Door Henry G. Wickes, Jr.
Wat kan gevaarlijk zijn aan een met helium gevulde feestballon, je vraagt? Ballonnen zouden tenslotte leuk moeten zijn, toch? Het antwoord zal je misschien verbazen.
Bewustzijn van het publiek
De meeste mensen hebben simpelweg niet de informatie die ze kunnen gebruiken om de gevaren te begrijpen die gepaard gaan met het inademen van helium. Enkele jaren geleden werd mij gevraagd om de dood te onderzoeken van een tiener die stierf tijdens het inhaleren van helium uit een ballonvulsysteem. Tijdens dit onderzoek ontdekte ik de ware aard van deze ernstige – en mogelijk fatale – gevaren. De discussie hier is bedoeld om lezers te helpen weloverwogen beslissingen te nemen die toekomstig verlies van mensenlevens zullen voorkomen.
Helium inademen vanuit een ballon
Een weinig bekend aspect van het inademen van helium is hoe snel je kan het bewustzijn verliezen door verstikking (zuurstoftekort). Tijdens de uitwisseling van gassen in het normale ademhalingsproces neemt de bloedstroom zuurstof op uit de lucht in de longen, terwijl koolstofdioxide uit het bloed naar de lucht gaat. Als je je adem inhoudt, vertraagt de uitwisseling van gassen, omdat “muffe” lucht in de longen niet langer wordt vervangen door “frisse” lucht.
Dit proces stopt echter niet onmiddellijk. Er zal enige tijd voorbijgaan voordat u ernstig lichamelijk leed begint te ervaren. U hebt bijvoorbeeld waarschijnlijk tijd om een voorwerp op te pakken en neer te zetten, door een kamer te lopen of een stoel te zoeken en te gaan zitten voordat u zich gedwongen voelt om weer te ademen.
Wanneer de longen echter gevuld zijn, bij helium neemt een ander proces het over. Zuurstof wordt tijdens de uitwisseling van gassen daadwerkelijk uit de bloedbaan verwijderd. Afhankelijk van hoe volledig zuurstof wordt vervangen door helium, kunt u snel en zonder waarschuwing het bewustzijn verliezen – u kunt letterlijk flauwvallen terwijl u nog staat. Het gebruikelijke resultaat is een ongecontroleerde val die ernstig letsel kan veroorzaken, zelfs als de normale ademhaling wordt hervat.
Commerciële ballonvulsystemen
Heliumballonvulsystemen zijn de laatste jaren populair geworden, en zijn vaak te vinden in supermarkten, feestartikelenwinkels en diverse winkels. Het ‘commerciële’ systeem wordt over het algemeen beheerd door een winkelmedewerker in plaats van door een klant. Soms wordt het systeem uitgeleend of verhuurd aan de klant – een praktijk die leidde tot het eerder genoemde dodelijke ongeval. Een typisch commercieel systeem bestaat uit een heliumcilinder, afsluitklep, drukstroomregelaar en kantelklep met ballonadapter.
Zo’n systeem is ontworpen om ballonnen snel te vullen. Meestal levert het een maximale stroomsnelheid van heliumgas van ongeveer vijf kubieke voet per minuut (cfm). Maximale stroomsnelheid wordt bepaald door de druk / stroomregelaar en cilinderdruk – normaal gesproken enkele honderden ponden per vierkante inch (psi).
Helium inademen vanuit een commercieel systeem
Pogingen om helium in te ademen uit een commercieel vulsysteem voor heliumballonnen vormen een groter gevaar dan het inademen van helium uit een ballon. Naast het risico van flauwvallen is er ook kans op dodelijk letsel. Helaas zijn er verschillende jonge mensen omgekomen bij het inademen van helium f uit zo’n systeem.
Hoe kan een gezonde jongere worden gedood door een schijnbaar onschadelijke substantie, vraag je je af? Postmortale onderzoeken van slachtoffers leggen uit wat er gebeurt, terwijl technische analyse uitlegt hoe.
Chemische reactie veroorzaakt geen dodelijke verwondingen. De gasdruk in de longen is eerder het middel dat onmiddellijk kan doden. Autopsies tonen aan dat de longblaasjes (luchtzakjes) in de longen zijn gescheurd. De dood volgt onmiddellijk, aangezien de slachtoffers letterlijk in hun eigen bloed verdrinken. Onder dergelijke omstandigheden heeft cardiopulmonale reanimatie geen zin.
Gasstroom vs. longcapaciteit
Gasstroomsnelheid van 5 cfm komt overeen met 2,36 liter per seconde. Hoewel de individuele longcapaciteit varieert, is een redelijke schatting voor de totale longcapaciteit bij een volwassen vrouwtje 4,5 liter. Deze capaciteit wordt gebruikt in de volgende berekeningen.
Volgens menselijke fysiologische referenties kan langdurige blootstelling aan een verschil van 30 millimeter (mm) kwik tussen de intrapulmonale druk en de omringende lichaamsdruk fataal zijn. Als de druk wordt verhoogd tot 80 tot 100 mm, wordt onmiddellijk dodelijk letsel verwacht. Een druk van 80 tot 100 mm kwik komt overeen met 1,5 tot 1,9 psi. Voor berekeningsdoeleinden wordt een middenwaarde van 1,7 psi (boven atmosferische druk) als kritische waarde gebruikt. Ga verder uit van een stijve container met een volume gas dat moet worden toegevoegd om de druk met 1,7 psi te verhogen.
Berekeningen laten zien dat het vereiste extra volume 0,52 liter is. De minimale tijd die nodig is om deze hoeveelheid toe te voegen (waardoor de druk met 1,7 psi wordt verhoogd) vanuit een ballonvulsysteem wordt bepaald door het extra volume (0,52 liter) te delen door de maximale stroomsnelheid (2,36 liter per seconde). Het resultaat is 0,22 seconden.
Aangezien de longen geen stijve container zijn, kan de werkelijke tijd om 1,7 psi te bereiken iets langer zijn dan 0,22 seconden. Berekeningen laten echter duidelijk zien dat, gezien de stroomsnelheid en druk die beschikbaar zijn bij een heliumballonvulsysteem, menselijke longen in een fractie van een seconde dodelijk overdruk kunnen worden. Slachtoffers hebben simpelweg geen tijd om te reageren.