Critical value of the concentration of carbon monoxide at a fire in the room
https://doi.org/10.18322/PVB.2016.25.06.5-11
Abstract
The features of the defeat of the human body by carbon monoxide are considered. It is shown that the percentage of carboxyhemoglobin in blood determines the degree of person in toxication. It is noted that the experimental study of the effect of CO on the person, as a rule, carried out in an environ¬ment where there were no other hazards of fire and the breath of man was calm at a flow rate of pulmonary ventilation of the order of 5-9 l/min. A mathematical model for calculating the percentage of carboxyhemoglobin in the blood when to CO is proposed. The model takes into account the concentration of CO in the breathing air, the mass of hemoglobin in the blood, the volume rate of ventilation, the volume of the “dead” space of the respiratory, lung diffusion capacity for CO and CO exposure time. A comparison of the estimated content of carboxyhemoglobin with the experimental data reported in the literature and obtained when exposed to human constant CO concentration during quiet breathing is made. It is shown that the calculated values match with the experimental values with an error not exceeding 27 %. The results of numerical experiments to determine the concentration of carboxyhemoglobin at an elevated rate of lung ventilation that is typical for fire conditions in the room are presented. It is shown that the critical value of the concentration of carbon monoxide (0.00116 kg/m3), adopted in the regulatory and scientific literature on fire safety, may make it impossible for the safe evacuation of people under certain conditions. In the context of the maximum possible volume of pulmonary ventilation rate, the corresponding lung diffusion capacity for CO, for an average adult human at a constant concentration of carbon monoxide, which is close to its critical value, some mild poisoning occurs within 1.06 min, moderately severe - by 2.64 min. When blood hemoglobin mini¬mum weight of an adult, mild poisoning occurs by 0.74 min, and moderately severe - after 1.84 min.
About the Authors
С. Пузач
Академия ГПС МЧС России
Russian Federation
Russian Federation
Дат Нгуен
Академия ГПС МЧС России
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Белешников И. Л. Судебно-медицинская оценка содержания цианидов в органах и тканях людей, погибших в условиях пожара : автореф. дис. …канд. мед. наук. -СПб., 1996. -24 с.
2. Пузач С. В., Смагин А. В., Лебедченко О. С., Абакумов Е. С. Новые представления о расчете необходимого времени эвакуации людей и об эффективности использования портативных фильтрующих самоспасателей при эвакуации на пожарах.-М. : Академия ГПС МЧС России, 2007. -222 с.
3. Пузач С. В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности.-М. : Академия ГПС МЧС России, 2005. -336 с.
4. Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности.-М. :МЧСРоссии, 2009.-45 с.
5. Hartzell G. E., Priest D. N., Switzer W. G. Modeling of toxicological effects of fire gases: II. Mathematical modeling of intoxication of rats by carbon monoxide and hydrogencyanide // Journal of Fire Sciences. -1985.-Vol. 3, No. 2. -P. 115-128. DOI: 10.1177/073490418500300204.
6. Hartzell G. E., Emmons H. W. The fractional effective dose model for assessment of toxic hazards in fires // Journal of Fire Sciences. -1988.-Vol. 6, No. 5.-P. 356-362. DOI: 10.1177/073490418800600504.
7. Hirschler M. M. Smoke toxicity measurements made so that the results can be used for improved fire safety // Journal of Fire Sciences.-1991.-Vol. 9, No. 4.-P. 330-347. DOI: 10.1177/073490419100900407.
8. Alexeeff G. V., Puckham S. C. Evaluation of smoke toxicity using concentration-time products // Journal of Fire Sciences. -1984.-Vol. 2, No. 5. -P. 362-379. DOI: 10.1177/073490418400200504.
9. Christian S. D., Shields T. J. Safe tolerability limits for carbon monoxide? A review of the clinical and fire engineering implications of a single, acute, sub-lethal exposure // Journal of Fire Sciences. -2000. -Vol. 18, No. 4. -P. 308-323. DOI: 10.1177/073490410001800404.
10. Hartzell G. E. Prediction of the toxic effects of fire effluents // Journal of Fire Sciences.-1989.-Vol. 7, No. 3. -P. 179-193. DOI: 10.1177/073490418900700303.
11. Кошмаров Ю. А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении. - М. : Академия ГПС МВД России, 2000.-118 с.
12. Матвиенко Н. Н., Поташников П. Ф., Федоров Н. П., Баюкин М. В., Матвиенко А. Н. Фильтрующие самоспасатели и защита от монооксида углерода // Пожаровзрывобезопасность.-2006. -Т. 15, № 5. -С. 48-51.
13. Внутренние болезни.-В10 кн.-Кн. 6. Болезни дыхательных путей. Болезни почек и мочевых путей / Пер. с англ.; под ред. Е. Браунвальда, К. Дж. Иссельбахера, Р. Г. Петерсдорфаидр.-М. :Медицина, 1995.-416 с.
14. Kuligowski E. D. NIST Technical Note 1644. Compilation of data on the sublethal effects of fire effluent. -Gaithersburg : National Institute of Standards and Technology, 2009. -47 p.
15. Wilbur S., Williams M., Williams R. et al. Toxicological profile for carbon monoxide.-Atlanta : Agency for Toxic Substances and Disease Registry, 2012. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK153693/ (дата обращения: 03.03.2016).
16. Фаткуллин К. В., Гильманов А. Ж., Костюков Д. В. Клиническое значение и современные методологические аспекты определения уровня карбокси- и метгемоглобина в крови // Практическая медицина. -2014.-№ 3(79).-С. 17-21.
17. Физиология человека : учебник / Под ред. В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько.-2-е изд., перераб. и доп. -М. : Медицина, 2003.-656 с.
18. СП 11.13130.2009. Места дислокации подразделений пожарной охраны. Порядок и методика определения. -Введ. 01.05.2009.-М. : ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2009. -14
Review
For citations:
, Critical value of the concentration of carbon monoxide at a fire in the room. Pozharovzryvobezopasnost/Fire and Explosion Safety. 2016;25(6):5-11. (In Russ.) https://doi.org/10.18322/PVB.2016.25.06.5-11
Views:
359
Email this article 