Фильтрующий противогаз

Фильтрующий противогаз — это средство индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД), глаз и кожи лица от воздействия вредных веществ, находящихся в воздухе в виде аэрозолей, газов и паров. Принцип действия фильтрующего противогаза основан на очистке вдыхаемого воздуха от примесей с помощью фильтрующе-поглощающей системы, встроенной в лицевую часть. В отличие от изолирующих противогазов, фильтрующие не обеспечивают подачу кислорода и не защищают от недостатка кислорода в атмосфере (например, при пожаре или в замкнутых пространствах с низким содержанием O₂). Основными элементами конструкции являются лицевая часть (маска, шлем-маска) и фильтрующе-поглощающая коробка (ФПК), соединённые напрямую или через гофрированный шланг.

История

Ранние разработки

Первые прототипы фильтрующих устройств появились в XIX веке. В 1847 году американский изобретатель Льюис Хаслетт получил патент на «лёгочный протектор» — устройство, состоящее из клапанов и фильтра из шерсти, предназначенное для защиты от пыли. В 1854 году шотландский химик Джон Стенхаус разработал респиратор с угольным фильтром для защиты от ядовитых газов в химических лабораториях.

Первая мировая война

Массовое применение фильтрующих противогазов началось в ходе Первой мировой войны (1914–1918) после применения германской армией химического оружия (хлора, фосгена, иприта). Первые средства защиты — «респираторы Блэка» (Великобритания) и «маски Зелинского» (Россия) — были примитивными: марлевые повязки, пропитанные гипосульфитом натрия, или маски с очками и фильтром из активированного угля. В 1915 году русский химик Николай Зелинский предложил использовать универсальный угольный фильтр, который поглощал широкий спектр отравляющих веществ. В 1916 году в России был принят на вооружение «противогаз Зелинского-Кумманта» — первая серийная модель с резиновой маской и угольным фильтром.

Межвоенный период и Вторая мировая война

В 1920–1930-е годы фильтрующие противогазы стали стандартным снаряжением армий многих стран. В СССР в 1936 году был принят на вооружение общевойсковой фильтрующий противогаз ГП-1 (гражданский противогаз), а затем ГП-2. В годы Второй мировой войны противогазы широко использовались как в армиях, так и среди гражданского населения (например, в Великобритании и Германии). Конструкция фильтров совершенствовалась: добавлялись слои из аэрозольных фильтров (противодымные), а также химические поглотители (гопкалит для защиты от угарного газа).

Послевоенное развитие

Во второй половине XX века фильтрующие противогазы стали более специализированными. Появились модели для промышленности (защита от конкретных химических веществ), для пожарных (с дополнительной защитой от угарного газа), для детей (с уменьшенным сопротивлением дыханию). В 1970-х годах в СССР были разработаны модели ГП-4, ГП-5, ГП-6, ГП-7, которые до сих пор состоят на вооружении МЧС и Росгвардии. Современные модели (например, ПМК-3, ПМК-4) оснащаются переговорными устройствами, питьевыми системами и улучшенной оптикой.

Устройство и принцип действия

Основные элементы

Фильтрующий противогаз состоит из следующих частей:

• Лицевая часть (шлем-маска, маска) — герметично закрывает лицо, защищая глаза, кожу и органы дыхания. Изготавливается из резины, силикона или термопластика. Оснащается очковым узлом (стекло или поликарбонат), клапаном вдоха и клапаном выдоха.
• Фильтрующе-поглощающая коробка (ФПК) — сменный или встроенный фильтр, содержащий:
• Аэрозольный фильтр (противодымный) — изготавливается из мелкодисперсных волокон (стекловолокно, полипропилен), задерживает частицы пыли, дыма, тумана, бактерий.
• Поглощающий слой (химический поглотитель) — активированный уголь, обработанный специальными добавками (импрегнатами), которые связывают токсичные газы и пары (хлор, аммиак, сероводород, фосген, органические растворители). Для защиты от угарного газа (CO) используется гопкалит (катализатор, окисляющий CO до CO₂).
• Клапанная система — обеспечивает разделение вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, предотвращая попадание влаги и углекислого газа в фильтр.
• Обтюратор — уплотнительная полоса по краю маски, обеспечивающая герметичность прилегания к лицу.
• Очковый узел — может быть сферическим, плоским или панорамным (для улучшения обзора).

Принцип работы

При вдохе воздух из окружающей среды проходит через фильтрующе-поглощающую коробку. Сначала аэрозольный фильтр задерживает твёрдые и жидкие частицы. Затем газы и пары адсорбируются на поверхности активированного угля или вступают в химическую реакцию с импрегнатами. Очищенный воздух поступает в подмасочное пространство и далее в органы дыхания. Выдох осуществляется через клапан выдоха в атмосферу, минуя фильтр. Сопротивление дыханию зависит от типа фильтра, степени его загрязнения и скорости дыхания.

Классификация

По назначению

• Общевойсковые (военные) — предназначены для защиты личного состава от боевых отравляющих веществ (ОВ), радиоактивной пыли, биологических аэрозолей. Примеры: ГП-7, ПМК-3 (Россия), M50 (США).
• Гражданские — для защиты населения в условиях чрезвычайных ситуаций (аварии на химически опасных объектах, техногенные катастрофы). Примеры: ГП-7, ГП-9, «Юниор» (детский).
• Промышленные — для защиты от конкретных химических веществ, используемых в производстве (кислоты, щёлочи, органические растворители, аммиак, хлор). Маркируются по классам защиты (A, B, E, K, AX, Hg и др.) согласно ГОСТ 12.4.121-2015 и европейскому стандарту EN 14387.
• Пожарные — защищают от продуктов горения (угарный газ, циановодород, акролеин) и высокой температуры. Часто комбинируются с кислородными изолирующими аппаратами.
• Детские — уменьшенные размеры, сниженное сопротивление дыханию, специальные модели для детей до 1,5 лет (камеры защитные детские КЗД-6).

По типу фильтра

• Противогазовые — защищают только от газов и паров (маркировка A, B, E, K).
• Противозольные (противодымные) — защищают только от аэрозолей (маркировка P1, P2, P3).
• Комбинированные — защищают от газов, паров и аэрозолей (маркировка A1P2, ABEK1P3 и т.д.).

По способу соединения

• С непосредственным креплением — фильтр навинчивается непосредственно на маску (например, ГП-7).
• Со шланговым подводом — фильтр крепится на поясе, а к маске идёт гофрированный шланг (например, ПП-2, ПП-4). Такая конструкция снижает нагрузку на голову и позволяет использовать тяжёлые фильтры.

Характеристики и маркировка

Классы защиты фильтров

Согласно ГОСТ 12.4.121-2015, фильтры делятся на три класса по эффективности:

• Класс 1 (низкая) — задерживает не менее 80% вредных веществ. Используется для защиты от малотоксичных веществ при низких концентрациях.
• Класс 2 (средняя) — задерживает не менее 94% веществ.
• Класс 3 (высокая) — задерживает не менее 99,97% веществ. Применяется для защиты от высокотоксичных веществ (ОВ, радиоактивная пыль).

Маркировка по типу защищаемых веществ

• A — органические газы и пары с температурой кипения выше 65°C (бензол, толуол, ксилол, ацетон).
• B — неорганические газы и пары (хлор, сероводород, аммиак, фосген).
• E — диоксид серы (SO₂), хлористый водород (HCl).
• K — аммиак (NH₃) и его производные.
• AX — низкокипящие органические соединения (температура кипения ниже 65°C, например, метанол, дихлорметан).
• Hg — пары ртути.
• P — аэрозоли (пыль, дым, туман, микроорганизмы).
• CO — угарный газ (требует гопкалитового катализатора).

Срок службы и условия хранения

Срок службы фильтрующего противогаза в нераспечатанной упаковке составляет 5–10 лет (в зависимости от модели и условий хранения). После вскрытия фильтр пригоден к использованию в течение 1–2 лет (при условии хранения в сухом, прохладном месте). Ресурс работы фильтра в условиях воздействия вредных веществ ограничен: он может составлять от нескольких минут до нескольких часов, в зависимости от концентрации, влажности, температуры и типа вещества. После использования фильтр подлежит утилизации как опасный отход.

Применение

Военное дело

Фильтрующие противогазы являются обязательным элементом экипировки военнослужащих в большинстве армий мира. Они защищают от боевых отравляющих веществ (зарин, зоман, иприт, VX), радиоактивной пыли и биологических аэрозолей. В России на вооружении стоят модели ГП-7, ПМК-3, ПМК-4. В армии США — M50 (совмещённый с фильтром для питьевой системы).

Гражданская оборона

В России и других странах фильтрующие противогазы входят в состав комплектов гражданской защиты (например, «Набор выживания» МЧС). Они используются при авариях на химически опасных объектах (ХОО), при утечках хлора, аммиака, сероводорода, а также при техногенных катастрофах. Для населения выпускаются модели ГП-7, ГП-9, а также детские противогазы (ПДФ-2Д, ПДФ-2Ш).

Промышленность

На химических, нефтеперерабатывающих, металлургических, целлюлозно-бумажных и других предприятиях фильтрующие противогазы применяются для защиты работников от вредных веществ, превышающих предельно допустимые концентрации (ПДК). Выбор фильтра осуществляется в зависимости от типа вещества и его концентрации. Например, для защиты от аммиака используют фильтр марки K, от хлора — B, от органических растворителей — A.

Медицина

В медицинских учреждениях фильтрующие противогазы используются для защиты персонала от биологических аэрозолей (вирусы, бактерии, грибки) при работе в инфекционных отделениях, а также при транспортировке заражённых пациентов. В России применяются модели с фильтрами класса P3 (например, «Бриз-4301»).

Ограничения и недостатки

• Не защищают от недостатка кислорода. Фильтрующий противогаз не генерирует кислород, поэтому не пригоден для работы в замкнутых пространствах (цистерны, колодцы, шахты) или в атмосфере с низким содержанием O₂ (менее 17%).
• Не защищают от всех веществ. Фильтры подбираются под конкретные типы загрязнений. Универсальных фильтров не существует. Например, фильтр марки A не защищает от аммиака, а фильтр марки K — от органических растворителей.
• Ограниченный срок службы. Фильтр насыщается вредными веществами и теряет защитные свойства. При появлении запаха или вкуса вещества под маской фильтр необходимо заменить.
• Сопротивление дыханию. При физической нагрузке сопротивление фильтра возрастает, что может привести к одышке и головокружению.
• Неудобство использования. Маска может вызывать дискомфорт, потливость, запотевание стёкол, затруднять общение (хотя современные модели оснащены переговорными устройствами).
• Не защищают от высоких температур. Фильтрующие противогазы не предназначены для работы в условиях пожара, так как резина и пластик плавятся, а фильтры теряют эффективность при нагреве.

Интересные факты

• Первый в мире фильтрующий противогаз с угольным фильтром был изобретён русским химиком Николаем Зелинским в 1915 году. Его конструкция оказалась настолько удачной, что использовалась в армиях многих стран до 1930-х годов.
• В СССР в 1930-е годы были разработаны противогазы для лошадей и собак (использовались в химической разведке и санитарных частях).
• Современные фильтрующие противогазы могут быть оснащены питьевой системой (через специальный штуцер в маске), что позволяет пить воду без снятия защиты.
• В 2019 году в России был принят на вооружение новый общевойсковой фильтрующий противогаз ПМК-4, который отличается улучшенной эргономикой, панорамным стеклом и возможностью крепления фильтра с любой стороны.
• Фильтрующие противогазы не защищают от аммиака в высоких концентрациях (более 10 000 ppm), так как фильтр быстро насыщается.

Источники

• ГОСТ 12.4.121-2015 «Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Противогазы фильтрующие. Общие технические условия».
• Зелинский Н.Д. «Противогаз Зелинского-Кумманта: история создания и применения» (1916).
• Справочник по средствам индивидуальной защиты органов дыхания / Под ред. А.И. Козлова. — М.: Медицина, 2005.
• «Гражданская защита: энциклопедический словарь» / Под ред. С.К. Шойгу. — М.: МЧС России, 2015.
• EN 14387:2004 «Respiratory protective devices — Gas filter(s) and combined filter(s) — Requirements, testing, marking».
• Инструкция по эксплуатации противогаза ГП-7 (МЧС России, 2010).