Trên tàu biển, xích neo thường được cất giữ trong một khoang riêng biệt ở phần mũi tàu, ngay bên dưới tời neo. Đây là nơi chứa hàng chục tấn thép, thường xuyên tiếp xúc với nước biển và có độ ẩm cao. Vì yêu cầu chống nước tràn vào, khoang này được thiết kế kín, với các cửa tiếp cận sử dụng nắp thép bắt bu lông thay vì cửa thông thường.
Tuy nhiên, chính thiết kế tưởng chừng cần thiết đó lại có thể tạo ra một nguy cơ chết người: lượng oxy bên trong khoang bị tiêu thụ dần bởi quá trình gỉ sét của những sợi xích neo.
Chỉ một lớp gỉ mỏng cũng có thể hút cạn oxy
Gỉ sét hình thành khi sắt phản ứng với oxy và nước, tạo thành oxit sắt ngậm nước. Đây không đơn thuần là hiện tượng kim loại tiếp xúc với không khí, mà là một phản ứng điện hóa diễn ra trên bề mặt vật liệu.
Trong một giọt nước bám trên thép, các nguyên tử sắt nhường electron và hòa tan. Những electron này di chuyển qua kim loại đến khu vực có oxy, nơi chúng được tiếp nhận và tham gia vào quá trình hình thành gỉ sét.
Điểm đáng chú ý là oxy không biến mất một cách bí ẩn. Nó được lấy trực tiếp từ không khí và trở thành một phần của hợp chất oxit sắt rắn. Theo đó, cứ bốn nguyên tử sắt sẽ tiêu thụ ba phân tử khí oxy. Quá trình này diễn ra nhanh hơn khi có nước, muối và bề mặt kim loại trần.
Khoang chứa xích neo hội tụ đầy đủ những điều kiện đó. Nước biển theo xích chảy xuống khoang sau mỗi chuyến đi, muối giúp tăng khả năng dẫn điện của nước, trong khi lớp gỉ bong tróc liên tục để lộ phần thép mới bên dưới. Điều này khiến phản ứng ăn mòn tiếp tục diễn ra.
Nguy hiểm hơn, khoang chứa xích thường được bịt kín để ngăn nước biển tràn vào. Các ống dẫn xích có thể được nhét bọt xốp nở khi thời tiết xấu, khiến không khí bên trong gần như không được trao đổi với môi trường bên ngoài.
Để hình dung mức độ nguy hiểm, hãy xét một khoang có thể tích 40 m³, tương đương một gara dành cho một chiếc ô tô. Với tỷ lệ oxy khoảng 21% trong không khí bình thường, khoang này chứa khoảng 11 kg khí oxy.
Các cơ quan quản lý an toàn xem môi trường có nồng độ oxy dưới 19,5% là thiếu oxy và nguy hiểm đến tính mạng. Khi nồng độ giảm xuống khoảng 10%, con người có thể mất ý thức.
Theo phép tính dựa trên phản ứng hóa học của quá trình gỉ sét, để nồng độ oxy trong khoang giảm xuống 10%, khoảng 6,5 kg oxy phải bị tiêu thụ. Lượng oxy này tương ứng với khoảng 15 kg sắt bị oxy hóa.
Con số 15 kg nghe có vẻ lớn, nhưng lại rất nhỏ nếu so với tổng khối lượng xích neo. Một khoang chứa thực tế được đo đạc trong nghiên cứu có thể tích không khí lớn hơn thể tích thép khoảng 20 lần. Với khoang chứa 40 m³, lượng thép có thể lên tới khoảng 15 tấn.
Như vậy, chỉ cần khoảng một phần nghìn khối lượng thép bị gỉ đã đủ khiến không khí bên trong trở nên nguy hiểm. Lớp gỉ mỏng đến mức sợi xích vẫn có thể vượt qua một cuộc kiểm tra thông thường mà không bị phát hiện.
Không khí thiếu oxy có thể khiến con người bất tỉnh mà không kịp nhận ra
Mức độ nguy hiểm của hiện tượng này không chỉ nằm ở tốc độ tiêu thụ oxy, mà còn ở việc cơ thể con người gần như không có khả năng nhận biết môi trường đang trở nên thiếu oxy.
Khác với tình trạng ngạt do khói hoặc các chất gây kích ứng đường hô hấp, không khí thiếu oxy không nhất thiết tạo ra cảm giác khó chịu rõ ràng. Phản xạ hô hấp của con người không hoạt động như một hệ thống cảnh báo khi lượng oxy giảm xuống dưới mức an toàn.
Theo các ngưỡng an toàn được cơ quan quản lý Mỹ sử dụng, khi nồng độ oxy giảm xuống khoảng 16%, người đang làm việc nặng có thể thở nhanh hơn, tim đập mạnh và khả năng suy nghĩ trở nên thiếu chính xác.
Khi nồng độ oxy xuống mức thấp hơn, khả năng phán đoán tiếp tục suy giảm, cơ thể nhanh chóng kiệt sức ngay cả khi chỉ thực hiện hoạt động nhẹ. Dưới 10%, nạn nhân có thể buồn nôn và mất ý thức. Nếu nồng độ oxy giảm xuống dưới 6%, nguy cơ co giật, ngừng thở và ngừng tim xuất hiện.
Điều đáng sợ là nạn nhân có thể gục xuống trước khi nhận ra mình đang gặp nguy hiểm. Một người nhìn thấy đồng nghiệp bất tỉnh dưới đáy khoang thường có phản xạ lập tức trèo xuống cứu giúp, nhưng chính hành động đó có thể khiến họ trở thành nạn nhân tiếp theo.
Một dự án nghiên cứu đã chế tạo mô hình khoang chứa xích neo, phun nước biển vào bên trong rồi đóng kín để theo dõi nồng độ oxy. Ở nhiệt độ 23 độ C, lượng oxy giảm xuống dưới ngưỡng an toàn chỉ sau khoảng hai giờ và chạm mức 10% trong chưa đầy một ngày.
Trong điều kiện lạnh tương tự vùng biển Bắc, quá trình này diễn ra chậm hơn khoảng hai lần. Tuy nhiên, điều đó không khiến nguy cơ biến mất. Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh rằng hiện tượng nguy hiểm có thể xảy ra trong vài giờ, thay vì cần đến nhiều ngày.
Ba thủy thủ thiệt mạng trong khoang chứa xích neo
Một trong những tai nạn nghiêm trọng nhất liên quan đến hiện tượng này xảy ra trên tàu cứu hộ Viking Islay vào ngày 23/9/2007.
Con tàu đang làm nhiệm vụ túc trực tại một giàn khoan khí ngoài khơi bờ biển East Yorkshire, Anh. Một buổi sáng, hai thủy thủ giàu kinh nghiệm đi xuống khoang chứa xích neo để cố định những sợi xích đang dịch chuyển và gây tiếng ồn khi tàu chòng chành.
Trước thời điểm xảy ra tai nạn, khoang này đã không được mở và kiểm tra an toàn trong suốt 18 tháng. Các ống dẫn xích cũng bị bịt kín bằng bọt xốp.
Hai thủy thủ tháo nắp cửa thăm, nhưng không lắp quạt thông gió và cũng không kiểm tra nồng độ oxy. Người đầu tiên trèo xuống rồi bất tỉnh dưới đáy khoang. Người đồng nghiệp liên lạc với buồng lái qua bộ đàm trước khi xuống giúp đỡ, nhưng cũng gục ngã ngay sau đó.
Một thủy thủ thứ ba tiếp tục đi xuống với chiếc mũ trùm thở thoát hiểm của tàu. Thiết bị này chỉ cung cấp không khí trong khoảng 10 phút và được thiết kế để giúp người sử dụng thoát khỏi hành lang có khói. Do bộ thiết bị thở hoàn chỉnh không thể đưa qua cửa khoang, anh đã sử dụng chiếc mũ trùm.
Tuy nhiên, khi xuống đến chân thang, người đầu bếp nhìn thấy chiếc mũ đã bị đẩy lên khỏi mặt thủy thủ. Sau đó, người này cũng ngã xuống và tử vong.
Ba ngày sau, các chuyên gia tiến hành lấy mẫu không khí trong khoang. Dù không gian đã được mở và lực lượng cứu hộ từng làm việc bên trong, nồng độ oxy vẫn thấp nhất ở mức khoảng 15%.
Đáng chú ý, nồng độ argon, một loại khí không bị tiêu thụ trong phản ứng gỉ sét, cao hơn một chút so với không khí bình thường. Điều này cho thấy oxy đã bị loại bỏ thông qua phản ứng hóa học, chứ không phải bị một loại khí khác đẩy ra ngoài.
Một chuyên gia ước tính nồng độ oxy tại thời điểm các thủy thủ bước vào khoang có thể chỉ còn 4,4%. Báo cáo điều tra kết luận nguyên nhân là quá trình ăn mòn tự nhiên liên tục của kết cấu thép và xích neo bên trong không gian kín.
Đáng chú ý, hai trong ba người tử vong thực chất là những người cố gắng giải cứu đồng nghiệp. Theo một cảnh báo an toàn của Mỹ về tai nạn trong không gian kín, hơn 60% số người thiệt mạng là những người tham gia giải cứu nạn nhân ban đầu.
Tại sao không thể tùy tiện bước vào khoang chứa xích neo?
Sau những tai nạn như trên, các quy định an toàn hàng hải đã được siết chặt. Kể từ năm 2015, thủy thủ đoàn phải thực hiện diễn tập quy trình ra vào và cứu hộ trong không gian kín ít nhất hai tháng một lần. Các con tàu cũng phải trang bị thiết bị có khả năng đo nồng độ khí từ bên ngoài khoang.
Quy trình cơ bản yêu cầu thông gió trước khi tiến hành kiểm tra nồng độ oxy thông qua cửa tiếp cận. Thủy thủ phải hoàn thành thủ tục xác nhận an toàn và bố trí một người túc trực bên ngoài trong suốt quá trình làm việc.
Người giám sát này tuyệt đối không được tự ý bước vào khoang, ngay cả khi nhìn thấy đồng nghiệp bất tỉnh và có nhu cầu cứu hộ khẩn cấp. Việc giải cứu phải được thực hiện bằng phương tiện bảo hộ và quy trình phù hợp, thay vì hành động theo phản xạ.
Thực tế, gỉ sét không chỉ là vấn đề làm suy yếu kết cấu kim loại. Trong một không gian kín, quá trình oxy hóa còn có thể âm thầm lấy đi lượng oxy cần thiết để duy trì sự sống.
Nếu một đống than có thể tự bốc cháy do nhiệt lượng sinh ra từ quá trình oxy hóa, thì trong khoang chứa xích neo, nguy hiểm lại nằm ở lượng oxy bị tiêu thụ. Đây cũng là một trong những lý do tàu ngầm phải có hệ thống tự sản xuất oxy, bởi một thân tàu bằng thép chứa đầy người và máy móc vẫn chỉ là một không gian kín.
Với những khoang chứa xích neo đã lâu không được kiểm tra, vẻ ngoài bình thường của sợi xích không thể phản ánh mức độ an toàn của không khí bên trong. Thiết bị đo nồng độ oxy mới là căn cứ đáng tin cậy để xác định liệu con người có thể bước vào đó hay không.
Đức Khương
