ISO 29904-2013 Fire chemistry - Generation and measurement of aerosols《火灾化学 气溶胶的产生和测量》.pdf

1、 ISO 2013 Chimie de la combustion Production et mesurage des arosols Fire chemistry Generation and measurement of aerosols NORME INTERNATIONALE ISO 29904 Premire dition 2013-09-01 Numro de rfrence ISO 29904:2013(F) ISO 29904:2013(F)ii ISO 2013 Tous droits rservs DOCUMENT PROTG PAR COPYRIGHT ISO 2013

2、 Droits de reproduction rservs. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie, laffichage sur linternet ou sur un Intranet, sans autorisation crite pr

3、alable. Les demandes dautorisation peuvent tre adresses lISO ladresse ci-aprs ou au comit membre de lISO dans le pays du demandeur. ISO copyright office Case postale 56 CH-1211 Geneva 20 Tel. + 41 22 749 01 11 Fax + 41 22 749 09 47 E-mail copyrightiso.org Web www.iso.org Publi en Suisse ISO 29904:20

4、13(F) ISO 2013 Tous droits rservs iii Sommaire Page Avant-propos iv Introduction v 1 Domaine dapplication . 1 2 Rfrences normatives . 2 3 T ermes, dfinitions, s ymboles et abr viations . 2 3.1 Termes et dfinitions . 2 3.2 Symboles et abrviations . 3 4 Proprits des arosols . 3 4.1 Gnralits 3 4.2 Mouv

5、ement et volution dun arosol gnr par un feu . 4 4.3 Proprits mesurables des arosols . 6 5 Mthodes de mesure .11 5.1 Applications 11 5.2 Catgories de mesurage des arosols.12 5.3 Considrations initiales relatives au prlvement et lanalyse des arosols .20 5.4 Choix des mthodes .20 5.5 Mthodes de mesure

6、in situ 21 5.6 Mthodes de mesure par extraction 29 6 Mtrologie des arosols .46 6.1 Gnrateurs darosols normaliss pour ltalonnage des instruments46 6.2 Qualification (vrification) des gnrateurs 48 6.3 Exigences relatives aux mthodes dtalonnage .49 6.4 Validation 50 7 Expression des rsultats53 7.1 Calc

7、uls 53 7.2 Rapport de mesure .55 7.3 Incertitudes .55 Annexe A (informative) Mesures exprimentales de D pp , N pp , R g , D fet k f56 Annexe B (informative) Adsorption des gaz de combustion sur les particules 59 Annexe C (informative) Dynamique de linhalation et t o xicit des particules 62 Annexe D

8、(informative) Effets non t o xic ologiques des particules 66 Annexe E (informative) Exemple de rapport .68 Bibliographie .70 ISO 29904:2013(F) Avant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). L

9、laboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent

10、galement aux travaux. L ISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les procdures utilises pour laborer le prsent document et celles destines sa mise jour sont dcrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il

11、convient, en particulier de prendre note des diffrents critres dapprobation requis pour les diffrents types de documents ISO. Le prsent document a t rdig conformment aux rgles de rdaction donnes dans les Directives ISO/CEI, Partie 2, www.iso. org/directives. Lattention est appele sur le fait que cer

12、tains des lments du prsent document peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de proprit et averti de leur existence. Les dtails concernant les rfrences aux droits de proprit int

13、ellectuelle ou autres droits analogues identifis lors de llaboration du document sont indiqus dans lIntroduction et/ou sur la liste ISO des dclarations de brevets reues, www.iso.org/patents. Les ventuelles appellations commerciales utilises dans le prsent document sont donnes pour information linten

14、tion des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation. Le comit charg de llaboration du prsent document est lISO/TC 92, Scurit au feu, sous-comit SC 3, Dangers pour les personnes et lenvironnement dus au feu.iv ISO 2013 Tous droits rservs ISO 29904:2013(F) Introduction Le

15、s arosols gnrs lors des incendies sont des mlanges complexes et non homognes de gouttelettes liquides de goudron ou deau, de suie carbone agglomre en phase solide avec des composs organiques adsorbs ou des particules minrales. Aprs leur formation par des processus chimiques et physiques complexes, l

16、es arosols gnrs par un incendie subissent des modifications de leurs dimensions physiques, de leur structure et de leur composition chimique car les particules peuvent coalescer, sagglomrer, absorber des gaz, svaporer ou se dposer sur des surfaces. La concentration des arosols, la taille de particul

17、es, la temprature et la composition de la phase gazeuse jouent galement un rle dans la vitesse de ces modifications. 123 Les arosols gnrs par les incendies influent par de multiples mcanismes sur les dangers pour les personnes et lenvironnement dus au feu. Tout dabord, les petites particules sont in

18、halables et peuvent pntrer profondment dans la structure pulmonaire. Les particules inhales peuvent elles-mmes tre irritantes et rduire ainsi la capacit des personnes schapper dun incendie. 45Ensuite, ces particules peuvent adsorber ou absorber des gaz et vapeurs toxiques et irritants, leur offrant

19、ainsi un moyen de franchir les dfenses naturelles de lappareil respiratoire et de sintroduire profondment dans les poumons. 56Troisimement, les particules moins inhalables ou non inhalables peuvent rduire efficacement la concentration de gaz et vapeurs toxiques dans leffluent du feu et les dposer su

20、r des surfaces. Quatrimement, les arosols peuvent diminuer la visibilit et rduire potentiellement la capacit des personnes se dplacer efficacement vers un lieu sr (voir lISO 13571). Enfin, la fraction darosol dans les effluents du feu a aussi un potentiel significatif de nuisance pour lenvironnement

21、, en particulier lorsque les feux sont importants et de longue dure. 74 Par consquent, dans le contexte des mcanismes de production et dvolution des arosols, il est important de pouvoir mesurer avec prcision les concentrations et la distribution granulomtrique des arosols, apprcier le domaine dappli

22、cation et les limites de lappareillage et des mthodologies disponibles pour ces mesurages et interprter efficacement les mesures de faon cohrente avec les dangers et les risques valus. La prsente Norme internationale fournit des informations dtailles sur une gamme de mthodes de prlvement et de mesur

23、e et des lignes directrices concernant leur utilisation pour des applications particulires, ainsi que des rgles dinterprtation fondes sur les connaissances actuelles. Le prsente Norme internationale contient galement des annexes informatives qui rsument les aspects physiques de la production darosol

24、s lors dun incendie, du mouvement des arosols et de leur modification avec et distance du panache de fume, de la contribution des arosols au dveloppement du feu par le rayonnement des flammes et des rles des matires particulaires dans les dangers pour les personnes et lenvironnement. ISO 2013 Tous d

25、roits rservs v Chimie de la combustion Production et mesurage des arosols 1 Domaine dapplication La prsente Norme internationale fournit un guide relatif la production de particules darosol dans les incendies, dfinit lappareillage et les modes opratoires de prlvement et de mesurage des arosols, et f

26、ournit des mthodes pour linterprtation et la communication des donnes. Elle est destine aux concepteurs dessai au feu et aux personnes ralisant des mesurages sur des incendies involontaires afin de les aider choisir et utiliser des mthodes appropries pour le mesurage des arosols correspondants diffr

27、ents dangers pour les personnes et lenvironnement. La prsente Norme internationale identifie le domaine dapplication, lapplicabilit et les limites de chaque mthode. Linterprtation des donnes obtenues lors de ces mesurages dpend fortement de lutilisation finale des donnes. Les arosols gnrs par un feu

28、 peuvent prsenter un risque direct limitant lvacuation par lobstruction dune sortie de secours, ou ils peuvent engendrer des dangers chroniques pour la sant et lenvironnement lis aux composs chimiques contenus dans larosol (par exemple, produits chimiques toxiques tels que les hydrocarbures aromatiq

29、ues polycycliques dans la suie ou les radionuclides provenant dincendies dans des centrales nuclaires). Les particules darosol peuvent tre inhales et pntrer plus ou moins profondment dans les poumons, selon leur taille et leur masse volumique, ou peuvent tre libres dans lenvironnement et se dposer s

30、ur les sols et dans les cours deau. En particulier, la prsente Norme internationale traite des aspects suivants de la production et du mesurage des arosols dans les incendies : Espces adsorbes/dissoutes dans la phase gazeuse ou vapeur; Mcanismes physiques impliqus dans le transport des arosols, disp

31、ersion dans le panache de fume, coagulation/agglomration entranant une variation des tailles de particules et des fractions particulaires, thermophorse (principale cause de dpt de suie), diffusiophorse et sdimentation; Interactions entre gaz et vapeurs et arosol : adsorption et limination despces de

32、 la phase gazeuse, transport de gaz adsorbs dans les poumons; Mthodes de prlvement et de mesurage, y compris leurs principes de fonctionnement, une description de la mthode, les donnes fournies et, dans chaque cas, leurs domaine dapplication, champ dapplication, avantages et inconvnients; Mtrologie

33、des mthodes de mesurage, et de la production d arosols normaliss , et incertitudes associes; Effets physiologiques et environnementaux des arosols dans la mesure o ces effets peuvent tre utiliss pour dfinir la mthode de mesurage pour des applications spcifiques; et Dangers des particules de carbone

34、prsents dans leffluent du feu sous forme de fume visible , en raison de leur taille, de leur morphologie, de leur nature chimique et de la nature de leffluent dans lequel elles sont (ou taient) en suspension. La prsente Norme internationale ne concerne pas les arosols gnrs par une combustion contrle

35、 (par exemple incinration). Toutefois, une grande partie de ce document est applicable de tels arosols. NORME INTERNATIONALE ISO 29904:2013(F) ISO 2013 Tous droits rservs 1 ISO 29904:2013(F) 2 Rfrences normatives Les documents suivants, en totalit ou en partie, sont rfrencs de manire normative dans

36、le prsent document et sont indispensables pour son application. Pour les rfrences dates, seule ldition cite sapplique. Pour les rfrences non dates, la dernire dition du document de rfrence sapplique (y compris les ventuels amendements). ISO 13943, Scurit au feu Vocabulaire 3 T ermes, dfinition s, s

37、ymboles et abr viations 3.1 T ermes et dfinitio ns Pour les besoins du prsent document, les termes et dfinitions donns dans lISO 13943 ainsi que les suivants sappliquent. 3.1.1 arosol suspension de gouttelettes liquides ou de particules solides dans une matrice en phase gazeuse, qui, gnrs par un feu

38、, ont une taille de particules allant de moins de 10 nm plus de 10 m 3.1.2 particules produits en phase solide prsents dans les arosols. Note 1 larticle: Note lentre: On distingue deux catgories de particules dans les arosols gnrs par un feu: les particules non brles ou partiellement brles contenant

39、 une forte proportion de carbone (cest-dire la suie ) et des particules ayant subi une calcination relativement complte, de petite taille(cest dire les cendres ). Les particules de suie de faible diamtre (cest-dire environ 1 m) sont gnralement constitues de petites sphres lmentaires de 10 nm 50 nm d

40、e diamtre. La formation de particules de suie dpend de plusieurs paramtres, notamment la nuclation, lagglomration et laccroissement de surface. Une oxydation des particules de suie (cest-dire une combustion supplmentaire) est galement possible 3.1.3 gouttelettes produits en phase liquide prsents dan

41、s les arosols, habituellement gnrs par pyrolyse (conditions de combustion pauvre en oxygne) dans les feux avec flammes et dans les feux couvants et qui peuvent se condenser en gouttelettes goudronneuses de forme sphrique Note 1 larticle: Note lentre : Leau produite par la combustion peut galement se

42、 condenser autour des particules en formant des gouttelettes darosol 3.1.4 fraction inhalable fraction massique des particules totales en suspension dans lair qui peut tre inhale par le nez et la bouche et dpend du diamtre des particules, de la vitesse et de la direction du gaz contenant les particu

43、les et de la frquence respiratoire 3.1.5 f r ac t ion e x t r at hor ac ique fraction massique des particules inhales qui ne peut pas pntrer au-del du larynx 3.1.6 f r ac t ion t hor ac ique fraction massique des particules inhales qui pntre au-del du larynx 3.1.7 f r ac t ion t r ac h obr onc h iqu

44、e fraction massique des particules inhales qui pntre au-del du larynx, mais ne pntre pas dans lappareil respiratoire non cili2 ISO 2013 Tous droits rservs ISO 29904:2013(F) 3.1.8 fraction alvolaire fraction massique des particules inhales qui pntre dans lappareil respiratoire non cili 3.2 S ymboles

45、et abr viations D p Diamtre physique dune particule D a Diamtre arodynamique dune particule D m Diamtre quivalent en mobilit lectrique dune particule D ev Diamtre quivalent en volume dune particule D g Diamtre dune enveloppe sphrique ayant la mme masse et la mme composante inertielle que la particul

46、e de combustion considre D 50 Diamtre moyen en masse dun ensemble de particules D pp Diamtre des particules lmentaires dun agglomrat N pp Nombre de particules lmentaires constituant un agglomrat R g Rayon de giration dune particule D f Dimension fractale dune particule k f Logarithme du prfacteur po

47、ur la dimension fractale dune particule Facteur dynamique de forme Masse volumique de la particule Viscosit du gaz environnant L Trajet optique suivi par la lumire dans larosol (m) K ext Coefficient dextinction de la lumire par larosol (m -1 ) 4 Proprits des arosols 4.1 Gnralits Les effluents du feu sont constitus de gaz et vapeurs de combustion, de gouttelettes deau et darosols (solides et liquides forms pendant et aprs la combustion). Le composant arosol des effluents du