关键词：泡沫灭火剂；生物降解性；CO₂产生法

泡沫灭火剂广泛应用于市政消防、石油化工消防等领域的固体、液体火灾扑救，在保障人民生命财产安全方面发挥了重要作用。作为由化学表面活性剂和其他功能助剂组成的化学品，泡沫灭火剂在生产、储存、使用或废弃的整个生命周期内，均存在释放于自然环境中的风险，对环境带来潜在威胁，如泡沫灭火剂在火灾现场使用后，所含的化学组分会随着灭火用水流入河流、湖泊、城市排水系统，或渗入地下，有可能污染水源，并对动植物造成毒害。

泡沫灭火剂对环境产生潜在危害的根本原因在于其所含有的有机化合物，在进入环境后会对环境造成潜在风险，主要体现在：消耗水体中的溶解氧、对水生动植物产生毒性作用和难以生物降解以致在环境中持久存在。生物降解性作为考察泡沫灭火剂环境相容性的一个重要参数，指泡沫灭火剂中有机化合物通过微生物代谢作用转变成水、CO₂等小分子化合物的分解过程。泡沫灭火剂的生物降解性决定着泡沫灭火剂组分进入环境后赋存时间的长短及其对环境负面影响的大小。由于目前不同泡沫灭火剂生产企业的产品配方、组分等各有不同，并且在泡沫灭火剂配方成分筛选时也极少考虑其生物降解难易程度，所以这些市售泡沫灭火剂的生物降解性能优劣无从得知，环境风险亟待评估。在泡沫灭火剂环境问题日益受到重视的现实背景下，有必要以相关标准为基础，吸收融合环境化学、表面化学等学科成果，开展泡沫灭火剂生物降解性能评价研究，通过方法筛选、可靠性验证等程序，为系统建立泡沫灭火剂生物降解性能评价技术奠定基础。

一、测定方法的选择

经济合作与发展组织（OrganizationFor Economic Co-operation and Development，简称OECD）针对化学品快速生物降解性能，设置了6个不同的方法（OECD 301A-F），分别通过测定DOC消耗量、CO₂产生量、氧气消耗量等指标衡量生物降解进行的程度。表1为化学快速生物降解性测试方法和适用范围。目前，这6种化学品生物降解性测试方法被世界各国广泛认可并采纳，我国也已等同采用这6个标准，形成相应的中国国家标准。

上述方法可为泡沫灭火剂生物降解性能的测定提供参考，但采用这些方法测试泡沫灭火剂生物降解性时存在一些需要解决的技术问题，原因在于上述方法主要应用于单一组分化学品的测试，并且各方法对适用的化合物均有挥发性、溶解性等物理化学性质的要求。而泡沫灭火剂作为由多种化学成分组成的化学制品，不同厂家、不同种类的产品其组分和含量也各不相同，理化性质亦存在较大差异，为泡沫灭火剂生物降解性的测试带来了较困难。在参考上述生物降解性能测定方法的时候，需要针对泡沫灭火剂自身的特点，对相应试验方法进行筛选、对接种浓度等试验条件进行改进，从而建立适合于泡沫灭火剂特点的、能够准确反映泡沫灭火剂生物降解性能的评价技术。

国外有研究报道，BOD/COD（生化需氧量与化学需氧量的比值）可作为评价泡沫灭火剂生物降解性能的参数，但这种方法在密闭环境中进行，有可能会由于密闭空间含氧量不足导致测定结果低于实际降解率。相比而言，用CO₂产生量作为生物降解性能的测试指标，不受硝化作用和细胞吸附作用的影响，而且从对环境污染的角度看，有机物转化为CO₂是最为彻底的，因此也是最有意义的。基于此，笔者参照GB/T21856-2008（等同采用OECD 301B）试验方法，研究并建立了基于CO₂产生法的泡沫灭火剂生物降解性评估方法，并用以测定泡沫灭火剂的生物降解性能。

二、试验部分

2.1试验原理

在一定体积的接种无机培养基中，含有已知浓度的泡沫灭火剂作为唯一的有机碳源，以活性污泥作为微生物接种源，在黑暗或漫反射光下，用脱除CO₂的空气以受控速率对试验培养基进行曝气，通过测定28D CO₂产生量确定降解率。同时，平行测定参比物（一般为苯甲酸钠或苯胺）的降解率，只要参比物降解率在试验进行到第14D时不低于60%，即可判定该次试验结果是有效的。生物降解率以受试物产生的量与理论CO₂量的质量分数表示，一般而言，只要受试物的生物降解率大于60%，就可判定其易于生物降解。由于泡沫灭火剂为混合物，无法通过分子式推算理论CO₂产生量，因此，笔者通过测定其总有机碳（TOC）含量确定理论CO₂产生量。

2.2试验装置

试验装置如图1所示。由气泵提供的空气通过两个串接的10mol/L NaOH吸收瓶，以吸收去除其中的CO₂，之后通过0.05mol/L的BA（OH）2以验证CO₂是否完全去除；后经水洗瓶洗涤以防止碱液进入生物反应瓶。生物降解过程中所产生的CO₂可以用0.0125mol/L的BA（OH）2溶液吸收，并用0.050mol/L的HCl标准溶液测定CO₂的产生量。

2.3无机培养基组成

1L培养基组成：1mL质量浓度为22.5 g/L的Mg-SO₄·7H₂O溶液，1mL质量浓度为36.4g/L的CaCl₂·2H₂O溶液，1mL质量浓度为0.25 g/L的FeCl₃·6H₂O溶液，pH＝7.4的磷酸盐缓冲液10mL。

2.4接种物

选用取自污水处理厂曝气池的活性污泥，过滤去除大颗粒和悬浮物，用无机培养基冲洗并曝气2～3D。

2.5试验条件

3L反应瓶中分别加入受试物和参比物（苯甲酸钠）储备液，最终浓度均为15 mg/L TOC，反应瓶中接种物的质量浓度为30 mg/L（以MLSS计）。空白仅含接种物，用脱除CO₂的培养基定容到3L。反应条件为弱光，温度（22±2）℃，pH≈7，空气流量为50～100mL/min。

2.6降解率计算

待测物生物降解率Dm按式（1）计算。

式中：V为滴定BA（OH）2所用的HCl体积，mL；TOC为加入受试物的总有机碳质量，mg。

三、结果与讨论

3.1十二烷基硫酸钠生物降解性能的测定

十二烷基硫酸钠（Sodium dodecylsulfate，SDS）化学式为C₁₂H₂₅-OSO₃NA，是精细化学中常用的一种阴离子表面活性剂，在泡沫灭火剂配方中常被用作发泡剂。文献报道其生物降解率一般大于90%。由于其生物降解性数据已知，因此通过试验测定其生物降解性能并与文献中数据相比较，可以验证笔者所建立的试验方法及试验装置的有效性。

试验结果见图2所示。经过28D的降解，十二烷基硫酸钠与参比物质苯甲酸钠的最终降解率为88.71%、88.81%，二者降解率均较高。在降解度误差范围内，苯甲酸钠的降解率在实验进行到第14D时达到74.73%，超过标准要求的60%，且十二烷基硫酸钠的实测降解率与文献报道值（90%）相近，这表明本研究所建立的基于CO₂产生法的泡沫灭火剂生物降解性评估实验装置和方法是有效、可靠的。同时，也说明该方法同样具备泡沫灭火剂组成成分的生物降解性能筛选的技术可行性。

3.2国产A类泡沫生物降解性的测定

A类泡沫灭火剂是一类主要用于固体火灾扑救的泡沫灭火剂。通过建立适宜的评价技术，评估市售泡沫灭火剂产品的生物降解性能是本研究的主要目标之一。试验中，利用CO₂产生法考察某种国产市售A类泡沫灭火剂产品的生物降解性能。28D的生物降解率曲线，如图3所示。

在试验进行到第14D时，参比物质苯甲酸钠的生物降解率为75.87%，表明该次试验结果是有效、可靠的。A类泡沫在28D后的生物降解率为88.64%，超过60%，表明该A类泡沫是易于生物降解的。试验结果初步证明，采用CO₂产生法，可以较为准确、方便地评价A类泡沫灭火剂的生物降解性能。

四、结论与建议

本研究所开展的泡沫灭火剂生物降解性能评价技术，在公安消防技术领域开创了一个全新的研究方向，同时也为促进消防产品整体环境性能的提升提供了一种关键共性技术。通过筛选和优化试验条件，采用典型的化学品快速生物降解性能评价方法，如CO₂产生法评估泡沫灭火剂及其主要组分的生物降解率，具备较好的可靠性和技术可行性。后续研究中还需要根据各类泡沫灭火剂产品自身特点及其使用条件，对相应方法进行必要的科学筛选、修改和优化，形成完整的泡沫灭火剂生物降解性能评价技术，为评估泡沫灭火剂产品的环境效应、开发环保型泡沫灭火剂产品提供科学手段。

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本文主要内容来自于：张宪忠，包志明，傅学成（天津消防研究所，天津300381）

中图分类号：X924.4，TQ569　　文献标志码：A

文章编号：1009-0029（2012）10-1085-03

版权归属于原作者。

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