关键词：泡沫灭火剂；生物降解；二氧化碳产生法试验；呼吸计量法试验 

泡沫灭火剂是从18世纪后期开始出现的，借助专用的泡沫产生设备形成灭火泡沫的灭火剂。由于泡沫灭火剂具有较高的灭火性能，因此被广泛应用于市政消防、石油化工消防等领域的液体火灾扑救，已成为所有灭火剂品种中使用量最大的一类，其中近年来兴起的A类泡沫灭火剂可用于固体火灾的扑救。由于泡沫灭火剂主要由发泡剂及其他化学品组成，在其生产、运输、储存、使用过程中这些化学物质会释放进入环境，进而对水体、土壤等环境介质及动植物造成危害，因此考察泡沫灭火剂对环境造成的影响和风险大小具有重要意义。

泡沫灭火剂快速生物降解性能是评估其在环境中持久性以及危害性的一个重要指标，目前在化学品快速生物降解性能评估方面国内外已有一系列相关成熟的标准，但由于泡沫灭火剂是多种化学品的混合物，因此这些标准并不都能适用于泡沫灭火剂快速生物降解性能的测定。本研究课题组前期已对相关的标准测试方法进行了比较，并综合国内外其他研究中所选用的测试方法，最终选择二氧化碳产生法和呼吸计量法两个标准试验方法，对泡沫灭火剂组分及典型泡沫灭火剂进行快速生物降解性能测定，并通过评估、比较这两种方法测定结果的异同，考察将其应用于泡沫灭火剂生物降解性能评估的可行性和有效性。

一、材料与方法

1.1试验样品

试验样品及相关参数见表1。 

本试验将苯甲酸钠作为参比物质，在测定受试物降解率的同时作为程序对照平行测定其生物降解率，以检测活性污泥的活性，并验证试验结果的有效性和可靠性。

十二烷基硫酸钠是泡沫灭火剂配方中常用的发泡剂，其生物降解率一般为90，由于其生物降解性能数据已知，因此可通过试验测定这种泡沫灭火剂典型组分的快速生物降解性能并与该数据相比较，以此来验证本文所建立的试验方法及试验装置的有效性。

水成膜泡沫灭火剂是目前扑灭油类火灾主要使用的泡沫灭火剂品种之一，每年的用量也较大；A类泡沫灭火剂作为近年来新研发的泡沫灭火剂新品种，主要用于扑灭固体火灾。选择这两种有代表性的泡沫灭火剂作为研究对象，可以考察典型泡沫灭火剂的快速生物降解性能，并评估其对环境的影响。

1.2试验试剂及活性污泥

试剂：氢氧化钠(AR，天津化学试剂批发公司)；氢氧化钡(AR，天津化学试剂批发公司)；盐酸标准滴定溶液(0.100t00l／L)(上海市计量测试技术研究院)。

活性污泥取自污水处理厂曝气池，保持充氧状态并过滤去除大颗粒和悬浮物，用无机培养基冲洗并曝气2～3d。

1.3试验原理与方法

一般而言，化学品的好氧生物降解的研究以下式为基础：

测试物质+0一C0+H0+生物量化学品的快速生物降解性能，就是通过测定限定时间内上式中各参数值的变化来确定的。通常测定的参数有C0：(二氧化碳)、B0D(生化需氧量)、D0C(溶解性有机碳)、D0(溶解氧)等，而这些参数的测定值与理论值的比值即为该化学品的生物降解率。

本文利用二氧化碳产生法和呼吸计量法两个标准试验方法，对泡沫灭火剂组分及典型泡沫灭火剂的生物降解性能进行快速测定。

(1)二氧化碳产生法试验。参照《化学品快速生物降解性二氧化碳产生试验》(GB／T21856—2008)所提供的试验方法，在一定体积的接种无机培养基中将含有已知浓度的泡沫灭火剂作为唯一的有机碳源，利用活性污泥作为微生物接种源，用脱除二氧化碳的空气以受控速率对试验培养基进行曝气，测定28dC0产生量，受试物C0。实际产生量与理论产生量之比即为其生物降解率。由于泡沫灭火剂为混合物，无法通过分子式推算理论C0产生量，因此本文通过测定其总有机碳(T0C)含量来确定理论C0产生量。

(2)呼吸计量法试验。参照《化学品快速生物降解性呼吸计量法试验》(GB／T21801-2008)所提供的试验方法，将适量受试物加入一定体积并已接种的无机培养基中作为唯一的有机碳源，在密闭恒温条件下连续搅拌28d，试验过程中释放的C0用氢氧化钾溶液吸收，并通过仪器测定瓶内气压的变化得到耗氧量，即为受试物的生化需氧量(B0D)，其与受试物的理论需氧量(Th0D)或化学需氧量(C0D)之比即为受试物的生物降解率。

1.4试验装置

二氧化碳产生法和呼吸计量法试验装置分别见图1和图2。 

二、结果与分析

2.1二氧化碳产生法测定泡沫灭火剂的生物降解率

采用二氧化碳产生法测定的苯甲酸钠、十二烷基硫酸钠、A类泡沫和水成膜泡沫在28d内的生物降解率曲线见图3，其在14d和28d时的生物降解率见表2。

由图3可以看出：在整个降解过程的前期(1-5d)，苯甲酸钠、十二烷基硫酸钠有较高的生物降解率，A类泡沫和水成膜泡沫的生物降解率在第一、二天内有一定迟滞，随后生物降解率逐步提高，表明在试验初期，对于加入体系的泡沫灭火剂，活性污泥中的微生物需要经过一段时间的适应才能开始正常的生物降解；降解中期(6～10d)，苯甲酸钠和十二烷基的生物降解率增加趋缓，A类泡沫和水成膜泡沫的生物降解率增加较快；降解后期(11～28d)，各样品的生物降解率逐渐降低，且趋于稳定，表明受试物所提供的碳源基本消耗完毕。

由表2可知，经过28d试验，各样品的最终生物降解率分别为：苯甲酸钠89.4%、十二烷基硫酸钠88.7%、A类泡沫80.3%、水成膜泡沫89.4%。据文献报道，采用二氧化碳产生法测定的十二烷基硫酸钠的生物降解率为90%，属易生物降解物质。本试验所得结果与该文献中数据基本一致，且误差在允许范围内，表明采用本试验建立的二氧化碳产生法可以准确地测定泡沫灭火剂组分的生物降解性能。

2.2呼吸计量法测定泡沫灭火剂的生物降解率

采用呼吸计量法测定的苯甲酸钠、十二烷基硫酸钠、A类泡沫和水成膜泡沫在28d内的生物降解率曲线见图4，其在14d及28d时的生物降解率见表3。

由图4和表3可以看出：在28d呼吸计量法试验过程中，各样品的生物降解率曲线趋势与二氧化碳产生法生物降解率曲线基本一致，经过试验初期(5～10d)的快速生物降解之后，各样品的生物降解率曲线均趋向平缓，生物降解率不再有较大的变化；经过28d的生物降解，各样品的生物降解率分别为苯甲酸钠88%、十二烷基硫酸钠86.9%、A类泡沫90.8%、水成膜泡沫85.14%。有文献报道，采用呼吸计量法测定的十二烷基硫酸钠的生物降解率为85%，本试验测定结果与该文献数据基本一致，表明采用本试验建立的呼吸计量法可以准确地测定泡沫灭火剂组分的生物降解性能。 

2.3两种试验方法的比较与分析

由表2和表3可知：采用二氧化碳产生法和呼吸计量法测定的十二烷基硫酸钠在28d时的生物降解率分别为88.7%、86.9%，差值为1.8%；A类泡沫28d时的生物降解率分别为80.3%、90.8%，差值为10.5%；水成膜泡沫28d时的生物降解率分别为89.4%、85.1%，差值为4.3%。依据国家标准GB／T21856-2008和GB／T21801—2008中的规定，在同一试验中，判断不同容器试验结果有效性时，容器之间结果差值在20内均为有效，因此这两种试验方法在测定泡沫灭火剂组分十二烷基硫酸钠、A类泡沫和水成膜泡沫的生物降解性能时具有一定的等效性，并且这两种试验方法对泡沫灭火剂典型组分十二烷基硫酸钠的测定值与相关文献报道值基本一致，表明这两种试验方法可用于泡沫灭火剂及其组分的快速生物降解性能的测定。

按照0ECD有机化学品生物降解性筛选程序，只要测得的C0产生量或B0D去除率大于或等于60%，就可认为该化学品是易生物降解的，因此本文所测定的市售A类泡沫灭火剂和水成膜泡沫灭火剂均为易生物降解物质。

泡沫灭火剂主要由发泡剂、润湿剂、助溶剂及水组成。其中表面活性剂作为发泡剂，是泡沫灭火剂的主要组成部分，在泡沫浓缩液中所占比例为5～20。在泡沫灭火剂中常用的表面活性剂主要有两类：一类是用作蛋白泡沫灭火剂的水解蛋白液，是由动物蹄脚粒、毛发为原料水解而成，主要为含有大量多肽／氨基酸的表面活性剂，由于其来源为生物组织，因此在环境中易于生物降解；另一类为合成型表面活性剂，如直链型硫酸盐和磺酸盐阴离子表面活性剂、烷基甜菜碱和酰胺基甜菜碱两性表面活性剂以及烷基糖苷非离子表面活性剂等已有研究证明这些表面活性剂均有较高的生物降解能力，进入环境后可迅速被微生物降解，不会在环境中累积并造成生态风险。此外，泡沫灭火剂组分中还常加入短链一元醇、多元醇或多元醇的醚类等助溶剂组分，用于提高灭火剂组分的溶解性和稳定性，但这些组分的生物降解率普遍在70～90，也属于易生物降解物质。

另外，在某些种类的泡沫灭火剂中，会加入难生物降解的物质，如为降低溶液的表面张力，水成膜泡沫灭火剂中通常加入难以生物降解的PF0S类全氟物质，但由于其在泡沫浓缩液中加入量较低，经过稀释后含量进一步降低，在生物降解试验中对试验结果影响较小，因此本文测定的水成膜泡沫灭火剂生物降解率较高。

三、结论与建议

本文通过采用二氧化碳产生法和呼吸计量法两种试验方法测定泡沫灭火剂组分及典型泡沫灭火剂的快速生物降解性能，得到如下结论：

(1)采用二氧化碳产生法测定的十二烷基硫酸钠、A类泡沫和水成膜泡沫28d的生物降解率分别为88.7%、80.3%和89.4%，采用呼吸计量法测定的十二烷基硫酸钠、A类泡沫和水成膜泡沫28d的生物降解率分别为86.9%、90.8%和85.1%，都在标准误差范围内，说明这两种试验方法都能用来测定泡沫灭火剂的生物降解性能，其结果在判定泡沫灭火剂生物降解能力类别上是等效的。

(2)根据0ECD生物降解性能判定标准，泡沫灭火剂组分十二烷基硫酸钠、A类泡沫和水成膜泡沫均为易生物降解物质。

(3)通过对泡沫灭火剂常用组分及其生物降解能力的分析，考察了影响泡沫灭火剂生物降解性能的因素，并从组成成分角度讨论了泡沫灭火剂易于降解的原因。

泡沫灭火剂种类繁多，并且对同一种类型而言，不同厂家生产产品的配方各不相同，本文只是测定了两种典型市售泡沫灭火剂的快速生物降解性能，并不能代表全部泡沫灭火剂的实际生物降解能力。因此，后续研究中还需要进一步考察不同种类泡沫灭火剂的快速生物降解性能，以期全面、准确地评价泡沫灭火剂的生物降解性能及其环境影响。

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本文主要内容来自于：张宪忠，包志明，傅学成，胡英年

(公安部天津消防研究所，天津300381)

中图分类号：X592；TQ569文献标识码：A文章编号：1671一l556(20l4)02—006805

版权归属于原作者。

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