Влияние аргона на организм человека кратко

Обновлено: 05.07.2024

Атомная масса – 39,948. При нормальных условиях – газ, при температуре -185,9 градусов Цельсия – жидкость.

Опасность аргона.

Нетоксичен и невзрывоопасен, однако представляет опасность для жизни: при его вдыхании мгновенно наступает потеря сознания и через несколько минут – смерть. Газообразный аргон тяжелее воздуха и может накапливаться в слабопроветриваемых помещениях у пола. При этом снижается содержание кислорода в воздухе,что приводит к кислородной недостаточности. Жидкий аргон может вызвать обморожение кожи и поражение слизистых оболочек.

Содержание аргона в мировой материи оценивается приблизительно в 0,02 % по массе. Аргон — третий по содержанию после азота и кислорода компонент воздуха. Аргон — самый распространённый инертный газ в земной атмосфере (в1 м? воздуха содержится 9,34л аргона). Качественно аргон обнаруживают с помощью эмиссионного спектрального анализа.

Аргон – инертный газ с атомной массой 39,9, в обычных условиях – бесцветный, без запаха и вкуса, примерно в 1,38 раза тяжелее воздуха. Аргон считается наиболее доступным и сравнительно дешевым среди инертных газов.

Аргон занимает третье место по содержанию в воздухе (после азота и кислорода), на него приходятся примерно 1,3% массы и 0,9% объема атмосферы Земли.

В промышленности, основной способ получения аргона – метод низкотемпературной ректификации воздуха с получением кислорода и азота и попутным извлечением аргона. Также аргон получают в качестве побочного продукта при получении аммиака.

Согласно ГОСТ 10157-79 газообразный и жидкий аргон поставляется двух видов: высшего сорта (с объемной долей аргона не менее 99,993%, объемной долей водяных паров не более 0,0009%) и первого сорта (с объемной долей аргона не менее 99,987%, объемной долей водяных паров не более 0,001%).

Аргон не взрывоопасен и не токсичен, однако при высокой концентрации в воздухе может представлять опасность для жизни: при уменьшении объемной доли кислорода ниже 19% появляется кислородная недостаточность, а при значительном снижении содержания кислорода возникают удушье, потеря сознания и даже смерть.

Меры безопасности при обращении с аргоном:
• дистанционный контроль содержания кислорода в воздухе ручными или автоматическими приборами; объем кислорода в воздухе должен составлять не меньше 19%;
• при работе с жидким аргоном, способным вызвать обморожение кожи и поражение слизистой оболочки глаз, необходимо использовать защитные очки и спецодежду;
• при работе в атмосфере аргона необходимо использовать шланговый противогаз или изолирующий кислородный прибор.

Применение аргона при сварке

Аргон используется в качестве инертного защитного газа при дуговой сварке, в том числе в качестве основы защитной газовой смеси (с кислородом, углекислым газом). Является основной защитной средой при сварке алюминия, титана, редких и активных металлов.

Аргон также применяется при плазменной сварке в качестве плазмообразующего газа, при лазерной сварке в качестве плазмоподавляющего и защитного газа.

В зависимости от требуемых объемов потребления аргона могут использоваться несколько схем его обеспечения. При объеме потребления до 10 000 м3/г аргон обычно доставляют в баллонах. При объеме потребления свыше 10 000 м3/г аргон целесообразно перевозить в жидком виде в специальных емкостях железнодорожным или автомобильным транспортом. При транспортировке по железной дороге применяются специализированные цистерны 8Г-513 или 15-558. На автомобильном транспорте наиболее часто устанавливаются универсальные газовые емкости типа ЦТК объемом от 0,5 до 10 м3. В этих емкостях также могут транспортироваться кислород и азот.

При централизованном снабжении схемы обеспечения сварочных постов аргоном могут быть следующими:
• непосредственно от транспортной емкости через перекачивающий насос и стационарный газификатор в сеть (см. рисунок ниже);
• от транспортной емкости в стационарную емкость с дальнейшей газификацией и подачей в сеть;
• заполнение баллонов от транспортной газификационной установки.

Сварка нержавейки

Сварка нержавейки – это трудоемкий, но в, то же время, методичный и скрупулезный процесс, требующий от исполнителя четкого следования инструкциям по сварке. Прежде всего, необходимо защитить зону сварки от неблагоприятного воздействия атмосферного воздуха. Это обеспечит надежную сварку нержавеющих сталей. Само качество сварных соединений будет зависеть от проведенной процедуры подготовки нержавеющей проволоки и кромок деталей. Оксидная пленка, которая образуется после горячей обработки, удаляется механическим путем. Сварка нержавейки может осуществляться вольфрамовым электродом при условии постоянного источника тока.

Особенностью сварки нержавейки является содержание в ней хрома, который при высокой температуре образует карбид хрома, нарушающий структуру стали и повышающий в несколько раз ее хрупкость. Именно по этой причине сварка любых типов нержавеющей стали производится в среде инертных газов (гелия, углекислоты, аргона или смесей) или специальных флюсов, защищающих все хромированные химические элементы, которые входят в состав нержавеющей стали.

Способы сварки нержавеющей стали:

На данный момент существует два основных способа сварки нержавейки:

— электродуговая сварка нержавейки вольфрамовым электродом (неплавящимся или плавящимся). Это самый распространенный способ, который применяется не только промышленными предприятиями, но и частными лицами. В процессе сварки происходит повышение стабильности дуги, и уменьшение частоты образования пор при помощи смеси аргона с углекислым газом или кислородом. Сварка вольфрамовым неплавящимся электродом производится с применением постоянного тока прямой полярности, а плавящегося – током с обратной полярностью. Если в нержавеющей стали имеется доля содержащегося алюминия, то ее варят переменным током с целью разрушения окислительной пленки. При проведении ручной дуговой сварки нержавейки вольфрамовым электродом диаметром до двух миллиметров и присадочной проволокой диаметром не более двух миллиметров, сварочный ток будет составлять 60— 80 А для металла в двух миллиметровую толщину. Если толщина составляет четыре миллиметра — то величина сварочного тока не будет превышать 130 А.

— газовая аргоновая сварка нержавейки с использованием инертных газов и их смесей. Она представляет собой гибрид электрической и газовой сварки. От электросварки она позаимствовала электрическую дугу, а от газовой — идентичный метод работы сварщика. Неплавящийся вольфрамовый электрод является сердцем аргоновой горелки. Вольфрам – это металл, который достаточно проблематично поддается плавке. Вокруг электрода образуется керамическое сопло, и из него во время сварки выдувается инертный газ аргон. Если пытаться сваривать деталь без использования аргона — алюминий начнет попросту трещать, гореть и покрываться коркой. Аргон, в свою очередь, препятствует этому процессу и защищает место сварки от попадания воздуха.

Особенности сварочного процесса нержавейки

При сварке нержавейки используются специальные электроды с покрытием из защитно-легирующего состава, у которых стержень самого электрода сделан из высоколегированной специальной стали. Благодаря такому составу при смешивании металла с металлом и расплавлении электродов свариваемых деталей будет поддерживаться постоянный химический состав шва, который по структуре практически не будет отличаться от нержавеющей стали, из которой произведена деталь.

Сварка производится без колебательных движений горелки, углом вперед на короткой дуге. Угол между присадочным материалом и электродом должен составлять не более 90°, и подача присадочной проволоки должна осуществляться непрерывно. После окончания процесса сваривания или обрыва дуги газ должен подаваться непрерывно до тех пор температура металла не опустится до 400°С.

Также кроме специальных электродов, применяемых для сварки, большой популярностью пользуется проволока из нержавейки, изготовленная тем же производителем, что и сталь, при этом для защиты от кислорода места сварки применяются специальные флюсы на основе оксидов или фторидные флюсы. Также на место сварки может подаваться гелий, аргон или смесь других инертных газов. Кроме того для равномерной подачи проволоки и заваривания часто применяются специальные полуавтоматические сварочные установки, в которых автоматический механизм может осуществлять подачу проволоки непрерывно.

Кислород

Кислород — самый распространённый на Земле элемент, на его долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов) приходится около 47,4 % массы твёрдой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода — 88,8 % (по массе), в атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,12 % по массе. Более 1500 соединений земной коры в своём составе содержат кислород.

Кислород входит в состав многих органических веществ и присутствует во всех живых клетках. По числу атомов в живых клетках он составляет около 25 %, по массовой доле — около 65 %.

История открытия кислорода.

Получение кислорода.

Получение кислорода происходит двумя способами: промышленным и лабораторным.

Промышленный способ получения кислорода заключается в криогенной ректификации и в применении специальных мембранных кислородных установок.

В лабораториях используют технический кислород (произведённый промышленным путём), который доставляют в металлических кислородных баллонах под давлением 14,7 МПа (150 кгс/см²). В лабораториях получение кислорода ведётся путём нагревания перманганата калия KMnO4, но количество получаемого кислорода не велико. Ещё одним из лабораторных способов получения кислорода является реакция каталитического разложения пероксида водорода, при которой катализатором будет диоксид марганца. При каталитическом разложении хлората калия, также выделяется кислород. Лабораторными способами получения кислорода также являются реакция разложения оксида ртути и электролиз водного щелочного раствора.

Физические свойства кислорода.

При повышении температуры газообразного кислорода, происходит его обратимый распад на атомы: +2000 C° — 0,03%; +4000 C° — 59%, а при температуре +6000 C° — уже 99,5%.

Жидкий кислород представляет собой жидкость бледно-голубого цвета с температурой кипения -182,98 C° и температурой заморозки -222,65 C°.

Твёрдый кислород представляет собой кристаллы синего цвета с температурой плавления -218,79 C°. Твёрдый, замороженный кислород может находиться в шести разных кристаллических фазах, три из которых могут существовать при давлении 1 атмосферы. Оставшиеся три кристаллические фазы твёрдого кислорода образуются при высоких давлениях.

Оранжевые кристаллы образуются при давлении в интервале 6-8 ГПа. При давлении 10-96 ГПа, цвет кристаллов будет в диапазоне от тёмно-красного оттенка до чёрного цвета. При давлении, превышающем 96 ГПа – кристаллы твёрдого кислорода приобретают металлический блеск и при низких температурах обретают свойство сверхпроводимости.

Химические свойства кислорода.

Кислород является очень сильным окислителем (степень -2) и может взаимодействовать с большинством элементов, образуя при этом оксиды. Процесс окисления происходит с выделением тепловой энергии и ускоряется при увеличении температуры. При нормальных условиях кислород вступает в реакцию со всеми химическими элементами кроме: золота, инертных газов (Гелий, Криптон и Ксенон, Неон и Радон); при воздействии электрических разрядов и ультрафиолета, происходит взаимодействие с галогенами. Кислород способствует процессам дыхания живых организмов, горения и гниения. В свободном виде, кислород существует двух модификаций – O2 и O3.

Применение кислорода.

Токсические производные кислорода.

Реактивные формы кислорода (в том числе озон) являются очень токсичными для живых организмов продуктами, которые получаются при активировании или частичном восстановлении кислорода.

Углекислота

Углекислый газ CO2 (углекислота, двуокись углерода, диоксид углерода, угольный ангидрид) в зависимости от давления и температуры может находиться в газообразном, жидком или твердом состоянии.

В газообразном состоянии диоксид углерода представляет собой бесцветный газ с немного кисловатым вкусом и запахом. В атмосфере Земли содержится около 0,04% углекислого газа. При нормальных условиях его плотность составляет 1,98 г/л – примерно в 1,5 раза больше плотности воздуха.

Жидкий диоксид углерода (углекислота) представляет собой бесцветную жидкость без запаха. При комнатной температуре она существует только при давлении свыше 5850 кПа. Плотность жидкой углекислоты сильно зависит от температуры. Например, при температуре ниже +11°С жидкая углекислота тяжелее воды, при температуре выше +11°С – легче. В результате испарения 1 кг жидкой углекислоты при нормальных условиях образуется примерно 509 л газа.

В промышленности наиболее распространены 3 способа получения углекислого газа:

из отходящих газов химических производств, прежде всего синтетического аммиака и метанола; в отходящем газе содержится примерно 90% углекислого газа;
из дымовых газов промышленных котельных, сжигающих природный газ, уголь и другое топливо; в дымовом газе содержится 12–20% углекислого газа;
из отходящих газов, образующихся при брожении в процессе получения пива, спирта, при расщеплении жиров; отходящий газ представляет собой почти чистый углекислый газ.

Согласно ГОСТ 8050-85 газообразная и жидкая углекислота поставляется трех видов: высшего, первого и второго сортов. Для сварки рекомендуется использовать углекислоту высшего и первого сорта. Применение углекислоты второго сорта для сварки допускается, однако желательно наличие осушителей газа.

Меры безопасности при работе с углекислым газом:

Углекислота не токсична и не взрывоопасна, однако при ее концентрациях в воздухе свыше 5% (92г/м3) снижается доля кислорода, что может привести к кислородной недостаточности и удушью. Поэтому следует опасаться ее скапливания в плохо проветриваемых помещениях. Для регистрации концентрации углекислоты в воздухе производственных помещений применяются газоанализаторы – стационарные автоматические или переносные.

При уменьшении давления до атмосферного жидкая углекислота превращается в газ и снег с температурой -78,5°C и может привести к поражению слизистой оболочки глаз и обморожению кожи. Поэтому при отборе проб жидкой углекислоты необходимо пользоваться защитными очками и рукавицами.

Осмотр внутренней емкости ранее эксплуатируемой цистерны для хранения и транспортирования жидкой углекислоты необходимо проводить в шланговом противогазе. Цистерну необходимо отогреть до температуры окружающей среды, а внутреннюю емкость продуть воздухом или провентилировать. Противогаз разрешается не использовать только после того, как объемная доля углекислоты внутри оборудования станет ниже 0,5%.

Применение углекислого газа при сварке:

Углекислый газ применяется в качестве активного защитного газа при дуговой сварке (обычно при полуавтоматической сварке) плавящимся электродом (проволокой), в том числе в составе газовой смеси (с кислородом, аргоном).

Снабжение сварочных постов углекислым газом может осуществляться следующими способами:

непосредственно от автономной станции по производству углекислоты;
от стационарного сосуда-накопителя – при значительных объемах потребления углекислого газа и отсутствии у предприятия собственной автономной станции;
от транспортной углекислотной емкости – при меньших объемах потребления углекислого газа;
от баллонов – при незначительных объемах применения углекислого газа или невозможности прокладки трубопроводов к сварочному посту.

Автономная станция по производству углекислоты – отдельный специализированный цех предприятия, производящий диоксид углерода для собственных нужд и поставки другим организациям. Углекислый газ подается к сварочным постам по газопроводам, проложенным в сварочных цехах.

При небольших объемах потребления углекислого газа или невозможности проведения трубопроводов к сварочным постам для снабжения углекислым газом используются баллоны. В стандартный черный баллон емкостью 40 л заливают 25 кг жидкой углекислоты, которая обычно хранится при давлении 5–6 МПа. В результате испарения 25 кг жидкой углекислоты образуется примерно 12 600 л газа.

Для отбора газа из баллона он должен оснащаться редуктором, подогревателем газа и осушителем газа. При выходе углекислого газа из баллона в результате его расширения происходит адиабатическое охлаждение газа. При высокой скорости расхода газа (более 18 л/мин) это может привести к замерзанию содержащихся в газе паров воды и закупорке редуктора. В связи с этим между редуктором и вентилем баллона желательно размещать подогреватель газа. При прохождении газа по змеевику он подогревается электрическим нагревательным элементом, включенным в сеть с напряжением 24 или 36В.

Для извлечения влаги из углекислого газа применяется осушитель газа. Он представляет собой корпус, заполненный материалом (обычно силикагелем, медным купоросом или алюмогелем), хорошо впитывающим влагу. Осушители бывают высокого давления, устанавливаемые до редуктора, и низкого давления, устанавливаемые после редуктора.

Аргон – это инертный одноатомный газ тяжелее воздуха (плотность 1,8 кг/куб. м), используется в качестве защитной среды при сварке плавящимися и инертными электродами, а также в плазматроне. Аргон нагнетается на место сваривания вдоль электрода, защищая нагретые детали от окисления.

Физиологическое действие аргона на человека

Действие аргона на организм человека обусловлено его способностью заполнять нижние и средние отделы легких, вытесняя кислород, что приводит к кислородному голоданию органов и тканей, а в тяжелых случаях вызывает приступы удушья и летальный исход.

Действие аргона начинает проявляться при его накоплении в помещении свыше 4% объема воздуха. Кратковременное вдыхание аргона в высокой концентрации (свыше 15% объема) вызывает:

При более длительном действии аргона в небольшой концентрации возникает слезотечение, кашель, учащается пульс и сердцебиение с одновременным понижением систолического (верхнего) кровяного давления и появлением давящей боли за грудиной.

Если повышение концентрации аргона в рабочем пространстве происходит одновременно с падением уровня кислорода, то рабочие могут ощущать шум в ушах, головную боль и быстро прогрессирующее утомление. При разговоре возникает хрип, а кожа лица и конечностей приобретает синеватый оттенок.

Симптомы воздействия аргона на организм сходны с физиологическими признаками переизбытка азота в воздухе, но специфическим признаком воздействия аргона является чувство эйфории, проходящее при переходе на свежий воздух.

Первая помощь

При обнаружении у работников симптомов длительного воздействия небольших концентраций азота необходимо вывести пострадавшего на открытый воздух, обеспечить покой и обильное теплое сладкое питье. При признаках воздействия аргона в больших концентрациях (потеря сознания, хрип) выполняют следующие действия:

Пострадавшего выносят на свежий воздух.
Снимают тесную одежду, расстегивают воротник и брючный ремень.
Выполняют искусственное дыхание.
Вызывают скорую помощь.

Если быстро вынести отравленного аргоном человека на воздух невозможно, следует максимально проветрить помещение – открыть и закрепить все окна и входные группы. Важно при этом предотвратить дальнейшее наполнение помещения аргоном – закрутить краны на баллонах и вызвать службу газа.

При выполнении искусственного дыхания желательно обеспечить дополнительный доступ кислорода к дыхательной системе пострадавшего, для чего используются медицинские кислородные подушки, а при их отсутствии кислород можно нагнетать через газоотводный шланг из промышленных баллонов для сварки. Следует помнить, что перед нагнетанием кислорода из баллона нужно убедиться в отсутствии масляных тряпок и легковоспламеняющихся веществ в радиусе 15 метров от пострадавшего.

Если человек подвергался воздействию сварочного аргона в течение более 2 часов, ему необходимо делать искусственную вентиляцию легких в стационаре, чтобы предотвратить осложнения. Оказывающий помощь должен зафиксировать время начала оказания первой помощи и сообщить его врачам скорой помощи.

Важно учесть, что при эвакуации пострадавших из замкнутого помещения, заполненного аргоном, спасателям нужно использовать шланговые противогазы или систему изолированной подачи кислорода.

Профилактика действия аргона

Предотвратить вредное воздействие аргона при сварке можно при помощи следующих мер:

обеспечение активной вентиляции помещений для сварочных работ;
использование аппаратов контроля за содержанием уровня кислорода;
регулярная поверка и обслуживание баллонов с аргоном;
регулярные отборы и анализ проб воздуха при работе в шахтах и подвалах;
использование кислородно-изолирующих дыхательных масок;
соблюдение режима труда и отдыха.

Для активной вентиляции цехов можно использовать вентиляторы и промышленные кондиционеры, при планировании их расположения важно заранее определить возможные места скопления аргона при его утечке. Приборы контроля уровня кислорода со звуковым и радиооповещением нужно устанавливать не выше 0,5 м от уровня пола возле каждого пункта, где ведутся сварочные работы с отдельным баллоном аргона.

Если сварочные работы ведутся в труднодоступных подземных помещениях, то пробы воздуха для анализа нужно отправлять не реже, чем 3 раза за рабочую смену (12 часов) и при обнаружении повышенной концентрации аргона немедленно эвакуировать персонал.

Индивидуальные дыхательные системы, изолирующие работника от внешней атмосферы, следует применять при выполнении сварки в одиночку в труднодоступных местах, где пострадавшему невозможно оказать первую помощь или оценить степень удушающего воздействия аргона (например, при ремонте вентиляционных шахт).

Соблюдение режима отдыха и обращение в медпункт при первых признаках головокружения и нехватки кислорода позволит избежать потери сознания и удушья.

Задача обеспечения жизни человека в гермообъектах наземного базирования, обитаемых космических комплексов, подводных аппаратов и глубоководных водолазных комплексов в настоящее время остается предметом тщательных научных исследований. От ее решения зависит успех дальнейшего освоения мирового океана и космического пространства в целях их практического использования. Изучение выживаемости в замкнутых системах при критической концентрации кислорода и углекислого газа имеет как фундаментальное, так и практическое значение для медицины. В наших исследованиях на крысах мы изучили потребление кислорода и выделение углекислого газа в замкнутом пространстве как при дыхании воздухом, так и при дыхании газовыми смесями с аргоном, криптоном и ксеноном. Мы показали в нашей работе, что аргон увеличивает время выживания в замкнутом пространстве, более значительно этот эффект проявляется у криптона, а время выживания в дыхательной смеси ксенона было самое большое. В работе мы изучили механизм этого гипобиоза при действии этих нейтральных газов, который заключался в усилении ГАМК торможения, что вело к уменьшению потребления кислорода и уменьшению выделения углекислого газа. Мы доказали, что аргон, криптон, ксенон являются газовыми транквилизаторами.

1. Беннет П.Б. Наркотическое действие нейтральных газов. В кн.: Медицинские проблемы подводных погружений. Пер. с англ. Под ред. П.Б. Беннета и Д.Г. Эллиота. М., Медицина, 1988, с. 247-273.

3. Дамир Е.А., Буров Н.Е., Макеев Г.Н., Джабаров Д.А. Наркотические свойства ксенона и перспективы его применения в анестезиологии // Анестезиология и реаниматология.-1996.-№ 1.-С.71-75.

4. Солдатов П.Э., Дьяченко А.И., Павлов Б.Н. Выживаемость лабораторных животных в аргон-содержащих гипоксических средах//Авиационная и экологическая медицина, 1998, т.32, 4, с.33-37.

7. David H.N., Haelewyn B., Degoulet M. Ex vivo and in vivo neuroprotection induced by argon when given after an excitotoxic or ischemic insult.// PLoS One. 2012;7:e30934.

8. Höllig, A.; Schug, A.; Fahlenkamp, A.V. Argon Organo-Protective Network (AON). Argon: Systematic Review on Neuro- and Organoprotective Properties of an “Inert” Gas.// Int. J. Mol. Sci. 2014, 15, 18175-18196.

Методы исследования. Опыты проведены на лабораторных животных крысах. Крыса помещалась в изолированную газонепроницаемую камеру 1850 мл, которая имела штуцеры входа газа и выхода. Камера заполнялась воздухом, воздух прокачивался воздушным насосом через датчики кислорода и углекислого газа и опять возвращался в камеру. Таким образом, концентрация кислорода постепенно уменьшалась, а углекислого газа − увеличивалась (рис.1). С датчиков кислорода и углекислого газа напряжение преобразования подавалось на 12-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и вводилось и регистрировалось на компьютере при одновременной обработке данных программой. Частота записи измерения показаний была равна одной секунде. В каждой точке проводилось 100 измерений, определялись различные статистические показатели. С помощью программного обеспечения определялось количество потребленного кислорода и выделение углекислого газа в одну минуту на кг веса и другие параметры. Когда компьютер показывал, что потребление кислорода в течение 2-3 минут не возрастает, раздавался сигнал тревоги, в камеру закачивали воздух и опыт прекращался, что предотвращало гибель животного. В результате, мы полностью исключили потерю животных в опыте. Для исследования брали газовые смеси – воздух (азота 80%, кислорода 20%), кислородно-ксеноновую (кислорода 20%, ксенона 80%), кислородно-аргоновую смесь (кислорода 20%, аргона 80%), кислородно-криптоновую смесь (кислорода 20%, криптона 80%). Выдыхаемый углекислый газ поглощался. В опытах использовали крысы весом 270±20 г и 400±50 г, что позволило оценить влияние веса животного и биологического возраста на изучаемые параметры. Для изучения механизмов действия нейтральных газов применяли транквилизатор медазепам, который усиливает ГАМК торможение и вызывает гипобиоз, до нейтральных газов и после применения медазепама. После медазепама нейтральные газы не уменьшали потребление кислорода. Газовые смеси готовили по показаниям соответствующих датчиков газа.

Рис.1. Общая схема установки проведения опытов

Результаты исследования и их обсуждение. Потребление кислорода животными в замкнутом пространстве ведет к уменьшению его концентрации пропорционально времени пребывания в камере животного. Одновременно происходит выделение углекислого газа и повышение его концентрации. В наших опытах, представленных в данной работе, углекислый газ не поглощался. Поэтому, результаты опытов поглощения кислорода при возрастающей концентрации углекислого газа носят как фундаментальный характер изучения влияния разных концентраций газов на организм, так и являются важными при моделировании аварий с полной изоляцией человека.

Рис.2. Средние величины (n=15) поглощения кислорода и выделения углекислого газа у крыс (270±20 г) в замкнутой камере (1850 мл) в среде воздуха (азот 80%, кислород 20%) за 50 минут опыта. По оси абсцисс время опыта в минутах. По оси ординат концентрация кислорода и углекислого газа в процентах в камере, где находится животное

Анализ результатов опытов определения потребления кислорода у крыс при заполнении изолированной камеры воздухом показал, что в первые 1-10 минут опыта потребление кислорода (рис.2) составило 25,7 мл/кг/мин. При дальнейшем продолжении опыта на 25-50 мин потребление кислорода уменьшилось в два раза и составило 13,8 мл/кг/мин. Средняя величина поглощения кислорода в воздухе за 50 минут составила 16,7 мл/кг/мин.

Выделение углекислого газа у крыс в камере было пропорционально поглощению кислорода, но величина выделения углекислого газа была меньше величины поглощения кислорода. Соотношение максимального поглощения кислорода в начале опыта и в конце опыта составило 25,7/ 12,88= 1,99 раза (уменьшилось потребление кислорода у крыс в конце опыта в воздухе в 2 раза).

Анализ результатов опытов определения потребления кислорода у крыс при заполнении изолированной камеры аргоном показал, что в первые 1-10 минут опыта потребление кислорода (рис.3) составило 21,04 мл/кг/мин. При дальнейшем продолжении опыта на 50-60 минуте потребление кислорода уменьшилось в три раза и составило 7 мл/кг/мин. Средняя величина поглощения кислорода за 60 минут (весь опыт) в аргоне составила 14,82 мл/кг/мин.

Рис.3. Поглощение кислорода и выделение углекислого газа у крыс (270±20 г) в замкнутой камере в среде аргона (аргон 80%, кислород 20%) за 60 минут опыта. По оси абсцисс время опыта в минутах. По оси ординат концентрация кислорода и углекислого газа в процентах в камере, где находится животное

Поглощение кислорода за первые 10 минут опыта было 21,06 мл/кг/мин (начало 1-10 минут). Поглощение кислорода в аргоне у крыс за 60 минут опыта было 14,82 мл/кг/мин (1-60 мин). Поглощение кислорода в конце опыта с аргоном на 50-60 минуте было 7 мл/кг/мин (50-60 мин). Соотношение максимального поглощения кислорода в аргоне в начале опыта и в конце опыта составило 21 / 7= 3 раза. (в конце опыта уменьшилось потребление кислорода у крыс с аргоном в 3 раза, по сравнению с началом опыта).

Поглощение кислорода и выделение углекислого газа мл/кг/мин при измерении в разных интервалах времени опыта в газовой смеси с аргоном у крыс

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 в установках пожаротушения, при 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:

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).

Читайте также: