Nadmiar lub niedobór tlenu – jakie są zagrożenia?

Tlen to jeden ze składników powietrza atmosferycznego, który jest niezbędny organizmom żywym do oddychania. Jego obecność oraz stężenie ma również duże znaczenie dla rozwoju pożaru i jego przebiegu, ponieważ jest konieczny do podtrzymywania reakcji spalania. Jednym z zadań, przed którymi stają instalacje gaśnicze jest często, poza schładzaniem powierzchni i niedopuszczeniem do ich samozapłonu, również zmniejszenie ilości tego gazu w powietrzu. Przekonajmy się, z czym wiążą się zmiany w ilości tlenu w powietrzu.

Skutki niedoboru tlenu

Jednym z niezawodnych sposobów na walkę z ogniem jest powstrzymanie procesu spalania przez wyparcie z pomieszczenia tlenu za sprawą wprowadzenia sporej ilości innego gazu np. dwutlenku węgla albo azotu. Niestety urządzenia do tego przystosowane nie sprawdzą się w miejscach, gdzie mogą przebywać ludzie, ponieważ spadek stężenia tlenu prowadzi do problemów z oddychaniem, a w skrajnych przypadkach do śmierci. Człowiek zaczyna odczuwać skutki niedoboru tlenu już wówczas, gdy jego ilość w powietrzu spada do około 16%, co objawia się zmęczeniem, problemami z koncentracją i logicznym myśleniem. Obniżenie zawartości tlenu do mniej więcej 10% może doprowadzić do utraty przytomności, a poniżej tej granicy najprawdopodobniej dojdzie do niedotlenienia mózgu. Wartości oscylujące wokół 6% tlenu zazwyczaj powodują szybką śmierć wskutek uduszenia. Warto pamiętać, że do obniżania zawartości tlenu dochodzi również w wyniku pożaru.

Zwiększona zawartość tlenu

Nadmiar tlenu może spowodować jego samozapłon. Atmosfera, w której zawartość tlenu przekroczy około 24%, będzie stanowiła poważne zagrożenie wybuchowe, jeżeli pojawi się w niej podwyższona temperatura, iskra lub otwarty płomień. Zwiększona zawartość tlenu nie prowadzi do natychmiastowych reakcji organizmu, jednak dłuższe oddychanie powietrzem tego rodzaju lub nawet czystym tlenem ma niekorzystny wpływ na różne organy. Najwcześniej pojawiają się problemy z błonami śluzowymi, następnie może nastąpić obrzęk płuc. Barierą wystąpienia objawów dla 100% tlenu będzie okres około 6 godzin.

Dlaczego równowaga tlenowa w powietrzu jest tak istotna?

W każdej zamkniętej przestrzeni, w której przebywają ludzie lub znajdują się urządzenia mogące zapoczątkować pożar, zachowanie właściwego stężenia tlenu staje się kluczowe dla bezpieczeństwa. Instalacje zabezpieczeń przeciwpożarowych, w szczególności systemy gazowego gaszenia, muszą być projektowane w taki sposób, by ograniczyć ryzyko zarówno niedotlenienia, jak i nadmiernego wzbogacenia atmosfery w tlen. Dla projektantów oraz użytkowników oznacza to konieczność uwzględnienia dokładnych obliczeń objętościowych i kontrolowania dynamiki rozprzestrzeniania się gazów w pomieszczeniach. Praktyka pokazuje, że nawet niewielkie odchylenia od normy mogą mieć katastrofalne skutki – dla zdrowia człowieka lub dla stanu zabezpieczonego mienia.

Kiedy nadmiar tlenu staje się realnym zagrożeniem?

W warunkach przemysłowych, gdzie stosuje się butle z tlenem technicznym lub pracuje w atmosferach wzbogaconych w ten pierwiastek, zwiększone stężenie staje się czynnikiem ryzyka wybuchu. W obecności materiałów łatwopalnych nadmiar tlenu znacznie przyspiesza reakcje spalania, a niektóre substancje mogą ulec zapłonowi nawet bez kontaktu z ogniem. Dotyczy to m.in. niektórych olejów i smarów, które przy wzroście stężenia tlenu stają się potencjalnym źródłem samozapłonu. W takich sytuacjach kluczowe staje się nie tylko monitorowanie składu atmosfery, ale również zastosowanie komponentów odpornych na reakcje z tlenem.

Jakie rozwiązania techniczne pomagają kontrolować poziom tlenu?

W obiektach o podwyższonych wymaganiach bezpieczeństwa coraz częściej stosuje się czujniki tlenowe i systemy zarządzania atmosferą. Urządzenia te nie tylko mierzą stężenie tlenu, ale w razie potrzeby uruchamiają procesy napowietrzania lub odtleniania – w zależności od potrzeb sytuacji. Przykładem mogą być pomieszczenia magazynowe z materiałami wybuchowymi, w których atmosfera jest celowo zubożana w tlen, by zapobiec niekontrolowanemu zapłonowi. Z kolei w obiektach użyteczności publicznej kluczowa jest dbałość o to, by poziom tlenu nie spadał poniżej granicy komfortu fizjologicznego.