Die meisten Gefahren, denen eine Gasschutzwehr begegnet, sind unsichtbar, und viele lassen sich nicht riechen. Diese Seite fasst die wichtigsten Eigenschaften der Gase zusammen, mit denen Retter am häufigsten zu tun haben – mit den in verschiedenen Ländern gebräuchlichen Bezugswerten und Links zu den amtlichen Quellen.
Drei Arten von Gefahr
Ein Gas kann auf drei Wegen schaden, und viele Gase tun das auf mehr als eine Weise.
- Toxische Gase vergiften den Körper schon in geringen Mengen. Schwefelwasserstoff, Kohlenstoffmonoxid, Chlor und Cyanwasserstoff können bei einigen hundert Teilen pro Million (ppm) oder weniger tödlich sein – weit unterhalb der Konzentration, bei der sie nennenswert Sauerstoff verdrängen würden.
- Erstickend wirkende Gase entziehen dem Körper den Sauerstoff. Einfach erstickende Gase wie Stickstoff, Argon, Methan oder Kohlenstoffdioxid verdrängen die Luft; Sauerstoffmangel kündigt sich nicht an und kann nach wenigen Atemzügen zur Bewusstlosigkeit führen. Kohlenstoffmonoxid und Cyanwasserstoff gelten als chemisch erstickende Gase, weil sie verhindern, dass der Körper den eingeatmeten Sauerstoff nutzt. Siehe auch Sauerstoffmangel.
- Brennbare Gase brennen oder explodieren, wenn ihre Konzentration in Luft zwischen der unteren und der oberen Explosionsgrenze (UEG und OEG) liegt. Ein Gemisch oberhalb der OEG ist nicht sicher: Sobald es mit Luft verdünnt wird, durchläuft es wieder den Explosionsbereich.
Wo sich Gas sammelt
Die relative Dichte eines Gases (Luft = 1) zeigt, wo man es suchen muss. Gase, die schwerer als Luft sind, etwa Schwefelwasserstoff, Kohlenstoffdioxid, Chlor und Schwefeldioxid, fließen nach unten und sammeln sich in Gruben, Kellern, Gräben, Schächten und am Boden von Behältern. Leichtere Gase wie Methan und Ammoniak steigen auf und sammeln sich unter Dächern und im oberen Teil von Schächten. Gase mit etwa der Dichte von Luft, wie Kohlenstoffmonoxid, vermischen sich mit der Luft und verteilen sich im ganzen Raum.
Die Dichte ist nur ein Anhaltspunkt. Eine kalte Freisetzung (etwa verflüssigtes Ammoniak oder ein Gas, das sich an einem Ventil entspannt) kann anfangs schwerer als Luft sein, heiße Brandgase steigen auf, und Zugluft und Lüftung bewegen alles. Deshalb wird die Atmosphäre vor dem Einstieg in mehreren Höhen und während der Arbeit kontinuierlich gemessen.
Häufige Gase im Überblick
Soweit nicht anders angegeben, stammen die Werte aus dem NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. Der NIOSH-REL ist der in den USA empfohlene Expositionsgrenzwert: TWA ist ein über 10 Stunden gemittelter Wert, ST ein 15-Minuten-Kurzzeitwert, C ein Höchstwert, der nie überschritten werden soll. IDLH bedeutet unmittelbar gefährlich für Leben oder Gesundheit.
| Gas | Dichte (Luft = 1) | UEG–OEG, Vol.-% | NIOSH-REL | IDLH | Hinweise |
|---|---|---|---|---|---|
| Schwefelwasserstoff H₂S | 1,19 | 4,0–44 | C 10 ppm (10 min) | 100 ppm | In geringer Konzentration Geruch nach faulen Eiern, lähmt aber den Geruchssinn; Kanalisation, Erdöl und Erdgas, Gerbereien, Biogas |
| Kohlenstoffmonoxid CO | 0,97 | 12,5–74 | TWA 35 ppm, C 200 ppm | 1200 ppm | Geruchlos; Brände, Motoren, Öfen, Gichtgas, Nachschwaden |
| Methan CH₄ | 0,55 | UEG 4,4 (IEC); 5–15 (ICSC) | — | — | Geruchlos (Erdgas wird odoriert); Kohlenbergbau, Kanalisation, Deponien, Biogas |
| Ammoniak NH₃ | 0,60 | 15–28 | TWA 25 ppm, ST 35 ppm | 300 ppm | Stechend; Kälteanlagen, Düngemittelherstellung, Landwirtschaft |
| Chlor Cl₂ | 2,47 | nicht brennbar | C 0,5 ppm (15 min) | 10 ppm | Gelbgrün, stechend; starkes Oxidationsmittel; Wasseraufbereitung, Chemieanlagen |
| Kohlenstoffdioxid CO₂ | 1,53 | nicht brennbar | TWA 5000 ppm, ST 30 000 ppm | 40 000 ppm | Geruchlos; Gärkeller, Silos, Brunnen, Löschanlagen |
| Schwefeldioxid SO₂ | 2,26 | nicht brennbar | TWA 2 ppm, ST 5 ppm | 100 ppm | Stechend, reizend; Hütten, Verbrennung schwefelhaltiger Brennstoffe |
| Stickstoffdioxid NO₂ | ≈ 1,6 | nicht brennbar | ST 1 ppm | 13 ppm | Rotbraun, beißend; Sprengschwaden, Silos, Salpetersäure; Lungenschäden oft erst Stunden später |
| Cyanwasserstoff HCN | 0,94 | 5,6–40 | ST 4,7 ppm (Haut) | 50 ppm | Bittermandelgeruch, den viele Menschen nicht wahrnehmen; Kunststoffbrände, Galvanik, Begasung |
| Sauerstoffmangel | — | — | — | unter 19,5 % O₂ (OSHA) | Normale Luft enthält 20,9 % O₂; Ursachen: Inertgase, CO₂, Rost, Gärung, Inertisierung |
Die Dichten von Methan, Stickstoffdioxid und Cyanwasserstoff sind aus den molaren Massen berechnet; die Grenzwerte für Methan stammen aus der Internationalen Chemikaliensicherheitskarte der ILO (5–15 %) und aus IEC 60079-20-1 (UEG 4,4 %), siehe unten. Für Methan gibt es weder REL noch IDLH: Die Gefahr ist die Explosion und die Verdrängung des Sauerstoffs, nicht die Giftigkeit.
Grenzwerte sind von Land zu Land verschieden
Arbeitsplatzgrenzwerte werden national festgelegt und sind nicht überall gleich. Die Tabelle vergleicht die Arbeitsplatz-Richtgrenzwerte der Europäischen Union, die rechtsverbindlichen US-Grenzwerte der OSHA (PEL) und die russischen maximal zulässigen Konzentrationen (PDK) in der Luft am Arbeitsplatz.
| Gas | EU-Richtgrenzwert, 8 h | EU-Richtgrenzwert, 15 min | USA, OSHA-PEL | Russland, mg/m³ |
|---|---|---|---|---|
| H₂S | 5 ppm | 10 ppm | C 20 ppm | 10 (3 im Gemisch mit Kohlenwasserstoffen C1–C5) |
| CO | 20 ppm | 100 ppm | TWA 50 ppm | 20 |
| CH₄ | — | — | — | 7000 |
| NH₃ | 20 ppm | 50 ppm | TWA 50 ppm | 20 |
| Cl₂ | — | 0,5 ppm | C 1 ppm | 1 |
| CO₂ | 5000 ppm | — | TWA 5000 ppm | 27 000 / 9000 |
| SO₂ | 0,5 ppm | 1 ppm | TWA 5 ppm | 10 |
| NO₂ | 0,5 ppm | 1 ppm | C 5 ppm | 2 |
| HCN | 0,9 ppm | 4,5 ppm | TWA 10 ppm | 0,3 |
Quellen: Richtlinien 2000/39/EG (Ammoniak), 2006/15/EG (Chlor, Kohlenstoffdioxid), 2009/161/EU (Schwefelwasserstoff) und (EU) 2017/164 (Kohlenstoffmonoxid, Schwefeldioxid, Stickstoffdioxid, Cyanwasserstoff); OSHA-Werte aus dem NIOSH Pocket Guide; russische Werte aus Tabelle 2.1 der Hygienenormen SanPiN 1.2.3685-21. Ein einzelner russischer Wert ist die maximale Einzelkonzentration; bei zwei Werten ist der erste der Höchstwert, der zweite der Schichtmittelwert. Für Kohlenstoffmonoxid erlauben die russischen Vorschriften kurze Arbeiten bei höheren Konzentrationen: bis 50 mg/m³ für eine Stunde, 100 mg/m³ für 30 Minuten und 200 mg/m³ für 15 Minuten.
Auf die Einheiten achten: EU- und US-Werte sind in ppm angegeben, russische in mg/m³. Bei 20 °C gilt mg/m³ ≈ ppm × molare Masse ÷ 24,1; für Schwefelwasserstoff entsprechen 10 mg/m³ etwa 7 ppm. Die EU-Richtgrenzwerte sind Bezugswerte: Jeder Mitgliedstaat legt unter ihrer Berücksichtigung eigene nationale Grenzwerte fest – in Deutschland die Arbeitsplatzgrenzwerte (AGW) der TRGS 900 –, sodass die nationalen Listen voneinander abweichen können.
Methan: 4,4 % oder 5 %?
Jahrzehntelang wurde die untere Explosionsgrenze von Methan mit 5 Vol.-% angegeben, und dieser Wert ist in der US-Bergbauliteratur und vielen US-Dokumenten bis heute üblich. Das europäische Vorgehen nach IEC 60079-20-1 (seit 2017 ersetzt durch ISO/IEC 80079-20-1) bestimmt die Grenze unter anderen Prüfbedingungen und kommt auf einen niedrigeren Wert: 4,4 %. Keiner der beiden Werte ist „falsch“ – sie beruhen auf unterschiedlichen Prüfverfahren –, für Gaswarngeräte ist der Unterschied aber wichtig. Ein Gerät, bei dem 100 % UEG 4,4 % Methan entsprechen, zeigt in derselben Atmosphäre rund ein Siebtel mehr an als ein auf 5 % eingestelltes: 1 % Methan erscheint als etwa 23 % UEG statt 20 % UEG. Retter müssen wissen, auf welcher Grundlage ihre eigenen Geräte justiert sind – besonders, wenn sie gemeinsam mit Mannschaften aus anderen Ländern arbeiten.
Sauerstoff: Mangel und Anreicherung
Trockene Luft enthält 20,9 Vol.-% Sauerstoff. Die Schwellen für Maßnahmen sind unterschiedlich:
- USA: Unter 19,5 % gilt die Atmosphäre nach 29 CFR 1910.146 als sauerstoffarm, über 23,5 % als sauerstoffangereichert; nach 29 CFR 1910.134 ist jede sauerstoffarme Atmosphäre als IDLH zu behandeln.
- Deutschland: Filtergeräte dürfen unter 17 Vol.-% Sauerstoff nicht eingesetzt werden (CO-Filter unter 19 Vol.-%), und Arbeiten in Behältern, Silos und engen Räumen unter 17 Vol.-% sind nur mit Isoliergeräten zulässig (DGUV Regel 112-190).
- Russland: Arbeiten bei einem Sauerstoffgehalt unter 20 % zählen zu den gasgefährlichen Arbeiten, und Arbeiten in Behältern ohne Atemschutz sind nur bei mindestens 20 % Sauerstoff erlaubt, wenn zugleich kein Schadstoff seinen Grenzwert überschreitet (Vorschriften der Aufsichtsbehörde Rostechnadsor für gasgefährliche, Feuer- und Reparaturarbeiten, Verordnung Nr. 528 vom 15.12.2020).
Auch Sauerstoffanreicherung ist gefährlich: Oberhalb von etwa 23 % Sauerstoff entzünden sich Kleidung, Öl und Fett leicht und brennen heftig. Einen Raum niemals mit Sauerstoff „auffrischen“.
Quellen
- NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards – REL, OSHA-PEL, IDLH, Explosionsgrenzen und Dichten
- Internationale Chemikaliensicherheitskarte 0291 der ILO – Methan
- Richtlinie (EU) 2017/164, Richtlinie 2009/161/EU, Richtlinie 2006/15/EG, Richtlinie 2000/39/EG – Arbeitsplatz-Richtgrenzwerte der EU
- SanPiN 1.2.3685-21 – russische Hygienenormen, Tabelle 2.1
- OSHA 29 CFR 1910.146 und 29 CFR 1910.134
- DGUV Regel 112-190 – Benutzung von Atemschutzgeräten
- IEC 60079-20-1 (zurückgezogen, ersetzt durch ISO/IEC 80079-20-1:2017)
Siehe auch Ausrüstung, Sicherheit und Auswahl eines Gaswarngeräts.