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巴黎聖母院大火:從這場文化浩劫看火災發生要素與防救災策略

圖/美聯社
圖/美聯社

過去24小時中,全球媒體最大的國際新聞,莫過於位在法國巴黎的聖母院起火,大火燒毀了這棟全世界人們的共同記憶,如同法國總理馬克宏所說:「這場火不僅是燒掉了聖母院,也燒掉了全法國人的部分回憶。」

雖然聖母院遭祝融無情吞噬,但火災其實並不可怕。在火災發生之前,或是發生後,有什麼方式可以避免發生,或是減低火災的衝擊?本文試圖從火的科學原理,討論可行的防火與滅火措施,幫助大家解讀各媒體目前或即將針對這件事的評論與滅火建議。

火災發生要素中的燃料與熱

火災的發生有四要素,分別為燃料、熱、氧氣,以及化學連鎖反應。四要素中的前三點容易理解,「連鎖反應」指的是火災現場連續的化學反應過程,就像一列長長的火車,從車頭開燈,一直傳遞到車尾才看得見光,如果能在過程中斷光線的傳遞、屏蔽幾列車廂,或是引導光線轉向它處,讓光線無法由車頭直接傳遞至車尾,同樣的原理,也能阻止火勢不斷的蔓延。

四要素缺一不可,因此只要抽掉上述四要素的其中一種,便能滅火,或是讓火災不再發生。以下我將一一討論這四要素的內涵,以及相對應的滅火方法。

首先是燃料,根據媒體的報導,此次火災會擴大的原因是聖母院的主結構(樑柱)以檜木製成,因而在遇上火源後,一發不可收拾。許多人或許會因此直覺以為,古蹟因用上了大量木材來建築房舍,因而使火災在事前無法加以預防,燒起來後必增加滅火困難。

事實上,近幾年來,越來越多高層建築物使用木材當做主結構,因而如果建築物內的木材經由特殊處理,甚至強化防火的包覆,可使其在火災發生後不易被燒燬1。另一燃料的來源是木造的祈禱椅,聖母院重建後,或許可更換座椅的材質,或是如高層建築物使用的木材一樣,先經過防火處理或是加上防火塗層,以確保安全。例如在韓國大邱地鐵火災發生後,台北捷運車廂內即以不燃的材質更換車廂內的座椅 ,便是此類防火策略的明證。

火源部分來自外部與內部。內部的火源包含炊煮食物等的用途,如同古代「曲突徙薪」的成語故事一般,炊事處所重建後要以防火的材質隔開,煙囪或是其他排煙的管道可以不燃材料阻絕。

圖/歐新社
圖/歐新社

外部的火源來自觀光客或是鄰近地區可能的縱火與意外起火。因而院內重建後對外來觀光客的管制必定更趨嚴格,隨身攜帶的點火設備,或是各種可以引火的裝置在入內參觀前要集中保管。外部的縱火則是強化安全巡邏,或是加裝攝像機等以避免犯罪。

值得注意的是,火災發生後要移除火源需要找到火點的位置,並直接施放水及其他滅火藥劑,因而美國總統川普建議以滅火飛機滅火的方式,在聖母院的火災情境下並不可行。因為自空中灑水,一來無法直接接觸火點(因為水會被屋頂或是其他結構物阻絕而四處溢流),二來飛機無法定點停留,因而只能對大面積(如幾個街區)噴灑滅火藥劑(包含水),實際灑進聖母院的劑量不會太多。

電視上常見以飛機應變森林火災的影片,目的不在於針對火點滅火,而是預先研判火勢發展的方向,先行針對可能受到火勢波及的樹木灑水以降溫,或是噴灑藥劑以阻斷將來火燒到此處後連鎖反應的發生。

上述研判火災發展的方向先行灑水降溫,其目的是要移除火災四要素的第二項:「熱」。移除熱的方式很多,上述用水降溫的方法最常見,因為水由液化轉成汽化所帶走的能量極高(物理學上稱之為汽化熱),因而可以快速有效地降溫。因而常可見消防人員到達現場並不是急著對燃燒中的建築物射水2,反倒先在周圍建築物上撒水,以避免火燒進鄰居家中,擴大財物上的損失。

圖/路透社
圖/路透社

需移除火災中的氧氣與連鎖反應

接著是火災的第三要素:氧氣。在開放空間中移除氧氣十分困難,但如果能加裝二氧化碳或其他惰性氣體(例如氮氣與氬氣等)滅火設備,稀釋空氣中的氧氣濃度,一樣能達到滅火的效果。

但須注意的是,這樣的滅火方式,將對生物體產生窒息風險,在放射這樣的滅火劑前,必須先撤離防護範圍內的人群。以聖母院的情況來說,在白天多人聚集的時段,滅火的策略應側重在前述移除燃料(火源的管制、座椅材質的更換,以及避免縱火),夜間無人的時段,佐以氣體滅火設備的運用,方能有效地防護火災。

火災生成的最後一項要素是「連鎖反應」,具體的方式是運用化學藥劑,噴灑在起處處所周遭,利用化學藥劑中的特定成分,抓取火場空氣中的某些分子,讓化學連鎖反應無法進行。

這類型的滅火藥劑除了現已經禁用的「海龍」滅火劑(因會破壞臭氧層,)還有各種其他新發明的化學藥劑。只是聖母院為世界文化遺產,內部必定有許多貴重的文化藝術品,放射這些化學藥劑後的清理工作,皆會對文物產生破壞,這是必須權衡的問題。

古蹟因為所處時空不同,使用的建築材料在現今社會中更易致災。關於古蹟的防護,國內一直有專家與學者關注與討論。只是國人對此的關注度似乎不夠高。

在聖母院火災發生後,除了感慨世界遺產遭到破壞,或許經由這篇文章提供的想法,可回頭想想如何保護好台灣擁有的古蹟文物,也是一種與國際接軌的方式。

圖/法新社
圖/法新社

  • 這類的討論在近幾年內有很多,例如這篇報導
  • 不先往燃燒中的建築物內射水還有其他原因,包含確保屋內人員(民眾與救難人員)安全,先找出火點再放水,以避免造成水損等等。

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