Азот – газ без цвета и запаха. На предприятиях черной металлургии используется азот чистой 95-97%; азот чистый с содержанием примесей менее 0,01% и азот жидкий чистотой более 99%.

При испарении жидкого азота, содержащего небольшое количество кислорода, в первую очередь испаряется азот, в результате чего концентрация кислорода в жидкости увеличивается и может достигнуть значений, при которых возникает опасность загорания и взрыва в ней ряда веществ и материалов.

Аргон – газ без цвета и запаха. При охлаждении до температур жидкого азота и жидкого аргона многие материалы становятся хрупкими.

Аргон тяжелее воздуха и может скапливаться в приямках, колодцах, тупиках, вытесняя при этом воздух. Содержание кислорода может снижаться ниже предельных величин. Выравнивание концентрации за счет диффузии происходит медленно и зависит от объемов, геометрических форм, притока аргона в атмосферу, его температуры. Температура азота или аргона имеет большое значение. Так, несмотря на то, что азот легче воздуха, он, как и аргон может скапливаться в приямках и колодцах, если температура поступающего азота ниже температуры воздуха.

Применение азота и аргона

Азот газообразный используется для охлаждения редуктора бесконусного загрузочного устройства доменных печей, уплотнения газоотводящих тракторов конвертеров, производства защитных атмосфер и т. д.

Азот жидкий – для обработки деталей в цехах главного механика, в лабораториях и т. д., а после газификации – для различных технологических нужд на предприятиях, не имеющих собственных кислородных станций.

Аргон в значительных количествах используется в сталеплавильных цехах для повышения качества стали, а также при сварке и резке.

Азот и аргон доставляются потребителями тремя способами. По трубопроводам, в основном, на предприятиях, их производящих. На этих предприятиях, как правило, существуют сети магистральных аргоно - и азотопроводов. В баллонах или реципиентах под давлением 150-165 кгс/см2 азот и аргон используются в местах с небольшими объемами потребления или при периодической потребности в этих газах. При большой потребности в этих газах и значительном удалении от места производства азот и аргон доставляются в жидком виде с последующей газификацией в специальных установках. Жидкий азот используется также в качестве хладоагента при эпизодических работах. Например, для замораживания грунта при строительстве фундамента, разрушении старых фундаментов, тушении пожаров в шахтах и т. п.

Быстрый рост использования азота и аргона в различных процессах и отсутствие необходимой и доступной информации о свойствах этих газов и влиянии их на человеческий организм являются основными причинами несчастных случаев.

В приведенных ниже сведениях о влиянии на организм человека атмосферы с пониженным содержанием кислорода и мерах первой помощи использованы данные института медико-биологических проблем и института биофизики.

Физиологическое воздействие азота и аргона на человека

Аргон и азот – физиологически инертные, нетоксичные газы. Замещая кислород в воздухе и вытесняя собой кислород из организма, они воздействуют на человека как удушающие агенты (асфиксанты) по причине снижения парциального давления кислорода.

При медленном снижении содержания кислорода в атмосфере до непродолжительно переносимого организмом уровня (5-7%) обнаруживаются симптомы: учащение дыхания и пульса, ритм дыхания может быть волнообразным (периоды учащения дыхания сменяются периодами замедления);
потеря равновесия, головокружение, возможна эйфория;
чувство тяжести или сдавливания в лобной части головы;
стук в висках;
чувство жара во всем теле;
чувство покалывания в языке, кончиках пальцев рук и ног;
затруднение речи;
прогрессивно (возможно быстро) снижающаяся физическая работоспособность, нарушение координации;
изменение восприятия окружающей обстановки и угнетение функции органов чувств, особенно осязания;
возможны «провалы» памяти и потеря сознания.

Симптомы могут появляться в зависимости от индивидуальной предрасположенности человека к действию гипоксии.

При резком снижении содержания кислорода в атмосфере и, особенно при случайном попадании человека в среду азота или аргона достаточно нескольких вдохов для снижения парциального давления кислорода в крови до критического уровня – наступает потеря сознания, практически всегда внезапно.

Разницы в воздействии на человека аргона или азота при полном вытеснении ими из атмосферы кислорода не существует.

При вдыхании гипоксической, но переносимой организмом, смеси воздуха с аргоном в отличие от азота индивидуально может проявляться слабое наркотическое действие аргона, выражающееся небольшой эйфорией. Но принципиального значения относительно угрожающей опасности это не имеет.

Меры первой помощи попавшему в атмосферу с пониженным содержанием кислорода

При обнаружении зоны с пониженным содержанием кислорода и человека в этой зоне необходимо немедленно вызвать газоспасателей.

Пострадавшего необходимо эвакуировать из загазованной зоны на свежий воздух. Оказывающий помощь должен воспользоваться кислородно-изолирующим прибором или шланговым противогазом. В случае применения шлангового противогаза необходимо контролировать содержание кислорода вместе забора воздуха непрерывным автоматическим анализатором в присутствии наблюдающего.

Пострадавшему развязать галстук, расстегнуть рубашку, пояс брюк (у мужчин дыхание преимущественно брюшное). Если пострадавший находится в сознании, а также при потере сознания с сохранением дыхания достаточно создать ему покой. Допустимо дыхание чистым кислородом (кислородная подушка).

При потере сознания и остановке дыхания следует немедленно сделать искусственное дыхание до его восстановления (способом «рот в рот» или с применением специальных аппаратов; другие способы искусственного дыхания малоэффективны). После полного восстановления дыхания допустимо дыхание кислородом.

Объем оказания дальнейшей помощи должен определяться врачом.

Природными источниками СО2 являются выделяющиеся из земных глубин газы (особенно при извержениях вулканов), дыхание живых организмов, продукты сгорания древесины при лесных пожарах и т.д. Природа всегда стремится к равновесию, поэтому в процессе фотосинтеза происходило и происходит поглощение СО2 растениями, морями и океанами, т.е. идет круговорот углерода в природе. В этот естественный круговорот и вмешался человек. В результате сжигания органических топлив концентрация СО2 в атмосфере с 1750 по 1992 г. возросла примерно в 1,3 раза.

Оксид углерода (СО), бесцветный газ без запаха, обладает выраженным отравляющим действием. Оно обусловлено его способностью вступать в реакцию с гемоглобином крови, приводя к образованию карбоксигемоглобина, который не связывает кислород. Вследствие этого нарушается газообмен в организме, появляется кислородное голодание и возникает нарушение функционирования всех систем организма. Характер отравления оксидом углерода зависит от его концентрации в воздухе, длительности воздействия и индивидуальной восприимчивости человека. Легкая степень отравления вызывает пульсацию в голове, потемнение в глазах, головокружение, головную боль и усталость, повышенное сердцебиение. При тяжелом отравлении сознание затуманивается, возрастает сонливость. При очень больших дозах угарного газа (свыше 1 %) наступают потеря сознания и смерть. Для легких человека, а также других живых существ СО может стать чрезвычайно вредным или даже ядовитым, так как примерно в 210 раз лучше поглощается кровью, чем кислород воздуха. Оксид углерода является одним из самых распространенных загрязнителей атмосферы.

Для человеческого организма оксиды азота еще более вредны, чем угарный газ. Общий характер воздействия меняется в зависимости от содержания различных оксидов азота: NO2, N2O3, N2O4. Наибольшую опасность представляет NO2. Воздействие оксидов азота на человека приводит к нарушения функций легких и бронхов. Воздействию оксидов азота в большей степени дети и взрослые, страдающие сердечно — сосудистыми заболеваниями. В воздухе оксиды азота в зависимости от концентрации вызывают: раздражения слизистых оболочек носа и глаз С = 0,001 об. % , начало кислородного голодания С = 0,001 об. % , отек легких С = 0,008 об. %.

При контакте диоксида азота с влажной поверхностью (слизистые оболочки глаз, носа, бронхов) образуются азотная и азотистая кислоты, раздражающие слизистые оболочки и поражающие альвеолярную ткань легких. При высоких концентрациях оксидов азота (0,004 — 0,008 %) возникают астматические проявления и отек легких. Вдыхая воздух, содержащий оксиды азота в высоких концентрациях, человек не имеет неприятных ощущений и не предполагает отрицательных последствий. При длительном воздействии оксидов азота в концентрациях, превышающих норму, люди заболевают хроническим бронхитом, воспалением слизистой желудочно-кишечного тракта, страдают сердечной слабостью, а также нервными расстройствами. NO2 тяжелее воздуха, поэтому собирается в углублениях, канавах и представляет большую опасность при техническом обслуживании транспортных средств.

Оксиды азота ответственны за возникновение смога и кислотных дождей. Смог вызывает затруднение дыхания, кашель у детей и способствует развитию болезней органов дыхания. Особенно страдают от смога астматики и дети.

Ощущение запаха и незначительного раздражения во рту отмечается при концентрации NO2 порядка 0,0002 мг/л. Вредное воздействие оказывают оксиды азота и на нервную систему человека. Содержание в атмосферном воздухе оксидов азота свыше 0,28 мг/м3 приводит к повреждению некоторых видов растений вызывает затруднение дыхания, кашель у детей и способствует развитию болезней органов дыхания.

Вторичная реакция на воздействие оксидов азота проявляется в образовании в человеческом организме нитритов и всасывании их в кровь. Это вызывает превращение гемоглобина в метагемоглобин, что приводит к нарушению сердечной деятельности.

Оксиды азота оказывают отрицательное воздействие и на растительность, образуя на листовых пластинах растворы азотной и азотистой кислот. Этим же свойством обусловлено влияние оксидов азота на строительные материалы и металлические конструкции. Кроме того, они участвуют в фотохимической реакции образования смога. В уходящих газах дизелей концентрации СО и NOx могут достигать 0,5 % (по объему).

Диоксид азота является достаточно опасным веществом, соответственно он оказывает неблагоприятное влияние на различные живые системы.

Воздействие NO 2 на человека: диоксид азота сильно раздражает слизистые оболочки дыхательных путей. Вдыхание ядовитых паров этого вещества может привести к серьезному отравлению. Диоксид азота вызывает сенсорные, функциональные и патологические эффекты. Рассмотрим некоторые из них. К сенсорным эффектам можно отнести обонятельные и зрительные реакции организма на воздействие NO 2 . Даже при малых концентрациях, составляющих всего 0,23 мг/м3, человек ощущает присутствие этого газа. Эта концентрация является порогом обнаружения диоксида азота. Однако способность организма обнаруживать NO 2 пропадает после 10 минут вдыхания, но при этом ощущается чувство сухости и першения в горле. Хотя и эти признаки исчезают при продолжительном воздействии газа в концентрации, в 15 раз превышающей порог обнаружения. Таким образом, NO 2 ослабляет обоняние (4).

Но диоксид азота воздействует не только на обоняние, но и ослабляет ночное зрение - способность глаза адаптироваться к темноте. Этот эффект же наблюдается при концентрации 0,14 мг/м3, что, соответственно, ниже порога обнаружения (4).

Функциональным эффектом, вызываемым диоксидом азота, является повышенное сопротивление дыхательных путей. Иными словами, NO 2 вызывает увеличение усилий, затрачиваемых на дыхание. Эта реакция наблюдалась у здоровых людей при концентрации NO 2 всего 0,056 мг/м3, что в четыре раза ниже порога обнаружения. А люди с хроническими заболеваниями легких испытывают затрудненность дыхания уже при концентрации 0,038 мг/м3 (2).

Патологические эффекты проявляются в том, что NO 2 делает человека более восприимчивым к патогенам, вызывающим болезни дыхательных путей. У людей, подвергшихся воздействию высоких концентраций диоксида азота, чаще наблюдаются катар верхних дыхательных путей, бронхиты и воспаление легких. Кроме того, диоксид азота сам по себе может стать причиной заболеваний дыхательных путей. Попадая в организм человека, NO 2 при контакте с влагой образует азотистую и азотную кислоты, которые разъедают стенки альвеол легких. При этом стенки альвеол и кровеносных капилляров становятся настолько проницаемыми, что пропускают сыворотку крови в полость легких. В этой жидкости растворяется вдыхаемый воздух, образуя пену, препятствующую дальнейшему газообмену. Возникает отек легких, который зачастую ведет к летальному исходу. Длительное воздействие оксидов азота вызывает расширение клеток в корешках бронхов (тонких разветвлениях воздушных путей альвеол), ухудшение сопротивляемости легких к бактериям, а также расширение альвеол. Некоторые исследователи считают, что в районах с высоким содержанием в атмосфере диоксида азота наблюдается повышенная смертность от сердечных и раковых заболеваний (3).

Люди, страдающие хроническими заболеваниями дыхательных путей (эмфиземой легких, астмой) и сердечно-сосудистыми болезнями, могут быть более чувствительны к прямым воздействиям NO 2 . У них легче развиваются осложнения (например, воспаление легких) при кратковременных респираторных инфекциях (3).

К тому же, диоксид азота, улетучивающийся в атмосферу, представляет серьёзную опасность для экологической ситуации, так как способен вызывать кислотные дожди и являться одним из компонентов фотохимического смога. Оба этих явления несут огромный ущерб здоровью населения и всем оболочкам земли (2).

Воздействие NO 2 на растения: прямое воздействие NO 2 на растения определяется визуально по пожелтению или побурению листьев и игл, происходящему в результате окисления хлорофилла. Окисление жирных кислот в растениях, происходящее одновременно с окислением хлорофилла, кроме того, приводит к разрушению мембран и некрозу (6).

Образующаяся при этом в клетках азотистая кислота оказывает мутагенное действие. Отрицательное биологическое воздействие NO 2 на растения проявляется в обесцвечивании листьев, увядании цветков, прекращении плодоношения и роста. Такое действие объясняется образованием кислот при растворении оксидов азота в межклеточной и внутриклеточной жидкостях (3).

Ботаники считают, что первоначальные симптомы повреждения растений диоксидом азота проявляются в беспорядочном распространении обесцвечивающих пятен серо-зеленого оттенка. Эти пятна постепенно грубеют, высыхают и становятся белыми. NO 2 токсичен при концентрации 3 млн-1. Для сравнения: сернистый газ вызывает поражение растений при большей концентрации (5 млн-1) (5). Нарушения роста растений при воздействии NO 2 наблюдаются при концентрациях 0,35 мг/м3 и выше. Это значение является предельной концентрацией. Опасность повреждения растительности диоксидом азота существует только в больших городах и промышленных районах, где средняя концентрация NO 2 составляет 0,2 - 0,3 мг/м3 (4). Растения более устойчивы (по сравнению с человеком) к воздействию чистого диоксида азота. Это объясняется особенностями усвоения NO 2 , который восстанавливается в хлоропластах и в качестве NH 2 - группы входит в аминокислоты. При концентрации 0,17 - 0,18 мг/м3 оксиды азота используются растениями в качестве удобрений. Эта способность к метаболизированию NOx человеку не присуща (2).

Диагностика

104. Под токсическим действием азота в водолазной практике понимают патологическое состояние организма, развивающееся в результате воздействия повышенных парциальных давлений данного газа и проявляющееся в угнетении функций центральной нервной системы.

Выраженность токсического действия азота находится в прямой зависимости от его парциального давления во вдыхаемой газовой среде и продолжительности воздействия.

105. Токсическое действие азота в практике водолазных работ наблюдается:

при использовании сжатого воздуха для дыхания на глубинах, где парциальное давление азота превышает допустимые значения;

при нарушении правил сменной подачи или приготовления искусственных дыхательных газовых смесей (ДГС);

при нарушении правил промывок водолазного снаряжения после смены ДГС в процессе погружения водолаза под воду;

при выключении из снаряжения на глубинах более 70 м и дыхании воздушной средой водолазного колокола.

Токсическое действие азота может наблюдаться у подводников в аварийных ситуациях:

в сухих или полузатопленных отсеках с давлением, превышающим 6 кгс/см 2 ;

при выходе из отсеков ПЛ с глубин более 100 м без использования дополнительного гелиевого баллона.

Токсическое действие азота могут усиливать следующие факторы:

повышенная или пониженная температура;

повышенное содержание диоксида углерода или вредных веществ (окись углерода, окислы азота) во вдыхаемой газовой среде;

тяжелая физическая работа.

106. Первые проявления токсического действия азота возникают у человека при парциальном давлении 0,4 МПа (4 кгс/см 2) и выражаются в снижении самоконтроля, повышенной разговорчивости и беспричинном смехе. Может наблюдаться противоположная реакция - появление подавленности, чувства страха.

При парциальных давлениях азота 0,5-0,6 МПа (5-6 кгс/см 2) развивается состояние, сходное с легким алкогольным опьянением. Ранее описанные проявления более выражены, а ведущим признаком становится эйфория. В этих условиях большинство водолазов продолжает сохранять физическую работоспособность и общее хорошее самочувствие. Дальнейшее повышение парциального давления азота до 0,7-0,9 МПа (7-9 кгс/см 2) приводит к нарушению координации движений, расстройству общей ориентировки, снижению сообразительности. Усиливается чувство опьянения, утрачивается работоспособность. Водолазы плохо выполняют или не могут выполнить работу под водой, не реагируют на указания командира спуска, не ориентируются в своем местонахождении, теряют контроль в управлении водолазным снаряжением и совершают необдуманные действия, которые могут привести к возникновению аварийных ситуаций.

При парциальных давлениях азота свыше 1-1,2 МПа (10-12 кгс/см 2) у водолазов появляются зрительные и слуховые галлюцинации, утрачивается сознание и наступает наркотический сон.

Клиническая картина токсического действия азота во многом зависит от индивидуальной чувствительности человека, его функционального состояния и опыта водолазных работ.

Проявления токсического действия азота обратимы и исчезают после дыхания газовыми смесями с меньшим его парциальным давлением.

Лечение

107. При появлении признаков, свидетельствующих о снижении умственной и физической работоспособности или неадекватности поведения водолазов, необходимо немедленно прекратить спуск и, если самочувствие водолазов ухудшается, принять меры к подъему водолазов на поверхность. В случае потери водолазом сознания для оказания ему помощи спускается страхующий водолаз, который должен завести пострадавшего в колокол (на беседку) и сделать промывку (вентиляцию) водолазного снаряжения. Для снятия токсического действия азота при спусках с использованием воздуха глубина спуска должна быть уменьшена на 5-10 м. При глубоководных спусках водолазы переводятся на дыхание газовыми смесями с пониженным содержанием азота или 6% кислородно-гелиевой смесью.

Последствия кратковременного воздействия высоких парциальных давлений азота не представляют опасности для здоровья водолазов, не требуют лекарственной терапии, однако за лицами, наименее устойчивыми к токсическому воздействию азота, в процессе спуска устанавливается наблюдение врача-спецфизиолога.

Предупреждение

108. В целях предупреждения азотного наркоза в процессе декомпрессии переключаться на дыхание воздухом необходимо на глубинах не более 70 метров. Следует строго контролировать состав подаваемых на дыхание искусственных газовых смесей, очередность их смены, правильность подключения к пульту подачи газов. Спуски при дыхании сжатым воздухом на глубины более 60 м могут проводиться только в исключительных случаях, связанных с оказанием помощи аварийному водолазу или личному составу аварийной подводной лодки.

Учитывая возможность адаптации организма человека к токсическому действию азота, необходимо проводить тренировочные спуски в водолазной барокамере не реже 1-2 раза в мес с использованием для дыхания сжатого воздуха.

Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека сообщает, что в последнее время распространилась практика употребления (особенно в молодежной среде) так называемого веселящего газа.

В интернете можно найти множество предложений о приобретении закиси азота для индивидуального потребления посредством вдыхания данного газа. Цель получение так называемого веселящего эффекта. Подобная продукция, называемая «кислородными шариками», «воздухом Ибицы», позиционируется как абсолютно безвредная, легальная, доступная, модная, популярная.

На самом деле оксид азота небезопасен для жизни и здоровья человека. Веселящий газ обладает слабым приятным запахом и сладковатым вкусом, при температуре 37 °С растворяется в крови.

При высоких температурах закись азота - сильный окислитель, в смеси с водородом, аммиаком, углекислым газом и некоторыми горючими веществами взрывается.

В медицине оксид азота в смеси с кислородом используется для анестезии. Вещество обладает токсическим действием, при высоких концентрациях вызывает удушье вследствие вытеснения кислорода из легких.

Опыты на животных показали, что воздействие оксида азота в сочетании с кислородом (1:1; 8:2) в течение 6 сут вызывает у крыс нарушения функции кроветворения, гипоплазию костного мозга. Воздействие на животных в течение 10 недель приводит к гибели части животных.

При воздействии на организм человека газовых смесей с содержанием от 20 до 50 % N0 ухудшается память, снижается способность легочной ткани противостоять инфекции, возникают раздражение глаз, носа и одышка. При повторном воздействии наступает привыкание, снижается мышечная работоспособность.

Вдыхание в течение 5 мин может вызвать бронхопневмонию, отек легких, кровоизлияние, разрыв альвеол, тромбозы сосудов легких, дегенеративные изменения в печени, почках, головном мозге, изменения слизистой оболочки десен, эмфизему легких, пневмосклероз.

Области применения закиси азота при его промышленном производстве - в качестве лекарственного средства; для ингаляционной анестезии (только для стационарного применения в медицинских учреждениях) под постоянным контролем специалистов.

Закись азота высокой степени очистки от примесей, предназначенная для медицинских нужд, не вызывает раздражения дыхательных путей. В процессе вдыхания она растворяется в плазме крови, практически, не изменяется и не метаболизируется, с гемоглобином не связывается. После прекращения вдыхания закись азота в течение 10-15 мин выделяется через дыхательные пути в неизмененном виде.

Применяют закись азота в смеси с кислородом при помощи специальных аппаратов для газового наркоза. Обычно начинают со смеси 70-80 % закиси азота и 30-20 % кислорода, затем количество кислорода увеличивается до 40-50 %. Для более полного расслабления мускулатуры применяют мио-релаксанты. При этом не только усиливается расслабление мышц, но и улучшается течение наркоза. После прекращения подачи закиси азота во избежание гипоксии продолжают давать кислород в течение 4-5 мин.

В качестве средства для лечебного наркоза закись азота применяют с осторожностью. При ряде заболеваний - стенокардии, инфаркте миокарда, заболеваниях нервной системы, хроническом алкоголизме, состоянии алкогольного опьянения - использовать ее противопоказано. При использовании данного вещества возможны возбуждение и галлюцинации.

Применяется закись азота и для технических целей, например, для сварочных работ, для улучшения технических характеристик двигателей внутреннего сгорания, в пищевой промышленности - для охлаждения, замораживания и хранения пищевых продуктов, в качестве консерванта.

В государственном реестре лекарственных средств в качестве лекарственного препарата с торговым наименованием «Азота закись» зарегистрирована продукция всего нескольких предприятий.

Согласно инструкциям по медицинскому применению данные препараты отпускаются только медицинским учреждениям, что означает недопустимость их нахождения в свободной продаже и недопустимость для индивидуального приобретения и потребления из-за возможности нарушения показаний к применению, способов применения и иных требований, изложенных в инструкции.

Кроме того, металлические баллоны сжиженного газа под высоким давлением относятся к категории опасных грузов. Их транспортировка, хранение и использование требуют соблюдения правил безопасности и наличия у лиц, работающих с ними, специального разрешения на работу.

Закись азота как товар со специфическими свойствами, предназначенный для использования исключительно в медицинских целях в условиях стационара, а также в технических и промышленных целях, не может находиться в свободной продаже на потребительском рынке. Розничная продажа закиси азота не предусмотрена и служит целям, не соответствующим истинному назначению, более того - представляет опасность для жизни и здоровья.

Хранение, транспортировка, розничная продажа закиси азота подпадает под ст. 14.2 Кодекса Российской Федерации об административных правонарушениях, Эта статья касается незаконной продажи товаров, свободная реализация которых запрещена или ограничена законодательством.