PP 11.indd - Komenda Główna Państwowej Straży Pożarnej
Transkrypt
PP 11.indd - Komenda Główna Państwowej Straży Pożarnej
ROZPOZNAWANIE ZAGROŻEŃ Zmierzyć się z czadem Sezonowi grzewczemu niezmiennie towarzyszy wzrost liczby interwencji straży pożarnej wymagających pomiaru stężenia tlenku węgla (CO). W iwona MaJ arto więc przypomnieć, w jaki sposób odbywa się ruch powietrza w pomieszczeniach i jakie procesy zachodzą w kominach, a co za tym idzie – jak rozkłada się stężenie tlenku węgla w budynkach. Elementarna wiedza o tych zjawiskach pozwala wyznaczyć ogólne zasady, którymi należy się kierować w trakcie działań. Krótka charakterystyka Tlenek węgla to gaz powstający w wyniku niepełnego spalania substancji zawierających węgiel. Jest lżejszy od powietrza i bardzo dobrze miesza się z nim we wszystkich proporcjach. Nie ma zapachu ani barwy, ma za to bardzo dużą zdolność łączenia się z hemoglobiną (składnikiem krwi odpowiedzialnym za transport tlenu w organizmie), wchłania się przez drogi oddechowe. Zatrucia tlenkiem węgla są niebezpieczne, gdyż powodują stan silnego niedotlenienia narządów wewnętrznych (m.in. serca i mózgu). Gaz ten wypiera tlen z połączeń z hemoglobiną, dlatego już przy stężeniach nieco przekraczających 0,1 proc. we wdychanym powietrzu może w organizmie człowieka powstawać stężenie hemoglobiny tlenkowej prowadzące do utraty świadomości i w konsekwencji do zgonu. Objawy zatrucia tlenkiem węgla (CO) Zatrucie tlenkiem węgla przebiega kilkuetapowo. Początkowo pojawiają się alarmujące sygnały: ból głowy, uczucie tętnienia w skroniach, szum w uszach. W miarę narastania poziomu karboksyhemoglobiny (połączenie hemoglobiny z tlenkiem węgla) we krwi objawy te ustają. W następnej fazie pojawiają się wymioty i zaburzenia świadomości (do śpiączki włącznie). Do ostrego zatrucia dochodzi na skutek oddychania powietrzem z zawartością tlenku węgla przekraczającą 0,2 proc. obj. Groźne jest także długotrwałe przebywanie w atmosferze skażonej niewielką ilością tlenku węgla − skutkuje bólami i zawrotami głowy, uczuciem zmęczenia, utratą łaknienia, nudnościami. Mogą też wystąpić zaburzenia w funkcjonowaniu układu krwionośnego, takie jak kołatanie serca, niemiarowość tętna i ciśnienia krwi. 36 PP 11.indd 36 Przepisy polskie podają, że najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS) tlenku węgla w powietrzu w pomieszczeniach mieszkalnych wynosi 10 mg*m-3 (tj. 9 ppm) [1], w zakładach pracy 23 mg*m-3 (tj. 20 ppm), natomiast najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe, utrzymujące się nie dłużej niż 30 minut, nie powinno przekraczać 117 mg*m -3 (tj. 100 ppm) [2]. Warto zaznaczyć, że stopień zatrucia uzależniony jest przede wszystkim od cech indywidualnych poszkodowanego i ro- dzenia powietrze pod względem mechanicznym jest płynem o bardzo małej lepkości i pozostaje w ciągłym ruchu – pionowym i poziomym. Jakiekolwiek dodatkowe gazy wprowadzone do niego podlegają następującym prawom: • gazy lżejsze od powietrza mają tendencję do unoszenia się i przemieszczania wraz z ogrzanymi masami powietrza, • gazy cięższe od powietrza mają tendencję do ścielenia się blisko powierzchni podłogi lub Zależność objawów klinicznych zatrucia tlenkiem węgla (CO) od jego stężenia w powietrzu Stężenie CO w powietrzu [ppm] Stężenie CO w powietrzu [% obj.] Stężenie CO w powietrzu [mg*m-3] 100-200 0,01-0,02 116,51 lekki ból głowy przy ekspozycji przez 2-3 godz. 400 0,04 466,63 silny ból głowy zaczynający się po upływie około 1 godz. wdychania 800 0,08 932,11 zawroty głowy, wymioty i konwulsje po 45 min wdychania, po 2 godz. trwała śpiączka 1600 0,16 1864,23 silny ból głowy, wymioty, konwulsje po 20 min, zgon po 2 godz. 3200 0,32 3733,11 intensywny ból głowy i wymioty po 5-10 min, zgon po 30 min 6400 0,64 7456,90 ból głowy i wymioty po 1-2 min, zgon w niecałe 20 min 12 800 1,28 14 913,81 utrata przytomności po 2-3 wdechach, śmierć po 3 min dzaju pracy wykonywanej w skażonej atmosferze. Osoby pracujące fizycznie ulegają zatruciu o wiele szybciej. Potencjalnymi źródłami tlenku węgla w pomieszczeniach mieszkalnych są na przykład: kuchnie gazowe, gazowe podgrzewacze wody, kominki, piece węglowe, gazowe lub olejowe, zapchane przewody kominowe, uszkodzone bądź źle wykonane połączenia między piecami i kominami. Bardzo duże ilości tlenku węgla powstają także podczas pożarów w pomieszczeniach. Wentylacja Tlenek węgla przemieszcza się wraz z powietrzem, które jest mieszaniną gazów zanieczyszczonych cząstkami stałymi (np. pyłami) i ciekłymi (np. parą wodną). Zasadniczy skład gazów tworzących powietrze jest stały i dlatego można określić jego masę. Wynosi ona 28,96g*mol-1. Z naukowego punktu wi- Objawy zatrucia ziemi i zalegania w najniżej położonych przestrzeniach (np. piwnicach czy studzienkach kanalizacyjnych), • gazy gorące przemieszczają się do góry, • gazy rozprężające się pochłaniają ciepło i powodują kondensację pary wodnej z powietrza, • gazy wprowadzone do powietrza poruszają się zgodnie z ruchem mas powietrza. W naturze ogrzane powietrze unosi się do góry, a na jego miejsce dołem napływa chłodniejsze. W szczelnie zamkniętym pomieszczeniu zjawisko takie nie występuje, ponieważ z czasem temperatura mas powietrza wyrównuje się i jego ruch zanika. Użytkowanie pomieszczenia przez człowieka powoduje wprowadzanie do powietrza różnych substancji, często szkodliwych, i równoczesne zużywanie tlenu. Zatem pomieszczenia wentyluje się po to, by wymusić ruch, a tym samym wymianę 11/2010 1-12-10 13:16:10 ROZPOZNAWANIE ZAGROŻEŃ powietrza. Wentylacja taka może być dwojakiego rodzaju: naturalna (grawitacyjna) i mechaniczna (wymuszona). Najprostszym typem jest wentylacja grawitacyjna, w której do wytworzenia ruchu powietrza wykorzystuje się różnicę temperatury (a tym samym ciśnienia) powietrza wewnątrz pomieszczenia i na zewnątrz. Ciepłe powietrze znajdujące się w pomieszczeniu unosi się do góry i przez kratkę wentylacyjną jest usuwane na zewnątrz. W jego miejsce napływa chłodniejsze powietrze z zewnątrz. Jeżeli temperatura powietrza wewnątrz i na zewnątrz pomieszczenia jest taka sama, wentylacja grawitacyjna działa w bardzo ograniczonym zakresie. Ruch powietrza w pomieszczeniach z tym rodzajem wentylacji uzależniony jest od warunków otoczenia (temperatury, ciśnienia i obecności wiatru). Powietrze napływa przez nawiewniki w postaci specjalnych kratek lub szczeliny w oknach i drzwiach, a wydostaje się kratkami przewodów wentylacyjnych umieszczonymi pod sufitem. W wentylacji mechanicznej ruch powietrza w pomieszczeniu nie jest zależny od warunków atmosferycznych panujących na zewnątrz, lecz od pracy wentylatora/wentylatorów. W budynkach wyposażonych w tego typu wentylację świeże powietrze dostarczane jest przez czerpnie lub system nawiewników Wentylacja mechaniczna do kanałów wentylacyjnych, a w efekcie do pomieszczeń. Na zewnątrz z kolei odprowadzane jest (za pomocą kanałów wentylacyjnych lub bez nich) przez wywiewniki. Kierunkiem i natężeniem ruchu powietrza sterują wentylatory zintegrowane z czujnikami pogody. Obecnie w wielu domach czy mieszkaniach, jeśli tylko pozwalają na to przepisy prawa, można spotkać rozwiązanie pośrednie, którym jest wentylacja grawitacyjna wspomagana. W tym typie wentylacji do typowego układu wentylacji grawitacyjnej w kuchni czy łazience montuje się małe wentylatory w kratkach wywiewnych. Urządzenia te są uruchamiane ręcznie, a ich zadaniem jest zwiększenie intensywności usuwania zużytego powietrza z pomieszczenia. W kotłach i kominach W kotle przebiega proces spalania paliwa, podczas którego wytwarzana jest energia cieplna niezbędna do ogrzania czynnika roboczego (najczęściej wody). W wyniku tego procesu powstają produkty spalania (spaliny). Przy wystarczającym dostępie powietrza są to: dwutlenek węgla, woda, produkty stałe i gazy domieszkowe (np. dwutlenek siarki). Jeśli spalanie przebiega nieprawidłowo, w jego produktach pojawia się tlenek węgla − powstaje on w wyniku niepełnego utlenienia węgla (jego niepełnego spalania). Najczęstszą tego przyczyną jest niedostateczna ilość tlenu dostarczanego do układu. W normalnych warunkach w kominie znajduje się ogrzany słup powietrza i gazów spalinowych, który unosi się do góry, a na jego miejsce przez ruszt i palenisko napływa zimne powietrze bogate w tlen. Prawidłowe funkcjonowanie ciągu kominowego, bo tak nazywa się to zjawisko, łączonych. Stąd też w miejsce uwolnionego ciepłego powietrza napływa zimne z otoczenia komina. Prawidłowe działanie komina (ciągu kominowego) sprawia, że użytkowanie pieca, przepływowego ogrzewacza wody czy innych urządzeń jest bezpieczne. Niebezpieczeństwo pojawia się, gdy praca układu zostaje spowolniona, zakłócona lub ustanie. W artykule przyczyny tych zjawisk nie będą omawiane. Warto tylko nadmienić, że istnieje także możliwość odwrócenia ciągu kominowego, skutkującego wypychaniem spalin do pomieszczeń użytkowych (wraz z dymem dostają się do nich duże ilości tlenku węgla). Za zjawisko cofania się spalin odpowiedzialne są najczęściej zapchane przewody spalinowo-dymowe, występuje ono też przy rozpalaniu w piecu po długiej przerwie w niekorzystnych warunkach atmosferycznych, tzn. niskim ciśnieniu i temperaturze powietrza w granicach kilku stopni Celsjusza. Są to takie warunki, w których zimne ciężkie powietrze zalega w kominie, zaś różnica temperatur pomiędzy wnętrzem budynku a jego otoczeniem jest bardzo mała, co dodatkowo osłabia ciąg kominowy. Nieszczelne, uszkodzone bądź nieprawidłowo wykonane przewody kominowe lub połączenia między urządzeniami spalającymi a przewodami spalinowo-dymowymi to jedna z najczęst- Wentylacja grawitacyjna (naturalna) opiera się na zależności, zgodnie z którą powietrze w budynku (a tym samym w kominie) jest cieplejsze od powietrza zewnętrznego. Wtedy na skutek ruchów konwekcyjnych unosi się do góry ku wylotowi z komina. Ucieczka powietrza powoduje powstawanie u podstawy komina pewnego „niedoboru powietrza”. Naturalnym zjawiskiem w przyrodzie jest jednak dążenie do wyrównywania parametrów (np. ciśnienia, stężeń, temperatury) w układach po- szych przyczyn występowania niebezpiecznego stężenia tlenku węgla w pomieszczeniach mieszkalnych. Pomiary Miernikami służącymi do wykrywania obecności tlenku węgla w powietrzu są toksykometry. Rynek oferuje już jednak urządzenia pozwalające strażakom na określenie nie tylko zawartości tlenku węgla w powietrzu, lecz tak- 11/2010 PP 11.indd 37 37 1-12-10 13:16:22 ROZPOZNAWANIE ZAGROŻEŃ że zawartości tlenku węgla w połączeniu z hemoglobiną w organizmie poszkodowanego. Pomiar taki pozwala obiektywnie stwierdzić, czy u osoby przebywającej w pomieszczeniu, w którym doszło do emisji tlenku węgla, doszło do zatrucia, czy nie, a co za tym idzie − ułatwia podejmowanie dalszych decyzji. Warto chyba także przypomnieć, że urządzenia pomiarowe należy przygotować do pracy poza strefą, w której prowadzone będą pomiary. Jeśli mają być one prowadzone w budynku, to urządzenie bezwarunkowo należy włączyć na zewnątrz. Istnieją dwie główne grupy przyczyn występowania niebezpiecznego stężenia tlenku węgla w pomieszczeniach. Pierwsza to zdarzenia związane z cofnięciem się dymu do pomieszczeń bądź pożarami. Druga – problemy natury technicznej występujące w urządzeniach lub przewodach spalinowych. Przy zdarzeniach zaliczanych do pierwszej grupy po zakończeniu czynności ratowniczo-gaśniczych należy pomieszczenia oddymić i dopiero wtedy zmierzyć stężenie tlenku węgla. Jeśli przyczyną zdarzenia było cofnięcie się spalin z przewodu kominowego pieca, to bezpośrednio po tym nim największe stężenie tlenku węgla będzie występowało oczywiście w jego sąsiedztwie i we wszystkich miejscach, które nie mogły być przewietrzone, czyli np. w ślepych odnogach piwnicy. Tlenek węgla wraz z dymem penetruje wszystkie dostępne obszary, poruszając się zgodnie z prawami opisanymi w początkowej części artykułu. Stąd też, jeśli źródło skażenia znajduje się w piwnicy, w pierwszej kolejności zadymiana jest piwnica, następnie spaliny przedostają się na klatkę schodową i zaczynają przemieszczać się do góry (ponieważ są cieplejsze, a przez to lżejsze od otaczającego je powietrza). Wysokość, do której dotrą, jest zmienna, zależy od ilości spalin, czasu uwalniania, budowy klatki schodowej, warunków pogodowych. Dlatego prowadząc pomiary stężenia tlenku węgla w takich warunkach, należy również skontrolować jego stężenia w górnych partiach budynku. Pamiętajmy, by na czas pomiarów zatrzymać wentylator oddymiający, gdyż pracujący wentylator spalinowy także emituje tlenek węgla. Złe ustawienie tego urządzenia może być przyczyną wprowadzania kolejnych porcji trującego gazu do wentylowanych pomieszczeń. Nie zapominajmy też, że usunięcie dymu z pomieszczenia nie jest równoznaczne z oczyszczeniem go z tlenku węgla – czad usuwa się o wiele dłużej. W przypadku zdarzeń zaliczanych do drugiej grupy, czyli tych, w których doszło do wypadku na skutek np. nieszczelności w przewodach spalinowych, sytuacja jest nieco odmienna. Najczęściej mają one miejsce w przestrzeniach zamkniętych o bardzo małej lub źle działającej wentylacji. Jako przestrzeń zamkniętą można tu potraktować zarówno po- 38 PP 11.indd 38 Rozkład stężeń tlenku węgla (CO) w pomieszczeniach • najwyższe stężenia występują w bezpośrednim sąsiedztwie źródła emisji, • bezpośrednio po uwolnieniu im dalej od źródła gazu, tym stężenia niższe, • gaz ten przemieszcza się do góry, więc jego stężenia mogą wystąpić także na kondygnacjach powyżej miejsca emisji, mieszczenie, jak i całe mieszkanie czy nawet dom jednorodzinny. Do tego typu akcji jednostki ratowniczo-gaśnicze wysyłane są po stosunkowo długim czasie, dlatego też ważne jest, by w pierwszej kolejności w związku z istniejącym zagrożeniem pamiętać o sprzęcie zabezpieczającym drogi oddechowe ratownika. Zawsze łatwiej jest zdjąć aparat oddechowy niż ratować podtrutego. Stężenie tlenku węgla oraz jego rozkład w pomieszczeniach uzależnione są od czasu emisji. Niemniej jednak najwyższe stężenie zawsze występuje w pomieszczeniu, w którym doszło do emisji (przy czym nie musi to być bezpośrednie sąsiedztwo źródła emisji, jeśli ustała ona dużo wcześniej; może to być uzależnione od ruchu powietrza i/lub wentylacji w danym pomieszczeniu). Jeżeli emisja tlenku węgla nastąpiła w szczelnie zamkniętym, słabo wentylowanym mieszkaniu, w którym drzwi wewnętrzne były otwarte, to po odpowiednio długim czasie rozkład stężeń będzie prawie równomierny w całej jego przestrzeni. Jedną z pierwszych czynności podejmowanych przez ekipy ratownicze podczas opisywanych działań jest otwarcie okien w celu przewietrzenia mieszkania, a tym samym zwiększenia własnego bezpieczeństwa. Ratownik prowadzący pomiary stężenia tlenku węgla nie powinien ustawiać się bezpośrednio przy oknach ani w strefie napływu świeżego powietrza. Prawidłowe pomiary podczas działań w zdarzeniu, w którym zostali poszkodowani ludzie, mają kluczowe znaczenie dla dalszego postępowania dochodzeniowego. Należy więc wykonać je sumiennie w każdym pomieszczeniu. Trzeba też skontrolować poziom stężenia tlenku węgla w pomieszczeniach z tym samym przewodem kominowym (spalinowym lub wentylacyjnym) na pozostałych kondygnacjach, szczególnie zwracając uwagę na kondygnacje położone powyżej miejsca zdarzenia. Podsumowując: w przestrzeniach, w których doszło do uwolnienia tlenku węgla bez pożaru czy cofnięcia spalin, należy: • pamiętać o zabezpieczeniu ratowników w sprzęt izolujący drogi oddechowe; • wykonać pomiary: – w pobliżu wszystkich urządzeń mogących być przyczyną skażenia, – we wszystkich pomieszczeniach w miejscu zdarzenia, • wyższe stężenia występują w przestrzeniach znajdujących się na tym samym poziomie, co źródło CO, których nie można aktywnie przewietrzyć (np. w ślepych pomieszczeniach), • najniższe stężenia występują w polu efektywnej pracy wentylatora oddymiającego. – w pomieszczeniach na kondygnacji/kondygnacjach położonych powyżej miejsca zdarzenia, – w miejscu jak najmniejszego ruchu powietrza (nie bezpośrednio przy oknach), – przy kratkach wentylacyjnych − by określić, czy zdarzenie nie miało przyczyny zewnętrznej. Bezpieczeństwo Pomiary stężenia tlenku węgla często traktowane są przez ratowników Państwowej Straży Pożarnej jako czynność pomocnicza i wykonywane bez środków ochrony indywidualnej. Podejście takie może okazać się katastrofalne w skutkach. Prowadzący pomiary może nagle znaleźć się w strefie dużego stężenia, a narażenie organizmu na stężenie tlenku węgla większe niż 20 ppm przez dłuższy czas, zwłaszcza w warunkach dużego obciążenia organizmu, może prowadzić do podtrucia. Stan taki nie ujawnia się w postaci powszechnie znanych objawów, lecz powoduje mikrouszkodzenia w organach wewnętrznych czułych na niedobory tlenu (np. w mózgu i sercu). Tlenek węgla nie bez przyczyny nazywany jest „cichym zabójcą”, dlatego prowadząc działania ratowniczo-gaśnicze, właściwie zawsze należałoby kontrolować jego stężenie. Logiczne wydaje się, by mierniki tego gazu znajdowały się we wszystkich JRG. Ważna jest także świadomość zagrożenia – pozwoli ona bowiem na jego zminimalizowanie wszędzie tam, gdzie to możliwe. Na koniec warto podkreślić, że wszystkie pracujące urządzenia spalinowe mogą być źródłem emisji tlenku węgla. Miernik przeznaczony do pomiarów jego stężenia trzeba przygotowywać do pracy w strefie czystej, a samych pomiarów nie należy prowadzić w strefie napływu świeżego powietrza. Mł. kpt. Iwona Maj pełni służbę w JRG 2 w Katowicach [1] Zatrucia tlenkiem węgla i tlenkami azotu, opr. Irena Kolenkiewicz, Państwowa Inspekcja Sanitarna Ministerstwa Spraw Wewnętrznych i Administracji, Białystok 2003. [2] Rozporządzenie ministra pracy i polityki społecznej z 29 listopada 2002 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (DzU nr 217, poz. 1833). 11/2010 1-12-10 13:16:23