Ratownictwo i ochrona ludności Rafał Jankowski, Paweł Wereski

CBRNE lab

Samochody-laboratoria do działań związanych z zagrożeniem CBRNE wkroczyły do PSP. Te zaawansowane technologicznie pojazdy trafiły do specjalistycznych grup ratownictwa chemiczno-ekologicznego KM PSP m.st. Warszawy oraz KM PSP w Poznaniu. Jakie były początki samochodów służących do rozpoznania chemicznego i do jakiego punktu dotarliśmy - czym wyróżnia się samochód-laboratorium?

W latach 90. XX w., gdy powstawała Państwowa Straż Pożarna, przygotowanie jednostek do typowych działań HAZMAT było jeszcze skromne, ale pojawił się nieograniczony dostęp do nowości w zakresie wykrywania i identyfikacji zagrożeń chemicznych. Sprawiło to, że konieczne stało się zdefiniowanie w ratownictwie chemicznym nowego kierunku - rozpoznania chemicznego. Jednym z pierwszych namacalnych przejawów zmian było skonstruowanie w JRG 6 w Warszawie lekkiego samochodu rozpoznania chemicznego. Został on zbudowany na bazie wojskowego pojazdu medycznego przekazanego po zakończeniu operacji Pustynna Burza. Pojazd na podwoziu Iveco (fot. 1) przystosowano do potrzeb rozpoznania chemicznego. Skromne wyposażenie analityczne stanowiły głównie urządzenia wielogazowe (TMX 410), detektory promieniowania radiacyjnego FAG, rurki wskaźnikowe, AIM 915 Z oraz Bacharach Leakator 10.

W pierwszych latach XXI w. pojawiły się zbudowane od podstaw pod kątem rozpoznania chemicznego pojazdy SLRChem. Trafiły one do JRG 6 w Warszawie (fot. 2) oraz JRG 2 w Katowicach-Piotrowicach. Jak się później okazało, na nich właśnie wzorowano kolejne samochody tej klasy w PSP. Zostały zakupione w 2011 r. w ramach przygotowań do EURO 2012.

Mając na uwadze zdobyte doświadczenia i uwzględniając kierunek rozwoju rozpoznania zagrożeń CBRNE, w 2010 r. wprowadzono do podziału bojowego nową kategorię pojazdów, zwanych potocznie MobiLab. Pierwsze samochody tego typu przekazane zostały do JRG 6 w Warszawie (fot. 4) i JRG 6 w Poznaniu. W 2022 r. kolejne znalazły się w posiadaniu JRG w Leżajsku, JRG 6 w Krakowie oraz JRG 2 w Katowicach-Piotrowicach. Zakupione wyposażenie umożliwiało wykorzystanie polowych technik analitycznych, takich jak spektroskopia fourierowska w podczerwieni (FTIR), spektroskopia Ramana, spektrometria ruchliwości jonów (IMS), chromatografia gazowo-masowa GC-MS czy pasywne systemy detekcji skażeń.

W ostatnich latach w związku z sytuacją geopolityczną na świecie, rozwojem technologicznym, zmianami w przepisach prawnych oraz nakładaniem na PSP nowych zadań konieczne jest jeszcze bardziej specjalistyczne przygotowanie w zakresie rozpoznania zagrożeń chemicznych, biologicznych, radiacyjnych i wybuchowych.

Jak nietrudno zauważyć, samo wyposażenie analityczne PSP to tylko część całego systemu. Dopiero w 2017 r. na specjalistyczne grupy chemiczno-ekologiczne został nałożony obowiązek zatrudniania osób z wykształceniem wyższym kierunkowym, 400 nowych etatów przypisano ściśle do SGRChem. Obecnie PSP zatrudnia 92 funkcjonariuszy po studiach z dziedziny chemii, co pozwala na dalszy rozwój naszej formacji.

Koncepcja

W 2018 r., analizując dotychczasowe przygotowanie PSP oraz kierunki rozwoju ochrony przeciwpożarowej na świecie, podjęto decyzję o zakupie dwóch nowych pojazdów-laboratoriów. Powołany przez mazowieckiego komendanta wojewódzkiego PSP zespół opracował założenia techniczne oraz zakres realizowanych działań rozpoznania CBRNE. W trakcie prac zespół ustalił, które z dostępnych nowoczesnych urządzeń analitycznych mogą być zamontowane w pojazdach i pod jakimi warunkami. W tym celu sięgnięto po rzadko wykorzystywane w PSP dialogi techniczne (nawiązanie kontaktu z potencjalnymi wykonawcami w celu zdobycia wiadomości o dostępnych na rynku rozwiązaniach) - po ich przeprowadzeniu określono wytyczne budowy tego typu pojazdu.

Zespół uwzględnił również możliwości analityczne innych służb i instytucji, a w szczególności wojewódzkich inspektoratów ochrony środowiska, Centralnego Ośrodka Analiza Skażeń Wojska Polskiego czy Centralnego Laboratorium Ochrony Radiologicznej. Z jednej strony starano się unikać powielania zakresu możliwości analitycznych, jednak z drugiej różnice w specyfice działań wymuszały ich dublowanie - PSP jest służbą ratowniczą, która podejmuje interwencje w przypadku wielu zagrożeń, którymi na co dzień zajmują się inne służby i instytucje.

Dialog techniczny oraz weryfikacja potrzeb analitycznych pokazały, że koncepcja zabudowy powinna uwzględnić wykorzystanie trzyosiowej naczepy. Ze względu na brak doświadczenia PSP w budowie laboratoriów tego typu oraz brak jednoznacznych przepisów pozwalających na egzekwowanie ich prawidłowego wykonania przyjęto, że część biologiczna laboratorium musi spełniać wymogi stopnia bezpieczeństwa biologicznego BSL 3 (Biosafety Level 3). Zakłada ono przygotowanie laboratorium do prac z mikroorganizmami rodzimymi i egzotycznymi przenoszonymi w powietrzu, a mogącymi wywoływać śmiertelne zakażenia. Stosuje się w nim bariery ochronne (śluzy na wejściu/wyjściu), zapewnia wentylację mechaniczną, badania są wykonywane w komorach laminarnych II lub III klasy bezpieczeństwa, wymagana jest też odzież ochronna. Budowa laboratorium była wielkim i skomplikowanym przedsięwzięciem - świadczy o tym choćby konieczność przestrzegania przy jego tworzeniu ponad 30 norm.

Pomimo długiego okresu przygotowania założeń technicznych laboratorium i korzystania z pomocy ekspertów zewnętrznych dopiero trzecie postępowanie przetargowe zakończyło się wyłonieniem wykonawcy. Sytuacja związana z pandemią i wojną w Ukrainie także przyczyniła się do tego, że finalnie laboratorium zostało odebrane dopiero w styczniu 2023 r.

Laboratorium

Zostało zbudowane na trzyosiowej naczepie z wysuwanym przedziałem. Ciągnik to Scania 450 S, kabina jest dwudrzwiowa i dwuosobowa, zawieszona pneumatycznie, wysoka, wyposażona w dwie leżanki - zapewni to maksymalny komfort jazdy i możliwość odpoczynku kierowcy w trakcie prowadzenia badań (fot. 3 i 5).

Do laboratorium wchodzimy przez wysuwany przedział A, przeznaczony do obsługi i nadzoru wszystkich zainstalowanych systemów, instalacji i urządzeń. Przedział wyposażony jest w dwa niezależne dwuosobowe stanowiska pracy, każde z czterema monitorami, co umożliwia dostęp m.in. do systemu IT, widoku z kamer czy stacji meteo. Przedział A stanowi przedsionek przedziału C (chemicznego) oraz bufor zapewniający utrzymanie stabilnych warunków temperatury i wilgotności w przedziale C. Przedział chemiczny laboratorium dzieli się na części: tzw. chemii czystej i brudnej. Dodatkowo w części chemii brudnej wydzielono strefę ekstrakcji i przygotowania próbek.

W części chemii czystej umieszczono m.in. spektrometr podczerwieni z przystawką ATR i przystawką spektrometrii Ramana, spektrometr fluorescencji rentgenowskiej z dyspersją energii z detektorem SDD, spektrofotometr UV-VIS, termostat do mineralizacji próbek, chłodziarkę i suszarkę laboratoryjną (fot. 6). W części chemii brudnej na specjalnie zaprojektowanych antywibracyjnych blatach został zainstalowany chromatograf gazowy sprzężony z detektorem mas z pojedynczym kwadrupolem wraz z osprzętem, m.in. autosamplerem, termodesorberem czy kondycjonerem rurek. Ze względu na to, że urządzenie wymaga dostarczenia gazu technicznego - helu o czystości 99,99%, zostało ono podłączone do wykonanej z elektropolerowanych rur nierdzewnych instalacji zasilanej z butli znajdującej się w odrębnym przedziale (fot. 7).

Mówiąc o gazach technicznych, warto wspomnieć, że źródłem azotu w laboratorium są dwa generatory: jeden na potrzeby kondycjonera rurek, a drugi jako zasilanie urządzenia do ekstrakcji z fazy stałej, urządzenia do zatężania próbek i dygestorium. Z uwagi na obecność gazów technicznych w laboratorium ze względów bezpieczeństwa została ulokowana instalacja do pomiaru poziomu tlenu. W przedziale tym umieszczono również m.in. chromatograf jonowy z automatycznym podajnikiem próbek, spektrometr promieniowania gamma z detektorem HPGe, przenośny licznik ciekłoscyntylacyjny do pomiarów skażeń alfa, beta, gamma oraz mineralizator mikrofalowy.

W części chemii brudnej drzwi wydzielają strefę z wyposażeniem do ekstrakcji i przygotowywania próbek. Została ona wyposażona m.in. w system do zatężania próbek, zautomatyzowany system odparowywania rozpuszczalników, ekstraktor do fazy stałej, ekstraktor z fazy stałej z wykorzystaniem techniki przyspieszonej ekstrakcji (ASE), szafę na substancje niebezpieczne, szafę na kwasy i ługi. W szafach do przechowywania substancji chemicznych zamocowano zgodne z ATEX nadstawki wentylacyjne umożliwiające bezpieczne przechowywanie substancji chemicznych o właściwościach łatwopalnych i żrących.

Z części chemii brudnej kolejne drzwi prowadzą do przedziału B (biologicznego). Dostęp do niego możliwy jest jedynie przez przebieralnię wyposażoną w pojemnik na zużyte ubrania jednorazowe oraz specjalną śluzę osobową. Wykonana w całości ze stali nierdzewnej wyposażona w drzwi gazoszczelne z systemem Interlock, zabezpieczone przed jednoczesnym pozostawieniem obu par drzwi w pozycji otwartej. Dzięki kaskadzie ciśnień powietrze może przepływać wyłącznie w stronę przedziału B. W śluzie zamontowany jest prysznic awaryjny z zimną i ciepłą wodą oraz urządzenie do płukania oczu.

Przedział biologiczny laboratorium przeznaczony jest do przygotowywania próbek, analiz biologicznych oraz chemicznych, prowadzenia detekcji oraz wstępnej identyfikacji czynników biologicznych z próbek dostarczonych do laboratorium przez okno podawcze. W przedziale zainstalowana została komora laminarna III klasy bezpieczeństwa mikrobiologicznego (fot. 8). Zapewnia ona najwyższy stopień ochrony produktu, operatora i środowiska, umożliwiając pracę z czynnikami ryzyka biologicznego na poziomie 1, 2, 3 oraz 4. Spełnia wymagania bezpieczeństwa klasy III zgodnie z normą EN 12469:2000. Komora ma zestaw trzech filtrów HEPA klasy H14, w tym dwa wylotowe.

Komora laminarna połączona jest przez czterodrożną śluzę z dygestorium. Układ wentylacji dygestorium tworzy system podwójnej tylnej ściany, powodujący laminarny przepływ powietrza oraz stałe napowietrzanie wnętrza komory. Dygestorium wyposażone jest w system odprowadzania ładunków elektrostatycznych, osprzęt elektryczny - w wykonaniu Ex. Zawory wodne, gazowe, sprężonego powietrza itp. mają otulinę antystatyczną. Całość została wykonana zgodnie z normą PN/EN 14175.

Pod śluzą podawczą znajduje się autoklaw laboratoryjny. W przedziale biologicznym ulokowano także urządzenie do wykrywania czynników biologicznych wykorzystujące technikę automatyczną multiplex nested PCR, homogenizator mechaniczny, bioluminometr, wirówkę laboratoryjną, wytrząsarkę laboratoryjną i testy kolorymetryczne. W przedziale biologicznym zamontowano także system do fumigacji gazowym nadtlenkiem wodoru. Pozwala on na oddzielną lub jednoczesną dekontaminację przedziału biologicznego, śluzy osobowej, komory rękawicowej, śluzy podawczej czterodrożnej, okna transferowego do przedziału chemicznego oraz obudowy filtrów wewnątrz laboratorium. Pomiar stężenia nadtlenku wodoru w przedziale biologicznym dokonywany jest w sposób automatyczny za pomocą czujników podłączonych do systemu dekontaminacji, mierzących poziom stężenia tego związku chemicznego i wilgotności.

Ścieki z przedziału biologicznego oraz śluzy osobowej zbierane są do dwupłaszczowego zbiornika ze stali nierdzewnej. Inaktywacja ścieków odbywa się drogą reakcji chemicznej z czynnikiem inaktywującym. Składniki czynnika trafiają przez dozownik bezpośrednio do zbiornika, tam za pomocą specjalnej pompy dokonuje się wymieszania reagentów i zachodzi odpowiednia reakcja. Dozowanie właściwej ilości czynnika inaktywującego ścieki następuje z poziomu panelu sterowania w przedziale wysuwanym A.

Z tyłu naczepy znajduje się przedział techniczny przewidziany dla serwerowni i zespołu spalinowo-elektrycznego. Agregat o mocy 80 kW pokrywa zapotrzebowanie na energię elektryczną wszystkich urządzeń i systemów laboratorium. Naczepa wyposażona jest również we wtyk do podłączenia trójfazowego zasilania zewnętrznego. Do awaryjnego podtrzymania zasilania urządzeń przewidziano dwa urządzenia UPS. Jedno z nich przeznaczone jest do podtrzymania systemu IT, drugie zabezpiecza dostawę energii dla urządzeń laboratoryjnych i systemów bezpieczeństwa.

Na serwerach zdefiniowano maszyny wirtualne, na których działają aplikacje tworzące system informatyczny - zarówno obsługujące urządzenia pomiarowe, jak i służące do sterowania laboratorium i prezentacji parametrów laboratorium. Serwery laboratorium będą stanowiły również część składową systemu wymiany danych pomiarowych przeznaczonego dla specjalistycznych grup ratownictwa chemiczno-ekologicznego. Pozwoli to na szybką wymianę danych pomiarowych, danych geoprzestrzennych, informacji opisowych, wszelkiego rodzaju plików oraz komunikacji w czasie rzeczywistym pomiędzy ratownikami na miejscu zdarzenia a specjalistami obsługującymi laboratorium. Połączenie całego systemu z testowanym już w PSP sprzętem rzeczywistości rozszerzonej będzie miało ogromny wpływ na skuteczność działań i bezpieczeństwo ratowników specjalistycznych grup ratownictwa chemiczno-ekologicznego.

Na końcu naczepy znajduje się winda towarowa służąca do załadunku lub wyładunku agregatu prądotwórczego. Można ją również złożyć i schować pod ramę naczepy.

Jak wiele sprzętu zawiera pojazd, obrazuje fakt, że poza urządzeniami zainstalowanymi w laboratorium dostarczone wyposażenie zajęło dziesięć europalet.

Podsumowanie

W trakcie projektowania, a potem podczas budowy laboratorium pojawiały się wątpliwości dotyczące m.in. zasadności wykorzystania w PSP tak rozbudowanego analitycznie pojazdu. Podkreślano duże koszty jego wykonania oraz wysoki stopień skomplikowania projektu. Pojawiały się opinie, że zbudowanie tej klasy laboratorium w wersji mobilnej jest niemożliwe. Obawy o trafność podjętych decyzji szybko zweryfikowała pandemia COVID-19 oraz wojna w Ukrainie.

Wstępnie zaprezentowane rozwiązania spotkały się z bardzo dużym zainteresowaniem przedstawicieli służb ratowniczych na świecie i wyznaczyły kierunek przyszłego rozwoju. Tego typu przedsięwzięcia to odpowiedź na wyzwania trudnej sytuacji geopolitycznej na świecie. Posiadanie w tym momencie gotowych laboratoriów stawia nas na uprzywilejowanej pozycji. Teraz przed nami nowy, o wiele trudniejszy sprawdzian - utrzymanie pełnej gotowości pojazdów-laboratoriów, z czym jednak PSP powinna sobie poradzić.