Carbon monoxide poisoning and use of cooking stovesNorwegian Army Land Warfare Centre Norwegian School of Winter Warfare
Carbon monoxide poisoning and
use of cooking stoves
*
Norwegian Army Land Warfare Centre Norwegian School of Winter Warfare
CARBON MONOXIDE
Konklusjoner
As you can see of the agenda we are going to talk about Carbon monoxide, and briefly take a look at Carbon dioxide to get knowledge about the similarities and differences between the two gases.
We will look into sources of CO and poisoning from this gas, and also how to prevent and treat conditions related to CO poisoning. Finally we will draw some conclusions from the content of this lecture
Som dere ser av agendaen skal vi snakke om karbonmonoksid, eller KULLOS som det også kalles, og raskt se på karbondioksid for å kjenne til forskjeller og likheter mellom disse to gassene.
Vi skal ta for oss kilder til CO og forgiftning fra denne gassen, samt forebygging og behandling ifm KULLOS forgiftning.
*
Norwegian Army Land Warfare Centre Norwegian School of Winter Warfare
Carbon monoxide - CO
Source: Incomplete combustion of Carbon and fossil fuel (hydro carbon)
Also known as CO and Soot
Carbon monoxide is a gas with; -no taste, no color and no smell
Also heavier than air
Binds easily to hemoglobin (Hb), and form a heavy
Carbon monoxide hemoglobin (CO Hb)
Displaces O2, but also reduces Hb’s ability to release O2
Hypoxia (O2-absence/damage on the brain and organs)
Karbonmonoksid
Også kalt KULLOS (CO)
Karbonmonoksid er en luktfri, farge- og smaksløs Også tyngre enn luft
Absorberes raskt og effektiv gjennom lungene
Bindes lett til hemoglobin (Hb), danner tungt karbonmonoksidhemoglobin (CO-Hb)
Fortrenger O2, men reduserer også Hb’s evne til å frigi O2
Hypoksi (O2-mangel/skade på hjerne og organer)
The sources to Carbon monoxide are an incomplete combustion of Carbon and fossil fuel, also known as hydro carbons.
Carbon monoxide is also known as CO and Soot.
Carbon monoxide is a gas with no taste, no color and no smell.
Also heavier than air, and like CO2 it will fill dumps and holes and displace the oxygen.
The gas absorbs very fast trough the lungs.
Connects to hemoglobin and prevents oxygen to be obtained at the same time as it disables the hemoglobin to release bound oxygen in the blood system.
End state is that you will not get enough oxygen or oxygen at all. This can lead to damage in the brain and other organs in the body.
Kilden til karbonmonoksid er ufullstendig forbrenning av karbon og fossile brennstoff, også kalt hydrokarboner.
Karbonmonoksid kalles også KULLOS og forkortes CO.
Karbonmonoksid er en lukt-, farge- og smaksfri gass.
Også tyngre enn luft og som for CO2 vil den fylle dumper og hull og fortrenge oksygenet.
Gassen absorberes raskt gjennom lungene.
Binder seg til Hemoglobin og forhinder opptak av oksygen, samtidig som det hindrer hemoglobinet i å frigi allerede bunden oksygen.
*
Norwegian Army Land Warfare Centre Norwegian School of Winter Warfare
Carbon monoxide
Long term consequences of exposure to the gas is unknown
Lethal doses :
400 ppm = 3hrs, 800ppm = 2 hrs, 1500ppm = 1 hr
5000 ppm = 5 min (meaning 0,5 % of the air)
Source: N. Irving SAX
CO2: 90.000 ppm
Symptoms: head ache, confusion, irritation of nose, eyes, throat and mouth
It has few and weak symptoms, including no taste, color or smell
= difficult to detect.
Karbonmonoksid
Dødelige doser:
400 ppm= 3t, 800ppm=2t, 1500ppm=1t
5000 ppm = 5 min (dvs 0,5% av luften)
Kilde: N Irving SAX, 1984
Symptomer: hodepine og kvalme.
Få og svake symptomer, i tillegg til fargeløs, smak og luktfri = vanskelig å oppdage.
HUSK:
UTEN FARGE - UTEN LUKT - UTEN SMAK
CO is very poisonous and we do not know the details of long term consequences from being exposed to the gas.
The result of gas concentration and time exposed to the gas settles the degree of poisoning.
The stronger the concentration is, the faster poisonous symptoms will occur.
The concentration is lethal when it reaches the level of 40% of hemoglobin bound to CO.
Concentrations of 1500 parts per million is lethal after an expose of circa one hour. 5000 ppm after 5 min.
Compared; CO2 is lethal after 5 minutes exposure with a concentration of 90 000 ppm.
CO er svært giftig. Langsiktige konsekvenser av eksponering til gassen kjenner vi ikke detaljene i.
Det er produktet av gasskonsentrasjon og tid eksponert for gassen som avgjør graden av forgiftning.
Jo sterkere konsentrasjonen er, dess raskere inntreffer symptomer på forgiftning.
Konsentrasjonen er livstruende når 40% av hemoglobinet er bundet til kullos.
Konsentrasjoner på 1500 part per million er livstruende etter ca en times eksponering, 5000 ppm etter 5min. Til sammenligning er CO2 dødelig med konsentrasjoner på 90.000 ppm etter 5 min eksponering.
*
Norwegian Army Land Warfare Centre Norwegian School of Winter Warfare
CO production
Design of the stove:
High pressure forces fuel through the jet (1bar) and fuel is mixed with oxygen
Relatively clean combustion with high effect
Measurements show:
Without casserole:
KULLOS produksjon
Kokeapparatenes design:
Brennstoff presses gjennom dyse med overtrykk (1bar) og blandes med luft
Forholdsvis ren forbrenning, høy effekt
Målinger viser at
Med kjele: dramatisk økning
The Stove’s design:
Because of excessive pressure the fuel is being pushed through the jet (1bar) and mixed with oxygen
Relatively clean combustion with high effect
Maceration shows from Research tells us that the production of increases dramatically when you place a casserole on the Stove. You will have the highest levels of CO when the contents of the casserole is cold
When the casserole constantly is supplied with snow, the water stays cold and the production of CO persists. The CO production decreases when the water temperature increases.
Kokeapparatenes design:
Brennstoff presses gjennom dyse med overtrykk (1bar) og blandes med luft
Forholdsvis ren forbrenning, høy effekt
Målinger fra forskning tilsier at produksjonen av CO øker dramatisk når det plasseres en kjele på kokeapparatet. CO produksjonen er høyest når kjelen og innholdet er kaldt.
Når det stadig tilføres snø i kjelen, holder vannet seg kaldt og produksjonen av CO vedvarer.
CO produksjonen avtar når vannet varmes opp.
*
Norwegian Army Land Warfare Centre Norwegian School of Winter Warfare
CO production
Without casserole
With casserole
Plansjen beskriver CO produksjon for fire forskjellige kokeapparater først uten, så med kjele. Optimus No 111 er testet med parafin. De tre andre kokeapparatene er testet med heptan, som er renset bensin.
Her ser man helt klart at CO produksjon MED KJELE på kokeapparat øker for alle merkene i testen. På Coleman mod 445 økte CO produksjonen med en faktor på 200.
Det er viktig å være oppmerksom på dette ved langvarig bruk av kjele på kokeapparatet, spesielt når det foregår snøsmelting.
The wall chart shows CO production from four different Stoves. The fist pile is without casserole and the second is with casserole. Optimus No 111 is tested with kerosene. The other Stoves are tested with Heptan which is cleaned petrol.
*
Norwegian Army Land Warfare Centre Norwegian School of Winter Warfare
Production of CO at the following effects
0-1kW, 1-2kW,2-3kW,3-4kW
Max 1.5kW
MSR
OPTIMUS
COLEMAN
SIGG
Her ser vi tydelig at OPTIMUS, som er det vanligste kokeapparatet ved norske avdelinger, har en lineær økning av CO produksjon ved økning av effekt. Verstingen i klassen, COLEMAN, holder et forholdsvis jevnt nivå på alle effekter, med en tendens til nedgang ved høye effekter. Dette kan skyldes en bedret forbrenning, eller mindre nedkjøling av flammen når denne treffer kjelen.
SIGG apparatet kunne ikke testes på effekter høyere enn 1,5 kW.
*
Norwegian Army Land Warfare Centre Norwegian School of Winter Warfare
CO Production
Incomplete combustion is obtained by putting a casserole on top of the stove (cooking/melting snow)
The flame will cool down faster with a casserole
Distance between the bottom of the casserole and the stove is of importance
CO-production vs. ventilation
The COLEMAN 445 showed a large production of CO with casserole on all effects
Kullos produksjon
Flammen blir avkjølt raskere enn uten kjele
Avstand kjelebunn – brenner spiller inn
CO-produksjon ift ventilasjon
COLEMAN viste stor CO-produksjon m/kjele på alle effekter
As mentioned is long term use of casserole on the Stove the largest source of CO production. It is the distance form the jet to the bottom of the casserole witch affects the cool down of the flame and the production of CO
In this study Coleman mod 445 gives almost the same amount of CO production on all effects.
Som nevnt er langvarig bruk av kjele på kokeapparat den største kilden til CO.
Det er avstanden fra brenner til kjelebunn og dermed avkjølingen av flammen som spiler inn på CO produksjon.
Ventilasjon vil uansett alltid være beste mottiltak.
*
Norwegian Army Land Warfare Centre Norwegian School of Winter Warfare
CO - poisoning
End product, together with CO2, when burning fossil fuel
Will increase in magnitude when combustion is incomplete
Be aware of YELLOW FLAMES
Rapid cool down of the flame (casserole)
CO binds to the red bloodcells and dislodges O2
Causes internal choking
Prevention
Fire sentry. Avoid yellow flame. Pay particular attention to “hermetically” closed tents
Never sleep in a vehicle with the engine running!
Be aware: Snow melting
Be aware: Civilian stoves
Kullos forgiftning I
Dannes, sammen med CO2, ved forbrenning av fossile brennstoffer.
Øker i omfang ved ufullstendig forbrenning
Vær observant ved GULE FLAMMER
Rask nedkjøling av flammen (kjele)
Gassen binder seg til røde blodlegemer og fortrenger O2
Forårsaker indre kvelning
Forebygging
Fyringsvakt i telt, vær spesielt oppmerksom dersom teltet er ”helt tett”
Sov aldri i kjøretøy med motoren i gang
Obs: Snø smelting
Obs: Sivile kokeapparater
Obs: Snøhule -> glassering!!
CO poisoning I
Made together with CO2 by combustion of fossil fuel.
Increase in magnitude when combustion is incomplete
->be aware of yellow flames
->rapid cool down of the flame (casserole)
The gas will connect to the red corpuscle and dislodge O2 witch will cause an internal choke.
Prevention
The fire sentry must pay particular attention if the tent is completely “hermetic”. The fire sentry will not notice a poisoning, but he can maintain a good flame and if necessary ventilate when you change the casserole on the Stove (or fill it up with snow)
Never sleep in a vehicle when the engine is running.
Be aware: Snow melting, lot term use of a casserole, especially when the casserole is kept cold, because this results in most CO poisoning.
Be aware: Civilian Stoves, when you are using Stoves you do not have much experience with you have to be aware of eventual CO production.
Be aware: Snow cave ->crystallisation! Because of the ventilation challenge and the possibility of crystallisation of the walls it is not allowed to use Stoves inside snow caves. Crystallisation of the snow cave will additionally decrease the ventilation.
En gass uten lukt, farge eller smak
Dannes, sammen med CO2, ved forbrenning av fossile brennstoffer.
Øker i omfang ved ufullstendig forbrenning
Vær observant ved GULE FLAMMER
Rask nedkjøling av flammen (kjele)
Gassen binder seg til røde blodlegemer og fortrenger O2 og forårsaker indre kvelning
Forebygging
Fyringsvakt i telt, vær spesielt oppmerksom dersom teltet er ”helt tett”. Fyringsvakten vil selv ikke merke forgiftning men vil kunne vedlikeholde en god flamme, og evt lufte når det benyttes kjele på kokeapparat.
Sov aldri i kjøretøy med motoren i gang
Obs: Snøsmelting: langvarig bruk av kjele, spesielt når kjelen holdes kald, resulterer i mest CO forgiftning.
Obs: Sivile kokeapparater: når det tas i bruk kokeapparater man ikke har erfaring med må man være spesielt oppmerksom på evt kullosproduksjon.
*
Norwegian Army Land Warfare Centre Norwegian School of Winter Warfare
CO - treatment
Headache, dizziness, qualm, vomiting, vision disorder, rapid pulse, and hyperventilation.
Reduced consciousness, can pass on to coma, cramps and circulative collapse
Pink skin (mucous membrane/under nails) = serious condition!
Treatment
Medical doctor will give 100 % Oxygen in serious cases.
Medical first aid ->ABCDE
Half-life at rest is roughly 4,5 hours
Remaining at 9 hrs = ¼ and at 13, 5 hrs = 1/8
Half-life at 80-90 min with use of O2 and 30 min in pressure chamber (3 atm) (source: Sahlgrenska University Hospital)
En gass uten lukt, farge eller smak
Dannes, sammen med CO2, ved forbrenning av fossile brennstoffer.
Øker i omfang ved ufullstendig forbrenning
Vær observant ved GULE FLAMMER
Rask nedkjøling av flammen (kjele)
Gassen binder seg til røde blodlegemer og fortrenger O2
Forårsaker indre kvelning
Kullos forgiftning II
Forebygging
Fyringsvakt i telt, vær spesielt oppmerksom dersom teltet er ”helt tett”
Sov aldri i kjøretøy med motoren i gang
Obs: Snø smelting
Obs: Sivile kokeapparater
Obs: Snøhule -> glassering!!
It is important to be aware of the half time of CO. At repeatedly exposure to CO, and not enough time between each time, you will have a new CO poisoning on top of the rest values. After 9 hrs you will have a rest of ¼ (25%), which means after one day of marching you may still risk having ¼ CO values in your body.
In USA there are round about 30 deaths and 450 injuries due to CO poisoning. The accidents in these statistics occur in settings with camping (stoves/lanterns) in caravans and in vehicles. (Sorce: US government CPSC Consumer Product Safety Commission)
Det er viktig å notere seg halveringstiden til CO. Ved gjentatt eksponering til CO, og ikke tilstrekkelig med tid mellom hver gang, får man en ny CO forgiftning i tillegg til restverdier. Etter 9t har man rest på ¼ (25%), dvs etter en dag på marsj risikerer man å fremdeles å ha ¼ CO verdier i kroppen.
*
Norwegian Army Land Warfare Centre Norwegian School of Winter Warfare
CO – actions on
Treatment :
If the patient has minor symptoms like headache, dizziness, nausea, and the symptoms improve fast in fresh air, the person will most likely be able to continue the activity.
NB: Avoid additional exposure because of the long half-life time!
If the patient has serious symptoms like vomiting, vision disorder, rapid pulse, shot breath, cramps, unconsciousness or coma
–the patient shall be transported immediately to medical treatment or you have to call medical emergency number 113.
The same procedure has to be done if the skin under nails or mucous membrane has a pink color or if you suspect circulation disorder (rapid pulse and low blood pressure/fast and weak pulse)
Kullosforgiftning II
Har pasienten mindre symptomer som hodepine, svimmelhet, kvalme, og personen raskt viser forbedring i frisk luft, vil en kunne fortsette øvelsen/aktiviteten.
NB: unngå ny eksponering grunnet lang halveringstid!
Ved alvorligere symptomer som oppkast, syns forstyrrelser, høy puls og kortpustethet, krampe, bevisstløshet eller koma skal pasienten fraktes omgående til medisinsk behandling, evt må man ringe nød nummer 113. Det gjelder også hvis huden under negler eller på slimhinner får rosa farge eller hvis sirkulasjonssvikt mistenkes (høy puls og lavt blodtrykk/rask, svak puls).
If the patient has minor symptoms like headache, dizziness, nausea, and the patient early indicates improvements in fresh air, the person will most likely be able to continue the activity.
NB: Avoid a new exposure because of the long half-life time!
If the patient has serious symptoms like vomiting, vision disorder, rapid pulse, shot breath, cramps, unconsciousness or coma
–the patient shall be transported immediately to medical treatment or you have to call medical emergency number 113.
The same procedure has to be done if the skin under nails or mucous membrane has a pink color or if you suspect circulation disorder (rapid pulse and low blood pressure/fast and weak pulse)
Behandling:
Har pasienten mindre symptomer som hodepine, svimmelhet, kvalme, og personen raskt viser forbedring i frisk luft, vil en kunne fortsette øvelsen/aktiviteten.
NB: unngå ny eksponering grunnet lang halveringstid!
*
Norwegian Army Land Warfare Centre Norwegian School of Winter Warfare
Carbon monoxide
Follow-up research:
combustible fuel (UD 2-1)
Carbon dioxide production ?
teste CO-produksjon/effekt med mindre brannfarlig brennstoff (UD 2-1)
teste kokeapparater med varmeveksler/vindskjerm
karbondioksyd-produksjon?
annet….
To get the full profit from test results like this we have to test variables which are of direct use to us. It is desirable to test the most topical Stoves with different types of fuel. It is of importance that we will have a test of CO production and effect of fuel which is less dangerous to fire and explosions.
Since CO and CO2 are quite similar gases, it is also interesting to gather information about CO2 production, when using different types of Stoves and fuel .
For at man skal kunne få fullt utbytte av slike testresultater er vi avhengige av å teste variabler som har direkte nytte for oss.
Det er et ønske at vi får testet de mest aktuelle kokeapparater med forskjellige typer drivstoff. Det er viktig at vi får testet CO produksjon og effekt av drivstoffer som er mindre eksplosjons- og brannfarlige.
Det er også interessant å få testet apparatene med bruk av forskjellige vindskjermer og varmevekslere. Ytre faktorer som påvirker apparatets effekt kan være med på å øke CO produksjonen.
*
Norwegian Army Land Warfare Centre Norwegian School of Winter Warfare
Conclusions
Carbon dioxide production increases dramatically when using a casserole on the stove
Long term warm up with a casserole (melting snow) results in a increased health risk
Ventilation is very important (NB: modern tents, covered with snow / ice, crystallized snow in snow caves)
Fire sentry: look after the stove / flame/ ventilation
Use lid to reduce the boiling time and Carbonmonoxide exposure
Be aware of the half-life time
Avoid COLEMAN (model 445)
Langvarig oppvarming med kjele gir størst fare (smelting av snø!)
Ventilasjon meget viktig (NB: moderne telt, nedsnødd/nediset telt, glasering snøhule)
Fyringsvakt: overvåke apparat/flammen
Vær oppmerksom på halveringstiden
Unngå COLEMAN (mod 445)
It’s when you put a casserole on the stove that you have to be most cautious. When melting snow and cocking over time you are most exposed to high levels of CO, both because of temperature of the casserole and because you are exposed to the gas over time.
It is of most importance to ventilate during cocking and snow melting. Be extra causes when the tent is ice bound and the tent is covered with snow. In a snow cave heat sources are prohibited because of CO concentrations and the danger of crystallization.
In modern tens made of plastic materials there are less draught. It is important that the air vent is fully open at all times, and that you ventilate extra when cocking inside the tent.
Because of the long half-time of CO you can build up CO poisoning over time in your body if you are exposed to high concentrations many days on the row.
It emphasizes that it is the COLEMAN mod 445 which was tested. Event though it is reason to be careful with all COLEMAN Stoves if the distance from the jet to the casserole is the same on the different products.
Det er når man setter kjele på kokeapparatet at det er grunn til å være mest varsom. Ved snøsmelting og koking over tid er man mest eksponert for høye verdier av CO, både pga temperaturen på kjelen og grunnet tiden man er eksponert for gassen.
Det er viktig at det ventileres under koking/snøsmelting. Vær spesielt oppmerksom på nedisede og nedsnødde telt, I snøhule er varmekilder ikke tillatt pga KULLOS konsentrasjoner og faren for glasering.
I moderne telt av plastmateriale er det mindre gjennomtrekk. Det er viktig at luftekanalene er åpne til enhver tid, og at man ventilerer ekstra ved snøsmelting og matlaging når dette foregår i telt.
*
Norwegian Army Land Warfare Centre Norwegian School of Winter Warfare
For more exciting reading :
Norwegian Defence Research Establishment report:
Production of Carbon monoxide (CO) from stoves for hiking; Martini, Svein; Oftedal, Tor, FFI report-97/04713
QUESTIONS ?
For mer spennende lesning: