EWAKUACJA INTERWENCYJNA

Zagrożenia związane z toksycznością produktów spalania materiałów stosowanych do wykończenia wnętrz na drogach ewakuacyjnych

Regulacje prawne odnoszące się bezpośrednio do toksyczności produktów spalania

Rozporządzenie MSWiA z dnia 21 kwietnia 2006r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (Dz.U. z 2006r. Nr 80, poz. 563)

§ 2. 1. Ilekroć w rozporządzeniu jest mowa o:

(…………………………..),

8)   zabezpieczeniu przed zadymieniem dróg ewakuacyjnych - rozumie się przez to zabezpieczenie przed utrzymywaniem się na drogach ewakuacyjnych dymu w ilości, która ze względu na ograniczenie widoczności lub toksyczność uniemożliwiłaby bezpieczną ewakuację,

(……………………….).

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. z 2002r. Nr 75, poz. 690 z późniejszymi zmianami)

§ 258. 1.W strefach pożarowych ZLI, ZLII, ZLIII i ZLV stosowanie do wykończenia wnętrz materiałów łatwo zapalnych, których produkty rozkładu termicznego są bardzo toksyczne lub intensywnie dymiące, jest zabronione.

Podział toksycznych produktów spalania

Produkty toksyczne wydzielające się podczas spalania materiałów można podzielić na dwie zasadnicze grupy:

• działające dusząco - powodujące senność, a następnie śmierć; w taki sposób oddziaływają np. CO, CO₂, HCN,

• działające drażniąco - drażnią oczy, drogi oddechowe, uniemożliwiając zdolność do ewakuacji i czasami prowadząc do śmierci; do tej grupy zaliczają się: HCl, HBr, HF, NO₂, aldehydy (akroleina C₃H₅O, formaldehyd).

Ilość niektórych toksycznych produktów spalania powstających podczas spalania 1kg materiału palnego przy nadmiarze powietrza przedstawia poniższa tabela.

materiał palny	ilość CO^* [kg]	ilość HCN lub HCl [kg]
drewno	0,020	0
PCV	0,063	0,25 - 0,50
poliuretan elastyczny	0,042	0,001
poliuretan sztywny	0,180	0,011
polistyren	0,060	0
polipropylen	0,050	0

*UWAGA: przy niedoborze powietrza oraz po okresie rozgorzenia stężenie CO może być znacznie wyższe, nawet do 0,25kg na 1kg spalonego materiału

Działanie toksycznych produktów spalania na organizm ludzki

Skład chemiczny oraz ilość gazów pochodzących ze spalania materiałów palnych, zależą głównie od: rodzaju materiałów palnych, intensywności napływu powietrza a także od fazy rozwoju pożaru.

Skutki oddziaływania gazów toksycznych zawartych w produktach spalania zależą w dużej mierze od cech fizjologicznych ludzi wystawionych na ich ekspozycję, tj. wieku, ogólnego stanu zdrowia, płci, szybkości oddychania

Poniższa tabela przedstawia zestawienie wartości stężeń śmiertelnych (ang. lethal concentration, LC) gazów najczęściej występujących w produktach spalania w czasie 30-minutowej ekspozycji. Tabele opracowano na podstawie wyników testów przeprowadzonych w XX wieku na zwierzętach (m.in. myszach, szczurach, królikach); jako wartość graniczą przyjęto stężenie gazu, przy którym śmiertelność w czasie testów lub w ciągu 14dni po ich zakończeniu wynosiła 50% - stąd oznaczenie LC₅₀.

gaz	LC50 dla 30-minutowej ekspozycji [ppm]
CO2	470 000
NH3	9000
HCl	3800
CO	3000
H2S	2000
C3H5O (akroleina)	300
NO2	200
HCN	150
COCl2 (fosgen)	90

Wartość stężenia śmiertelnego LC₅₀ zależy od czasu ekspozycji - zależność tę dla niektórych gazów prezentuje poniższa tabela.

czas ekspozycji [min]	stężenie HCN [ppm]	stężenie O2 [%]	stężenie HCl [ppm]	stężenie NO2 [ppm]
1	3000	-	-	-
2	1600	-	-	1450
5	570	4,0	15900	830
10	290	4,8	8400	510
15	230	5,0	6900	380
20	170	5,2	6400	320
25	160	5,3	5900	290
30	150	5,4	3800	200
45	120	5,6	3300	150
60	90	5,8	2800	100

Kolejna tabela prezentuje niebezpieczne i krytyczne stężenia głównych gazów wydzielających się podczas pożaru w funkcji czasu ekspozycji.

gaz	czas ekspozycji 5 minut		czas ekspozycji 30 minut
		stężenie toksyny prowadzące do obezwładni.	stężenie toksyny prowadzące do śmierci	stężenie toksyny prowadzące do obezwładni.	stężenie toksyny prowadzące do śmierci
CO	6000 - 8000 [ppm]	12000 - 16000 [ppm]	1400 - 1700 [ppm]	2500 - 4000 [ppm]
CO2	7 - 8 [%]	> 10 [%]	6 - 7 [%]	> 9 [%]
HCN	150 - 200 [ppm]	250 - 400 [ppm]	90 - 120 [ppm]	170 - 230 [ppm]
ubytek tlenu	10 - 13 [%]	< 5 [%]	< 12 [%]	6 -7 [%]

Już w 1924r. Haber zaproponował, aby wpływ ekspozycji gazu stanowił funkcję stężenia gazu C oraz czasu ekspozycji t.

Reguła Habera jest wyrażana równaniem:

E = C x t , gdzie:

E - wpływ ekspozycji [ppm x min],

C - stężenie gazu [ppm],

t - czas ekspozycji [min].

Haber przyjął założenie, że przyjmowanie substancji toksycznych przez organizm jest stałe w czasie, lecz późniejsze badania wykazały, że skutki oddziaływania niektórych gazów nie są zgodne z regułą Habera, a ponadto stężenie gazów toksycznych podczas pożaru jest z reguły zmienne w czasie. Z tego względu reguła Habera ma ograniczone zastosowanie do określania wartości granicznych stężeń gazów dających jeszcze możliwość przetrwania.

W ostatnich dekadach wartości graniczne możliwych do przeżycia dawek gazów są obliczane z wykorzystaniem rachunku całkowego, umożliwiającego określenie wpływu toksycznych produktów spalania przy ich stężeniu zmieniającym się w czasie.

Stosując ekstrapolowane wyniki testów prowadzonych na zwierzętach, ułamkową dawkę efektywną (ang. fractional effective dose, FED wyraża się równaniem:

FED = (∫ Cdt / LCt₅₀) , gdzie:

FED - ułamkowa dawka efektywna [-],

C - stężenie spalonych materiałów w przeliczeniu na jednostkę objętości pomieszczenia [g/m³],

t - czas ekspozycji [min.],

LCt₅₀ - śmiertelna dawka ekspozycyjna - z danych testowych [g/m₃xmin].

Wartość FED większa lub równa 1 wskazuje, że możemy mieć do czynienia ze skutkami śmiertelnymi.

Śmiertelna dawka ekspozycyjna LCt₅₀ stanowi iloczyn wartości LC₅₀ oraz czasu ekspozycji. Poniższa tabela prezentuje przybliżone wartości dawek ekspozycyjnych LCt₅₀ dla niektórych powszechnie występujących materiałów.

materiał	pożar bezpłomieniowy [g x m^-3x min]	pożar determinowany przez mat. palny* [g x m^-3x min]	pożar w pełni rozwinięty [g x m^-3x min]
		LCt50 [g/m3xmin]
materiał celulozowy	730	3120	750
PCV	500	300	200
wełna, nylon	500	920	70
poliuretan elastyczny	680	1390	200
poliuretan sztywny	63	100	54
poliakrylonitryl	160	140	45

*UWAGA: pożar limitowany zasobem materiałów palnych (przy nadmiarze powietrza w stosunku do ich ilości).

Dla wielu przypadków zależność między stężeniem gazów toksycznych i czasem ekspozycji nie jest znana - w takich sytuacjach do określania wartości FED mieszanin gazów toksycznych w danym przedziale czasu można wykorzystać następującą zależność:

n

FED = (∑ C_i Δt_i / LCt₅₀) , gdzie:

i = 1

C_i - stężenie w danym przedziale czasowym i [g/m³],

Δt_i - przedział czasu i [min.],

LCt₅₀ - śmiertelna dawka ekspozycyjna [g/m₃xmin],

n - liczba indywidualnych składników.

Gdy stężenie jest stałe, wówczas równanie może przyjąć postać:

FED = (C x t / LCt₅₀).

W wielu publikacjach stosowany jest termin „czas stężenia gazu
C x t”, aby określić znaczenie tego członu w powyższym równaniu.

W analizach zagrożeń związanych z toksycznością gazów pojawia się problem, czy w ocenie oddziaływania gazów pożarowych na ludzi stosować jako kryterium projektowe wartość stężenia, przy którym człowiek traci zdolność do samodzielnego poruszania i nie jest już w stanie samodzielnie się ewakuować (ang. incapacitation), czy stężenia śmiertelnego (ang. fatality). Człowiek, który utracił zdolność do samodzielnego poruszania się na skutek oddziaływania na niego toksycznych gazów, jeżeli nie zostanie ewakuowany ze skażonej strefy przez ekipy ratownicze, będzie przez dłuższy czas pod wpływem tych gazów, co skończy się jego śmiercią.

Wartość stężenia gazu powodująca utratę swobody poruszania się jest stosowana do określenia warunków, w których samodzielna ewakuacja okaże się bardzo trudna lub niemożliwa. Zwykle dawka ta jest mniejsza niż dawka śmiertelna, lecz nie jest to regułą. Znane są przypadki, że ewakuujący się zdołał samodzielnie wyjść z wypełnionego dymem pomieszczenia, ale po krótkim czasie zmarł. Z takimi skutkami można mieć do czynienia w sytuacji skażenia gazami drażniącymi, jak HCl czy HBr, powodującymi niszczące skutki w układzie oddechowym przez bardzo długi czas.

Ponieważ wartość FED=1 oznacza dawkę śmiertelną, przyjmuje się, że wartość FED=0,5 stanowi w przybliżeniu dawkę powodującą utratę możliwości samodzielnego poruszania się.

18

11

---