No Image

Чем опасен жидкий азот для человека

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
12 абрь 2019

Как известно, азот является основной частью земной атмосферы, составляя примерно 78% ее по объему. Азот – это негорючий, взрывобезопасный, неядовитый инертный газ. Однако, азот, используемый в промышленности и в непромышленных сферах применения, может представлять серьезную опасность как в случае быстрой декомпрессии у ныряльщиков (Кессонная болезнь), так и как асфиксант (интересно, что немецкое название азота, "Stickstoff", означает как раз «удушающее вещество»).

Азотная асфиксия

В среднем, человек делает 12-20 вдохов/выдохов в минуту – причем, скорость дыхания регулируется мозгом на основе концентрации в крови двуокиси углерода CO2 или, точнее, на основе определяемого этой концентрацией значения pH. За каждый цикл «вдох/выдох» в легких человека, имеющих полезный общий объем примерно 3 литра, заменяется примерно 600 мл газа – в нормальной ситуации, как известно, организм млекопитающих, и человека в том числе, поглощает кислород, выделяя через легкие в атмосферу продукт его переботки – двуокись углерода, или углекислый газ, CO2.

При вдыхании азота, уже через 2-3 вдоха/выдоха концентрация кислорода в легких понизится до такой степени, что кислород начнет выходить из кровотока обратно в легкие и затем, с каждым выдохом человека, в атмосферу. Менее чем через 1 минуту после начала вдыхания азота парциальное давление кислорода в артериальной крови снизится до 50% от давления насыщения, а через 3 минуты оно упало бы до нуля.

При этом, неприятные ощущения, которые человек обычно испытывает при недостатке воздуха (например, при задержке дыхания), и которые вынуждают человека срочно восстановить для себя нормальный доступ воздуха, с физиологической точки зрения объясняются вовсе не недостатком кислорода, а избытком углекислого газа. Вдыхая вместо воздуха азот, человек, тем не менее, продолжает выдыхать еще остающийся в крови углекислый газ, и, соответственно, организм не зафиксирует ни роста концентрации углекислого газа, ни связанных с этим ростом мучительных ощущений.

В отсутствие же неприятных ощущений удушья и тревожной реакции организма, дальнейшее развитие ситуации может быть печальным: при падении насыщения артериальной крови кислородом ниже уровня 60% происходит потеря сознания. Подобное снижение содержания кислорода в крови произойдет примерно через 40 секунд при концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе, составляющей 4-6%. В случае меньшей концентрации кислорода в воздухе, потеря сознания случится еще быстрее – например, по результатам статистических данных, собранных американскими военно-воздушными силами, на высоте 13 км, где содержание кислорода в воздухе составляет 3,6% в пересчете на эквивалент на уровне моря, среднее время нахождения в сознании без искусственной подачи кислорода составляет всего 9-12 секунд.

В общем, можно выделить следующие этапы развития симптомов гипоксии в зависимости от содержания кислорода во вдыхаемом воздухе (следует заметить, что ниже приведены симптомы, наступающие через разное время; в ситуации азотной асфиксии есть высокая вероятность того, что потеря сознания наступит раньше, чем проявятся эти симптомы или пострадавший успеет осмыслить их значение; по публикации Ассоциации по сжатым газам, Compressed Gas Association, 2001):
20,9% → нормальное самочувствие
19,0% → некоторые физиологические эффекты, не заметные самому пострадавшему
16,0% → тахикардия, учащенное дыхание, легкая спутанность сознания, пониженная координация
14,0% → ощущение усталости, сниженное настроение, сильные нарушения координации, спутанность сознания
12,5% → тошнота, рвота, сильная спутанность сознания и потеря координации, затрудненное дыхание
10,0% → потеря возможности двигаться, потеря сознания, судороги, смерть

Итак, при отсутствии ощущения удушья, человек все-таки может заметить симптомы гипоксии: головную боль, головокружение, тошноту, усталость или, иногда, легкую эйфорию. Однако, само появление этих симптомов, а также их интенсивность и длительность их до момента потери сознания зависят от индивидуальных особенностей организма; более того, даже у одного и того же человека гипоксия может сопровождаться этими симптомами не каждый раз. Таким образом, возможна и внезапная, без каких-либо «предвестников», потеря сознания. Вслед за потерей сознания, если человек продолжает находиться в атмосфере, насыщенной азотом, в течение минут можно ожидать клинической, а затем и биологической смерти.

Летальные случаи асфиксии азотом

Смертельные случаи удушья от азота не редки. По данным американской правительственной Комиссии по химической безопасности и расследованию несчастных случаев, за период с 1992 по 2002 год в США было зафиксировано 80 смертей от удушья азотом на промышленных предприятиях, а также в медицинских и научных учреждениях. Поиск в российских поисковых системах позволяет найти многократные упоминания о подобных несчастных случаях, произошедших и в России.

Как и можно было бы предположить, бóльшая часть смертельных случаев азотной асфиксии происходят в закрытых пространствах без адекватной вентиляции. Наоборот, как это ни странно, значительная часть случаев произошла в результате ошибочного использования азота вместо сжатого воздуха: например, рабочий ошибочно использовал азот для продувки оборудования в закрытом помещении малого объема. Не ожидая создания азотной газовой среды и не заметив ее, рабочий погиб; его коллега, пытаясь спасти его, также погиб.

В другом случае, трое рабочих осуществляли очистку внутренних фильтров в резервуаре хранения водорода. Перед этим, резервуар был продут азотом. Один из рабочих поднялся на техническом лифте к верхней части резервуара, оборудованной люком, и в процессе выполнения работ частично перегнулся внутрь резервуара. Через некоторое время его коллеги заметили, что рабочий не реагирует на обращения к нему; оказалось, что он был без сознания; позднее он скончался.

Читайте также:  Тиамина сульфат натрия

Еще в одном случае, два работника компании-подрядчика проводили абразивную обработку труб внутри бойлера на химическом заводе. Оба дышали через респираторы, подсоединенные к 12-баллонной клетке воздушных баллонов. Третий работник находился снаружи – через некоторое время, попытавшись вызвать коллег звуком пневмогудка, он не получил ответа. Оба работника были найдены внутри в бессознательном состоянии. При проверке баллонов со сжатым воздухом выяснилось, что в них вместо воздуха находилась газовая смесь с менее чем 5-процентным содержанием кислорода.

Похожий случай с тройным смертельным исходом произошел при проведении работ в покрасочной камере, которая перед этим была по ошибке продута вместо сжатого воздуха азотом.

Еще один случай произошел при попытке рабочего подрядчика использовать пневматический отбойный молоток для откалывания отложений с печи на алюминиевом заводе. Обнаружив 2 магистральные линии со сжатым газом, одну с маркировкой «природный газ», а другую с присоединенным к ней старым куском картона с надписью «воздух», рабочий присоединил шланги от этой линии к молотку и к своему респиратору. В ненадлежащим образом промаркированной магистрали содержался азот, и рабочий задохнулся.

Азотные установки и опасность асфиксии

Линии производства азота могут представлять опасность сразу в нескольких отношениях: как оборудование, работающее под давлением, как электрооборудование, а также и как оборудование, производящее азот. При проектировании и строительстве помещений для линий, монтаже, эксплуатации и оборудовании оборудования надлежит руководствоваться, в том числе, требованиями ПБ 11-544-03 «Правил безопасности при производстве и потреблении продуктов разделения воздуха» [скачать], а также, конечно, и требованиями других актуальных Правил и иных утвержденных Госгортехнадзором и другими полномочными государственными органами документов, инструкций на оборудование и, наконец, здравым смыслом.

Кстати можно отметить, что, к счастью, непосредственная опасность азотной асфиксии, представляемая установками по производству азота как адсорбционного, так и мембранного типа, часто несколько нивелируется следующими фактами:

Во-первых, газовый отход, то есть несколько обогащенный кислородом воздух, обычно сбрасывается в атмосферу прямо с самого генератора азота. Поэтому, возможные утечки азота как из самой установки, так и из трубопроводов и азотных ресиверов-накопителей вблизи от установки не представляют собой опасности за исключением случаев сброса большого количества азота за малое время. Обычно же, азот, вышедший из генератора в атмосферу из-за утечки, просто смешается с газовым отходом, выходящим в атмосферу постоянно при работе установки, и в сумме они дадут просто воздух нормального состава (точнее, более вероятно в этом случае, наоборот, повышенное содержание кислорода, а не азота).

Во-вторых, мощным фактором безопасности является размещенный поблизости от установки воздушный компрессор (конечно, тогда, когда он размещен поблизости), забирающий воздух из помещения, и особенно с воздушным охлаждением. Забор воздуха на охлаждение теплообменников таким компрессором будет на порядки превышать объемную производительность генератора азота, который снабжается сжатым воздухом от этого компрессора. Если компрессор оснащен коробом отвода нагретого воздуха охлаждения, то тогда даже в случае массивной утечки азота она будет очень быстро ликвидирована забором воздуха охлаждения компрессором. Но даже если компрессор и не оборудован отводным коробом, то движение воздушных масс создаваемое его вентилятором, а также и забор им воздуха на сжатие будут значительно способствовать делокализации утечки.

Поступление высоких концентраций азота в организм человека вызывает состояние, подобное наркозу. Опьяняющее и снотворное действие, которое проявляется в результате отравления азотом, в некоторых случаях может привести к смерти человека.

Основные сведения об азоте

Азот — химический элемент, в обычном состоянии представляет собой газ без цвета, вкуса и запаха. Является основным компонентом воздуха, которым мы дышим — 78% от всего объема. Атмосферный азот достаточно инертен, поэтому не оказывает значительного влияния на организм человека. Изменение его свойств и появление новых клинических проявлений наблюдается при повышенном давлении, после чего и может возникнуть отравление азотом. Интоксикация также возможна не чистым веществом, а его соединениями, которые в больших концентрациях очень активны и токсичны для человека.

Для организма этот элемент крайне важен, так как входит в состав белков и нуклеиновых кислот, которые являются основой структуры всех тканей. Азот необходим клеткам, некоторые его соединения расширяют кровеносные сосуды, улучшают кровообращение, уменьшают боль и проявляют другие фармакологические эффекты.

Влияние на человека азота и его соединений

Благодаря структуре атома азот проявляет разные степени окисления, поэтому формирует большое разнообразие молекул и соединений. Чем опасен азот для человека? В чистом виде газ приводит к быстрой остановке дыхания и смерти, в форме нитратов — провоцирует рост канцерогенных клеток, нитритов — угнетает нервную систему и способствует образованию метгемоглобина и гемолизу (разрушению эритроцитов). Токсическое действие начинается быстро. Оно затрагивает дыхательную систему — помощь человеку должна быть оказана как можно скорее.

Читайте также:  Что делать если укусила собака за руку

Аммиак – NH3

Газообразное вещество, которое является важным источником азота для человека. Образуется в организме естественным путем после метаболизма аминокислот, а затем нейтрализуется ферментом до мочевины. В высоких концентрациях аммиак токсичен, а способность нейтрализовать соединение ухудшается у людей с заболеваниями печени.

При отравлении аммиаком, который поступил через дыхательную систему, возможны достаточно сильные фармакологические эффекты. Длительная передозировка вызывает токсический отек легких и серьезное поражение нервной системы, у человека возникает удушье. Проявляет свое действие не только местно, но и попадает в системный кровоток.

В медицине раствор аммиака 10% концентрации применяется в составе нашатырного спирта для стимулирования дыхательного и сосудодвигательного центра.

При прямом контакте с парами или жидкой формой аммиака вероятно сильное раздражение слизистой глаз и кожных покровов. Продолжительное действие аммиака приведет к химическому ожогу конъюнктивы, ухудшению или потере зрения, зуду кожи и приступам кашля. Первой помощью будет обильное промывание глаз и кожи водой.

Гидразин — N2H4

Органическое соединение, которое представляет собой очень токсичную жидкость с неприятным запахом. Применяется в промышленности для производства пластмассы и резины, а также в медицине для лечения злокачественных опухолей различных локализаций. Производные гидразина очень токсичны, вызывают раздражение зрительного аппарата и дыхательных путей, высокую вероятность судорог, отека легких, после чего наступает кома и смерть.

Веселящий газ — N2O

Закись азота способна производить опьяняющий эффект. В больших концентрациях оказывает нейротоксическое действие. Это влияние закиси азота на организм нашло свое применение в медицине в качестве ингаляционного наркоза. Для наркоза используется смесь с кислородом правильной концентрации, которая безопасна для здоровья. Благодаря высокой степени очистки от примесей не возникает раздражение дыхательных путей, а также превращение гемоглобина в метгемоглобин. Действие смеси краткосрочно, а период полувыведения составляет 5 минут.

Проблемой такого наркоза остается аноксия — состояние кислородной недостаточности, которое может привести к смерти. Было обнаружено, что закись азота токсически действует на клетки крови, часто становится причиной анемии и поражения спинного мозга. Для наркоза соединение используется и сейчас, однако уже не так широко по причине вероятных последствий для здоровья: увеличение риска развития пневмонии, заражения инфекциями, поражения головного мозга.

Постепенно медицина переходит на более современные и безопасные наркотизирующие средства. Из ингаляционных препаратов используется Галотан, из неингаляционных — барбитураты.

Популярность получают нелегальные смеси на основе закиси азота, которые рекламируются как веселящий и повышающий настроение продукт. Вещество действительно вызывает эйфорию, которая может развиться до истерических припадков хохота, потери ориентации. Газ открыто продается в ночных клубах, интернете.

Его регулярное употребление может привести к серьезным проблемам со здоровьем, в частности, поражению нервной и дыхательной систем, парезам через нейтрализацию действия витамина B12.

На лабораторных мышах было доказано, что употребление закиси азота во время беременности минимум в 4 раза увеличивает вероятность рождения ребенка с внутриутробными уродствами.

Монооксида” азота — NO

Соединение также имеет газообразное состояние и очень ядовито. В организме человека оксид азота синтезируется в небольших количествах и оказывает сосудорасширяющее действие, которое приводит к улучшению кровообращения. Эндогенный NO помогает предупредить ишемию тканей и снизить давление у лиц, страдающих гипертензией. Однако превышение концентрации и отравление ингаляционным способом приводит к большой токсичности яда.

Диоксид азота — NO2

Диоксид азота имеет специфический запах и высокую химическую активность. Даже в небольших концентрациях он негативно влияет на органы дыхательной системы, приводя к отеку легких. Дополнительно отравление оксидом азота вызывает у людей раздражение слизистой глаза, а также изменяет состав крови в сторону повышения содержания метгемоглобина. Последствиями влияния диоксида азота на организм человека могут быть утрата способности видеть в сумерках, разрушение стенок альвеол, попадание крови в легкие. При контакте с влагой соединение образует азотную кислоту, которая усиливает разрушающее действие на стенки легких.

Газ может присутствовать в воздухе больших городов с плохими санитарно-гигиеническими показателями. Поэтому поражения диоксидом азота чаще носит хроническую форму.

Азотная кислота и нитраты

Азотная кислота — еще одно ядовитое соединение для организма человека. Ее соли (нитраты) широко используется для приготовления удобрений, лекарственных веществ, производства горючего. Опасно как отравление парами азотной кислоты, так и прямой контакт с жидкостью. При вдыхании вещество раздражает слизистую дыхательных путей, а на коже провоцирует долго заживающие язвы. Даже непродолжительное ингаляция соединения может стать причиной смерти. Такие пары токсичнее угарного газа в 10 раз.

Соли азотной кислоты работают как сильные окислители. В организме человека они превращаются в нитриты (соли азотистой кислоты), действие которых способствуют образованию метгемоглобина и развитию кислородного голодания. Острое отравление нитратами возможно, но чаще протекает в хронической форме. Интоксикацию диагностируют, когда концентрация метгемоглобина достигает 15%.

Симптомами острого отравления при этом будут:

  • синюшность кожи и ногтей;
  • головокружение, сонливость;
  • учащенное сердцебиение;
  • тошнота и рвота;
  • кровянистый понос;
  • одышка, шум в ушах.

Хроническая интоксикация менее выражена – наблюдается слабость, бледность, быстрая утомляемость.

Читайте также:  Как кусает овод

Дышать чистым азотом – N2

Можно ли человеку дышать азотом? Вдыхание азота с воздухом совершенно неопасно. Однако при вдыхании чистого N2 давление кислорода в крови упадет до нуля, возникнет гипоксия. Это приведет к потере сознания и невозможности человека спасти свою жизнь. Уже при 5% концентрации кислорода и 95% концентрации азота во вдыхаемой смеси потеря сознания произойдет через 40 секунд. Клинические симптомы будут быстро проявляться и нарастать, однако человек не сможет их распознать и отреагировать.

США рассматривает возможность проведения смертной казни путем вдыхания высоких концентраций азота. Такая процедура приводит к быстрой потере сознания и, вероятно, является более гуманной, чем электрический стул. У нее нет недостатков типа неудачных попыток при лишении жизни и связанных с этим судебных разбирательств.

Азотный наркоз у водолазов

Известная всем глубинная болезнь связана с повышенной концентрацией азота. В кислородной смеси в баллонах содержится азот, который при погружении на глубину ниже 45 м оказывает токсическое действие на мозг. Первыми признаками становятся ослабление внимания, появление волнения и паники или же приступ эйфории. Возникают сильные галлюцинации: водолазы видят русалок, представляют себя рыбами и т.п. Погружение на глубину 100 м усиливает симптомы до состояния наркотического сна, который может привести к летальному исходу.

При первых признаках плохого самочувствия дайвера нужно поднять с глубины и обеспечить доступ свежего воздуха, освободив от экипировки. Наркотическое действие азота обычно проходит уже во время подъема водолаза с глубины на поверхность. Для профилактики опасности нужно нырять с группой людей, а также поддерживать контакт друг с другом, чтобы вовремя заподозрить проблему.

Симптомы, первая помощь и лечение

Высокая концентрация азота может попасть в организм при вдыхании паров газа или перорально. Симптомы интоксикации начинают проявляться уже через 15 мин. В зависимости от предпринятых мер, они развиваются в легкой или тяжелой степени.

При легкой форме отравления азотом наблюдается слабое головокружение, сухой кашель и состояние, похожее на опьянение. Тяжелая интоксикация затрагивает:

  • дыхательную систему: сильный кашель, отек легких;
  • кожу: синюшность и бледность;
  • сердечно-сосудистую систему: аритмия, тахикардия, повышение давления;
  • мышцы: спазмы, судороги;
  • ЖКТ: спазмы в животе, боль, рота, понос.

Отравление оксидом азота и азотной кислотой требует следующих мер:

  • промывания глаз водой в течение минимум 10 минут;
  • очищение участка кожи, на которую попало химическое соединение, чистой водой или слабым раствором соды;
  • промывание желудка зондовым методом при проглатывании вещества;
  • введение морфина или атропина в условиях стационара.

Вреден ли азот в воздухе при промышленных выбросах? Превышение концентрации азотистых соединений в атмосфере — современная проблема экологии. Такие нарушения негативно сказываются на здоровье всех жителей города и могут привести к хронической интоксикации. При стандартной концентрации азота он совершенно безопасен.

Общие вопросы

При испарении жидкого азота образуется газообразный азот с низкой температурой, при этом плотность его больше, чем у воздуха. Поэтому азот после испарения может накапливаться вначале на нижнем уровне помещения и затем постепенно создавать повышенную концентрацию во всем помещении. Это приводит к понижению концентрации кислорода в воздухе и когда ее величина становится ниже 18%, человек в таком помещении подвергается серьезной опасности – происходит нарушение ритма дыхания, учащается пульс, затем – нарушение сознания, снижение чувствительности, теряется способность двигаться, появляется тошнота и рвота, отключается сознание, и через несколько минут наступает смерть. Особая опасность заключается в том, что это происходит безболезненно и человек не осознает свое состояние.

В помещениях с естественной вентиляцией допускается работа с открытыми криогенными сосудами в том случае, если объем помещения в м 3 превышает объем жидкости, находящейся в сосудах Дьюара в литрах, не менее чем в 7 раз.

Вопросы по жидкому азоту и сосудам Дьюара

Согласно Правил «Европейского соглашения о международной перевозке опасных грузов (ДОПОГ) жидкий азот в количестве до 333 кг может перевозиться без соблюдения ограничений, установленных для опасных грузов. Это правило подтверждено Приказом Минтранса РФ от 08.08.1995 г. № 73.

Допускается к перевозке в одной транспортной единице без соблюдения вышеуказанных Правил сосудов Дьюара СК-16, заполненных жидким азотом, в количестве до 15 шт.

Действие переливного устройства основано на повышении давления в криогенном сосуде при введении в жидкость «теплой» массы и использовании эффекта газ-лифт. Испарившаяся часть жидкости после герметизации горловины сосуда создает в нем избыточное давление, которое заставляет жидкость по сифону устройства переливается в заполняемую емкость.

Никаких дополнительных устройств для перелива жидкости не требуется.

Часть переливного устройства, вставляемая в сосуд Дьюара, является жесткой конструкцией и приспособлена только к сосуду определенной высоты.

Использование переливного устройства для сосудов Дьюара с горловинами разного диаметра возможно применением дополнительного уплотнителя.

Сосуды Дьюара СК-16 или СК-25 в зависимости от потока пациентов. Криохирургический аппарат КриоИней необходимо периодически заправлять, поэтому нужно выбирать сосуды, к которым есть переливное устройство. Переливать через воронку будет неудобно и тяжело.

>

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Отравление
0 комментариев
No Image Отравление
0 комментариев
Adblock detector