Sauerstoffmangel: die Gefahr, die man nicht spürt

Luft mit zu wenig Sauerstoff hat keinen Geruch, keine Farbe und verursacht weder Schmerz noch Atemnot, die das Opfer warnen würden. Wer sich in einen mit Stickstoff gefüllten Behälter beugt, kann nach ein oder zwei Atemzügen bewusstlos werden, und der Kollege, der zu Hilfe hineinsteigt, wird oft zum zweiten Opfer. Nur ein Messgerät kann zeigen, dass der Sauerstoff fehlt.

Wohin der Sauerstoff verschwindet

Normale Luft enthält etwa 20,9 Vol.-% Sauerstoff. Der Gehalt sinkt, wenn ein anderes Gas die Luft verdrängt oder Sauerstoff verbraucht wird.

• Stickstoff wird in großen Mengen zum Spülen und Inertisieren von Tanks, Reaktoren und Rohrleitungen, zum Schutz von Produkten vor Oxidation und als Flüssigstickstoff zum Kühlen und Gefrieren verwendet. Leckagen tiefkalter Flüssigkeit sind besonders gefährlich: Aus einem Liter flüssigem Stickstoff entstehen mehrere hundert Liter Gas.
• Argon und Helium werden beim Schweißen, in der Metallurgie und in Laboren eingesetzt. Argon ist schwerer als Luft und sammelt sich in Gruben, Tanks und am Boden von Behältern.
• Kohlendioxid entsteht bei Gärprozessen (Weinkeller, Brauereien, Silos, Güllegruben), wird in Löschanlagen und als Trockeneis verwendet und tritt aus manchen Gesteinen und Böden aus. Neben der Verdrängung des Sauerstoffs ist es in hohen Konzentrationen selbst giftig.
• Verbraucht wird Sauerstoff durch Rosten von Stahl in geschlossenen Tanks und Schiffsladeräumen, durch Zersetzung organischer Stoffe, durch Verbrennung und durch Oxidation von Kohle, Getreide, Hackschnitzeln und anderem Schüttgut.

Was im Körper geschieht

Das U.S. Chemical Safety Board (CSB) gibt in seinem Sicherheitsbulletin zur Erstickung durch Stickstoff folgende Übersicht wieder (Quelle: Compressed Gas Association):

Der Körper spürt steigendes Kohlendioxid, nicht sinkenden Sauerstoff. In einer Stickstoff- oder Argonatmosphäre atmet das Opfer sein Kohlendioxid normal ab und verspürt keine Atemnot. Das Urteilsvermögen versagt, bevor sich irgendetwas falsch anfühlt; selbst wer sich merkwürdig fühlt, erkennt die Gefahr nicht. Nach Angaben des CSB kann das Einatmen einer stark sauerstoffarmen Atmosphäre schon nach ein oder zwei Atemzügen zur Bewusstlosigkeit führen, und eine Atmosphäre mit 4–6 % Sauerstoff führt in weniger als 40 Sekunden zum Koma. Ohne Sauerstoff bleiben nur wenige Minuten.

Warum Helfer sterben

Das CSB ermittelte für die Jahre 1992 bis 2002 in US-Betrieben 85 Unfälle durch Erstickung mit Stickstoff mit 80 Toten und 50 Verletzten; mehr als 60 % der Betroffenen arbeiteten in oder neben einem engen Raum, und etwa 10 % der Todesfälle waren Personen, die eine Rettung versuchten. Eine NIOSH-Warnung zu engen Räumen stellte fest, dass mehr als 60 % der Todesopfer in engen Räumen Personen waren, die helfen wollten.

Die Ursachen wiederholen sich: Das Opfer ist sichtbar und nah, die Atmosphäre wirkt normal, der Drang zu helfen ist stark, und es bleibt keine Zeit zum Nachdenken. Ein Helfer ohne Atemschutz, der einsteigt, ist genau derselben Atmosphäre ausgesetzt. Die Antwort heißt Vorbereitung: ein Sicherungsposten, der nicht einsteigt, eine vor dem Einstieg aufgebaute Rettungseinrichtung, bereitliegende umluftunabhängige Atemschutzgeräte und Übungen, in denen man trainiert, nicht hineinzustürzen. Siehe Arbeiten in engen Räumen.

Spülen und Inertisieren

Inertisierung ist oft notwendig, um Brand und Explosion zu verhindern — sie verwandelt aber eine Brandgefahr in eine Erstickungsgefahr. Zur guten Praxis gehören:

• jeden inertisierten Behälter und jeden Stickstoffanschluss deutlich kennzeichnen, mit Warnschildern an den Mannlöchern;
• das Inertgas vor dem Einstieg durch Luft ersetzen und den Sauerstoffgehalt in mehreren Höhen messtechnisch bestätigen;
• Atemluftversorgung und Stickstoffleitungen räumlich trennen und nicht verwechselbare Kupplungen verwenden (das CSB-Bulletin beschreibt Beschäftigte, die ihre Druckluft-Atemschutzgeräte an eine Stickstoffleitung angeschlossen hatten);
• in Räumen, in denen Stickstoff, Argon oder CO₂ gelagert oder verwendet wird, ortsfeste Sauerstoffwarngeräte mit Alarm vorsehen und diese Räume lüften;
• die Umgebung offener Mannlöcher und Entlüftungen inertisierter Behälter als Gefahrenbereich behandeln — Gas strömt aus und sammelt sich an tiefen Stellen.

Sauerstoffüberwachung

Wer einen engen Raum betritt oder in der Nähe von Inertgasanlagen arbeitet, sollte ein Gaswarngerät mit Sauerstoffsensor tragen, eingestellt mit unterer und oberer Alarmschwelle. Beim Freimessen wird Sauerstoff zuerst gemessen, weil der Gehalt auch die Anzeige katalytischer Sensoren für brennbare Gase beeinflusst. Schon ein Absinken um 0,5–1 % gegenüber 20,9 % zeigt, dass ein anderes Gas vorhanden ist: Hat Stickstoff den Sauerstoff auf 19,9 % gesenkt, sind rund 5 % der Luft verdrängt, und dieses Gas kann selbst giftig sein. Siehe Ein tragbares Gaswarngerät auswählen.

Grenzwerte in verschiedenen Ländern

Die Zahlen sind nicht unmittelbar vergleichbar: Manche sind Einstiegskriterien, manche Alarmschwellen, manche Einsatzgrenzen für Filtergeräte. Gemeinsam ist ihnen, dass jeder merklich unter dem Normalwert liegende Messwert geklärt sein muss, bevor jemand hineingeht.

Quellen

• CSB: Hazards of Nitrogen Asphyxiation (Sicherheitsbulletin, 2003)
• OSHA: 29 CFR 1910.146 — Permit-required confined spaces
• INRS: Espaces confinés — exposition aux risques et effets sur la santé
• NIOSH: Preventing occupational fatalities in confined spaces (Publikation 86-110)