Воздух с недостатком кислорода не имеет ни запаха, ни цвета и не вызывает ни боли, ни удушья, которые могли бы предупредить человека. Работник, заглянувший в аппарат, заполненный азотом, может потерять сознание после одного-двух вдохов, а товарищ, бросившийся ему на помощь, нередко становится второй жертвой. Узнать, что кислорода нет, можно только по прибору.
Куда уходит кислород
Нормальный воздух содержит около 20,9 % кислорода по объёму. Его содержание снижается, когда воздух вытесняется другим газом или кислород расходуется.
- Азот в огромных количествах применяют для продувки и инертизации (флегматизации) резервуаров, реакторов и трубопроводов, для защиты продуктов от окисления, а в жидком виде — для охлаждения и замораживания. Особенно опасны утечки криогенной жидкости: из одного литра жидкого азота образуется несколько сотен литров газа.
- Аргон и гелий используют при сварке, в металлургии и лабораториях. Аргон тяжелее воздуха и скапливается в приямках, резервуарах и в нижней части аппаратов.
- Диоксид углерода образуется при брожении (винные погреба, пивоварни, силосы, навозохранилища), применяется в установках пожаротушения и в виде сухого льда, выделяется из некоторых горных пород и грунтов. Помимо вытеснения кислорода, в высоких концентрациях он сам по себе токсичен.
- Расходуется кислород при ржавлении стали в закрытых резервуарах и трюмах судов, при гниении органических веществ, при горении и окислении угля, зерна, древесной щепы и других сыпучих материалов.
Что происходит с организмом
Совет по химической безопасности США (CSB) в бюллетене по безопасности об удушье азотом приводит следующую таблицу (источник: Compressed Gas Association):
| Кислород, % об. | Возможные последствия |
|---|---|
| 20,9 | Норма |
| 19,0 | Некоторые незаметные неблагоприятные физиологические изменения |
| 16,0 | Учащение пульса и дыхания, нарушение мышления и внимания, ухудшение координации |
| 14,0 | Необычная утомляемость при нагрузке, эмоциональное возбуждение, нарушение координации, неверные суждения |
| 12,5 | Резкое ухудшение суждений и координации, нарушение дыхания, тошнота и рвота |
| менее 10 | Неспособность двигаться, потеря сознания, судороги, смерть |
Организм ощущает рост содержания диоксида углерода, а не снижение кислорода. В атмосфере азота или аргона человек нормально выдыхает углекислый газ и не чувствует нехватки воздуха. Способность здраво оценивать обстановку пропадает раньше, чем появляется ощущение, что что-то не так, поэтому опасность не распознают даже тогда, когда становится «как-то не по себе». По данным CSB, вдыхание атмосферы с сильным недостатком кислорода может привести к потере сознания уже после одного-двух вдохов, а при содержании кислорода 4–6 % кома наступает менее чем за 40 секунд. Без кислорода счёт идёт на минуты.
Почему гибнут спасающие
CSB выявил 85 случаев удушья азотом на производстве в США за 1992–2002 годы: 80 человек погибли, 50 пострадали; более 60 % пострадавших работали внутри замкнутого пространства или рядом с ним, а около 10 % погибших пытались кого-то спасти. В предупреждении NIOSH о замкнутых пространствах отмечено, что более 60 % погибших в замкнутых пространствах — люди, пытавшиеся спасти других.
Причины повторяются от случая к случаю: пострадавший виден и рядом, воздух кажется обычным, желание помочь сильно, а времени на раздумья нет. Спасающий без дыхательного аппарата, который входит внутрь, попадает в ту же самую атмосферу. Ответ — подготовка: наблюдающий, который не входит, спасательное устройство, установленное до входа, изолирующие дыхательные аппараты под рукой и учения, на которых отрабатывают умение не бросаться внутрь. См. вход в замкнутое пространство.
Продувка и инертизация
Инертизация часто необходима для предотвращения пожара и взрыва, но она превращает опасность воспламенения в опасность удушья. К хорошей практике относятся:
- чёткая маркировка каждого инертизированного аппарата и каждого места подключения азота, предупреждающие знаки у люков-лазов;
- вытеснение инертного газа воздухом и подтверждение содержания кислорода анализом на нескольких уровнях перед входом;
- физическое разделение систем подачи воздуха для дыхания и азотных линий, соединения, которые невозможно перепутать (в бюллетене CSB описаны случаи, когда работники подключали свои шланговые дыхательные аппараты к линии азота);
- стационарные сигнализаторы кислорода в помещениях, где хранят или используют азот, аргон или CO₂, и вентиляция этих помещений;
- отношение к зоне вокруг открытых люков и воздушников инертизированных аппаратов как к опасной — газ выходит наружу и скапливается в низких местах.
Контроль кислорода
Каждый, кто входит в замкнутое пространство или работает рядом с установками инертных газов, должен иметь при себе газоанализатор с датчиком кислорода, настроенный на нижний и верхний пороги сигнализации. Кислород при анализе перед входом измеряют первым, потому что его содержание влияет и на показания термокаталитических датчиков горючих газов. Уже снижение на 0,5–1 % от 20,9 % говорит о присутствии другого газа: если азот снизил содержание кислорода до 19,9 %, вытеснено около 5 % воздуха, и этот газ может сам оказаться токсичным. См. как выбрать переносной газоанализатор.
Нормативы разных стран
| Страна / источник | Что означает значение |
|---|---|
| США, OSHA 29 CFR 1910.146 | Менее 19,5 % — атмосфера с недостатком кислорода, более 23,5 % — обогащённая кислородом |
| Франция, INRS | Рекомендуемый диапазон 19–21 %; ниже 19 % — уже признак неблагополучия |
| Германия, DGUV Regel 112-190 | Для фильтрующих СИЗОД нужно не менее 17 % кислорода |
| Россия, приказ Минтруда № 902н | Нахождение без изолирующих СИЗОД — только при содержании кислорода не менее 20 %; пороги сигнализации не ниже 19 % и не выше 23 % |
Эти значения нельзя сравнивать напрямую: одни — условия входа, другие — пороги сигнализации, третьи — границы применения фильтрующих средств. Общее у них одно: любое заметное отклонение от нормы должно получить объяснение до того, как кто-то войдёт внутрь.