Informatie

Wat is het voordeel van zuurstoftanks voor personen die vastzitten in een afgesloten ruimte?


Wanneer mensen in een luchtdichte ruimte worden opgesloten, stijgt het kooldioxidegehalte tot dodelijke niveaus (hypercapnie) lang voordat de zuurstof is uitgeput (hypoxie). Zo waren de astronauten van Apollo 13 in gevaar omdat de koolstofdioxide-scrubbers in de maanmodule ontoereikend waren. Ze "kwamen nooit zonder zuurstof", ook al explodeerde de zuurstoftank van hun servicemodule.

Wat zou het voordeel zijn om dergelijke personen te voorzien van tanks met extra zuurstof? Het lijkt me een zinloos gebaar.

De reden dat ik het vraag is een nieuwsbericht dat al enkele weken aan de gang is. Twaalf kinderen en een volwassene zitten al weken vast door water in een grot. Op het moment dat deze vraag werd geschreven, waren er al vier jongens gered. Ambtenaren hebben herhaaldelijk hun bezorgdheid geuit dat de "zuurstof bijna op is" en plaatsen zuurstoftanks in de grot. Heeft dit enig voordeel, of zijn ambtenaren gewoon onwetend van de menselijke fysiologie?


Er zijn een aantal manieren om uw vraag te beantwoorden. Als we aannemen dat de grot een luchtdichte kamer is, zijn we het domein van een zeer gespecialiseerd veld in de geneeskunde binnengegaan, dus ik kan daar niet zo gezaghebbend spreken als ik zou willen, maar laten we beginnen met het feit dat de grot is niet luchtdicht.

Het is een grot

Een grot is geen onderzeeër of een maanmodule. Het is niet luchtdicht, maar in een grote omgeving met verschillende soorten gasuitwisseling. De grot heeft misschien al zijn eigen $CO_2$ soort scrubber, omdat gewone mineralen reversibel binden $CO_2$. Ik verwacht dat er een hele wetenschap in omloop is $CO_2$ fietst bijvoorbeeld in kalksteengrotten, maar het punt hier is dat er waarschijnlijk een soort gootsteen is voor de $CO_2$ geproduceerd door de jongens. Ik denk bijvoorbeeld dat we redelijkerwijs kunnen speculeren dat het volgende evenwicht in een kalkstenen grot naar rechts zou worden gedreven met extra $CO_2$:

$CaCO_3 + H_2O + CO_2 ightleftharpoons Ca(HCO_3)_2$

Waarom zou je zuurstof geven?

Hier kan ik gezaghebbend spreken. Ik verwijs u naar beide uitstekende teksten van West (Respiratoire Fysiologie en Pulmonale Pathofysiologie) voor verdere referentie.

Laten we een misvatting in de opmerkingen ophelderen. Het is juist dat we ons zorgen maken over de concentratie (meestal uitgedrukt als partiële druk) van gas, niet over de hoeveelheid. Het is niet corrigeer dat $O_2$ elimineert $CO_2$ uit het lichaam. Dit kan verwarrend zijn, maar het is een verkeerde toepassing van de wet van Dalton op de menselijke fysiologie, gebaseerd op een misverstand over waar en hoe het gas wordt uitgewisseld. Volgens de wet van Dalton kun je de concentratie van $CO_2$ in een container door de concentratie van een ander gas te verhogen (bijv. $O_2$). Indien $CO_2$ is zich ophopen in de grot (in plaats van te worden opgenomen door de omgeving), en vervolgens gecomprimeerd gas leveren zonder $CO_2$ zou de concentratie van verminderen $CO_2$ in geïnspireerde lucht. Geïnspireerde lucht is echter niet hetzelfde als alveolaire lucht of arterieel of veneus gas, en het menselijk lichaam is niet goed gemodelleerd als een container vol met verschillende gassen.

Hoewel het waar is dat wanneer? $CO_2$ wordt vastgehouden bij respiratoire acidose, arteriële $P_{O2}$ moet met welke hoeveelheid arterieel dan ook dalen $P_{CO2}$ omhoog gaat, werkt het niet andersom. Het leveren van een hogere $F_{iO2}$, of een fractie van geïnspireerd $O_2$ doet niet een inverse verandering in arterieel veroorzaken $CO_2$. Dit wordt uiteindelijk vrij ingewikkeld en een volledige discussie valt buiten het bestek van deze vraag. Laat me dat even benadrukken aanvullend $O_2$ behandelt specifiek laag $O_2$ (of, in een heel specifiek geval, $CO$, koolstofmonoxide, vergiftiging). Hoog $CO_2$ wordt behandeld door te verhogen ventilatie. In feite zijn er een paar speciale gevallen waarin aanvullende $O_2$ eigenlijk neemt toe van een patiënt $CO_2$ niveaus, waarvan er twee betrekking hebben op hypercapnische ademhalingsinsufficiëntie. We geven $O_2$ voor hypercapnische ademhalingsinsufficiëntie, maar het wordt gegeven om de bijbehorende hypoxie te behandelen, niet de hypercapnoe. De enige manier om te verminderen $CO_2$ is om de ventilatie te verhogen. Dit is een zeer belangrijk concept in de intensive care en de respiratoire geneeskunde. Ik zou je verwijzen naar West Pulmonary Pathophysiology, Hoofdstuk 10, of een ander leerboek voor intensive care.

Dus, terug naar de reden waarom je zuurstof zou willen geven...

CNN meldt dat het zuurstofgehalte in de grot 15% heeft bereikt. Als de atmosferische druk van de grot 760 mm Hg is, dan is de $P_{O2}$ in geïnspireerde lucht is ongeveer 107 mm Hg, ((760 - 47 voor waterdamp) * 0,15, zie West Respiratory Physiology of een andere fysiologische tekst). Bij 600 mm Hg (gelijk aan een hoogte van ~2000 meter) $P_{O2}$ in geïnspireerde lucht is 83 mm Hg. Dit is laag, en kon beginnen een probleem te worden (leidend tot hypoxemie en hypoxie), afhankelijk van het vermogen van de jongens om te compenseren (nogmaals, zie West, ofwel respiratoire fysiologie of pulmonale pathofysiologie). Als de $O_2$ het niveau in de grot bleef dalen, of als de jongens niet goed compenseerden, zou het redelijk zijn om extra zuurstof te geven om hun hypoxie te behandelen, ongeacht wat de $CO_2$ niveaus waren.

Maar als $O_2$ laag was, zouden ze ook niet hoog moeten hebben? $CO_2$?

Ik ben geen expert in grotecologie, maar het lijkt me niet zo vreemd dat de snelheid van $O_2$ consumptie door de jongens kan de capaciteit van de omgeving om te produceren of vrij te geven overschrijden $O_2$ van organische bronnen, opgeloste bronnen of ventilatie, zonder hun snelheid van $CO_2$ productie die het milieu overweldigt $CO_2$ wasbak. Ik heb op de een of andere manier geen goed bewijs voor deze speculatie.

Wat als het? is een luchtdichte container?

Sfeervol $CO_2$ ligt in de orde van 400 ppm, of 0,04%. Normale niveaus in het lichaam zijn 5% (40 mm Hg / 760). We vertrouwen op dit verloop om de te dumpen $CO_2$ geproduceerd door cellulaire ademhaling met behulp van ventilatie, maar kan nog steeds met moeite werken met 5% $F_{iCO2}$. Ernstige problemen (dezelfde referentie) komen voor op hogere niveaus. Nogmaals, in dit specifieke geval zijn we buiten mijn persoonlijke expertise (verdomme, Jim, ik ben een dokter, geen ruimtevaart- of duikbootarts!), maar in een luchtdichte container zonder een $CO_2$ zinken, als $CO_2$ niveaus waren hoger dan 5% en stijgen, ik zou verwachten dat u dit direct zou moeten aanpakken $CO_2$. Als het een kleine container is, zou het toevoegen van andere gassen uit jerrycans onder druk, of het naar binnen pompen van gassen de $F_{iCO2}$ volgens de wet van Dalton, op voorwaarde dat je de snelheid van $CO_2$ productie door de jongens. Indien $CO_2$ zich hadden opgehoopt in het bloed van de jongens (hypercapnoe), zouden ze ook hun ventilatie (moeten) verhogen, meer $CO_2$ naar de kamer.


Medische zuurstof mag geen luxe zijn: een goedkopere manier ontwikkelen om het te produceren

Medische zuurstof. Krediet: Shutterstock/Poh Smith

Ooit hebben mensen zuurstof als een mensenrecht beschouwd. Maar de pandemie heeft aangetoond dat toegang tot zuurstof – in pure vorm, voor medisch gebruik – een luxe is in de meeste lage- en middeninkomenslanden.

Toegang krijgen tot zuivere zuurstof voor medische behandelingen is een gecompliceerde, dure en vaak zeer gevaarlijke zaak. De huidige situatie in India is een harde herinnering aan deze kwestie. De tweede golf van COVID-19 heeft het land hard getroffen, het totale aantal doden is net de 200.000 gepasseerd. Zuurstof is schaars.

Vanwege de huidige noodsituatie hebben Indiase burgers zich tot de zwarte markt gewend om zuurstof te kopen die ver boven de normale prijs ligt.

Dit is mede veroorzaakt door de manier waarop zuurstof over de hele wereld wordt geproduceerd, opgeslagen en getransporteerd. Daarom werken wetenschappers zoals ik aan een goedkoper alternatief.

Zuurstof wordt meestal gewonnen uit vloeibare lucht. Ingenieurs veranderen de lucht die we inademen in een vloeistof, met behulp van een combinatie van processen die gassen afkoelen totdat ze condenseren. Zodra ze erin geslaagd zijn de mix vloeibaar te maken, gebruiken ze distillatie - hetzelfde proces dat wordt gebruikt om whisky en gin te maken - om lucht te scheiden in de verschillende componenten, waaronder zuurstof.

Dit proces vereist enorme hoeveelheden energie en enorme industriële faciliteiten, dus het is beperkt tot slechts een paar gebieden in de wereld, de meeste in het mondiale noorden. Vloeibare zuurstof moet onder grote druk worden opgeslagen en vervoerd, wat ernstige logistieke problemen en veiligheidsproblemen met zich meebrengt - zuurstof is echt explosief.

Dit betekent dat het belangrijkste knelpunt van de zuurstofproductie juist de flessen zijn. De VS vertrouwt op zware buizen om zuurstof onder druk te transporteren. In Europa vindt het transport voornamelijk plaats via vloeibare zuurstof die in grote tanks wordt vervoerd. Voor lage-inkomenslanden gebeurt de distributie in flessen.

Maar de markt voor zuurstofflessen wordt in het nauw gedreven door slechts een handvol chemische bedrijven. Het gebruik van flessen voegt ook een extra veiligheidslaag toe, aangezien een juiste behandeling ervan verschillende voorzorgsmaatregelen en een goede training vereist. Ontwikkelingslanden missen dus zowel de infrastructuur om vloeibare zuurstof te produceren als die om het gemakkelijk en goedkoop naar een ziekenhuis te vervoeren.

Een andere manier om zuurstof te 'maken' is het gebruik van concentrators, apparaten die selectief stikstof verwijderen - het gas dat 78% van onze atmosfeer uitmaakt - met behulp van een reeks membranen, poreuze materialen en filters. Deze werden halverwege de jaren 70 geproduceerd en de technologie is zeer goed ingeburgerd.

Deze apparaten zetten lucht om in een stroom met zuurstof verrijkt gas, meestal boven de 95% (de rest bestaat voornamelijk uit argon). Dit is meestal goed genoeg voor ademhalingstoestellen en ventilatoren. Het voordeel van een concentrator is dat deze kan worden geproduceerd als een klein apparaat voor gebruik in ziekenhuizen of verzorgingshuizen. Er bestaan ​​nu commercieel verkrijgbare concentratoren, maar ze zijn duur en moeilijk te produceren in ontwikkelingslanden.

Daarom zoeken wetenschappers zoals ik naar oplossingen. Mijn team bestudeert nieuwe soorten materialen die gassen opslaan en scheiden, waarvan sommige potentieel betaalbare oplossingen bieden voor apparaten zoals zuurstofconcentrators. We ontwikkelen twee hoofdtypen materialen: zeolieten (kristallen van silicium, aluminium en zuurstof) en metaal-organische raamwerken (meestal MOF's genoemd). Beide zijn zeer poreuze materialen, je kunt ze voorstellen als miniatuur sponzen ter grootte van een molecuul.

Net als sponzen absorberen deze poreuze materialen meer vloeistoffen dan je intuïtief zou vermoeden. Hoewel de miljoenen poriën in zeolieten en MOF's misschien klein lijken, is hun totale oppervlakte monumentaal. In feite heeft één gram van bepaalde recordbrekende MOF's een oppervlakte van meer dan 7.000 vierkante meter.

Kleine hoeveelheden zeolieten en MOF's kunnen enorme hoeveelheden vloeistoffen opslaan, vaak gassen, en ze zijn gebruikt bij gasopslag, zuivering, koolstofafvang en waterwinning.

Sommige van mijn team, die samenwerken met het ingenieursbureau Cambridge Precision en het Centre for Global Equality, zijn begonnen te onderzoeken of ze kunnen worden gebruikt om zuurstof op te slaan. We hebben een eerste prototype ontwikkeld dat werkt. We hopen over twee maanden een definitief prototype te hebben en daarna moeten we medische goedkeuring vragen.

Het principe is vrij eenvoudig. We hebben een aluminium cilinder vol poreuze materialen waar we een luchtstroom doorheen laten circuleren. Dit zuivert de zuurstof tot 95%, terwijl de rest voornamelijk argon is. Stikstof zit vast in de zeoliet vanwege de manier waarop de elektrische lading wordt verdeeld in stikstofatomen, wat betekent dat het sterker interageert met het elektrische veld van de zeoliet. Zuurstof en argon zijn dat niet.

De stikstof blijft daarom gevangen in de miljoenen kleine poriën, en we ledigen ze later nadat we onze zuurstof hebben opgeslagen.

Meestal commercialiseren we onze poreuze materialen via Immaterial, een spin-out van de Universiteit van Cambridge. Toch leek het immoreel om enorme winsten te maken met de verkoop van zuurstof in een pandemie. In Afrika is zuurstof bijvoorbeeld vijf keer duurder dan in Europa en de VS. Ons team en Immaterial hebben daarom samengewerkt met andere wetenschappers in Cambridge om het Oxygen and Ventilator System Initiative, OVSI, op te richten met als doel het bevorderen en produceren van betaalbare zuurstofbehandelingen.

We hopen dat de voordelen van een goedkoop zuurstofconcentratorapparaat de pandemie zullen overleven. Zuurstofvoorziening is essentieel voor de behandeling van longontsteking bij kinderen en chronische longziekten - beide aandoeningen waaraan wereldwijd meer mensen overlijden dan aids of malaria. Iedereen zou toegang moeten hebben tot zuurstof, en technologie zoals de onze zou op een dag kunnen helpen die toegang te bieden.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.


Zuurstoftekort: de stille moordenaar

Verwonding of overlijden als gevolg van zuurstofgebrek is een veelvoorkomend gevaar in de petrochemische, raffinage- en andere industrieën, en besloten ruimten kunnen, als ze niet goed worden bewaakt, gevaren opleveren voor arbeiders en reddingswerkers.

Giftig gas is vaak de oorzaak wanneer werknemers onnodig sterven door verstikking in omgevingen waar de zuurstof daadwerkelijk wordt uitgeput door gassen zoals stikstof. In bijzonder tragische gevallen zijn andere werknemers of eerstehulpverleners omgekomen bij het redden van werknemers die vastzaten in zuurstofarme omgevingen.

Om deze incidenten te voorkomen, hebben OSHA, het National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) en andere federale/overheidsinstanties tal van voorschriften, vereiste procedures en vergunningsprocedures ingevoerd. Ze bieden ook uitgebreide preventieve educatieve literatuur en kondigen grote handhavingsacties aan.

OSHA-onderzoeken naar sterfgevallen door werknemers veroorzaakt door zuurstoftekort of giftig gas onthullen bijna altijd het niet installeren van veiligheidssystemen of het gebruik van persoonlijke beschermingsmiddelen en het niet volgen van de juiste veiligheidsprocedures, vooral in besloten ruimten. De huidige vaste monitoringsystemen voor zuurstoftekort en toxische gassen zijn zeer betrouwbaar, relatief eenvoudig te installeren en te bedienen en bieden eenvoudig onderhoud. Ze bieden uitstekende bescherming voor werknemers, eerstehulpverleners en fabrieksapparatuur.

Het niet bieden van een veilige werkomgeving kan kostbaar zijn in termen van meer dan dollars en centen. Ten eerste is er een tragisch verlies aan mensenlevens, waaronder zowel werknemers die de belangrijkste slachtoffers zijn als potentiële reddingswerkers. Dan zijn er nog de kosten van het onderzoek, corrigerende maatregelen, boetes van regelgevende instanties en grote rechtszaken over aansprakelijkheid die een bedrijf volledig kunnen uitputten, zowel financieel als in termen van bedrijfsfocus van het personeel.

Zuurstoftekort

Mensen ademen normaal gesproken lucht in die 20,9 vol.% zuurstof is onder normale atmosferische drukomstandigheden. Wanneer de zuurstofconcentratie zelfs maar iets daalt met iets meer dan 1 procent tot 2 procent, beginnen mensen de effecten onmiddellijk te voelen. Gezonde personen zijn niet in staat om zwaar te werken en hun coördinatie kan worden aangetast in zuurstofomgevingen van 15 tot 19 procent. Met de uitputting van zuurstof tot een mengsel van slechts 10 tot 12 procent, neemt de ademhaling toe, worden de lippen blauw en wordt het beoordelingsvermogen aangetast. Flauwvallen en bewusteloosheid beginnen op te treden bij 8 tot 10 procent zuurstof. De dood treedt op in 8 minuten bij 6 procent tot 8 procent zuurstofterugwinning is mogelijk na 4 tot 5 minuten als zuurstof wordt hersteld. Deze waarden zijn bij benadering en kunnen sterk variëren, afhankelijk van iemands gezondheid, fysieke activiteit en de specifieke werkomgeving waarmee hij of zij wordt geconfronteerd.

Er zijn verschillende oorzaken die leiden tot zuurstofgebrek. Lekkende materialen uit opslagtanks, aardgasleidingen, proceskleppen en meer geven gas vrij dat zuurstof verdringt in slecht geventileerde of besloten ruimten. Ontbindend organisch materiaal, zoals dierlijk, menselijk of plantaardig afval, produceert methaan, koolmonoxide, kooldioxide en waterstofsulfide die zuurstof verdringen of verbruiken. Zelfs corrosie, zoals roest, of fermentatie of andere vormen van oxidatie, verbruiken zuurstof en vormen een gevaar.

Besloten ruimten

Zuurstoftekort komt vaak voor in besloten ruimten, die worden gedefinieerd als groot genoeg en zo geconfigureerd dat een persoon het toegewezen werk kan betreden en uitvoeren. Besloten ruimten hebben beperkte middelen voor binnenkomst of vertrek, en ze zijn niet ontworpen voor continue bezetting door werknemers.

Sommige besloten ruimten zijn aangewezen als vergunningplichtige ruimten. Deze gebieden hebben materiaal dat kan worden opgeslokt en zijn zo geconfigureerd dat een werknemer of hulpverlener kan worden opgesloten of verstikt door naar binnen convergerende muren. Ze hebben een vloer die helt of taps toeloopt naar een kleinere doorsnede, of ze kunnen een ander erkend ernstig veiligheids- of gezondheidsrisico hebben.

Veel besloten ruimtes zijn gemakkelijk te herkennen, zoals mangaten, riolen, ketels, silo's, schepen, vaten, pijpleidingen, tunnels, opslagtanks, scheepscompartimenten en ondergrondse gewelven. Andere besloten ruimten zijn minder voor de hand liggend, zoals water- en ontvettingstanks met open bovenzijde, open putten en omhulsels met toegang via de onderkant. Deze besloten ruimten verbieden natuurlijke ventilatie, zijn potentiële bronnen van gasontwikkeling en kunnen voorkomen dat gassen ontsnappen om een ​​gevaarlijke atmosfeer te veroorzaken.

Laten we eerlijk zijn: als een werkruimte niet goed wordt geventileerd of als er gevaarlijke materialen worden gebruikt, is er een ernstig potentieel voor zuurstofarme of giftige gassen die schadelijk kunnen zijn voor werknemers of reddingswerkers. Explosieve en giftige gassen, waaronder waterstofsulfide en koolmonoxide, in combinatie met een gebrek aan zuurstof, zijn de oorzaak van de meeste ongevallen in besloten ruimten.

Heroïsche inspanningen van aspirant-redders die worden overvallen door zuurstoftekort of andere giftige gassen, resulteren in feite in 60 procent van alle dodelijke slachtoffers. Als er zich een ongeluk voordoet, luid dan alarm, schakel hulp in en bel de professionals. Eén slachtoffer van een ongeval is meer dan genoeg. Voer geen reddingspoging uit zonder het gevaar te kennen, de vereiste reactie te begrijpen en de juiste veiligheidsuitrusting te gebruiken.

Edward Naranjo is productmanager voor General Monitors (http://www.generalmonitors.com).

Zijbalk: eenvoudige preventiestappen

U kunt ongevallen met zuurstoftekort, giftig of brandbaar gas en besloten ruimten voorkomen. Er zijn veel bedrijven die gespecialiseerd zijn in het beoordelen van gevaarlijke werkomgevingen - zelfs verzekeringsmaatschappijen zijn vaak bereid om te helpen. Leveranciers van vaste veiligheidsbewakingssystemen en persoonlijke beschermingsmiddelen zullen doorgaans hun jarenlange ervaring met hun klanten delen.

Het enige dat u nodig heeft, zijn een paar e-mails of telefoontjes en u krijgt informatie over vaste of persoonlijke gasdetectoren en vele andere apparaten die zijn ontworpen om de veiligheid van uw installatie of faciliteit te verbeteren. Beter nog, ga naar het internet, want de informatiebronnen die tegenwoordig beschikbaar zijn, zijn uitgebreider dan ooit.

Fabrikanten van veiligheidsbewakingsapparatuur hebben ook het voordeel dat ze regelmatig potentiële gevaren in meerdere industrieën bespreken. Ze zien dezelfde of vergelijkbare gevaren, problemen en zorgen bij meerdere bedrijven en in veel verschillende fabrieksomgevingen. Ze kunnen hun expertise en geleerde lessen toepassen op manieren die u in eerste instantie misschien niet zou overwegen. Het kan u hoofdpijn, tijd, geld en levens besparen.

Zijbalk: Overheidsvoorschriften

Bij het werken in besloten ruimten met zuurstofarme of giftige gasomgevingen, zijn er specifieke overheidsvoorschriften die van toepassing zijn om werknemers te beschermen. Deze omvatten, maar zijn niet beperkt tot, het volgende:


Vier minuten: leven en dood in besloten ruimtes

Van alle gevaren op de werkplek zijn besloten ruimtes enkele van de meest misleidende. Wat lijkt op een "normale" ruimte kan een dodelijke val zijn: gevuld met gevaarlijke gassen of, net zo waarschijnlijk, zonder zuurstof.

Vier minuten is alles wat nodig is om een ​​'redding' van een besloten ruimte te laten veranderen in een oefening om het lichaam op te halen. Na slechts vier minuten zonder zuurstof is het zeer waarschijnlijk dat een werknemer die geen ademhalingstoestel draagt, hersenbeschadiging of de dood zal oplopen.

Gevaarlijke atmosferen zijn op verschillende plaatsen te vinden. Een gevaarlijke atmosfeer kan ontvlambare of explosieve gassen, dampen of nevels bevatten in een concentratie van meer dan 10 procent van de onderste ontvlambare grens (LFL) of onderste explosiegrens (LEL). Brandbaar stof met een concentratie die gelijk is aan of hoger is dan de LFL, wordt ook als een gevaarlijke atmosfeer beschouwd. Atmosferische zuurstofconcentraties van minder dan 19,5 procent (zuurstoftekort) of meer dan 23,5 procent (zuurstofverrijking) op zeeniveau kunnen de dood veroorzaken in een besloten ruimte, evenals atmosferische concentraties van elke stof met een acuut toxisch effect boven de PEL, en elke andere atmosferische aandoening die onmiddellijk gevaarlijk is voor het leven of de gezondheid (IDLH).

Sommige lijken voor de hand liggend – een tank met oplosmiddelen, treinwagons die worden gebruikt om gevaarlijke chemicaliën te vervoeren, riolen – terwijl andere dat minder zijn: een diep zwembad met zes centimeter water en algen op de bodem, een afvoerschacht die niet bijzonder diep en is niet volledig ingesloten.

De arbeider droeg geen onafhankelijk ademhalingsapparaat of persoonlijke valbescherming toen de emmer hem naar beneden liet zakken in de schacht met een diameter van 4,5 ft en bekleed met beton. Het bleek dat er niet genoeg zuurstof in de schacht was om in leven te blijven en omdat hij geen onafhankelijk ademhalingsapparaat droeg, verstikte de arbeider. Hij verloor het bewustzijn door de zuurstofarme atmosfeer in de besloten ruimte en viel 40 voet, verdrinking in een voet water op de bodem van de schacht.

Hoofdaannemer Tyler Development bouwde een eengezinswoning in de omgeving van Bel Air en had de werkgever van de werknemer – D&D Construction – uitbesteed voor het installeren en onderhouden van palen van gewapend beton die bekend staan ​​als caissons op het terrein, volgens een rapport van Cal/ OSHA. Het bureau voor veiligheid en gezondheid op het werk noemde Tyler Development en D&D Construction Specialties Inc. voor een gecombineerde $ 352.570 voor 10 ernstige en opzettelijke gezondheid en veiligheid.

Tyler Development kreeg een boete van $ 14.870 voor vijf vermeende schendingen, waarvan drie ernstig, voor het niet beoordelen van de werkplek op mogelijke vergunningsplichtige besloten ruimtes, ervoor zorgen dat de onderaannemer (D&D) aan alle vereisten voldeed om te voldoen aan een vergunningsruimteprogramma en werknemers te beschermen van het gevaar van gespietst door alle versterkte stalen uiteinden te bewaken die tot zes voet boven het werkoppervlak uitsteken.

In totaal heeft D&D een boete van $ 337.700 gekregen voor 13 overtredingen, waaronder twee opzettelijke ernstige ongevallengerelateerd, één opzettelijk ernstig, één ernstig ongevalsgerelateerd, zes ernstig en drie algemeen van aard. Volgens Cal/OSHA slaagde het bedrijf er niet in om:

  • Zorg voor een veilige toegang tot de besloten ruimte.
  • Zorg voor een effectieve methode om de werknemer in de besloten ruimte in geval van nood te redden.
  • Test de omgeving om te bepalen of extra beschermingsmiddelen, zoals een gasmasker of zuurstoftank, nodig waren om veilig in de schacht te kunnen werken.

Beide werkgevers hebben aangegeven in beroep te gaan tegen de citaten: Tyler Development heeft op 26 april een beroepspakket ingediend bij de Occupational Safety and Health Appeals Board (OSHAB) en D&D Construction heeft op 9 mei beroep aangetekend. Werkgevers hebben 15 dagen na ontvangst van citaten om intentie in te dienen. in beroep gaan.

Geen van beide bedrijven voldeed aan de vereiste procedures voor besloten ruimten, volgens Cal/OSHA, en D&D Construction werd eerder in 2012 aangehaald voor soortgelijke veiligheidsschendingen op een andere werklocatie.

Nadruk op besloten ruimtes

Het jaar 2011 was bijzonder dodelijk voor krappe ruimtes in Californië. De staat kende zeven sterfgevallen door de beperkte ruimte. In 2012 lanceerde de staat een speciaal aandachtsprogramma voor besloten ruimtes. Volgens Cal/OSHA-woordvoerder Frank Polizzi: "Het programma voor de nadruk op besloten ruimten is in 2012 in het leven geroepen om het bewustzijn van de gevaren die gepaard gaan met werken in besloten ruimten te vergroten en ervoor te zorgen dat werkgevers de procedures volgen om deze gevaren te voorkomen. Het veiligheidsprogramma omvat training in het identificeren van gevaren, het opstellen van een veiligheidsplan en reddingsprocedures."

Een besloten ruimte wordt gedefinieerd als een ruimte die groot genoeg is en zo is ingericht dat een medewerker fysiek kan betreden en werkzaamheden kan verrichten. Het heeft beperkte openingen voor in- en uitgang en is niet ontworpen voor continue bezetting door werknemers. Een besloten ruimte wordt ook gedefinieerd als een ruimte waar de toegang of uitgang moeilijk is en waar de bestaande ventilatie onvoldoende is om gevaarlijke luchtverontreinigingen te verwijderen, er sprake is van zuurstofverrijking (boven 23,5 procent) of een correct zuurstoftekort (minder dan 19,5 procent).

"Het [programma voor besloten ruimten van de staat] helpt werkgevers gevaren te identificeren en effectieve veiligheidsplannen op te stellen die luchtmonitoring, reddingsprocedures en training omvatten voordat het werk begint", aldus Cal/OSHA Chief Juliann Sum.

Het Cal/OSHA-programma legt de nadruk op planning en training. De opleiding omvat in ieder geval:

  • Erkenning van ruimtegevaren in de vergunning.
  • Beheersing van gevaren in de vergunningruimte.
  • Gebruik van atmosferische bewakingsapparatuur.
  • Gebruik en onderhoud van persoonlijke beschermingsmiddelen zoals ademhalingstoestellen.
  • Gebruik en onderhoud van reddingsmiddelen.
  • Jaarlijkse praktijk van reddingsoperaties voor vergunningen.
  • Vaardigheid in eerste hulp en cardiopulmonale reanimatie (CPR).
  • Documentatie van de opleiding.

Niet alle besloten ruimtes hebben een vergunning nodig om binnen te komen. Als er passende monitoring van de luchtkwaliteit is uitgevoerd en de atmosfeer geen gevaren bevat die de dood of ernstig lichamelijk letsel van werknemers kunnen veroorzaken, dan wordt de ruimte beschouwd als een niet-toegelaten besloten ruimte.

Er zijn echter nog steeds schriftelijke bedienings- en reddingsprocedures vereist.

Zoals Cal/OSHA opmerkt in zijn gids voor besloten ruimten, "Is het veilig om een ​​besloten ruimte te betreden", leiden vergunningplichtige besloten ruimten tot een aantal aanvullende vereisten. Een vergunningplichtige besloten ruimte heeft de volgende kenmerken:

  • Bevat of kan een gevaarlijke atmosfeer bevatten (bijv. verfverdunner).
  • Bevat een materiaal dat de deelnemer kan verzwelgen (bijv. vloeistof, aarde).
  • Bevat naar binnen convergerende wanden of een vloer die naar beneden helt en taps toeloopt naar een kleinere doorsnede waar een deelnemer kan worden opgesloten of verstikt.
  • Bevat elk ander erkend ernstig veiligheids- of gezondheidsrisico (bijv. onveilige temperatuur, elektrische schok, bijtende chemicaliën.

Werkgevers met vergunningplichtige besloten ruimten moeten waarschuwingsborden plaatsen die onbevoegde toegang voorkomen, de gevaren in de besloten ruimte identificeren, procedures opstellen voor het veilig betreden van besloten ruimten en werknemers opleiden in deze procedures, een vergunningensysteem creëren, geschikte bewakingsapparatuur en PBM verstrekken voor het betreden van besloten ruimten en het ontwikkelen en implementeren van reddingsprocedures.

Redden

Bij twee van de dodelijke incidenten in besloten ruimten in 2011 in Californië, werd een reddingspoging ondernomen door collega's zonder de juiste evacuatietraining, wat resulteerde in de dood van een werknemer en ernstige verwondingen van twee werknemers. In feite zijn tweederde van de sterfgevallen in besloten ruimten potentiële redders.

Ten minste één medewerker ter plaatse moet zijn opgeleid in eerste hulp en reanimatie, en alle leden van het aangewezen reddingsteam moeten zijn opgeleid om de persoonlijke beschermingsmiddelen en reddingsuitrusting te gebruiken en te onderhouden en om als redder op te treden bij jaarlijkse gesimuleerde noodoefeningen in besloten ruimten. Zelfs getrainde reddingswerkers zijn omgekomen tijdens reddingspogingen in besloten ruimten, dus oefeningen zijn absoluut noodzakelijk.

Afhankelijk van de ernst van de noodsituatie kunnen verschillende reddingsmethoden worden toegepast. Als de werknemer in staat is zichzelf te redden met communicatie en eventuele hulp van de paraat, dan heeft dat de voorkeur als ontsnappingsmethode. Vaak is dat niet mogelijk omdat werknemers in gevaarlijke omstandigheden zo snel kunnen worden overwonnen. Zoals Cal/OSHA opmerkt in zijn gids voor besloten ruimten: "Iedereen die bij een redding betrokken is, moet ervan uitgaan dat de ruimte dodelijk is en dat in het ergste geval redding nodig kan zijn."

Reddingen kunnen worden uitgevoerd door een andere werknemer of een professionele hulpverlener, maar er moet ten minste één hulpverlener onmiddellijk ter plaatse beschikbaar zijn en alle hulpverleners moeten volledig zijn opgeleid, bekend zijn met de ruimte en gekwalificeerd zijn om als hulpverlener op te treden. Kwalificaties omvatten kennis van en ervaring in het werken met alle gevaren die verband houden met reddingsoperaties en het betreden van besloten ruimten, evenals bekendheid met reddingsuitrusting, waaronder:

  • Full body harnas met ophaallijn bevestigd
  • Polsbandjes (kunnen worden gebruikt bij reddingsacties wanneer kan worden aangetoond dat ze de veiligste en meest effectieve reddingsmiddelen zijn) Handgezwenkte mechanische lier en driepoot (vereist wanneer de deelnemer anderhalve meter of meer onder de ingang is)
  • Ladder
  • Explosieveilige verlichting
  • MKBA/SAR
  • Brancard
  • Goedgekeurde hoofdbescherming

Er zijn twee soorten redding: redding bij binnenkomst en redding bij niet-binnenkomst. Redding zonder toegang is de op één na beste aanpak wanneer zelfredding niet mogelijk is, omdat redding zonder toegang direct kan worden gestart en voorkomt dat extra personeel wordt blootgesteld aan niet-geïdentificeerde en/of ongecontroleerde gevaren in besloten ruimten. Vaak zijn de ruimtes die een redding zonder toegang mogelijk maken schachten waar een medewerker naar beneden is geklommen of in de ruimte is neergelaten. Bij de redding worden uitrustingen en andere reddingshulpmiddelen gebruikt om een ​​arbeider omhoog en uit de besloten ruimte te trekken. In situaties waarin de configuratie van de ruimte of andere elementen de verwijdering van de werknemer verhinderen, kan redding bij binnenkomst de enige oplossing zijn.

In die gevallen betreden hulpverleners de ruimte om de werknemer op te halen of hem of haar te voorzien van noodhulp zoals reanimatie, eerste hulp en lucht via SCBA of een beademingsapparaat (SAR), indien nodig. De best practices in "Is het veilig om een ​​besloten ruimte te betreden?" aangeven dat er van tevoren een reddingsplan voor binnenkomst moet worden ontwikkeld in het geval van een noodsituatie waarvoor het reddingsplan zonder binnenkomst niet geschikt is.

Werkgevers zijn verantwoordelijk voor het beoordelen van ALLE gevaren die samenhangen met het betreden van besloten ruimten en plannen niet alleen een succesvolle toegang tot besloten ruimten, maar ook voor elk type reddingsoperatie die nodig kan zijn als er iets misgaat. Er is geen gebrek aan begeleiding voor werkgevers over besloten ruimten en de gevaren die deze voor werknemers opleveren.

Maar zoals Polizzi van Cal/OSHA opmerkt: "Er vallen nog steeds sterfgevallen in besloten ruimten, deels vanwege een gebrek aan bewustzijn of begrip van de gevaren en vereisten van het betreden van en werken in besloten ruimten, of een onwil om die vereisten te volgen. "

Ondanks OSHA-standaard 29 CFR 1910.146(c)(1) – Permit-Required Confined Spaces – en programma's met speciale nadruk zoals Cal/OSHA's Confined Space Emphasis Program, evenals tientallen en tientallen interpretatiebrieven gevonden op de OSHA-website, blijft er verwarring bestaan ​​over besloten ruimtes, zelfs bij werkgevers die dat willen om te voldoen aan de voorschriften en om werknemers te beschermen.

Zoals John Rekus, MS, CIH, CSP, schreef in een artikel uit 2001 voor: EHS vandaag ("Besloten ruimtes: Myths, Magic, Urban Legends and the Facts"), "Veel van de 'populaire' informatie die circuleert over besloten ruimtes is gewoon verkeerd. Besloten ruimtes hoeven niet te worden geëtiketteerd. Zuurstofniveaus van 19,5 procent zijn niet #39 niet per se 'veilig' om binnen te komen. De enkele mogelijkheid dat er een atmosferisch gevaar bestaat, betekent niet noodzakelijkerwijs dat een besloten ruimte een vergunningsruimte is. Medewerkers een video van 20 minuten laten zien of ze naar een eendaagse staat sturen -gesponsord seminar van het brandreddingsinstituut betekent niet dat ze zijn opgeleid."

Volgens Rekus, auteur van The Complete Confined Spaces Handbook, "is het betreden van besloten ruimtes misschien wel het meest complexe gebied op het hele gebied van veiligheid en gezondheid op het werk, omdat het niet alleen kennis vereist, maar ook deskundige technische kennis van een breed spectrum van gespecialiseerde gebieden zoals zoals procesgevarenanalyse, luchtbemonsteringsmethodologie, lockout/tagout, toxicologie, ademhalingsbescherming, industriële ventilatie, beschermende kleding tegen chemicaliën, noodplanning, instrumentatie en training van werknemers... In het geval van besloten ruimtes worden veel onwaarheden, mythen en stedelijke legendes herhaald, dus vaak dat mensen ze uiteindelijk geloven. Erger nog, ze geven ze door aan anderen."


Invoering

A cryogenic liquid is defined as a liquid with a normal boiling point below -240°F (-150°C, 123°K). The most commonly used industrial gases that are transported, handled, and stored in the liquid state at cryogenic temperatures are argon, helium, hydrogen, nitrogen, and oxygen. There are a number of general precautions and safe practices that must be observed because of the extremely low temperatures and high rates of conversion into gas of all the cryogenic liquids. There are also specific precautions that must be followed where a particular liquid may react with contaminants or may present other hazards associated with that particular product such as asphyxiation or flammability.

As always, end users should have and be thoroughly familiar with the Material Safety Data Sheet (MSDS) for their specific product. All operators must be familiar with the instructions provided with the equipment to be used with the cryogenic liquid.

General Safety Precautions

Many of the safety precautions observed for gases in the gaseous state also apply to the same gases in the liquid state. However, each cryogenic liquid has its own unique properties. Also, all cryogenic liquids involve potential hazards that stem from the following properties:

All cryogenic liquids are extremely cold. Cryogenic liquids and their vapors can rapidly freeze human tissue and can cause many common materials such as carbon steel, rubber, and plastics to become brittle or even break under stress. Cryogenic liquids in containers and piping at temperatures at or below the boiling point of liquefied air [-318°F (-194°C, 79°K)] can actually condense the surrounding air and can cause a localized oxygen-enriched atmosphere. Extremely cold cryogens such as hydrogen and helium can even freeze or solidify the surrounding air.

All cryogenic liquids produce large volumes of gas when they vaporize. For example, one volume of liquid nitrogen at atmospheric pressure vaporizes to 694 volumes of nitrogen gas at 68°F (20°C). A cryogenic liquid cannot be indefinitely maintained as a liquid even in well-insulated containers. If these liquids are vaporized in a sealed container, they can produce enormous pressures that could rupture the container. For this reason pressurized cryogenic containers are normally protected with multiple devices for over-pressure prevention. Common pressure-relief devices are a pressure-relief valve for primary protection and a rupture disc for secondary protection. All sections of equipment that may allow for the liquid to become trapped must be protected by a pressure-relief device as shown below. The product vented by these relief devices should be routed to a safe outdoor location or a well-ventilated area.

Vaporization of a cryogenic liquid, except oxygen, in an enclosed area can cause asphyxiation by displacing the air. Vaporization of liquid oxygen in an enclosed area can cause oxygen enrichment, which could saturate combustibles in the area such as workers’ clothing. This can cause a fire if an ignition source is present. Although oxygen is not flammable it will support and vigorously accelerate the combustion of other materials. Most cryogenic liquids are odorless, colorless, and tasteless when vaporized into the gaseous state. Most liquids also have no color except liquid oxygen, which is light blue. However, extremely cold liquids and their vapors have a built-in warning property that appears whenever they are exposed to the atmosphere. The cold “boil-off” gases condense the moisture in the surrounding air, creating a highly visible fog. This fog can also be formed around cold equipment when no release of the cold liquid or vapors has occurred.

However, Fog clouds do not define the vapor cloud. They define the area where the vapors are cold enough to condense the moisture in the air. The vapors can extend well beyond the fog cloud depending on the product and atmospheric conditions. Although fog clouds may be indicative of a release, they must never be used to define the leak area and should not be entered by anyone. The dense fog clouds associated with the handling or transfer of cryogenic liquids can obstruct visibility. Care should be exercised so that any clouds do not interfere with vehicle traffic or safety escape routes.

Behandeling

Always handle cryogenic liquids carefully. Their extremely low temperatures can produce cryogenic burns of the skin and freeze underlying tissue. When spilled on a surface, they tend to spread as far as the quantity of liquid spilled and the physical confines of the area permit. They can cool large areas. The vapors coming from these liquids are also extremely cold and can produce burns. Exposure to these cold gases, which is too brief to affect the skin of the face or hands, may affect delicate tissues, such as the eyes.

Stand clear of boiling and splashing liquid and the cold vapors that are released. Boiling and splashing always occur when filling a warm container or when inserting objects into the liquid. Always perform these operations slowly to minimize the splashing and boiling.

Never allow any unprotected part of your body to touch uninsulated pipes or vessels containing cryogenic liquids. The extremely cold material may stick fast to skin and tear the flesh when you attempt to withdraw it. Even nonmetallic materials are dangerous to touch at these low temperatures. Use tongs to immerse and remove objects from cryogenic liquids. In addition to the hazards of frostbite or flesh sticking to cold materials, objects that are soft and pliable at room temperature, such as rubber or plastics, are easily broken because they turn brittle at low temperatures and may break when stressed.

Personal Protective Equipment (PPE)

One must be thoroughly familiar with the properties and safety considerations before handling a cryogenic liquid and its associated equipment. The eyes are the most sensitive body part to the extreme cold of the liquid and vapors of cryogenic liquids. The recommended personal protective equipment for handling cryogens includes a full face shield over safety glasses, loose-fitting thermal insulated or leather gloves, long sleeve shirts, and trousers without cuffs. In addition, safety shoes are recommended for people involved in the handling of containers. Depending on the application, special clothing suitable for that application may be advisable.

A special note on insulated gloves: Gloves should be loose-fitting so they are able to be quickly removed if cryogenic liquid is spilled on them. Insulated gloves are not made to permit the hands to be put into a cryogenic liquid. They will only provide short-term protection from accidental contact with the liquid. In emergency situations, self-contained breathing apparatus (SCBA) may be required.

Special Inert Gas Precautions

The potential for asphyxiation must be recognized when handling inert cryogenic liquids. Because of the high expansion ratios of cryogenic liquids, air can quickly be displaced. Oxygen monitors are recommended whenever cryogenic liquids are handled in enclosed areas. People should not be permitted in atmospheres containing less than 19.5% oxygen without supplied air. Liquid helium has the potential to solidify air, which can block pressure-relief devices and other container openings. This can result in pressure buildup that may rupture the container.

Special Oxygen Precautions

There can be no open flames in any areas where liquid oxygen is stored or handled. Do not permit liquid oxygen or oxygen-enriched air to come in contact with organic materials or flammable or combustible substances of any kind. Some of the organic materials that can react violently with oxygen when ignited by a spark or even a mechanical shock are oil, grease, asphalt, kerosene, cloth, tar, and dirt that may contain oil or grease. If liquid oxygen spills on asphalt or other surfaces contaminated with combustibles, do not walk on or roll equipment over the spill area. Keep sources of ignition away for 30 minutes after all frost or fog has disappeared. Any clothing that has been splashed or soaked with liquid oxygen or exposed to high oxygen concentrations should preferably be removed immediately and aired for at least an hour. Personnel should stay in a well-ventilated area and avoid any source of ignition until their clothing is completely free of any excess oxygen. Clothing saturated with oxygen is readily ignitable and will burn vigorously.

Special Hydrogen Precautions

No ignition of any kind in any area where liquid hydrogen is stored or handled. All major pieces equipment should be properly grounded. All electrical equipment and wiring should be in accordance with National Fire Protection Association Pamphlet 50B and/or National Electrical Code, Article 500. Boil-off gas from closed liquid hydrogen containers used or stored inside buildings must be vented to a safe location. Liquid hydrogen should not be poured from one container to another, or transferred in an atmosphere of air. If this is done, the oxygen in the air will condense in the liquid hydrogen, presenting a possible explosion hazard. Liquid hydrogen also has the potential of solidifying air which can block safety relief devices and other openings, which may lead to rupture of the container. Dewars and other containers made of glass are not recommended for liquid hydrogen service. Breakage makes the possibility of explosion too hazardous to risk. Every effort must be made to avoid spills, regardless of the rate of ventilation, because it is impossible to avoid creating a flammable vapor cloud.

Transfer Lines

A liquid transfer line is used to safely remove liquid product from Dewars or cryogenic liquid cylinders. A typical transfer line for Dewars is connected to a bayonet that provides a means of using product vapor pressure build-up or an external pressure source to remove the liquid. For cryogenic liquid cylinders, the transfer line is connected to the cylinder liquid withdrawal valve. Liquid product is typically removed through insulated withdrawal lines to minimize the vaporization of liquid product to gas. Insulated flexible or rigid lines are used to withdraw product from storage tanks. Connections on the lines and tanks vary by manufacturer. Liquid cylinders designed to dispense gases have valves equipped with standard Compressed Gas Association (CGA) outlets. Suitable pressure regulating equipment may be attached. Valves provided for the withdrawal of liquid product are also equipped with standard CGA outlets, but they are different than the connections used for gaseous withdrawal. This is to prevent accidental introduction of liquid into a gas system, or of gas into a liquid system.

More About Venting From Cryogenic Liquid Containers

All cryogenic containers vent to atmosphere to prevent hazardous pressure buildup inside the container. Typically, there are two levels relatively low pressure vent valves plus a frangible disk that will blow out and vent the entire container if the internal pressure goes beyond a certain point. In order to prevent total evacuation of the container DO NOT VALVE OFF the low pressure poppet valves. While they can be noisy, they are also necessary.

Continuous venting is not normal, this could mean that there is dirt in the vent valve or that it is otherwise damaged. If this occurs, CALL THE VENDOR and ask them to pick up and exchange the container ASAP.

While frost around the top of a venting container is just indicative that the cold, venting vapors are condensing the moisture in the air, frost at the bottom or on the sides of the cylinder indicate that the container is faulty and damaged. Again, CALL THE VENDOR and ask them to pick up and exchange the container ASAP. If the container is dented or otherwise physically damaged, it should not be accepted from the vendor.

E.H.B.O

People suffering from lack of oxygen should be moved to fresh air. If the victim is not breathing, administer artificial respiration. If breathing is difficult, administer oxygen. Obtain immediate medical attention. Self-contained breathing apparatus (SCBA) may be required to prevent asphyxiation of rescue personnel.

For skin contact with cryogenic liquid nitrogen, remove any clothing that may restrict circulation to the frozen area. Do not rub frozen parts, as tissue damage may result. As soon as practical, place the affected area in a warm water bath that has a temperature not in excess of 105°F (40°C). Never use dry heat. Call a physician as soon as possible.

Frozen tissue is painless and appears waxy with a possible yellow color. It will become swollen, painful, and prone to infection when thawed. If the frozen part of the body has been thawed, cover the area with a dry sterile dressing with a large bulky protective covering, pending medical care. In the case of massive exposure, remove clothing while showering the victim with warm water. Call a physician immediately.

If the eyes are exposed to the extreme cold of the liquid nitrogen or its vapors, immediately warm the frostbite area with warm water not exceeding 105°F (40°C) and seek immediate medical attention.


Spacesuits, Firefighters, and Helping Heroes

NASA has developed special suits to handle the harsh environment of space and also to deal with toxic and explosive propellants on the ground. As we all witnessed during the aftermath of the tragedy in New York and Washington, D.C., urban firefighters also have to deal with extreme temperatures and toxic compounds released during fires. Thus it makes sense that NASA technology is being adapted to help firefighters and military bio and chemical hazard cleanup crews.

Work on this life-saving spin-off technology began in 1997, and the first fruits are expected to be ready for commercial sale this December. The program began when firefighter Gary Vincent, now the Assistant Chief of Planning and Research at the Houston Fire Department, brought a badly damaged helmet to NASA Johnson Space Center. He met with NASA engineer Tico Foley to explore ways to use NASA space suit technology to improve firefighter protection, endurance, and safety. “Many problems that they were facing were the same problems that we had already solved for the astronauts’ space suits,” Foley said.

According to Foley, there are three things that limit a firefighter’s time on the front line to about 20 minutes: 1) they run out of fresh air to breath, 2) the fire gets too hot even through protective clothing, and 3) the muscles create heat inside the clothes and get so hot even without a fire, the firefighter can die of heat stroke. Space suit technology is being used to address all three of these problems.

Foley joined a team of ten civil servants and several support contractors including Aerospace Design and Development, Oceaneering Space Systems, Johnson Engineering/SpaceHab, ILC Dover, Delta Temax, and Lockheed Martin, to work on transferring space technology to the private sector.

Critical Cooling

Heat stress kills more firefighters than smoke inhalation and even chemical poisoning. Yet conventional fire protective clothing covers the skin and interferes with perspiration. Trapped sweat and the physical stress of fire fighting combine to make the firefighters body heat and heart rate soar to dangerous levels. Heat stress forces most hazardous materials workers to stop work about every 15 minutes.

Dr. Hal Gier of Aerospace Design and Development, Inc. of Niwot, Colorado, working in cooperation with Kennedy Space Center and the U.S. Air Force, developed a solution. It’s called the Supercritical Air Mobility Pack (SCAMP) system and provides both body cooling and breathing from supercritical cooled (cryogenic) air. The cryogenic compressed air is in a vacuum bottle called a dewar. The cold air passes through a heat exchanger in the backpack where it is warmed by heat from the firefighter’s body to a temperature of about 50 to 60 degrees Fahrenheit that is comfortable to breathe. The firefighter wears an undergarment laced with tubes containing a flowing water and antifreeze mixture. The firefighter’s body heat warms the fluid in the liquid cooling garment. The liquid is then pumped to the heat exchanger where it is cooled by the cold air from the dewar.

PHOTOS: LEFT: The SCAMP system is shown during a demonstration for the BBC program, “Tomorrow’s World,” at the Aurora Training Academy. Photo courtesy Aerospace Design and Development, Inc. RIGHT: Hal Gier, Ph.D., stands behind his invention of a Super Critical Air Mobility Pack (SCAMP). The heat of exertion is absorbed by a cold fluid flowing through tubes in an undergarment. A heat exchanger in the backpack uses this heat to warm the compressed air in the tank for the firefighter to breathe. Photo by Marianne Dyson.

“We don’t carry pure oxygen into a fire because of the fear of explosion,” Foley explained. “Instead, we carry compressed air — like in a SCUBA tank, only lighter weight than a SCUBA tank,” he said. A typical tank weighs about 30 pounds and lasts for a half hour.

Because the SCAMP cooling source is the same air that is being used for breathing, no additional systems are required to provide cooling. “This keeps the total weight of the box and garment to about 28 pounds and gives twice as much air as compressed air (bottles) of the same weight,” Dr. Gier explained.

The super-cooled (-320 degrees F at 750 psi) air is contained in a cryogenic dewar which replaces the standard self-contained breathing apparatus high pressure bottles in use now. “The air bottles they use now came from a similar effort using Apollo technology in the early 70’s,” Foley said.” Before the space program, they used big heavy steel tanks. The current firefighter air bottles, developed from NASA Apollo tanks, are composite material wrapped with Kevlar or fiberglass that gives them lighter weight with greater strength to carry much more air at high pressure.”

Because of higher fluid density and lower pressure in the dewar, the SCAMP backpack is both smaller and lighter than the old Apollo-derived compressed air bottles. The super-cooled air is in a single phase state, allowing SCAMP to be operated in any position, including upside down. The technology behind SCAMP came from the Shuttle program where super critical hydrogen and oxygen are used for life support and fuel cell systems.

A worker wearing a SCAMP unit can remain cool for a full hour of stressful labor, and two hours of moderate activity without having to resort to outside sources of cooling such as ice packs. Also, there is reduced logistics support because fewer air bottles are needed. “It is certain that there will be lives saved by the use of the SCAMP due to the increased time that emergency personnel can work without a refill,” Gier said.

How does the firefighter know when to get a refill? “A capacitor inside the tank measures the density of the air and a computer calculates how much air or time is left,” Foley explained. “The system has a beeper alarm and a liquid crystal display, which can be mounted in the mask to inform the firefighter when it’s time for a recharge.”

Keeping Heat and Toxic Fumes Out

The problem of keeping the firefighter safe from the heat of the fire is addressed by the use of a new fabric in the outer garment. Some existing suits are made from Nomex which was developed in the 1970’s, another spin-off from the Apollo program. Although a great improvement over firefighter suits prior to that time, “A blow torch could blow a hole through Nomex,” Foley explained. “Most current suits are made of a blend of PBI and Kevlar that can hold up to the heat of a blow torch and still withstand a force of 67 pounds before tearing.”


Tico Foley, Ph.D., is wearing the advanced prototype firefighter coat made from a PBO and Kevlar blend outer shell with a carbon felt inner liner insulation. On the left Dr. Foley is holding a sample fabric blend of PBO and Para Aramid (generic name for Kevlar) that was exposed to high heat flux and then withstood 210 pounds of force before bursting. On the right a sample of Nomex shows that the same high heat blows a hole right through the fabric. Photo by Marianne Dyson.

The NASA prototype suits are made of a fabric called Kevlar/PBO (Poly-phenylene benzobisoxazole) that is three times stronger than the PBI/Kevlar blend. “The same blow torch makes it turn dark, but doesn’t make a hole unless you press on it real hard,” Foley said. “This is important because the new fabric will give much more protection against the heat of the fire.”

Used in combination with the SCAMP, the worker would be protected from exposure to toxic fumes as well. “Because of the breathing apparatus, a firefighter would not have to worry about breathing dirty or contaminated air such as the asbestos and dust in the air after the New York attack,” Foley said. For this reason, the Air Force participated in the development of SCAMP. “They bought a couple (of the prototypes) and are evaluating them for protection when dealing with biohazards,” Foley said.

In fact, SCAMP’s first commercial use will be in fighting bio and chemical hazards. “The certification for use in hazard material suits is a precursor for use in a fire suit,” Foley explained. “Once it is certified by NIOSH (National Institute of Occupational Safety and Health), the suit can be used in hazardous material environments. The suit goes through another round of certification before it can be used in high heat environments.”

The High Cost of Saving Lives

SCAMP will be available to fire departments and the military in the very near future. SCAMP inventor Hal Gier’s son, Terry Gier, is Vice President of Administration for their company. He said that SCAMP was sent to NIOSH for certification the week after the attacks on New York and Washington, DC. “I should have the results back by the end of November,” he reported. “Once it is certified, then we can start selling the bottle and pack and water-cooled garment–it’s a complete system.”

The SCAMP system will initially cost $8,000. “Our goal is to bring the cost of our suit to about $6,000 once they are being made in quantity,” Gier said. A standard self-contained breathing apparatus bottle, which lasts about half an hour and does not offer any cooling, costs $2,000- $2,500.

But SCAMP will pay for itself by at least doubling the time on the job and also reducing recovery after fighting a fire. The younger Gier said, “In New York, after a few hours, they had brought in all the off-duty firefighters. By using SCAMP, instead of having to take a day off after fighting a fire to recover from exhaustion, they can be back on the job the same day. And, instead of having to bring in another shift of firefighters, they can use the existing shift longer.”

There are also long-term benefits to the use of SCAMP. Gier notes that many firefighters die young of heart attacks. The extreme stress of the job is certainly a contributing factor to these deaths. He cited an example of a firefighter called to clean up a chlorine spill at one of the big pools in Orlando, Florida during the summer. “The big heavy suits worn now for hazardous material cleanup are air tight, “ he said. “You start sweating as soon as you put it on.” The worker in Orlando was in the suit for less than a half hour. “They poured a bucket of water out of his suit when he took it off,” Gier said. “He ended up in the hospital from heat stress and dehydration.”

Gier feels that regular use of active cooling and longer-duration tanks will reduce both the physical and emotional stress of firefighting. After all, there is nothing more heartbreaking than not being able to rescue someone because the firefighter couldn’t get to them in time. “We’re reducing the stress they’re under,” Gier said. “We feel there’s a percentage of people that we’re going to save their lives who will never know it.” And those firefighters in turn, will be able to save more victims from fires and exposure to toxic environments.

Exploration is Key to the Future

Veteran astronaut John Young told a crowd at the ISDC last May that the kinds of technologies we need to survive in space are the same ones we need to deal with disasters on Earth: radiation protection, independent energy sources, efficient transportation systems, and recycling our air and water. He used the fallout from an asteroid impact or a super volcano as threat examples. “From what I know about impacts, sooner or later, we’re going to get taken out,” Young said. “The problem is right now, we don’t know when that sooner or later is.” He advised that to be ready, we needed to increase our efforts at exploring space. “ I sincerely believe that making progress in the exploration of space is the key to our future in this world.”


Can Cryogenics Bring Back the Dead?

It’s a question that Zuurstof touches upon, but it’s not possible for humans. Or at least — not nog.

For decades, humans have banked on the possibility that their cryogenically preserved bodies may one day be revived. The demand has fuelled the field of cryonics, which promotes freezing people who have recently died to see if, in the future, we may be able to reanimate them.

Writer Robert Ettinger first popularized the concept of using cryonics to save humans from death itself in his 1962 book The Prospect of Immortality. It only took five years for someone to try it for real. James Bedford, who had terminal cancer, became the first human to be cryogenically preserved after his death in 1967. He’s been frozen for more than 50 years and his body is still holding up well in cryopreservation, as far as we know.

There are now some 300 or so people — technically dead — around the world in cryopreservation.

Perhaps unsurprisingly, there are only a few facilities in the world that allow the cryogenic preservation of human bodies. Two are located in the U.S.

  • the Cryonics Institute in Clinton Township, Michigan
  • the Alcor Life Extension Foundation in Scottsdale, Arizona (specifically chosen because the city is low-risk for natural disasters that could wipe out their facility)

The Cryonics Institute also reports freezing nearly 200 pets at the behest of human owners, suggesting that the pet-human bond really does transcend death.

“Bodies are preserved in liquid nitrogen. The goal is to vitrify them, since that does not produce any ice crystals,” Andy Zawacki, Chief Operations Officer at the Cryonics Institute, tells Inverse, describing the process of preserving the bodies.

The language on the homepages of the facility feels straight out of a sci-fi movie like Zuurstof:

“Imagine a world free of disease, death and aging. At the Cryonics Institute, we believe that day is inevitably coming and cryonics is presently our best chance of getting there.”

Cryonics proponents refer to the moment one’s heart and breathing stops as “legal death.” But the goal of these operations is to extend life beyond legal death and resuscitate the body long after these essential organs have ceased function.

“Death is defined as when doctors give up,” Zawacki says. But what if we could revive a body long after the doctors give up?

According to a 1998 article in Cryonics by Brian Wowk, who is currently the chief technology officer of 21st Century Medicine, cryonics proponents consider someone dead when their “brain structure” is destroyed — this is very distinct from the medical consensus on what defines death (although that is sometimes murky, too). Cryonics experts take special care to preserve the brain above all else.

Clive Coen, a professor of neuroscience at King’s College London who has written about cryonics, is skeptical about these notions.

“Cryonics advocates want to persuade us that they can treat a dead person’s brain with antifreeze such that it can be stored in liquid nitrogen without suffering those freeze-fractures. This is delusional,” Coen tells Inverse, stating that such antifreeze procedures would either cause blood vessels to erupt or lead to brain decay.

Fahy is a little more sanguine. “Brain slice cellular functions have completely recovered after vitrification and rewarming, so it seems possible in principle to preserve cellular functions in the whole brain with additional work,” he says.

For their part, the cryonics proponents acknowledge one big caveat: the technology to actually thaw and rewarm preserved bodies isn’t available yet.

“Revival will depend on future technology that has not yet been developed. We do not know if the technology will ever be developed,” Zawacki says.

“However, if it is developed, and people are not preserved, they will not exist to benefit from the developments in technology.” It is one heck of an insurance policy.

Coen explains that even if — a big if — the technology becomes available, the rewarming process would damage “whatever is left of the brain,” anyway.

Fahy is similarly unconvinced about whether we will ever be able to reheat a body successfully, noting that we don’t yet have methods to freeze and thaw individual organs.

“Until these problems have been solved, cooling a living patient would not be expected to result in revival without damage upon rewarming, and so the process would not be approved of,” Fahy says.

Ultimately, the biggest factor in deciding whether you should be cryogenically preserved may not hinge on your probability of revival, but on the overwhelming costs.

Fees range depending on how much of yourself you want to preserve. At the lower end, preserving one’s head or brain can set you back $10,000 at European facility KrioRus, while the entire body costs more than $200,000 at Alcor.


Other hazards

Other welding-related dangers include noise ergonomic problems from awkward body positions and repetitive stress and slips, trips or falls resulting from hoses or other equipment laying on the ground.

Steve Hedrick, safety and health manager at AWS, highlighted four additional categories of welding hazards: mechanical, electrical and magnetic fields, falling objects, and those in the work environment such as lead paint or asbestos.

“I believe that most employers want to provide a safe and healthy environment, and workers want a safe and healthy environment,” Hedrick said. “However, lack of knowledge and the unwillingness of some employers to provide the resources for a safe work environment may be obstacles to improving welder safety.”

Post a comment to this article

Safety+Health welcomes comments that promote respectful dialogue. Please stay on topic. Comments that contain personal attacks, profanity or abusive language &ndash or those aggressively promoting products or services &ndash will be removed. We reserve the right to determine which comments violate our comment policy. (Anonymous comments are welcome merely skip the “name” field in the comment box. An email address is required but will not be included with your comment.)


Achtergrond

Workers have died or lost consciousness after entering fabrications where air has been displaced by gas shielded arc welding processes, or where inert gas has been used to fill all or part of a fabrication to enhance weld quality. This document describes the processes and associated hazards and gives advice on precautions to ensure the safety of all persons who may be affected.

This document doet niet deal with:

  • the fire and explosion properties of welding gases
  • 'inerting' fabrications to prevent fire and explosion
  • the toxic or harmful properties of welding fumes or
  • the effectiveness of weld shielding.

Endergonic and Exergonic Reactions

Reactions that have a ∆G < 0 means that the products of the reaction have less free energy than the reactants. Since ∆G is the difference between the enthalpy and entropy changes in a reaction a net negative ∆G can arise in different ways- enthalpy could drop (in our case, bonds between atoms could be rearranged to a less energy-rich structure), entropy could rise (perhaps because the reaction turns 1 molecule into two, and two molecules have more possible states than one), or some combination of the two effects could (and probably does) occur. In our examples, the temperature of the system- a living organism- will not change, so we don't need to worry about that.

Most of the ongoing chemical reactions that occur in living things- for example, a goldfish- are exothermic. Why then would we think that they do not produce an increase in the temperature of the goldfish?

Reactions that have a negative ∆G are termed exergonic reactions. These reactions are said to occur "spontaneously". Understanding which chemical reactions are spontaneous is extremely useful for biologists that are trying to understand whether a reaction is likely to "go" or not.

It is important to note that the term spontaneous - in the context of thermodynamics - does NOT imply anything about how fast the reaction proceeds. In fact, the term "spontaneous" is a little misleading- it would be simpler and more correct to say a reaction with a negative ∆G will proceed as written (R->P), eventueel. The change in free energy only describes the difference in potential energy between reactants and products- NOT how long that transition takes. This is somewhat contrary to the everyday use of the term which usually carries the implicit understanding that something happens quickly. As an example, the oxidation/rusting of iron is a spontaneous reaction. However, an iron nail exposed to air does not rust instantly - it may take years.

A chemical reaction with a positive ∆G means that the products of the reaction have a higher free energy than the reactants. These chemical reactions are called endergonic reactions, and they are NOT spontaneous. An endergonic reaction will not take place, in biology, without coupling to some sort of second reaction that is exergonic. We'll see specific examples soon.


Bekijk de video: DR OZ INDONESIA - Manfaat Oksigen Untuk Kesehatan 180316 (Januari- 2022).