白い煙が立ち込める戸建住宅の火災現場(出典:写真AC)

本連載「防災オヤジーズ」も、今回で5回目となります。
これまで過去数回にわたり、火災時の初期消火の必要性を解説してきました。

まとめると、火災に関しては以下の2つのことが言えそうです。

1.大規模災害時には公設消防隊は速やかに対応できないので、災害現場にいる人々が対応せざるを得ない。

2.自然災害(津波、洪水、火山噴火、豪雨等々)は人間の力ではコントロールできないが、唯一火災だけは人間が対処して制圧できる。


今回は、火災時に人の命に最も影響する「煙」への対処について考えていきましょう。

あらゆる火災死が煙に関係している

夜間、住宅街の一角にある民家から出火し、その家に住む家族全員が焼死する、といった痛ましい事故は現代でも多く発生しています。一言で「焼死」といっても、「炎で焼ける」「熱風で焼ける」「煙で窒息する」「煙で気道熱傷を負う」と細かく分類でき、またはそれらが複合的に襲ってくる、など様々なケースが存在します。しかし、実際の火災現場で焼死と判断された事例のうち、その大部分が煙が原因になっていることはご存知でしたか?

火災による死因別死者発生状況の推移(出典:総務省消防庁HP http://www.fdma.go.jp/html/hakusho/h29/h29/html/shiryo1-1-18.html

上のグラフをご覧ください。これは「火災による死因別死者発生状況の推移」です。過去5年間、死因はいずれも「一酸化炭素中毒・窒息」と「火傷」が2大要因であることがわかります。

一軒家で火災が発生するとほぼ全焼となり、その後の検死ではほとんど焼死になります。「火傷」の死因ですが、有毒ガスで動けなくなり(呼吸はしている)、この状態で炎で焼死したものは、すべて「火傷」による焼死扱いとなります。「一酸化炭素中毒・窒息」は火傷の跡もなく死亡しているご遺体です。つまり、火災による死因は、ほとんどが煙による中毒死なのです。

火災によって人はどのように死傷するのか。もう少し詳しく過程を検証すると、火災の煙がいかに危険性の高いものかがよくわかります。

1.炎による死傷

着衣着火は代表的な例です。爆発による瞬間的な爆炎で死傷することもあります。ただ、こうした場合でも、火災の炎が直接原因で死亡することはなく、実は「煙の吸引」が死因であることが多いのです。

例えば爆発のように、室内で瞬間的に炎が上がるときは、周りの空気中の酸素を一気に消費するため、瞬間的に現場が酸素欠乏状態となり、気を失います。酸欠で落ちる状態です。倒れたままで動いてませんが、その間にも呼吸はしているので、その後に大量の煙が発生すると、それを吸い続け、やがて死に至ります。

■新幹線焼身自殺事件 (死亡された被害者女性の方の例)  https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%9D%B1%E6%B5%B7%E9%81%93%E6%96%B0%E5%B9%B9%E7%B7%9A%E7%81%AB%E7%81%BD%E4%BA%8B%E4%BB%B6

■名古屋立てこもり爆破事件(被害者の警察官の方の例)
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%90%8D%E5%8F%A4%E5%B1%8B%E7%AB%8B%E3%81%A6%E3%81%93%E3%82%82%E3%82%8A%E6%94%BE%E7%81%AB%E4%BA%8B%E4%BB%B6

2.火災の熱による死傷

熱には大きく2種類があります。放射熱(輻射熱)と熱気流です。
放射熱は光と同じように直進します。強力な白熱電球を想像してください。直接近づけば熱さを感じますが、遮蔽物を間に入れると熱さは和らぎます。ですから、鏡のような反射素材である程度の熱は跳ね返すことができます。

熱気流は強力なドライヤーで熱風を出している状態と想像してください。
ただし、決まった一点に熱風を吹き付けるのとは違い、火災時に発生する熱気流は大型のオーブンに閉じ込められたような大量の風量です。そして、それらは風ですので遮蔽物を回り込んできます。

重要なのは、熱の怖さは「温度(℃)」ではなく、「総熱量(cal)」で被災の大きさが決まるということです。1000℃のガスライターの火が10秒間肌に触れても、その周辺は火傷を負いますが死ぬことはありません。しかし、200℃の熱風を10秒間全身に浴びれば人間は死に至ります。これは、熱風により身体の気道・肺部分が焼けただれ、呼吸できなくなることで、窒息するためです。

3.火災の煙による死傷

これまでみてきたように、火災時は、火傷といっても、炎や熱で全身が焼けるというよりも、煙が運ぶ炎(および有毒ガス)や熱によって気道や肺が火傷をすることで、窒息死していることが多いことがわかります。一方で多いのは、煙に含まれる有毒ガスを吸引し、酸欠などにより窒息死することです。つまり火災現場では、煙の炎・熱か有毒ガスかにより、窒息で死亡することが圧倒的に多いのです。さらに言えば、初期消火の不奏功のほとんどは、煙が大きな要因となっています。

火災の煙成分を分解してみよう

では一体、煙の何が人を死に至らしめるのでしょうか。また、そんな危険な煙を防ぐ手立てはあるのでしょうか。
  
まずは、火災の煙(燃焼生成物)の正体を大まかに分類してみましょう。

(1)水蒸気(火災の初期や消火放水後の白煙)
(2)煤(=ハイドロカーボン、不完全燃焼により大量に発生する、黒煙)
(3)塵、ほこりなどの粉じん
(4)有毒ガス


(1)水蒸気は、それ自体には毒性は有りません。しかし、やかんでお湯を沸かした時などの水蒸気と違い、火災現場の消火放水によって発生する水蒸気(白煙)には、不純物が多く含まれています。また、高温であれば吸入とほぼ同時に気道に火傷(やけど)を負います。温度80℃以上では呼吸できなくなり、窒息(死)する恐れがあります。

ちなみに、一般的なサウナ(ドライ)は100℃でも呼吸できますが、ミストサウナ(蒸気サウナ)では70℃弱が限界です。私が足繁く通う銭湯にある蒸気サウナで実体験したところ、70℃で呼吸が大変困難となりました(JR小岩駅から徒歩10分【軟水風呂 友の湯】https://www.tomonoyu.tokyo/)。

また通常のサウナ室内は空気の流れがほとんどありませんが、火災現場では強い気流が発生しますので、熱量(cal)は数倍に跳ね上がります。

(2)煤(すす)や(3)大量の塵(ちり)ほこりは、肺を詰まらせ、窒息の危険を引き起こします。

(2)(3)はすべて0.2~1.5μm(マイクロメートル)程度の目に見える大きさの粒子です。大量に発生した成分に光が当たると小さいものは白煙に、大きいものは光を遮り黒い煙に見えます。

これらの大きさの粒子から呼吸を守る方法は2通りあります。1つ目は、汚染された外気を遮断して綺麗な空気を供給する方法(空気呼吸器)。2つ目は、有毒な粒子を物理的に捕捉するフィルターを通して呼吸をする方法(防塵マスク)です。N95クラスのフィルターマスクでも十分に効果はありますし、防塵マスクが調達できなければ、ガーゼ・ハンカチやタオルで、ある程度代用できます。ただし後述するように、上記のマスクや代用の布生地類でも、有毒ガスは通過してしまいます。

N95フィルターマスク(画像提供:熊谷氏)


ちなみに、タオルなどざっくり編んだ布の場合は、一度水に濡らしてからきつく絞ると、煤状の大きな粒子を捕捉しやすくなります。このときに気をつけたいのは、ハンカチ・ガーゼなど細い繊維で目の詰まった布は、水に濡らさないということです。水に濡らすと繊維の目に水膜が生じ、通気ができなくなりますので、窒息のリスクが上がります。

さて、上記(1)~(3)の生成物だけならそれほど怖くはないのですが、一番致死率が高いのが、(4)の有毒ガスです。

「煙が黄色くなると死を招く」 

身のまわりを見渡すと、木、繊維、ウレタン、ケーブル、油など、燃える素材があることに気づきます。ほとんどの素材は、本来きちんと高温で燃焼させれば、それほど多くの有毒ガスは発生しません(完全燃焼)。ですが火災現場の場合、燃焼温度や酸素濃度などいろんな条件が組み合わさることで、非常に多種の有毒性ガスが発生します(不完全燃焼)。これが厄介なのです。

たいてい低温250℃前後から徐々に500~600℃位までの温度で不完全燃焼を持続させます。特に500℃前後が最も有毒ガスが多種発生します。

建物火災の発生から鎮火までの煙の推移を見てみましょう。
何かに着火し、火災発生すると、白い煙がゆらゆらと漂い始めます。その後白煙の勢いが強くなり、徐々に灰色に近い濃い煙の色に変わっていきます。その後黄色みがかった煙が発生し、最後は色の濃い黒煙になります。この黒煙になる直前の黄色い煙が、とても毒性が強いガスを含んだ煙と考えられます。リンゴは尻が黄色くなると熟して旨いが、煙が黄色くなると死を招くのです。

火災現場で最も毒性が強い黄色い煙。岡山県瀬戸内市消防本部消防署による火災燃焼実験にて(画像提供:岡山県瀬戸内市)

さらに黒煙の濃さが増し、室内温度が発火点に達すると、天井付近に溜まった可燃性有毒ガスに引火し、波のように炎が広がります。フラッシュオーバーと呼ばれる現象です。

また、密閉された室内で不完全燃焼が続いた場合、室内の酸素濃度が低下した状態となり炎の勢いは弱まるのですが、大量の煙とガスは溜まっていきますので、この時に扉を開けたり窓ガラスが割れるなどして外の酸素が一気に室内へ供給されると、爆発燃焼が起こります。この現象はバックドラフトと呼ばれます。

 (出典:keibou aichiさん YouTube投稿)

7月に発生した多摩のデータセンター建設現場火災事故では、作業員ら40人が負傷し、5人が亡くなりました。現場でも、白い煙が黄色く変化した直後に被害が拡大した、との証言があるようです。発火原因である可燃性のウレタンが、建物内で不完全燃焼が広がり、毒性の強いガス(黄色)が充満したのではないでしょうか。5人の方の死因はこの有毒ガスの吸引にあると推察されます

■黒煙逃れた作業員「死を覚悟した」 多摩の建築現場火災
 https://www.asahi.com/articles/ASL7V5JB0L7VUTIL04W.html
(出典:朝日新聞デジタル 2018年7月26日)

この有毒ガスはガスですので、目に見えないばかりか、フィルターマスク(N95等)でも阻止することはできません。こうした有毒ガスから呼吸を保護する方法は2通りあります。

1つ目は、有毒ガスを含む外気を遮断して綺麗な空気を供給させる方法(空気呼吸器等)です。2つ目は、吸着剤や触媒などの薬剤を通過させて呼吸を行うことで、有毒ガスを除去したり、反応により除毒して吸入する方法(濾過式マスク等)です。前記を自給式、後者を濾過式と称します。

自給式、濾過式はそれぞれメリット・デメリットがありますので、次回以降で解説いたします。

体験でわかる、有毒ガスの恐ろしさ

煙の中でも、黄色い煙を発する有毒ガスが危険であることがわかってきました。
火災現場でどんな有毒ガスが発生するのでしょうか。主には以下のようなものがあります。

一般火災時に発生する主な有毒ガスの例(図表提供:熊谷氏)


これらのうち最も代表的な有毒ガスが、一酸化炭素(COガス)です。何が燃えても発生するため、発生量も圧倒的に多いのが特長です。

今でも時々、一酸化炭素中毒死がニュースになっています。一昔前は石炭炭坑内事故がありました。いまでも車両内に練炭や排気ガスを入れた自殺・事件、瞬間湯沸かし器や石油ガスファンヒーターの不完全燃焼による中毒死などがよく知られています。

(出典:東京消防庁HP http://www.tfd.metro.tokyo.jp/lfe/topics/201411/co.html

それでは一酸化炭素中毒がどのように起こるか。経緯を時系列でみてみましょう。どうせシミュレーションだろ、と思ってはいませんか。実は幸か不幸か(不幸ですが)不肖・私熊谷と弊社社長の2名は、一酸化炭素中毒で死にかけた実体験があるのです。


いまから30数年前、とある工場内の製品実験室でのことでした。室内では防毒防煙マスクの評価実験をおこなうため、約3000ppm(0.3%)という高濃度の一酸化炭素をボンベから2㎥(1m×1m×2m)の大きな密閉容器(箱)に充填していました。この容器から一酸化炭素が漏れており、さらに実験室の換気が十分ではない状況でした(後でわかりました)。

3000ppmという一酸化炭素濃度は、約30~40分程度で死亡するくらいの高濃度です。実験を開始してから10分くらいでしょうか。まず、室内が少し暗くなってきたなと感じました。これは中毒の初期症状の「視野狭窄(しやきょうさく)」という症状です。たとえば普通なら両腕いっぱい180度に広げても、何となく左右の手のひらが見えます。視野狭窄を起こすとこの角度がどんどん狭くなり、90度くらいしか見えなくなっていたのです。

そして両手を箱の上に置いておいたのですが、右手を動かそうとしても自由に動かなくなりました。手を上に挙げようと力を入れても動かないのです。これはもしやと思い、「CO漏れてないか!!」、と声を出そうとしましたが唇がしびれ「ううう、やや、」とうまく発声できません。そればかりか、よだれ、鼻水、涙が垂れてきました。その時ちょうど外にいた作業員がドアを開けて新鮮な空気が一挙に入り、事無きに終わりました。

助かった直後はしばらく動けず、横になり休んでいますと、超強烈な2日酔いと酷似した症状に陥りました。結局その後3日ほど、頭痛・吐き気・めまいの状態が続き寝込みました。(諸般の事情で病院へは行けませんでした)

とりあえず何とか回復しましたが、これ以上の中毒症状になる場合は、高圧酸素療法などの高度な加療を必要とします。そのような中毒の体験を私の末弟が体験しておりますが、この体験談は2時間コースになりますので、またの機会に詳細はお話いたします(プレジャーボート内の発動発電機が原因でした)。

一酸化炭素の一番の怖さは、無色・無臭・無音であることです。火災時には、一酸化炭素の濃度が上がる室内で、知らずに寝ているうちに中毒となり、体が動かなくなり死に至る、あるいは動けなくて逃げられず火炎に焼かれて焼死する、という事故が日々起こっているわけです。

防毒防煙マスクの例(画像提供:熊谷氏)

有毒ガスを回避する備えとは?

こうした恐ろしい有毒ガスから回避する方法はあるのでしょうか。
ある程度の対処方法としては防毒・防煙マスクがあります。ただしこのマスクのもつ性能によって、対応できる火災現場が限られます。十分な性能を持つマスクが求められます。

例えば、一軒家の1階で火災が発生して2階の寝室で寝ている状況を見てみましょう。1階で発生した火災は徐々に炎が大きくなり、煙が充満して濃い黒色の煙がたまってきます。室内がある程度密封していると不完全燃焼状態となり、有毒ガスを含む黒煙が急激に増加します。この相乗作用で1階の火災室内は酸素が急減に消費され酸欠状態となります、これを「外気酸欠」と呼びます。この状態になりますと人はほぼ仮死状態になります。

2階寝室をみてみましょう。1階で発生した大量の煙が、ドアの隙間などを通過して階段室を上昇し、さらに寝室のドアの隙間から寝室へ侵入します。この時黒煙の煤はまだ浸入できるほどの量及び圧力に達していませんが、大量に発生した一酸化炭素はドアの隙間から寝室へ侵入します。寝ている人は臭いも無い一酸化炭素を吸い続けて中毒症状となります。気が付いた時には体が麻痺して自由に動けません。

その後に黒煙も隙間から入り始めます。この時の寝室内にはまだ十分に酸素があるのですが、一酸化炭素の影響で体内に酸素が取り入れられなくなり、結果、酸欠を起こします。これが「体内酸欠」です。
 
同じ酸欠状態でも、「外気酸欠」か「体内酸欠」かによって対処方法が変わります。大気中の酸素濃度は約21%。これに対し人体に有害な一酸化炭素濃度は0.05%(500ppm)以上とされています。火災で一酸化炭素が流入充満したとしても、火点近くならまだしも、室内全体の酸素濃度が急激に下がることはありません。火災の室内でも、酸素20%、一酸化炭素0.2%(2000ppm)なんて濃度があり得ます。

こうした室内の酸素濃度が十分ある場合であれば、「体内酸欠」に集中して対処すればよいことになります。一酸化炭素は物理的なフィルターで捕捉できませんし、活性炭のような吸着剤でも除去できません。一酸化炭素を除毒する防毒・防煙マスクを着用していれば十分な呼吸を確保できます。「外気酸欠」の場合は、防毒防煙マスクでも対処できないため、空気呼吸器(自給式)をするしかありません。

ここで「除毒」について。一酸化炭素を除毒するには、マスクに触媒の機構が求められます。最近防煙マスクあるいは防煙フードと称して販売している商品をみると、このフィルターではまず除毒できない、と玄人には見た目で判断つきます。そういう場合は、取説注意書を確認すると、大抵とても小さな文字で「一酸化炭素ガスは除去できません」と書いてあります。

フィルター部分は活性炭をまぶしたフィルターで、さもいろいろな有毒ガスが除去できるような表示でした。煤や塵など粒子の除去は可能でしょうが、それは数百円程度のN95マスクでも十分に除去できますから、8000円前後で販売しているこの商品はいったい何だ!と思います。一酸化炭素も除去できないマスクに防煙マスクを名乗る資格無し!!です。皆さんも購入するときは十分に気を付けましょうね。
   
火災現場で短時間に人の命を奪う、一酸化炭素の恐ろしさについて、実は先日某テレビ局の企画で実験に参加し、実体験をさせていただきました。(またまた、死にそうでした)。詳細は来年1月5日(予定)の放送後に解説します。すごいですよ!

その他、一酸化炭素のほかにも、有毒ガスがたくさんありましたね。これ以降は次回解説いたします。乞うご期待ください!

【参考】
「BCPのSOS」
第三者の目線でBCP診断をする「セカンドオピニオンサービス」
http://bcpsos.rescueplus.jp/

(了)