114 警察特考三等 消防警察人員類別 火災學與消防化學 考古題詳解

核心觀念

本題考查哈龍（Halon）對環境的影響，以及三種潔淨氣體滅火藥劑的組成與滅火機制。作答時須分清兩大機制：

• 化學抑制：干擾火焰中的自由基鏈鎖反應，使燃燒反應中止。
• 物理抑制：吸收火焰熱量，或降低防護區內氧氣濃度，使燃燒無法持續。

海龍是常見的含溴滅火劑，代表性品種包括海龍 1211（$\mathrm{CF_2BrCl}$）與海龍 1301（$\mathrm{CF_3Br}$）。此類藥劑在大氣中相當穩定，可到達平流層，經紫外線分解後釋出溴原子；溴會催化分解臭氧，破壞平流層臭氧層。因此，海龍受到《蒙特婁議定書》管制，生產與使用逐步淘汰。海龍的主要禁用理由是破壞臭氧層，並非其滅火效能不足。

解題方法

題目要求分別說明 FM-200、IG-541、Novec 1230 的組成與原理，可依「藥劑類型 → 組成 → 主要滅火作用」逐一作答：

1. FM-200 與 Novec 1230 為含氟潔淨藥劑，以吸熱冷卻為主要作用。
2. IG-541 為惰性混合氣體，以降低氧氣濃度為主要作用。
3. 各藥劑並非以相同方式滅火，須避免把 IG-541 的窒息、稀釋機制誤寫成化學抑制。

三種海龍替代藥劑

一、FM-200

**組成：**FM-200 為 HFC-227ea，化學名稱為七氟丙烷，分子式為 $\mathrm{C_3HF_7}$。

**滅火原理：**主要藉由藥劑汽化及升溫時吸收火焰熱量，降低燃燒區溫度，使燃燒反應難以維持；亦有一定程度的火焰化學抑制作用。FM-200 不含氯、溴，臭氧層破壞潛勢為零，適用於需降低水損害或保護精密設備的防護區。

二、IG-541

**組成：**IG-541 為惰性氣體混合物，體積比為：

核心觀念

本題考查泡棉火災的三類危害：火焰與熱、煙、毒性氣體，以及難燃劑抑制燃燒的作用機制。泡棉主要由碳、氫、氧、氮組成；若以常見的聚氨酯泡棉為例，火災時除了產生熱與煙，也可能產生一氧化碳、氰化氫等有毒氣體。

僅由元素組成無法精確判定燃燒產物種類與濃度；以下以室內常見含氮泡棉、通風不良且燃燒不完全的情境說明。

解題方法

依題目指定的「火、煙、有毒氣體」分別分析危害，再依難燃劑是否含鹵素、氮磷或矽，說明其主要抑燃途徑。作答時應區分三者：火焰與熱造成直接熱傷害及火勢擴大；煙造成視線與逃生障礙；有毒氣體造成中毒與生理功能受損。

火災危害

泡棉質量輕、孔隙多，受熱後容易迅速熱解並釋出可燃性氣體。若泡棉鋪設面積大，燃燒會快速蔓延，並因熱釋放率高而使室內溫度急升。

高溫煙氣累積會加熱室內其他可燃物，加速火勢成長；室內若同時具備高溫、可燃氣體與足夠氧氣，可能迅速達到閃燃條件，使整個空間陷入全面燃燒。火焰、輻射熱與高溫煙氣都會造成燒傷及呼吸道熱傷害，也會大幅縮短可供逃生的時間。

煙的危害

泡棉熱解與不完全燃燒會產生大量煙粒子及氣膠。煙層累積會降低能見度，使人難以辨認出口、方向及障礙物，增加迷失、跌倒與逃生延誤的風險。

煙層也會遮蔽出口標示及照明，並可能向下蓄積，使可呼吸空間逐漸縮小。煙中含有刺激性物質時，會刺激眼睛與呼吸道，引發流淚、咳嗽及呼吸不適，妨礙人員持續移動或協助他人逃生。

有毒氣體的危害

泡棉中的碳、氫、氧燃燒後，主要產物可包括二氧化碳及水；氧氣不足、燃燒不完全時，會產生大量一氧化碳。一氧化碳與血紅素結合，降低血液攜氧能力，可導致頭暈、意識障礙，嚴重時死亡。

泡棉含氮，尤其是聚氨酯泡棉，燃燒時可能產生氰化氫。氰化氫會抑制細胞利用氧氣，使人體即使吸入氧氣，組織仍可能發生缺氧。燃燒條件與材料組成不同時，也可能出現氮氧化物、氨及其他刺激性熱解產物。

密閉或通風不良的室內，毒性氣體容易累積；一氧化碳與氰化氫等氣體造成的中毒，會與缺氧、高溫及逃生受阻共同加重傷亡。

核心觀念

磷化鈣（calcium phosphide，化學式 $\mathrm{Ca_3P_2}$）屬於第三類公共危險物品中的金屬磷化物，危險核心是「遇水或潮濕空氣會產生有毒、可燃的磷化氫」。因此，磷化鈣本身雖是固體，主要危險卻在於反應後釋出的氣體，可能同時造成中毒、火災與爆炸危害。

以命題當年（民國 114 年）法規為準，《公共危險物品及可燃性高壓氣體製造儲存處理場所設置標準暨安全管理辦法》第 3 條將第三類列為「發火性液體、發火性固體及禁水性物質」；附表一列有金屬磷化物。第 45 條規定第三類公共危險物品中的禁水性物質不可與水接觸。以下依命題當年規範作答。

解題方法

作答時依序交代「法規分類、遇水反應、危害、預防措施」。化學反應式可直接說明磷化鈣為何禁水：

磷化氫（$\mathrm{PH_3}$）具有毒性與可燃性，接觸空氣時可能自燃，形成火災或爆炸危害；磷化鈣遇潮濕空氣也會逐漸分解並放出磷化氫。反應同時生成氫氧化鈣，可能形成具腐蝕性的鹼性物質。

危險性

1. **遇水放出毒性、可燃性氣體：**磷化氫會危害呼吸系統，吸入可能造成嚴重中毒；若氣體在空氣中點燃，會擴大火勢。
2. **有自燃與爆炸危害：**磷化氫在空氣中可能自燃；磷化鈣遇水或潮氣放氣時，若附近有火源，可能引發燃燒或爆炸。
3. **與酸類接觸亦有危險：**酸會促使磷化物釋出磷化氫，因此須避免與酸接觸。

核心觀念

本題考的是丙烷蒸氣在密閉空間內達到爆炸下限（LEL）時所需的燃氣質量。爆炸下限是可燃氣體在空氣中的最低可燃體積濃度；丙烷的爆炸下限取 $2.1\%$（體積比）。

先由房間尺寸求容積，再以爆炸下限求達到該濃度所需的丙烷體積，最後利用理想氣體方程式換算質量。題目給定室溫為 $20^\circ\mathrm{C}$，採丙烷分子量 $44.1\ \mathrm{g/mol}$，並假設洩漏氣體均勻混合、房間內氣體總壓為 $1\ \mathrm{atm}$。

解題方法

房間容積為：

達爆炸下限時，丙烷占室內混合氣體體積的 $2.1\%$，因此所需丙烷體積為：

將丙烷視為理想氣體，使用 $PV=nRT$：