7. Pyrolyseprodukte als Atemgifte

Abbildung 25 und 26, Quelle: F. TRETZEL 1996, S. 84-85

Die Atemgifte kommen im Brandrauch gemeinsam mit Rußpartikeln vor. Die Zusammensetzung und Menge des Brandrauches hängt ab von dem brennenden Stoff, dem Sauerstoffangebot und der Verbrennungstemperatur.

7.1. Atemgifte mit Wirkung auf Blut, Nerven und Zellen

7.1.1. Kohlenstoffmonoxid CO

Es handelt sich hierbei um ein farb- und geruchloses Gas, welches brennbar und stark giftig ist. Das Kohlenstoffmonoxid entsteht vorwiegend bei unvollkommener Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Materialien und ist leichter als Luft. Eine unvollkommene Verbrennung liegt immer dann vor, wenn nicht jedes Brennstoffatom die zur vollständigen Reaktion nötigen Sauerstoffatome vorfindet. Das Kohlenstoffmonoxid ist ein sehr reaktionsfreudiges Gas, beispielsweise bindet es sich 300 mal stärker mit dem Blutfarbstoff Hämoglobin als der Sauerstoff. Das Hämoglobin ist für den Sauerstofftransport von der Lunge zu den Zellen und dem Kohlenstoffdioxidtransport von den Zellen zur Lunge verantwortlich. Bei einer Konzentration von 0,067 Vol.-% CO in der Luft, sind bereits 50 % des Hämoglobins blockiert und fallen für den Stoffwechsel von Sauerstoff und Kohlendioxid aus. Folgen einer solchen Kohlenstoffmonoxidvergiftung können Schädigung zentral nervöser Funktionen, Herzstromveränderungen, Lungenödem und Stoffwechselstörungen sein. (vgl. E. BEUBLER 1987, S. 20-22)

Im engen Zusammenhang mit unvollständiger Verbrennung stehen die Phänomene "flash-over" und "backdraft", welche im Kapitel 8 Brandverlauf bei Zimmerbränden näher beschrieben sind.

7.1.2. Kohlenstoffdioxid CO₂

Kohlenstoffdioxid ist ein farb- und geruchloses, nicht brennbares, giftiges Gas, welches eineinhalb mal schwerer ist als Luft. Es ist das Verbrennungsprodukt des Kohlenstoffes bei einer vollständigen Verbrennung. Weiters begegnet es der Feuerwehr in grauen Stahlflaschen und als Feuerlöschmittel in Kohlendioxidlöschern. (vgl. Kapitel 6.2.4 Kohlenstoffdioxid)

Der Kohlenstoffdioxidgehalt des Blutes ist ein Regulator für die Atemtiefe und Atemfrequenz. Wenn der Kohlenstoffdioxidanteil leicht steigt wird dies durch eine tiefere und schnellere Atmung kompensiert. Höhere Konzentrationen führen jedoch zu lebensbedrohlichen Situationen, wie die folgende Übersicht über die Wirkung von Kohlenstoffdioxid zeigt:

Tabelle 12, Quelle: E. EISHOLD 1991, S. 86

Die Maximale Arbeitsplatz Konzentration (MAK) von Kohlenstoffdioxid beträgt 5000 ppm (parts per million = Teile je Million, Bsp: 1 cm³/m³ = 1 ppm) und ist damit der höchste Wert, der überhaupt in MAK-Tabellen vorkommt. (vgl. E. BEUBLER 1987, S. 21-22)

7.1.3. Cyanwasserstoff HCN

Cyanwasserstoff ist eine farblose Flüssigkeit mit einem charakteristischen Geruch nach Bittermandeln. Die wässrige Lösung von Cyanwasserstoff wird Blausäure genannt. Auf Grund des niedrigen Siedepunktes von 25,7°C bilden sich mehr oder weniger hochprozentige Cyanwasserstoff/Luftgemische. Blausäure kann bei der Verbrennung von bestimmten stickstoffhaltigen Kunststoffen entstehen, z.B. Polyurethanschaumstoff (PU-Schaum), Polyamid (Nylon, Perlon), Polyacrylnitril (Dralon) und Melamin-Harz (vgl. Kapitel 5.1.2.2 Kunststoffe); des weiteren aber auch bei in Brand geratenen Federbetten. Diese Blausäuredämpfe sind ein starkes Atemgift, welche in höheren Konzentrationen auch über die Haut in gefährlichen Dosen aufgenommen werden kann. Es wirkt unmittelbar an den Körperzellen, wo es die Ausnützung des Sauerstoffs im Gewebe verhindert. Es kommt, ähnlich wie bei der CO-Vergiftung zu einer "inneren Erstickung", welche innerhalb von wenigen Sekunden zum Tod führt. (vgl. K. KNORR 1993, S. 23-24)

7.1.4. Dioxine und Furane

Polychlorierte Dibenzo-p-dioxine (PCDD) und Dibenzofurane (PCDF) sind 2 Gruppen von aromatischen Verbindungen mit ähnlichen physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften. Durch die unterschiedliche Stellung der Chloratome erhält man insgesamt 75 verschiedene Isomere für die PCDD und 135 für die PCDF.

Abbildung 27 und 28, Quelle: A. REMPE und G. RODEWALD 1993, S. 187-188

Nur einige dieser Verbindungen sind hochtoxisch und werden deshalb als Ultragifte bezeichnet, wobei hier vor allem die Langzeittoxizität (Halbwertszeit beim Menschen bis zu 5 Jahre) zu berücksichtigen ist. Die Giftigkeit einiger Dioxine dürfte seit dem Unfall am 10. Juli 1976 in Seveso (Italien), bei dem lediglich 2,5 kg 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-p-dioxin (TCDD) freigesetzt wurden, allgemein bekannt sein.

An der Brandstelle finden sich Dioxine und Furane vor allem an festen Partikeln und Flüssigkeitströpfchen im Brandrauch. Aber auch die Kontamination von öl- und fetthaltigen Brandrückständen ist enorm, wie es sich bei der Brandkatastrophe am Düsseldorfer Flughafen (11. April 1996) gezeigt hat.

Dioxine und Furane können bei allen Verbrennungsvorgängen, an denen Chlor, Kohlenstoff und Sauerstoff beteiligt sind, entstehen.

Besonders hohe Konzentrationen von PCDD/PCDF entstehen bei Bränden von PVC:

Tabelle 13, Quelle: R. AHRENS: Überblick über PVC-Brände

Das Vergiftungsbild durch TCDD ist recht gut bekannt und zeigt sich in Haut ("Chlorakne"), Leber, Nerven- und Immunsystem.

7.1.5. Phosgen COCl₂

Phosgen wurde im 1. Weltkrieg als Kampfgas verwendet. Unter bestimmten thermischen Voraussetzungen entsteht Phosgen bei der Zersetzung von PVC. Bei einer Vergiftung treten Lungenödem und eventuell Herzstillstand nach mehreren Stunden Latenzzeit auf. (vgl. E. BEUBLER 1987, S. 29-30)

7.2. Atemgifte mit Reiz und Ätzwirkung

Diese Atemgifte reizen oder verätzen die Schleimhäute der Atemwege oder wirken zerstörend auf das Lungengewebe. Sie können im Zusammenwirken mit der dort stets herrschenden Feuchtigkeit eine Entzündung an den Lungenbläschen hervorrufen. Als Folge kommt es zu einer massiven Ansammlung von Gewebsflüssigkeit, man spricht von einem Lungenödem. Zur Bildung eines Lungenödems kann es noch 24 - 48 Stunden nach dem Einatmen des Reizgases kommen, man spricht von der sogenannten Latenzzeit.

7.2.1. Ammoniak NH₃

Ammoniak ist ein farbloses, stechend riechendes Gas, welches leichter ist als Luft. Es wird in großen Kühlanlagen im komprimierten Zustand als Kühlmittel verwendet. Als Verbrennungsprodukt tritt Ammoniak beim Abbrand von verschiedenen Kunststoffen auf: Polyamid, Polyacrylnitril, Melaminharz, etc. Austretendes Ammoniak kann mit Sprühstrahl niedergeschlagen werden, da ein Liter Wasser ca. 800 Liter Ammoniak zu Salmiakgeist binden kann. Aus dieser guten Wasserlöslichkeit ergibt sich auch die Reiz- und Ätzwirkung auf die Atemwege, aber auch die feuchte Haut wird durch den basischen Salmiakgeist gereizt.

7.2.2. Chlor Cl

Chlor ist ein stechend riechendes, gelb-grünes Gas, welches schwerer als Luft und nicht brennbar ist. Der Geruch von Chlorgas ist so stark, daß es bereit wahrgenommen wird, bevor gefährliche Konzentrationen entstehen. Verwendet wird Chlorgas zur Desinfektion und in der Kunststoffindustrie. Ausgetretenes Chlorgas kann mit Sprühstrahl niedergeschlagen werden. (vgl. K. KNORR 1993, S. 19)

7.2.3. Chlorwasserstoff HCl

Chlorwasserstoff löst sich sehr gut in Wasser und bildet dabei die Salzsäure. Dieses Gas läßt sich sehr gut mit Sprühstrahl niederschlagen. Speziell bei PVC-Bränden kommt es zu einer erhöhten Konzentration von Chlorwasserstoff. Gemeinsam mit der Feuchtigkeit aus dem Löschwasser kann es durch die entstehende Salzsäure zu starken Korrosionserscheinungen an Maschinen und Anlagenteilen kommen.

7.2.4. Stickoxide (nitrose Gase) NO_x

Unter dem Begriff "nitrose Gase" faßt man eine ganze Reihe von Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen (Stickoxide) zusammen. Das am häufigsten auftretende Gas ist das Stickstoffdioxid (NO₂). Es handelt sich dabei um ein gelb bis rotbraunes, nicht brennbares Gas von leicht chlorigem Geruch, das schwerer als Luft ist. Nitrose Gase entstehen beispielsweise in größeren Mengen bei der Zersetzung von ammoniumnitrathaltigen Düngemitteln, aber auch bei chemischen Reaktionen der Salpetersäure mit organischen Stoffen oder Metallen. Sie lassen sich in gewissem Umfang mit Sprühstrahl niederschlagen. Das besonders Gefährliche an den nitrosen Gasen ist ihre lange Latenzzeit bei gleichzeitig relativ geringer Reizwirkung während des eigentlichen Einatmens. Erst nach Ablauf der langen Latenzzeit von 48 Stunden werden dann die Symptome eines Lungenödems sichtbar. Deswegen sollte bei nitrosen Gasen schon beim Verdacht auf eine Vergiftung unbedingt der Arzt hinzugezogen werden. (vgl. K. KNORR 1993, S. 20-21)