Jak argon působí na člověka?

Dusík je bezbarvý plyn bez zápachu. Podniky metalurgie železa používají 95-97 % čistého dusíku; čistý dusík s obsahem nečistot nižším než 0,01 % a kapalný dusík s čistotou vyšší než 99 %.

Při odpařování kapalného dusíku obsahujícího malé množství kyslíku se nejprve odpařuje dusík, v důsledku čehož se koncentrace kyslíku v kapalině zvyšuje a může dosáhnout hodnot, při kterých hrozí nebezpečí požáru a výbuchu řady látek a materiálů. v něm.

Argon je bezbarvý plyn bez zápachu. Při ochlazení na teplotu kapalného dusíku a kapalného argonu se mnoho materiálů stává křehkými.

Argon je těžší než vzduch a může se hromadit v jámách, studnách a slepých uličkách a vytlačovat vzduch. Obsah kyslíku může klesnout pod limitní hodnoty. Vyrovnání koncentrace v důsledku difúze nastává pomalu a závisí na objemech, geometrických tvarech, proudění argonu do atmosféry a její teplotě. Teplota dusíku nebo argonu je velmi důležitá. Takže navzdory skutečnosti, že dusík je lehčí než vzduch, může se stejně jako argon hromadit v jámách a studnách, pokud je teplota přiváděného dusíku nižší než teplota vzduchu.

Aplikace dusíku a argonu

Dusík se používá v hasicích zařízeních, k chlazení převodovky bezzvonového nakládacího zařízení vysokých pecí, k utěsnění plynových výfukových tahačů konvertorů, k výrobě ochranných atmosfér atd.

Kapalný dusík – pro zpracování dílů v dílnách hlavního mechanika, laboratoře atd. a po zplynování – pro různé technologické potřeby v podnicích, které nemají vlastní kyslíkové stanice.

Argon se používá ve značném množství v ocelárnách pro zlepšení kvality oceli, stejně jako při svařování a řezání.

Dusík a argon jsou spotřebitelům dodávány třemi způsoby. Prostřednictvím potrubí, zejména v podnicích, které je vyrábějí. V těchto podnicích jsou zpravidla sítě hlavních argonových a dusíkových potrubí. V lahvích nebo nádobách pod tlakem 150-165 kgf/cm2 se dusík a argon používají v místech s malými objemy spotřeby nebo tam, kde je periodická potřeba těchto plynů. Když je po těchto plynech velká poptávka a velká vzdálenost od místa výroby, dusík a argon se dodávají v kapalné formě a následuje zplyňování ve speciálních zařízeních. Kapalný dusík se také používá jako chladicí kapalina pro příležitostné práce. Například pro zamrzání půdy při stavbě základů, ničení starých základů, hašení požárů v dolech atd.

Rychlý nárůst používání dusíku a argonu v různých procesech a nedostatek potřebných a dostupných informací o vlastnostech těchto plynů a jejich vlivu na lidský organismus jsou hlavními příčinami nehod.

Níže uvedené informace o vlivu atmosféry s nízkým obsahem kyslíku na lidský organismus a opatření první pomoci využívají údaje Ústavu lékařských a biologických problémů a Biofyzikálního ústavu.

Fyziologické účinky dusíku a argonu na člověka

Argon a dusík jsou fyziologicky inertní, netoxické plyny. Tím, že nahrazují kyslík ve vzduchu a vytěsňují kyslík z těla, působí na člověka jako dusivé látky (dusivá látka) v důsledku poklesu parciálního tlaku kyslíku.

S pomalým poklesem obsahu kyslíku v atmosféře na úroveň, kterou tělo krátce toleruje (5-7%), jsou detekovány příznaky:

• zrychlené dýchání a srdeční frekvence, dechový rytmus může být vlnový (období zrychleného dýchání jsou následována obdobími zpomalení);
• ztráta rovnováhy, závratě, možná euforie;
• pocit tíhy nebo svírání v přední části hlavy;
• klepání ve spáncích;
• pocit tepla v celém těle;
• mravenčení jazyka, konečků prstů na rukou a nohou;
• potíže s mluvením;
• progresivně (možná rychle) klesající fyzická výkonnost, ztráta koordinace;
• změny ve vnímání prostředí a inhibice funkce smyslů, zejména hmatu;
• jsou možné výpadky paměti a ztráta vědomí.

Příznaky se mohou objevit v závislosti na individuální predispozici osoby k účinkům hypoxie.

Při prudkém poklesu obsahu kyslíku v atmosféře a zejména pokud se člověk náhodně dostane do prostředí dusíku nebo argonu, stačí několik nádechů ke snížení parciálního tlaku kyslíku v krvi na kritickou úroveň – dochází ke ztrátě vědomí, téměř vždy náhle.

Není žádný rozdíl v dopadu argonu nebo dusíku na člověka, když zcela vytlačí kyslík z atmosféry.

Při vdechování hypoxické, ale tělem tolerované směsi vzduchu s argonem se na rozdíl od dusíku může individuálně projevit slabý narkotický účinek argonu, vyjádřený lehkou euforií. To ale nemá zásadní význam vzhledem k hrozícímu nebezpečí.

Pokyny pro první pomoc osobám vystaveným atmosféře s nízkým obsahem kyslíku

Pokud zjistíte oblast s nízkým obsahem kyslíku a osobu v této oblasti, musíte okamžitě zavolat plynové záchranáře.

Oběť musí být evakuována z oblasti kontaminované plynem na čerstvý vzduch. Osoba poskytující pomoc by měla používat zařízení izolující kyslík nebo hadicovou plynovou masku. V případě použití hadicové plynové masky je nutné sledovat obsah kyslíku při nasávání vzduchu kontinuálním automatickým analyzátorem za přítomnosti pozorovatele.

Oběť by si měla rozvázat kravatu, rozepnout košili a rozepnout pásek u kalhot (u mužů je dýchání převážně břišní). Pokud je postižený při vědomí, stejně jako při ztrátě vědomí při zachování dýchání, stačí mu vytvořit odpočinek. Dýchání čistého kyslíku (kyslíkový polštář) je přijatelné.

Pokud ztratíte vědomí a přestanete dýchat, měli byste okamžitě provést umělé dýchání, dokud nebude obnoveno (metodou z úst do úst nebo pomocí speciálních přístrojů, jiné metody umělého dýchání jsou neúčinné). Po úplném obnovení dýchání je přípustné dýchání kyslíku.

Rozsah další pomoci by měl určit lékař.

Úkol zajistit lidský život v pozemních přetlakových objektech, vesmírných komplexech s lidskou posádkou, podvodních dopravních prostředcích a komplexech pro hlubokomořské potápění zůstává v současnosti předmětem důkladného vědeckého výzkumu. Na jeho řešení závisí úspěšnost dalšího průzkumu světových oceánů a vesmíru za účelem jejich praktického využití. Studium přežití v uzavřených systémech při kritických koncentracích kyslíku a oxidu uhličitého má pro medicínu zásadní i praktický význam. V našich studiích na potkanech jsme studovali spotřebu kyslíku a produkci oxidu uhličitého v uzavřeném prostoru, a to jak při dýchání vzduchu, tak při dýchání směsí plynů s argonem, kryptonem a xenonem. V naší práci jsme ukázali, že argon zvyšuje dobu přežití v uzavřeném prostoru, tento efekt je výraznější u kryptonu a doba přežití v xenonové dýchací směsi byla nejdelší. V naší práci jsme studovali mechanismus této hypobiózy pod vlivem těchto neutrálních plynů, který spočíval ve zvýšené inhibici GABA, což vedlo ke snížení spotřeby kyslíku a snížení uvolňování oxidu uhličitého. Dokázali jsme, že argon, krypton a xenon jsou plynové trankvilizéry.

1. Bennett P.B. Narkotický účinek neutrálních plynů. V knize: Lékařské problémy podvodního potápění. Za. z angličtiny Ed. P.B. Bennett a D.G. Elliot. M., Medicína, 1988, str. 247-273.

2. Vdovin A.V., Nozdracheva L.V., Pavlov B.N. Indikátory energetického metabolismu v mozku krys při dýchání hypoxických směsí obsahujících dusík nebo argon. // BEBM, 1998, roč. 125, 6, str. 618-619.

3. Damir E.A., Burov N.E., Makeev G.N., Dzhabarov D.A. Narkotické vlastnosti xenonu a perspektivy jeho využití v anesteziologii // Anesthesiology and Reanimatology.-1996.-No 1.-P.71-75.

4. Soldatov P.E., Dyachenko A.I., Pavlov B.N. Přežití laboratorních zvířat v hypoxických prostředích obsahujících argon // Letecká a environmentální medicína, 1998, v. 32, 4, s. 33-37.

5. Timofeev N.N. Hypobióza a kryobióza. M: Inform-Knowledge, 2005. – 256 s.
6. Finkelshtein D.N. Inertní plyny, M., Nauka, 1979, str. 200

7. David HN, Haelewyn B., Degoulet M. Ex vivo a in vivo neuroprotekce vyvolaná argonem při podání po excitotoxickém nebo ischemickém poškození // PLoS One. 2012;7:e30934.

8. Hollig, A.; Schug, A.; Fahlenkamp, ​​A. Argon Organo-Protective Network (AON). Argon: Systematický přehled neuro- a organoprotektivních vlastností „inertního“ plynu.// Int. J. Mol. Sci. 2014, 15, 18175-18196.

Různé katastrofy, jako jsou zemětřesení, sesuvy půdy a ničení obytných budov, mohou vést k izolaci člověka od atmosféry a pro záchranu je pak velmi důležité znát dobu maximálního přežití za těchto podmínek. Pro zajištění životní aktivity člověka nebo zvířete v extrémních podmínkách hermetického zařízení je v prvé řadě nutné zajistit přívod kyslíku do plynného prostředí, případně studovat dobu maximálního pobytu v hermetickém zařízení pomocí kvantitativní ukazatele koncentrace kyslíku [4] a oxidu uhličitého. Atmosféra Země [6] obsahuje neutrální plyny – argon, krypton, xenon, které mohou ovlivňovat lidský život, což je málo prozkoumáno [6]. Použití různých směsí plynů pro hypobiózu [5] a přežití člověka v kritických situacích je naléhavým úkolem moderní fyziologie a medicíny. Relevantnost studia maximální koncentrace oxidu uhličitého v izolovaných soustavách potvrzuje například nehoda kosmické lodi Apollo 13 letící k Měsíci, kdy (v 85. hodině letu) byl zjištěn obsah oxidu uhličitého v atmosféře měsíčního tělesa. kabina dosáhla 13 %. Neuroprotektivní a organoprotektivní vlastnosti argonu [7, 8] byly opakovaně prokázány, stále však vznikají nejistoty kvůli heterogenitě aplikovaných modelů, načasování a dávek argonu při aplikaci [2]. Ačkoli bylo prokázáno, že argon působí jako agonista GABA pro navození anestezie, jak je ukázáno za hyperbarických podmínek, zda se to může vztahovat na normobarický stav jako mechanismy neuroprotekce, je třeba ještě prokázat. Pouze omezené důkazy implikují argonovou signalizaci [7] prostřednictvím GABA receptorů. Významněji byly studovány narkotické vlastnosti xenonu xenon se využívá při operacích pro anestezii [1, 2]. Vlastnosti kryptonu byly studovány mnohem méně než argonu a xenonu. V našem výzkumu jsme proto komplexně studovali vlastnosti argonu, kryptonu, xenonu na spotřebu kyslíku a uvolňování oxidu uhličitého, které indikovaly stupeň hypobiózy.

Metody výzkumu. Pokusy byly prováděny na laboratorních zvířatech, potkanech. Krysa byla umístěna do izolované plynotěsné komory o objemu 1850 ml, která měla plynové vstupní a výstupní armatury. Komora byla naplněna vzduchem, vzduch byl pumpován vzduchovým čerpadlem přes senzory kyslíku a oxidu uhličitého a znovu se vracel do komory. Koncentrace kyslíku tedy postupně klesala a koncentrace oxidu uhličitého se zvyšovala (obr. 1). Ze senzorů kyslíku a oxidu uhličitého bylo konverzní napětí přiváděno do 12bitového analogově-digitálního převodníku (ADC) a zadáváno a zaznamenáváno do počítače, zatímco data byla zpracovávána programem. Frekvence záznamu měření byla rovna jedné sekundě. V každém bodě bylo provedeno 100 měření a byly stanoveny různé statistické ukazatele. Pomocí softwaru bylo stanoveno množství spotřebovaného kyslíku a uvolňování oxidu uhličitého za minutu na kg hmotnosti a další parametry. Když počítač ukázal, že se spotřeba kyslíku během 2-3 minut nezvýšila, zazněl alarm, do komory byl napumpován vzduch a experiment se zastavil, čímž se zabránilo smrti zvířete. V důsledku toho jsme zcela vyloučili ztrátu zvířat v experimentu. Pro studii byly odebírány směsi plynů: vzduch (dusík 80 %, kyslík 20 %), kyslík-xenon (kyslík 20 %, xenon 80 %), směs kyslík-argon (kyslík 20 %, argon 80 %), směs kyslík-krypton (kyslík 20%, krypton 80%). Vydechovaný oxid uhličitý byl absorbován. V experimentech byly použity krysy o hmotnosti 270±20 g a 400±50 g, což umožnilo posoudit vliv hmotnosti a biologického věku zvířete na sledované parametry. Ke studiu mechanismů působení neutrálních plynů byl před neutrálními plyny a po užití medazepamu použit trankvilizér medazepam, který zesiluje inhibici GABA a způsobuje hypobiózu. Po medazepamu neutrální plyny nesnižovaly spotřebu kyslíku. Směsi plynů byly připraveny podle hodnot odpovídajících plynových senzorů.

Obr.1. Obecné schéma experimentálního uspořádání

Výsledky výzkumu a diskuse. Spotřeba kyslíku zvířaty v uzavřeném prostoru vede k poklesu jeho koncentrace v poměru k době, kterou zvíře v komoře stráví. Zároveň se uvolňuje oxid uhličitý a zvyšuje se jeho koncentrace. V našich experimentech prezentovaných v této práci nebyl oxid uhličitý absorbován. Výsledky experimentů na absorpci kyslíku se zvyšujícími se koncentracemi oxidu uhličitého jsou proto jak zásadní pro studium vlivu různých koncentrací plynů na organismus, tak jsou důležité při modelování nehod s úplnou izolací člověka.

Obr.2. Průměrné hodnoty (n=15) absorpce kyslíku a uvolňování oxidu uhličitého u potkanů ​​(270±20 g) v uzavřené komoře (1850 ml) ve vzdušném prostředí (dusík 80 %, kyslík 20 %) po dobu 50 minut experimentu . Na ose x je uveden čas experimentu v minutách. Na svislé ose je koncentrace kyslíku a oxidu uhličitého v procentech v komoře, kde se zvíře nachází

Analýza výsledků experimentů určujících spotřebu kyslíku u potkanů ​​při plnění izolované komory vzduchem ukázala, že v prvních 1-10 minutách experimentu byla spotřeba kyslíku (obr. 2) 25,7 ml/kg/min. S dalším pokračováním experimentu po dobu 25-50 minut se spotřeba kyslíku snížila na polovinu a činila 13,8 ml/kg/min. Průměrná absorpce kyslíku ve vzduchu za 50 minut byla 16,7 ml/kg/min.

Emise oxidu uhličitého u krys v komoře byla úměrná absorpci kyslíku, ale množství emisí oxidu uhličitého bylo menší než množství absorpce kyslíku. Poměr maximální absorpce kyslíku na začátku experimentu a na konci experimentu byl 25,7 / 12,88 = 1,99 krát (spotřeba kyslíku u potkanů ​​na konci experimentu ve vzduchu klesla 2 krát).

Analýza výsledků experimentů určujících spotřebu kyslíku u potkanů ​​při plnění izolované komory argonem ukázala, že v prvních 1-10 minutách experimentu byla spotřeba kyslíku (obr. 3) 21,04 ml/kg/min. S dalším pokračováním experimentu po 50-60 minutách spotřeba kyslíku klesla třikrát a činila 7 ml/kg/min. Průměrná absorpce kyslíku za 60 minut (celý experiment) v argonu byla 14,82 ml/kg/min.

Obr.3. Absorpce kyslíku a uvolňování oxidu uhličitého u krys (270±20 g) v uzavřené komoře v prostředí argonu (argon 80 %, kyslík 20 %) po dobu 60 minut experimentu. Na ose x je uveden čas experimentu v minutách. Na ose y je koncentrace kyslíku a oxidu uhličitého v procentech v komoře, kde se zvíře nachází

Absorpce kyslíku během prvních 10 minut experimentu byla 21,06 ml/kg/min (počátek 1-10 minut). Absorpce kyslíku v argonu u potkanů ​​během 60 minut experimentu byla 14,82 ml/kg/min (1-60 min). Absorpce kyslíku na konci experimentu s argonem po 50-60 minutách byla 7 ml/kg/min (50-60 minut). Poměr maximální absorpce kyslíku v argonu na začátku experimentu a na konci experimentu byl 21 / 7 = 3 krát. (na konci experimentu se spotřeba kyslíku u potkanů ​​s argonem snížila 3x oproti začátku experimentu).

Absorpce kyslíku a uvolňování oxidu uhličitého ml/kg/min při měření v různých časových intervalech experimentu ve směsi plynů s argonem u potkanů