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液体推进剂被应用于航天发射和军事领域[1]。常规液体推进剂主要包括四氧化二氮和肼类(无水肼、偏二甲肼、甲基肼和四氧化二氮)等[2]。这些液体推进剂易燃且易爆,其中一些还具有强腐蚀性和毒性。当空气中的液体推进剂浓度达到一定程度,可导致火灾、中毒、爆炸等突发事件,甚至造成大量人员伤亡[3]。近40年来,国内外共发生液体推进剂事故300多次,造成大量人员中毒、烧伤、死亡,以及巨大的经济影响[4]。本文通过梳理液体推进剂事故的主要原因,分析液体推进剂事故医学应急的特点,对液体推进剂事故医学应急救援工作提出建议。
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目前火箭或导弹发射常用的液体推进剂按工作组分区分主要包括:燃烧剂(肼、甲基肼、偏二甲基肼等)和氧化剂(四氧化二氮、发烟硝酸等),均属于有毒化学品,点火燃烧后,其燃气成分中有一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮等成分,也具有一定的毒性或刺激性[5]。除运输环节外,液体推进剂的作业环节主要局限在推进剂库房、运输罐车、加注管廊等密闭或半密闭空间,这些地点环境复杂、空间局限、储存物危害多样,易发生人身伤害事故。液体推进剂对人体的危害作用可分为如下几个方面:
(1) 毒性损伤作用。包括急性毒性损伤,如肼类可直接引发人体惊厥、昏迷等神经系统症状,也可引发高铁血红蛋白、急性肾衰竭等其他系统症状;慢性毒性损伤,如肝功能损伤、慢性贫血等;另外还包括对皮肤和黏膜的刺激腐蚀作用等,如四氧化二氮造成的呼吸道、皮肤和眼部的急慢性刺激损伤等;以及远期的“三致”作用,如偏二甲基肼的中间代谢产物亚硝基二甲胺就是强致癌物[6]。
(2) 着火爆炸危害。液体推进剂的剧烈反应会引发着火、爆炸等事故,因而引发烧伤、爆炸伤混合的推进剂毒性损伤,造成特殊类型的复合伤,进而增加伤员救治难度[7]。
(3) 缺氧窒息危害。肼类推进剂在贮存、运输、使用过程中需采取氮气作为挤压气体控制肼类推进剂的流动和排空。操作不当会造成大量氮气滞留在存储罐体、槽车内,造成局部环境缺氧,作业人员贸然进入上述区域会发生急性窒息。
(4) 环境污染危害。各种具有化学毒性的液体推进剂本身及其燃烧产物(如氮氧化物等)可以造成空气、水、土壤等环境污染,对生态环境和人群健康造成危害[7]。
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液体推进剂在转运、贮存、加注、化验等各个作业环节都存在高危因素,如转运、加注环节可出现液体推进剂泄漏引发中毒,甚至着火爆炸;贮存、化验环节操作不当可发生人员意外暴露引发中毒;贮存罐清理可发生作业人员窒息等事故[8],各个作业环节稍有不慎即有可能造成无法挽回的事故发生。作业人员需要具备扎实的技术、拥有高度的责任心,保持时刻警醒,一旦麻痹大意,工作责任心不强,忽视液体推进剂作业相关安全条例准则,出现安全法规制度落实不严甚至违章违规操作、突发应急准备工作不到位等问题,就可能造成液体推进剂事故的发生和严重后果[9]。1975年7月26日美国“阿波罗18号”飞船发生的推进剂事故就属于人为失误所致,该飞船在完成任务返回减速过程中,宇航员未及时关闭推力器,导致四氧化二氮泄漏引发严重推进剂中毒事故[7]。
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一方面,由于当前科技水平限制,大型运载火箭或导弹发动机设计和技术工艺等方面不可避免地存在一定的安全隐患,在发射前液体推进剂加注准备和发动机点火运行过程中,极易发生液体推进剂泄漏、管路堵塞、压力系统故障、燃烧失控等问题,造成泄漏、爆炸、火灾等事故[10]。缺乏规范和高质量的保养,也会导致液体推进剂作业设备老化加速、性能下降,造成事故潜在风险。另一方面,液体推进剂的应用环节,诸如加注、转注、贮存、运输等,包括槽车、贮罐、加注泵、管道系统、加压、自动控制等专用设备,管线复杂、配件繁多,还无法实现百分之百可靠性,液体推进剂“跑、冒、滴、漏”等现象难以杜绝,给事故埋下隐患[11]。2019年4月20日,美国太空探索公司的龙飞船SpaceX在地面测试中发生爆炸,其原因就是火箭发动机相关的一个阀门故障导致飞船推进剂泄漏,引发连锁反应导致[8]。
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环境因素也是液体推进剂事故发生的重要因素。液体推进剂作业现场温度、风速等气象条件和液体推进剂作业空间布局等因素,均可能是液体推进剂事故发生的潜在因素。比如在大气逆温天气,不能产生垂直对流,大气处于稳定状态,低层空气中的污染物难以扩散,液体推进剂及其燃烧产物形成的污染物浓度显著升高,易造成液体推进剂污染难以自然消散,形成环境污染,一旦发生事故将加大波及范围和延长持续时间[12]。1986年1月28日发生的美国“挑战者号”航天飞机事故,技术上的直接原因是火箭助推器下端外部燃料箱的O型橡胶密封圈失效导致推进剂泄漏发生着火爆炸,而橡胶密封圈失效的原因则是因低温天气导致的橡胶硬化失效[8]。如果液体推进剂贮存于地下密闭或半密闭空间,空气流通相对不畅,也极易造成窒息等情况发生[13]。
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随着新型火箭发动机装备和各类新型液体推进剂的研发应用,会出现一些以往安全法规制度中未涉及的新问题和潜在隐患,如果政策法规和制度方面没有做相应调整以适应新情况和新变化,就无法在政策顶层设计层面最大限度地消除安全风险[11]。制定政策时尤其要考虑在人员技术培训和安全警示教育方面的政策倾斜。1960年10月24日,苏联R-16导弹试射事故的发生,其原因主要就在于现场工作人员严重违反操作规定,引发推进剂意外点火及后续的弹体爆炸,导致现场160余人丧生[14]。提高作业人员综合素质,确保安全预防与事故应急工作全面覆盖,有利于降低液体推进剂事故发生概率和危害影响范围。
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如前所述,液体推进剂作业涉及的转注、加注、运输、贮存、废液处理、槽罐清洗等多个环节,操作复杂,技术要求难度大,任何一个环节出现问题都可能导致意外事故,因此,预防事故工作任务重,从法规制度顶层设计到末端落实,从人员安全警示教育到具体防护技能培训,从技术装备可靠性能提升到正确安全管理使用,涉及各方面、多环节,责任重大,任务艰巨[15]。
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液体推进剂的使用和贮存场所多为火箭或导弹发射相关的指定地点,虽然液体推进剂事故大多突然发生,诸多不确定性因素导致事故难以预判,但发生地点的相对固定也容许预置救援力量,使提前做好事故救援准备成为可能。另一方面,医学应急救援不仅要依赖临时抽调的医疗人员,还要与消防、公安、通信等部门密切配合。由于涉及的机构和人员众多,而且现场秩序复杂,给组织指挥带来了很大的挑战。所以,应急救援的组织指挥能力必须非常强[16]。
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由于液体推进剂的物理化学特性,一旦发生泄漏、燃烧或爆炸事故,可能造成严重的环境污染,对周边人群产生严重的健康影响。如果在液体推进剂运输经过人口密集地区的过程中发生事故,就可能造成大规模人员伤亡和财产损失,这类事故波及范围广,持续时间长,且液体推进剂种类多,发生事故后需要救援人员通过多种渠道和方法明确推进剂种类,这也加大了应急救援的难度。
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液体推进剂发生着火爆炸事故时,造成的伤员多、伤情复杂,紧急救治困难大[17],其中急性中毒以及多种复合性损伤多见[18]。在现场既需要及时洗消、去污、清创,还需要特异性抗毒治疗,甚至手术治疗。受伤人员早期洗消和大批伤员及时高效的分类处置是现场医学应急救援的关键环节。这些特点增加了现场抢救处理的复杂性和困难性。
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一些液体推进剂作业场所地处偏僻地域或山区,远离医院和医疗救护机构,随队医疗力量配属困难大。液体推进剂事故一旦发生,无论是前出救援或紧急后送都需要交通运输、人员配置、物资协调等多部门协同,这给事故伤员医学应急救援带来较多阻碍。
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液体推进剂事故医学应急救援工作复杂繁琐,不仅需要救援力量内部合理组织指挥,同时需要协调通信、运输、消防、保卫等多个部门的配合。因此,构建一支灵活、精干、高效的应急队伍是救援顺利实施的关键,形成一套完善的应急救援组织体系是工作开展的重中之重。液体推进剂事故发生后第一时间响应、集结、行动是应急救援体系的主要功能,这样一支职能完备的救援力量一般包括指挥组、救援行动组和后勤保障组,他们共同组织协调保障救援行动的高效完成。救援行动内容包括伤员检伤分类、专科救治、推进剂污染监测、污染消除、事故后果评估、心理健康干预等多个方面。为了提高救援效率,可以设立三级医学救援机构:一级机构负责伤员洗消和现场急救,伤情稳定后可送二级机构;二级机构负责一般伤情治疗;三级机构负责复杂伤情治疗。建议每一级医学应急指挥机构分别成立应急领导小组和专家咨询组,共同把握救援行动总方向。领导小组平时领导应急准备预案、演练、物资准备,事故时指挥组织协调各方面医学应急行动。专家咨询组须在平时参与推进剂应急救援专业方面有关内容的研究,事故时根据具体情况为指挥组提供救援行动技术指导[19]。
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各级救援机构建立完备的医学应急救援预案是救援工作顺利进行的必要因素。良好的应急救援预案安排行动前、中、后各个环节的操作细节及协调方式,必须详细、完备、有针对性,同时还要具备灵活性。除运输过程中的事故,其他液体推进剂事故的发生地点相对固定,可根据该点位推进剂的类型和存量,提前预设现场医学应急救援力量,依据推进剂损伤现场急救特点,拟制完善的救援预案[20]。预案的执行还应根据救援的实际情况灵活变动、及时更新,如气候骤变、温度极端、光线不足等因素,可设置机动分队对现场环境条件等进行勘察上报,预设多种情形下的最佳处理方法,如遇到液体推进剂一般泄漏、漏气、着火等不同情形下的处置方法,让急救人员能根据情况灵活变通。
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由于液体推进剂事故发生概率较低、突发性强,无法专门抽调人员组建专职液体推进剂事故医学应急救援队伍,所以必须优化现有医学救援资源的利用率。将液体推进剂事故医学应急救援队伍与现有的平时医疗队伍兼容是比较合适的做法,一旦发生事故,平时承担日常医疗保障任务的队伍能马上承担起应急救援工作[16]。由于液体推进剂事故的特殊性,救援物资储备不同于普通救援,保证液体推进剂事故时的物资提供非常重要,包括急救车及其设备药材、洗消装备、个人防护装备等。应在平时承担日常医疗保障队伍中增强物资储备及其管理,储备物资数量和种类根据以往液体推进剂事故发生情况预设,做到应备尽备。物资还须定点放置、存取方便,日常有专人对物品和设备的数量、使用期限、保存状况进行定期巡察。一些常用急救物资可与日常医疗保障时的物资动态流通,保障需要时物资供应充足且高效。
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液体推进剂事故救援程序复杂、效率要求高、管理与组织内容多,因此救援队伍的科学管理和严格培训对提升救援专业能力十分必要。医学应急救援需要合理分工,加强培训可明显提升队伍间的配合度,提升应对突发事件时队伍的应急处置能力。目前医学救援队的人员数量有限,专业构成复杂,推进剂有关的专业人员相对较少,建议在现有的医学应急救援队伍中增加标准化的液体推进剂相关模块培训体系,围绕现场污染监测、伤员转移、现场急救、伤员洗消、后送治疗、心理评估等方面,制定培训内容、场地、装备、技术规范标准等,同时创新训练模式。针对培训内容,定期组织应急救援实战演练,开发线上液体推进剂医学事故模拟系统等,提升救援人员的培训积极性和技术提升[21]。
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建议从以往的液体推进剂事故案例中吸取经验教训,结合实际需求开展相关领域的科研创新[22-23]。液体推进剂事故医学应急救援涉及复杂医疗技术和繁多药材装备,目前,特效治疗药物种类不多,且副作用较大。例如,维生素B6能够有效抵消偏二甲基肼对神经系统的损害,但其给药途径、剂量和形式等仍需改进。因此,应加大科研投入,围绕液体推进剂中毒机理探索出新型高效药物,这对提高救治能力有重要作用。另外,由于缺乏专门的信息管理平台,应急救援工作中信息即时传递与共享常常滞后,信息处理和分析效率有待提高,因此信息化技术的开发和运用也很有必要,如加强建设专用通信网络,开发和应用信息化分析与辅助决策系统,以及设备、器材、药品等储备物资管理系统等,以提升医学应急救援信息化能力。加大应急救援卫勤保障理论创新研究也是提升救援能力的重要助力,因此需重视整合相关学科前沿进展和最新研究成果,推动相关制度法规的建立与落地。
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得益于各部门的高度重视与法规制度的不断完善和严格落实,液体推进剂作业人员安全意识和技术水平普遍提升,近年来我国未发生较大规模的液体推进剂事故。但是,随着航天和国防建设的快速发展,大型运载火箭或导弹发射演训活动不断增加,液体推进剂作业活动也日趋频繁,安全防范工作的重要性日益凸显。液体推进剂事故医学应急救援工作要求我们时刻保持警惕和战备状态,以便在意外发生时,能够迅速出动、有效冲锋、快速展开、及时救治、优质康复。
液体推进剂事故医学应急救援工作的思考
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液体推进剂被应用于航天发射和军事领域。液体推进剂易燃、易爆,其中一些还具有强腐蚀性和毒性。当空气中的液体推进剂浓度达到一定程度,可导致火灾、中毒、爆炸等突发事件,甚至造成大量人员伤亡。随着部队实战化训练的不断深入,液体推进剂作业活动也日趋频繁,安全防范工作的重要性日益凸显。通过梳理液体推进剂事故的主要原因,分析液体推进剂事故医学应急的特点,并针对其特点对液体推进剂事故医学应急救援工作提出建议。
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