Opasni plinovi

Javljaju se praktički u svakom segmentu života. Najpoznatiji predstavnik je prirodni plin (metan, CH4), a kombinacije spajanja molekula ugljika i vodika su praktički neograničene. Koristimo ih kao energente u svim endotermnim procesima te u gotovo svim industrijama (kemijska, naftna, farmaceutska, petrokemijska). Najveći problem je njihova zapaljivost i eksplozivnost, a kod velikog dijela i toksičnost. Jedan su od najvećih rizika u svim industrijama. Zapaljivost direktno ovisi o njihovoj koncentraciji u smjesi zraka i kreće se između DGE – Donje Granice Eksplozivnosti (LEL – Lower Explosive Limit) i GGE – Gornje Granice Eksplozivnosti (UEL – Upper Explosive Limit). Pri koncentracijama od 4.4 % do 17 % volumnog udjela metana u zraku iskra izaziva eksploziju pa je 4.4 % v/v CH4 = 100 % DGE (LEL).

Standardne granice alarmnih podešenja unutar EU iznose Low = 10 % LEL, High = 20 % LEL

Plin bez kojeg nema života, u stabilnoj koncentraciji od 20.9 % v/v čini naš planet jedinstvenim i neponovljivim. Podržava gorenje i dio je brojnih gotovo svih prirodnih i ljudski stvorenih procesa koji se odvijaju na Zemlji. Koncentracija ispod 16.0 % v/v uzrokuje pospanost i zbunjenost, a ispod 6 % v/v smrt. Opasan je i u visokim koncentracijama, jer pojačava zapaljivost materijala. Koncentracija iznad 24.0 % v/v može uzrokovati spontano zapaljenje odjeće.

Standardne granice alarmnih podešenja unutar EU iznose Low = 19.5 % v/v, High = 23.5 % v/v

Prvi, najlakši i sveprisutan element u univerzumu. Zbog lakoće „bježi“ u svemir pa ga na Zemlji nema puno u čistom obliku. Dio je brojnih industrijskih procesa, posebno u petrokemijskoj, naftnoj i prehrambenoj industriji. Dio je čiste energije budućnosti. Vodik nije otrovan za ljudski organizam, ali je izuzetno zapaljiv i eksplozivan, pa se glavni rizici i opasnosti kriju u toj činjenici. Njegov raspon zapaljivosti / eksplozivnosti kreće se od 4.00 % (LEL) pa do 77.00 % (UEL) volumnog udjela (v/v) u zraku.

Standardne granice alarmnih podešenja u ppm iznose Low = 100 ppm, High = 400 ppm.

Tihi ubojica, jedan od najopasnijih i najpodmuklijih plinova, produkt nepotpunog izgaranja fosilnih goriva. Plin je bez okusa i mirisa, proziran, neprepoznatljiv, a akumulira se u krvi (hemoglobinu) afinitetom 240 puta većim nego kisik! Koncentracije od 300 milijuntih dijelova u zraku (ppm) već su smrtno opasne za odraslog čovjeka.

Čak i najmanje koncentracije akumuliraju se u krvi pa je Short Time Exposure Limit (STEL) odnosno maksimalna dozvoljena akumulirana koncentracija izlaganja samo 20 ppm, a dnevna 8-satna maksimalna dozvoljena prosječna akumulirana izloženost (TWA – Time Weighted Average) 100 ppm. Velika je opasnost u domovima koji koriste fosilna goriva, a dio je procesa u željezarama, energanama, petrokemijama, itd.

Standardna podešenja donjeg i gornjeg praga alarma su 20 ppm i 100 ppm, a plin se akumulira i u tijelu pa je standardni STEL Limit također 100 ppm, uz TWA limit od 20 ppm.

Sumporovodik je otrovan, bezbojan i korozivan plin koji se javlja kao nusprodukt raspadanja organske tvari bez prisustva kisika (močvare, kanalizacija) putem anaerobnih mikroorganizama. Također se javlja u vulkanskim plinovima, geotermalnim izvorima te uz nalazišta prirodnog plina (do 30 %) i sirove nafte. Javlja se i u ljudskom tijelu kao proizvod metabolizma, pa čak i u dahu kod nekih poremećaja. Najveći industrijski emiter sumporovodika su rafinerije nafte (proces hidrodesulfurizacije nafte – HDS, Claus proces), plinska postrojenja, petrokemije, farmaceutska industrija, koksare, tvornice papira te sustavi kanalizacije i odvodnje. Pozitivna strana ovog vrlo otrovnog plina je da se u vrlo malim koncentracijama (50 ppb) može osjetiti kao neugodan miris pokvarenih jaja pa je to prvo upozorenje. Međutim pri brzom porastu koncentracije (što je najčešće slučaj) paralizira se sluznica i osjetilo njuha te neugodan miris u potpunosti nestaje, a otrovnost raste. Pri koncentracijama većim od 50 ppm nastaju oštećenja vida.

Standardna podešenja donjeg i gornjeg praga alarma su 5 ppm i 10 ppm, a plin se akumulira i u tijelu pa je standardni STEL Limit 10 ppm, a TWA limit 5 ppm.

Toksičan plin čiji miris može podsjećati na upravo zapaljenu šibicu. Na Zemlji se nalazi u vrlo malim koncentracijama, najčešće je prisutan pri vulkanskim erupcijama. Staklenički je plin i jedan od najvećih zagađivača atmosfere. Koristi se u kemijskim i petrokemijskim procesima (za proizvodnju sulfatne kiseline), a zbog svojih antimikrobnih svojstava u proizvodnji hrane i vinarstvu kao konzervans (E220).

Alarmne granice za EU iznose 0.5 ppm / 1 ppm, uz TWA i STEL 0.5 ppm / 1 ppm.

Amonijak je bezbojan, toksičan, nadražujući i zapaljiv plin karakteristična mirisa koji se primjenjuje u brojnim industrijskim procesima, a produkt je i metabolizma živih bića. Od njegovih opasnih karakteristika najizraženija je toksičnost. Zapaljiv je, uz nešto više temperature zapaljenja i samozapaljenja ( 132 °C / 651 °C). Nadražuje dišne puteve i sluznice živih organizama. Prisutan je u kemijskim i petrokemijskim procesima (proizvodnja gnojiva), poljoprivredi, farmaceutici, proizvodnji plina, fermentaciji, obradi otpadnih voda, industriji hlađenja, a koristi se i kao antimikrobno sredstvo odnosno sredstvo za čišćenje. Koncentracije iznad 5.000 ppm su toksične za ljude i sisavce.

Alarmne granice za EU iznose 20 ppm / 50 ppm, uz TWA i STEL limite istih vrijednosti.

Klor je reaktivan halogeni element primarno toksičnih i nadražujućih karakteristika. Zbog toga je nažalost njegova prva masovnija primjena bila u obliku bojnog otrova. Paradoks je da su ioni klora neophodni za održanje bilo kojeg oblika života na Zemlji. Koristi se u brojnim industrijskim procesima, posebno u kemijskoj i farmaceutskoj industriji te u petrokemiji. Široko je rasprostranjen dezinficijens, a njegova je najpoznatija primjena u dezinfekciji vode za piće, bazena i javnih kupaonica, gdje se kriju i glavne opasnosti. U koncentracijama iznad 3 ppm ljudi ga osjete zbog vrlo karakterističnog mirisa. Opasan je već u koncentracijama iznad 5 ppm. U koncentracijama od 30 ppm uzrokuje kašalj i povraćanje, a iznad 50 ppm dolazi do trajnog oštećenja dišnih organa. Smrtonosan je u koncentracijama iznad 1.000 ppm.

Standardne alarmne granice za EU iznose 0.5 ppm / 1 ppm, uz 15 minutni STEL limit od 1 ppm.

Ugljikov dioksid bezbojan je plin bez okusa i mirisa, teži od zraka, čija je trenutna koncentracija u zemljinoj atmosferi cca. 450 ppm. Produkt je disanja živih bića i procesa izgaranja fosilnih goriva. Apsorbiraju ga zelene biljke i koriste u procesu fotosinteze. Glavni je staklenički plin odgovoran za zagrijavanje atmosfere. Plin sam po sebi nije toksičan niti zapaljiv, no njegove visoke koncentracije mogu istisnuti kisik iz prostora i uzrokovati gušenje. Njegova viša koncentracija u prostoru siguran je indikator disanja živih bića pa se ova činjenica koristi prilikom otkrivanja ilegalnog transporta ljudi ili životinja. Bitan je element za mjerenje ukupne kvalitete zraka koji udišemo. Njegova je industrijska primjena vrlo široka – koristi se u prehrambenoj i farmaceutskoj industriji, proizvodnji prirodnog plina, vinarstvu, vatrodojavi, rashladnoj tehnici, poljoprivredi, medicini, kao inertni plin u kompresorima i zavarivačkim procesima te kao opći presurizator. Koncentracije od 7%-10% (70.000 – 100.000 ppm) u zraku mogu uzrokovati gušenje. Prihvatljive koncentracije u zatvorenim radnim prostorima su do cca. 2.500 ppm, iznad tog limita može doći do općeg pogoršanja radne efikasnosti (pospanost, umor, mentalna usporenost).

Tipične alarmne postavke detektora unutar EU kreću se Low = 5.000 ppm, High = 30.000 ppm, TWA = 5.000 ppm, STEL = 30.000 ppm. Detektori CO2, zbog široke primjene u praktički svakom segmentu života, sve su interesantniji.

Cijanovodik je izuzetno otrovna i zapaljiva tekućina / plin s vrelištem malo iznad sobne temperature (25.6 °C). Jedna je od najotrovnijih supstanci koje se općenito koriste u industriji. Samo 36 molekula HCN-a u milijun molekula koje čine smjesu zraka (36 ppm) može ubiti zdravu odraslu osobu unutar 2 sata. S druge strane je vrlo vrijedna supstanca u kemijskoj i farmaceutskoj industriji, posebice u početnim reakcijama za dobivanje korisnih organskih spojeva organskoj kemiji i industriji lijekova.

Prema EU standardima i preporukama, alarmne granice zaštitnih uređaja se postavljaju Low = 0.9 ppm, High = 4.5 ppm, TWA (8 h) = 0.9 ppm, STEL (15 min) = 4.5 ppm.

Dušik (II) oksid je bezbojni toksični, reaktivan i nadražujući plin sa slobodnim radikalom koji nije zapaljiv, ali, poput kisika, pospješuje gorenje zapaljivih materijala. Vrlo je otrovan pri inhalaciji ili apsorpciji putem kože. Oštrog je i slatkastog mirisa. Koristi se kao važan među spoj u kemijskoj industriji i organskoj kemiji (hidroksilamin). Važan je i u biologiji živih bića kao prijenosna („messenger“) molekula u komunikaciji između kardiovaskularnog, živčanog i imunološkog sustava. Značajan je zagađivač zraka iz ispušnih plinova osobnih automobila te uništavač ozonskog omotača zbog karakteristike slobodnog radikala. Koncentracije 60 ppm – 150 ppm uzrokuju trenutnu jaku iritaciju nosa i sluznica dišnih puteva. Koncentracije 100 ppm – 150 ppm su opasne za izlaganje 30 – 60 minuta, a koncentracije iznad 200 ppm mogu biti fatalne.

Standardna podešenja zaštitnih uređaja unutar EU se kreću od Low = 2 ppm / High = 5 ppm, TWA = 2 ppm. Obzirom na nisku toksičnost NO u kratkom vremenskom razdoblju, EU tijela ne navode posebne vrijednosti za STEL, EU SCOEL Recommendation on Nitrogen Monoxide, 06-2014).

Dušik (IV) oksid je otrovan i reaktivan plin, ujedno i oksidans koji pospješuje gornje zapaljivih materijala. Crvenkasto je smeđe boje pri 21.2 °C, žućkast na nižim temperaturama. Udisanje većih količina može biti fatalno za ljudski organizam. Koristi se intenzivno u kemijskoj i procesnoj industriji, specijaliziranim laboratorijima i u farmaceutici, posebno u procesima sterilizacije. U procesnoj industriji koristi se za sintezu nitratne kiseline, važne kemijske sirovine. Jedan je od stakleničkih plinova koji proizvode automobili s unutrašnjim izgaranjem, a niske koncentracije u zagađenom zraku djeluju negativno na dišne puteve, posebno osjetljivije populacije.

Standardna podešenja zaštitnih uređaja unutar EU za NO2 se kreću od Low = 0.5 ppm / High = 1 ppm, TWA = 0.5 ppm, STEL = 1 ppm.

Ozon je reaktivnija alotropska modifikacija kisika s tri atoma u molekuli. Otrovan je plin je svijetlo plave nijanse i jakog, oštrog mirisa koji podsjeća na klor. Formira se djelovanjem UV zraka i električnih pražnjenja na kisik, a njegova najvažnija uloga je zaštita zemaljskog života preko omotača u atmosferi. Iznimno je jak oksidans, puno jači od standardnog kisika. U nižim slojevima atmosfere javlja se kao zagađivač i štetan plin koji djeluje na dišne puteve. U industriji se najčešće efikasno koristi za dezinfekciju većih prostora i pogona (bolnice, prehrambena industrija), sterilizaciju (farmaceutika), dezinfekciju vode, deodorizaciju prostora, sanitarizaciju bazena, izbjeljivanje, dezinfekciju poljoprivrednih proizvoda i brojne druge slične aplikacije.

Koncentracije ozona iznad 50 ppm mogu biti smrtonosne za odraslog čovjeka.

Standardna podešenja zaštitnih uređaja unutar EU za O3 se kreću od Low = 0.1 ppm / High = 0.3 ppm.

Fosfin je iznimno otrovan bezbojan i zapaljiv plin neugodnog mirisa koji podsjeća na trulu ribu. Teži je od zraka. U potpuno čistom obliku je bez mirisa. Visoko je toksičan respiratorni otrov već u vrlo niskim koncentracijama. Najvažnija upotreba fosfina je u procesu fumigacije gdje je vrlo efikasan, jeftin i brzo djelujući fumigant koji ne ostavlja tragove na tretiranom proizvodu. Koristi se široko u svim prostorima gdje se javljaju nametnici posebno u poljoprivredi (silosi, skladišta) i prehrambenoj industriji. Primjenjuje se i organskoj kemiji te mikroprocesorskoj industriji.

Standardna podešenja zaštitnih uređaja unutar EU za O3 se kreću od Low = 0.1 ppm / High = 0.2 ppm, TWA = 0.1 ppm, STEL = 0.2 ppm

Klorovodik je na sobnoj temperaturi bezbojan reaktivan i otrovan plin koji reakcijom s vodenom parom tvori klorovodičnu kiselinu, vodenu otopinu iste kemijske formule. Klorovodik se najviše koristi za proizvodnju klorovodične kiseline čija je primjena u kemijskoj i farmaceutskoj industriji. Bitna je supstanca u proizvodnji vinil i alkilnih klorida. Udisanje klorovodika uzrokuje nadražaj, gušenje i upalu dišnih puteva, plućni edem i smrt u većim koncentracijama.

Standardna podešenja zaštitnih uređaja unutar EU za HCl se kreću od Low = 5 ppm / High = 10 ppm, TWA = 5 ppm, STEL = 10 ppm

Fluorovodik je iznimno otrovan i opasan spoj flora i vodika s vrelištem 19.5 °C pa se u praksi javlja kao plin i kao tekućina. U kontaktu s vodom (vodenom parom) nastaje jaka i korozivna fluorovodična kiselina koja može uzrokovati brzo sljepilo uništenjem rožnice i teža oštećenja kože. Najviše se koristi u petrokemijskoj industriji, organskoj kemiji (za organofluoridne spojeve), kao katalizator i otapalo.

Standardna podešenja zaštitnih uređaja unutar EU za HF se kreću od Low = 1.5 ppm / High = 3 ppm, TWA = 1.8 ppm, STEL = 3 ppm

Etilen oksid je organski spoj visoke reaktivnosti. Radi se o vrlo opasnom, otrovnom, kancerogenom, mutagenom, bezbojnom i zapaljivom plinu sa lagano slatkastim mirisom. S druge strane, zbog svojih kemijskih karakteristika kao sirovina ima ogromnu i nezamjenjivu primjenu velikoj većini procesnih industrija. Koristi se u proizvodnji detergenata, otapala, plastike i raznih organskih kemikalija popust etilen glikola, politetilen glikola etanolamina i kompleksnih glikola. Primjenjuje se i kao dezinficijens i u procesu sterilizacije, posebno u bolnicama, medicinskim ustanovama i farmaciji.

ETO ima jedan od najširih raspona koncentracije zapaljivosti u zraku uopće. Donja granica eksplozivnosti (LEL) iznosi 2.6 % volumnog udjela u zraku (v/v), a gornja (UEL) 100 % v/v.

Standardna podešenja zaštitnih uređaja unutar EU za ETO se kreću od Low = 3 ppm / High = 7 ppm.

Hlapivi organski spojevi (skraćeno VOC) su organski spojevi visoke hlapivosti pri sobnoj temperaturi (odnosno niskog vrelišta) i slabe topivosti u vodi. Brojni VOC su umjetno stvorene kemikalije koje se koriste u organskoj kemiji i dio su našeg svakodnevnog života (boje, lijekovi, rashladni mediji, otapala, petrokemija, rafinerijski procesi, sredstva za čišćenje, tiskarska industrija, kozmetika i parfemi, itd.). Današnji način i razina kvalitete života bili bi nemogući bez primjene VOC spojeva i njihovih derivata. Nažalost, dobar dio njih su otrovni, zapaljivi i zagađivači – svakako opasni za okoliš i ljudsko zdravlje. VOC spojevima se izlažemo svaki dan, u kući, na poslu ili u prirodi, a njihov nadzor i detekcija u ugroženim prostorima ključni su za našu sigurnost. Direktive EU, od kojih je najvažnija 1999/13/EC reguliraju limite izloženosti VOC spojevima u brojnim industrijama. Monitoring VOC spojeva je od ključne važnosti za sigurnu radnu atmosferu i ljudsko zdravlje.

Detekcija VOC spojeva u domeni otrovnosti vrši se pomoću specijalnih foto ionizacijskih detektora (PID) koji se, uz pomoć široke baze spojeva unutar samog uređaja, fokusiraju na određeni VOC. Standard za kalibraciju ovih senzora je uobičajeno plin Izobutilen, (CH3)2C=CH2. Alarmne i STEL / TWA granice specifične su za svaki spoj i određene empirijski ili putem nacionalnih / EU direktiva.

Detekcija VOC domeni zapaljivosti (0-100% LEL) vrši se najčešće putem brzih IR detektora koji se tvornički kalibriraju na određeni ugljikovodik.

Formaldehid je bezbojan, otrovan plin specifičnog, vrlo oštrog mirisa, topljiv u vodi. Jako nadražuje tjelesne sluznice i izaziva taloženje bjelančevina. Akutno je vrlo otrovan, a pri kroničnom izlaganju smatra se dokazano kancerogenim. Male količine formaldehida koje se mogu naći u ljudskom tijelu ne dolaze iz okoline već ga tijelo proizvodi samo kao nusprodukt esencijalnih reakcija unutar tjelesnih stanica. Ima antimikrobna svojstva, pa se koristi kao dezinfekcijsko sredstvo, npr. za dezinficiranje prostorija, u pogonima za proizvodnju pića itd. Upotrebljava se kao antiseptik i dezodorans, za proizvodnju lijekova (npr. za pripravu pastila za dezinfekciju grla i usta), u industrijskoj preradi kože (za štavljenje kože), u industriji papira i celuloze, proizvodnji tiskarskih masa, u tekstilnoj industriji (oplemenjivanje svile, očvršćivanje umjetne svile, fiksiranje boja), za proizvodnju sredstava za bijeljenje, u kemijskoj analizi, za pripremu i konzerviranje bioloških i medicinskih preparata (tkiva, čuvanje organa i trupla, itd.), kao važna sirovina za proizvodnju bojila i mnogih polimernih materijala.

Standardna podešenja zaštitnih uređaja unutar EU za HCHO se kreću od Low = 1 ppm / High = 2 ppm, TWA = 2 ppm, STEL = 0,75 ppm