Чем опасен азот для человека в воздухе

13.04.202213.04.2022 admin 0 Comments

1.3. Опасен ли азот?

Азотная асфиксия

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 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.

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.

Источник

Азот и его влияние на человека

Азот (N) – седьмой химический элемент в Периодической системе Д.И. Менделеева. Является одним из самых распространенных химических элементов на нашей планете. Атмосфера Земли почти на 80% состоит из азота. По распространенности в Солнечной системе азот занимает 4 место.

В природе при нормальных условиях простой азот встречается в виде двухатомного газа без цвета и запаха. Химически азот довольно инертен, именно поэтому он сохранился в атмосфере. Тем не менее, при определенных условиях, например, при разрядах молний, простой азот может вступать в химические реакции. Некоторые микроорганизмы (азотфиксирующие бактерии) способны связывать атмосферный азот. Именно такими путями он и попадает в почву. Растения усваивают содержащиеся в почве соединения азота, и далее по пищевой цепи он попадает в организм человека и других животных.

В отличие от чистого азота, многие его соединения химически активны, а некоторые токсичны, например, азотная кислота, аммиак, синильная кислота, некоторые окиси азота и др.

Азот – элемент-органоген, без которого жизнь невозможна, поскольку в состав аминокислот, образующих белки, входит азот. Азот также входит в состав нуклеотидов – строительного материала ДНК, гормонов, нейромедиаторов, гемоглобина, большинства витаминов и других биологически активных и незаменимых для жизни веществ.

В организме человека азот составляет почти 2,5%.

Роль азота в организме человека

Как можно понять из сказанного выше, чистый азот сам по себе никакой биологической ценности не имеет, иначе живые организмы давным-давно полностью усвоили бы его из атмосферы. Биологической активностью обладают лишь соединения азота.

Прежде всего, азот входит в состав аминокислот, из которых затем образуются пептиды и белки.

Азот является составным элементом нуклеиновых кислот, которые соединяясь образуют ДНК и РНК. Поэтому в состав генетического аппарата клетки азот входит как неотъемлемый элемент.

В составе гемоглобина крови азот участвует в транспортировке кислорода во все участки тела.

Ряд гормонов (инсулин, адреналин, глюкагон, тироксин и другие) включает в свой состав аминокислоты, то есть без азота они не могли бы образоваться.

Азот входит в состав нейромедиатора ацетилхолина. С помощью этого вещества нервные клетки передают друг другу сигнал.

В последние десятилетия было проведено множество медицинских исследований, направленных на выявление роли оксида азота (II) на организм человека. В частности, было выявлено, что соединения, высвобождающие этот оксид азота, воздействуют на гладкую мускулатуру кровеносных сосудов, способствуя их расслаблению и расширению, что приводит к снижению кровяного давления. Именно такое действие оказывает всем известный нитроглицерин.

Источники азота

Как и подавляющее большинство других живых существ, человек не способен усваивать чистый азот. Поэтому в наш организм он поступает в связанном виде в составе растительных и животных белков, аминокислот, пуриновых соединений, нуклеотидов и т.д.

Нехватка азота

Дефицит чистого азота по понятным причинам исключен, поскольку он организму просто не нужен. Однако нехватка азотсодержащих веществ, например, белков и витаминов, явление весьма распространенное.

Причинами этого являются:

Последствия нехватки азота:

Избыток азота

Можно говорить только об избытке азотсодержащих веществ, а не азота.

Самыми опасными соединениями азота, которые обычно поступают в организм человека, являются нитраты и нитриты. Первые (нитраты) используют в качестве азотного удобрения, поэтому они содержатся в продуктах растительного происхождения. Вторые (нитриты) используются как консерванты. Красному цвету копченые мясные изделия обязаны нитриту натрия, без которого они приобрели бы естественный для приготовленного мяса серо-коричневый цвет.

У людей также встречается избыток белка, например, когда человек долгое время находится на белковой диете. В результате нарушается деятельность почек и печени, симптомами чего обычно бывают отеки, темные круги под глазами, неприятный запах изо рта, мутная моча; возникает отвращение к мясной пище; присутствуют многие признаки отравления (тошнота и рвота, слабость, расстройство умственной деятельности и т.п.).

Чтобы этого не случилось, необходимо соблюдать сбалансированную диету, то есть сочетать в своем рационе растительную и животную пищу, пить достаточное количество воды. При этом необходимо помнить, что взрослому человеку достаточно потреблять в сутки 60-100 г белка.

80% воздуха, которым мы дышим, состоит из азота. Несмотря на это, отравиться азотом, или азотистыми соединениями очень просто. Такие интоксикации являются опасными для человека и могут привести к летальному исходу. В этой статье мы рассмотрели отравление азотом, его причины и клинические проявления, а также способы оказания первой доврачебной помощи человеку с азотной интоксикацией.

Основные причины развития азотной интоксикации

Азот – это инертный газ, но в промышленности он также может использоваться в виде азотистых соединений и растворов. Наиболее частой причиной азотной интоксикации является нарушение правил безопасности при работе с этим химикатом.

Отравление азотом может происходить в ситуациях, перечисленных далее:

Обратите внимание, что пищевая добавка под названием Е942 является азотистым соединением, она вредна для человеческого организма. Не стоит покупать продукты, увидев ее в их составе.

Как влияет азот на организм

Чем выше концентрация азота и парционное давление во вдыхаемом воздухе, тем сильнее его токсическое действие. При случайном вдыхании воздуха с избытком азота (аварии на производствах, несоблюдение правил безопасности) он начинает действовать в организме как асфиксант, то есть проявляет удушающее действие. Вытесняя из организма кислород, он приводит к гипоксии и развитию дыхательной недостаточности.

Несмотря на то, что это вещество входит в состав воздуха, которым мы постоянно дышим, намеренно вдыхать его в чистом или концентрированном виде довольно опасно. Большинство людей не знают, чем опасен азот, и не придерживаются правил безопасности при работе с ним.

Азот оказывает следующее действие на организм человека:

Механизмы влияния азота на человеческий организм до сих пор полностью не изучены. Причины, по которым развивается состояние эйфории или наркоза, не известны ученым.

Газ имеет высокую способность растворяться в жирах, по этой причине его молекулы «налипают» на мембраны клеток, состоящие большей частью из липидов, и тем самым мешают жизненно важным процессам. Наиболее выраженное губительное действие он оказывает на нервную систему. Сначала блокируется работа тормозных нейронов мозга, чемобусловлено наркотическое действие газа – проявляется так называемое азотное опьянение.

Впоследствии развивается токсический эффект, при котором нарушается проводимость нервного импульса и в других типах нейронов. Также газ наносит вред дыхательным путям, снижая активность альвеол.

Тяжесть интоксикации напрямую зависит от концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе. При случайном попадании азота в среду, где концентрация кислорода менее 6–7%, достаточно нескольких вдохов для того, чтобы до критического уровня упало парциальное давление кислорода в крови. При вдыхании же чистого азота человек моментально теряет сознание и может умереть в течение 3-4 минут пребывания в атмосфере с преобладанием инертного газа.

Симптомы отравления азотом

Азот – это газ, не имеющий ни цвета, ни запаха, поэтому очень трудно вовремя оценить риск отравления без специальных измерительных приборов. Ситуацию также усугубляет медленное развитие признаков интоксикации: человек поначалу может просто не замечать, как его организм теряет кислород, а отравление при этом происходит постепенно в течение довольно длительного времени.

Основные симптомы отравления азотом:

Летальный исход возможен при вдыхании чистого азота или при длительном нахождении в атмосфере, содержащей от 90% инертного газа.

Смерть чаще всего наступает в результате тяжелой дыхательной недостаточности или кислородного голодания мозга.

Первая помощь и лечение при поражении азотом

Жизнь пострадавшего зависит от быстроты действий окружающих, так как зачастую сам он не в состоянии помочь себе по причине развития азотного опьянения или обморока. Необходимо:

Дальнейшая помощь оказывается специалистами в условиях стационара и под мониторингом жизненных показателей. Действия направлены на снижение количества инертного газа в организме. Используют кислородную маску, внутривенно вводят глюкозу, при развитии отека легких – раствор хлорида кальция. Если нарушена сердечная деятельность, вкалывают подкожно 10% раствор кофеина и другие сосудистые средства. Важно помнить, что нельзя отказываться от врачебной помощи и госпитализации даже при легком отравлении азотом. При видимом благополучии в организме могут произойти нарушения, способные привести к серьезным последствиям.

Последствия и профилактика

Если помощь оказана своевременно, шансы избежать осложнений достаточно высоки. Однако тяжелая интоксикация может спровоцировать дальнейшее развитие у человека патологических состояний, к которым относятся:

В некоторых случаях требуется длительная симптоматическая терапия в условиях стационара. Чтобы предупредить отравление газом, необходимо не допускать нарушения техники безопасности при деятельности, связанной с ним. Работы с азотистыми удобрениями в обязательном порядке проводятся в средствах индивидуальной защиты.

Промышленные предприятия, на которых используются азотистые соединения, должны быть оснащены противогазами, а работники – обеспечены безопасными условиями труда.

Чем опасно влияние соединений азота на организм человека?

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.

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

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:

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

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:

Отравление оксидом азота и азотной кислотой требует следующих мер:

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.