Ich frage die Teilnehmerinnen und Teilnehmer an meinen Kursen auf engstem Raum häufig: „Was macht 19,5 Prozent so besonders? Warum ist der akzeptable Sauerstoffgehalt nicht etwas anderes, wie 19,3 Prozent, 19,8 Prozent oder 20,2 Prozent?“Die übliche Antwort, die ich bekomme, ist:“ Weil OSHA das sagt.“
Entgegen der landläufigen Meinung sagt OSHA nicht, dass ein Sauerstoffgehalt von 19,5 Prozent „sicher“ ist.“Stattdessen definiert 29 CFR 1910.146 (b) eine gefährliche Atmosphäre als eine „…, dies kann dazu führen, dass Mitarbeiter dem Risiko des Todes, der Arbeitsunfähigkeit, der Beeinträchtigung oder der Fähigkeit zur Selbstrettung (dh der Flucht aus einem sicheren Raum), Verletzungen oder akuten Erkrankungen aus einer oder mehreren der folgenden Ursachen ausgesetzt sind ….“Der Standard listet dann fünf Ursachen auf, eine davon ist „… Luftsauerstoffkonzentration unter 19,5 Prozent….“
Beachten Sie hier den subtilen Unterschied. Der Standard sagt nicht, dass Atmosphären, die 19,5 Prozent enthalten, sicher sind; es sagt, dass diejenigen, die Werte unter 19,5 Prozent haben, gefährlich sein können., Während dies wie hairsplitting klingen mag, werde ich später erklären, warum es nicht.
Verständnis Standards
OSHA-Standards einfach staatliche regulatorische Anforderungen. Sie sagen uns weder, wie diese Anforderungen erfüllt werden sollen, noch bieten sie Ratschläge, Anleitungen oder Kommentare zur Erreichung der Compliance. Dies ist nicht etwas Einzigartiges für OSHA. Alle Codes, Vorschriften und Standards, unabhängig davon, ob sie von NFPA, ANSI oder einem anderen Normungsgremium herausgegeben werden, setzen voraus, dass die Leser über eine erhebliche Basis an technischem Wissen in Bezug auf den Gegenstand verfügen.,
Codes, Vorschriften und Standards sollen keine Kochbücher sein, die uns sagen, wie wir etwas tun sollen.sondern sie sind Dokumente, die bestimmte Erwartungen zusammenfassen. Zum Beispiel, Bauvorschriften fassen die Anforderungen, die Strukturen erwartet werden, zu erfüllen, aber sie don“t sagen Bauarbeiter, wie ihre Werkzeuge und Geräte zu verwenden. Stattdessen gehen sie im Wesentlichen davon aus, dass Handwerker bereits über die Fähigkeiten verfügen, die für den Bau eines Gebäudes erforderlich sind, und dass sie die Codes befolgen, um sicherzustellen, dass bestimmte Bauziele erreicht werden.,
In ähnlicher Weise setzt die OSHA ‚ s Confined Space Regulation voraus, dass die Leser über fundierte technische Kenntnisse in Bereichen wie Toxikologie, Absturzschutz, chemische Schutzkleidung, Maschinenschutz, Brandschutz, Industriehygieneinstrumente, elektrische Sicherheit, Aussperrung/Tagout, Atemschutz, Lüftung und Methoden der Erwachsenenbildung verfügen.
In diesem Licht wird vermutet, dass die Leser auch die technischen Grundlagen für viele Anforderungen der Norm verstehen, einschließlich des Sauerstoffwerts von 19,5 Prozent., Meine Erfahrung, die von Tausenden von Menschen gezogen wurde, die Dutzende meiner Kurse besucht haben, legt nahe, dass die meisten Leute keine Ahnung haben, warum 19,5 Prozent signifikant sind. Während dieser Sauerstoffgehalt in einigen Situationen akzeptabel sein kann, kann es zu fatalen Folgen führen, sich darauf zu verlassen, ohne seine Grundlage zu verstehen.
Im ersten Fall, an dem ich als Sachverständiger arbeitete, testete der Entry Supervisor einer Vertragstankreinigungsfirma die Atmosphäre in einem Raum und stellte fest, dass sie 20,1 Prozent Sauerstoff enthielt. Als ich diese Nummer sah, war ich besorgt, sehr besorgt., Der Vorgesetzte war es nicht; Tatsächlich war er sich der Warnung nicht bewusst. Stattdessen sagte er mit großer Zuversicht aus, dass er wisse, dass 19,5 Prozent „sicher“ seien.“Das hat man ihm ja bei dem Schnupperkurs an der Landesfeuerwehrschule beigebracht.
Am nächsten Tag starben drei Personen, darunter der Anlagensicherheitsdirektor, als sie in eine sauerstoffarme Atmosphäre eintraten. Dies war übrigens der erste von drei Fällen, an denen ich gearbeitet habe, in denen einer der Getöteten der Sicherheitsbeamte vor Ort war, aber das ist eine Geschichte für ein anderes Mal.,
Während es eine Reihe anderer Probleme gab, die sich auf diese Tragödie auswirkten, bleibt die Tatsache bestehen, dass der Entry Supervisor am Tag vor dem Vorfall einen offensichtlichen Hinweis darauf hatte, dass eine atmosphärische Gefahr vorliegt. Ein Sauerstoffgehalt von 20,1 Prozent sorgte für eine klare, eindeutige Warnung, dass etwas nicht stimmte. Bedauerlicherweise verstand der Einstiegsleiter die Warnung nicht, weil er wie so viele andere Menschen wusste, dass 19,5 Prozent „sicher“ waren.“
Zu verstehen, warum 19.,5 Prozent Sauerstoff sind möglicherweise kein akzeptables Niveau für den Eintritt in einige enge Räume, wir müssen etwas über das Atmungssystem wissen.
Das Atmungssystem
Das Atmungssystem besteht aus einem einzigen Atemweg, der sich in immer kleinere Passagen verzweigt, ähnlich den Wurzeln eines Baumes. Am Ende sind kleine, traubenartige Cluster, die Alveolen genannt werden. Die Alveolen sind von blutführenden Kapillaren durch Zellwände getrennt, die für Gase wie Sauerstoff und Kohlendioxid durchlässig sind., Die treibende Kraft für den Gasaustausch über diese Barriere ist eine Druckdifferenz, die auf gegenüberliegenden Seiten der Zellwände besteht. Ein höherer Sauerstoffdruck auf einer Seite der Wände lässt Sauerstoff von der Lunge in das Blut fließen, während ein höherer Kohlendioxiddruck auf der anderen Seite der Wände es ermöglicht, vom Blut in die Lunge zu fließen.
Normale atmosphärische Luft auf Meereshöhe hat einen Druck von 760 Millimetern Quecksilber (mm Hg)., Da Luft ungefähr 21 Prozent Sauerstoff enthält, beträgt der Beitrag von Sauerstoff zum Gesamtdruck, dh sein Partialdruck, 21 Prozent von 760 mm Hg oder etwa 159 mm Hg. Wenn jedoch frische Luft in die oberen Atemwege gelangt, wird sie befeuchtet und der Wasserdampf senkt den Sauerstoffpartialdruck auf etwa 150 mm Hg.
Einmal in den Alveolarräumen wird der Sauerstoffpartialdruck durch Kohlendioxid, das aus dem Blutstrom in die Lunge gelangt ist, weiter reduziert., Da der Kohlendioxiddruck in den Alveolen etwa 40 mm Hg beträgt, sinkt der Sauerstoffpartialdruck von 150 auf 110 mm Hg.
Sobald Sauerstoff in das Blut gelangt, bindet es sich an Hämoglobinmoleküle, die es zu den Zellen tragen. Bei einem alveolaren Partialdruck von 110 mm Hg sind die Hämoglobinmoleküle gesättigt. Mit anderen Worten, sie tragen den ganzen Sauerstoff, den sie können. Das Sättigungsniveau wird jedoch durch den Alveolarpartialdruck beeinflusst und ein Abfall des Sauerstoffpartialdrucks erzeugt einen entsprechenden Abfall der Hämoglobinsättigung., Es ist wichtig anzumerken, dass Physiologen im Allgemeinen der Meinung sind, dass sich die Auswirkungen von Sauerstoffmangel bei Partialdrücken von etwa 60 mm Hg manifestieren.
Relevanz für beengte Räume
“ Also, was hat das alles mit beengten Räumen zu tun?“sie könnten fragen. Der Sauerstoffpartialdruck in einem geschlossenen Raum kann niedriger sein als der 159 mm Hg in der Umgebungsluft. Wenn ja, ist auch der Sauerstoffpartialdruck in den Alveolarräumen niedriger.
Wenn Inertgase wie Argon und Stickstoff in einen Raum gelangen, verdrängen sie einen Teil der atmosphärischen Luft., In diesem Fall sinkt die Sauerstoffmenge und damit der Partialdruck. Nehmen wir zum Beispiel an, dass Stickstoff in einen Raum austritt und den Sauerstoffgehalt auf 19,5 Prozent senkt. Der Sauerstoffpartialdruck beträgt jetzt 19,5 Prozent von 760 mm Hg oder 148 mm Hg. Wenn wir die Partialdruckbeiträge von Wasserdampf und Kohlendioxid subtrahieren, beträgt der Sauerstoffpartialdruck in den Alveolarräumen etwa 100 mm Hg.
Da der Hämoglobinsättigungspunkt 110 mm Hg beträgt, trägt das Blut nicht ganz die optimale Sauerstoffmenge., Ein Partialdruck von 100 mm Hg ist immer noch 40 mm größer als der physiologische Gefahrenpunkt von 60 mm. Während unsere Sicherheitsspanne reduziert werden kann, ist die Situation nicht kritisch.
Der Sauerstoffgehalt von 19,5 Prozent, mit dem jeder vertraut ist, soll Situationen wie diesen angehen, in denen atmosphärische Luft durch ein Inertgas wie Argon oder Stickstoff verdrängt wurde. Vor diesem Hintergrund sollte jedoch klar sein, dass nicht der Sauerstoffanteil wichtig ist, sondern der Sauerstoffpartialdruck, und dass 19,5 Prozent zu einem Partialdruck von 148 mm Hg führen., Denken Sie jedoch daran, all dies gilt nur auf Meereshöhe.
Luft in großen Höhen enthält den gleichen Anteil an Sauerstoff und Stickstoff wie Luft auf Meereshöhe; Der Luftdruck in diesen Höhen ist jedoch geringer als auf Meereshöhe. Zum Beispiel beträgt der Luftdruck bei 5.000 Fuß 632 mm Hg gegenüber 760 mm Hg auf Meereshöhe. Das bedeutet, dass der Sauerstoffpartialdruck bei 5.000 Fuß etwa 133 mm Hg vs. 160 mm Hg auf Meereshöhe beträgt (21 Prozent von 632 mm Hg sind 133 mm Hg)., Wenn wir den Beitrag für Wasserdampf und Kohlendioxid erneut subtrahieren, werden wir feststellen, dass der alveoläre Sauerstoffpartialdruck etwa 83 mm Hg gegenüber 110 mm Hg auf Meereshöhe beträgt.
Bei einem Sauerstoffgehalt von 19,5 Prozent, der weithin als „eintrittssicher“ angepriesen wird, sinkt der Sauerstoffpartialdruck in den Alveolen jedoch auf etwa 74 mm Hg. Da sich die Auswirkungen eines Sauerstoffmangels im Allgemeinen bei 60 mm Hg manifestieren, ist klar, dass sich der Sicherheitsspielraum unter diesen Bedingungen erheblich verringert hat.,
Während diese Diskussion akademisch erscheinen mag, werden die Auswirkungen eines verringerten Sauerstoffpartialdrucks in einigen Berufen zu einer wichtigen Überlegung. Betrachten Sie beispielsweise eine Tankreinigungsmannschaft im Küstengebiet, die einen Vertrag zur Reinigung von Tanks in Hochebenen wie Denver, Salt Lake City oder Albuquerque abgeschlossen hat. Wenn ein Supervisor einen Raum testet, eine Konzentration von 19,5 Prozent Sauerstoff findet und sagt, dass der Raum „sicher zu betreten“ ist, oder?
Die Besatzung ist im Gegensatz zu den Bewohnern dieser Gebiete nicht akklimatisiert oder an die „dünnere“ Luft gewöhnt., Nach nur leichter Anstrengung können sie eine Vielzahl von Nebenwirkungen erleiden, einschließlich verminderter peripherer Sicht, abnormaler Müdigkeit und Kurzatmigkeit. Während diese Beeinträchtigungen in normalen Umgebungen von Belang sein können, können sie die Flucht behindern oder zu Todesfällen auf engstem Raum beitragen. Glauben Sie wirklich, dass 19,5 Prozent Sauerstoff in diesem Fall „sicher“ ist?
Andere Luftverunreinigungen
Eine andere Sache, die ich beobachtet habe, ist, dass die meisten Menschen nicht zu verstehen scheinen, dass ein Sauerstoffabfall von 1,5 Prozent bedeutet, dass satte 7,5 Prozent von etwas anderem in den Raum gelangt sind.,
Denken Sie daran, dass Luft in runden Zahlen zu etwa 79 Prozent aus Stickstoff und anderen Gasen und zu etwa 21 Prozent aus Sauerstoff besteht, sodass das ungefähre Verhältnis von Stickstoff zu Sauerstoff etwa 4 zu 1 beträgt. Dies bedeutet, dass, wenn atmosphärische Luft aus einem Raum verdrängt wird, jede 1-prozentige Änderung des Sauerstoffgehalts mit einer 4-prozentigen Änderung des Stickstoffgehalts einhergeht, da beide Gase mit der gleichen Geschwindigkeit verdrängt werden., Mit anderen Worten, wenn wir anfangen, Argon in einen Tank zu werfen, drückt es nicht nur den Sauerstoff aus, sondern drückt sowohl Sauerstoff als auch Stickstoff in den gleichen Anteilen aus wie in der Umgebungsluft, etwa 4 zu 1.
Wenn der Sauerstoffgehalt bei runden Zahlen um 1,5 Prozent von 21 Prozent auf den „sicheren“ Wert von 19,5 Prozent sinkt, muss sich auch der Stickstoffgehalt um 6 Prozent geändert haben, denn viermal 1,5 Prozent sind 6 Prozent. Somit müssen insgesamt 7,5 Prozent oder 75.000 Teile pro Million (ppm) einer anderen Substanz vorhanden sein, damit der Sauerstoffgehalt nur um 1,5 Prozent sinkt., Wenn das etwas anderes ein Inertgas wie Argon oder Stickstoff ist, konzentriert sich unser Anliegen auf die zuvor erläuterten Partialdruckeffekte. Aber was ist, wenn es ein anderes Gas oder Dampf ist?
Die Grenzwerte für viele Gase und Dämpfe variieren zwischen etwa 10 und 100 ppm. Mein Lieblingslösungsmittel Ethylalkohol hat den höchsten TLV, 1.000 ppm, also wäre ein Gehalt von 75.000 ppm 75 mal größer als der höchste TLV, der existiert! Für Substanzen mit TLVs zwischen 10 und 100 ppm sprechen wir jetzt zwischen 750 und 7.500 Mal über dem TLV.,
Während diese Gefahr durch andere Probenahmeverfahren, wie z. B. die Verwendung von Detektorröhren, identifiziert werden kann, legt meine Erfahrung nahe, dass viele Menschen das Ausmaß des Problems nicht verstehen, weil sie die Einschränkungen der verwendeten Instrumente nicht verstehen. Zum Beispiel sagen mir einige Teilnehmer in meinem Unterricht, dass sie ihre brennbaren Gaszähler verwenden, um die Konzentration von „toxischen“ Luftverunreinigungen wie Aceton, Hexan, Toluol und Methylethylketon zu bewerten.,
Zugegeben, diese und viele andere Gase und Dämpfe sind brennbar und können mit einem Brenngaszähler erfasst werden, wenn die Konzentrationen hoch genug sind; Die meisten Brenngaszähler haben jedoch eine Nachweisgrenze von etwa 1 Prozent LEL. Dies bedeutet, dass, obwohl die Konzentration einiger Gase und Dämpfe 10-mal über dem TLV liegen kann, der Brenngaszähler Null liest. Dies liegt daran, dass diese Konzentration, so hoch sie auch ist, immer noch unter der Nachweisgrenze des Brenngaszählers liegt.
Also, Was ist Akzeptabel?
Viele Referenzquellen legen nahe, dass Luft 20 enthält.,95 Prozent Sauerstoff. Dieser Wert basiert jedoch auf der Annahme, dass die Luft „knochentrocknet“ ist: Mit anderen Worten, sie enthält keine Feuchtigkeit. In den meisten Teilen des Landes enthält die Luft jedoch eine bestimmte Menge Wasserdampf, die wir als Feuchtigkeit erkennen. Während die genaue Wassermenge, die Luft halten kann, mit der Temperatur variiert, kann eine relative Luftfeuchtigkeit von 40 bis 60 Prozent bei Umgebungstemperaturen den Sauerstoffgehalt um etwa 0,1 Prozent senken. In der Praxis kann ein Wert von etwa 20,8 Prozent Sauerstoff angemessener sein als 20,9 Prozent, da der niedrigere Wert Feuchtigkeit berücksichtigt.,
Denken Sie jetzt darüber nach. Wenn gewöhnliche Außenluft 20,8 Prozent Sauerstoff enthält und Sie einen Raum mit dieser Luft belüften, liegt es nicht daran, dass die Luft im Raum auch 20,8 Prozent betragen sollte? Wenn Sie eine Sauerstoffmessung durchführen und Ihr Instrument stattdessen 20,0 Prozent liest, sollten Sie nicht ein wenig besorgt sein? Sollten Sie sich nicht fragen: „Warum?“? Wenn Sie nicht wissen warum, sollten Sie wirklich Menschen den Raum betreten lassen?
Zusammenfassung
Entgegen der landläufigen Meinung ist 19,5 Prozent Sauerstoff keine magische Zahl., Vielmehr handelt es sich um einen Wert, der auf der Grundlage nachteiliger physiologischer Wirkungen ermittelt wird, die sich bei einem Sauerstoffpartialdruck von weniger als 148 mm Hg manifestieren können. Selbst wenn der Sauerstoff deutlich über 19,5 Prozent liegt, können gefährliche Konzentrationen anderer Gase und Dämpfe vorhanden sein. Einige Gase und Dämpfe können in Konzentrationen vorhanden sein, die weit über dem TLV liegen, während sie gleichzeitig unter der Nachweisgrenze eines brennbaren Gaszählers liegen.
Da die Umgebungsluft etwa 20,8 Prozent Sauerstoff enthält, sollten Sie sich fragen, ob die Sauerstoffkonzentration in einem Raum etwas anderes als 20,8 Prozent ist.“., Wenn Sie keine glaubwürdige Antwort finden können, sollten Sie die Leute besser nicht in einen Raum lassen, bis Sie dies tun können.
John Rekus ist ein unabhängiger Sicherheitsberater und Autor des kompletten Confined Spaces Handbook des National Safety Council. Mit mehr als 20 Jahren OSHA-Regulierungserfahrung ist er auf die Durchführung von OSHA-Compliance-Umfragen und die Bereitstellung von Sicherheitsseminaren für Arbeitnehmer und Manager spezialisiert. Er wohnt in der Nähe von Baltimore und kann unter (410)583-7954 oder über seine Website unter http://www.jfrekus.comerreicht werden.
