Yangın Ve Toksik Duman

Fikret KIR * Necmi Özdemir **

* Yangın Güvenlik Uzmanı – Demofire Yangın Ltd Şti.

** Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Bölümü

 ÖZET

 Yanma hayatın kaynağı , yanma olmazsa enerji de olmazdı enerji yoksa zaten hayatta olmaz. Bizi harekete geçiren , düşündüren , konuşturan şey de hücrelerimizde meydana gelen yanma değil midir ? Modern teknolojilerin temeli enerji de yanmanın – kontrollü yanmanın bir ürünü değil mi ? Kısaca hayatın kaynağı olarak kontrollü ateş  insanlık tarihini değiştiren en büyük keşiflerinden biri ve tartışmasız hayatımızı en fazla etkileyen keşif. Hayatımızı kolaylaştıran bu buluş doğal olarak beraberinde birçok tehlikeleri de getirmiştir. Başlarda kontrol dışına çıkmış yanmanın getirdiği tehlike sadece ısıdan etkilenen tehlikeli durumlardı ancak teknolojik ilerlemeler ve nüfusun artmasıyla insanların yaşam yerleri ,yaşam şekilleri değişti. Değişen şehir yapılaşmaları , evlerin yapıları, evlerin kullanım alanlarındaki değişiklik , kullanılan yalıtım malzemeleri ciddi değişimlere uğradı. Özellikle doğal ürünlerin bırakılıp yerine petrol türevli endüstriyel ürünler evlerin dış ve iç tasarımlarında kullanılmaya başlandıktan sonra yangın kaynaklı tehlikelerin sayısı ve çeşidi de çoğaldı. Son yüzyıllarda yangınlarda alev , ısı  kadar yangından ortaya çıkan toksik duman yangın kaynaklı ölümlerin en önemli nedeni  haline geldi.

Anahtar kelimeler : Yangın , Duman , Toksik Duman , Duman Yayılımı

1. GİRİŞ

 Önemli soru şu  meydana gelen yangın kaynaklı ölümlerin en temel nedeni nedir ? Yangın bizi nasıl öldürüyor , canlıları öldüren yangının çıkardığı duman – dumanın içindeki gazlar mı – yoksa  yangın sebebi ile ortaya çıkan ısıya maruz kalmak mı? İstatistiki verilere göre duman dünyadaki yangından kaynaklı ölümler ilk sırayı oluşturan nedendir. Ayrıca duman yayılımı binalarda meydana gelen yangınların büyük çoğunluğundan sorumludur . Yangın dumanı yani toksik dumanların hemen hemen her yangında en temel ölüm nedeni olduğu artık aşikardır. Ülkemizde yangınlar için yapılmış ciddi bir istatistik yok  , dolayısı ile yangın dumanından etkileme ile ilgili de bir istatistik bilgiye sahip değiliz. Toksik dumandan etkilenerek oluşan can kayıplarının istatistikleri için ABD ve İngiltere’de istatistiksel değerlendirmeleri baz alacağız. Bu istatistiklere bakarsak yangın toksisitesinin yangın kurbanları için en önemli ölüm nedeninin olduğunu görebiliriz. Ama öncesinde toksik duman nedir iyice tanımlamak – anlamak gerekir.

1. TOKSİK DUMAN NEDİR

 Yanma  sonucunda partiküllerden oluşan aşağıdaki karışım ortaya çıkar ;

Duman

Sıcak Gaz

Buhar

Katı küçük parçacıklar

Toksik temel yanma gazları (CO2 – CO)  ile yanıcı madde cinsine göre çıkan toksik gazlar.

Kağıt, pamuk, ağaç  gibi yanıcı maddelerin cinsine göre çıkan toksik gazlar Asetaldehit, CH₂O formaldehit, asetik  asit, HCOOH formik asit ve C₃H₄O Akrilik Alhedit’dir

Petrol Ürünleri gibi yanıcı maddelerin cinsine göre çıkan toksik gazlar CH₃COOH Asetik

asit, HCOOH formik asit, C₃H₄O  Akrilik Alhedit ,SO₂ kükürt dioksit ve azot oksitleridir.

Polivinilklorür (PVC)         gibi yanıcı maddelerin cinsine göre çıkan toksik gazlar Hidrolik asit, fosgen, klorin        poliüretan, H₂S hidrojen sülfür, HCN Hidrojen siyanür , izosiyanat ‘dır.

Melamin Reçineler gibi yanıcı maddelerin cinsine göre çıkan toksik gazlar Hidrojen siyanür, NH₃ Amonyak’tır.

Görüldüğü üzere yangınlarda oluşan duman karışımda yanıcı maddenin özelliklerine bağlı olarak çok farklı zehirli – zararlı toksik gazlar ortaya çıkmaktadır.

Toksik duman  yanma sonucunda  ortaya çıkan yanma ürünlerinden biridir.derken ; CO – karbonmonoksit –   ve ahşap bazlı yangın yan ürünü olan C3H4O alhedit-akrolin’in ana ölümcül duman bileşenidir.

III. YANGIN BİLİMİNE YAKLAŞIM

 Yangın biliminin amaçlarından biri de daha güvenli yaşanabilir çevreler tasarlamak ve güvenilir yaşanabilir çevreler tasarlanırken uygulamalarda kullanılacak pratik çözümler üretmektir. Yangın bilimi, değişen modern yaşam tarzımızın güvenli bir şekilde ilerlemesi için çeşitli konularda çözümler üzerine çalışmaktadır.

Temelde insan – canlı kayıplarını azaltmak için bilimsel yöntemler kullanarak kayıpları azaltacak teoriler geliştirmek gerekliliği vardır. Meydana gelen yangın kaynaklı ölümlerin en temel nedeni duman olduğuna göre yangın dumanı içinde bulunan toksik tehlikeleri ölçmek ciddi bir gereklilik olarak ortay çıkmıştır. Bununla beraber de toksik duman tehlikelerini ölçmek için doğru etkili yöntemleri belirlemek gerekliliği oluşmuştur. Toksik duman tehlikelerini anlamak için yanma ve yangını doğru anlamak önemlidir.

1. YANGINI ANLAMAK

Yangını anlamak geçmiş yangınları incelemek , doğru deneyler yapmak ile gerçekleşebilir. Ancak yangınları incelemek  yangınların rastlantısal olmasından – yani ne zaman nasıl gerçekleşeceği tahmin edilemez olmasından dolayı çok zordur. Diğer bir zorluk ise yanma deneyleri ile gerçek yangınları kıyaslayabilme zorluğudur. Çünkü deneyler çoğunlukla  hedeflenen uygulama ve yakıta bağlı olarak önceden tasarlanmış sistemlerle sınırlı kısıtlı ortamlarda yapılırlar.Yangın deneylerine bağlı çalışmalar ile hem yangını anlamayı sağlayacak ancak hem de rastlantısal yangınları anlayabilecek bir deney metodu-tasarımı henüz mevcut değildir . Güncel durumda yangın bilimi ile farklı koşullardaki yangın gelişimini anlamak ve farklı aşamalardaki tehlikeleri belirlenen koşul – kurallar çerçevesinde değerlendirmek mümkün olmaktadır. Sonrasında da yapılacak olan belirlenen bu tehlikeleri kabul edilebilir düzeylere indirebilecek pratik çözümler için hipotezler geliştirip en güçlü hipotezi önermektir.

Her şart altında deneyler yangın bilimi için önemlidir. Yanma ile ilgili olarak yapılan temel çalışmalar – deneyler , yangını anlamak için önemli bazı kuralları  belirlememizi sağlar . Bu temel kurallar belki daha sonra karmaşık deneyleri , belki rastlantısal durumları ve araştırmaları anlamak üzere geliştirilebilir.

Bilinen bir gerçeklik yangınların büyük çoğunluğu ve buna bağlı olarak yangın ölümlerinin çoğunluğu yapılı çevreler – binalar içinde (% 75’den fazla) meydana gelir. Buna bağlı olarak kapalı alan yangınlarını anlamak bu yangınlar üzerine deneyler –araştırmalar yapmak büyük önem arzetmektedir. Kapalı alan yangınları genellikle küçük bir ateşleme kaynağında ve küçük bir yangınla başlar, daha sonra daha yüksek ısı ve duman oluşarak yangın ilerlemeye başlar. Başlangıç aşaması denilen erken aşamada, yakıt az olduğu için yangın çok büyük değildir. Sonra yakıt türü ve havalandırma koşullarına bağlı olarak yangın yavaş veya hızlı bir şekilde büyür.

Türüne ve ortama göre yangın  bazen çok uzun bir büyüme periyodu gösterebilir ve  büyük gelişmiş bir yangın flashover yaşadıktan sonra oluşur. Flashover, büyüme dönemi ile tamamen gelişen yangın fazı arasındaki geçiştir.  Yani yangının 2. evresi ile 3 . evresi arasındaki bölüm Flashover olarak adlandırılı.Flashover “basit başlangıç yangın durumundan toplam alan-yüzey yangınına geçiş” olarak ta adlandırılır. Flashover da oda tavan sıcaklığının 650 – 700 ˚C olduğu , bölmenin zemin seviyesindeki ısı yayılım radyasyonun 20 – 30 kW/m2’ye ulaştığı görülür.

Flashover sonrası tam gelişmiş yangın ısı salınım hızı doruklara çıktığından ve çoğunlukla oksijeninin miktarına bağlı olarak yangın büyüklüğünün olduğu bir evrededir, bu aslında havalandırma – hava kontrollü bir yangındır. Yeterli hava olduğu sürece ve yakıt miktarına bağlı olarak flashover büyüklüğü değişiklik gösterir.

Kapalı alan yangınlarında yanmamış gazlar – ki içerisinde toksik gazlar mevcuttur tipik olarak tavan seviyesinde birikir. Gelişmiş bir yangında gazların sıcaklığı 700-1200 ˚C kadar yükselebilir. Bu sıcak yanmamış gazlar genişledikçe ve yayıldıkça alev dilleri oluştururlar. Bu aşamada, toksik gazların çokluğu genellikle yakıtla kontrol edilen yangın koşullarında olduğundan daha fazladır. Yangın yüklerinin , yanmamış gazların  çoğu, tamamen tüketilmektedir. Yakıt tüketilirken ısı salınım hızı düşer ve yangın yavaşlama evresine girer. Tipik olarak bu evrede yangın, havalandırma kontrollü bir yangından yakıt kontrollü bir yangına dönüşür. Toksisite gazların en yoğun olduğu dönem flashover ‘a kadar olan dönem ile Decay – Yavaşlama  dönemi başladığından sonraki dönemdir. Oksijen azalmasına bağlı olarak yangının yavaşladığı dönem en çok toksik gaz oranın olduğu evredir.

Bilinmelidir ki her yanmada gazlaşma kesinlikle oluşur , yanma kimyasının temelinde madde katı ise önce piroliz ile sıvılaşma sonra da gaz fazına geçerek yanma reaksiyonun oluşması vardır. Mükemmel yanma oluştuğunda atık gaz oranının minumum olması teorisi vardır ancak kontrolsüz yanmalar – yangınlarda mükemmel yanma oluşmaz dolayısı ile yanma sırasında ve sonrasında çok miktarda gaz oluşumu gerçekleşir.

1. YANGIN TOKSİTİTESİ ÜZERİNE BİLİMSEL ÇALIŞMALAR

Yangın toksitesi üzerine bilimsel çalışmalar sanayi devrimi ile beraber yapılmaktadır. Ancak her konuda olduğu gibi yoğun bilimsel çalışmaları tetikleyen büyük felaketlerdir. Yangın toksitesi üzerine yapılan bilimsel çalışmaların yoğunlaşması ve ciddiye alınması da 19. yüzyıl başlarında ortaya çıkan petrol bazlı sanayi ürünlerinin kullanılması , bununla beraber tüm yapılı çevrelerde oluşan yangınlarda ölüm ve yaralanma sebeplerinin toksik dumana bağlı olmasıdır. Tüm yapılı çevreler derken , her türlü kullanım amaçlı binalar tesisler  , araçlar (Araba , tren , uçak, gemi) ve çevresel yapıları (Tünel , yol , köprü , liman )anlamak gerekir.

Bilimsel deneyler bize yangını ve tehlikelerini anlamak için gereklidir  ancak deneyler hipotezler üzerine yapılar. Yangın tehlikelerini en iyi anlayabilme yolu istatistik verilerdir . çünkü istatistik veri kanıtlanmış veridir , daha önce oluşan yangın olaylarını ve bu olaylarda meydana gelen sonuçları doğru incelemek ve değerlendirmek yangın tehlikelerini anlamak için olmazsa olmazdır. Yangın ölümleri ile ilgili yapılan  istatistiksel incelemeler, yangın ölümlerinde duman ve toksik etkilerin fazlalığını da kesinleştirmiştir.

Duman içerisindeki toksisiteyi değerlendirmek için ISO / TR 16312-2 (bu bir Standart değildir, ISO TC 92 / SC 3’ün çalışma grubu uzmanlarının değerlendirmesini sunan Teknik Rapor), kriterleri ile on iki test yöntemi uygulanır. Bu test metodlarından bazıları ve en çok kullanılanları aşağıda özetle sıralanmıştır.

Cup Furnace Test ; fincan fırın testinde testi yapılacak madde bir kuvartz beherglasta (“fincan”) inceltilir ısıtılma ile atık su yükselir ve 0,2 m3 kapalı kutuyu dolduracak şekilde genleşir. Sırasıyla, numunenin kendiliğinden yanma sıcaklığının hemen altında ve hemen üstünde testler yapmak suretiyle gaz  elde edilir. Her testte, altı deney faresi boru şeklindeki tutucular içinde tutulur ve başları kutunun içinde bulunur. Fareler dumanı 30 dakika boyunca solunurlar ve daha sonra 14 gün boyunca gözlemlenirler.

Radiant Furnace Test ; Radyant fırın test, fincan brülör testiyle aynı 0.2 m3 kutuyu kullanır. Bununla birlikte, fincan fırının yerine, test numunesine sabit bir ışınım akışı uygulayan bir tertibat yer alır. Yakıt buharlarını tutuşturmak için bir kıvılcım kaynağı kullanılır. Bu test mobilya veya duvar kaplamaları gibi katmanlı ürünler için özellikle uygulanır.

University of Pittsburgh (UPITT) Test ; Pittsburgh Üniversitesi (UPITT) Testi : test başına dört fare, akışkan bir sistemde dakikada 68 ° F (20 ° C) sıcaklıkta üretilen yangın atığına maruz bırakılır ve bir numunenin bir kutu veya kapalı fırınında rampalı -hızlı ısıtması yapılır.Maruz kalma süresi, numune ağırlığının yüzde 1’i kaybolduğunda başlamak üzere 30 dakikadır. Yanma gazlarına maruz kaldıktan sonra hayvanlar da 10 dakika boyunca gözlemlenir.Hayvan ölümleri, ölüm hızı ve ölüm zamanı için konsantrasyon tepkisi ölçülür.

Closed Cabinet Toxicity Test ; Kapalı kabine toksisite testi NFPA 270’de standartlaştırılan bir  cihaz ile yapılır , cihaz duman optik yoğunluğunun ölçümü için Tek Kapalı Bir Odada Konik Radyant Kaynak Kullanılarak Duman Ölçümü için Standart Test Yöntemi ve ISO 5659-2 ile tasarlanmıştır. Test süresince, haznedeki hava bozulur ve yanma ürünlerinin üretim oranları değişir , bu değişimler ölçülerek kaydedilir.

Görüldüğü üzere maddelerdeki toksik gazları ve etkilerini ölçmek için çok farklı metotlar ve yöntemler kullanılabilir. Araştırmalar 12 test yöntemi kullanılarak yapılmaktadır.

1. İSTATİSTİK VERİLER İLE TOKSİK DUMAN ETKİLERİ

Toksik duman etkilerine bağlı ölüm – yaralanma istatistiklerine bakarken dünyadaki ve ülkemizdeki en öneli olayları sıralamak faydalı olacaktır ;

1 Aralık 1958 Amerika Our Lady of the Angels (OLE) okul yangını  92 çocuk ve 3 rahibe öldü kayıpların toksik duman nedeni ile oluştuğu anlaşıldı.

1960 Suriye Amuda Sinama yangını 152 çocuk hayatını kaybetti büyük sebep toksik duman.

8 Mayıs 1979 Manchester merkezindeki Woolworth mağazası yangınında 10 kişi hayatını kaybetti, 47 kişi yaralandı kayıpların toksik duman nedeni ile oluştuğu anlaşıldı.

1980 yılında Suudi Arabistan havayolarına ait bir uçakta meydana gelen yangında 163 kişi hayatını kaybetti ve yapılan incelemlerde bu kayıpların toksik duman nedeni ile oluştuğu anlaşıldı , dünya gündemindeki en önemli-etkili olaylardan biri budur.

22 Ağustos 1985’de Boeing 737-236,  Manchester havaalanında yanan uçakta 54 kişi hayatını kaybetti , olay sonrası raporlarda bu kayıpların temel nedeni uçak içerisindeki atmosferde hızlı toksik gaz yayılımı olduğu ortaya çıktı.

1995 Metro Yangın Azerbaycan’da 289 Öldü .

1997 Hindistan Delhi Uphaar sinema yangını 60 kişi öldü.

2004 Paraguay, Asuncion süpermarket yangınında 300 kişi öldü onlarca yaralı sebep toksik duman.

2013 Brezilya Santa Maria’daki gece klübü yangını 233 kişiyi öldürdü , 100 kişi toksik duman zehirlenmesinden tedavi altına alındı.

Yine hepimizin hatırladığı ; Bölücü terör örgütü PKK 13 Mart 1999 da İstanbul Mavi çarşı ya Molotof koktelli bir terör saldırısı düzenledi. Teröristler, çarşının içindeki iş yerlerinin vitrinlere de molotof kokteyli attı. Çıkan alevler bir anda binayı sardı. Yangın merdiveni bulunmayan çarşıdaki yangının büyümesi sonucu çıkan yangında 10 kişi yoğun duman sebebiyle zehirlenerek hayatını kaybettiği facia yangın toksitisesinin neden olduğu iz bırakan yangın olayıdır.

Yakın zamanda ülkemizde , Adana’nın Aladağ ilçesinde 11’i öğrenci 12 kişinin hayatını kaybettiği kız yurdu yangınının ölümlerin toksik gaz zehirlenmesi sonucu olduğu anlaşıldı.

Bilindiği üzere ülkemizde TUİK tarafından bir yangın istatistiği verileri tutulmamaktadır. Tam olarak ülkemizde yangınlar için sonuç verilere sahip değiliz . Ancak ingiltere  ve ABD  de yayınlanmış olan istatistikleri baz alırsak ,  ölümlerin% 41’i duman solunumu ile olduğunu ve yaralanmaların% 46’sı nın duman teneffüsüyle oluştuğunu görebiliriz. Benzer bulgular, ABD Yangın İdaresi tarafından açıklanan veriler ile değerlendirildiğinde Konut binalarındaki yangın ölümlerinin % 39’unda duman teneffüsünün en önemli neden olduğunu, duman soluma nedeni ile yangın yaralanmalarının ise % 46 olduğunu görmekteyiz.

VII. SONUÇ

İstatistiksel verilere bakıldığında son yıllarda duman toksisitesi tarafından ölümlerin gün geçtikçe arttığı görülmektedir. Asında gerek yangın önleme ve korunmada meydana gelen bilimsel yenilikler ve gerekse  itfaiyenin farkındalığının , itfaiye hizmetlerinin daha modern ve teknolojik olmasına rağmen meydana gelen bu artışın “istatistiksel anomali” olarak düşünülebilir.

Duman toksisitesi sebebi ile ölümlerin artmasının birkaç sebebi vardır. İlk olarak  binalarda artık kompleks materyallerin kompleks yanma emisyonları üreten polimerlerin ve daha bir çok petrol tabanlı ürünlerin kullanılmasıdır. İkincisi ise  modern mimaride enerjinin etkin verimli kullanıldığı bina tasarımlarının yapılmasıdır , daha küçük odaları ve daha düşük tavan yükseklikleri gibi tasarımlar ise minumum enerji ile maksimum ısınma – enerji kullanımı sağlanmak istenmektedir. Bu sebeple çoğunlukla kullanılan petrol türevli ısı izolasyon malzemeleri çok ciddi toksik duman üretmektedir.

Yapılı çevrelerdeki mobilya miktarındaki artış (yangın yükleri), mobilya tefrişat ta kullanılan malzemelerin içerikleri ve malzeme bileşimi gibi unsurlar toksik dumanın temel nedenidir. Bu faktörlere dayanarak, yangın toksisitesi araştırma ile ilgili uzmanlar tarafından belirlenen yöntemler izlenmelidir.

İlk olarak, binalarımızda kullandığımız farklı malzemelerin toksisite potansiyelini anlamalı ve ölçmeliyiz . Bu malzemelerin toksisite üretme düzeylerinin kullanım alanlarında – muhtemel yangın oluşacak alanlarda azaltılmasına olanak tanıyan uygun modeller geliştirmeliyiz. Kullanılan her malzemenin ne kadar toksik ürün üreteceğini belirlemeliyiz. Böylece insanların zararlı olmayan seviyelere toksisiteye maruz kalmasını sağlayacak duman kontrol önlemleri alabiliriz.

İkinci olarak ise daha yavaş bir yanma oranı ve düşük toksik  üreten daha doğal  ve  doğası gereği daha güvenli materyalleri ürünleri geliştirmeye yönelik ürünler üretmeye yönelik çalışmalar yapmalıyız.

Yangının yan ürünü olarak ortaya çıkan zehirli türlerin bileşimi çok karmaşık olabilir ve her bileşenin insanlar üzerinde farklı etkileri vardır. Yangından kaynaklı toksisite değerlendirmesi için ilave modeller , ölüm eşik sınırları gibi , bilinç kaybı sınırları ve minumum etkilenme sınırları gibi değerleri tespit edebilecek bilimsel çalışmalar yapılmaktadır. Ancak ucuz malzeme üretmek için  kompleks ve karmaşık materyal bileşimleri bu çalışmaları çok zor bir hale getirmektedir.

Yangında ciddi bir öldürücü etken olan duman ve dumanla beraber duman toksisitesinin etkilerini azalmak uzun süreli disiplinli bir çalışma sonucu en aza indirgenebilir. Her bir yaşanabilir yapılı çevre için tüm tasarım modelleri göz önüne alınarak her bir tasarım için yangın güvenliği risk yönetimi  tasarımı da yapılmalıdır. Yapılan yangın güvenlik tasarımı sürdürülebilir olarak yönetilmelidir.

REFERANSLAR

[1] Fire Protection Handbook 20 th Edition – Physic and Chemistry of Fire – Dougal Drysdale

[2] Fire Protection Handbook 20 th Edition – Flammability Hazard of Materials – Daniel      Madrzykowski , David W Stroup

[3] Fire Protection Handbook 20 th Edition – Dynamics of Compartment Fire Growth – Richard Custer

[4] Fire Protection Handbook 20 th Edition – Combustion Products and Their Effects on Life  Safety – Richard G. Gann , Nelson P. Bryner

[5] Kirk’s Fire Investigation 6th Edition – John D. DeHaan

[6] Forensic Fire Scene Reconstruction – David J. Icove , John D. DeHaan

[7] Combustion By-Products and their Health Effects – Combustion Engineering and Global Health in the 21st Century: Issues and Challenges

[8] Proceedings, 5th AOSFST, Newcastle, Australia, 2001 M.A. Delichatsios, B.Z. Dlugogorski and E.M. Kennedy

[9] Presented at the 9th Saudi students conference, 13-14 February 2016, ICC, University of Birmingham, Birmingham – Abdulaziz A Alarifi, Herodotos N Phylaktou , Gordon E Andrews

[10] Standard Test Method for Measurement of Smoke Obscuration Using a Conical Radiant Source in a Single Closed Chamber 2002 Edition

[11] The fire toxicity of polyurethane foams – Sean Thomas McKenna , Terence Richard Hull

[12] ISO/TR 16312 Guidance for assessing the validity of physical fire models for obtaining fire effluent toxicity data for fire hazard and risk assessment

[13] NFPA istatistik verileri

[14] FEMA istatistik verileri

[15] DCLG istatistikverileri

[16] Yangınlar ile ilgili internet haberleri – kaynakları

[17] Yangın ile ilgili anomin bilgiler