更新於 2024/07/07閱讀時間約 3 分鐘

家中隱形殺手(I) 一氧化碳中毒

在新聞報章中常見到「瓦斯中毒」的報導,這種標題似是而非,很少的情況下,中毒的現象是因為高濃度的洩漏的瓦斯所引起的,大部分是瓦斯燃燒不完全產生的一氧化碳所導致的。

     家庭用的瓦斯分成兩大類:一種是液化天然氣(LNG),俗稱天然瓦斯;而另一種為液化石油氣(LPG),俗稱桶裝瓦斯。這兩大類瓦斯中的成分完全不同,但共通點是可燃性氣體,作為烹飪或熱水器的熱源,政府強制在家用瓦斯中,添加一種強烈的氣味劑,乙硫醇,空氣中僅含五百億分之一的乙硫醇時(0.00019mg/L),就可嗅到其臭味。所以少許的瓦斯外洩,人們就立刻可以察覺刺激性的蒜臭味而提高警覺。相對的,瓦斯燃燒不完全所產生的一氧化碳 (簡稱CO) ,是無色、無味和無臭的毒性氣體,隨著時間或濃度的增加,讓人陷入無意識狀態,因此常被稱做隱形殺手或沈默兇手。裝置一氧化碳警報器是防止一氧化碳中毒的一道重要防線。

圖 1 乙硫醇 它是2000年版金氏世界紀錄中收錄的最臭的物質。

天然瓦斯LNG 其主要成份為甲烷占了90%,其它為乙烷、丙烷、丁烷與氫氣等等,它無色無臭對人體不會造成傷害。比重約0.55 ~ 0.79比空氣輕,所以在空氣中容易上升擴散、不易累積,是一種使用安全、方便、潔淨,絶佳環保的燃料。

   桶裝瓦斯LPG是丙烷和丁烷的混合物,其中丙烷約佔60%,丁烷佔40%,這個比例隨著季節會稍有調整,冬天丙烷多些,夏天丁烷多些。比重約為1.68,較空氣為重,漏出容器外的氣體,會聚積於地面或低窪處。一般在1,000ppm 以下顯示不出毒性,短期暴露於 10,000ppm 也無症狀。若LPG氣體濃度高於19,000ppm,會使氧的濃度下降,則會引起窒息。

   此外,空氣中可燃氣體濃度高於某一個濃度時,若有火源會引起瓦斯爆炸,我們稱為爆炸下限。桶裝瓦斯LPG中丙烷和丁烷的爆炸下限約為2%,而天然瓦斯LNG的爆炸下限約為5%。LPG相較於LNG,容易聚積於地面或低窪處,安全性較低。

圖 2 LNG和LPG中的烷類

 假設:天然瓦斯LNG 中的成份皆為甲烷;而LPG中全是丙烷,則燃燒平衡方程式分別如下:

圖 3 燃燒平衡方程式

由化學燃燒平衡方程式來看, 完全燃燒1立方公尺的天然瓦斯LNG(以全部成分是甲烷為基準) ,需要2立方公尺的純氧氣,但是空氣中的含氧量僅佔20%,換算下來則需要10立方公尺的空氣。另一方面,完全燃燒1立方公尺的桶裝瓦斯LPG (以全部成分是丙烷為基準) ,需要5立方公尺的純氧氣,換算下來則需要25立方公尺的空氣。實際上,完全燃燒LNG或LPG所需要空氣量,遠大於上述的數值。這說明了瓦斯熱水器要裝在通風處,否則容易發生燃燒不完全,產生一氧化碳。

圖4 瓦斯熱水器要裝在通風處

  一氧化碳經呼吸入體,透過肺泡入血。 由於一氧化碳與血液中紅血球(RBC)中的血紅素(Hb)之結合力,遠大於氧氣(O2)和血紅素的結合力(約為250:1),因此氧氣無法靠著紅血球運輸到需要的組織,造成組織細胞的缺氧,進而影響起人體器官的運作,尤其是代謝速率很高的器官,像是心臟和腦部影響最大,所以人在吸入一氧化碳後會昏迷,甚至在短時間內死亡。

圖 5 一氧化碳吸入體內 導致組織缺氧

冬天的時候,大家緊閉門窗,空氣流通不良是一氧化碳中毒的好發時期。然而近來夏天也常發生一氧化碳中毒事件。原來是天氣異常炎熱,大家都緊閉門窗開冷氣,加上當時安裝熱水器時,怕位置掛太高排氣孔接近二樓屋頂,廢氣不易排放,所以降低了安裝位置,如此一來,竟形成 窗型冷氣機在熱水器的旁邊,熱水器的廢氣排放正好對準冷氣的進氣口,當冷氣機和熱水器同時使用時,房間內就會灌進不少熱水器的廢氣,當燃燒不完全時,就容易發生一氧化碳中毒。

圖6 熱水器不當裝設




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