泡沫灭火剂生物(动物)毒性研究
摘要：参考相关国家标准，采用两种试验方法--斑马鱼生物毒性试验方法和小鼠经口生物毒性试验方法研究不同类型泡沫灭火剂的生物毒性进行测试。通过对比试验研究泡沫灭火剂中添加的抗冻剂对于生物毒性的影响。斑马鱼试验中出现致死现象，小鼠试验中未出现致死现象。对于在泡沫灭火剂中添加抗冻剂应慎重。灭火剂使用后的水体排放应给予更多的关注。
关键词：泡沫灭火剂；生物毒性；毒性试验；抗冻剂
泡沫灭火剂作为一种化工产品，其含有的各种添加组分均对生态有一定影响。如合成型泡沫灭火剂中含有的防腐剂、抗冻剂以及泡沫灭火剂中普遍含有的氟表面活性剂等都是对生态环境及生物产生影响的化合物质。将其进行混合加工后则存在更大的生物毒性风险，特别是含氟表面活性剂会对大气及环境产生极大影响，已经被列入全球淘汰计划中。
泡沫灭火剂在使用时需要与大量水进行混合，在真正灭火时的使用量较小，但该类产品是否存在生物毒性及其毒性影响有多大至今并未有相关的研究数据。因此，开展该项研究可以更好地了解泡沫灭火剂的生物毒性影响。另外，泡沫灭火剂中添加的氟碳表面活性剂等添加剂产品对其他生物(植物)以及环境(水质、土壤、大气等)也有可能存在毒性影响。这方面的影响可能会经过相当长时间后才能显现，在短时间内无法进行验证研究。因此，笔者仅针对泡沫灭火剂对于动物的毒性影响开展试验验证。
一、研究方法及研究样品的确定
目前，对于泡沫灭火剂生物毒性的研究主要采用液体生物毒性测试方法。一种是根据GB/T13267-1991《水质物质对淡水鱼(斑马鱼)急性毒性测定方法》确定的以斑马鱼为试验对象的生物毒性试验。该方法同时也是国际标准BSENISO7346-1-1998的试验方法，我国的GB17835-2008《水系灭火剂》中目前也在引用该方法对水系灭火剂的生物毒性进行测定。另一种方法是根据NY1980-2010《肥料登记急性经口毒性试验及评价要求》和GB15193.3-2003《急性毒性试验中的试验方法》确定的用小鼠进行的经口毒性试验。该方法主要用于我国农药的毒性试验，但其试验方法具有普遍性和科学性。因此，本研究项目同时采用该方法对泡沫灭火剂的生物毒性进行测试。
研究试验用到所有泡沫灭火剂种类的样品。在样品的选择上，选取每个种类的泡沫灭火剂产品中生产时间不长，基本性能检测合格的有代表性的样品，特别是选取了不同凝固点的代表性泡沫灭火剂进行测试。根据相关经验，泡沫灭火剂中为了调节凝固点所添加的抗冻剂的数量和种类有可能会对其毒性产生影响。研究中普遍类型的泡沫灭火剂样品数量为10个，但是FFFP、P/AR、FFFP/AR这三种类型的泡沫灭火剂由于生产厂家较少，样品数量分别为1个、2个、1个，因而结果具有一定的偶然性，但对其进行的相关试验也能在一定程度上反映出该种类的毒性性能。
二、试验内容及数据
2.1斑马鱼毒性试验
按照GB/T13267-1991《水质物质对淡水鱼(斑马鱼)急性毒性测定方法》中相关的试验方法进行。主要试验内容为：用配制的标准稀释水2000ml和样品12ml配制成试验液体并置于染毒瓶中，将试验用斑马鱼10条放入染毒瓶中进行96h的染毒试验，试验周期内观察并记录斑马鱼的死亡数量。主要试验数据如表1、表2所示。试验数据分布图如图1所示。
为进一步研究泡沫灭火剂中添加的抗冻剂对于生物毒性的影响，选取了有代表性的AFFF/AR、S、G和FP四种类型的泡沫灭火剂中不同凝固点(凝固点的高低能够在一定程度上反映出所添加的抗冻剂的数量和种类)的样品进行斑马鱼生物毒性试验。具体试验数据如图2所示。
从图2可以看出，4种不同凝固点的泡沫灭火剂在对斑马鱼进行的毒性试验中，斑马鱼的死亡率随着凝固点的降低出现增加的情况。虽然死亡率的变化会出现起伏，但总体趋势是凝固点越低，死亡率越高。由于选取的样品的个性和偶然性，并不是所有的同类型产品都会出现这种情况，但这种趋势在一定程度上表明泡沫灭火剂凝固点的高低对于其毒性(斑马鱼致死毒性)存在一定的影响。
2.2小鼠毒性试验
2.1.1泡沫灭火剂稀释液毒性试验
按照NY1980-201O《肥料登记急性经口毒性试验及评价要求》和GB15193.3-2003《急性毒性试验中的试验方法》中相关的试验方法进行。主要试验内容为：根据泡沫灭火剂自身配比配制水溶液，称取10只小鼠质量，并按照每20g体质量灌0.4mL为标准称取定量泡沫灭火剂水溶液，将定量水溶液经口喂食给小鼠并将喂食后的小鼠放入染毒笼中连续观察4h，其后至少每天观察1次，观察4d，试验周期内观察并记录小鼠出现躁动及死亡的数量。主要试验数据见表3、表4所示。
2.3泡沫灭火剂原液毒性试验
根据NY1980-2010《肥料登记急性经口毒性试验及评价要求》和《急性毒性试验中的试验方法》中相关的试验方法进行。主要试验内容为：称取10只小鼠质量，并按照每20g体质量灌0.4mL为标准称取定量泡沫灭火剂原液，将定量泡沫原液经口喂食给小鼠并将喂食后的小鼠放入染毒笼中连续观察4h，其后至少每天观察1次，观察4d，试验周期内观察并记录小鼠出现躁动及死亡的数量。
该试验方法是基于稀释后泡沫灭火剂试验对于小鼠未产生毒性影响，因此考虑采用泡沫灭火剂原液对小鼠进行直接喂食，以获得泡沫灭火剂原液是否能够对小鼠产生毒性影响的结果，从而考量在发生泡沫灭火剂原液泄漏等情况时是否可能对环境生物产生毒性影响。
该试验选取已进行过泡沫灭火剂稀释液喂食小鼠毒性试验的泡沫灭火剂样品中试验对象出现异常反应的样品来进行。主要试验数据如表5所示。
三、试验现象及试验数据分析
3.1斑马鱼毒性试验
对斑马鱼进行试验所得到的试验数据(见表1、表2和图1)及试验过程中的现象进行分析可得出：不同类型的泡沫灭火剂对于斑马鱼存在一定的生物毒性影响。根据表中数据显示，AFFF、FP、P、FFFP类型的泡沫灭火剂对斑马鱼的生物毒性影响较小，小于5O的样品会使试消防科学与技术2016年7月第35卷第7期验对象产生死亡现象，而且死亡率较低。S、S/AR和FP/AR、P/AR、FFFP/AR等几种类型的泡沫灭火剂对斑马鱼的生物毒性影响较大，试验中约一半以上的样品都会对试验对象产生影响，而且死亡率较高。而AFFF/AR泡沫灭火剂和Z、G、G/Z/D泡沫灭火剂则是对斑马鱼生物毒性最大的三种泡沫灭火剂，不但普遍会对试验对象产生影响，而且致死率非常高。
根据上述对试验数据及试验现象的分析，可以得出如下结论：泡沫灭火剂产品对于斑马鱼试验对象普遍存在生物毒性影响。但由于不同生产厂家的泡沫灭火剂的主要原材料及配方不同，因而同种类型的泡沫灭火剂样品之间存在毒性影响差异。而不同类型的泡沫灭火剂由于其主要添加的原材料组分及种类变化较大，所以对试验对象的生物毒性影响差异很大。
从试验数据(见图2)中还可以分析出，同种类的泡沫灭火剂中凝固点较低的样品会对斑马鱼产生较大的毒性影响。研究中对同一种类的泡沫灭火剂选取了不同凝固点的样品开展试验，其中出现被试对象死亡或死亡率较高的样品通常具有较低的凝固点。对这些数据进行分析研究后认为，此种现象可能是由于为了降低泡沫灭火剂的凝固点而在其中添加的抗冻剂的种类和数量造成的。因此，对于在泡沫灭火剂中添加抗冻剂应慎重。一些适宜无害的配方可以达到对斑马鱼不产生毒性影响或者产生较小的毒性影响的目的。因此，在配方选择上应考虑到其对于斑马鱼毒性的影响作用。
3.2小鼠毒性试验数据分析
通过用泡沫灭火剂稀释液对小鼠进行经口毒性试验，得到试验数据及试验过程中的试验现象(见表3、表4)显示出：泡沫灭火剂按照生产商申明的使用浓度配制成稀释液后对于试验用小鼠并未产生生物毒性致死影响。从试验对象死亡数据可以看出，各种类型的泡沫灭火剂，其稀释液通过经口试验喂食给小鼠后都未导致小鼠死亡。在斑马鱼毒性试验中对试验鱼产生较高致死率的AFFF/AR和G、Z、G/Z/D三种类型的泡沫灭火剂在小鼠毒性试验中均未导致试验对象的死亡。但在试验过程中观察到泡沫灭火剂会对小鼠产生一定的刺激作用，从而导致小鼠出现尖叫不止、跑跳不停等躁动表现。由于不同生产商的泡沫灭火剂的配方及主要原材料不同，因此对试验小鼠产生的躁动影响也不尽相同，但通过表3、表4的数据可以明显看出，G、Z、G/Z/D泡沫灭火剂对于小鼠产生的刺激影响要高于其他类型的泡沫灭火剂。这说明该种类的泡沫灭火剂产品会对小鼠产生较大影响，虽然试验用量不会导致小鼠死亡，但会对小鼠产生身体或大脑的刺激，这种刺激会使小鼠出现狂躁等症状。
基于对试验现象的分析，表明泡沫灭火剂产品按照申明的使用配比稀释后在一定的用量范围内不会对小鼠产生致死影响，因此不存在对于小鼠的生物毒性影响。但一些类型的泡沫灭火剂（G、Z、G/Z/D)会使小鼠出现比较普遍的躁动反应，较少比例的其他泡沫灭火剂也会对小鼠产生刺激进而导致小鼠出现躁动反应。
从泡沫灭火剂原液对小鼠进行经口毒性试验所得到的试验数据及试验过程中的试验现象（见表5)可以得出：采用泡沬灭火剂原液对小鼠进行经口毒性试验同样未对试验对象产生致死的生物毒性影响。但由于经口进入小鼠体内的泡沫灭火剂浓度和数量增加，对小鼠产生的躁动影响加大，使更多比例的小鼠产生惊跳等刺激影响，特别是G、Z、G/Z/D泡沫灭火剂原液对于小鼠的影响更加明显。而与泡沫灭火剂稀释液对小鼠毒性影响的试验数据和试验现象相比较，小鼠对于泡沫灭火剂原液的刺激反应更为剧烈。但试验数据显示，该试验剂量的原液仍然不会对试验小鼠产生致死的毒性影响。由此得出，在该试验剂量的喂食条件下，未见泡沫灭火剂原液对小鼠产生毒性影响。
四、总结
斑马鱼是一种与人体最接近的可试验用脊椎类动物，因而被广泛应用于进行毒性等对人体可能产生影响的模拟试验。用该类生物进行泡沫灭火剂的生物毒性试验，具有一定的科学性和真实性，故而试验结果比较可靠准确。而试验用小白鼠是被国际广泛用于进行食品及药物生物毒性影响的试验生物，研究选取这两种有代表性的生物作为研究对象，增加了研究的科学性和实用性。
通过开展对泡沫灭火剂生物（动物）毒性的相关试验研究，得到如下结论：
(1)泡沫灭火剂对斑马鱼存在较普遍的生物毒性影响，致死率根据泡沫灭火剂的配方不同而存在差异。
(2)泡沫灭火剂按照申明的配比浓度进行稀释后按照5g/0.1mL的喂食剂量，对小鼠不产生致死性生物毒性影响，但会对其产生一定的刺激影响。
(3)泡沫灭火剂原液按照5g/0.1mL的喂食剂量，对小鼠不产生致死性生物毒性影响，但同样会对其产生一定的刺激影响，且该刺激影响率高于按照稀释液进行试验时的影响率。
(4)泡沬灭火剂对水生生物会产生较大的致死率毒性影响。因此，对于该类灭火剂使用后的水体排放应给予更多的关注并形成一定的排放要求；而其在一定剂量下对于陆生生物产生的毒性影响较小。
往期文章
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本文主要内容来自于：刘慧敏，庄爽，陈培瑶，孙贺(公安部天津消防研究所，天津300381)
中图分类号：X924.4。TQ569文献标志码：A
文章编号：1009-0029(2016)07-0983-04
版权归属于原作者。
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