często pytam uczestników moich kursów: „co sprawia, że 19,5% jest tak wyjątkowe? Dlaczego dopuszczalny poziom tlenu nie jest czymś innym, jak 19,3%, 19,8% lub 20,2%?”Zwykle dostaję odpowiedź, ponieważ OSHA tak mówi.”
wbrew powszechnemu przekonaniu, OSHA nie mówi, że poziom tlenu 19,5% jest bezpieczny.”Zamiast tego, 29 CFR 1910.146(b) definiuje niebezpieczną atmosferę jako jedną”…, może to narazić pracowników na ryzyko śmierci, ubezwłasnowolnienia, upośledzenia lub zdolności do samo-ratowania (to znaczy ucieczki bez pomocy z miejsca na zezwolenie), obrażeń lub ostrej choroby z jednej lub więcej z następujących przyczyn ….”Standard następnie idzie na listę pięciu przyczyn, z których jeden jest „… stężenie tlenu w atmosferze poniżej 19,5 procent….”
zauważ tutaj subtelną różnicę. Norma nie mówi, że atmosfery zawierające 19.5 procent są bezpieczne; mówi, że te, które mają poziomy poniżej 19.5 procent mogą być niebezpieczne., Chociaż może to brzmieć jak strzyżenie włosów, wyjaśnię później, dlaczego tak nie jest.
zrozumienie standardów
standardy OSHA po prostu określają wymagania regulacyjne. Nie mówią nam, jak te wymagania powinny być spełnione, ani nie oferują żadnych porad, wskazówek lub komentarzy na temat tego, jak osiągnąć zgodność. To nie jest coś wyjątkowego dla OSHA. Wszystkie kodeksy, przepisy i normy, niezależnie od tego, czy są wydawane przez NFPA, ANSI czy jakikolwiek inny organ tworzący normy, zakładają, że czytelnicy mają znaczną bazę wiedzy technicznej związanej z tematem.,
kodeksy, przepisy i normy nie mają być książkami kucharskimi, które mówią nam, jak coś zrobić, ale raczej są dokumentami podsumowującymi konkretne oczekiwania. Na przykład, kodeksy budowlane podsumowują wymagania, które konstrukcje mają spełniać, ale nie mówią pracownikom budowlanym, jak korzystać z ich narzędzi i sprzętu. Zamiast tego zasadniczo zakładają, że rzemieślnicy mają już umiejętności niezbędne do budowy budynku i że będą przestrzegać kodeksów, aby zapewnić osiągnięcie konkretnych celów budowlanych.,
podobnie, rozporządzenie OSHA o ograniczonej przestrzeni zakłada, że czytelnicy mają znaczną wiedzę techniczną w takich dziedzinach, jak między innymi toksykologia, ochrona przed upadkiem, chemiczna Odzież ochronna, ochrona maszyn, ochrona przeciwpożarowa, oprzyrządowanie higieny przemysłowej, bezpieczeństwo elektryczne, lockout / tagout, Ochrona dróg oddechowych, wentylacja i metody uczenia się dorosłych.
w tym świetle istnieje domniemanie, że czytelnicy rozumieją również podstawę techniczną wielu wymagań normy, w tym 19,5-procentową wartość tlenu., Moje doświadczenie, zaczerpnięte z tysięcy osób, które uczestniczyły w dziesiątkach moich kursów, sugeruje, że większość ludzi nie ma pojęcia, dlaczego 19.5 procent jest znaczący. Chociaż ten poziom tlenu może być akceptowalny w niektórych sytuacjach, poleganie na nim bez zrozumienia jego podstawy może prowadzić do śmiertelnych konsekwencji.
na przykład w pierwszym przypadku, nad którym pracowałem jako biegły sądowy, nadzorca wejścia w firmie czyszczącej zbiorniki kontraktowe przetestował atmosferę w przestrzeni i stwierdził, że zawierała ona 20.1 procent tlenu. Kiedy zobaczyłem ten numer, byłem zaniepokojony, bardzo zaniepokojony., Przełożony nie był; w rzeczywistości nie był nieświadomy ostrzeżenia, które dostarczał. Zamiast tego zeznał z wielką pewnością, że wie, że 19,5 procent jest ” bezpieczne.”Przecież tego uczono go na kursie w Państwowej Szkole Pożarniczej.
następnego dnia trzy osoby, w tym dyrektor ds. bezpieczeństwa zakładu, zginęły, gdy weszły w atmosferę z niedoborem tlenu. Przy okazji, to była pierwsza z trzech spraw, nad którymi pracowałem, gdzie jedna z osób, która została zabita, była oficerem bezpieczeństwa na miejscu, ale to historia na inny czas.,
chociaż było wiele innych kwestii, które miały związek z tą tragedią, faktem pozostaje, że nadzorca wejścia miał oczywiste wskazanie na dzień przed incydentem, że istnieje zagrożenie atmosferyczne. Poziom tlenu wynoszący 20,1 procent dostarczył jasnego, jednoznacznego ostrzeżenia, że coś jest nie tak. Niestety, nadzorca wejścia nie zrozumiał ostrzeżenia, ponieważ on, podobnie jak wiele innych osób, wiedział, że 19,5 procent jest ” bezpieczny.”
aby zrozumieć dlaczego 19.,5 procent tlenu może nie być dopuszczalnym poziomem do wejścia do niektórych zamkniętych przestrzeni, musimy wiedzieć coś o układzie oddechowym.
układ oddechowy
układ oddechowy składa się z pojedynczego przewodu oddechowego, który rozgałęzia się na mniejsze i mniejsze kanały, podobne do korzeni drzewa. Na końcu są małe, podobne do winogron grona zwane pęcherzykami. Pęcherzyki płucne są oddzielone od naczyń włosowatych przez ściany komórkowe, które są przepuszczalne dla gazów, takich jak tlen i dwutlenek węgla., Siłą napędową wymiany gazowej przez tę barierę jest różnica ciśnień, która występuje po przeciwnych stronach ścian komórkowych. Wyższe ciśnienie tlenu po jednej stronie ścian umożliwia przepływ tlenu z płuc do krwi, podczas gdy wyższe ciśnienie dwutlenku węgla po drugiej stronie ścian pozwala na przepływ z krwi do płuc.
normalne powietrze atmosferyczne na poziomie morza ma ciśnienie 760 milimetrów rtęci (mm Hg)., Ponieważ powietrze zawiera około 21 procent tlenu, udział tlenu w całkowitym ciśnieniu, innymi słowy jego ciśnienie cząstkowe, wynosi 21 procent 760 mm Hg lub około 159 mm Hg. Ale gdy świeże powietrze dostaje się do górnych dróg oddechowych, jest nawilżane, a para wodna obniża ciśnienie cząstkowe tlenu do około 150 mm Hg.
Gdy w przestrzeni pęcherzykowej ciśnienie cząstkowe tlenu jest dodatkowo zmniejszane przez dwutlenek węgla, który przechodzi z krwiobiegu do płuc., Ponieważ ciśnienie dwutlenku węgla w pęcherzykach płucnych wynosi około 40 mm Hg, ciśnienie cząstkowe tlenu spada z 150 do 110 mm Hg.
gdy tlen dostanie się do krwi, przyłącza się do cząsteczek hemoglobiny, które przenoszą go do komórek. Przy pęcherzykowym ciśnieniu cząstkowym 110 mm Hg, cząsteczki hemoglobiny są nasycone. Innymi słowy, przenoszą cały tlen, jaki mogą. Jednak na poziom nasycenia wpływa pęcherzykowe ciśnienie cząstkowe, a spadek ciśnienia cząstkowego tlenu powoduje odpowiedni spadek nasycenia hemoglobiny., Należy zauważyć, że fizjolodzy generalnie zgadzają się, że skutki niedoboru tlenu zaczynają objawiać się przy ciśnieniu częściowym około 60 mm Hg.
znaczenie dla przestrzeni zamkniętych
„więc co to wszystko ma wspólnego z przestrzeniami zamkniętymi?”możesz zapytać. Ciśnienie cząstkowe tlenu wewnątrz zamkniętej przestrzeni może być niższe niż 159 mm Hg występujące w otaczającym powietrzu. Jeśli tak, ciśnienie cząstkowe tlenu w przestrzeniach pęcherzykowych również będzie niższe.
Jeśli gazy obojętne, takie jak argon i azot, przedostają się do przestrzeni, wypierają część powietrza atmosferycznego., Gdy tak się dzieje, ilość tlenu, a tym samym jego ciśnienie cząstkowe spada. Na przykład, załóżmy, że azot wycieka do przestrzeni, obniżając poziom tlenu do 19,5 procent. Ciśnienie cząstkowe tlenu wynosi teraz 19,5 procent 760 mm Hg lub 148 mm Hg. Po odjęciu udziału pary wodnej i dwutlenku węgla w ciśnieniu cząstkowym tlenu w przestrzeniach pęcherzykowych spada do około 100 mm Hg.
ponieważ punkt nasycenia hemoglobiny wynosi 110 mm Hg, krew nie do końca niesie optymalną ilość tlenu., Ciśnienie cząstkowe 100 mm Hg jest nadal o 40 mm większe od punktu zagrożenia fizjologicznego 60 mm. Chociaż nasz margines bezpieczeństwa może zostać zmniejszony, sytuacja nie jest krytyczna.
19,5-procentowy poziom tlenu, który wszyscy znają, ma na celu rozwiązanie takich sytuacji, w których powietrze atmosferyczne zostało wyparte przez gaz obojętny, taki jak argon lub azot. Jednak w świetle tego powinno być jasne, że nie procent tlenu jest ważny, ale raczej ciśnienie cząstkowe tlenu, a 19,5 procent przekłada się na ciśnienie cząstkowe 148 mm Hg., Pamiętaj jednak, że wszystko to jest prawdziwe tylko na poziomie morza.
powietrze na dużych wysokościach zawiera taki sam procent tlenu i azotu jak powietrze na poziomie morza; jednak ciśnienie barometryczne na tych wysokościach jest mniejsze niż na poziomie morza. Na przykład ciśnienie barometryczne na wysokości 5000 stóp wynosi 632 mm Hg w porównaniu do 760 mm Hg na poziomie morza. Oznacza to, że ciśnienie cząstkowe tlenu na wysokości 5000 stóp wynosi około 133 mm Hg w porównaniu do 160 mm Hg na poziomie morza (21 procent z 632 mm Hg to 133 mm Hg)., Jeśli ponownie odjmiemy udział pary wodnej i dwutlenku węgla, okaże się, że pęcherzykowe ciśnienie cząstkowe tlenu wynosi około 83 mm Hg w porównaniu do 110 mm Hg na poziomie morza.
jednak przy poziomie tlenu 19,5 procent poziom powszechnie reklamowany jako „bezpieczny dla wejścia” ciśnienie cząstkowe tlenu w pęcherzykach płucnych spada do około 74 mm Hg. Ponieważ skutki niedoboru tlenu na ogół przejawiają się przy 60 mm Hg, oczywiste jest, że margines bezpieczeństwa w tych warunkach znacznie się zmniejszył.,
chociaż ta dyskusja może wydawać się akademicka, skutki obniżonego ciśnienia cząstkowego tlenu stają się ważnym czynnikiem w niektórych pracach. Na przykład rozważ ekipę do czyszczenia zbiorników w strefie przybrzeżnej, która podpisuje umowę na czyszczenie zbiorników na obszarach wysokich równin, takich jak Denver, Salt Lake City lub Albuquerque. Kiedy nadzorca testuje przestrzeń, znajduje stężenie 19,5% tlenu i mówi, że przestrzeń jest „Bezpieczna do wejścia”, prawda?
załoga, w przeciwieństwie do mieszkańców tych terenów, nie jest zaaklimatyzowana, ani przyzwyczajona do „cieńszego” powietrza., Po tylko łagodnym wysiłku mogą cierpieć na różne niekorzystne skutki, w tym zmniejszone widzenie obwodowe, nieprawidłowe zmęczenie i duszność. Chociaż te upośledzenia mogą być nieistotne w zwykłych środowiskach, mogą utrudniać ucieczkę lub przyczyniać się do ofiar śmiertelnych w ograniczonych przestrzeniach. Naprawdę uważasz, że 19,5% tlenu jest „bezpieczne” w tym przypadku?
inne zanieczyszczenia powietrza
kolejną rzeczą, którą zaobserwowałem, jest to, że większość ludzi nie zdaje sobie sprawy, że spadek tlenu o 1.5 procent oznacza, że aż 7.5 procent czegoś innego dostało się do przestrzeni.,
Przypomnijmy, że w okrągłych liczbach powietrze składa się z około 79 procent azotu i innych gazów oraz około 21 procent tlenu, więc przybliżony stosunek azotu do tlenu wynosi około 4 do 1. Oznacza to, że gdy powietrze atmosferyczne jest wypierane z przestrzeni, co 1-procentowa zmiana poziomu tlenu będzie towarzyszyć 4-procentowej zmianie poziomu azotu, ponieważ oba gazy są wypierane w tym samym tempie., Innymi słowy, jeśli zaczniemy wyrzucać argon do zbiornika, to nie wypycha tylko tlen, wypycha zarówno tlen, jak i azot w tych samych proporcjach, jakie występują w otaczającym powietrzu, około 4 do 1.
używając okrągłych liczb, jeśli poziom tlenu spadnie o 1,5 procent z 21 procent do „bezpiecznego” poziomu 19,5 procent, poziom azotu również musiał się zmienić o 6 procent, ponieważ cztery razy 1,5 procent to 6 procent. Tak więc, łącznie 7,5 procent, lub 75,000 części na milion (ppm), niektóre inne substancje muszą być obecne, aby spowodować spadek poziomu tlenu tylko o 1,5 procent., Jeśli to coś innego jest gazem obojętnym, takim jak argon lub azot, nasze obawy koncentrują się na wpływach ciśnienia cząstkowego wcześniej wyjaśnione. Ale co, jeśli to jakiś inny gaz lub para?
wartości progowe dla wielu gazów i par wahają się od około 10 do 100 ppm. Mój ulubiony rozpuszczalnik alkohol etylowy ma najwyższy TLV, 1,000 ppm, więc poziom 75,000 ppm byłby 75 razy większy niż najwyższy TLV, który istnieje! W przypadku substancji o Tlv w zakresie od 10 do 100 ppm mówimy teraz o 750 do 7500 razy w stosunku do TLV.,
chociaż zagrożenie to można zidentyfikować za pomocą innych metod pobierania próbek, takich jak użycie lamp detektorowych, moje doświadczenie sugeruje, że wiele osób nie rozumie skali problemu, ponieważ nie rozumie ograniczeń instrumentów, których używa. Na przykład niektórzy uczestnicy moich zajęć mówią mi, że używają swoich gazomierzy do oceny stężenia „toksycznych” zanieczyszczeń powietrza, takich jak aceton, heksan, toluen i keton metylowo-etylowy.,
wprawdzie te i wiele innych gazów i oparów jest łatwopalnych i można je wykryć za pomocą gazomierza palnego, jeśli stężenia są wystarczająco wysokie; jednak większość gazomierzy palnych ma granicę wykrywalności wynoszącą około 1 procent LEL. Oznacza to, że chociaż stężenie niektórych gazów i oparów może być 10 razy większe niż TLV, gazomierz palny odczytuje wartość zero. Dzieje się tak, ponieważ stężenie to, tak wysokie, jak jest, nadal jest poniżej granicy wykrywalności gazomierza palnego.
więc co jest akceptowalne?
wiele źródeł odniesienia sugeruje, że powietrze zawiera 20.,95% tlenu. Wartość ta opiera się jednak na założeniu, że powietrze jest „suche”: innymi słowy, nie zawiera wilgoci. Jednak powietrze w większości obszarów kraju zawiera pewną ilość pary wodnej, którą rozpoznajemy jako Wilgotność. Podczas gdy dokładna objętość wody, którą może pomieścić powietrze, zmienia się w zależności od temperatury, wilgotność względna od 40 do 60 procent w temperaturach otoczenia może obniżyć poziom tlenu o około 0,1 procent. W praktyce wartość około 20,8 procent tlenu może być bardziej odpowiednia niż 20,9 procent, ponieważ niższa wartość uwzględnia Wilgotność.,
pomyśl o tym. Jeśli zwykłe powietrze z zewnątrz zawiera 20,8% tlenu, a Ty wentylujesz pomieszczenie tym powietrzem, czy nie ma powodu, że powietrze w pomieszczeniu powinno również wynosić 20,8%? Jeśli dokonasz pomiaru tlenu, a Twój przyrząd odczyta 20%, Nie uważasz, że powinieneś się trochę martwić? Nie powinieneś zadawać sobie pytania ” Dlaczego?”? Jeśli nie wiesz dlaczego, naprawdę powinieneś pozwolić ludziom wejść w Przestrzeń?
podsumowanie
wbrew powszechnemu przekonaniu 19,5% tlenu to nie jakaś magiczna liczba., Jest to raczej wartość ustalona na podstawie niekorzystnych efektów fizjologicznych, które mogą objawiać się przy cząstkowym ciśnieniu tlenu poniżej 148 mm Hg. Nawet jeśli tlen jest znacznie powyżej 19,5 procent, niebezpieczne stężenia innych gazów i oparów mogą być obecne. Niektóre gazy i opary mogą występować w stężeniach znacznie powyżej TLV, podczas gdy w tym samym czasie są poniżej granicy wykrywalności gazomierza palnego.
ponieważ otaczające powietrze zawiera około 20,8% tlenu, jeśli stężenie tlenu w przestrzeni jest INNE niż 20,8%, powinieneś zadać sobie pytanie „dlaczego?”., Jeśli nie możesz wymyślić wiarygodnej odpowiedzi, lepiej nie pozwól ludziom wchodzić w Przestrzeń, dopóki nie będziesz mógł tego zrobić.
John Rekus jest niezależnym konsultantem ds. bezpieczeństwa i autorem kompletnego podręcznika National Safety Council. Dzięki ponad 20-letniemu doświadczeniu w zakresie regulacji OSHA, specjalizuje się w przeprowadzaniu badań zgodności z przepisami OSHA i organizowaniu seminariów dotyczących bezpieczeństwa dla pracowników i menedżerów. Mieszka w pobliżu Baltimore i można go uzyskać pod numerem (410)583-7954 lub za pośrednictwem jego strony internetowej pod adresem http://www.jfrekus.com.
