杰西·羅曼｜文 張微明｜譯

上世紀60 年代，美國海軍開始與3M 公司合作，共同研發(fā)可快速撲滅船艦上液體燃料火災的消防泡沫。項目研究人員最終偶然創(chuàng)造出了一種非常有市場前景的新物質。1966 年，美國海軍為水成膜泡沫滅火劑、即AFFF 申請了專利。3 年后，所有海軍設施都要求在發(fā)生火災時確保有AFFF 可用。此后，在初始配方的基礎上又出現(xiàn)了多種變體，廣泛用于軍事基地、機場、油氣設施和消防部門。

倫敦郊區(qū)的一處油罐著火，消防員正向儲罐上噴射泡沫 圖片源自NPFA Journal

到了70 年代，科學家和衛(wèi)生專家對AFFF 中的全氟和多氟化合物（FPAS）產(chǎn)生了擔憂。FPAS 不僅存在于消防泡沫中，不粘鍋、防污纖維、披薩外賣盒等眾多產(chǎn)品也含有這種物質，涉及的PFAS 種類近9 000 種。它們的分子組成有微小的區(qū)別，但都含碳氟鍵，且鍵結強度很高，超過了自然界發(fā)現(xiàn)的所有化學鍵。因此在自然環(huán)境，甚至在人體和動物體內都不會消解。鑒于這一特點，美國國家環(huán)境保護局將PFAS 稱為“永久性化學品”。

調查發(fā)現(xiàn)，無論是演練、真實火災還是消防車清洗，大量使用AFFF 且不回收的話，PFAS 化合物就會遺留下來，進入土壤和水系。其中全氟辛烷磺?；衔铮≒FOS）和全氟辛酸（PFOA）是美國最常見的PFAS 化合物，對它們的研究也最廣泛，人們在空氣中、海洋里，甚至北極都發(fā)現(xiàn)了這種物質。

美國華盛頓特區(qū)一個名為“環(huán)境工作組”的非盈利機構，跟蹤并畫出了美國PFAS 污染物地圖。截至2021 年10 月，50 個州和2 個領地中，已經(jīng)有2 800 處被PFAS 污染。2013 至2015 年，美國國家環(huán)境保護局對美國的公共水系進行了廣泛調查，發(fā)現(xiàn)198 個（4%）水系中至少有一種PFAS 化合物超過報告閾值。

全球各地的研究均表明，這類化學品會影響人類和野生動物。2007 年對美國各地的2 100 人進行血清檢測時，在超過98%的樣本中發(fā)現(xiàn)了PFAS。美國有毒物質和疾病登記署也表示，PFAS 暴露會增加人的患癌風險和其他健康問題風險。

如今，環(huán)境學家、衛(wèi)生官員、政府和消防部門幾乎形成了共識：必須要淘汰AFFF 了，而且越快越好。僅2021 年，美國嚴格管控AFFF 的州就從幾個增加到了至少15 個，還有至少5 個州也會根據(jù)法律即將對其進行嚴格管控。美國軍方也宣布從2024 年10 月開始停止使用AFFF。

對部分消防官員而言，他們面臨著兩難的境地，一方面政府禁令快速出臺，另一方面快速撲滅危險液體火災的需求又長期存在。

新泡沫 新問題

十幾年來，消防泡沫制造商一直在尋找可能的AFFF 替代品。目前市場上有數(shù)十種聲稱不含氟的泡沫。氟是AFFF 的主要成分，而AFFF 又是PFAS 的源頭之一。美國消防研究基金會、美國國防部和石油行業(yè)研究小組LASTFIRE 對這些產(chǎn)品進行了大量的測試，發(fā)現(xiàn)多個新產(chǎn)品可在適當條件下有效撲滅液體燃料火災。

杰里·巴克是業(yè)內的一名研究員。他表示，無氟泡沫的有效性要建立在很多條件和復雜的細節(jié)上，這與AFFF 不同。近5 年來，他對無氟泡沫的性能進行了數(shù)百次測試。“這些無氟泡沫不是即插即用的AFFF 替代品，它們的特點不同，滅火方法也不一樣”。這些因素導致AFFF 的過渡會比預期中復雜得多。

美國消防研究基金會發(fā)現(xiàn)，泡沫生產(chǎn)商、燃料類型、泡沫釋放方式、消防技戰(zhàn)術等都會影響無氟泡沫的性能，且差異很大。新產(chǎn)品的用戶必須做好功課。雖然業(yè)內很多人看好它，但大概率這種新舊交替要面臨一個陡升的學習曲線和額外成本。

對消防部門而言，選擇哪種無氟泡沫只是無數(shù)問題中的一個，也是要邁出的第一步。除此之外，還有大量問題有待解決：如何處理剩余的AFFF、如何清洗舊裝備、要研發(fā)哪些新裝備、制定哪些新的消防策略、要開展哪些培訓等等。

而問題的源頭其實就一個：新型消防泡沫不含氟，而氟又是讓AFFF 對滅火有效的重要成分。假如只用水來應對液體燃料火災，火會蔓延，甚至存在火災加劇的可能性。如果將水和3%～6%比例的AFFF 混合，就會形成數(shù)十萬個小泡沫，蓋在燃料上，從而將火撲滅。氟還帶有小電荷，就像相斥的磁鐵一樣會抑制燃料，在泡沫和燃料表面形成一層薄膜。沒有氟的話，液體的密度上升，便會沉到燃料和蒸氣下方，效果大打折扣。

消防部門要使用新型消防泡沫，就得投資買新的噴頭，重新培訓消防員，使其學會根據(jù)不同泡沫的特點采用不同的滅火方法。巴克曾召集過幾位從未用過新型泡沫的消防員，觀察這些消防員的作業(yè)策略，再讓消防員提出自己都遇到了哪些問題。演練場景是煤油火災。巴克發(fā)現(xiàn)，消防員噴出的泡沫層會隨著消防員的前移而消解，并在消防員周圍出現(xiàn)覆蓋漏洞，火苗會傳到這些漏洞處。消防員得后退,把漏洞補上，才能繼續(xù)作業(yè)。最后決定多找一個消防軟管專門尋找漏洞，關注是否會復燃。

巴克總結說，消防員第一次的表現(xiàn)有些尷尬，他們沒有什么戰(zhàn)術，似乎一直在思考自己這是在做什么。但不到一周，消防員就掌握了這項滅火技能。這也說明，培訓將會成為消防泡沫過渡期的關鍵。

另一個問題是，AFFF 被替換后，如何處理剩余的AFFF 以及如何評估被污染的裝備。美國部分州會免費處理消防部門的AFFF，但是沒有出臺相關政策的地方，消防部門就得自己承擔成本，約每加侖20 美元（5.3 美元/ 升）。就算消防部門能輕松處理AFFF，他們還會面臨一個同樣棘手的問題：如何保證新型泡沫不被殘留的AFFF 污染。

期限將至

2004 年，一個名為“消防泡沫聯(lián)合會”的組織通過研究發(fā)現(xiàn)，美國當時大概有1 000 萬加侖（約3 780 萬升）的濃縮AFFF，其中10%屬于市政消防部門，超過80%位于軍事基地、機場和油氣設施內。且大多數(shù)都存放在固定的消防裝置內，是可以立即執(zhí)行滅火作業(yè)的。

對美國軍方而言，AFFF 和無氟泡沫的性能差距極大。如果航空母艦上發(fā)生燃油火災，那種情況是沒有容錯率的。對美國聯(lián)邦航空管理局來說，也是同樣的道理，他們要負責近2 萬個公共機場和私人機場，要保證數(shù)百萬旅客的安全。

幾十年來，美國國防部的基地執(zhí)行的都是自己制定的消防泡沫參數(shù)標準，也就是MIL-SPEC。2017年，美國國防部至少投入了2 800萬美元，資助研發(fā)能達到該標準的無氟泡沫，其中一項要求是30 秒內撲滅燃油火災。目前這么多新型泡沫產(chǎn)品里沒有一個達標。

不過，情況可能要變化了。2019 年底美國國會通過了《國防授權法》，該法要求美國海軍在2023 年1 月底前針對無氟消防泡沫發(fā)布一項新標準，并在2024 年10 月前全面過渡到用無氟泡沫滅火。根據(jù)2021 年10 月美國國會的報告，美國軍方仍然有300 萬加侖（約1 136 萬升）的AFFF，民用機場的存有量至少是它的3 倍。

雖然美國軍方尚未正式批準使用無氟泡沫，但目前市場70 多種新型產(chǎn)品中，已經(jīng)有一些通過了UL 的性能測試。

美國消防協(xié)會（NFPA）也有針對消防泡沫的標準，例如NFPA 11 《低中高膨脹泡沫標準》和NFPA 30《易燃和可燃液體標準》。NFPA 的其他標準也有針對機場設施的，不過重點是硬件，而非泡沫的類型。關于過渡到無氟泡沫，NFPA 11 的內容幾乎沒什么變化，只是在附件中增加了新型泡沫的有關信息。產(chǎn)品尚在測試中，NFPA 11 自然也沒必要進行重大修訂。

巴克說，無氟泡沫未經(jīng)過真實世界重大火災的考驗。假如利用當前的消防設備，無氟泡沫在實戰(zhàn)暴露了它的缺陷，那消防設備技術委員會很可能會重新審視當前的設備設計參數(shù)。

消防部門面臨的挑戰(zhàn)是，無氟泡沫不像AFFF，AFFF 能用同樣的方法撲滅大多數(shù)的燃油火災，而無氟泡沫的有效性會受到大量因素的限制，包括燃油的類型和溫度、泡沫濃度、泡沫釋放裝備。此外，無氟泡沫濃縮物質非常粘稠，裝到容器中將其倒置，也不會流出來，因此當前的裝備無法直接使用它。

油氣設施也面臨同樣的工程難題。殼牌、雪佛龍、?？松⒂偷却笮凸疽呀?jīng)對無氟泡沫進行了大量研究，他們要么正在更新AFFF 消防系統(tǒng)，要么已經(jīng)更新完畢。消防部門也要對泡沫儲罐、泵、泡沫消防車進行調整，硬件和參數(shù)更新了，操作人員就要重新接受培訓，培訓手冊也必須修改。

由此還會產(chǎn)生另外一個問題：如何讓企業(yè)外部的消防員了解到這些信息，如何讓他們也掌握新型泡沫消防系統(tǒng)的使用方法。很多石油天然氣公司并沒有全時的消防力量，而是靠當?shù)叵啦块T來響應。也可能公司內部已經(jīng)過渡到了新型消防泡沫，但外面的消防部門仍在用AFFF 滅火。

前路幾何

鑒于目前公開的數(shù)據(jù)非常有限，巴克估算，石油行業(yè)約20%的公司已經(jīng)轉向新型消防泡沫了。他認為，其他公司仍然在觀望，想看看這些產(chǎn)品是否會慢慢改善。

還有專家提到了后悔過渡到新型泡沫的現(xiàn)象。2000 年以來，行業(yè)經(jīng)歷了幾種不同配方的AFFF，但最后都因為健康和環(huán)境方面的隱患被淘汰了，雖然無氟泡沫不含PFAS，但也沒人能確切地說，它不會因為其他方面的安全問題而被淘汰。

要知道，這僅僅是過渡期的開始。我們仍然需要持續(xù)對它進行研究，緊跟泡沫技術的變化。有的泡沫制造商甚至宣稱，已經(jīng)研發(fā)出了低粘度的無氟泡沫濃縮，現(xiàn)存消防設備只需輕度調整就能使用。

假如工廠管理人員沒有選擇合適的泡沫，或者消防員沒有接受相關的培訓，無論新一代消防泡沫的性能如何，就都不重要了。安