消防员防护服去污方法评估：多环芳烃清除效率与先进技术比较研究

本文系统评估了消防员防护服（PPE）中多环芳烃（PAHs）的去污方法，比较了传统水洗（AL）、过氧化氢（H2O2）、臭氧（O3）及液态二氧化碳（LCO2）等技术的清除效率，发现LCO2在中层清洁中表现最优（84%），为降低消防员职业致癌风险提供了关键数据支持。

　　

摘要

消防员在灭火任务及防护装备维护过程中会暴露于多种致癌物质。国际癌症研究机构（IARC）已将消防职业列为1类致癌物。本研究通过评估18种多环芳烃（PAHs）在消防服中的清除效率，对比了传统水洗（AL）、臭氧处理（O₃）、过氧化氢（H₂O₂）及液态二氧化碳（LCO₂）等去污技术的效果。结果显示，LCO₂技术对中层污染物的清除效率达84%，显著优于其他方法。所有技术对高分子量PAHs（HMW PAHs）的清除效率均较低分子量PAHs（LMW PAHs）低20-30%。研究强调了改进传统清洗方法和采用先进技术的重要性。

引言

消防员在灭火行动中通过多种途径暴露于致癌、基因毒性和内分泌干扰物质，包括PAHs、挥发性有机化合物（VOCs）、二噁英（PCDDs/Fs）等。现代建筑中合成材料的使用增加了化学混合物的复杂性。皮肤吸收已成为主要暴露途径，因此防护服的有效去污至关重要。传统水洗（AL）对疏水性有机物如PAHs的清除效果有限，而新兴技术如LCO₂显示出潜力。本研究旨在评估多种去污方法在真实暴露条件下的效率。

方法

污染协议

40件消防服在芬兰应急服务学院（ESAF）的灭火训练中被污染，使用木材燃烧模拟真实火灾场景。防护服符合EN 469标准，已使用5年或洗涤50次。污染后，样品被封存待检测。

样品收集与分析

从防护服的外层、中层和内层采集样品（n=686），使用二氯甲烷（DCM）提取并通过气相色谱-质谱（GC-MS）分析PAHs浓度。实验室符合EN ISO/IEC 17025认证标准。

去污协议

测试包括：1）AL在40°C和60°C下清洗，结合烘干柜或滚筒干燥；2）AL结合臭氧 chamber（O₃）或过氧化氢（H₂O₂）处理；3）液态二氧化碳（LCO₂）清洗；4）臭氧洗衣系统（LO₃）。各方法的具体参数（如洗涤时间、温度、 detergent用量）均标准化。

清洁效率计算

清洁效率计算公式为：1 – (C_d/C_c) × 100，其中C_d和C_c分别为去污后和污染后的污染物浓度。数据通过线性回归和统计学分析（ANOVA，Bonferroni检验）处理，排除异常值。

结果

污染水平

污染后，中层PAHs浓度最高（870-1800 ng/cm2），外层次之（110-300 ng/cm2），内层最低（6-20 ng/cm2）。中层多数PAHs超过欧盟阈值（1 mg/kg），外层部分化合物超标，内层均未超标。

清洁效率

外层清洁效率：AL（40°C和60°C）分别为63%和60%，无显著差异；LCO₂达74%，AL+O₃为84%，LO₃为71%，均显著优于AL结合滚筒干燥（23%）。中层清洁效率：LCO₂表现最优（84%），其他方法均低于24%。内层因浓度低，数据变异性大。所有方法对HMW PAHs的清除效率比LMW PAHs低20-30%。

PAHs谱分析

污染后，菲、荧蒽和芘为主要PAHs化合物。去污后，中层多数HMW PAHs仍超标，外层和内层浓度均低于阈值。LCO₂对LMW和HMW PAHs的清除效率分别为95-96%和79-81%。

讨论

污染水平

中层的高污染累积与AL清洗效率低相关，内层的低浓度表明防护服仍具保护作用。污染水平与既往研究一致。

传统方法效率

AL对外层清洗效率约60%，温度升高无显著改善。中层效率仅10%，滚筒干燥可能造成交叉污染。洗涤程序、水量和设备维护影响效果。

先进方法效率

臭氧和过氧化氢处理可改善外层清洁，但可能生成有害副产物。LCO₂在中层清洁中优势明显，与欧美研究结果一致。

PAHs谱影响

HMW PAHs毒性更强但更难清除，需优先关注。LCO₂虽高效，但缺乏机械作用可能限制其对颗粒污染物的去除。

局限

污染水平因真实火灾模拟而存在变异，历史使用差异影响结果。训练火灾与真实火灾的毒性差异未完全体现。低内层浓度导致数据不确定性。

结论

传统去污方法不足以保证防护服安全，中层PAHs残留仍构成风险。LCO₂等先进技术显著提升效率，尤其针对HMW PAHs。需优化洗涤程序并评估氧化处理的潜在风险。

建议

污染后及时隔离和清洗防护服，分拣洗涤以避免交叉污染。定期使用LCO₂进行深度清洗（每年1-2次）。优先改进对HMW PAHs的清除策略，加强设备维护和人员培训。