FOGLALKOZÁS-EGÉSZSÉGÜGY 3.3 2.5
Tűzoltók foglalkozás-egészségügyi kockázatai Tárgyszavak: káros hatások; égési sérülés; hőterhelés; védőfelszerelés; védőöltözet; tűzbiztonság.
A tűzoltással járó veszélyforrások A tűzoltókat fenyegető hőkárosodás alapvetően kétféle jellegű: égés és hőterhelés. A külső hőhatás és a munkaterhelés nem egyformán befolyásolják a testhőmérsékletet. A külső hőnek először át kell jutnia a ruházaton és a bőrön, mielőtt befolyásolhatná a testhőmérsékletet, a munkaterhelés hatására pedig először a test belső hőmérséklete emelkedik meg, mielőtt a keletkezett hő a bőrön át távozhatna. Ha a környezeti hőmérséklet magasabb, mint a testhőmérséklet, a hőtöbblet csak párolgással és izzadással adható le. A párolgásos hűtésnek kellene gondoskodnia a külső hőmérséklet kompenzálásáról is. Amerikai statisztikák szerint a tűzoltás közben bekövetkező balesetek közül csak 10% égés. A tűzoltás során bekövetkező halálos balesetek aránya sajnos igen magas, 48%. Az áldozatok több, mint 50%-a szívroham miatt halt meg, és csak 12% égés miatt. Becslések szerint a balesetek 80–90%-ának oka a hibás helyzetfelmérés, és az is ismert, hogy a testhőmérséklet emelkedésével rohamosan csökken a koncentrálóképesség. Feltételezhető tehát, hogy a balesetek nagy része közvetlenül vagy közvetve a test túlhevülése miatt következik be.
Külső körülmények a tűzoltás során A tűzoltás során a hőterhelés nagyobbrészt (80%) hősugárzásból, kisebb részt konvekcióból és a hővezetésből áll össze. A sugárzó hő nagysága lakástüzeknél elérheti a 40 kW/m2, nagy ipari tüzeknél a 200 kW/m2 értéket. A lánghőmérséklet 800–1000 °C, a sugárzás hullámhoszszának maximuma 2 µm körül van. Mivel pontszerű forrás esetén a sugárzás négyzetesen csökken a forrástól mért távolsággal, a hőterhelés
erősen függ attól, hogy a tűzoltó milyen messze van a tűztől. A sugárzás mértéke függ a füsttől is, ugyanis minden elnyelő közeg csökkenti a sugárzás mértékét. A hősugárzás és a hőmérséklet veszélyességét az 1. ábrán bemutatott kategóriákba sorolják. A rutin viszonyok egy forró nyári napnak felelnek meg, a „kockázatos” kategóriába tartozó körülmények pedig egy égő épületen kívül valósulhatnak meg. A kategória felső határa az égő épületbe először behatoló tűzoltókra vonatkozik. A „vészhelyzet” a tűz közvetlen közelében dolgozó tűzoltókra vonatkozhat – a legrosszabb eset a tűzkilövellés. Nagy hőáramok sajnos viszonylag alacsony hőmérséklet mellett is előfordulhatnak, sőt, épületen kívül kimondottan alacsony környezeti hőmérséklet mellett is. 1000
hőmérséklet, °C
vészhelyzet 300 100
60
10 0,10
kockázatos
rutin
1,00
10,00
sugárzó hőfluxus, kW/m
100,00
2
1. ábra A tűzoltókat érő hőmérsékleti és hősugárzási hatások veszélyességének besorolása (logaritmikus lépték). A jelzett pontok a cikkben ismertetett esetekre vonatkoznak Az égések súlyossága számos faktortól függ: a hőfluxus mellett a hőhatás idejétől, annak időbeli lefutásától, a ruha degradációjától a hőhatás során, a gőz és a pirolízistermékek eseteleges kondenzációjától a textil hőmérsékletének emelkedése során stb. Bizonyos textíliák elég sok nedvességet kötnek meg, ezért nagy mennyiségű hő átadására kerülhet sor a kondenzáció során. Az, hogy a bőrön mennyi idő alatt alakul ki égés, erősen függ a hőáramtól: kisebb hőáram mellett több hő tud bejutni a szervezetbe, ami csökkenti ugyan a bőr terhelését, de hozzájárul a test túlmelegedéséhez.
A szervezet működése során hőt termel: kb. 80 W-ot alvás közben, és több mint 1000 W-ot intenzív munka közben. A tűzoltók teste munkájuk során mintegy 300–500 W hőt termel, amelyet légzéssel, száraz hőátadással (hősugárzással, konvekcióval és vezetéssel), valamint bőrön keresztül párologtatással adhatnak le. Szobahőmérsékleten és 50% relatív páratartalom (RH) mellett a leadott hő mintegy 20%-a párolgással, 25% vezetéssel, 45%-a hősugárzással és 10%-a légzéssel távozik. Ha a környezet hőmérséklete eléri a 35 °C-ot, a test hűtésének egyetlen módja a párologtatás. A párologtatás nagyon hatékony hűtési módszer, hiszen egy liter elpárologtatott izzadság 672 Wh hőt visz el a szervezetből. Az elpárologtatott izzadság mennyisége hosszabb idejű igénybevétel esetén csökken. Ha a szervezetet hőterhelés éri, a törzsön erősebbé válik az izzadás. Minél magasabb a testhőmérséklet, annál alacsonyabb bőrhőmérséklet mellett indul meg az izzadás. A tűzoltás során a védőruha erősen szigetel, így a test nincs hőegyensúlyban a környezettel, a testben halmozódik fel a megtermelt hő egy része. Az égési sérülések kialakulása mellett sokat tanulmányozták azt is, hogy a tűzoltó-felszerelés milyen hőterhelést okoz a tűzoltók testén. A kapott eredmények természetesen erősen változtak a mérés külső feltételeitől (hőmérséklet, páratartalom), valamint a ruha anyagától és páraáteresztő képességétől függően. Külön tekintetbe kell venni a ruha tömegét (24 kg-s felszerelés 25%-kal csökkenti viselőjének fizikai teljesítményét), valamint azt, hogy a védőfelszerelésben végzett mozgás menynyi többlethőfejlődést okoz a szervezetben. A megengedett maximális testhőmérséklet ismeretében elvben minden ruhához ki lehet számolni, hogy mennyi munkavégzés után kell leállni a vészhelyzet kialakulásának megakadályozásához. Azt is figyelembe kell venni azonban, hogy a testhőmérséklet még percekig emelkedik akkor is, ha a munkát abbahagyjuk. A számításokat azonban megnehezíti, sőt gyakorlatilag lehetetlenné teszi, hogy a tűzoltók munkája során a feltételek rendkívül gyorsan változnak, és a párologtatási sebesség elég egyéni módon függ kortól, fizikai állapottól stb.
Mérések szimulált tűzoltási szituációban A mérések egy részét olyan szimulált tüzekben végezték, amelyeket a tűzoltók képzésénél használnak. A tűzoltók a gerjedő tüzet, amikor az már túl erőssé válik, vízzel lelohasztják. A gyakorlat célja az, hogy a tűzoltók megtanuljanak „bánni” a tűzzel, bár ilyen szituáció a gyakorlatban ritkán fordul elő. A vizsgálatokban a hőmérsékletet K-típusú hőelemmel
mérték, a sugárzó hőt pedig egy alumíniumlapra szerelt, K-típusú (NiCrNi) hőelemmel. A mérőeszközöket a padlótól 1 m magasságra, a tűztől 1–2 méterre helyezték el, ahol a tűzoltók is dolgoztak. Kb. 20 mérést végeztek el három különböző kiképző épületben, és a 14 legmagasabb hőmérséklethez tartozó adatokat értékelték ki. A vizsgálatokban tizenhét önkéntes férfi tűzoltó vett részt, akiket hőés nedvességmérő szenzorokkal láttak el. Az automatikus adatgyűjtő rendszer 4 s-ként vett mintát és tárolta azokat. A szenzorokat a bal vállukra helyezték ruhájuk és a munkaruha közé, mert itt mérhetők a legmagasabb hőmérsékletek. A legtöbb izzadság a törzsön képződik, de a hátra nem tehették a szenzort, mert az a légzőkészülék alá került volna. A váll jó kompromisszumot jelentett a izzadás és a hőmérsékletmérés szempontjából. Néhány esetben a tűzoltókat bőrhőmérő szenzorral is ellátták, ezt az alsónemű és a munkaruha között helyezték el. A résztvevők egy kapszulában lenyeltek egy belső hőérzékelőt, amely 30 másodpercenként 0,1 °C pontossággal mérte a test belső hőmérsékletét. A tűzoltók és ruhájuk tömegét 10 g pontossággal megmérték a gyakorlat előtt és után, hogy megbecsüljék a párolgás mértékét. A kabátok között kettő (A és B jelű) „lélegző” (páraáteresztő) típusú volt, a harmadik PVC borítású (C jelű). A nadrágok minden esetben PVC bevonatúak voltak. A védőruha alatt a tűzoltók munkaruhát hordtak, amit Svájcban az önkéntes tűzoltóknál nem szabályoznak. Ez megmutatkozott az aktuális vizsgálatban is, ahol volt, aki pólót, volt aki hosszú ujjas inget és volt, aki pulóvert hordott. A gyakorlóépületek mellett végeztek méréseket fűtött helyiségben folytatott gyakorlatok során is. Ezekben a gyakorlatokban a tűzoltóknak a 20 kg-os légzőkészülékben és teljes felszerelésben, sötétben meg kellett tenniük egy bizonyos utat. Az utat akadályok nehezítették és további terhet is kellett cipelniük. A szoba hőmérséklete 31–38 °C volt, a relatív páratartalom 50%. A tűzoltók ugyanazt a ruhát hordták, mint az előző vizsgálatban, és súlyukat ismét meghatározták a mérés előtt és után.
A gyakorlóépületekben végzett mérések eredményei A meghatározott hőmérsékleti és hőfluxus értékek nagyjából megfeleltek az 1. ábrán feltüntetett tartományoknak. A hőmérséklet erősen függött attól, hogy hányszor nyitották ki az ablakokat és ajtókat. Megle-
hetősen nagy, kb. 100 °C hőmérséklet-különbség volt a talaj és a talaj fölötti 1 m-es magasság között. A legmagasabb hőmérsékletet akkor mérték, amikor az első csoport belépett az épületbe. A hősugárzás általában 5 és 10 kW/m2 között volt, de egyes esetekben elérte a háztüzeknél észlelhető legmagasabb, 40 kW/m2 értéket is. Voltak olyan szimulált tűzesetek is, ahol egy szobában tüzet gyújtottak, amit a tűzoltóknak minél hamarabb el kellett oltaniuk – ez közelebb állt a valóságos tűzhelyzetekhez. Mivel itt a tűzoltók nem hordhattak további mérőeszközöket, nyolc tűzoltóra négy bevetésnél hőmérőket helyeztek el a mellkasukon, ill. a kabát alsó részén. Az első típusú hőmérővel 50–120 °C-os, a másikkal 40–70 °C-os maximum hőmérsékletet mértek. Itt nem tudták követni a külső páratartalmat, de az feltehetőleg a telítettségi érték közelében volt. A mikroklímával kapcsolatban megállapították, hogy a gyakorlóépületbe belépés után a hőmérséklet és a páratartalom gyorsan emelkedett, és nem észleltek lényeges eltérést a kabát típusától függően, mint ahogy nem volt lényeges eltérés a munkaruha és a védőruházat közti hőmérséklet-különbségben sem (átlag 48 °C), vagyis a védőruházatok hőszigetelő képessége összehasonlítható volt. A maximális mért hőmérséklet 62 °C volt, ennél az adott tűzoltó kicsit meg is égett a bal vállán. A maximális bőrhőmérsékletek 39 és 45 °C között változtak. A páratartalom 100% körüli értékre ugrott, mikor a tűzoltók beléptek a gyakorlóépületbe. Ez azzal magyarázható, hogy a külső páratartalom is olyan magas volt, hogy a lélegző kabátok sem tudták elvezetni a keletkezett izzadságot. Különbség a különböző kabátok között akkor mutatkozott, amikor a tűzoltók kijöttek a gyakorlóépületből: a lélegző bevonatok esetében a páratartalom 60%-ra esett, a másik kabátnál 80% körüli értéken maradt. Az a tűzoltó, aki megégett, nem lélegző kabátot hordott, és könnyen lehet, hogy az égési sérülést az elpárolgó, majd ismét kondenzáló pára okozta. Ilyen égési sérülések a lélegző bevonatok esetében ritkábbak. A belső testhőmérsékleti értékek 0,6–1,0 °C-kal emelkedtek, ami inkább a külső hő hatásának tekinthető, hiszen a tűzoltók ebben a szituációban nem dolgoztak olyan keményen, mint egy valóságos tűzeset során szoktak. A két „bevetés” közti időben a tűzoltók általában lelocsolták kabátjaikat, hogy csökkentsék annak hőmérsékletét, és ennek során a „lélegző” bevonattal rendelkező kabátok lényegesen több vizet vettek fel, mint a nem lélegző típusok. Ez nem jelenti azt, hogy a kabát beázott volna, mert a vízzáró réteg belül megvédte a viselőjét.
A fűtött szobában végzett gyakorlatok és a mérési eredmények Sajnos e mérések során nem lehetett közvetlenül meghatározni a fiziológiailag termelt hőmennyiséget, ahhoz a kilélegzett levegőt kellett volna folyamatosan analizálni. Irodalmi adatok alapján azonban meg lehetett becsülni, hogy 500–1000 W hőteljesítményről lehetett szó. A gyakorlat során viselt terhek (20 kg) mellett enyhe fizikai igénybevétel során is erősen izzad az ember, hiszen a ruhátlan ember komfortosnak érzett hőmérséklete 29 °C. A résztvevők esetében az izzadás mértéke (0,7–2,1 l/h) erősen változott. Ilyen feltételek mellett a test annyit izzad, amennyit tud, de még ez sem elég a keletkezett hő eltávolításához. Ez magyarázza, hogy a 31 és 38°C-os hőmérsékleten mért izzadás nem tér el egymástól lényegesen, mint ahogy a használt kabát típusának sem volt lényeges hatása. Mivel a gyakorlat nem tartott sokáig, veszélyes mértékű dehidratáció (a testtömeg 4%-a) nem lépett fel, a legszélsőségesebb esetben is csak 0,67% testtömeg-veszteség mutatkozott. A két külső hőmérsékleti érték eltérése jól látható volt a belső testhőmérséklet változásában: 31 °C-on átlagosan 0,32–0,76 °C hőmérséklet-emelkedés következett be (átlagosan 2,58 °C/óra sebesség), míg 38 °C-on 0,82–1,35 °C (átlagosan 3,54 °C/óra). A mérés azt bizonyítja, hogy még 31 °C-on sem tud a szervezet elég izzadságot termelni ahhoz, hogy megakadályozza a belső testhőmérséklet emelkedését. Ilyen magas külső hőmérsékleten a konvektív és sugárzásos hőveszteség már majdnem lehetetlen, 36 °C-os külső hőmérséklet felett hőtanilag már hőfelvétel és nem leadás történik a környezettől. Az egyetlen lehetséges hűtési módszer a párologtatás, de ezt is megnehezíti, hogy nem túl nagy a parciális nyomás különbség a bőr és a környezet között. Ahhoz, hogy a párologtatással fenntartható legyen az állandó testhőmérséklet, olyan nagy gőzáteresztő képességű ruhát kellene hordani, amit jelenleg a legjobb tűzoltó védőöltözet sem tud teljesíteni. A különböző textilrétegek közé elhelyezett hőmérséklet-érzékelőkkel megállapított hőmérsékletprofilok nem voltak lényegesen eltérőek a különböző használt kabáttípusok esetében. A hőmérséklet a munkaruha és a védőruha között gyorsan emelkedett a gyakorlat kezdetekor. Meglepő volt viszont, hogy a legmagasabb hőmérsékletet az alsónemű és a munkaruha között mérték. A várakozásnak megfelelően több párolgást mértek a lélegző bevonatú kabátokon, mint a PVC-bevonatúakon.
A lélegző kabátok kb. az izzadság 70%-át, míg a PVC-bevonatú 60%-át engedte át a környezetbe. A pára akkor is „kitalált” a környezetbe, ha a külső hőmérséklet magasabb volt a testhőmérsékletnél, mert a külső levegő páratartalma alacsony (50%) volt. Lehet, hogy az izzadság és pára egy része a ruhák megnyitásakor távozott, vagy éppen folyadék formájában a földre csurgott – ez természetesen nem eredményezett hűtést. A lélegzéssel ugyancsak sok pára távozhat. A nem lélegző kabátok esetében elég hamar beállt a 100%-os páratartalom, ami nagyon kellemetlen viselőik számára. A nedvszívó alsónemű is sok nedvességet megköt, ami megnehezíti annak eltávozását a külvilágba. Ezek a vizsgálatok is remélhetőleg hozzájárultak a tűzoltók munkavédelmi helyzetének javításához és a megfelelő munka- és védőruházat kiválasztásához. Összeállította: Bánhegyiné Dr. Tóth Ágnes Rossi, R.: Fire fighting and its influence on the body. = Ergonomics, 46. k. 10. sz. 2003. aug. 15. p. 1017–1033. Ftaiti, F.; Duflot, J. C. stb.: Tympanic temperature and heart rate changes in firefighters during treadmill runs performed with different fireproof jackets. = Ergonomics, 44. k. 5. sz. 2001. p. 502–512. Bilzon, J. L. J.; Scarpello, E. G. stb.: Characterization of the metabolic demands of simulated shipboard Royal Navy firefighting tasks. = Ergonomics, 44. k. 8. sz. 2001. p. 766–780.
