Požár autovraků a tlakových lahví v Kladně
s 6
Cvičení CZECH MODEX 2023
s 10
Ramanova a infračervená spektrometrie u HZS ČR
s13
Toxicita zplodin hoření fasádních izolantů
s 16
Požáry, u kterých být zkrátka nechcete
s 22
Materiální a technické zabezpečení úkolů ochrany obyvatelstva u HZS hlavního města Prahy
s 26
Konference o spolupráci, která překračuje hranice
s 28
Virtuální realita jako součást preventivně výchovné činnosti
s 30
Mše u příležitosti svátku sv. Barbory
s 34
 

Ve dnech 17.–19. října 2023 se v Moravskoslezském kraji uskutečnilo mezinárodní cvičení CZECH MODEX 2023 v rámci Mechanismu civilní ochrany Unie (UCPM) za účasti zahraničních modulů, jejichž aktivity jsou spojeny s povodněmi a jsou zaměřeny na vysokokapacitní čerpání vody. UCPM je myšlen systém, kterým Evropská komise reaguje na potřeby vysílat či přijímat humanitární nebo záchranářskou pomoc členských zemí Evropské unie (EU) i mimo ně.

V rámci tohoto mechanismu pracují tzv. moduly, což jsou specializované týmy, které se soustředí na jednu specifickou činnost, mezi níž patří např. vyhledávání a záchrana osob ve zřícených budovách (USAR), vyhledávání a záchrana osob na vodní hladině (WASAR), vysokokapacitní čerpání (HCP – High Capacity Pumping) a mnoho dalších. Samotné cvičení CZECH MODEX 2023, jehož název je odvozen z anglického MODule EXercise (cvičení modulů), bylo posledním z celkově šesti cvičení konaných ve Francii, Španělsku, Rumunsku, Portugalsku, Polsku a České republice (ČR), pro která Evropská komise vyčlenila v letech 2022–2023 finanční prostředky a na jejichž realizaci se podílí členové konsorcia vedeného rumunskou organizací CN APELL. Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje (HZS MSK) je členem tohoto konsorcia.

Cíl cvičení

Cílem byl zejména nácvik spolupráce a výměna zkušeností během praktických činností při povodních. Dále bylo v omezené míře zaměřeno i na testování postupů při překročení hranic, koordinaci činností v mezinárodním koordinačním štábu v místě události a spolupráci s místními orgány v MSK. Cvičení mělo ověřit schopnosti a možnosti kooperace a koordinace HZS MSK ve vazbě na povodně v MSK, statutárního města Ostravy včetně krizové infrastruktury a koordinace zahraniční humanitární a záchranářské pomoci poskytnuté členskými státy v rámci UCPM.

Připravený scénář

Základem scénáře cvičení byla situace, kdy vlivem přibližně týden trvajících masivních srážek, které zasáhly celé území ČR a zejména východní část Moravy a Slezska, došlo k rozsáhlým povodním především v MSK. Povodněmi bylo postiženo přes 70 000 osob. Potvrzeno bylo celkem sedm mrtvých, více než 320 zraněných osob a 4 000 obyvatel muselo opustit své domovy. Ničivé povodně trvale poškodily 20 % infrastruktury. Komunikace byly z části neprůjezdné, velmi často byla průjezdnost omezena spadlými stromy, které nebyly včas odstraněny. Záchranné složky z MSK i celé republiky byly nasazeny k řešení následků povodní, nicméně jejich kapacita byla vzhledem k rozsahu mimořádné události a potřebě dlouhodobého nasazení nedostatečná. Vláda ČR tedy požádala mezinárodní společenství o humanitární pomoc jak materiální, tak o vyslání modulů UCPM.

Cvičení CZECH MODEX 2023 se zúčastnilo celkem pět modulů vysokokapacitního čerpání HCP z Německa, Bosny a Hercegoviny, Itálie, Polska, Švédska a dále speciální extrémně výkonný modul vysokokapacitního čerpání z Nizozemska (EHCP – Extreme High Capacity Pumping) s výkonem 2 500 000 l/h, který byl v rámci mezinárodních záchranných operací a přípravy na ně vyslán poprvé.

Tři dny náročného cvičení

Cvičení začalo v úterý 17. října 2023 příjezdem modulů do areálu Střední odborné školy požární ochrany a Vyšší odborné školy požární ochrany (SOŠ PO a VOŠ PO), kde styční důstojníci HZS ČR zřídili tzv. RDC (Reception/Departure Centre) jako při reálné potřebě koordinace mezinárodní zahraniční pomoci. Zde se na prvním rychlém jednání velitelé modulů dozvěděli základní informace o situaci, získali souřadnice místa pro vybudování možné základny (BoO – Base of Operation). Úkolem bylo okamžitě vyhodnotit danou lokalitu pro výstavbu jednoho BoO pro všechny mezinárodní moduly. Dále dostali informaci o adrese a hodině prvního jednání s důstojníkem HZS ČR, který koordinoval činnost složek integrovaného záchranného systému v prostoru Územního odboru Frýdek-Místek.

Pro HCP a EHCP moduly bylo ve finále vytipováno celkem pět míst z původních 32 prozkoumaných, u kterých byla realizována praktická několikahodinová operační nasazení, přičemž scénáře jednotlivých míst odpovídaly reálným situacím a zkušenostem získaným během povodní. Bezpochyby za zmínku stojí druhé operační nasazení představující kontinuální 24hodinovou činnost v prostoru Hlučínského jezera a jeho okolí, kdy všechny zahraniční HCP moduly musely společně vytvořit hadicové vedení o délce přesahující 3 km.

Cvičení bylo dále zpestřeno řadou rozeher, kterých bylo 39, připravených převážně styčnými důstojníky HZS ČR a kolegy ze SOŠ PO a VOŠ PO. Cílem bylo vystavit členy zahraničních modulů zátěžovým situacím, které vyžadují správný algoritmus řešení, např. při kontrole dokladů, nálezu mrtvého těla, nálezu barelu s nebezpečnou látkou v místě nasazení či sehrané tiskové konferenci.

Na sehranou navázala skutečná tisková konference, a to 18. října v budově Integrovaného bezpečnostního centra MSK za účasti představitelů HZS MSK, velitelů zahraničních modulů, zástupce Evropské komise z DG ECHO (Directorate-General for European Civil Protection and Humanitarian Aid Operations) a ředitele cvičení za rumunskou organizaci CN APELL. V jejím průběhu byl všemi zúčastněnými zhodnocen přínos a smysl systému UCPM, zdůrazněna nutnost ho rozvíjet a procvičovat i během cvičení typu MODEX.

Závěr

Cvičení probíhalo po dobu 50 hodin nepřetržitého nasazení a skončilo 19. října 2023 ve 12.00 hodin. Zúčastnili se ho příslušníci HZS MSK, experti HZS ČR, MV-generálního ředitelství HZS ČR, Záchranného útvaru HZS ČR, SOŠ PO a VOŠ PO, Zdravotnická záchranná služba MSK, Policie ČR a členové vybraných jednotek sborů dobrovolných hasičů obcí. Svým významem bylo ojedinělé nejen z pohledu statutárního města Ostravy, MSK, ale také v celé ČR.

Cvičení bylo pozitivně hodnoceno jak ze strany účastníků cvičení v rámci nasazených modulů, tak zástupců spolupracujících na jeho organizaci. Bylo dosaženo vysoké úrovně organizace cvičení včetně jeho obtížnosti a míry realističnosti, za kterou stojí mnoho týdnů příprav a tvrdé práce. Všem, kteří se na přípravě a realizaci podíleli, patří upřímné poděkování.

plk. Ing. Richard FRANC, plk. Ing. Jiří NĚMČÍK, HZS Moravskoslezského kraje, foto archiv HZS Moravskoslezského kraje

Možná je nadpis článku trochu zavádějící, ale jeden typ požárů vyžaduje ohleduplný přístup při provádění hasebních prací a zcela specifický přístup při jejich šetření. Jsou to požáry, při kterých dojde k úmrtí osob v souvislosti s dokonaným sebevražedným úmyslem.

Nejprve trochu statistických údajů. Zahraniční literatura uvádí, že ve vyspělých zemích je zhruba do 2 % případů dokonaných sebevražd spojených s použitím otevřeného ohně. Výjimkou mohou být osoby žijící v indicko-pákistánské komunitě, kde jsou tyto případy mnohem častější. V České republice podle údajů Českého statistického úřadu dojde v důsledku dokonaného sebevražedného úmyslu každoročně k úmrtí asi 1 300 osob. Na základě údajů poskytnutých odborem prevence MV-generálního ředitelství HZS ČR evidujeme v letech 2006–2021 celkem 367 pokusů úmyslného zapálení v důsledku duševní poruchy (pod tímto termínem je sebevražedný úmysl evidován). Z toho je 332 případů v budovách a 35 případů na volném prostranství. Jednoduchým výpočtem dojdeme k závěru, že v České republice jde průměrně o 24 případů ročně. Zjištěná hodnota tedy plně odpovídá údajům ze zahraničí a nejde o zcela zanedbatelný jev.

Specifický postup nastává již při hasebních pracích, u kterých je potřeba použít takový způsob hašení, který co nejméně poškodí tělesné ostatky, zachová na místě důkazní materiál, a zároveň je nutné dodržet ochranu piety k zemřelým a pozůstalým. Místo zásahu musí být zabezpečeno tak, aby bylo zabráněno manipulaci s důkazním materiálem a pořizování obrazového materiálu ze strany veřejnosti. Bohužel poměrně obvyklé jsou výtky pozůstalých ke způsobu provedení hasebních prací od pozdního příjezdu jednotky na místo události až po nedostatečné provedení předlékařské pomoci. Samozřejmě je potřeba vzít v úvahu i možnost, že je sebevražedný úmysl fingován a k činu došlo se snahou o zakrytí předešlé trestné činnosti. Událost je vždy ještě dále došetřována za přítomnosti soudního lékaře a složek činných v trestním řízení.

Nyní k samotnému mechanismu hoření tělních tkání. Obecně je známo, že lidské tělo je tvořeno asi ze 60 % hmotnostního obsahu vodou. Z tělesných součástí za běžných podmínek hoří vlasy, nehty a tuková tkáň. Svalová tkáň hoří až po odpaření vody, což může nastat po nahřívání plamenem. Podmínkou ovšem je tepelné působení v časovém intervalu řádu desítek minut až několika hodin. Je také důležité zmínit, že vlastní hoření tukové tkáně probíhá tak, že nejprve dojde ke zkapalnění tuku a hoření začne probíhat na materiálech, jež zkapalněný tuk zadržují. To jsou např. oděvní svršky, přikrývky, ale i dřevěná podlaha pod samotným tělesným torzem. Dochází zde ke vzniku tzv. knotového efektu, někdy též nazývanému efektu svíčky. Hoření může produkovat pouze omezené množství tepla, intenzita hoření tedy nemusí být příliš vysoká a vzhledem k odvodu tepla směrem vzhůru dochází i k velice omezenému poškození blízkých předmětů. Samotné započetí hoření tukové tkáně je specifický proces. Neznáme případ, u něhož by hoření tukové tkáně nastalo na základě krátkodobého tepelného působení plamene zápalky, plamene zapalovače či teplem tlející cigarety přímo působící na tukovou tkáň. Je přípustné započetí plamenného hoření po tepelném působení otevřeného plamene v řádu minut až desítek minut, například po tepelném působení plamene voskové svíčky, po tepelném působení vnějšího tepelného zdroje o teplotě přesahující hodnotu v intervalu 340 až 440 °C (což je teplota vznícení nejbližšího adekvátního materiálu, tj. vepřového sádla). Může nastat i hoření tukové tkáně po tepelném působení hořící tkaniny vznícené od teplem tlející cigarety. Je ovšem i přípustné vznícení tukové tkáně po krátkodobém tepelném působení přilehlé hořící kapaliny s velkým tepelným impulsem, například s akcelerantem hoření. Nepředpokládáme, že by ke vznícení tukové tkáně došlo po déletrvajícím procesu u osoby při vědomí, pokud ovšem tato osoba nemá sníženou schopnost vnímání. Hoření tukové tkáně při započetí zmiňovaného knotového efektu může probíhat v časovém intervalu až v řádu hodin. Z tohoto důvodu může být množství shořelé tukové tkáně velice nečekané a může dosáhnout hmotnosti nižších desítek kilogramů. Celková výše uvolněného tepla tedy může být poměrně překvapující. U případu, kterým se článek inspiroval, je na základě lékařského vyšetření zemřelé osoby prokázán úbytek tukové tkáně o celkové hmotnosti 3 až 5 kg. K tomu došlo v časovém intervalu 30 minut mezi vznikem plamenného hoření a jeho uhašením.

V tomto popisovaném případu došlo ke vzniku požáru v rámci dokonaného sebevražedného úmyslu. Zejména pro vyšetřovatele požárů bylo důležité pochopit vlastní proces hoření. Mechanismus činu spočíval v použití tišících prostředků, alkoholu a byl dokonán v důsledku zažehnutí velice malého množství acetonu pocházejícího z odlakovače na nehty. Hořící kapalina byla aplikována na břišní partie zemřelé osoby. Hořela tuková tkáň v kombinaci s oděvními svršky z bavlněné i syntetické tkaniny. Dále pak hořela plastová vanová zástěna, přičemž celý proces proběhl v kovové koupelnové vaně.

Prostor koupelny byl ve své svrchní části pokryt silnou vrstvou zplodin hoření, plastové zařizovací předměty byly v prostoru koupelny působením tepla značně tepelně deformované a skleněné výplně oken popraskané. To ukazuje na silné zahřátí svrchní části místnosti a na přítomnost teplot o hodnotě se spodním intervalem 307 °C. Ty se musely vyskytovat právě ve svrchní části místnosti v blízkosti skleněných výplní. Plamenné hoření probíhalo zejména pod tělesným torzem v místech, kde torzo dokonale nepřiléhalo ke koupelnové vaně a vyskytovala se zde vzduchová mezera o hloubce několika cm. Jasně byl viditelný i efekt hoření zkapalněného tělesného tuku, přičemž zkapalněný tuk zažehl i plastové součásti sifonového odtokového otvoru v navazující části koupelnové vany. Veškeré nalezené tepelné deformace téměř dokonale imitovaly spáchání násilného trestného činu v souvislosti s použitím hořlavé kapaliny jako akcelerantu hoření. Na místě byla rezidua hořlavé kapaliny skutečně nalezena, šlo o zmiňované zbytkové množství acetonu z odlakovače. Později v průběhu šetření bylo prokázáno, že množství odlakovače bylo z hlediska nalezených tepelných deformací zcela bezvýznamné. Hořlavá kapalina způsobila „pouze“ započetí hoření tukové tkáně zemřelé osoby formou knotového efektu. Nalezené tepelné deformace tedy způsobil vývin tepla z přítomného odhořelého hořlavého materiálu tvořeného tukovou tkání zemřelé osoby, oděvními svršky a vanovou zástěnou. Hoření vanové zástěny způsobilo vznik vrstvy zplodin hoření. Hoření tukové tkáně zemřelé osoby způsobilo nalezené tepelné deformace v místnosti.

Popis zajištěných stop k fotografické dokumentaci místa činu. Jedná se o stopy odebrané za účelem detekce možných akcelerantů hoření
na pracovišti Ministerstva vnitra – generální ředitelství HZS ČR , Institut ochrany obyvatelstva.

stopa 2 - věcná stopa - část koberce v koupelně pod umyvadlemumyvadlem
stopa 3 - kapalný vzorek - odebraný z vnitřní části vany v koupelněv koupelně
stopa 4 - věcná stopa - ohořelá látka z vnitřní části vany v koupelněv koupelně
stopa 7 - věcná stopa - část ohořelé deky nalezené v koupelně u vany

V objektu, v sousedních navazujících prostorech, bylo v době vzniku požáru přítomno i několik rodinných příslušníků. Zejména v této souvislosti je nutné zachovat pietu ve vztahu k pozůstalým, kteří jsou vystaveni obrovské míře stresového namáhání v důsledku ztráty blízkého člověka. V těchto situacích se mohou objevit zejména slovní výtky kritizující průběh hasebních a záchranných prací. Pokud by tato situace nastala, je důležité snažit se celou situaci uklidnit a přenést se přes případné vyřčené výtky, nevyslovovat ukvapené závěry a v případě potřeby požádat policejní orgán o potřebnou součinnost. Po dohodě s policejním orgánem je u pozůstalých vhodné následně zajistit psychosociální pomoc. Pro vyšetřovatele požárů je však nutné provést prvotní neopomenutelné a neopakovatelné úkony, zejména prvotní fotodokumentaci a zaznamenat polohu nalezených předmětů. To je nutno koordinovat s lékařským ohledáním zemřelé osoby a posléze i s celkovým ohledáním místa. Policejní orgán jakožto orgán činný v trestním řízení vše vykonává a vede v rámci své vlastní vydané metodiky „Kriminalistická taktika pro policisty“. V tomto případě zejména využívá metodický materiál „Ohledání a spolupráce policejního orgánu s koronerem při ohledání mrtvoly v případech náhlých úmrtí“.

V souvislosti s obdobným nálezem ohořelého lidského těla je prakticky vždy od některé zúčastněné osoby vyřčena domněnka, zda by ke vzniku požáru mohlo dojít následkem spontánního samovznícení člověka. Mechanismus má probíhat tak, že dojde ke vznícení vnitřních partií živého či velice nedávno zemřelého člověka. Na mechanismu vzniku může mít podíl i chování člověka před vznikem jevu, může se zde projevit např. konzumace vysokoprocentního alkoholu. Dochází k němu u osob zanedbaných a u osob ve špatném psychickém stavu. Nalezené poškození lidského těla je odlišné od běžného tělního poškození plamenným hořením zvnějšku. Odlišuje se hloubkovým vyhořením tělních partií, končetiny naopak zůstávají poměrně nepoškozené. V blízkosti těla bývají často nalezeny teplem nepoškozené předměty, přenos hoření je velice omezený. Celý tento koncept je rozšířen zejména na britských ostrovech, kde byla tato domněnka navržena již v roce 1746 členem Královské společnosti Paulem Rolli. Jev je zmiňován i ve filmovém průmyslu a v literatuře. V česky psané literatuře se vyskytuje např. v převyprávění románu Julese Vernea Patnáctiletý kapitán v kapitole Ohnivý nápoj. V posledních asi 40 letech bylo provedeno i vědecké zkoumání tohoto domnělého jevu a vyniká zde zejména práce vyšetřovatele Joe Nickella a forenzního analytika Johna F. Fischera z roku 1987, práce byla průběžně aktualizovaná.

Rozborem dřívějších případů s průvodními jevy navrženého mechanismu je zjištěné, že torza spálených těl byla vždy nalezena v blízkosti možných zdrojů otevřeného ohně, tedy svíček, lamp, krbů apod. Zprávy o těchto zdrojích otevřeného ohně však byly často vynechány, nejčastěji za účelem vyvolání určitého pocitu tajemna. Pokud při nastalém plamenném hoření došlo k rozsáhlé devastaci lidského torza, tak se vždy jednalo o vznik knotového efektu a zároveň k současnému záchytu odkapávajícího hořícího lidského tuku na dalším zdroji paliva, např. ošacení, výplni židle, dřevěné podlaze. Hoření tak mohlo probíhat i v řádu hodin, a to již dochází k hoření vysušené svaloviny, tedy k hloubkovému prohoření torza těla. Jak již bylo zmíněno, události tohoto typu je možné vysvětlit tepelným působením vnějšího zdroje tepla. Pro úplnost ovšem musíme uvést, že v dané problematice jsou navrženy i alternativní teorie popisovaného jevu. Těmi jsou např. působení extrémního stresu jako spouštěče spontánního samovznícení, dále jsou navrženy psychotické a parapsychologické jevy, které mohou jev způsobit. Jednou z teorií je i tepelné působení kulového blesku.

Případy sebevražd je nutné podrobit šetření za účelem vyloučení trestného činu účasti na sebevraždě podle § 144 odst. 1 zákona č. 40/2009 Sb., trestního zákoníku, ve znění pozdějších předpisů. Vlastní šetření příčiny vzniku požáru je proto nezbytné provést ve spolupráci s orgány činnými v trestním řízení, zejména s policejním orgánem. Pro zjištění přesné příčiny vzniku požáru je také nezbytně nutné na místě události na vhodných a nejlépe nějakým způsobem předem vytipovaných místech (např. vytipování psem vycvičeným k detekci reziduí hořlavých kapalin) odebrat chemické vzorky za účelem fyzikálně-chemické analýzy zaměřené právě na přítomnost reziduí hořlavých kapalin. Dále je v těchto případech nutné po dohodě s policejním orgánem zpracovat časový snímek události. Je vhodné analyzovat tzv. chytré telefony, případně i tzv. chytré hodinky zaznamenávajících aktivitu uživatelů apod. V případě potřeby je možné u zájmových osob provést fyziodetekční vyšetření. V případě pochybností v procesu samotného hoření je možné navrhnout modelovou zkoušku zaměřenou na odhořívání tělních tkání. Obdobné zkoušky s využitím živočišných tělesných tkání byly již v minulosti provedeny na pracovišti Technického ústavu požární ochrany v Praze.

por. Ing. Jaroslav KUBÍČEK, plk. Mgr. Miloslav VAŠÁK, MBA, HZS Pardubického kraje, foto archiv HZS Pardubického kraje

Metodami pro identifikaci neznámých látek, které používají chemické laboratoře Hasičského záchranného sboru České republiky (HZS ČR) nejčastěji, jsou Ramanova a infračervená (IČ) spektrometrie. Historie Ramanovy spektrometrie sahá až do 30. let minulého století, kdy indický vědec C. V. Raman dostal za výsledky svojí práce při studiu rozptylu světla v roce 1930 Nobelovu cenu ⁽¹⁾ .

Jev, při němž se vedle emise fluorescenčního záření o nižší frekvenci objevuje i emise krátkovlnného záření, předpověděl A. Smekal (1923) a jeho experimentální nález nejdříve ohlásil C. V. Raman. Proto se označuje jako Smekalův-Ramanův jev ⁽²⁾. Principem je měření rozptýleného záření, které vzniká interakcí monochromatického záření z oblasti viditelné až blízké infračervené s molekulami vzorku za současné změny jejich vibračních a rotačních stavů ⁽³⁾.

Ramanovo spektrum polypropylenu porovnané se spektrem uloženým v knihovně

Ramanovy spektrometry dokáží identifikovat pevné a kapalné vzorky, gely, kaly, pastovité hmoty aj., jejichž molekuly jsou spojeny kovalentními nebo polárně kovalentními vazbami. Je možné identifikovat bojové chemické látky, široké spektrum organických i anorganických látek, toxických průmyslových škodlivin, výbušnin, drog atd. Podmínkou je přítomnost Ramanova spektra v knihovně spekter. Ramanovy spektrometry nejsou schopny identifikovat biatomové molekuly s iontovými nebo iontově polárními vazbami (např. chlorid sodný), kovy, většinu nekovových prvků, vodu, bílkoviny, vysoce fluoreskující sloučeniny, B-agens a plyny ⁽⁴⁾.

Moderní Ramanovy spektrometry již zvládnou identifikovat i fluoreskující látky. Tento problém, který se vyskytoval u prvních přenosných přístrojů, které byly v ČR v roce 2007 používány, byl vyřešen použitím laseru o vlnové délce 785 nebo 1 064 nm.

Doplňkovou metodou pro Ramanovu spektrometrii je IČ spektrometrie. První zmínky o IČ spektrometrii nacházíme na počátku 19. století. Její první aplikace jsou z 20. století, kdy se začínají rozvíjet další metody využívající i jiné vlnové délky ⁽⁵⁾. Technika, která se osvědčila u IČ, je založena na absorpci IČ záření molekulami látek a umožňuje identifikovat organické i anorganické sloučeniny. Vžilo se pro ni označení FTIR (Fourierova transformace).

Roztříděné chemikálie v domácí laboratoři

Budoucnost v odvětví Ramanovy a IČ spektroskopie

Aktuální příslib do budoucnosti vykazuje povrchem zesílený Ramanův rozptyl (SERS), vyznačující se tím, že dokáže podle jedné molekuly identifikovat látku  ulpělou na zkoumaném povrchu. Jde tedy o velice citlivou metodu, kterou se budou vývojáři daných přístrojů stále snažit vylepšovat. SERS má nevýhodu v tom, že se zatím nenašlo žádné důležité praktické uplatnění této techniky. Na obzoru je však využití, které by pro populaci mohlo být v budoucnu poměrně zásadní, a to identifikace mikroplastů (částice menší než 1 µm). Ty přitahují velkou pozornost, protože mají potenciál stát se polutantem životního prostředí. Největším problémem v identifikaci mikroplastů je právě jejich velikost. Význam metody SERS spočívá v tom, že k identifikaci látky stačí pouhá jedna molekula ^(6) (7).

Co se týče IČ spektroskopie, tak i zde je aktuální problematika mikroplastů. IČ mikroskopie s Fourierovou transformací se používá k identifikaci a kvantifikaci mikroplastů nejčastěji. Za poslední dobu se totiž velice vyvinula technika micro-FTIR (µ-FTIR), která umožňuje automatické stanovení mikroplastů na filtrační membráně bez předchozí úpravy vzorku ⁽⁸⁾.

V předchozích dvou odstavcích je popsán vývoj spíše pro environmentální chemii, ale je vidět trend, kterým se obě techniky chtějí posouvat i v aplikacích, které mají identifikovat potenciálně nebezpečnou látku pro populaci. Aktuálně se výrobci snaží své přístroje zmenšovat, aby je bylo možné použít nejen v terénu, ale hlavně je připravit na připevnění k robotickému systému. Dále se klade důraz na to, aby přístroje byly schopné identifikovat i látky, které jsou na místě zásahu v minimálním množství. S tím souvisí také zkrácení doby měření a zvýšení robustnosti měření. Moderní trend již také umožňuje měření v určité vzdálenosti od vzorku tak, aby operátor nemusel být se vzorkem v přímém styku. Vývoj v oblasti Ramanových nebo FTIR spektrometrů je také úzce spjat s vývojem stále výkonnějších a zmenšujících se počítačů. Důležitá je i neustálá aktualizace knihoven spekter, protože jsou stále objevovány nové látky, popřípadě deriváty látek, které mohou být potenciálně nebezpečné pro člověka.

Praktické měření

Měřené látky mohou být v kapalném i v pevném stavu a mohou být měřeny i skrze obaly. V mobilní chemické laboratoři Institutu ochrany obyvatelstva (IOO) je již možnost měřit FTIR spektrum v plynném stavu. Důležitý je i výsledek, který na základě měření nenajde žádnou shodu s knihovnou a který nás může dovést k závěru, že zkoumaná látka není toxická chemikálie. Abychom tak ale mohli usoudit, je nutné zvážit i další vlastnosti látky.

V praxi jsou FTIR a Ramanovy spektrometry velice užívanými přístroji jak v terénu, tak i při laboratorní analýze. V minulosti byly využity například k porovnání hasebního produktu se složením uvedeným v jeho bezpečnostním listu. Obě techniky dokáží odhalit i typ pigmentu přidávaný pro zabarvení dané látky.

Dále je možné rozpoznat, z kterého materiálu se skládá ohořelý vzorek odebraný z místa požáru. To je důležité pro vyšetřovatele příčin vzniku požárů, kteří tak mohou potvrdit, případně vyvrátit teorii o vzniku a šíření požáru. Napomáhá zde například možnost rozeznání původu daného plastu, jestli jde o polypropylen nebo polyethylen.

Vyhodnocovací programy daných přístrojů dokáží již eliminovat ze spekter i vodu, proto není potřeba mít vzorek úplně zbavený vody. Je tedy možné identifikovat i sraženiny vznikající v průběhu hašení chemickou reakcí. Příkladem je identifikace zelené sraženiny, která vznikla v průběhu hašení průmyslové haly, kde byly uskladněny chemikálie určené k čištění IBC kontejnerů.

Spektrometry byly nejvíce využity při identifikaci látek v domácí laboratoři, kde se vyráběly výbušniny. V kombinaci Ramanova a IČ spektrometru bylo možné přímo na místě zásahu identifikovat přibližně 100 látek, které byly většinou hořlavé, popřípadě byly prekurzorem výbušnin. Díky ochrannému mechanismu přístrojů mohla měření probíhat bez starosti z iniciace požáru nebo výbuchu.

S aktuálním vybavením je laboratoř IOO schopná také na místě zásahu během pár sekund určit přesnou koncentraci látek CBD a THC v rostlině marihuany. Z poměru těchto koncentrací lze určit, zda jde o marihuanu určenou k lékařskému využití. Měření probíhá bez jakékoli úpravy vzorku a měří se v blízké IČ oblasti (NIR) spektra.

Rozdíly v měření

Každý systém je dodaný od jiného výrobce, proto i vyhodnocovací a měřicí softwary jsou různé. Největší rozdíl je v tom, že Ramanovo spektrum lze změřit ve vzdálenosti až dvou metrů od vzorku, tudíž není nutné se ke vzorku přiblížit a být s ním v přímém kontaktu. Ramanův spektrometr a NIR spektrometr dokáží měřit skrze původní obal vzorku. Ramanův spektrometr dokáže změřit spektrum skrze průhledné a tmavé sklo, kdežto NIR spektrometr pouze skrze průhledné sklo. IČ spektrometr dokáže měřit pouze v přímém kontaktu se vzorkem, má ale výhodu v tom, že jako jediný ze zmíněných přístrojů dokáže měřit látky v plynném stavu.

Jelikož každé spektrum je měřeno jinou analytickou metodou, je zřejmé, že se spektra z jednotlivých přístrojů budou lišit. Laboratoř IOO však uvažuje o zakoupení programu, který dokáže spojit informace z rozdílných přístrojů a analytických metod. Program poté vyhodnotí všechny dodané informace a identifikuje neznámou látku.

pplk. Ing. Petra LOČÁRKOVÁ, kpt. Ing. Michal KRYKORKA, Institut ochrany obyvatelstva, foto archiv autorů

 

Seznam použitých zdrojů

1. Chandrasekhara Venkata Raman. Wikipedie. [online] [citace: 9. 3. 2023]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/Chandrasekhara_Venkata_Raman.
2. Brdička R., Dvořák J., Základy fysikální chemie. Praha: Academia Praha, 1977.
3. Klouda P., Moderní analytické metody. Pardubice: VŠCHT Pardubice, 2016.
4. Čapoun T., Matějka J., Ramanův spektrometr. [Časopis] Praha: 112, 2007.
5. Blízká infračervená spektroskopie. Wikipedie. [online] [citace: 11. 5. 2023]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/Bl%C3%ADzk%C3%A1_infra%C4%8Derven%C3%A1_spektroskopie.
6. Perez-Jiménez A. I., Lyu D., Lu Z., Liu G., Ren B., Surface-enchanced Raman spectroscopy: benefits, trade-offs and future developments. Chemical Science. 11, 2020, DOI:10.1039/d0sc00809e.
7. Mogha N. K., Shin D., Nanoplastic detection with surface enchanced Raman spectroscopy: Present and future. Trends in Analytical Chemistry. 158, 2023, Dostupné z: https://doi.org/10.1016/j.trac.2022.116885.
8. Chen Y., Wen D., Pei J., Fei Y., Zhang D. O. H., Luo Y., Identification and quantification of microplastics using Fourier-transform infrared spectroscopy: Current status and future prospects. Enviromental Science and Health. 18, 2020. Dostupné z: https://doi.org/10.1016/j.coesh.2020.05.004.

Zateplování objektů je odvětvím, které v posledních letech zaznamenalo dynamický rozvoj. Požadavky na zateplovací systém ETICS (External Thermal Insulation Composite System) stanovené v normách požárního kodexu ČSN 73 08xx ho posuzují s ohledem na třídu reakce na oheň a požární výšku objektu, množství uvolněného tepla z jednoho m² plochy či index šíření plamene po povrchu. Ve vztahu k ETICS lze tedy konstatovat, že současné požadavky těchto norem respektují primární cíle požární bezpečnosti staveb.

V případě vzniku požáru ETICS jde především o omezení jeho šíření ve vertikálním směru a zabránění rozšíření požáru mezi požárními úseky, je-li stavba do požárních úseků dělena. Ohrožení osob není způsobeno pouze tepelnými účinky probíhajícího požáru, ale taktéž toxicitou vznikajících zplodin hoření. V případě požáru ETICS dochází mimo jiné k hoření či tepelnému rozkladu fasádního izolantu, a tím k uvolňování zplodin hoření, které mohou pronikat otevřenými otvory v obvodových konstrukcích objektu (např. okna, balkonové dveře, světlíky), a způsobit tak intoxikaci osob. Hlavním cílem provedených zkoušek bylo kromě určení požárně technických charakteristik také stanovení toxické vydatnosti plynných zplodin hoření nebo tepelného rozkladu nejběžněji používaných fasádních izolantů v rámci zateplování objektů v České republice.

Zapojení měříicí sestavy

Experiment

V současné době v České republice neexistuje zkušební norma, která by řešila stanovení a vyhodnocení toxicity fasádních izolantů. Z tohoto důvodu byla pro účely použita metodika zkušební laboratoře Technického ústavu požární ochrany (TÚPO) [1]. Tato zkušební metoda slouží ke stanovení toxické vydatnosti plynných zplodin tepelného rozkladu nebo hoření (stanovení toxicity). Jde o metodu s fyzikálním požárním modelem kouřové komory a s plynovou kyvetou FTIR (Fourier transform infrared), jejíž principy vychází z mezinárodně uznávaných technických postupů vyplývajících z normativních předpisů, kterými jsou:

• ČSN EN ISO 5659 – 2 Plasty – vývoj dýmu – Část 2: Stanovení optické hustoty v jednoduché komoře,
• ČSN EN 17084 Železniční aplikace – Protipožární ochrana drážních vozidel – Zkouška toxicity materiálů a komponent,
• ČSN EN 45545-2 Drážní aplikace – Protipožární ochrana drážních vozidel – Část 2: Požadavky na požární vlastnosti materiálů a součástí.

Podstatou měření pomocí infračervené spektroskopie za pomocí FTIR spektrometru je absorpce infračerveného záření při průchodu vzorkem. Tato metoda umožňuje nedestruktivním způsobem stanovit molekulární složení neznámých látek a také jejich koncentraci. Pro měření koncentrace toxikantů byl použit FTIR spektrometr MATRIX-MG2 s dvoumetrovou plynovou kyvetou o objemu 200 ml a regulací teploty (25–180 °C) od firmy Optik Instruments, s. r. o. Pro vlastní měření byla plynová kyveta propojena se zdrojem plynu / plynné směsi, kterým byla jednoduchá (kouřová) komora. Propojení bylo realizováno teflonovými hadicemi, které tvoří společně s částicovými filtry vyhřívanou cestu plynů, vyhřívanou na normou požadovanou teplotu 180 ± 10 °C. Z plynové kyvety byl tok plynů veden silikonovými hadičkami přes čerpadlo a rotametr vně laboratoře. Reálné zapojení měřicí sestavy je na obr. 1. Podle požadavků normy [2] byla měřena koncentrace následujících plynů: oxid uhelnatý CO, oxid uhličitý CO₂, oxidy dusíku NO_x, bromovodík HBr, chlorovodík HCl, kyanovodík HCN, fluorovodík HF a oxid siřičitý SO₂. Touto metodou nebyly zjišťovány toxikanty na bázi organických sloučenin.

Pro účely měření byly použity dva scénáře fyzikálního požárního modelu, a to s hustotou tepelného toku 25 kW/m² se zkušebním plamenem a 50 kW/m² bez zkušebního plamene (označení v textu pouze jako 25 kW/m² a 50 kW/m²) v souladu s uvedenými normami [2], [3]. Před zkouškou byly vzorky vždy z pěti neexponovaných stran zabaleny do ochranné hliníkové folie, chránící vzorek před rozpadnutím, a zváženy. Testovaný vzorek byl umístěn do držáku v kouřové komoře, kde byl jeho povrch vystaven účinkům zdroje sálavého tepla. Vzorky plynů byly odebírány kontinuálně po celou dobu zkoušky a zaznamenávány na PC s příslušným softwarem. U každého vzorku byla prováděna celkem tři měření za podmínek opakovatelnosti.

Pro zkoušky byly vytipovány materiály, které se používají v rámci realizace ETICS a jsou na trhu běžně dostupné. Bylo pořízeno celkem 15 fasádních izolantů, ze kterých byly připraveny vzorky o rozměrech 75 × 75 × 15 mm. Jednalo se o materiály na bázi polystyrenu (vzorky označené PS), na bázi minerálních vláken (vzorky řady MV), dřevovláknité materiály (vzorky označené DV), polyuretanové desky (PUR) a desky z fenolické pěny (FP). Přehled vybraných fasádních izolantů je uveden v tab.1. Všechny vzorky byly před zkouškou klimatizovány.

Tab. 1 Přehled použitých fasádních izolantů

Výpočet konvenčního indexu toxicity

Konvenční index toxicity CIT_G je bezrozměrná veličina, která je vyjádřena níže uvedenou rovnicí. Výsledné hodnoty koncentrací potřebné k následnému dosazení do rovnice pro výpočet konvenčního indexu toxicity v souladu s normami byly vypočítány jako aritmetický průměr ze tří měření pro hodnoty koncentrací ze 4. a 8. minuty. Tento výpočet je nastavený na parametry železničního vagonu [2]. Hodnota CIT 0,9 je limitní pro materiály používané v interiérech kolejových vozidel.

Výsledky

V následující kapitole jsou prezentovány naměřené výsledky jednotlivých laboratorních měření. Vzhledem k velkému počtu zkušebních vzorků byly pro prezentaci výsledků vybrány nejběžněji používané materiály, jeden zástupce z řady polystyrenů a jeden z řady minerálních vat. A to vždy ten vzorek, u kterého byly naměřeny nejvyšší počty toxikantů, resp. jejich nejvyšší koncentrace. Výsledky měření jsou uváděné jako průměrné ze tří měření. Podrobné vyhodnocení sestává z popisu chování vzorků v průběhu měření, dále jsou výsledky uvedené ve formě tabulek obsahujících koncentrace naměřených toxikantů ve 4. a 8. minutě (v jednotkách ppm). Grafické znázornění výsledků stanovení toxické vydatnosti plynných zplodin je kombinované s dvěma osami „y“ vyjadřující závislost koncentrace daného toxikantu na čase. Na levé ose „y“ je vždy uvedena koncentrace CO₂, na pravé pak koncentrace ostatních naměřených toxikantů. Pro zajímavost jsou uvedeny fotografie vzorků před a po zkouškách. Nárůst koncentrace na začátku jednotlivých měření je způsobený tím, že ve vyhřívané cestě nedošlo ke kompletnímu odvětrání zplodin z předchozího měření. Tento fakt neměl vliv na celkové výsledky měření. Podrobné výsledky dalších vzorků jsou uvedeny v technické zprávě s výsledky řešení „Stanovení toxické vydatnosti plynných zplodin tepelné degradace fasádních izolantů“, která je k nahlédnutí na stránkách TUPO: https://www.hzscr.cz/clanek/menu-vyzkum-a-vyvoj-vyzkumne-projekty.aspx.

Polystyren PS3

Při obou podmínkách měření (25 kW/m² a 50 kW/m²) docházelo po vystavení vzorku tepelné radiaci k jeho přechodu z pevné fáze do kapalné za současného vývinu produktů tepelného rozkladu reprezentovaného bílým kouřem. Vzniklá kapalná fáze polystyrenu na dně hliníkové fólie byla dále tepelně namáhaná a docházelo k pokračujícímu tepelnému rozkladu za vývinu světlého kouře. Při tepelném toku 25 kW/m² se zkušebním plamínkem se ve zplodinách hoření vyskytly jenom CO a CO₂. Vzorky během měření hořely. Při tepelném toku 50 kW/m² bez zkušebního plamínku se ve zplodinách hoření vyskytly jenom CO a CO₂ a vzorky během měření také hořely. Hodnoty koncentrací CO byly pro obě podmínky měření prakticky stejné, ale koncentrace CO₂ u měření za podmínek 25 kW/m² se zkušebním plamínkem byly vyšší než u měření za podmínek 50 kW/m² bez zkušebního plamínku (tab. 2, obr. 2, 3 a 4).

Tab. 2 Koncentrace toxikantů ve 4. a 8. minutě pro vzorek PS3

Obr.4 PS3 - Pohled na vzorky před a po měřeních (zleva:25 kW/m², 50 kW/m²

Minerální vata MV2

Při obou podmínkách měření (25 kW/m² a 50 kW/m²) docházelo po vystavení vzorku tepelné radiaci ke změně barvy jeho povrchu a mírnému vývinu kouře světlé barvy. Povrch do 1. minuty zbělal a s probíhajícím časem černal. U vzorků vystavených podmínkám 25 kW/m² bylo černé zbarvení povrchu markantnější než u vzorků s podmínkami 50 kW/m². Docházelo tedy pouze k tepelnému rozkladu vzorků, resp. pojiv v nich obsažených bez projevů plamenného hoření. Při tepelném toku 25 kW/m² se zkušebním plamínkem došlo kromě výskytu CO a CO₂ také k výskytu HCN, který byl detekován až v druhé polovině měření, čímž přispěl k výpočtům CIT_G v 8. minutě. Při výše uvedených podmínkách měření vzorky nehořely. Při tepelném toku 50 kW/m² bez zkušebního plamínku došlo k výskytu toxikantů CO, CO₂, HCN a NO. HCN se vyskytoval ve zplodinách hoření během celé doby měření, a tím přispěl k výpočtům CIT_G ve 4. i 8. minutě. NO se začal vyskytovat až ve druhé polovině měření a ovlivnil výpočet CIT_G až v 8. minutě. Koncentrace CO₂ u měření za podmínek 25 kW/m² se zkušebním plamínkem byly vyšší než u měření za podmínek 50 kW/m² bez zkušebního plamínku (tab.3, obr. 5, 6 a 7).

Tab. 3 Koncentrace toxikantů ve 4. a 8. minutě pro vzorek MV2

Obr. 7  MV2 - pohled na vzorky před a po měřeních (zleva: 25 kW/m², 50 kW/m²

Výsledky CIT_G

Z přiloženého grafu porovnání hodnot CIT_G za podmínek 25 kW/m² vyplývá, že všechny hodnoty konvenčního indexu toxicity jsou velmi nízké (obr. 8). U všech vzorků jsou podle předpokladu hodnoty vždy vyšší v 8. minutě (v grafu šedý sloupec). Nejnižší hodnoty CIT_G byly zaznamenány u vzorku MV4, dále u vzorků na bázi polystyrenu (PS1–PS5) a také u dalších vzorků z minerálních vláken (MV1– MV3). Vyšší hodnoty CIT_G jsou zřejmé u dřevovláknitých vzorků (DV1 a DV3). Nejvyšší hodnoty pak vykazuje jediný zástupce ze skupiny fenolických pěn (vzorek FP).

Z přiloženého grafu porovnání hodnot CIT_G za podmínek 50 kW/m² (obr. 9) je na první pohled zřejmé, že hodnoty konvenčního indexu toxicity jsou nejnižší u MV4, PS1–PS5, u kterých jsou dokonce nižší (nebo rovny) než při 25 kW/m². Tato skutečnost je dána chováním těchto vzorků během měření, kdy při 50 kW/m² docházelo častěji k jejich vznícení a plamennému hoření. Přehled chování vzorků v průběhu měření týkající se jejich vznícení je uveden v tab. 4.

Tab. 4 Porovnání vznícení vzorků během měření

Závěr

Cílem experimentu bylo stanovit toxickou vydatnost plynných zplodin hoření nebo tepelného rozkladu vybraných fasádních izolantů. Pro laboratorní měření bylo vybráno celkem 15 fasádních izolantů, ze kterých byly připraveny zkušební vzorky. Vzhledem k tomu, že pro stanovení toxicity fasádních izolantů v současné době neexistuje zkušební předpis, byla pro tento účel použita metoda fyzikálního požárního modelu používaná pro drážní vozidla. I když je použitá metoda primárně určena pro zkoušení materiálů a komponent v železniční dopravě, je možné ji s úspěchem použít i pro stanovení toxicity fasádních izolantů, a to zcela určitě z hlediska identifikace vyvíjených toxikantů včetně jejich koncentrací. Konvenční index toxicity CIT_G lze brát jako měřítko, které je primárně vztažené k podmínkám požáru drážních vozidel. Výsledné hodnoty tohoto indexu jednotlivých materiálů jsou i přes tuto skutečnost velmi nízké. Zajímavým poznatkem bylo zjištění, že u zkušebních vzorků MV1–MV4, u nichž byly deklarovány stejné vlastnosti (zejména součinitel tepelné vodivosti), byl zaznamenán rozdíl v produkci konkrétních toxikantů (kyanovodík – HCN), což je zcela evidentně dáno rozdílným výrobním procesem, resp. rozdílným složením materiálů ve vztahu k použitým pojivovým přísadám.

Závěrem je možné konstatovat, že zkoušené fasádní izolanty splnily z hlediska toxicity přísné požadavky vyplývající ze zkušebních předpisů pro železniční přepravu. Tyto požadavky jsou navíc stanovovány pro materiály a komponenty umístěné v interiéru, na rozdíl od požáru fasádních izolantů umístěných v rámci uceleného systému ETICS vně objektu.

kpt. Ing. Romana FRIEDRICHOVÁ, Ph.D., Technický ústav požární ochrany, foto archiv Technického ústavu požární ochrany

Seznam použitých zdrojů

1. RŮŽIČKA, Milan. Metodika TÚPO č. 01–09: postup B: Stanovení toxické vydatnosti plynných zplodin tepelného rozkladu/hoření – metoda s fyzikálním požárním modelem kouřové komory a s plynovou kyvetou FTIR. 2021, 19 s.

2. ČSN EN 17084 Železniční aplikace – Protipožární ochrana drážních vozidel – Zkouška toxicity materiálů a komponent. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, srpen 2022.

3. ČSN EN 45545-2 Drážní aplikace – Protipožární ochrana drážních vozidel – Část 2: Požadavky na požární vlastnosti materiálů a součástí. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, únor 2021.