy of the Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination on Consequences of Natural Disasters, Borisa Galushkina St., 4, Moscow, 129366, Russian FederationRussian Federation6-я Пожарно-спасательная часть 1-го Пожарно-спасательного отряда Федеральной противопожарной службы Государственной противопожарной службы Главного управления МЧС России по Калужской области, Россия, 248021, г. Калуга, ул. Московская, 249Россия6th Fire and Rescue Unit of the 1st Fire and Rescue Squad of the Federal Fire Service of the State Fire Service of the Main Directorate of the Mi­nistry of Emergency Situations of Russia in the Kaluga Region, Moskovskaya St., 249, Kaluga, 248021, Russian FederationRussian Federation2023280220233214150Copyright © Пузач С.В., Бачурин Д.В., Акперов Р.Г., Болдрушкиев О.Б., Балаев А.А., 20232023Пузач С.В., Бачурин Д.В., Акперов Р.Г., Болдрушкиев О.Б., Балаев А.А.Puzach S.V., Bachurin D.V., Akperov R.G., Boldrushkiev O.B., Balaev A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fire-smi.ru/jour/article/view/1194Введение

Введение. Мягкие детские игрушки, находящиеся в детских развлекательных зонах многофункциональных торгово-развлекательных комплексов, являются одними из наиболее опасных горючих материалов. Однако пожароопасные свойства мягких игрушек, в особенности качественный и количественный состав образу­ющихся токсичных газов, не исследованы.

Цели и задачи

Цели и задачи. Целью работы является определение удельных коэффициентов образования и парциальной плотности токсичных газов, образующихся при сгорании мягких игрушек.

Для достижения цели была выполнена модернизация малогабаритной экспериментальной установки и проведены экспериментальные исследования вышеуказанных параметров наиболее опасных токсичных газов, выделяющихся при горении образцов мягких игрушек производства Китая.

Методы

Методы. Используется экспериментальный метод исследования процесса образования токсичных веществ при терморазложении образцов мягких игрушек в маломасштабной экспериментальной установке. Про­веден анализ полученных результатов.

Результаты и их обсуждение. Проведена модернизация малогабаритной экспериментальной установки, позволяющая дополнительно измерять концентрации диоксида азота и фосгена.

Получены зависимости от времени с начала опытов удельной массовой скорости выгорания, среднеобъемной парциальной плотности и удельных коэффициентов образования монооксида углерода, циановодорода, фосгена и двуокиси азота.

Обнаружено, что только парциальные плотности циановодорода и фосгена достигают своих критических значе­ний. При этом парциальная плотность циановодорода превышает ее критическую величину в 2,5 раза, а фосгена — в 17 раз. Поэтому необходимо при определении пожарных рисков в детских игровых зонах проводить расчет времени блокирования путей эвакуации по циановодороду и фосгену.

Выводы

Выводы. При горении мягких детских игрушек выделяются в опасных для жизни и здоровья человека концентрациях такие высокотоксичные газы, как монооксид углерода, циановодород и фосген. Это необходимо учитывать при расчете пожарных рисков в детских игровых зонах и торговых помещениях, где находятся мягкие игрушки.

Introduction

Introduction. Stuffed children’s toys in children’s entertainment areas at multifunction shopping malls are among the most dangerous combustible materials. However, flammable properties of stuffed toys, especially the qualitative and quantitative composition of resulting toxic gases, have not been studied.

Goals and objectives

Goals and objectives. The aim of the work is to identify specific coefficients of generation and partial density of toxic gases released during the combustion of stuffed toys.

To achieve the goal, a small experimental unit was upgraded and experimental studies of the above parameters were carried out to learn more about the most dangerous toxic gases released during the combustion of specimens of staffed toys made in China.

Methods

Methods. An experimental method was used to study the generation of toxic substances during the thermal decomposition of specimens of staffed toys in a small experimental unit. The results of the experiment were analyzed.

Results and discussion

Results and discussion. The small experimental unit was upgraded so that it could measure concentrations of nitrogen dioxide and phosgene.

Dependences between time and the specific mass burn up rate, the average volumetric partial density, as well as carbon monoxide, hydrogen cyanide, phosgene, and nitrogen dioxide generation coefficients were obtained for the period starting from the launch of the experiment.

It was found that only partial densities of hydrogen cyanide and phosgene reached their critical values. In this case, the partial density of hydrogen cyanide exceeded its critical value by 2.5 times, and that of phosgene by 17 times. Therefore, it is necessary to calculate the time for blocking evacuation routes for hydrogen cyanide and phosgene to determine fire risks in children’s play areas.

Conclusions

Conclusions. When stuffed children’s toys are in combustion, highly toxic gases as carbon monoxide, hydrogen cyanide and phosgene are released in concentrations dangerous to human life and health. This fact must be taken into account when fire risks in children’s play areas are analyzed.

пожарциановодородмонооксид углеродафосгенпарциальная плотностьтоксичностькритическая концентрацияfirehydrogen cyanidecarbon monoxidephosgenepartial densitytoxicitycritical concentrationReferencesПрисадков В.И., Муслакова С.В., Фадеев В.Е. К вопросу обеспечения пожарной безопасности торгово-развлекательных центров // Современные проблемы гражданской защиты. 2020. Т. 1. № 34. С. 49–54. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42583541Prisadkov V.I., Muslakova S.V., Fadeev V.E. With regard to shopping malls fire safety. The journal Modern Problems of Civil Protection. 2020; 1(34):49-54. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42583541 (rus).Hansenand G.O., Morgan H.P. Design approaches for smoke control in atrium buildings. Building research establishraten report. CI/Sfb 981, 1994. 64 p.Hansenand G.O., Morgan H.P. Design approaches for smoke control in atrium buildings. Building research establishraten report. CI/Sfb 981, 1994; 64.Варнаков Д.В., Кузьминов А.В., Калинин В.Ю. Особенности обеспечения пожарной безопасности в торговых центрах // Modern Science. 2020. № 3. С. 212–215. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42622012Varnakov D.V., Kuz’minov A.V., Kalinin V.Yu. Features of fire safety in shopping centers. Modern Science. 2020; 3:212-215. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42622012 (rus).Иличкин В.С., Фукалова А.А. Токсичность продуктов горения полимерных материалов : обзорная информация. М. : ГИЦ, 1987. 68 с.Ilichkin V.S., Phukalova A.A. Toxicity of combustion products of polymeric materials : Overview. Moscow, GIC Publ., 1987; 68. (rus).Kaplan H.L., Hartzell G.E. Modeling of toxicological effects of fire gases: I. Incapacitation effects of narcotic fire gases // Journal of Fire Sciences. 1984. Vol. 2. Pp. 286–305.Kaplan H.L., Hartzell G.E. Modeling of toxicological effects of fire gases: I. Incapacitation effects of narcotic fire gases. Journal of Fire Sciences. 1984; 2:286-305.Кошмаров Ю.А., Пузач С.В., Лебедченко О.С., Нгуен Тхань Хай. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. М. : Академия ГПС МВД России, 2021. 148 с.Koshmarov Yu.A., Puzach S.V., Lebedchenko O.S., Nguen Than Hai. Forecasting of fire hazards in the case of indoor fire. Moscow, State Fire Academy of Emercom of Russia Publ., 2021; 148. (rus).Исаева Л.К. Экологические последствия пожаров. М. : ВИПТШ МВД СССР, 1990. 107 с.Isaeva L.K. Ecological consequences of fires. Moscow, VIPTSH MVD SSSR, 1990; 107. (rus).Babrauskas V. A comparative examination of the fire performance of pipe insulation // Process Safety Progress. 1996. Vol. 15. Issue 2. Pp. 114–120. DOI: 10.1002/prs.680150213Babrauskas V. A comparative examination of the fire performance of pipe insulation. Process Safety Progress. 1996; 15(2):114-120. DOI: 10.1002/prs.680150213Jakobsen J., Babigumira R., Danielsen M., Grimsrud T.K., Olsen R., Rosting C. et al. Work conditions and practices in Norwegian fire departments from 1950 until today: a survey on factors potentially influencing carcinogen exposure // Safety and Health at Work. 2020. Vol. 11. Issue 4. Pp. 509–516. DOI: 10.1016/j.shaw.2020.07.004Jakobsen J., Babigumira R., Danielsen M., Grimsrud T.K., Olsen R., Rosting C. et al. Work conditions and practices in Norwegian fire departments from 1950 until today: a survey on factors potentially influencing carcinogen exposure. Safety and Health at Work.Wang S., Huang D., Guo C., Yuan Q., Chen Y., Lin P., Duan P. Bottom fire behaviour of thermally thick natural rubber latex foam // E-Polymers. 2019. Vol. 19. Issue 1. Pp. 9–14. DOI: 10.1515/epoly-2019-0002; 11(4):509-516. DOI: 10.1016/j.shaw.2020.07.004Пузач С.В., Болдрушкиев О.Б., Акперов Р.Г. О необходимости учета совместного воздействия токсичных продуктов горения при определении времени блокирования путей эвакуации // Ройтманские чтения : сб. мат. 10 науч.-практ. конф. (г. Москва, 26 мая 2022 года). М., 2022. С. 96–99. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48646583Wang S., Huang D., Guo C., Yuan Q., Chen Y., Lin P., Duan P. Bottom fire behaviour of thermally thick natural rubber latex foam. E-Polymers. 2019; 19(1):9-14. DOI: 10.1515/epoly-2019-0002Giebułtowicz J., Rużycka M., Wroczyński P., Purser D.A., Stec A. Analysis of fire deaths in Poland and influence of smoke toxicity // Forensic Science International. 2017. Vol. 277. Pp. 77–87. DOI: 10.1016/j.forsciint.2017.05.018Puzach S.V., Boldrushkiev O.B., Akperov R.G.Pauluhn J. Phosgene inhalation toxicity: Update on mechanisms and mechanism-based treatment strategies // Toxicology. 2021. Vol. 450. P. 152682. DOI: 10.1016/j.tox.2021.152682On the need to take into account the combined effects of toxic combustion products when determining the time of blocking escape routes. Rojtmanskie chteniya : Collection of Materials of the 10th Scientific-Practical Conference (Moscow, May 26, 2022). Moscow, 2022; 96-99. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48646583 (rus).Болдрушкиев О.Б., Пузач С.В., Сулейкин Е.В. Определение удельного коэффициента образования и критической парциальной плотности циановодорода при пожаре в помещении // Безопасность жизнедеятельности. 2019. № 10. С. 31–36.Giebułtowicz J., Rużycka M., Wroczyński P., Purser D.A., Stec A. Analysis of fire deaths in Poland and influence of smoke toxicity. Forensic Science International. 2017; 277:77-87. DOI: 10.1016/j.forsciint.2017.05.018Мустафин В.М., Пузач С.В., Акперов Р.Г. Влияние плотности падающего теплового потока на дымообразующую способность образца современной кабельной продукции // Пожары и ЧС: предотвращение и ликвидация. 2021. № 1. С. 24–33. DOI: 10.25257/FE.2021.1.24-33Pauluhn J. Phosgene inhalation toxicity: Update on mechanisms and mechanism-based treatment strategies. Toxicology. 2021; 450:152682. DOI: 10.1016/j.tox.2021.152682Пузач С.В., Доан В.М., Нгуен Т.Д., Сулейкин Е.В., Акперов Р.Г. Образование, распространение и воздействие на человека токсичных продуктов горения при пожаре в помещении : монография / под ред. С.В. Пузача. М. : Академия ГПС МЧС России, 2017. 130 с.Boldrushkiev O.B., Puzach S.V., Sulejkin E.V. Defining the specific formation coefficient and the critical partial density of hydrogen cyanide at the fire indoors. Life safety. 2019; 10:31-36. (rus).Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности. М. : Академия ГПС МЧС России, 2005. 336 с.Mustafin V.M., Puzach S.V., Akperov R.G. The effect of the heat flow fallingon the surface of the modern cable products on their smoke-forming capacity. Fires and Emergencies: Prevention and Liquidation. 2021; 1:24-33. DOI: 10.25257/FE.2021.1.24-33 (rus).Кузьмин В.В., Пузач С.В., Акперов Р.Г., Болдрушкиев О.Б., Ващенкова Я.Ю. Экспериментальное определение удельного коэффициента образования диоксида азота при горении нитроцеллюлозной кинопленки // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2022. № 3. С. 5–9.Puzach S.V., Doan V.M., Nguen T.D., Sulejkin E.V., Akperov R.G. Formation, distribution and human exposure to toxic combustion products during a fire in a room. Moscow, State Fire Academy of Emercom of Russia Publ., 2017; 130. (rus).Puzach S.V. Methods for calculating heat and mass transfer during a fire in a room and their application in solving practical problems of fire and explosion safety. Moscow, State Fire Academy of Emercom of Russia Publ., 2005; 336. (rus).Puzach S.V. Methods for calculating heat and mass transfer during a fire in a room and their application in solving practical problems of fire and explosion safety. Moscow, State Fire Academy of Emercom of Russia Publ., 2005; 336. (rus).Kuz’min V.V., Puzach S.V., Akperov R.G., Boldrushkiev O.B., Vashchenkova Ya.Yu. Experimental determination of the specific coefficient of nitrogen dioxide formation during the combustion of nitrocellulose film. Fires and Emergencies: Prevention and Liquidation. 2022; 3:5-9. (rus).Kuz’min V.V., Puzach S.V., Akperov R.G., Boldrushkiev O.B., Vashchenkova Ya.Yu. Experimental determination of the specific coefficient of nitrogen dioxide formation during the combustion of nitrocellulose film. Fires and Emergencies: Prevention and Liquidation. 2022; 3:5-9. (rus).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.