Proprietà fisiche: densità (relativa ad aria) 0.97

1. Proprietà fisiche: densità (relativa ad aria) 0.97 temperatura critica -140 °C punto di ebollizione (p=1 atm) -191.5 °C solubilità in acqua a 20°C 29 ppm limiti d’infiammabilità in aria 12.5 -74.2 % Monossido di Carbonio CO E’ un gas (in condizioni ambiente) inodore, insapore ed incolore non corrosivo moderatamente stabile in atmosfera reattivo nei confronti di alcuni metalli combustibile (basso potere calorifico)

2. DOVE E QUANTO Nell'atmosfera terrestre: meno di 0.05 ppm in aree remote (poli ed oceani) da 0.2 a 0.4 ppm sulle superfici emerse Distribuzione variabile stagionalmente e con eventi come incendi, eruzioni vulcaniche, ecc...

3. medie di 1- 5 ppm con massimi di 10-15 ppm in ambienti domestici ed in zone urbane 10-20 ppm con picchi superiori alle 100 ppm in: ambienti di lavoro (officine, autorimesse) prossimità di strade ad elevato traffico abitazioni insufficientemente aerate alte concentrazioni (fino a migliaia di ppm) nei prodotti di combustione di sostanze contenenti carbonio come: benzina, gasolio, GPL, metano, carbone, legna nell’aria espirata dagli organismi viventi (produzione endogena) nel fumo di tabacco

4. COMBUSTIONE E PRODUZIONE DI CO Bruciando combustibili fossili in condizioni ottimali: CXHY + (2X+Y/2) O2 X CO2+ (Y/2) H2O + calore ESEMPI: Metano: CH4 + 2O2CO2 + 2H2O Propano: C3H8 + 5O23CO2 + 4H2O Acetilene: C2H2 + 2.5O22CO2 + H2O Carbone: C + O2CO2

5. I prodotti di combustione sono costituiti da: - anidride carbonica (biossido di carbonio) CO2 - azoto N2 - acqua H2O (vapore) - ossigeno O2 (se l'aria alimentata è in eccesso) - tracce di altri prodotti (NOx ;SO2 ; incombusti e parzialmente ossidati) - ceneri (soprattutto da combustibili solidi)

6. Da una miscela di metano ed aria in rapporto stechiometrico CH4 + 2O2 + 7.52N2CO2 + 2H2O + 7.52N2 si sviluppano fumi con la seguente composizione: 71.5% N2 9.5% CO2 19.0% H2O

7. se l’aria è in eccesso: N2: complemento al 100% 2

8. In condizioni diverse parallelamente a quello già visto la reazione può seguire un percorso diverso: CXHY + (X+Y/2)O2XCO + (Y/2)H2O + calore Metano : CH4 + 1.5O2CO + 2H2O Propano: C3H8 + 3.5O23CO + 4H2O Acetilene: C2H2 + 1.5O22CO + H2O Carbone: C + 0.5O2CO I prodotti di combustione contengono: monossido di carbonio in quantità rilevante

9. La composizione chimica dei fumi dipende da: tipo di combustibile rapporto aria:combustibile temperatura della fiamma tempo di permanenza del gas alle alte T condizioni fluidodinamiche nella zona di fiamma (miscelazione combustibile-aria e turbolenza di fiamma)

10. La formazione di monossido di carbonio è favorita da: permanenza breve (l’ossidazione di CO a CO2 è lenta) alte temperature (conversione di C e CO2 a CO) scarsa miscelazione dei reagenti e bassa turbolenza di fiamma (carenza locale di O2) ma soprattutto da: carenza d'aria che determina una bassa concentrazione di O2 nella zona di fiamma

11. Nel caso di apparecchi d'uso domestico la carenza di ossigeno nella zona di fiamma e la conseguente alta concentrazione del monossido di carbonio nei fumi si possono manifestare per diversi motivi, tra questi i più comuni sono: - inefficienza del sistema di scarico dei fumi - insufficienza di ventilazione del locale - errato rapporto aria-combustibile

12. Inefficienza del sistema di scarico dei fumi: la concentrazione di ossigeno nei fumi è molto inferiore a quella nell'aria se il sistema di evacuazione dei prodotti combusti non funziona correttamente i fumi ristagnano nella zona del bruciatore e sono immessi nell’ambiente interno il ristagno provoca una sensibile diminuzione della concentrazione di ossigeno e crea le condizioni favorevoli alla formazione di CO

13. Cause della inefficienza del sistema di evacuazione dei fumi - condotti di diametro insufficiente le perdite di carico (DP) dipendono da: - velocità del gas - quoziente L/D (lunghezza:diametro del condotto) a parità di portata, con il diminuire del diametro aumentano sia la velocità sia L/D quindi la perdita di pressione nel condotto fumario cresce riducendo sensibilmente il tiraggio

14. Cause della inefficienza del sistema di evacuazione dei fumi - mancanza o insufficiente lunghezza del primo tratto verticale la perdita di carico locale causata da una curva del condotto in prossimità dell’imbocco può causare difficoltà di avvio del flusso dei fumi

15. Fumi Canna fumaria Cause della inefficienza del sistema di evacuazione dei fumi - inserimento scorretto nella canna fumaria se il condotto di collegamento con l’apparecchio è introdotto in profondità all’interno della canna fumaria la sezione di uscita presenta una riduzione di sezione che ostacola il flusso dei prodotti combusti

16. Cause della inefficienza del sistema di evacuazione dei fumi - occlusioni o riduzioni di sez. della canna fumaria anche in questo caso la riduzione di sezione genera una perdita di carico locale che ostacola il tiraggio

17. Cause della inefficienza del sistema di evacuazione dei fumi - andamento discendente, orizzontale o con pendenza ascendente non sufficiente il tiraggio è causato dalla bassa densità del gas costituito dai prodotti combusti nell’atmosfera più densa, la massa dei combusti tende naturalmente ad un moto ascensionale se il condotto non ha un andamento ascendente la forza motrice è esclusivamente cinetica e può risultare insufficiente per vincere le perdite di carico

18. Cause della inefficienza del sistema di evacuazione dei fumi - troppe curve ogni deviazione della direzione del flusso comporta una dissipazione di quantità di moto e dunque una perdita di carico anche in questo caso il problema è dovuto alle eccessive perdite di pressione che ostacolano il deflusso dei fumi nei condotti

19. Cause della inefficienza del sistema di evacuazione dei fumi - mancanza di terminale antivento - errato collegamento a canne fumarie collettive

21. se il locale è insufficientemente ventilato, lo squilibrio tra il tiraggio dello scarico e l’afflusso d’aria dall’esterno genera una condizione di leggera depressione nel locale; la tendenza del sistema è di compensare tale depressione con l’immissione di parte dei fumi nell’ambiente interno Fumi Aria Insufficiente ventilazione del locale: in condizioni stazionarie normali la massa atmosferica contenuta nel locale e la pressione sono costanti nel tempo; dall’esterno accede una quantità d’aria pari a quella consumata dalla combustione Fumi >11 m3/h Metano 1m3/h Aria 10 m3/h

22. in questo caso il ristagno dei fumi e le condizioni favorevoli alla formazione di CO possono essere provocate anche dall’assenza o inadeguatezza di una sola delle due aperture previste dalle norme Fumi Aria il rischio è ancora maggiore per gli apparecchi di tipo A che scaricano i prodotti combusti direttamente nel locale Fumi Combustibile

23. Errato rapporto aria-combustibile: nella maggior parte degli apparecchi per uso domestico, l'aria fresca è richiamata dalla depressione provocata dal deflusso dei prodotti di combustione un incremento della portata di combustibile e dunque dei fumi prodotti causa un aumento della portata d’aria aspirata, mantenendo il rapporto ossigeno:combustibile ad un livello corretto resta da valutare la capacità di smaltimento della maggiore portata di fumi da parte di un condotto di scarico dimensionato per condizioni di funzionamento normali

24. Perchè il Monossido di Carbonioè pericoloso? In quasi tutti i paesi del mondo circa la meta' dei decessi classificati come intossicazioni acute sono causati da monossido di carbonio Anche nell'ambito degli eventi con esito non letale il CO è un agente intossicante molto frequente In molti casi d’incendio la vera causa dei decessi è la intossicazione da CO conseguente alla inalazione di fumi di combustione

25. Il monossido di carbonio ha causato: oltre 1’000 decessi/anno in Gran Bretagna [1] più di 3’500 decessi e 10'000 intossicazioni gravi all’anno in USA [2] per l’Italia non esistono dati certi, ma si stima che nel periodo 1980-2000 i decessi causati da CO siano stati 300-350 all’anno (con un sensibile calo negli ultimi anni) [1] Fonte: British Medical Journal, periodo 1985-1999 [2] Fonte: US Center for Disease Control, periodo 1990-1996

26. IL PROCESSO D’INTOSSICAZIONE Il monossido di carbonio ha grande affinità nei confronti della emoglobina (Hb) contenuta nel sangue Respirando un’atmosfera contenente CO questo si combina con l’emoglobina convertendola in carbossiemoglobina (COHb)

27. COHb è inefficace ai fini del trasporto dell'ossigeno ai tessuti dell'organismo I danni che derivano dalla insufficiente ossigenazione interessano numerosi organi tra i quali il cervello ed il cuore I danni possono anche essere irreversibili e provocare la morte del soggetto intossicato in tempi relativamente brevi (decine di minuti)

29. Atmosfera esterna Aria alveolare Plasma CO endogeno Mioglobina Hb CO a CO2 metabolico Enzimi intracellulari Intravascolare Extravascolare L’intossicazione è un processo chimico-fisico e fisiologico molto complesso

30. Immaginando di partire da una condizione iniziale di assenza di carbossiemogliobina la concentrazione di tale componente nel sangue di un soggetto che respira un’atmosfera contenente CO cresce nel tempo, tendendo ad un valore limite di equilibrio valore limite: dipende dalla concentrazione di CO nell’aria % COHb 16 12 8 la dinamica è più rapida nella fase iniziale, poi rallenta fino ad annullarsi 4 0 0 20 40 60 80 100 120 tempo La dinamica del processo d’intossicazione presenta un andamento che possiamo definire “saturazione progressiva”

31. Concentrazioni di COHb all’equilibrio (saturazione) in funzione del livello di CO in atmosfera

32. soggetto a riposo attività fisica moderata attività intensa La velocità con cui la % di COHb cresce nel tempo dipende anche dall’attività fisica

33. Per valutare quantitativamente la dinamica del processo d’intossicazione sono state elaborate: - relazioni empiriche (interpolazione di misure sperimentali) - equazioni basate su modelli dei processi chimico-fisici e fisiologici Le relazioni empiriche sono più semplici, ma hanno un campo d’impiego limitato e devono essere verificate sperimentalmente I modelli sono più affidabili, se applicati in condizioni diverse da quelle già sperimentate, ma sono più difficili da utilizzare perché richiedono la conoscenza di numerosi parametri

34. Modello dinamico: Coburn, Forster e Kane (1965) VB volume sangue VCO CO endogeno pI,O2 pressione alveolare ossigeno M coefficiente di Haldane pE,CO pressione CO in ambiente DL,CO diffusività polmonare CO PI pressione totale alveolare VA ventilazione alveolare

35. Soggetto adulto non fumatore 10 l/min = riposo 20 l/min = attività moderata

36. Relazione empirica: Chovin (1967)

37. La reazione di combinazione tra emoglobina e monossido di carbonio è reversibile Se un soggetto intossicato respira un’atmosfera priva di CO la concentrazione di COHb nel suo sangue dimuirà progressivamente nel tempo Purtroppo il processo è più lento della formazione di COHb e dunque la “disintossicazione” richiede tempi lunghi: da 2 a 7 ore per dimezzare la concentrazione di COHb

38. La dinamica del processo è descrivibile un decadimento esponenziale [1]: Dovetdè il tempo di dimezzamento: td= 300 min in aria a pressione atmosferica td= 80 min con ossigeno a 1 atm td= 20 min con ossigeno iperbarico (3 atm) [2] [1] G.Godin and R.J. Shephard, “On the course of carbon monoxide uptake and release” 1972 [2] B.D.Dinman, National Academy of Sciences, Washington, 1969