摘要：结合欧洲轨道交通材料标准EN 45545—2：2013和国内标准TB／T 3237—2010，对轨道交通材料烟气毒性的测试方法进行介绍。根据EN 45545～2：2013，具有大表面积的产品采用烟密度试验箱和FT一1R联用毒性分析方法，对烟气中的8种气体组分进行分析，计算得到毒性指数值CIT。。小体积产品及电线电缆材料采用管式炉产烟分析方法，对烟气中气体组分的浓度进行测量和分析．计算管式炉烟气毒性CITnP。TB／T 3237—2010的测试方法没有计算毒性指数，而是对每种气体浓度给定一个限值。也没有对不同尺寸样品的测试方法进行区分，而是规定小件样品可采用拼接的方法达到大件样品的尺寸要求进行测试。
高速运行的旅客列车，由于车辆内部空间封闭、可燃物相对较多而且集中，一旦发生火灾，火灾烟气迅速蔓延，并很快充满整个车厢，严重威胁人员生命和行车安全，容易酿成车毁人亡的惨剧，在社会上造成恶劣影响。2002年11月6日，法国巴黎至维也纳高速列车电路系统短路引发了一节卧铺车厢失火，12人因吸人大量浓烟窒息死亡。2003年2月18日，韩国大邱市地铁中央路站发生火灾，造成198人死亡，146人受伤，298人失踪。事故原因是人为故意纵火，引燃了隔壁停放的地铁车辆，造成大量人员伤亡。事后原因分析，发现除了操作错误和灭火设备等方面的原因以外，车厢内的座椅、地板等虽然采用阻燃材料，一旦燃烧起来仍会散发出大量有毒成分，火灾中的死亡者有许多是在跑出车厢后找不到出口吸入有毒浓烟窒息而死的。列车车厢内的侧墙板、隔间墙板、车内地板、车内顶板和坐席及卧铺的承载结构大多采用胶合板或玻璃钢，为可燃材质；隔热保温材料采用聚乙烯泡沫、聚氨酯等高分子材料或玻璃棉材料；各种密封胶条、窗帘、地毯、床上物品、座椅罩等装修及装饰性材料均为可燃材质，车内空调风道、电气设备柜及电线电缆等都是易发生火灾的部位。因此，对材料燃烧的烟气毒性进行评定，降低烟气中毒性成分的浓度，有助于降低火灾中烟气的危害。
关于轨道交通材料烟气毒性的评价标准，目前国外主要有EN 45545—2：2013、BS 6853：1999、DIN 5510—2：2009，国内有TB／T 3237—2010等。由于EN 45545—2：2013标准将逐渐取代BS 6853、NF F16—10]、DINj510、UNI CEI 11170一3等欧盟各国标准。因此，EN45545—2：2013未来有望成为欧洲国家统一通用的轨道车辆防火标准。笔者将重点对EN 45545—2：2013和TB／T 3237—2010的毒性测试方法进行介绍和分析。
1、EN 455452：2013的毒性测试方法
1.1 EN 45545—2：2013的毒性测试方法分类

EN 45545～2：2013标准针对不同的材料主要分为两种测试方法，一种是具有大的表面积或显著的表面面积的产品，如墙面、地面等，需要使用基于IS()5659～2：2012的烟密度箱与傅里叶红外分析仪(FT—IR)联用进行烟气毒性的分析和测试；另一种是体积较小的部件，如塑料按钮等，需要使用符合NF X70一]00—2：2006要求的管式加热炉产生烟气，之后采用离子液相色谱等技术进行毒性的分析。对于电线电缆材料，EN 45545—2：2013标准要求其毒性测试按照EN 50305：2002标准进行测试和分析，这种方法也是采用管式炉法，但与NFX70—100～2：2006的方法稍有不同。严格来说，EN45545—2：2013涉及到3种不同的毒性测试方法，具体如表1所示。

1.2 EN 455452：2013毒性指数及计算方法
1．2．1 烟密度试验箱和FT—IR联用毒性分析方法
烟气的生成按照1S()5659—2：2012标准进行．采集烟气进入FT—IR进行分析，如图1所示。
要求对烟气中的8种气体组分进行分析，包括CO2、CO、HF、HCl、HBr、HCN、SO：、NO。。通过对数据进行分析，并与气体的参考浓度进行对比，得到毒性指数值Cjt；，计算公式如式(1)所示，参考浓度如表2所示。

式中：Ci为按照IS()5659—2：2012烟密度箱进行测试第i种气体的浓度，mg／m3；C，为第i种气体的参考测量浓
度，mg／m。
1．2．2小体积产品的管式炉产烟分析方法
管式炉产烟分析方法的原理，如图2所示。
管式炉烟气毒性的分析方法和试验装置需分别符合NF X70—100—l：2006和NF X70—100一2：2006标准的要求。该方法要求对8种气体成分的浓度进行测量和分析，其中烟气中的HF、HCI、HBr、HCN、SO：成分可使用离子液相色谱分析吸收液中离子浓度的方法测出其中气体的浓度，而CO。、CO的浓度需要采用非色散红外光谱法测定其浓度，NO。则需要使用化学发光测试法测定其浓度。
管式炉烟气毒性一般用CIT。，表示，其计算公式如式(2)所示：

式中：y。为在NF X70—100—1：2006管式炉试验中产生的第i种气体的量，mg／g；C，为第i种气体的参考测量浓度(见表2所示)，mg／m3.
1.2.3 电线电缆材料的管式炉产烟分析方法
对于轨道交通车辆中使用的电线电缆的护套、绝缘层等材料，EN 45545—2：2013要求其毒性能够按照EN50305：2002进行测试和计算。EN 50305：2002毒性测试要求使用符合EN 50267—1：1999要求的管式炉进行烟气的生成，该管式炉的原理和分析方法与1．2．2的类似。
虽然在产烟方法和测试原理上与1．2．2的类似。但是，毒性指数表述方法及其计算方法却有所不同。EN50305仅要求对热解过程中产生的5种毒性气体进行分析，根据其结果，采用式(3)计算出毒性指数ITC。

式中：1TI为试样的质量，g；舰为试样燃烧所生气体Z的质量，mg；CC：为气体Z的l临界浓度(见表3)，mg／m3。

1．3 EN 45545—2：2013的毒性测试方法分析
关于EN 45545—2：2013涉及到的3种毒性测试方法，都是先采用一种方法产生烟气，之后对烟气进行分析，每种测试方法在产烟方法、气体分析方法和计算公式方面均有不同。烟气产生方法的不同：方法1采用较大型的烟密度箱法生成烟气，这种情况下要求试样至少有75 mm X 75mm的平面面积，或者将试样加工成这个尺寸，这种情况对于一些面积比较小的塑料元件和电线电缆材料无法做到。因此，EN 45545—2：2013规定对于具有大表面积的样品使用方法1，而对于一些小的电子元件和电线电缆的绝缘材料，则可用方法2和方法3的管式炉的方法生成烟气，这种条件下仅需要1 g左右的样品，测试过程中将其制成小颗粒进行测试，从而方便了取样的过程。气体分析方法方面的不同：方法1对烟气直接使用FTIR法对所有气体成分一次性分析，便可得出毒性指数结果，这种方法方便快捷，但由于FTIR法并不是传统的分析方法，目前发展还不太完善，对于较大浓度的气体可以得出较准确的测试结果，但对于较小浓度的气体，则会出现较大误差。因此，对于方法2和方法3，在样品量很小、烟气浓度较低的情况下，气体的分析还是采用了传统的离子色谱法和其他较成熟的气体分析方法进行气体的浓度分析。但是，这种情况下由于不同气体采用不同的方法，测试过程繁复，也未必能保证很高的测试准确度。在气体毒性的参考浓度方面，方法1和方法2要求对8种气体的浓度进行分析，而方法3则要求对5种气体的浓度进行分析，这是因为电线电缆有其特殊的情况，电缆料中PVC有较广泛的应用，面PVC材料的燃烧产物中含有大量的HCl。因此，如果对电缆材料中的卤素进行限定，则会导致PVC材料无法在轨道交通车辆的电缆中使用，所以标准从应用方面考虑放宽了对电缆材料的毒性测试要求。
2、TB／T 32372010的毒性测试方法简介
TB／T 3237—2010是《动车组内装材料阻燃技术条件》标准，适用于运营速度大于或等于200 km／h的动车组用内装阻燃材料。TB／T 3237—2010的毒性气体生成方法与EN45545—2：2013相同，都是采用烟密度试验箱的方法生成烟气，按照GB／T 8323．2—2008(IS()5659—2：2006，IDT)标准进行产烟，之后将烟气进行浓度分析。与EN 45545—2：2013一样，TB／T 3237—2010也需要对8种气体进行浓度分析。其中，对CO。、C()的浓度需要采用菲色散红外光谱法测定其浓度，对HF、HCI、HBr按照离子色谱法进行测试，对SO。和NO。按照分光光度法进行测试，对HCN采用检测管分析方法进行测试。前5中气体的分析方法与1．2．2中的气体分析方法一致。在评价指标方面，TB／T 3237—2010并没有像欧洲标准那样对气体浓度进行毒性指数计算，而是直接对每种气体的浓度规定r一个最大值，具体如表4所示。相比之下，TB／T 3237—2010的测试方法与EN45545 2：2013比较类似，主要是产烟方法。但该标准也有一些比较独特的做法，比如没有计算毒性指数，而是简单地对每种气体浓度给定一个限值。另外，也没有像EN45545—2：2013标准那样对不同尺寸样品的测试方法进行区分，而是规定了对小件样品可采用拼接的方法达到大件样品尺寸要求即可测试，这种规定对于检测设备的要求就大大降低了，提高了标准的可操作性。但该标准在HCN的测试方面，没有明确介绍HCN检测管分析方法的具体内容，需要在标准中进一步明确。
3 小结
关于材料燃烧烟气毒性的测试方面，有采用活体小白鼠烟气实验的方法，但这种测试只能定性判定烟气的毒性，无法做到准确、定量地对烟气的毒性进行分析，而轨道交通行业的毒性测试方法大都能够做到定量分析，而且近年来国际上对于实验动物福利的呼声越来越高，定量分析的毒性测试方法必将是今后的发展趋势。