Gaz Nedir?
Gaz, insan hayatının vazgeçilmez bileşenlerinden biridir. Soluduğumuz hava, başta oksijen ve azot olmak üzere, çeşitli gazlardan oluşan bir karışımdır. Gaz, chaos(=kaos, karmaşa) sözcüğünden türemiştir. Çünkü gazlar, rasgele ve kaotik olarak hareket eden, birbirleriyle ve çevrelerindeki her şeyle çarpışan molekül kümeleridir. Bir alanda bulunan gazlar hızla birbirlerine karışır, oluşabilecek en küçük boşluğu büyük bir hızla yayılarak doldururlar.
Hava Bileşimi
| Gaz Adı | Sembol | Havadaki Hacmi |
|---|---|---|
| Azot | N2 | 78.084% |
| Oksijen | O2 | 20.9476% |
| Argon | Ar | 0.934% |
| Karbon Dioksit | CO2 | 0.0314% |
| Neon | Ne | 0.001818% |
| Metan | CH4 | 0.0002% |
| Helyum | He | 0.000524% |
| Kripton (Krypton) | Kr | 0.000114% |
| Hidrojen | H2 | 0.00005% |
| Ksenon (Xenon) | Xe | 0.0000087% |
Tablo, deniz seviyesindeki havanın bileşimini vermektedir (15°C sıcaklıkta hacimce yüzde olarak ve 101325 Pa basınçta).
Gazlar havadan hafif, ağır ya da aynı yoğunlukta olabilirler; kokulu ya da kokusuz olabilirler, renkli ya da renksiz olabilirler. Herhangi bir atmosferik alanda gazın görünmemesi, dokunulamaması veya kokusunun alınmaması, o alanda gaz olmadığı anlamına gelmez. Havadan hafif olan gazlar üst bölgelere, ağır olan gazlar zemine doğru yönelirler. Herhangi bir gazın birim hacmi, aynı sıcaklık ve basınç şartlarında, aynı sayıda molekül içerir. Bu nedenle gazlar geleneksel olarak yüksek konsantrasyonlarda %hacim(%VOL), düşük konsantrasyonlarda ise ppm (parts per million) veya çok düşük konsantrasyonlarda ppb (parts per bilion) olarak ölçülürler. Hem günlük hayatta hem endüstriyel alanda gazın varlığı ve önemi her geçen gün giderek artmaktadır. Endüstriyel alanda gaz, bazı işlemlerde “girdi”, bazı işlemlerde ise “çıktı” olarak karşımıza çıkmaktadır. Gazlar, yapılarına göre yanıcı-parlayıcı, toksik (zehirleyici) veya atıl (inert) özellik gösterirler. İşte bu özellikleri nedeniyle gazın kontrolü, izlenmesi ve ölçümü de aynı ölçüde önem kazanmaktadır.
Yanıcı-Parlayıcı Gazlar
Bu gazlar, kimyasal yapıları gereği farklı alevlenme noktalarına (flash point) sahiptirler; hava ile karıştıklarında patlayıcı hale gelirler ve herhangi bir tetikleme ile (kıvılcım) patlayabilirler. Patlama, yanmanın ani olarak gerçekleşmesi şeklinde tanımlanır ve bir anda yüksek miktarda enerji açığa çıkararak çevreye-insana zarar verir.
Patlama, gazın hava ile karışım oranına bağlıdır. Bu karışım öyle bir ideal seviye de olmalıdır ki patlama gerçekleşsin. Bu karışımın çok yüksek seviyede olması ortamda patlama gerçekleşeceği anlamına gelmez. Gazların ortamda patlayıcı seviyesine gelmesi için bir alt ve bir de üst patlama sınırları mevcuttur:
- Bir gazın alev alıp patlayabileceği en düşük konsantrasyonuna Alt Patlama Limiti (Lower Explosive Limit=LEL) denilir.
- Gaz konsantrasyonu LEL seviyesinin altındaysa patlama gerçekleşmez. Gazın patlayabileceği en yüksek konsantrasyona da Üst Patlama Limiti (Upper Exclosive Limit=UEL) denilir.
Yanıcı-parlayıcı gazların önemli bir bölümü hidro-karbon bileşiklerinden oluşur, en basit hidro-karbon bileşikleri olarak METAN, ETAN, PROPAN ve BÜTAN olarak sıralanır. Yanıcı-parlayıcı gazların bulunabileceği ortamlar sabit veya taşınabilir detektörlerle sistematik olarak izlenmelidir. Aynı ortamda aynı anda birden fazla yanıcı-parlayıcı gaz bulunabilir. Dedektör sistemi, ortaya çıkabilecek bu gaz karışımının LEL seviyesini algılayabilecek sensör tasarımına sahip olmalıdır.
Toksik (Zehirleyici) Gazlar
Toksik gaz; solunduğunda, yutulduğunda veya deri yoluyla absorbe edildiğinde, ölüme kadar neden olabilecek geniş etki mekanizmasına sahip gazlara denilir. Bu gazlar renksiz ve kokusuz olabileceği gibi (örneğin CO), çok ağır kokuya sahip de olabilir (örneğin H2S). Çalışma alanlarında toksik gazlara maruziyet, TWA (Time Weighted Average=Zaman Ağırlıklı Ortalama) bazlı ölçülür. TWA, çalışan sağlığına zarar vermeden 8 saatlik çalışma süresince maruz kalınabilecek ortalama konsantrasyon anlamına gelir. Ancak, kısa süreli maruziyetler için tanımlanmış bir limit daha vardır; STEL(Short Term Exposure Limit=Kısa Süreli Maruziyet Limiti). Bu limit, 15 dakikalık süre boyunca sağlığa zarar vermeden maruz kalınabilecek ortalama konsantrasyonu belirtir. Bazı gazlar için anlık ölçüm değerleri önceliklidir, bu gazların ölçümünde TLV-C(Threshold Limit Value-Ceiling=Eşik Sınır Değer Tavanı) baz alınır. Bu değer, bir anlık bile olsa asla aşılmaması gereken sınırı belirtir. TLV, TWA ve STEL değerleri, ülkelere veya uluslararası kurumlara göre değişkenlik gösterebilir.
Hava Bileşimi
| Gaz Adı | Sembol | EH40-TWA | EH40-STEL | OSHA-TWA |
|---|---|---|---|---|
| Amonyak | NH3 | 25.0ppm | 35.0ppm | 50.0ppm |
| Arsin | AsH3 | 0.05ppm | - | 0.05ppm |
| Karbon Monoksit | CO | 30.0ppm | 200.0ppm | 50.0ppm |
| Klor | Cl2 | - | 0.5ppm | 1.0ppm |
| Klor Dioksit | ClO2 | 0.1ppm | 0.3ppm | 0.1ppm |
| Di-metil Amin | C2H7N | 2.0ppm | 6.0ppm | 10.0ppm |
| Etilen Oksit | C2H4O | 5.0ppm | - | 1.5ppm |
| Florin | F2 | 1.0ppm | 1.0ppm | 0.1ppm |
| Hidrojen | H2 | - | - | - |
| Hidrojen Klorür | HCI | 1.0ppm | 5.0ppm | 5.0ppm |
| Hidrojen Siyanür | HCN | - | 10.0ppm | 10.0ppm |
| Hidrojen Florid | HF | 1.8ppm | 3.0ppm | - |
| Hidrojen Peroksit | H2O2 | 1.0ppm | 2.0ppm | 1.0ppm |
| Hidrojen Sülfür | H2S | 5.0ppm | 10.0ppm | 2.0ppm |
| Nitrik Asit | HNO3 | - | 1.0ppm | 2.0ppm |
| Nitrik Oksit | NO | - | - | 25.0ppm |
| Nitrik Dioksit | NO2 | - | - | 5.0ppm |
| Ozon | O3 | - | 0.2ppm | 0.1ppm |
| Fosgen | COCl2 | 0.02ppm | 0.06ppm | 0.1ppm |
| Fosfin | PH3 | 0.1ppm | 0.2ppm | 0.3ppm |
| Silan | SiH4 | 5.0ppm | 1.0ppm | - |
| Sülfür Dioksit | SO2 | - | - | 5.0ppm |
| Sülfürik Asit | H2SO4 | - | - | - |
Bazı toksik gazlar, çok düşük konsantrasyonlarda bile ölümcül etkilere sahip olabilirler. Bu nedenle bu tür toksik gazlar ppm veya ppb seviyelerinde izlenir. Bazı gazlar zehirleyici özelliğinin yanısıra yanıcı-parlayıcı özelliğe de sahip olabilirler. Bu nedenle, böyle ortamlarda kullanılacak gaz dedektörünün (ve diğer cihazların) ex-proof özellikte olması gerekebilir. (Örneğin; Hidrojen)
İnert Gazlar
İnert gazlar, normal şartlarda zarar vermeyen ve izlenmesi gerekmeyen bileşenlerdir. En yaygın inert gaz, bilindiği üzere atmosferimizdeki Azot(N2) gazıdır. Diğer inert gazlara örnek olarak Helyum ve Argon gazları gösterilebilir. Ancak, inert gazlar eğer ortamdaki Oksijeni baskılayacak konsantrasyonlara ulaşırsa, boğucu etkiye sahip olurlar. Bu nedenle, bazı şartlarda inert gazların izlenmesi-ölçülmesi ve kontrol altına alınması gereklidir. Oksijen, yaşam için vazgeçilmez bir gazdır. Normal şartlarda soluduğumuz havanın %20.9’u Oksijenden oluşur. Bu konsantrasyon %16 seviyelerine indiğinde yaşamsal tehlike başlar. Bu nedenle de oksijen konsantrasyonunu azaltacak-baskılayacak her tür gazın izlenmesi-ölçümü ve kontrol altında tutulması yaşamsal önem taşır. Görüldüğü üzere, İnsan hayatının vazgeçilmez bileşenleri olan gazlar, aynı zamanda insan hayatına ve çevreye zarar verme potansiyeli de taşırlar, bu nedenle de kontrol altında tutulmaları çok önemlidir. Gazların kontrol altında tutulması, doğru ve güvenilir yöntemlerle izleme ve ölçülmeleri ile mümkündür. Gazların doğru ve güvenilir yöntemlerle ölçümleri ile ilgili önerilerimiz, bir sonraki yazımızda yer alacaktır. Düzenleyen: Hamdi YÜKSEL Web sitemizde bulunan tüm yazılar ve görseller www.novel.com.tr yazarlarına aittir. Web sitesinde yer alan herhangi bir içerik yazılı izin olmadan kopyalanamaz, değiştirilemez ve diğer basılı ve dijital alanlarda (web sitesi, blog, dergi, kitap vb.) kullanılamaz. Haklarımız 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunu’nda belirtilen hükümlerle korunmaktadır.