Im Februar 2019 hat die britische Gesundheits- und Sicherheitsbehörde (Health and Safety Executive) die Vorschriften zum Schutz der Arbeitnehmer vor Schweißrauch verschärft. Der Schritt erfolgte als Reaktion auf neue Forschungsergebnisse, die das Schweißen von Baustahl als Ursache für Lungen- und möglicherweise Nierenkrebs identifizierten.

Schweißen ist ein sehr energiereicher Prozess, bei dem eine Reihe von Verbindungen entstehen, von denen viele äußerst schädlich sind, z. B. hochreaktive freie Radikale, die jedes Gewebe, mit dem sie in Kontakt kommen, schädigen können. Am schädlichsten sind jedoch die Metallpartikel, die beim Schweißen entstehen. Unser Körper ist an kohlenstoffhaltige Stäube wie Pollen angepasst, aber er kann sich nicht vor den dauerhaften Schäden schützen, die durch Metallstäube verursacht werden, die den natürlichen Schutz der Lunge dauerhaft stören und den Menschen für gefährliche Infektionen anfällig machen können.

Die überarbeiteten Erwartungen der HSE sehen nun vor, dass die Arbeitgeber besondere Maßnahmen zum Schutz von Arbeitnehmern ergreifen müssen, die Schweißrauch jeglicher Art ausgesetzt sind, da eine allgemeine Belüftung nicht die erforderliche Kontrolle gewährleistet.

Beim Schweißen entstehen eine Reihe von Gasen und Partikeln, wobei die verschiedenen Schweißarten und Materialien eine Vielzahl potenzieller Gesundheitsgefahren mit sich bringen.

So entsteht beim Gasschweißen Stickstoffdioxid, dessen Einatmen zu Lungenödemen führen kann, während das Einatmen der Dämpfe des Lichtbogenschweißens zu chronischem Husten und Bronchitis führen kann. Beim Schweißen von verzinktem oder galvanisiertem Stahl kann Zinkrauchfieber auftreten, das mit koronaren Herzkrankheiten in Verbindung gebracht wird, während beim Schweißen von rostfreiem Stahl sechswertiges Chrom entsteht, das zu Lungenkrebs führen kann. Beim Schweißen von polyurethanbeschichtetem Stahl oder Rohren besteht ein besonderes Asthmarisiko. Darüber hinaus werden bei vielen Schweißanwendungen neurotoxische Metalle wie Aluminium, Blei und Mangan freigesetzt. Manganexposition kann zum Beispiel eine Parkinson ähnliche Krankheit verursachen.

Laut dem HSE-Bulletin (STSU1 - 2019) sollten Unternehmen die folgenden Maßnahmen ergreifen, um die vom Schweißen ausgehenden Risiken zu verringern:

1. Stellen Sie sicher, dass die Exposition gegenüber freigesetztem Schweißrauch durch technische Maßnahmen, in der Regel durch lokale Absaugung (LEV), angemessen kontrolliert wird.
2. Stellen Sie sicher, dass für alle Schweißarbeiten, unabhängig von der Dauer, geeignete Kontrollen vorgesehen sind. Dies gilt auch für das Schweißen im Freien.
3. Wenn die Exposition durch technische Maßnahmen allein nicht kontrolliert werden kann, sollte eine angemessene und geeignete Atemschutzausrüstung (RPE) zur Verfügung gestellt werden, um das Risiko durch Restdämpfe zu kontrollieren.
4. Vergewissern Sie sich, dass alle technischen Schutzvorrichtungen ordnungsgemäß verwendet und angemessen gewartet werden und bei Bedarf einer gründlichen Untersuchung und Prüfung unterzogen werden.
5. Stellen Sie sicher, dass jede PSA einem PSA-Programm unterliegt, das alle Elemente der PSA-Nutzung umfasst, die notwendig sind, um sicherzustellen, dass die PSA einen wirksamen Schutz bietet.

Die meisten organischen chemischen Verbindungen brennen. Die Verbrennung ist eine einfache chemische Reaktion, bei der Sauerstoff aus der Atmosphäre schnell mit einer Substanz reagiert und Wärme erzeugt.

Die einfachsten organischen Verbindungen sind die so genannten Kohlenwasserstoffe, die die Hauptbestandteile von Rohöl/Gas sind. Diese Verbindungen bestehen aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Der einfachste Kohlenwasserstoff ist Methan, dessen Moleküle jeweils aus einem Kohlenstoff- und vier Wasserstoffatomen bestehen. Es ist die erste Verbindung in der Familie der sogenannten Alkane. Die physikalischen Eigenschaften der Alkane ändern sich mit zunehmender Anzahl der Kohlenstoffatome im Molekül, wobei diejenigen mit einem bis vier Kohlenstoffatomen Gase sind, diejenigen mit fünf bis zehn flüchtige Flüssigkeiten, diejenigen mit 11 bis 18 schwerere Heizöle und diejenigen mit 19 bis 40 Schmieröle. Kohlenwasserstoffe mit längerer Kohlenstoffkette sind Teere und Wachse.

Die ersten zehn Alkane sind:

_CH4 Methan (Gas) _C6H14 Hexan (flüssig)
_C2H6 Ethan (Gas) _C7H16 Heptan (flüssig)
_C3H8 Propan (Gas) _C8H18 Oktan (flüssig)
_C4H10 Butan (Gas) _C9H20 Nonan (flüssig)
_C5H12 Pentan (flüssig) _C10H22 Decan (flüssig)

Alkene sind ähnlich, aber ihre Molekularstruktur enthält Doppelbindungen (Beispiele sind Ethylen und Propylen). Sie haben mehr Energie pro Molekül und brennen daher heißer. Sie sind auch für die Herstellung anderer Chemikalien, einschließlich Kunststoffen, wertvoller. Alkine enthalten Dreifachbindungen (z. B. Acetylen), die beim Schweißen von Metallen verwendet werden. Die oben genannten Verbindungen sind alle als Aliphaten bekannt, was bedeutet, dass die Kohlenstoffatome alle in einer Reihe angeordnet sind. Aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol haben eine ringförmige Molekülstruktur, also weniger Wasserstoff pro Kohlenstoffatom, und brennen daher mit einer rauchigen Flamme.

Bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen reagieren diese mit dem Luftsauerstoff zu Kohlendioxid und Wasserdampf, wobei bei einer unvollständigen Verbrennung aufgrund von Sauerstoffmangel auch Kohlenmonoxid entsteht.

Komplexere organische Verbindungen enthalten Elemente wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Chlor, Brom oder Fluor, und wenn diese verbrannt werden, enthalten die Verbrennungsprodukte weitere Verbindungen. Bei schwefelhaltigen Stoffen wie Öl oder Kohle entsteht zum Beispiel Schwefeldioxid, während bei chlorhaltigen Stoffen wie Methylchlorid oder Polyvinylchlorid (PVC) Chlorwasserstoff entsteht.

In den meisten industriellen Umgebungen, in denen aufgrund des Vorhandenseins brennbarer Gase oder Dämpfe Explosions- oder Brandgefahr besteht, ist es wahrscheinlich, dass ein Gemisch von Verbindungen anzutreffen ist. In der petrochemischen Industrie sind die Rohstoffe ein Gemisch von Chemikalien, von denen sich viele auf natürliche Weise zersetzen oder durch Verarbeitung verändert werden können. So wird beispielsweise Rohöl durch Fraktionierung (oder fraktionierte Destillation) und Cracken" in viele Stoffe aufgespalten. Bei der Fraktionierung werden leicht flüchtige Gase bei Temperaturen entfernt, bei denen sie allein flüchtig sind, dann bei höheren Temperaturen, wenn schwerere Verbindungen flüchtig sind, und schließlich bei noch höheren Temperaturen für größere Kohlenwasserstoffe. Beim Cracken werden große Kohlenwasserstoffmoleküle durch Hitze und katalytische Wirkung in kleinere Kohlenwasserstoffmoleküle zerlegt.

Inertisierung

Um Explosionen bei Abschaltungen und Wartungsarbeiten zu verhindern, wird in vielen industriellen Prozessen ein Inertisierungsverfahren eingesetzt. Wenn man einen Behälter mit Kohlenwasserstoffgas mit Luft füllt, wird das Gemisch irgendwann explosiv und gefährlich. Bei einem zweistufigen Verfahren, bei dem der Kohlenwasserstoff durch Stickstoff und der Stickstoff anschließend durch Luft ersetzt wird, besteht zu keinem Zeitpunkt Explosionsgefahr. Dies wird als Spülen eines Behälters bezeichnet (z. B. eines Kraftstofftankschiffs oder der Lagertanks eines Öltankschiffs). Das Spülen von Kohlenwasserstoffen ist eine gängige Praxis vor der Durchführung von Wartungs- oder Reparaturarbeiten. Vor dem Betreten des Schiffes durch das Personal muss das Schiff mit atembarer Luft gespült werden. Crowcon verfügt über spezielle Instrumente zur Überwachung dieses gesamten Prozesses, um eine effiziente Inertisierung zu gewährleisten und die Bediener auf das Vorhandensein von potenziell gefährlichen Gemischen aus Luft, Stickstoff und Kohlenwasserstoffen während der Wartungsarbeiten hinzuweisen.

Normen zur Definition der LEL-Konzentration

Bei den Sicherheitsverfahren geht es im Allgemeinen darum, brennbare Gase zu erkennen, bevor sie ihre untere Explosionsgrenze erreichen. Es gibt zwei gebräuchliche Normen, die die UEG-Konzentration für brennbare Stoffe definieren: ISO10156 (auf die auch in der überholten Norm EN50054 verwiesen wird) und IEC60079-20-1:2010. Die IEC (Internationale Elektrotechnische Kommission) ist eine weltweite Organisation für Normung. In der Vergangenheit wurden die Entflammbarkeitsstufen durch eine einzige Norm festgelegt: ISO10156 (Gase und Gasgemische - Bestimmung des Brandpotentials und des Oxidationsvermögens für die Auswahl von Flaschenventilauslässen).

Die IEC- und EU-Normen (IEC60079 und EN61779) legen die UEG-Konzentrationen fest, die unter Verwendung einer "gerührten" Gaskonzentration gemessen werden (im Gegensatz zu der in ISO10156 verwendeten Methode des "ruhenden" Gases). Es hat sich gezeigt, dass einige Gase/Dämpfe in der Lage sind, eine Flammenfront bei niedrigeren Brennstoffkonzentrationen aufrechtzuerhalten, wenn sie gerührt werden, als wenn sie stillstehen. Geringe Unterschiede bei den 100%LEL-Volumenergebnissen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der durchschnittliche Abstand eines brennenden Moleküls zu einem unverbrannten Molekül etwas geringer ist, wenn das Gas gerührt wird. Die sich daraus ergebenden UEG-Werte variieren bei einigen Gasen/Dämpfen geringfügig zwischen den beiden Normen.

Die Tabelle auf der folgenden Seite zeigt einige der bemerkenswerten Unterschiede bei den UEG-Werten zwischen den beiden Normen. Es ist deutlich zu erkennen, dass 50 % UEG von Methan in der EN60079 einer Volumenkonzentration von 2,2 % in der Luft entspricht, im Gegensatz zu 2,5 % in der ISO10156. Wenn also ein Detektor nach EN60079 mit einem Gemisch aus 50% UEG Methan nach ISO 10156 kalibriert wird, würde ein Empfindlichkeitsfehler von 13,6% auftreten, der die Kalibrierung möglicherweise ungültig macht. Bei nichtlinearen Infrarotdetektoren könnte der Fehler sogar noch größer sein.

Die europäische ATEX-Richtlinie (für die Zertifizierung und Verwendung von Geräten in entflammbaren Atmosphären) schreibt vor, dass Hersteller und Benutzer die Norm EN61779 einhalten müssen. Crowcon ist bestrebt, die neuen UEG-Werte in Europa und in Gebieten, die die europäischen Normen einhalten, anzuwenden. Da jedoch in den USA und anderen Märkten noch die alte Norm verwendet wird, werden wir in diesen Gebieten weiterhin nach ISO 10156 kalibrieren. ATEX/IECEx-zertifizierte Crowcon-Produkte werden gemäß den Normen IEC60079/EN61779 kalibriert geliefert (d. h. Methansensoren werden so kalibriert, dass 100 % UEG = 4,4 % Volumen sind). UL/CSA-zertifizierte Produkte werden gemäß der Norm ISO10156 kalibriert (d.h. Methansensoren werden so kalibriert, dass 100 % UEG = 5 % Volumen sind), es sei denn, ein Kunde schreibt etwas anderes vor.

Alarmstufen

Systeme zur Erkennung brennbarer Gase sind so konzipiert, dass sie Alarm auslösen, bevor die Gase/Dämpfe eine explosive Konzentration erreichen. Normalerweise wird die erste Alarmstufe auf 20 % UEG eingestellt (obwohl es Branchen gibt, die 10 % UEG bevorzugen, insbesondere Öl- und Gasunternehmen). Die zweite und dritte Alarmstufe variieren je nach Branche und Anwendung, werden aber in der Regel auf 40 % UEG bzw. 100 % UEG eingestellt.

Die Entwicklung der Gasüberwachung hat sich im Laufe der Jahre stark verändert. Neue, innovative Ideen von Kanarienvögeln bis hin zu tragbaren Überwachungsgeräten bieten den Arbeitern eine kontinuierliche, präzise Gasüberwachung. Gaswarngeräte lassen sich in die Überwachung von Gas mit Hilfe von Sensoren und Gaspfadtechnologie, die Benutzerschnittstelle, die Menschen oder Geräte über notwendige Maßnahmen informiert, und das unterstützende Energiemanagementsystem, das alles auflädt und am Laufen hält, unterteilen. Zu diesem Paket können wir nun einen vierten Aspekt hinzufügen - die Kommunikations- und Aufzeichnungstechnologie.

Arten von Sensoren

Photo-Ionisations-Detektion (PID)

Die PID-Technologie gilt allgemein als die Technologie der Wahl für die Überwachung der Exposition gegenüber toxischen VOC-Werten. Die Sensoren enthalten eine Lampe als Quelle für hochenergetisches ultraviolettes (UV) Licht. Die Energie des UV-Lichts regt die neutral geladenen VOC-Moleküle (flüchtige organische Verbindungen) an, indem sie ihnen ein Elektron entzieht, so dass sie geladen sind. Dann fließt ein Strom zwischen zwei geladenen Platten im Sensor, und die Gaskonzentration ist proportional zu diesem Strom.

Elektrochemisch

Elektrochemische Sensoren messen Gas, das durch ein kleines Loch in der Stirnseite der Zelle eintritt, durch einen PTFE-Feuchtigkeits- und Ölfilter und über eine elektrochemische Lösung auf eine Elektrode gelangt. Sensorreichweiten und Empfindlichkeiten können durch die Verwendung unterschiedlich großer Löcher variiert werden, wobei größere Löcher eine höhere Empfindlichkeit und Auflösung und kleinere Löcher eine geringere Empfindlichkeit und Auflösung, aber eine größere Reichweite bieten. Die gemessene Gasart wird durch die Wahl des Elektrodenmaterials, die Wahl des Elektrolyten und manchmal auch durch die Verwendung von Filtern zum Blockieren unerwünschter Gasarten bestimmt.

Katalytische Perlen (Pellistor)

Pellistor-Sensoren bestehen aus zwei aufeinander abgestimmten Drahtspulen, die jeweils von Keramikkugeln umschlossen sind. Durch die Widerstandsspulen wird Strom geleitet, der sie auf etwa 230 °C erhitzt. Eine der Perlen enthält ein Katalysatormaterial. Wenn also ein Gemisch aus Luft und brennbarem Gas in den Sensor eintritt, kommt es mit den Perlen in Kontakt und verbrennt in der Nähe derjenigen, die den Katalysator enthält. Dies führt zu einem Temperaturunterschied zwischen dieser aktiven und der anderen "Referenz"-Perle. Die Temperaturdifferenz verursacht einen Widerstandsunterschied, der gemessen wird; die Menge des vorhandenen Gases ist direkt proportional zur Widerstandsänderung, so dass die Gaskonzentration in Prozent der unteren Explosionsgrenze (% UEG*) genau bestimmt werden kann. Pellistor-Sensoren sind in der Industrie weit verbreitet, z. B. auf Ölplattformen, in Raffinerien und in unterirdischen Bauumgebungen wie Bergwerken und Tunneln.

Infrarot-Sensoren

Die Infrarotstrahler im Sensor erzeugen jeweils einen IR-Lichtstrahl. Jeder Strahl durchläuft eine Probe der Atmosphäre und wird von einem Photoempfänger gemessen. Ein "Messstrahl" mit einer Frequenz von etwa 3,3 μm wird von Kohlenwasserstoffgasmolekülen absorbiert, so dass die Strahlintensität verringert wird, wenn eine entsprechende Konzentration eines Gases mit C-H-Bindungen vorhanden ist. Ein "Referenzstrahl" (in der Regel mit einer Frequenz von etwa 3,0 μm) wird nicht von Gasmolekülen absorbiert, so dass er den Empfänger mit voller Stärke erreicht. Der %LEL des vorhandenen Gases wird durch das Verhältnis der vom Photoempfänger gemessenen Strahlen bestimmt.

Molekulares Eigenschaftsspektrometer™ (MPS™)

MPS™ Sensoren stellen die neue Generation von Detektoren für brennbare Gase dar. MPS™ kann viele Gasarten schnell erkennen und über 15 charakterisierte brennbare Gase auf einmal identifizieren. Bis vor kurzem musste jeder, der brennbare Gase überwachen wollte, entweder einen herkömmlichen Detektor für brennbare Gase wählen, der einen für ein bestimmtes Gas kalibrierten Pellistor-Sensor enthielt, oder einen Infrarotsensor (IR), dessen Leistung ebenfalls je nach dem gemessenen brennbaren Gas variiert und der daher für jedes Gas kalibriert werden muss. Auch wenn diese Lösungen vorteilhaft sind, so gibt es doch Umgebungen, in denen sie eingesetzt werden können, und Umgebungen, die zu vermeiden sind. So müssen zum Beispiel sowohl Pellistoren als auch Infrarotsensoren regelmäßig kalibriert werden, und die katalytischen Pellistorsensoren müssen auch häufig getestet werden, um sicherzustellen, dass sie nicht durch Verunreinigungen, die permanente Gifte enthalten (so genannte "Sensorvergiftungen"), oder durch raue Bedingungen beschädigt worden sind. In manchen Umgebungen müssen die Sensoren häufig ausgetauscht werden, was sowohl in Bezug auf die Kosten als auch auf die Ausfallzeiten und die Produktverfügbarkeit kostspielig ist. Die IR-Technologie kann Wasserstoff nicht erkennen, da dieser keine IR-Signatur hat, und sowohl IR- als auch Pellistor-Detektoren erkennen manchmal zufällig andere (d. h. nicht kalibrierte) Gase, was zu ungenauen Messwerten führt, die falsche Alarme auslösen oder die Bediener beunruhigen können. Die Lösung ist der MPS-Sensor, der sowohl Wasserstoff als auch andere brennbare Gase erkennt, sie identifiziert und die richtige Kalibrierung für jedes Gas oder Gasgemisch anwendet, das er überwacht.

Einige Geräte verwenden eine Pumpe, um dem Sensor Luft- oder Gasproben zuzuführen.

Arten der Erkennung

Festgelegt

Fest installierte Gasdetektoren sind dauerhafte Vorrichtungen, die an einem Ort montiert bleiben. Sie können in Konfigurationen mit einem Detektor, in kleinen und großen Konfigurationen mit mehreren Detektoren und in einer adressierbaren "Daisy-Chain"-Schleife installiert werden. Fest installierte Gasdetektoren werden im Allgemeinen überall dort angebracht, wo eine Gefahr für Anlagen, Gebäude oder Installationen besteht, und können langsame Ansammlungen oder größere Lecks aufspüren, um eine frühzeitige oder automatische Warnung vor Gasaustritt aus einer bestimmten Quelle zu geben. Sie sind oft so eingerichtet, dass sie andere Sicherheitsmaßnahmen auslösen, d. h. sie können Entlüftungsöffnungen öffnen, Ventilatoren einschalten, Ventile schließen oder sogar Prozesse automatisch abschalten, sobald sie ein Problem erkennen. Häufig werden sie so eingerichtet, dass sie einen Kontrollraum oder das Sicherheitspersonal vor einem potenziell gefährlichen Gasaustritt warnen, so dass die entsprechenden Personen Maßnahmen ergreifen können. Sie können auch Alarme auslösen, um eine Evakuierung einzuleiten. Andererseits sind ortsfeste Gasdetektoren in der Regel nicht so konzipiert, dass sie verhindern, dass ein Arbeiter mit dem Gas in Berührung kommt, auch wenn einige Systeme eine Komponente zur Flächendeckung in ihrem Design haben. Tragbare Gasdetektoren sind der beste Weg, um Personen zu schützen, die mit giftigen oder brennbaren Gasen in Berührung kommen können, die sich bilden oder freigesetzt werden.

Jedes ortsfeste Gaswarngerät muss mit einer Zentrale kommunizieren. Die Zentrale ist das Herzstück des ortsfesten Gaswarnsystems, das die Gasmengen mit den voreingestellten Werten vergleicht und verschiedene Optionen für Eingangs- und Ausgangsfunktionen bietet. Die Gas-Bedienfelder befinden sich normalerweise in einem sicheren Bereich, können aber bei entsprechender Unterbringung auch in Gefahrenzonen installiert werden. Sie kommunizieren mit Gaswarnsensoren oder -transmittern und können mit einem zentralen Punkt vernetzt werden, so dass mehrere Bedientafeln/Systeme aus der Ferne überwacht werden können. Für die Kommunikation mit fest installierten Gasdetektoren gibt es mehrere Methoden. Die gebräuchlichste ist die analoge, aber es gibt auch eine wachsende Nachfrage nach digitaler und drahtloser Kommunikation. Es gibt auch verschiedene Funktionen, die über den Detektor verfügbar sind, um die Effizienz zu verbessern und die Zeit zu reduzieren, die das Personal an potenziell gefährlichen Orten verbringt, wodurch das Risiko für Menschen verringert wird.

Tragbar

Tragbare Gasdetektoren sind persönliche Schutzgeräte, die den Atembereich des Benutzers kontinuierlich überwachen. Da sie in der Regel klein sind, werden diese handgehaltenen, leichten und robusten Geräte am Körper getragen und sind so konstruiert, dass sie ergonomisch sind und unauffällig getragen werden können. Manchmal werden sie auch eingesetzt, um enge Räume wie Tanks zu überprüfen, in denen die Art des Gasrisikos bekannt ist, bevor jemand den Raum betritt. Sie sind für die Überwachung aus nächster Nähe gedacht und eignen sich in der Regel nicht für die langfristige Dauerüberwachung größerer Räume. Tragbare Gasdetektoren sind die sicherste und bewährteste Methode, um einzelne Arbeitnehmer zu schützen, während sie sich fortbewegen.

Tragbare Detektoren speichern Informationen über die Gasbelastung während einer Schicht sowie Ereignisse wie Alarme oder Beinaheunfälle. Diese Daten können an ein cloudbasiertes Portal übertragen werden, um zahlreiche Vorteile wie verbesserte betriebliche Effizienz und Sicherheitskonformität zu ermöglichen und einen robusten und flexiblen Mechanismus zu bieten, der wertvolle, umsetzbare Erkenntnisse liefert. Datenlösungen bieten greifbare Vorteile für tragbare Flotten aller Größen, unabhängig davon, ob die Gaswarngeräte vor Ort, außerhalb des Betriebs oder in beiden Fällen eingesetzt werden. Tragbare Gaswarngeräte kosten in der Regel weniger als stationäre Systeme und sind meist batteriebetrieben. Andererseits muss jeder Benutzer für die Bedienung seines tragbaren Gaswarngeräts entsprechend geschult werden. Außerdem sind tragbare Detektoren in der Regel nicht direkt mit anderen Sicherheitssystemen verbunden. Wenn der Melder einen Alarm auslöst, muss der Benutzer daher selbst Maßnahmen ergreifen, um das Risiko für sich und andere zu verringern.

Alarmstufen

Es ist wichtig zu beachten, dass tragbare Gasmessgeräte zwar die TWA-Werte messen und einen Alarm auslösen, dass aber auch Sofortalarme vorgesehen sind, um frühzeitig vor einer Exposition gegenüber gefährlichen Gaskonzentrationen zu warnen. Arbeitnehmer sind häufig in Situationen einer Gasexposition ausgesetzt, in denen die Atmosphäre nicht kontrolliert werden kann, wie z. B. beim Betreten enger Räume, wo ein Alarm bei TWA-Werten unangemessen wäre.

Sie müssen Ihre eigene Risikobewertung durchführen, um sicherzustellen, dass die Alarme auf die für Ihre Anwendung angemessenen Werte und in Übereinstimmung mit der örtlichen Gesetzgebung und Praxis eingestellt sind.

Die folgenden Daten wurden aus EH40 und EH40 für einige gängige toxische Gase entnommen:

Grenzwerte für die Exposition am Arbeitsplatz:

*C - Obergrenze

Die entstehenden Gase und Dämpfe haben unter vielen Umständen schädliche Auswirkungen auf Arbeitnehmer, die ihnen durch Einatmen, Absorption über die Haut oder Verschlucken ausgesetzt sind. Viele giftige Stoffe sind bereits in Konzentrationen von 1ppm (parts per million) gesundheitsgefährdend. Wenn man bedenkt, dass 10.000 ppm 1 % des Volumens eines Raumes entsprechen, wird deutlich, dass eine extrem niedrige Konzentration einiger giftiger Gase eine Gefahr für die Gesundheit darstellen kann.

Gasförmige Giftstoffe sind besonders gefährlich, weil sie oft unsichtbar und/oder geruchlos sind und sich physikalisch schwerer vermeiden lassen als Flüssigkeiten oder Feststoffe. Ihr physikalisches Verhalten ist nicht immer vorhersehbar: Umgebungstemperatur, Druck und Lüftungsmuster beeinflussen das Verhalten eines Gaslecks erheblich. Schwefelwasserstoff zum Beispiel ist besonders gefährlich; obwohl er bei Konzentrationen über 0,1 ppm einen sehr charakteristischen Geruch nach faulen Eiern" hat, führt eine Exposition gegenüber Konzentrationen von 50 ppm oder mehr zu einer Lähmung der Geruchsnerven, wodurch der Geruchssinn inaktiv wird. Dies wiederum kann zu der Annahme führen, dass die Gefahr gebannt ist. Eine längere Exposition gegenüber Konzentrationen über 50 ppm kann andere Symptome hervorrufen und in extremen Fällen zu Lähmungen und zum Tod führen.

Die Definitionen für die maximalen Expositionskonzentrationen toxischer Gase sind je nach Land unterschiedlich. Die Grenzwerte sind im Allgemeinen zeitlich gewichtet, da die Auswirkungen der Exposition kumulativ sind: Die Grenzwerte legen die maximale Exposition während eines normalen Arbeitstages und für kürzere Zeiträume bis zu 15 Minuten oder weniger fest.

UK Health and Safety Executive (HSE) und COSHH-Verordnungen

Chemikalien, Dämpfe, Stäube und Fasern können unter vielen Umständen schädliche Auswirkungen auf Arbeitnehmer haben, die ihnen durch Einatmen, Absorption über die Haut oder Verschlucken ausgesetzt sind. Personen, die Schadstoffen ausgesetzt sind, können viele Jahre nach der ersten Exposition Krankheiten (z. B. Krebs) entwickeln. Viele giftige Stoffe sind bereits in Konzentrationen von 1ppm (parts per million) gesundheitsgefährdend. Wenn man bedenkt, dass 10.000 ppm 1 % des Volumens eines beliebigen Raumes entsprechen, wird deutlich, dass eine extrem niedrige Konzentration einiger giftiger Gase eine Gefahr für die Gesundheit darstellen kann.

Es ist erwähnenswert, dass die meisten Gefahren durch entflammbare Gase auftreten können, wenn die Konzentration der Gase 10.000 ppm (1 %) Volumen in der Luft oder mehr überschreitet. Toxische Gase müssen zum Schutz des Personals in der Regel in Konzentrationen von unter 100 ppm (0,01 %) nachgewiesen werden, und zwar häufig in Konzentrationen von unter 5 ppm.

Im Vereinigten Königreich legt die Health and Safety Executive (HSE ) im Rahmen der Control of substances hazardous to health regulations 1999 (COSHH-Vorschriften) Grenzwerte für die Exposition am Arbeitsplatz (OEL) fest und veröffentlicht diese in einem Dokument mit dem Titel EH40. Diese Listen haben Rechtsstatus, und ähnliche Rechtsvorschriften gibt es auch anderswo; COSHH berücksichtigt die Richtlinie 80/1107/EWG der Europäischen Kommission. COSHH deckt alle toxischen Stoffe ab, mit Ausnahme derjenigen, für die es eigene Rechtsvorschriften gibt (Asbest, Blei, radioaktive Stoffe und in Bergwerken vorkommende Stoffe).

Die Verordnungen enthalten Anforderungen für Arbeitgeber und in einigen Fällen auch für Arbeitnehmer (die Nichteinhaltung unterliegt den Strafen des Health and Safety at work act 1974). Die Anforderungen sind:

• Gestaltung und Durchführung von Prozessen und Tätigkeiten zur Minimierung der Emission, Freisetzung und Verbreitung von gesundheitsgefährdenden Stoffen.
• Planung und Durchführung von Prozessen zur Minimierung der menschlichen Interaktion in potenziell gefährlichen Umgebungen.
• Bei der Entwicklung von Bekämpfungsmaßnahmen sind alle relevanten Expositionswege - Einatmen, Hautresorption und Verschlucken - zu berücksichtigen.
• Begrenzung der Exposition durch Maßnahmen, die in einem angemessenen Verhältnis zum Gesundheitsrisiko stehen.
• Wählen Sie die wirksamsten und zuverlässigsten Kontrollmöglichkeiten, die das Entweichen und die Ausbreitung von gesundheitsgefährdenden Stoffen minimieren.
• Kann eine angemessene Begrenzung der Exposition nicht auf andere Weise erreicht werden, ist in Verbindung mit anderen Begrenzungsmaßnahmen eine geeignete persönliche Schutzausrüstung bereitzustellen.
• Regelmäßige Überprüfung aller Elemente der Kontrollmaßnahmen auf ihre anhaltende Wirksamkeit.
• Information und Schulung aller Mitarbeiter über die Gefahren und Risiken, die von den Stoffen ausgehen, mit denen sie arbeiten, sowie über die Anwendung von Kontrollmaßnahmen, die zur Minimierung der Risiken entwickelt wurden.
• Sicherstellen, dass die Einführung von Kontrollmaßnahmen das Gesamtrisiko für Gesundheit und Sicherheit nicht erhöht.

Die Bewertung wird vom Arbeitgeber durchgeführt, gegebenenfalls mit Unterstützung der HSE. Die beste Art der Risikobeherrschung besteht darin, die Exposition zu verhindern. Ist dies jedoch nicht möglich, muss ein Prozess möglicherweise eingeschlossen werden, oder es müssen Belüftungs- und Absaugvorrichtungen oder spezielle Handhabungsverfahren eingesetzt werden. Es sollte für alle Menschen möglich sein, Tag für Tag in einer sicheren Umgebung zu arbeiten, und die HSE veröffentlicht den Leitfaden EH40, um den Arbeitgebern zu helfen, ihre Prozesse angemessen zu kontrollieren, so dass die Arbeitnehmer keinen toxischen Stoffen ausgesetzt sind, die über den anerkannten sicheren Werten liegen.

Der Überwachungsaspekt von COSHH ist für die Produkte von Crowcon besonders relevant, da hier eine Überwachung erforderlich ist:

• Wenn das Versagen von Kontrollmaßnahmen zu ernsthaften Gesundheitsrisiken führen würde
• Wenn nicht sicher ist, dass die Expositionsgrenzwerte nicht überschritten werden
• Wenn es nicht klar ist, ob die Kontrollmaßnahmen ordnungsgemäß funktionieren

Wenn eine Überwachung der Exposition gegenüber toxischen Gasen erforderlich ist, müssen die Beschäftigten über die möglichen Risiken und die zu treffenden Vorsichtsmaßnahmen informiert werden. Die Ergebnisse der Überwachung und Gesundheitsüberwachung sollten aufgezeichnet werden.

Gasförmige Giftstoffe sind besonders gefährlich, weil sie oft unsichtbar und/oder geruchlos sind und sich schwerer vermeiden lassen als Flüssigkeiten oder Feststoffe. Ihr physikalisches Verhalten ist nicht immer vorhersehbar: Umgebungstemperatur, Druck und Lüftungsmuster beeinflussen das Verhalten eines Gaslecks erheblich. Crowcons Detektoren für toxische Gase und ihr Zubehör wurden unter Berücksichtigung dieser Tatsache entwickelt, und die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Überwachung und Aufzeichnung hat zur Entwicklung von Datenprotokollierungseinrichtungen geführt.

Die Umweltüberwachung am Arbeitsplatz gewinnt zunehmend an Bedeutung. Es ist bekannt, dass die Gesundheit und das Wohlbefinden der Arbeitnehmer durch die Verschmutzung durch industrielle Prozesse, Verkehrsabgase und den Verfall von Abfällen beeinträchtigt werden können. Die Werte von NOx (Stickstoffoxide), SOx (Schwefeloxide) und zunehmend auch_CO2 werden überwacht, um die Belastung zu quantifizieren.

In der Ausgabe 2005 von EH40 wurde eine neue Terminologie für die Definition von Arbeitsplatzgrenzwerten (OEL) eingeführt. Das vorherige System definierte OELs als maximale Expositionsgrenzwerte (MELs) und berufliche Expositionsstandards (OESs). Die MEL und die OES wurden abgeschafft und durch eine einzige Art von OEL, den Arbeitsplatzgrenzwert (AGW), ersetzt. Die numerischen Werte blieben ursprünglich gleich, aber einige wurden seitdem gesenkt, da neue Informationen verfügbar wurden. Die OES für rund 100 Stoffe wurden gestrichen, da die Stoffe inzwischen verboten sind, kaum noch verwendet werden oder es Hinweise auf gesundheitsschädliche Wirkungen in der Nähe des alten Grenzwerts gibt.

Von 1989 bis April 2005 wurden die Normen für die berufliche Exposition in zwei Kategorien unterteilt.

Maximale Expositionswerte (MEL) galten für die gefährlichsten Stoffe, die die schwersten gesundheitlichen Auswirkungen (wie Krebs oder Asthma) verursachen können, und die Exposition gegenüber Stoffen mit MEL wurde so niedrig wie möglich gehalten und lag keinesfalls über ihrem MEL.

Die Normen für die Exposition am Arbeitsplatz wurden auf einem Niveau festgesetzt, bei dem es keine Anzeichen für ein Gesundheitsrisiko für Arbeiter und Angestellte gibt, die tagtäglich durch Einatmen exponiert sind.

Wie bereits erwähnt, werden in der neuen Liste der Grenzwerte für die Exposition am Arbeitsplatz (WEL) OEL und MEL unter Verwendung derselben numerischen Werte kombiniert. Die Liste enthält Langzeitgrenzwerte (8 Stunden), die für die Exposition während eines normalen Arbeitstages gelten, und Kurzzeitgrenzwerte (15 Minuten), die für die gelegentliche Exposition gegenüber höheren Werten gelten. Bei den WELS handelt es sich also um Konzentrationen toxischer Stoffe in der Luft, die über einen bestimmten Zeitraum gemittelt werden und als zeitlich gewichteter Durchschnitt (TWA) bezeichnet werden.

Die Grenzwerte können als Teile pro Million (ppm) und Milligramm pro Kubikmeter (mg/m3) angegeben werden, wenn der Stoff bei normaler Raumtemperatur und normalem Druck als Gas oder Dampf vorliegt. Verbindungen, die bei Raumtemperatur und -druck keine Dämpfe bilden, werden nur in mg/m3 angegeben. Informationen zur Umrechnung der in PPM ausgedrückten WELs in mg/m3 finden Sie im Abschnitt Detektorkalibrierung dieses Dokuments.

Beim Auftreten von Gemischen toxischer Gase sind die Auswirkungen auf die Gesundheit oft additiv, was berücksichtigt werden muss (die Exposition gegenüber zwei Gasen mit ähnlichen Wirkungen, die jeweils bei 50 % ihres Arbeitsplatzgrenzwertes liegen, kann der Arbeit bei einem Arbeitsplatzgrenzwert entsprechen oder die beiden Gase können zusammen eine verstärkte Wirkung haben). Eine ausführliche Erläuterung der Mischexposition findet sich in EH40/2005.

Die entstehenden Gase und Dämpfe haben unter vielen Umständen schädliche Auswirkungen auf Arbeitnehmer, die ihnen durch Einatmen, Absorption über die Haut oder Verschlucken ausgesetzt sind. Viele giftige Stoffe sind bereits in Konzentrationen von 1ppm (parts per million) gesundheitsgefährdend. Wenn man bedenkt, dass 10.000 ppm 1 % des Volumens eines beliebigen Raumes entsprechen, wird deutlich, dass eine extrem niedrige Konzentration einiger giftiger Gase eine Gefahr für die Gesundheit darstellen kann. Doch welche Eigenschaften haben die Gase?

Merkmale von toxischen Gasen:

Möchten Sie mehr über toxische Gase erfahren? Lesen Sie unsere Artikel Überwachung toxischer Gase oder Grenzwerte und Alarmstufen für toxische Gase.

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Sauerstoffmonitore geben in der Regel einen Alarm der ersten Stufe aus, wenn die Sauerstoffkonzentration auf 19 % des Volumens gesunken ist. Die meisten Menschen fangen an, sich abnormal zu verhalten, wenn der Wert 17 % erreicht, und daher wird bei diesem Schwellenwert in der Regel ein zweiter Alarm ausgelöst. In Atmosphären mit einem Sauerstoffgehalt zwischen 10 % und 13 % kann es sehr schnell zur Bewusstlosigkeit kommen; der Tod tritt sehr schnell ein, wenn der Sauerstoffgehalt unter 6 % des Volumens sinkt.

Die Gefahr, die von Sauerstoffmangel ausgeht, wird leicht unterschätzt, zumal auch in nicht-industriellen Umgebungen wie Kellern oder Bars, wo_CO2 und Stickstoff verwendet werden, Risiken bestehen können. Sauerstoffmangel aufgrund von Korrosion oder bakteriellen Aktivitäten stellt ein erhebliches Risiko in geschlossenen Räumen wie Rohren, Behältern, Abwasserkanälen und Tunneln dar. Sauerstoffsensoren werden häufig in Labors installiert, in denen Inertgase (z. B. Stickstoff) in geschlossenen Räumen gelagert werden.

Anreicherung mit Sauerstoff:

Ein erhöhter Sauerstoffgehalt kann die Entflammbarkeit aller brennbaren Stoffe drastisch erhöhen. Wenn der Sauerstoffgehalt 24 Volumenprozent übersteigt, können sogar Materialien wie Kleidung, die normalerweise nur schwelen, in Flammen aufgehen.

Die Gefahr der Sauerstoffanreicherung besteht dort, wo reiner Sauerstoff gelagert wird, z. B. in Krankenhäusern und industriellen Gasherstellungs- und -verteilungsanlagen. In solchen Umgebungen werden in der Regel Sauerstoffsensoren verwendet, deren Alarm bei 23,5 % Volumen ansteigt.

Der Name Gas leitet sich von dem Wort Chaos ab, das das Hauptmerkmal des einfachsten Aggregatzustandes treffend zusammenfasst.

Ein Gas ist ein Schwarm von Teilchen, die sich zufällig und chaotisch bewegen und ständig miteinander und mit den Wänden eines Behälters zusammenstoßen. Das tatsächliche Volumen der Teilchen ist winzig im Vergleich zum gesamten Raum, den sie einnehmen, weshalb Gase jedes verfügbare Volumen ausfüllen und sich leicht komprimieren lassen. Die durchschnittlichen Geschwindigkeiten der Gasmoleküle liegen in der Größenordnung von Hunderten von Metern pro Sekunde, und sie stoßen Milliarden Mal pro Sekunde zusammen. Aus diesem Grund vermischen sich Gase schnell und üben Druck aus.

Diese ständige Bewegung lässt sich leicht demonstrieren, indem man eine kleine Menge eines geruchsintensiven Gases in einen Raum abgibt. Innerhalb von Sekunden ist das Gas in allen Teilen des Raumes zu riechen. Diese Eigenschaften gelten auch für verdampfte Flüssigkeiten.

Ein Volumen eines beliebigen Gases bei gleicher Temperatur und gleichem Druck enthält die gleiche Anzahl von Molekülen, unabhängig davon, um welches Gas es sich handelt. Das bedeutet, dass die Messung von Gasen nach Volumen sehr praktisch ist. Gasmessungen bei hohen Konzentrationen erfolgen in % (Volumen) und bei niedrigen Konzentrationen in Teilen pro Million, ppm (Volumen).

Obwohl verschiedene Gase unterschiedliche Dichten haben, trennen sie sich nicht vollständig in Schichten entsprechend ihrer Dichte. Schwere Gase sinken tendenziell ab und leichte Gase steigen tendenziell auf, aber ihre ständige Bewegung bedeutet, dass sie sich ständig vermischen (d. h. sie sammeln sich nicht zusammen und stoßen andere Arten ab, wie es bei Flüssigkeiten oft der Fall ist).

In einem Raum, in dem Erdgas (Methan) entweicht, steigt das Gas tendenziell nach oben, da es leichter ist als Luft, aber die ständige Bewegung bedeutet, dass es am Boden eine beträchtliche Konzentration gibt. Dies geschieht unter vollkommen ruhigen Bedingungen, aber wenn es Luftströmungen gibt, wird die Vermischung verstärkt.

Luft ist in der Regel ein Gemisch aus Gasen:

Stickstoff 77,2 %
Sauerstoff 20,9 %
Wasserdampf 0,9 % (temperaturabhängig)
Argon 0,9 %
Kohlendioxid 0,04 % und steigend mit 0,0002 % pro Jahr
Andere Gase 0,07 %

Da ihre Zusammensetzung einigermaßen konstant ist, wird Luft mit der oben genannten Zusammensetzung in der Regel als Basisgasgemisch betrachtet. Wir messen Abweichungen von diesem Gemisch, was die Messung von toxischen und brennbaren Gasen für Sicherheits- und Gesundheitsanwendungen vereinfacht.