Chiedo spesso ai partecipanti ai miei corsi di spazio confinato: “Cosa rende il 19,5% così speciale? Perché il livello accettabile di ossigeno non è qualcos’altro, come il 19,3%, il 19,8% o il 20,2%?”La solita risposta che ottengo è,” Perché OSHA dice così.”
Contrariamente alla credenza popolare, OSHA non dice che un livello di ossigeno del 19,5 per cento è “sicuro.”Invece, 29 CFR 1910.146(b) definisce un’atmosfera pericolosa come una “…, che possono esporre i dipendenti al rischio di morte, incapacità, menomazione o capacità di auto-salvataggio (cioè, fuggire senza aiuto da uno spazio permesso), lesioni o malattie acute da una o più delle seguenti cause ….”Lo standard passa poi ad elencare cinque cause, una delle quali è “… concentrazione atmosferica di ossigeno inferiore al 19,5%….”
Nota la sottile differenza qui. Lo standard non dice che le atmosfere contenenti il 19,5 per cento siano sicure; dice che quelle che hanno livelli inferiori al 19,5 per cento possono essere pericolose., Anche se questo potrebbe sembrare hairsplitting, spiegherò più tardi perché non lo è.
Understanding Standards
Gli standard OSHA indicano semplicemente i requisiti normativi. Non ci dicono come tali requisiti dovrebbero essere soddisfatti, né offrono alcun consiglio, orientamento o commento su come raggiungere la conformità. Questo non è qualcosa di unico per OSHA. Tutti i codici, i regolamenti e gli standard, sia emessi da NFPA, ANSI o qualsiasi altro organismo di standardizzazione, presumono che i lettori abbiano una base sostanziale di conoscenze tecniche relative all’argomento.,
I codici, i regolamenti e gli standard non sono destinati ad essere libri di cucina che ci dicono come fare qualcosa; ma, piuttosto, sono documenti che riassumono aspettative specifiche. Per esempio, codici di costruzione riassumono i requisiti che le strutture sono tenuti a soddisfare, ma non dicono i lavoratori edili come utilizzare i loro strumenti e attrezzature. Invece, presumono essenzialmente che gli artigiani abbiano già le competenze necessarie per costruire un edificio e che seguiranno i codici per garantire che vengano raggiunti specifici obiettivi di costruzione.,
Allo stesso modo, la regolamentazione dello spazio confinato dell’OSHA presuppone che i lettori abbiano conoscenze tecniche sostanziali in settori quali, ma non limitati a, tossicologia, protezione anticaduta, indumenti protettivi chimici, protezione della macchina, protezione antincendio, strumentazione per l’igiene industriale, sicurezza elettrica, blocco / tagout, protezione respiratoria, ventilazione e metodi di apprendimento per adulti.
In questa luce, si presume che i lettori comprendano anche la base tecnica per molti dei requisiti dello standard, incluso il valore di ossigeno del 19,5%., La mia esperienza, tratto da migliaia di persone che hanno frequentato decine di miei corsi, suggerisce che la maggior parte delle persone non hanno la minima idea sul perché il 19,5 per cento è significativo. Mentre questo livello di ossigeno può essere accettabile in alcune situazioni, basandosi su di esso senza capire la sua base può portare a conseguenze fatali.
Ad esempio, nel primo caso in cui ho lavorato come testimone esperto, il supervisore di entrata per una ditta di pulizia del serbatoio a contratto ha testato l’atmosfera in uno spazio e ha trovato che conteneva il 20,1% di ossigeno. Quando ho visto quel numero, ero preoccupato, molto preoccupato., Il supervisore non lo era; infatti, era ignaro dell’avvertimento che forniva. Invece, ha testimoniato con grande fiducia che sapeva che 19.5 per cento era “sicuro.”Dopo tutto, questo è quello che gli era stato insegnato al corso di spazio confinato che ha seguito alla scuola statale del fuoco.
Il giorno dopo, tre persone tra cui il direttore della sicurezza dell’impianto sono morte quando sono entrate in un’atmosfera carente di ossigeno. Questo, a proposito, è stato il primo dei tre casi a cui ho lavorato in cui una delle persone uccise era l’ufficiale di sicurezza sul posto, ma questa è una storia per un’altra volta.,
Mentre c’erano una serie di altri problemi che hanno avuto un impatto su questa tragedia, resta il fatto che il supervisore dell’ingresso aveva un’indicazione ovvia il giorno prima dell’incidente che c’era un pericolo atmosferico presente. Un livello di ossigeno del 20,1% ha fornito un avvertimento chiaro e inequivocabile che qualcosa non andava. Purtroppo, il supervisore di ingresso non ha compreso l’avvertimento perché lui, come tante altre persone, sapeva che il 19,5 per cento era “sicuro.”
Per capire perché 19.,5 per cento di ossigeno potrebbe non essere un livello accettabile per l’ingresso in alcuni spazi ristretti, abbiamo bisogno di sapere qualcosa sul sistema respiratorio.
Il sistema respiratorio
Il sistema respiratorio è costituito da una singola via aerea che si dirama in passaggi sempre più piccoli, simili alle radici di un albero. Alla fine ci sono piccoli grappoli simili a uva chiamati alveoli. Gli alveoli sono separati dai capillari che trasportano il sangue da pareti cellulari permeabili ai gas, come l’ossigeno e l’anidride carbonica., La forza trainante per lo scambio di gas attraverso questa barriera è una differenza di pressione che esiste sui lati opposti delle pareti cellulari. Una maggiore pressione di ossigeno su un lato delle pareti consente all’ossigeno di fluire dai polmoni nel sangue, mentre una maggiore pressione di anidride carbonica sull’altro lato delle pareti consente di fluire dal sangue ai polmoni.
L’aria atmosferica normale al livello del mare ha una pressione di 760 millimetri di mercurio (mm Hg)., Poiché l’aria contiene circa il 21% di ossigeno, il contributo dell’ossigeno alla pressione totale, in altre parole la sua pressione parziale, è del 21% di 760 mm Hg, o circa 159 mm Hg. Ma quando l’aria fresca entra nel tratto respiratorio superiore, viene umidificata e il vapore acqueo abbassa la pressione parziale dell’ossigeno a circa 150 mm Hg.
Una volta negli spazi alveolari, la pressione parziale dell’ossigeno viene ulteriormente ridotta dall’anidride carbonica che è passata dal flusso sanguigno ai polmoni., Poiché la pressione dell’anidride carbonica negli alveoli è di circa 40 mm Hg, la pressione parziale dell’ossigeno scende da 150 a 110 mm Hg.
Una volta che l’ossigeno entra nel sangue, si attacca alle molecole di emoglobina che lo portano alle cellule. A una pressione parziale alveolare di 110 mm Hg, le molecole di emoglobina sono sature. In altre parole, stanno portando tutto l’ossigeno che possono. Tuttavia, il livello di saturazione è influenzato dalla pressione parziale alveolare e un calo della pressione parziale dell’ossigeno produce un corrispondente calo della saturazione dell’emoglobina., È importante notare che i fisiologi generalmente concordano sul fatto che gli effetti della carenza di ossigeno iniziano a manifestarsi a pressioni parziali di circa 60 mm Hg.
Pertinenza agli spazi confinati
“Quindi cosa c’entra tutto questo con gli spazi confinati?”potresti chiedere. La pressione parziale dell’ossigeno all’interno di uno spazio ristretto può essere inferiore ai 159 mm Hg presenti nell’aria ambiente. Se è così, anche la pressione parziale dell’ossigeno negli spazi alveolari sarà inferiore.
Se gas inerti come argon e azoto entrano in uno spazio, spostano parte dell’aria atmosferica., Quando ciò accade, la quantità di ossigeno e, quindi, la sua pressione parziale diminuisce. Ad esempio, si supponga che l’azoto perdite in uno spazio, abbassando il livello di ossigeno al 19,5 per cento. La pressione parziale dell’ossigeno è ora del 19,5% di 760 mm Hg o 148 mm Hg. Quando sottraiamo i contributi di pressione parziali del vapore acqueo e dell’anidride carbonica, la pressione parziale dell’ossigeno negli spazi alveolari è scesa a circa 100 mm Hg.
Poiché il punto di saturazione dell’emoglobina è 110 mm Hg, il sangue non sta trasportando la quantità ottimale di ossigeno., Una pressione parziale di 100 mm Hg è ancora 40 mm maggiore del punto di pericolo fisiologico di 60 mm. Mentre il nostro margine di sicurezza può essere ridotto, la situazione non è critica.
Il livello di ossigeno del 19,5% che tutti conoscono è destinato ad affrontare situazioni come questa in cui l’aria atmosferica è stata spostata da un gas inerte come l’argon o l’azoto. Tuttavia, alla luce di ciò, dovrebbe essere abbondantemente chiaro che non è la percentuale di ossigeno che è importante, ma, piuttosto, la pressione parziale dell’ossigeno, e che il 19,5 percento si traduce in una pressione parziale di 148 mm Hg., Ricordate, però, tutto questo è vero solo al livello del mare.
L’aria ad alta quota contiene la stessa percentuale di ossigeno e azoto dell’aria a livello del mare; tuttavia, la pressione barometrica a quelle altitudini è inferiore a quella a livello del mare. Ad esempio, la pressione barometrica a 5.000 piedi è 632 mm Hg contro 760 mm Hg al livello del mare. Ciò significa che la pressione parziale dell’ossigeno a 5.000 piedi è di circa 133 mm Hg rispetto a 160 mm Hg al livello del mare (il 21% di 632 mm Hg è 133 mm Hg)., Se sottraiamo nuovamente il contributo per il vapore acqueo e l’anidride carbonica, troveremo che la pressione parziale dell’ossigeno alveolare è di circa 83 mm Hg contro 110 mm Hg al livello del mare.
Tuttavia, a un livello di ossigeno del 19,5% il livello ampiamente pubblicizzato come “sicuro per l’ingresso” la pressione parziale dell’ossigeno negli alveoli scende a circa 74 mm Hg. Poiché gli effetti della carenza di ossigeno si manifestano generalmente a 60 mm Hg, è chiaro che il margine di sicurezza in queste condizioni si è ridotto considerevolmente.,
Mentre questa discussione può apparire accademica, gli effetti della diminuzione della pressione parziale dell’ossigeno diventano una considerazione importante in alcuni lavori. Per esempio, si consideri un equipaggio zona costiera serbatoio-pulizia che atterra un contratto per pulire i serbatoi in aree di alta pianura come Denver, Salt Lake City o Albuquerque. Quando un supervisore prova uno spazio, trova una concentrazione di ossigeno del 19,5% e dice che lo spazio è “sicuro per entrare”, vero?
L’equipaggio di lavoro, a differenza dei residenti di queste aree, non è acclimatato o abituato all’aria “più sottile”., Dopo solo uno sforzo lieve, possono subire una varietà di effetti avversi, tra cui ridotta visione periferica, affaticamento anormale e mancanza di respiro. Mentre queste menomazioni possono essere irrilevanti in ambienti ordinari, potrebbero impedire la fuga o contribuire a incidenti mortali in spazi ristretti. Pensi davvero che il 19,5% di ossigeno sia “sicuro” in questo caso?
Altri contaminanti dell’aria
Un’altra cosa che ho osservato è che la maggior parte delle persone non sembra capire che un calo dell ‘ 1,5% di ossigeno significa che un enorme 7,5% di qualcos’altro è entrato nello spazio.,
Ricordiamo che, in numeri rotondi, l’aria è costituita da circa il 79% di azoto e altri gas e circa il 21% di ossigeno, quindi il rapporto approssimativo tra azoto e ossigeno è di circa 4 a 1. Ciò significa che, quando l’aria atmosferica viene spostata da uno spazio, ogni variazione percentuale di 1 nel livello di ossigeno sarà accompagnata da una variazione percentuale di 4 nel livello di azoto perché entrambi i gas sono spostati alla stessa velocità., In altre parole, se iniziamo a scaricare l’argon in un serbatoio, non espellerà solo l’ossigeno, spinge sia l’ossigeno che l’azoto nelle stesse proporzioni che esistono nell’aria ambiente, circa 4 a 1.
Usando i numeri rotondi, se il livello di ossigeno scende dell ‘ 1,5% dal 21% al livello “sicuro” del 19,5%, anche il livello di azoto deve essere cambiato del 6%, perché quattro volte l ‘ 1,5% è il 6%. Così, un totale 7,5 per cento, o 75.000 parti per milione (ppm), di qualche altra sostanza deve essere presente per causare il livello di ossigeno a cadere da solo 1,5 per cento., Se quel qualcos’altro è un gas inerte, come l’argon o l’azoto, la nostra preoccupazione si concentra sugli effetti parziali della pressione precedentemente spiegati. Ma cosa succede se è qualche altro gas o vapore?
I valori limite di soglia per molti gas e vapori variano da circa 10 a 100 ppm. Il mio alcol etilico solvente preferito ha il TLV più alto, 1.000 ppm, quindi un livello di 75.000 ppm sarebbe 75 volte maggiore del TLV più alto che esiste! Per le sostanze con TLV compresi tra 10 e 100 ppm, stiamo parlando tra 750 e 7.500 volte il TLV.,
Mentre questo pericolo può essere identificato attraverso altri metodi di campionamento, come l’uso di tubi rivelatori, la mia esperienza suggerisce che molte persone non capiscono l’entità del problema perché non capiscono i limiti degli strumenti che stanno usando. Ad esempio, alcuni partecipanti alle mie lezioni mi dicono che usano i loro contatori di gas combustibili per valutare la concentrazione di contaminanti dell’aria “tossici”, come acetone, esano, toluene e metil etilchetone.,
Certo, questi e molti altri gas e vapori sono infiammabili e possono essere rilevati da un misuratore di gas combustibile se le concentrazioni sono abbastanza alte; tuttavia, la maggior parte dei contatori di gas combustibili ha un limite di rilevamento di circa l ‘ 1 per cento. Ciò significa che, anche se la concentrazione di alcuni gas e vapori può essere 10 volte superiore al TLV, il contatore del gas combustibile legge zero. Questo perché questa concentrazione, così alta come è, è ancora al di sotto del limite di rilevamento del contatore del gas combustibile.
Quindi cosa è accettabile?
Molte fonti di riferimento suggeriscono che air contiene 20.,ossigeno al 95%. Tuttavia, questo valore si basa sul presupposto che l’aria sia “secca alle ossa”: in altre parole, non contiene umidità. Tuttavia, l’aria nella maggior parte del paese contiene una certa quantità di vapore acqueo, che riconosciamo come umidità. Mentre il volume esatto di acqua che l’aria può contenere varia con la temperatura, un’umidità relativa del 40-60 per cento a temperature ambiente può abbassare il livello di ossigeno di circa 0,1 per cento. In pratica, un valore di circa il 20,8% di ossigeno può essere più appropriato del 20,9%, perché il valore più basso tiene conto dell’umidità.,
Ora, pensa a questo. Se l’aria esterna ordinaria contiene il 20,8 per cento di ossigeno, e stai ventilando uno spazio con quest’aria, non è ragionevole che anche l’aria nello spazio dovrebbe essere del 20,8 per cento? Se fai una misurazione dell’ossigeno e il tuo strumento legge invece il 20,0%, non pensi che dovresti essere un po ‘ preoccupato? Non dovresti chiederti ” Perché?”? Se non sai perché, dovresti davvero lasciare che le persone entrino nello spazio?
Sommario
Contrariamente alla credenza popolare, il 19,5% di ossigeno non è un numero magico., Piuttosto, è un valore stabilito sulla base di effetti fisiologici avversi che possono manifestarsi a una pressione parziale di ossigeno inferiore a 148 mm Hg. Anche se l’ossigeno è ben al di sopra del 19,5%, possono essere presenti concentrazioni pericolose di altri gas e vapori. Alcuni gas e vapori possono essere presenti a concentrazioni ben al di sopra del TLV mentre, allo stesso tempo, sono al di sotto del limite di rilevamento di un misuratore di gas combustibile.
Poiché l’aria ambiente contiene circa il 20,8% di ossigeno, se la concentrazione di ossigeno in uno spazio è diversa dal 20,8%, dovresti chiederti “Perché?”., Se non riesci a trovare una risposta credibile, è meglio non lasciare che le persone entrino in uno spazio finché non puoi farlo.
John Rekus è un consulente indipendente per la sicurezza e autore del manuale completo di spazi confinati del National Safety Council. Con oltre 20 anni di esperienza normativa OSHA, è specializzato nella conduzione di indagini sulla conformità OSHA e nella fornitura di seminari sulla sicurezza per lavoratori e manager. Risiede vicino a Baltimora e può essere raggiunto a (410)583-7954 o tramite il suo sito web all’indirizzo http://www.jfrekus.com.
