Buch lesen: "Kohlenstoffmonoxid"
Jochen Thorns
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1. Auflage 2020
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© W. Kohlhammer GmbH, Stuttgart
Gesamtherstellung: W. Kohlhammer GmbH, Stuttgart
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ISBN 978-3-17-032483-1
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[5]Inhaltsverzeichnis
1 1 Anstelle eines Vorwortes: Warum »Einsatz CO«?
2 2 Eigenschaften von Kohlenstoffmonoxid 2.1 Chemische und physikalische Eigenschaften von Kohlenstoffmonoxid 2.2 Pathophysiologische Eigenschaften von Kohlenstoffmonoxid
3 3 Wirkung von Kohlenstoffmonoxid auf den menschlichen Körper
4 4 Auftreten von Kohlenstoffmonoxid
5 5 Empfehlungen zur Notrufabfrage
6 6 Allgemeine Einsatzerfahrungen 6.1 Gefahrendiamant 6.2 Ausbreitung im Raum 6.3 Diffusion 6.4 Brandgefahr und Explosionsgefahr 6.5 Löschmittel 6.6 Atemschutz 6.7 Freisetzung von Kohlenstoffmonoxid 6.8 Gewässergefährdung
7 7 Empfehlungen zur Einsatztaktik an der Einsatzstelle 7.1 Alarm- und Ausrückeordnung 7.2 Die GAMS-Regel 7.3 Einsatz von Messtechnik 7.3.1 CO-Warner 7.3.2 CO-Gasmessgeräte 7.3.3 Prüfröhrchen 7.3.4 Unzureichende Messtechnik 7.3.5 Fehlmessungen und Falschanzeigen bei Holzpellet-Lagern 7.4 Ampel-Konzept zur Einsatztaktik 7.5 Handlungshinweise für die Einsatzstelle 7.6 Folgemaßnahmen
8 8 Empfehlungen zur Einsatztaktik des Rettungsdienstes/im Krankenhaus
9 9 Einsatzsituationen 9.1 Unklare Lage/Unklare Auslösung des CO-Warners 9.2 Notfalltüröffnung 9.3 Häufung von Rettungsdiensteinsätzen 9.4 Tauchunfall 9.5 Suizid 9.6 Indoor-Grillen 9.7 Shisha-Bar 9.8 Sonderfall: Silobrand
10 10 Empfehlungen zur Ausstattung 10.1 Feuerwehr 10.2 Rettungsdienst
11 11 Vorbeugender Brandschutz und Prävention 11.1 CO-Warnmelder 11.2 Vorschriften für Shisha-Bars
12 12 Lessons learned: Beispiele für reale Einsätze
13 13 Kurz und prägnant: Praxistipps für die Feuerwehr
14 Literatur und Quellen
[7]1 Anstelle eines Vorwortes: Warum »Einsatz CO«?
Vermutlich ist fast jeder Feuerwehrangehörige in Deutschland bereits einmal bei einem Einsatz einer erhöhten Konzentration von Kohlenstoffmonoxid ausgesetzt worden. Dies ist normal, denn schließlich wird bei jeder unvollständigen Verbrennung unter anderem Kohlenstoffmonoxid (CO) freigesetzt. Seit einigen Jahren ist jedoch das Bewusstsein um die Auswirkungen einer erhöhten CO-Konzentration gestiegen und es kommt immer wieder zu Feuerwehreinsätzen mit dem Einsatzstichwort »Gasausströmung CO«, »CO-Austritt« oder ähnlich.
Dies hängt nicht nur mit möglichen Suiziden durch die Nutzung von Grillgeräten im Gebäude zusammen, sondern auch durch die Renaissance von feststoffbefeuerten Heizungsanlagen, mangelhaft gewarteten Schornsteinanlagen, Shisha-Bars und letztlich durch die Erkenntnis, dass Kohlenstoffmonoxid bei Bränden auch durch Bauteile diffundieren kann.
Warum aber ist der »Einsatz CO« ein Thema bei der Feuerwehr und beim Rettungsdienst, wenn dies jahrzehntelang mehr oder minder ignoriert wurde – denn das Auftreten einer erhöhten CO-Konzentration ist ja nicht neu. Dies hat mehrere Gründe: Einerseits ist das Gefahrenbewusstsein der Einsatzkräfte gegenüber einer erhöhten CO-Konzentration und damit auch der Anspruch eines besseren Eigenschutzes gestiegen. Andererseits haben verschiedene (Forschungs-)Projekte vergangener Jahre erst die Voraussetzungen dazu geschaffen.
Gerade die Erkenntnisse aus den (Forschungs-)Projekten sind nicht zu unterschätzten. Die Einsatzkräfte von Feuerwehr und Rettungsdienst sind gehalten, sich selbst zu schützen und so genannte CO-Warner zu tragen. Außerdem sollten sie beim Auslösen der CO-Warner oder beim Vorhandensein von Erkundungsergebnissen, die auf eine erhöhte CO-Konzentration hindeuten, das Einsatzstichwort »CO« auslösen. Nur mit ausgebildeten und entsprechend ausgerüsteten Einsatzkräften kann der »Gefahr Kohlenstoffmonoxid« entsprechend begegnet und eine Gefahr für die eigenen Einsatzkräfte, aber auch für die Allgemeinheit abgewendet werden.
Dieses Buch soll zum Verständnis der Thematik »Kohlenstoffmonoxid« beitragen, Hinweise zu Technik und Taktik geben und Hintergrundwissen zur Abarbeitung eines Einsatzes »CO« liefern.
Kommen Sie gesund von Ihren Einsatz wieder!
Jochen Thorns
Filderstadt, im Sommer 2020
[9]2 Eigenschaften von Kohlenstoffmonoxid
2.1 Chemische und physikalische Eigenschaften von Kohlenstoffmonoxid
Kohlenstoffmonoxid ist ein anorganisches farbloses, geruchloses und geschmackloses Gas, das durch die menschlichen Sinnesorgane (Riechen, Hören, Sehen, Schmecken) nicht wahrgenommen werden kann. Es hat eine hochtoxische Wirkung auf das Blut, die Nerven und die Zellen des menschlichen Körpers.
Kohlenstoffmonoxid (engl. Carbon monoxide) wird im Deutschen oft umgangssprachlich mit Kohlenmonoxid oder mit der chemischen Formel CO bezeichnet. Dies bedeutet, dass Kohlenstoffmonoxid eine chemische Verbindung von Kohlenstoff und Sauerstoff ist (2 C + O2→ 2 CO). Es gehört zur Gruppe der Kohlenstoffoxide und entsteht bei der unvollständigen Oxidation von kohlenstoffhaltigen Substanzen. Dies erfolgt zum Beispiel beim Verbrennen dieser Stoffe, wenn nicht genügend Sauerstoff zur Verfügung steht oder die Verbrennung bei hohen Temperaturen stattfindet.
Kohlenstoffmonoxid hat ein Molekulargewicht von 28,01 g/mol. Die Dichte (Luft = 1) liegt bei 0,97 g/cm3. Dies bedeutet, dass Kohlenstoffmonoxid leichter als die Umgebungsluft ist und nach oben steigt. Durch das geringe Molekulargewicht verfügt Kohlenstoffmonoxid über eine hohe Diffusionsfähigkeit und kann durch Decken und Wände sowie Materialien wie Holz und Beton dringen (siehe auch Kapitel 6). Kohlenstoffmonoxid verteilt sich ungleichmäßig als Gaswolke in Räumen; die Ausbreitung wird stark von Luftströmungen und -verwirbelungen beeinflusst (ThFV/AGBF Thüringen, 2016). Der Stoff ist mit einer Wasserlöslichkeit von 2,23 g/l in die Wassergefährdungsklasse 1 eingestuft.
Besonders zu beachten ist das Brandverhalten von Kohlenstoffmonoxid. Es besteht eine extreme direkte Brandgefahr aufgrund der Siedetemperatur von –192 °C (bei 1013 hPa) und des weiten Explosionsbereiches mit einer Unteren Explosionsgrenze (UEG) – je nach Quelle – zwischen 10,9 und 12,5 Vol-% (109.000 bzw. 125.000 ppm) sowie einer Oberen Explosionsgrenze (OEG) von 74,0 Vol.-% (740.000 ppm). Die Bildung explosionsfähiger Gasgemische mit einer möglichen Entzündung durch Funken ist möglich. Bei Kohlenstoffmonoxid besteht zudem eine indirekte Brandgefahr, da sich die Verbindung elektrostatisch mit der Gefahr einer Entzündung aufladen kann.
Bei einem Brandprozess mit hohen Temperaturen muss als Gefahr für die Einsatzkräfte vor allem auch die Reaktion von Kohlenstoffdioxid zu Kohlenstoff[10]monoxid beachtet werden. Denn zwischen Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid stellt sich bei der Umsetzung von Kohlenstoffdioxid und glühendem Kohlenstoff grundsätzlich zunächst das so genannte Boudouard-Gleichgewicht ein. Hohe Verbrennungstemperaturen verschieben dieses Gleichgewicht aufgrund der endothermen Reaktion auf die Produktseite, also zum Kohlenstoffmonoxid.
Tabelle 1: Technische Daten von Kohlenstoffmonoxid
| GSBL – Gemeinsamer Stoffdatenpool Bund/länder | Hommel – Handbuch der gefährlichen Güter (nur abweichende/ergänzende Angaben zu GASBL) | |
| Schmelztemperatur | –205 °C | |
| Siedetemperatur | –192 °C (bei 1013 hPa) | |
| Flammpunkt | < –191 °C | |
| Kritische Temperatur | –140 °C | |
| Zündtemperatur | 607 °C | |
| Relative Dichte/Dampfdichteverhältnis (Luft = 1) | 0,97 g/cm3 | |
| Dampfdruck | 30.609 hPa (entspricht: 30,64 bar) bei -143 °C; 400 hPa bei 20 °C | |
| Molekulargewicht | 28,01 g/mol | |
| UEG | 10,9 – 12,5 Vol.-% | 11,3 Vol.-% |
| OEG | 74 Vol.-% | 75,6 Vol.-% |
| Wassergefährdungsklasse | 1 | |
| Wasserlöslichkeit | 0,23 g/l | |
| Gefahrendiamant | 443 | 240 |
| Gefahrendiamant Resy | 240W | |
| Stoffnummer (UN-Nummer) | 1016 | |
| Chemische Formel | CO | |
| Summenformel | C-O |
[11]Ein Beispiel: Während bei etwa 450 °C (bei Normalluftdruck) das Gleichgewicht aus 98 Prozent CO2 und zwei Prozent CO besteht, verschiebt sich die Konzentration bei 700 °C auf 42 Prozent CO2 und 58 Prozent CO. Bei 1000 °C liegen nur noch ein Prozent CO2 und 99 Prozent CO vor. Steigt jedoch im Verbrennungsraum der Druck, so verschiebt sich das Gleichgewicht wieder zur Seite der Ausgangsstoffe, also des Kohlenstoffdioxids. Dieser Aspekt ist insbesondere bei der Verwendung von Kohlenstoffdioxid als Inertgas bei der Inertisierung (vgl. auch Kapitel 9.8) zu beachten.
 | Merke: 1 Vol.-% sind 10.000 ppm.Beispiel: 10,9 Vol.-% = 109.000 ppm |
2.2 Pathophysiologische Eigenschaften von Kohlenstoffmonoxid
Kohlenstoffmonoxid hat eine 200- bis 300-fach höhere Affinität (bei fetalem Blut sogar eine bis zu 600-fache Affinität) an das sauerstofftransportierende Protein Hämoglobin als Sauerstoff, dies bedeutet, dass sich Kohlenstoffmonoxid sehr gut an Hämoglobin bindet. Dabei entsteht Carboxyhämoglobin (CO-Hb) und der Sauerstofftransport im Gewebe wird unmittelbar blockiert. So kommt es schnell zu einem Sauerstoffmangel mit entsprechenden Auswirkungen im Körper (siehe auch Kapitel 3).
Der Normalwert von CO-Hb liegt beim Menschen etwa bei drei Prozent. Bei starken Rauchern kann dieser Wert deutlich erhöht sein. So können Raucher, die 20Zigaretten pro Tag konsumieren, einen CO-Hb-Anteil von fünf Prozent, Raucher mit mehr als 30 Zigaretten pro Tag auch bis zu 15 Prozent CO-Hb haben. Der Abbau des im Blut gebundenen Kohlenstoffmonoxids nur einer Zigarette soll bis zu zwölf Stunden dauern.
Mit der Aufnahme (Intoxikation) in den Körper entfaltet Kohlenstoffmonoxid eine akut toxische Wirkung auf Blut, Nerven und Zellen. Entsprechend gilt Kohlenstoffmonoxid als Atemgift mit Wirkung auf Blut, Nerven und Zellen.
| | Merke: Kohlenstoffmonoxid ist ein Atemgift mit Wirkung auf Blut, Nerven und Zellen. |
[12]3 Wirkung von Kohlenstoffmonoxid auf den menschlichen Körper
Durch die Blockierung des Sauerstofftransportes im menschlichen Körper durch die Anlagerung von Kohlenstoffmonoxid an das Hämoglobin kommt es zu einer Sauerstoffunterversorgung. Statt Sauerstoff werden durch Hämoglobin Kohlenstoffmonoxid-Moleküle zu den Zellen transportiert; die Verbindung Kohlenstoffmonoxid-Hämogobin kann nur durch eine hyperbare Sauerstoff-Therapie in einer Druckkammer gelöst werden. Erste Symptome für eine Kohlenstoffmonoxid-Exposition sind Übelkeit, Erbrechen, Kopfschmerzen, Sehstörungen, Konzentrationsschwächen und Schwindel. Atemnot wird jedoch nicht zwangsläufig verspürt. Dies kann dazu führen, dass eine erhöhte CO-Konzentration nicht sofort erkannt wird – auch nicht vom Rettungsdienst.
| | Merke: Eine erhöhte CO-Konzentration wird möglicherweise nicht sofort als solche erkannt, da die Symptome wie Schwindel, Kopfschmerzen oder Übelkeit auch als harmlos eingestuft werden können. |
Da die Verflechtung von Hämoglobin und Kohlenstoffmonoxid rosarot erscheint, sind bei einer stärkeren Intoxikation von Kohlenstoffmonoxid – je nach CO-Hb-Anteil (Kohlenstoffmonoxid-Hämoglobin-Wert) – eine rosige bis kirschrote Verfärbung der Haut sowie vor allem der Schleimhäute möglich. Es gibt keine Zyanose wie beispielsweise beim Asthma-Anfall.
Ähnlich wie bei einer Belastung durch radioaktive Strahlung ist auch bei Kohlenstoffmonoxid von einer Akkumulation der aufgenommen Dosis auszugehen. Dies bedeutet, dass eine hohe Dosis oder eine lange Expositionszeit zu Folgeschäden führen kann.
Mittelbar wirkt sich eine Kohlenstoffmonoxid-Intoxikation auf das Kurzzeitgedächtnis aus, sodass es zu neurologischen Ausfällen kommen kann. Mit einer weiter zunehmenden Konzentration von Kohlenstoffmonoxid im Blut kommt es zu Verwirrtheit, Bewusstlosigkeit, Atem- und Herzrhythmusstörungen und schließlich zum Tod.
Menschen mit einer bestehenden koronaren Herzerkrankung haben ein erhöhtes Risiko durch eine Kohlenstoffmonoxid-Intoxikation Herzrhythmusstörungen oder einen Herzinfarkt zu erleiden. Bei schwangeren Frauen kann eine Kohlenstoff[13]monoxid-Intoxikation zu einer erheblichen Schädigung des Fötus führen. Und auch Kinder sowie respiratorisch (vor-)erkrankte Menschen unterliegen einem besonderen Risiko (Fromm, 2020).
Tabelle 2: Symptome in Abhängigkeit von der CO-Konzentration in der Umgebungsluft (in Anlehnung an König/Lipp, 2007 und Geldner, o. A)
| CO-Konzentration in ppm | CO-Konzentration in Vol.-% | Symptome |
| 30 | 0,003 | keine Gesundheitsgefährdung zu erwarten – Aufmerksamkeitsschwelle |
| 100 – 200 | 0,01 – 0,02 | Leichte Kopfschmerzen innerhalb von zwei bis drei Stunden |
| 400 | 0,04 | Kopfschmerzen im Stirnbereich innerhalb von ein bis zwei Stunden, breitet sich im ganzen Kopfbereich aus |
| 500 | 0,05 | starke Kopfschmerzen nach mehreren Stunden, Schwindel, Ohnmachtsneigung |
| 800 | 0,08 | Schwindel, Übelkeit, Gliederzucken innerhalb von 45 Minuten; Bewusstlosigkeit innerhalb von zwei Stunden |
| 1000 – 2000 | 0,1 – 0,2 | Kopfschmerzen, Übelkeit, Schwindel innerhalb von 20 Minuten, Tod innerhalb 30 Minuten bis zwei Stunden |
| 3200 | 0,32 | Kopfschmerzen, Übelkeit, Schwindel innerhalb von fünf bis zehn Minuten, Tod innerhalb 30 Minuten |
| 6400 | 0,64 | Kopfschmerzen, Übelkeit, Schwindel innerhalb von ein bis zwei Minuten, Tod innerhalb zehn bis 15 Minuten |
| 12800 | 1,28 | Tod innerhalb von ein bis drei Minuten |
Bereits geringe Kohlenstoffmonoxid-Konzentrationen in der Atemluft können zu gefährlichen Blockaden des Hämoglobins und damit zu einem erhöhten und behandlungspflichtigem CO-Hb-Wert führen (König/Lipp, 2007):
0,03 Vol.-% CO → 20 % CO-Hb
0,07 Vol.-% CO → 50 % CO-Hb
[14]Tabelle 3: Symptome in Abhängigkeit des CO-Hb-Wertes (nach König/Lipp, 2007)
| CO-Hb-Wert [%] | Symptome |
| < 10 % | bei Rauchern und in Großstädten lebenden Menschen meist keine Symptome, sonst leichte Sehstörungen |
| < 20 % | Erweiterung der Hautkapillaren bei Anstrengung |
| < 30 % | Ohrensausen, Sehstörungen (Flimmern), Schwindel, rauschartige Zustände, Übelkeit, Erbrechen |
| < 40 % | rosafarbene Haut, Bewusstseinseinschränkung und -verlust, Erregungs- und Angstzustände, oberflächliche Atmung, Kreislaufdepression, abdominelle Symptomatik |
| 40 – 50 % | periodische Hyperventilation oder so genannte Cheyne-Stokes-Atmung (rhythmisch wechselnder Atemtypus mit zu- und abnehmender Atemfrequenz und -amplitude sowie Atempausen), gesteigerte Reflexe, tetanische Krämpfe, Schocksymptomatik, Körpertemperatur bis zirka 40 °C |
| 50 – 60 % | finale Hyperthermie, keine Reflexe, kleinste punktförmige Einblutungen und Hautveränderungen |
| 60 – 80 % | Tod durch zentrale Atemlähmung nach zirka zehn Minuten |
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