مقایسه اکسیژن (O2)و اوزون(O3)

اکسیژن و اوزون، دو شکل متفاوت از یک عنصر واحد یعنی اکسیژن هستند. در سطح مولکولی، تنها تفاوت آن‌ها در تعداد اتم‌های تشکیل‌دهنده است که همین امر منجر به اختلاف چشمگیری در خواص فیزیکی، شیمیایی و نقش حیاتی آن‌ها در طبیعت شده است. در حالی که اکسیژن گاز ضروری برای ادامه حیات است، اوزون بسته به ارتفاع خود در جو می‌تواند یا یک محافظ حیاتی و یا یک آلاینده خطرناک باشد.

در ادامه این مقاله از پارس هوای البرز، به مقایسه دقیق و کامل شباهت‌های عنصری و تفاوت‌های عملکردی این دو مولکول کلیدی خواهیم پرداخت.

شباهت‌های اکسیژن و اوزون

علی‌رغم تفاوت‌های ساختاری و عملکردی قابل توجه، اکسیژن و اوزون دارای چند شباهت اساسی هستند که ریشه در منشأ مشترکشان دارد:

• هر دو مولکول از یک خانواده عنصر واحد یعنی اکسیژن تشکیل شده‌اند و صرفاً در تعداد اتم‌های تشکیل‌دهنده با هم فرق دارند.
• در دمای عادی محیط، هر دو ترکیب به شکل گاز حضور دارند.
• هر دو مولکول بخشی از جو زمین محسوب می‌شوند و در ارتفاعات مختلف اتمسفر قابل ردیابی هستند.
• هر دو به شیوه‌های متفاوت، وظایف بسیار مهمی در حفظ تعادل و پایداری محیط زیست و چرخه‌های طبیعی سیاره ما بر عهده دارند.

فرق اکسیژن با اوزون

اوزون (O3)، مولکولی سه‌اتمی است که از سه اتم اکسیژن تشکیل شده است. اوزون، آلوتروپِ اکسیژن محسوب می‌شود و نسبت به اکسیژن دو‌اتمی (O2) یا همان گاز اکسیژن، پایداری بسیار کمتری دارد. اگر علاقه‌مندید بدانید گاز اکسیژن چیست و چگونه از آن در مصارف مختلف استفاده می‌شود، دانستن این تفاوت‌ها حائز اهمیت است.

برای درک تفاوت اکسیژن و اوزون، ابتدا لازم است مفهوم آلوتروپ را بشناسیم. آلوتروپی (مشتق شده از واژه‌های یونانی ἄλλος به معنی دیگر و τρόπος به معنی شیوه یا حالت) به ویژگی برخی از عناصر شیمیایی گفته می‌شود که می‌توانند در دو یا چند شکل متفاوت ساختاری وجود داشته باشند. این شکل‌های متفاوت، آلوتروپ‌های یک عنصر نامیده می‌شوند. در هر آلوتروپ، اتم‌های عنصر مربوطه به شیوه‌ای متمایز به یکدیگر متصل می‌شوند؛ بنابراین می‌توان گفت که در حقیقت شکل‌های ساختاری متفاوت یک عنصر واحد هستند.

مقایسه اکسیژن و اوزون از نظر ساختار مولکولی

اکسیژن و اوزون، هر دو از یک عنصر واحد یعنی اکسیژن مشتق شده‌اند؛ با این حال ساختار مولکولی کاملاً متفاوتی دارند. در حالی که گاز اکسیژن مورد نیاز برای تنفس، یک مولکول نسبتاً ساده شامل دو اتم اکسیژن است که با یک پیوند دوگانه محکم به هم متصل شده‌اند، اوزون ساختار پیچیده‌تری دارد؛ اوزون شامل سه اتم اکسیژن است که به شکل یک مولکول زاویه‌دار و خمیده کنار هم قرار گرفته‌اند.

پیوند میان اتم‌های اوزون یک پیوند ساده و یا دوگانه نیست؛ بلکه حالتی بینابینی دارد که آن را کمتر پایدار و به شدت واکنش‌پذیر می‌سازد. در واقع، این تفاوت‌های ساختاری ریز در تعداد اتم‌ها و نحوه اتصالشان است که خواص و کاربردهای این دو مولکول آلوتروپ را از یکدیگر متمایز می‌کند.

مقایسه اکسیژن و اوزون از نظر خواص فیزیکی

اکسیژن و اوزون گرچه هر دو گاز هستند، تفاوت‌های فیزیکی ملموسی دارند. هرچند از یک عنصر واحد تشکیل شده‌اند، خواص فیزیکی و شیمیایی بسیار متفاوتی از خود نشان می‌دهند. در دمای معمول، گاز اکسیژن گازی کاملاً نامرئی، بی‌بو و بی‌طعم است که تنها کمی از هوا سنگین‌تر است و حلالیت کمی در آب دارد؛ این مولکول به لحاظ ساختاری بسیار پایدار بوده و در عین حال به عنوان یک عامل اکسیدکننده عمل می‌کند.

در مقابل، اوزون گازی است که حتی در غلظت‌های پایین نیز با بوی تند و مشخصی شبیه به کلر قابل تشخیص است و در غلظت‌های بالا رنگ آبی کم‌رنگ به خود می‌گیرد. اوزون تقریباً یک و نیم برابر اکسیژن چگالی دارد ولی برخلاف آن، به میزان بیشتری در آب حل می‌شود که این ویژگی آن را برای فرآیندهای تصفیه مفید می‌سازد.

مهم‌ترین تفاوت آن‌ها در پایداری و واکنش‌پذیری است؛ اوزون مولکولی بسیار ناپایدار است و به سرعت تجزیه و به اتم تشکیل‌دهنده آن یعنی اکسیژن تبدیل می‌شود؛ اما همین ناپایداری باعث شده تا از نظر شیمیایی فوق‌العاده فعال بوده و به عنوان یک اکسیدکننده بسیار قوی‌تر از گاز دو اتمی آن، برای گندزدایی و از بین بردن عوامل بیماری‌زا مورد استفاده قرار گیرد.

مقایسه اکسیژن و اوزون از نظر خواص شیمیایی

هر دو اکسیدکننده هستند؛ اما تفاوت اصلی در میزان فعالیت، توان و سرعت واکنش‌پذیری آن‌هاست. اکسیژن به عنوان یک عامل اکسیدکننده پایدار و معتدل شناخته می‌شود که در فرآیندهای ضروری و آرام بدن موجودات زنده، نظیر تنفس سلولی، نقش اساسی دارد.

در مقابل، اوزون به دلیل ساختار ناپایدار سه اتمی خود، یک عامل اکسیدکننده بسیار تهاجمی و قوی محسوب می‌شود. این ویژگی، اوزون را قادر می‌سازد تا با سرعت بیشتری با آلاینده‌ها و مواد شیمیایی واکنش دهد که این امر آن را برای کاربردهایی نظیر ضدعفونی کردن و تصفیه آب مناسب می‌سازد؛ با این وجود، همین قدرت بالا باعث سمی بودن آن برای بافت‌های زیستی می‌شود.

مقایسه اکسیژن و اوزون از نظر نقش در طبیعت

اگر بخواهیم نقش این دو را در محیط طبیعی مقایسه کنیم، می‌بینیم که هر دو حیاتی هستند اما در سطوح مختلف عمل می‌کنند. اکسیژن عنصری اساسی و خیره‌کننده است که بدون آن حیات بر روی زمین متوقف می‌شود؛ این گاز برای تنفس تمام موجودات زنده لازم است و همچنین عامل اصلی در فرآیندهای سوختن و طیف وسیعی از واکنش‌های شیمیایی محیطی محسوب می‌شود.

در مقابل، اوزون نقشی دوگانه دارد که وظیفه‌اش کاملاً به محل قرارگیری آن در جو وابسته است. اوزون موجود در لایه‌های بالای جو یا استراتوسفر، نقش یک سپر حفاظتی را ایفا کرده و از رسیدن اشعه‌های مضر ماوراء بنفش خورشید به سطح زمین جلوگیری می‌کند و به این ترتیب از آسیب به زندگی محافظت می‌نماید. اما هنگامی که در ارتفاع کم و نزدیکی سطح زمین یا همان تروپوسفر تولید شود، تبدیل به یک آلاینده خطرناک می‌گردد که نه تنها می‌تواند مشکلات تنفسی برای انسان و حیوانات ایجاد کند، بلکه به پوشش گیاهی نیز آسیب می‌رساند.

مقایسه اکسیژن و اوزون از نظر تولید و تخریب

مسیر تولید این دو مولکول آلوتروپ در طبیعت کاملاً متفاوت است. O2 به طور عمده توسط گیاهان از طریق فرآیند فتوسنتز تولید می‌شود؛ این فرآیند با استفاده از نور خورشید، دی اکسید کربن را به اکسیژن تبدیل کرده و این گاز حیات‌بخش را به اتمسفر می‌فرستد. با این حال، هنگام تولید و ذخیره‌سازی O2، باید به خطرات گاز اکسیژن نیز توجه ویژه‌ای داشت؛ زیرا در شرایط نامناسب می‌تواند خطر آتش‌سوزی یا انفجار ایجاد کند.

در مقابل، اوزون در دو محیط مجزا و از طریق ساز و کارهای متفاوتی شکل می‌گیرد. در لایه‌های فوقانی جو، اوزون هنگامی تولید می‌شود که پرتوهای فرابنفش قوی خورشید به مولکول‌های O2 برخورد کرده و آن‌ها را به اتم‌های مجزا می‌شکنند تا مجدداً ترکیب شده و اوزون را تشکیل دهند. اما در نزدیکی سطح زمین، یعنی همان جایی که به عنوان یک آلاینده شناخته می‌شود، محصول واکنش‌های پیچیده شیمیایی بین آلاینده‌هایی نظیر اکسیدهای نیتروژن و ترکیبات آلی فرار در حضور نور خورشید است.

این فرآیندها به خوبی نشان می‌دهد که اکسیژن و اوزون، به همراه دیگر گازهای موجود در هوا، هر کدام نقش‌های ویژه‌ای در اکوسیستم و زندگی روزمره ما دارند.

مقایسه میزان حضور اکسیژن و اوزون در جو زمین

حضور اکسیژن و اوزون در جو زمین با یکدیگر تفاوت دارد. اکسیژن به عنوان گاز اصلی و حیاتی، به طور عمده در لایه‌های پایین جو متمرکز شده و تقریباً ۲۰ درصد از حجم کلی اتمسفر را به خود اختصاص داده است. در مقابل، اوزون در غلظت‌های بسیار پایین‌تری در سراسر جو پراکنده است؛ اما تمرکز اصلی آن در بخش بالایی جو یا استراتوسفر قرار دارد؛ جایی که لایه محافظ اوزون را تشکیل می‌دهد.

مقایسه واکنش‌پذیری اوزون و اکسیژن

اوزون از نظر شیمیایی پایداری کمتری نسبت به اکسیژن دارد و بسیار واکنش‌پذیرتر است. این ویژگی باعث می‌شود که به راحتی و در دماهای پایین‌تر با مولکول‌های دیگر وارد واکنش شود. به عنوان مثال، اوزون می‌تواند با ترکیبات کربنی حتی در دمای اتاق واکنش دهد؛ در صورتی که اکسیژن پایدارتر بوده و برای شروع واکنش‌های مشابه نیاز به دمای بسیار بالاتری دارد.

مقایسه کاربردها

کاربرد گاز اکسیژن متنوع است و عمدتاً بر اساس نقش حیاتی آن در سوخت و ساز و تنفس شکل گرفته است؛ این گاز عنصری کارآمد در تولیدات صنعتی نظیر فولادسازی و فرآیندهای شیمیایی به شمار می‌رود. اما مهم‌تر از آن، نقش اصلی خود را در پزشکی و حفظ جان ایفا می‌کند؛ به طوری که با استفاده از کپسول گاز اکسیژن استاندارد و تحت فشار، در دستگاه‌های تنفسی برای بیماران و همچنین در تجهیزات غواصی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

با این حال، هنگام تأمین اکسیژن در منزل برای بیماران، اغلب این سوال مطرح می‌شود که دستگاه اکسیژن‌ساز یا کپسول اکسیژن؟

در یک جمله: هر کدام مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند.

در مقابل، اوزون به دلیل قدرت اکسیدکنندگی بسیار بالایش، در فرآیندهای ضدعفونی و تصفیه کاربرد پیدا کرده است. این مولکول به طور گسترده برای پاکسازی آب و فاضلاب و همچنین در صنایع غذایی برای گندزدایی و حفظ بهداشت محصولات استفاده می‌شود؛ زیرا توانایی بالایی در از بین بردن سریع آلاینده‌ها و میکروارگانیسم‌ها دارد.

لازم به ذکر است که در بسیاری از کاربردهای صنعتی و تحقیقاتی، دسترسی به این مولکول با استفاده از کپسول گاز اوزون فراهم می‌شود تا بتوان از آن به شکل کنترل‌شده و ایمن بهره برد.

خلاصه تفاوت‌های کلیدی اکسیژن و اوزون

ویژگیاکسیژن (Oxygen)اوزون (Ozone)

فرمول شیمیاییO₂O₃

ساختارمولکول دو اتمیمولکول سه اتمی

پایداریبسیار پایدارپایداری بسیار کم

نقش محیطیجزء ضروری و حیاتی برای تنفسمحافظت در برابر اشعه UV

شکل ظاهری (رنگ)شفاف و بی‌رنگمتمایل به آبی

بوبی‌بوبوی تند و زننده و قابل تشخیص برای انسان در غلظت‌های پایین

قابلیت اکسیدکنندگیقویبسیار قوی

حلالیت در آبپایینبالاتر

نقطه ذوب54.36K، −218.79°C، −361.82°F80.7K، −192.5°C

نقطه جوش90.20K، −182.95°C، −297.31°F161.3K، −111.9°C

چگالی (0°C, 101.325kPa) 1.429g/L2.144 g/L (0°C گازی)

تاثیر در استراتوسفرنقش غیرفعال در این لایهجذب پرتوهای ماوراء بنفش و تشکیل لایه محافظ

تاثیر در تروپوسفرضروری برای ادامه حیات و تنفس موجودات زندهآلاینده خطرناک، ایجاد مشکلات تنفسی، آسیب به گیاهان و تشکیل مه‌دود فتوشیمیایی

نحوه تولیدفتوسنتز توسط گیاهان، جلبک‌ها و سیانوباکتری‌هافرایندهای فوتوشیمیایی در اتمسفر

رنگ اوزون و اکسیژن در حالت مایع

وقتی بحث از رنگ این دو آلوتروپ در حالت‌های متراکم مایع و جامد می‌شود، تفاوت‌ها کاملاً مشهود است. ابتدا با این پرسش کلیدی شروع می‌کنیم که اکسیژن مایع چیست و چه رنگی دارد؟ در پاسخ باید گفت که اکسیژن در حالت مایع فاقد رنگ و عملاً بی‌رنگ است.

در مقابل، اوزون رنگ‌های مشخصی را از خود نشان می‌دهد؛ در حالت گازی به رنگ آبی روشن دیده شده اما وقتی به حالت مایع متراکم می‌شود، رنگ آن به آبی تیره تبدیل می‌گردد. جالب است بدانید که در حالت جامد حتی تیره‌تر شده و به رنگ بنفش تیره خواهد بود.

برای تأمین اکسیژن در صنایع و کاربردهای پزشکی، شرکت‌هایی مانند پارس هوای البرز خدمات متنوع و گسترده‌ای را ارائه می‌دهند. در این راستا، امکان خرید اکسیژن مایع با استانداردهای ایمنی و کیفیت بالا فراهم شده است تا نیازهای صنعتی و درمانی به بهترین شکل تأمین شود. با این وجود، هنگام انتخاب کپسول‌ها برای این دو حوزه، درک و آگاهی از تفاوت کپسول اکسیژن پزشکی و صنعتی بسیار ضروری است و هرگز نباید آن‌ها را به جای یکدیگر استفاده کرد؛ چرا که کیفیت و خلوص گاز برای مصارف درمانی کاملاً متفاوت از مصارف صنعتی است.

مقایسه نقطه جوش اوزون و اکسیژن

نقطه جوش اوزون به طور قابل توجهی بالاتر از اکسیژن است؛ به طوری که اوزون در دمای نسبتاً بالاتر −112°C به حالت مایع درمی‌آید؛ در حالی که اکسیژن برای مایع شدن نیازمند دمای بسیار پایین‌تری یعنی−183°C است. علت این تفاوت به ساختار مولکولی و وزن سنگین‌تر O3 نسبت به O2 برمی‌گردد.

مقایسه گشتاور دو قطبی اوزون و اکسیژن

تفاوت در ساختار هندسی اتم‌ها، نتیجه‌ای بزرگ در خواص الکتریکی این دو مولکول ایجاد می‌کند. مولکول O2 به دلیل ساختار متقارن و دو اتمی خود، فاقد هرگونه ناهمسانی بار الکتریکی است و در نتیجه گشتاور دوقطبی خالص آن صفر است؛ بنابراین، از نظر الکتریکی خنثی و غیرقطبی محسوب می‌شود.

در مقابل، O3 با ساختار سه اتمی خمیده و نامتقارن خود، دارای توزیع نابرابر بار است که منجر به ایجاد یک گشتاور دوقطبی قابل توجه می‌شود. این قطبیت، یکی از عوامل مهم است که باعث می‌شود با مولکول‌های قطبی دیگر واکنش داده و خاصیت انحلال و واکنش‌پذیری بالاتری نسبت به اکسیژن داشته باشد.

آشنایی با گاز اتیلن اکساید (EO)

آمپول، بیمارستان، کرونا و به طول کلی بیماری، واژه هایی هستند که با شنیدن کلمه ضد عفونی به یاد می آوریم و اتیلن اکساید دقیقا یکی از گازهایی است که برای ضد عفونی مورد استفاده قرار می گیرد. البته این تنها استفاده ای نیست که از این گاز می شود و خواص و ویژگی های منحصر به فرد این گاز، کاربردهای گسترده آن را موجب شده اند.

اتیلن اکسید

اتیلن اکسید که با نام اکسیران هم شناخته می‌شود و دارای فرمول C2H4O است، گازی بی‌رنگ، قابل اشتعال و با کاربردهای زیاد در صنایع می‌باشد. در ساختار این گاز یک حلقه ناپایدار وجود دارد و همین موضوع باعث شده که این ترکیب به یکی از پرمصرف‌ترین ترکیبات در فرآیندهای شیمیایی تبدیل شود.

این گاز از واکنش 2-کلرواتانول با سدیم هیدروکسید که در دمای بالایی انجام می‌شود، تولید می‌گردد. به منظور تولید این گاز می‌توان به جای سدیم هیدروکسید، ترکیبات دیگری مانند کلسیم هیدروکسید، منیزیم هیدروکسید، باریم هیدروکسید و کربنات‌های قلیایی و قلیایی خاکی را نیز استفاده کرد. نوع صنعتی این گاز معمولا حاصل واکنش اتیلن با اکسیژن است.

مشخصات اکسید اتیلن

• اکسیران یا اتیلن اکسید گازی با قابلیت نفوذپذیری بالاست.
• این گاز غلظت نسبتا بالایی دارد و اگر در محیط پخش شود، پس از چند دقیقه می‌توان آن را احساس کرد.
• اکسیران در آب حل می‌شود و این موضوع یکی از ویژگی‌ها مهم آن است.
• اتیلن اکسید بی‌رنگ است اما قابلیت اشتعال دارد.
• بسته به روش تولید و موادی که این گاز از آنها حاصل می شود، بعضی از انواع اکسیران، بویی ضعیف و شیرین دارند و بعضی دیگر با غلظت بالا، بدون بو هستند.
• این گاز ایجاد حساسیت و آلرژی می‌کند و تنفس آن در مدت زمان طولانی باعث سرطان می‌شود.

خواص اتیلن اکسید

اتیلن اکسید گازی بی‌رنگ است که در دمای -111 درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود. خواص دیگر این گاز را می‌توانید در جدول زیر مشاهده کنید:

نقطه جوش

7/10

دانسیته

0.882 – 25 درجه

فشار بخار

46/1 atm

ضریب شکست

3597/1

حلالیت در آب

محلول

نقطه اشتعال

20- درجه سانتی گراد

شماره

75-21-8

تاریخچه اتیلن اکسید

اکسیران یا اتیلن اکسید، نخستین بار در سال 1859 توسط شیمی‌دانی فرانسوی و معروف به نام شارل ادولف وورتز کشف و معرفی شد. این شیمیدان معروف، اتیلن اکسید را از تصفیه ۲-کلرواتانول با هیدروکسید پتاسیم تهیه کرد.

وورتز آن زمان تصور می‌کرد که این گاز، دارای خواص بازهای آلی است. این تصور غلط تا سال 1896 ادامه داشت. در این سال، دانشمند دیگری به نام گئورگ بردیگ کشف کرد که این گاز یک الکترولیت با خاصیت بازی نیست.

به مرور زمان، با شناخت بهتر و کشف جزئیات بیشتر از این گاز، روش تهیه آن ساده‌تر شد و در نهایت سال 1931، تئودور لفورت، شیمیدانی دیگر از فرانسه، موفق به تولید این گاز با اکسیداسیون مستقیم اتیلن و کشف نوع امروزی این گاز شد.

واکنش‌های شیمیایی اتیلن اکسید

اتیلن اکساید یا اکسیران، در واکنش‌های شیمیایی مختلفی شرکت می‌کند و نتیجه استفاده از آن در واکنش‌های مختلف، تولید مواد شیمیایی پرکاربرد و پرخاصیتی است که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مونو اتیلن گلیکول: ماده‌ای کاربردی در تولید ضد یخ خودرو، مایعات انتقال حرارت و ضد یخ هواپیما
• دی اتیلن گلیکون: ساخت نرم‌کننده‌های صنعتی مانند چوب پنبه، چسب و کازئین
• تری اتیلن گلیکول: برای ساخت پلی‌اورتان، لاک و حلال‌ها
• پلی اتیلن گلیکول: مورد استفاده در تولید لوازم آرایشی، پمادها و داروها
• اتیلن گلیکول اتر: کاربرد در حلال رنگ، مواد شوینده
• اتانول آمین: ماده مصرفی در صنایع نساجی، تولید شوینده‌ها، صابون و لوازم آرایشی و …

نحوه تولید اتیلن اکسید

روش‌های مختلفی برای تولید اتیلن اکسید وجود دارد. این گاز معمولا از ترکیبات شیمیایی مختلف حاصل می‌شود که بهترین آن، واکنش دادن اکسیژن و اتیلن در دمای حدود 200-300 درجه و فشار 10-20 بار است.

بازده گاز در این روش حدود 90 درصد است و میزان خلوص آن نسبت به دیگر روش‌های تولید اتیلن اکساید، مناسب‌تر است. به علاوه گازهایی که از واکنش اکسیژن و اتیلن ساخته می‌شوند، کاربرد بیشتری در صنایع مختلف دارند.

کاربردهای گاز اتیلن اکسید

گاز اتیلن اکسید، یکی از پر مصرف‌ترین ترکیبات گازی است و در صنایع مختلف، به خصوص صنایع پتروشیمی کاربرد زیادی دارد. از این گاز در تولید ترکیبات دیگر، ساخت محصولات مختلف پلاستیکی و الیاف و تولید انواع مواد شوینده، بهداشتی و تجهیزات پزشکی استفاده می‌شود. از مهم‌ترین کاربردهای این گاز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

کاربردهای صنعتی اتیلن اکسید

اصلی‌ترین کاربرد اتیلن اکسید در صنایع، تولید اتیلن گلیکول است. این ماده شیمیایی برای ساخت ضد یخ و پلی‌استر، جت اسکی، توپ‌های ورزش بولینگ استفاده می‌شود.

پلی اتیلن ترفتالات یکی دیگر از مواد شیمیایی است که با استفاده از این گاز تولید می‌شود. این ماده که به اختصار PET نام دارد، برای تولید ظروف نوشیدنی مانند نوشابه‌های پت یا قوطی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

دیگر ترکیبات و موادی که در نتیجه فرآیندهای شیمیایی اتیلن اکسید تولید می‌شوند نیز در تولید انواع پاک‌کننده‌های صنعتی، پلی‌اورتان و مایعات انتقال حرارت، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کاربردهای اتیلن اکساید در پزشکی

اتیلن اکسید گازی است که در پزشکی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. این محصول یک ماده ضد عفونی کننده قوی برای وسایل پزشکی است که برای استریل و تمیز کردن انواع وسایل مورد استفاده در بیمارستان کاربرد دارد.

انواع بطری‌های پزشکی، ظروف غذا، پوشک یکبار مصرف، حوله‌های بهداشتی، دستکش‌های جراحی، ابزارهای جراحی، تجهیزات استریل بسته‌بندی و … از جمله محصولاتی هستند که در تولید آن‌ها از خاصیت استریل اتیلن اکسید استفاده می‌شود.

کاربرد اتیلن اکسید در کشاورزی

این گاز در کشاورزی نیز کاربردهای بسیاری دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به ماده اولیه و پایه قارچ‌کش‌ها و حشره‌کش‌ها اشاره کرد.

مقدار بسیار کمی از اتیلن اکسید باعث کنترل حشرات مزارع شده و زمین‌ها و محصولات کشاورزی را از حجوم و نابودی توسط حشرات در امان نگه می‌دارد. به منظور مهار حشرات این گاز در سم‌پاشی‌های بعد از کاشت محصول و حین فرآیند رسیدگی تا زمان برداشت محصولات، مورد استفاده قرار می‌گیرد.

خطرات اتیلن اکسید چیست؟

گاز اتیلن اکساید هم مانند دیگر گازها در کنار تمام مزایا و کاربردهایی که دارد، خطرات و عوارضی نیز دارا می‌باشد که هنگام استفاده، باید آن‌ها را در نظر داشت و نکات ایمنی را رعایت کرد.

یکی از خطرات اتیلن اکسید، سرطان‌‌زا بودن آن است. اگر در محیطی قرار بگیرید که حجم زیادی از این گاز در آن وجود داشته باشد، به احتمال زیادی دچار مسمومیت خواهید شد و اگر مدت قرارگیری شما در کنار این گاز زیاد باشد، خطر ابتلا به یکی از سرطان‌های لنفوم و لوسمی شما را تهدید می‌کند. بیشتر کارگرانی که با این گاز سروکار دارند، پس از مدتی با مشکلاتی مانند سرطان معده و سینه مواجه می‌شوند.

به علاوه این گاز باعث بروز مشکلاتی مانند درد چشم‌ها و گلو درد، تنگی نفس و تاری دید، حالت تهوع و سردرد، تشنج، تاول و سرفه نیز می‌شود.

با توجه به خطرات و عوارض فراوان این گاز در اثر برخورد مستقیم با اندام‌های تنفسی، اداره ایمنی و بهداشت جهانی کار، محدودیت‌هایی را برای کار با این گاز مشخص کرده است. یکی از این محدودیت‌ها مقدار مجاز آن در محیط است. به علاوه کارگرانی که با این گاز سروکار دارند، تنها به مدت 8 ساعت و در محیطی که مقدار این گاز در هوای آن 1ppm باشد، قادر به فعالیت هستند.

نکات مهم برای خرید کپسول اتیلن اکسید

جهت خرید این گاز پرکاربرد باید به چند نکته مهم توجه داشته باشید. اولین نکته اطمینان از سلامت کپسول اتیلن اکساید در زمان خرید است. کوچک‌ترین ضرب خوردگی، فرو رفتگی یا آثاری شبیه به ترک روی کپسول گاز، خطرناک هستند و نباید آن کپسول را انتخاب کرد.C

الزامات ایمنی گاز N2​ و LN2

آشنایی با گاز نیتروژن

الزامات ایمنی گاز N2​ و LN2

آشنایی، کاربردها و اهمیت ایمنی گاز نیتروژن

گاز نیتروژن ، با نماد شیمیایی N2​، یک عنصر غیرفلزی است که بخش عمده‌ای از اتمسفر زمین، یعنی حدود 78% آن را تشکیل می‌دهد. این گاز در شرایط استاندارد، بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌مزه است. این فراوانی طبیعی و عدم وجود ویژگی‌های حسی هشداردهنده، می‌تواند به طور متناقضی منجر به کم‌اهمیت پنداشتن خطرات بالقوه آن در محیط‌های صنعتی و آزمایشگاهی شود، جایی که نیتروژن به صورت غلیظ یا در حالت مایع مورد استفاده قرار می‌گیرد.در حالت گازی، نیتروژن نسبتاً خنثی (inert) است و به خودی خود سمی تلقی نمی‌شد. این خنثی بودن، آن را برای بسیاری از کاربردهای صنعتی که نیاز به یک اتمسفر غیرواکنش‌گر است، ایده‌آل می‌سازد. با این حال، همین ویژگی خنثی و عدم وجود بو یا رنگ، تشخیص نشت آن و جایگزینی اکسیژن حیاتی در محیط را بدون استفاده از تجهیزات پایش تخصصی، غیرممکن می‌سازد. نیتروژن مایع (که اغلب با نام LN2​ شناخته می‌شود) حالت مایع نیتروژن است که در دمای بسیار پایین، یعنی حدود 196- درجه سانتی‌گراد (77 کلوین) وجود دارد. این دمای فوق‌العاده پایین، منبع خطرات جدی مانند سوختگی‌های سرمایی شدید در صورت تماس با بافت‌های زنده است و نیازمند اقدامات احتیاطی ویژه‌ای است.

مروری بر کاربردهای گسترده نیتروژن در صنعت و آزمایشگاه

خواص منحصر به فرد نیتروژن، به‌ویژه خنثی بودن و در دسترس بودن آن، منجر به طیف وسیعی از کاربردهای نیتروژن در صنایع مختلف و مراکز تحقیقاتی شده است. به دلیل خنثی بودن، از گاز نیتروژن به طور گسترده برای ایجاد اتمسفر بی‌اثر (inerting) در مخازن و خطوط لوله، پاکسازی سیستم‌ها از گازهای ناخواسته یا قابل اشتعال، و جلوگیری از اکسیداسیون یا انفجار در فرآیندهای شیمیایی و صنعتی استفاده می‌شود.

در صنایع غذایی، نیتروژن برای بسته‌بندی اتمسفر اصلاح‌شده (MAP) به کار می‌رود تا با حذف اکسیژن، ماندگاری محصولات غذایی را افزایش داده و از فساد آن‌ها جلوگیری کند. همچنین، نیتروژن مایع به عنوان یک مبرد قدرتمند برای انجماد سریع مواد غذایی و حمل و نقل آن‌ها کاربرد دارد.

در حوزه پزشکی و تحقیقات، نیتروژن مایع نقش حیاتی در انجماد سریع و نگهداری طولانی‌مدت نمونه‌های بیولوژیکی، خون، بافت‌ها، سلول‌های بنیادی و اسپرم و تخمک ایفا می‌کند. همچنین در روش‌های درمانی مانند کرایوتراپی (سرمادرمانی) برای از بین بردن ضایعات پوستی و سلول‌های سرطانی استفاده می‌شود.

سایر کاربردهای نیتروژن شامل تولید صنعتی آمونیاک (که ماده اولیه تولید کودهای شیمیایی و اسید نیتریک است)، پر کردن لاستیک خودروها و هواپیماها برای حفظ فشار پایدارتر و جلوگیری از اکسیداسیون رینگ، در صنایع الکترونیک برای جلوگیری از اکسیداسیون در طول فرآیند تولید، و به عنوان گاز حامل در کروماتوگرافی گازی در آزمایشگاه‌ها می‌باشد. این گستردگی کاربردها نشان می‌دهد که افراد زیادی در بخش‌های مختلف ممکن است با این گاز سروکار داشته باشند و بنابراین، آگاهی از ایمنی آن ضروری است.

چرا آگاهی از خطرات و رعایت نکات ایمنی نیتروژن حیاتی است؟

با وجود کاربردهای فراوان و حضور طبیعی و به ظاهر بی‌خطر نیتروژن در اتمسفر، استفاده نادرست از آن، به‌ویژه در غلظت‌های بالا به صورت گازی یا در حالت مایع، می‌تواند منجر به حوادث بسیار جدی، صدمات دائمی و حتی مرگ شود.

خطرات اصلی نیتروژن شامل خفگی ناشی از جایگزینی اکسیژن، سوختگی‌های سرمایی ناشی از تماس با نیتروژن مایع، و خطرات مرتبط انفجار مخزن نیتروژن به دلیل فشار بالا در سیلندرها و مخازن است.

درک این نکته که خواصی که نیتروژن را برای یک کاربرد خاص ارزشمند می‌سازد (مانند خنثی بودن برای جلوگیری از آتش‌سوزی یا سرمای شدید LN2​ برای انجماد) اغلب به طور ذاتی با خطرات بالقوه آن مرتبط است، برای ارزیابی و مدیریت ریسک بسیار مهم است. به عنوان مثال، خنثی بودن نیتروژن که از واکنش‌های ناخواسته جلوگیری می‌کند، همان خاصیتی است که به آن اجازه می‌دهد بدون هیچ گونه هشدار حسی، جایگزین اکسیژن شده و منجر به خفگی گردد.

هدف از این مقاله، ارائه اطلاعات جامع و کاربردی برای درک کامل خطرات مرتبط با گاز نیتروژن (در هر دو فاز گازی و مایع) و ترویج فرهنگ ایمنی در استفاده از این گاز پرکاربرد است. آگاهی از این خطرات و پایبندی دقیق به دستورالعمل‌های ایمنی، تنها راه تضمین سلامت افراد و جلوگیری از حوادث ناگوار در محیط کار است.

آیا گاز نیتروژن سمی است؟

پاسخ علمی: خیر، گاز نیتروژن به خودی خود سمی نیست.

یکی از پرسش‌های رایج در مورد ایمنی گاز نیتروژن این است که آیا این گاز سمی است یا خیر. پاسخ علمی و دقیق به این پرسش این است که گاز نیتروژن (N2) به خودی خود یک ماده سمی تلقی نمی‌شود. این گاز بخش عمده‌ای از هوایی را که روزانه تنفس می‌کنیم (حدود 78%) تشکیل می‌دهد و بدن انسان به حضور آن در این غلظت عادت دارد. مکانیسم اثرگذاری خطرناک نیتروژن با گازهای سمی مستقیم مانند سولفید هیدروژن (H2​S) که دارای اثرات سمی مستند بر سیستم‌های بیولوژیکی هستند، کاملاً متفاوت است. نیتروژن به عنوان یک گاز خنثی طبقه‌بندی می‌شود، به این معنی که در شرایط عادی تمایل کمی به شرکت در واکنش‌های شیمیایی دارد.

خطر اصلی: خفگی توسط نیتروژن در اثر جایگزینی با اکسیژن.

خطر اصلی و اولیه مرتبط با گاز نیتروژن، خاصیت خفه‌کنندگی آن است که از طریق جایگزینی اکسیژن در محیط تنفسی رخ می‌دهد. هنگامی که گاز نیتروژن در یک فضای بسته یا محدود نشت کرده و تجمع می‌یابد، غلظت اکسیژن موجود در هوا را کاهش می‌دهد. بدن انسان برای حفظ عملکردهای حیاتی خود به حداقل غلظت مشخصی از اکسیژن در هوای دمی نیاز دارد که معمولاً حدود 19.5% حجمی در نظر گرفته می‌شود. اگر غلظت اکسیژن به دلیل افزایش غلظت نیتروژن به زیر این سطح کاهش یابد، اثرات فیزیولوژیکی نامطلوب و خطرناک به سرعت ظاهر می‌شوند. این وضعیت به عنوان هیپوکسی (کمبود اکسیژن در بافت‌ها) شناخته می‌شود و می‌تواند منجر به از دست دادن هوشیاری و در نهایت مرگ گردد. خطر خفگی به ویژه در فضاهای محدود، تانک‌ها، چاه‌ها، یا اتاق‌های با تهویه نامناسب که گاز نیتروژن می‌تواند در آن‌ها انباشته شود، بسیار جدی است.

مضرات و عوارض گاز نیتروژن (N2​) برای بدن

همانطور که پیش تر اشاره شد، خطر اصلی گاز نیتروژن نه سمیت شیمیایی آن، بلکه توانایی آن در جایگزینی اکسیژن و ایجاد خفگی است.

مکانیسم ایجاد خفگی توسط نیتروژن: هنگامی که غلظت نیتروژن در هوای استنشاقی افزایش می‌یابد، فشار جزئی اکسیژن در این هوا کاهش پیدا می‌کند. این امر منجر به کاهش گرادیان فشار اکسیژن بین آلوئول‌های ریه و خون می‌شود و در نتیجه، میزان اکسیژنی که به هموگلوبین در گلبول‌های قرمز خون متصل می‌شود، کاهش می‌یابد. این وضعیت، که به آن هیپوکسی گفته می‌شود، به معنای نرسیدن اکسیژن کافی به بافت‌ها و اندام‌های بدن، به‌ویژه مغز و قلب است که به شدت به اکسیژن وابسته هستند.

عوارض استشمام گاز ازت/نیتروژن

علائم ناشی از استنشاق نیتروژن در غلظت‌های بالا (که منجر به کاهش اکسیژن می‌شود) متنوع بوده و به سرعت پیشرفت می‌کنند:

• علائم اولیه: شامل سردرد، سرگیجه، تنگی نفس، خستگی، تاری دید، سرفه‌های خفیف و احساس خفگی.
• علائم عصبی: با پیشرفت هیپوکسی، علائم عصبی مانند اختلال در تمرکز، اختلال در تعادل و هماهنگی حرکات، کاهش وضوح ذهنی، گیجی، و در موارد شدید، تشنج ظاهر می‌شوند.
• اختلالات قلبی: قلب برای جبران کمبود اکسیژن، تپش خود را افزایش می‌دهد. ممکن است درد در قفسه سینه و سایر ناراحتی‌های قلبی نیز به دلیل فشار وارده بر عضله قلب رخ دهد.
• مشکلات چشمی: علاوه بر تاری دید، ممکن است کاهش دید در شب و احساس سوزش و خشکی در چشم‌ها نیز تجربه شود.
• عوارض برای زنان باردار: استنشاق گاز نیتروژن در شرایط کمبود اکسیژن می‌تواند برای زنان باردار و جنین مضر باشد، هرچند جزئیات دقیق آن نیاز به بررسی بیشتر دارد.
• عوارض شدید: در صورت عدم رسیدگی فوری، کمبود شدید اکسیژن منجر به از دست دادن هوشیاری، کما، آسیب دائمی به مغز و در نهایت مرگ می‌شود.

خطرات ویژه نیتروژن مایع (LN2​)

نیتروژن مایع علاوه بر خطر خفگی ناشی از تبخیر سریع و جابجایی اکسیژن، خطرات منحصر به فرد دیگری نیز به همراه دارد:

سوختگی سرمایی نیتروژن مایع

نیتروژن مایع با دمای بسیار پایین خود، حدود 196- درجه سانتی‌گراد، در صورت تماس مستقیم با پوست، چشم‌ها یا سایر بافت‌های بدن، باعث انجماد سریع و آسیب بافتی شدید می‌شود که به آن سوختگی سرمایی یا سرمازدگی می‌گویند. این نوع سوختگی‌ها می‌توانند به لایه‌های عمیق پوست و حتی عضلات آسیب جدی وارد کنند. پوست در محل تماس ممکن است تغییر رنگ داده و سفید یا زرد خاکستری شود و در نهایت تاول زده یا سیاه شود. شدت آسیب به مدت زمان تماس و میزان نیتروژن مایع بستگی دارد. حتی تماس بسیار کوتاه مدت یا تماس با سطوح فلزی یا غیرفلزی که با LN2​ به شدت سرد شده‌اند نیز می‌تواند خطرناک باشد. یک پدیده خطرناک این است که بافت‌های یخ‌زده ممکن است به سطوح بسیار سرد بچسبند و تلاش برای جدا کردن آن‌ها می‌تواند منجر به پارگی پوست شود.

اثرات داخلی در صورت بلعیدن یا تماس با مخاط

بلعیدن نیتروژن مایع به دلیل تبخیر بسیار سریع آن پس از خروج از ظروف مخصوص (فلاسک یا دوئر) و تماس با دهان، عملاً دشوار است. با این حال، تماس تصادفی LN2​ با مخاط دهان، گلو یا مری، موجب یخ‌زدگی و سوختگی شدید این بافت‌های حساس می‌شود. این امر می‌تواند منجر به درد شدید، تورم و مشکلات در تنفس گردد.

انفجار گاز نیتروژن: بررسی واقعیت‌ها

آیا گاز نیتروژن ذاتاً قابل اشتعال یا انفجار است؟ (خیر)

یک تصور غلط رایج ممکن است این باشد که گاز نیتروژن خود قابلیت انفجار دارد. لازم است به صراحت بیان شود که گاز نیتروژن (N2​) به خودی خود یک گاز قابل اشتعال یا انفجاری نیست. نیتروژن یک گاز خنثی است و در واکنش‌های احتراقی شرکت نمی‌کند. در واقع، یکی از کاربردهای اصلی نیتروژن، استفاده از آن به عنوان گاز پوششی یا گاز پاکسازی برای جلوگیری از آتش‌سوزی و انفجار در مخازن و سیستم‌های حاوی مواد قابل اشتعال است، زیرا با کاهش غلظت اکسیژن، احتمال احتراق را از بین می‌برد.

شرایط منجر به حوادث انفجاری یا ترکیدن مخازن نیتروژن

با وجود اینکه نیتروژن خود منفجر نمی‌شود، شرایط خاصی وجود دارد که می‌تواند منجر به حوادثی شود که از نظر ظاهری و شدت آسیب، مشابه انفجار هستند. این حوادث معمولاً ناشی از ترکیدن فیزیکی مخازن یا سیلندرها به دلیل افزایش بیش از حد فشار داخلی است، نه یک واکنش شیمیایی انفجاری خود گاز.

افزایش فشار بیش از حد در سیلندرها یا مخازن نیتروژن

این اصلی‌ترین خطری است که می‌تواند منجر به “انفجار” نیتروژن شود. سیلندرهای گاز فشرده نیتروژن یا مخازن حاوی نیتروژن مایع، اگر در معرض حرارت شدید (مانند آتش‌سوزی یا منابع حرارتی دیگر) قرار گیرند، فشار داخلی آن‌ها به شدت افزایش می‌یابد. این افزایش فشار می‌تواند از حد تحمل بدنه سیلندر یا مخزن فراتر رفته و منجر به ترکیدگی ناگهانی و انفجار فیزیکی مخزن شود.

انرژی آزاد شده از این ترکیدگی می‌تواند قطعات مخزن را با سرعت زیاد به اطراف پرتاب کرده و خسارات جانی و مالی شدیدی به بار آورد. پر کردن بیش از حد سیلندرها یا مخازن نیز خطرناک است. به‌ویژه در مورد نیتروژن مایع، توصیه می‌شود که مخازن بیش از 80% ظرفیت اسمی خود پر نشوند. دلیل این امر این است که با گرم شدن جزئی مایع (حتی در دمای محیط)، مقداری از آن تبخیر شده و به گاز تبدیل می‌شود که حجم بسیار بیشتری را اشغال می‌کند. اگر فضای کافی برای این انبساط وجود نداشته باشد، فشار داخلی به سرعت افزایش یافته و خطر ترکیدن مخزن را به دنبال دارد.

انبساط سریع نیتروژن مایع در ظروف دربسته و بدون تهویه مناسب

نیتروژن مایع (LN2​) هنگام تبخیر و تبدیل شدن به گاز نیتروژن، حجم بسیار زیادی را اشغال می‌کند. نسبت انبساط حجمی نیتروژن مایع به گاز در شرایط استاندارد حدود 1 به 700 است. این بدان معناست که یک لیتر نیتروژن مایع می‌تواند حدود 700 لیتر گاز نیتروژن تولید کند. اگر این تبخیر سریع در یک ظرف کاملاً دربسته و بدون شیر اطمینان یا مسیر تهویه مناسب رخ دهد، فشار داخلی به سرعت و به طور چشمگیری افزایش می‌یابد. این افزایش فشار می‌تواند به راحتی از مقاومت ظرف فراتر رفته و منجر به انفجار شدید ظرف شود.

نکات ایمنی جامع برای استفاده از گاز نیتروژن

رعایت نکات ایمنی هنگام کار با گاز نیتروژن، به ویژه در حالت گازی، برای پیشگیری از حوادث ناشی از خفگی و خطرات مرتبط با فشار، امری حیاتی است. اقدامات ایمنی در این زمینه اغلب از یک سلسله مراتب کنترلی پیروی می‌کنند که در آن کنترل‌های مهندسی (مانند تهویه و پایش) در اولویت قرار دارند.

• اصل اول: شناخت کامل خواص و خطرات گاز. اولین و اساسی‌ترین گام در جهت ایمنی، درک کامل خواص فیزیکی و شیمیایی گاز نیتروژن و خطرات بالقوه آن است. این شامل آگاهی از بی‌رنگ و بی‌بو بودن آن، پتانسیل خفگی در اثر جابجایی اکسیژن، و خطرات ناشی از فشار بالا در سیلندرها می‌باشد. این شناخت پایه و اساس تمامی اقدامات ایمنی بعدی است.
• تهویه مناسب: کلید پیشگیری از خفگی در فضاهای بسته و محدود. از آنجایی که خطر اصلی گاز نیتروژن خفگی است، تأمین تهویه مناسب در محیط‌هایی که از این گاز استفاده یا نگهداری می‌شود، از اهمیت فوق‌العاده‌ای برخوردار است. استفاده از سیستم‌های تهویه عمومی یا موضعی کارآمد برای جلوگیری از تجمع گاز نیتروژن و کاهش سطح اکسیژن در فضاهای بسته یا محصور ضروری است. تخلیه گاز نیتروژن اضافی یا نشت‌کرده باید همیشه به طور ایمن به فضای باز و دور از ورودی‌های هوا و محل تردد افراد هدایت شود.
• سیستم‌های پایش و هشداردهنده سطح اکسیژن. به دلیل اینکه نیتروژن توسط حواس انسان قابل تشخیص نیست، اتکا به سیستم‌های پایش مداوم سطح اکسیژن در محیط‌هایی که احتمال نشت یا تجمع نیتروژن وجود دارد، یک اقدام ایمنی حیاتی است. این سیستم‌ها باید مجهز به هشدارهای صوتی و بصری باشند که در صورت کاهش غلظت اکسیژن به زیر سطح ایمن (معمولاً 19.5% حجمی)، افراد حاضر در محل را آگاه سازند. این هشداردهنده‌ها باید به طور منظم کالیبره و آزمایش شوند تا از عملکرد صحیح آن‌ها اطمینان حاصل شود.
• انتخاب و استفاده از تجهیزات استاندارد و مناسب (سیلندر، رگولاتور، شیرآلات، لوله‌کشی). تمامی تجهیزاتی که برای ذخیره‌سازی، انتقال و استفاده از گاز نیتروژن به کار می‌روند، از جمله سیلندرها، رگولاتورهای فشار، شیرها، و سیستم‌های لوله‌کشی، باید مطابق با استانداردهای صنعتی معتبر طراحی، ساخته و نصب شده باشند. استفاده از فشارسنج‌های مناسب برای کنترل و نمایش فشار در سیستم ضروری است. جنس مواد به کار رفته در تجهیزات باید با گاز نیتروژن و فشارهای کاری سازگار باشد. هرگز نباید شیرهای سیلندر، رگولاتورها یا سایر وسایل ایمنی را دستکاری، تعمیر غیراصولی یا تغییر داد.
• بازرسی دوره‌ای و نگهداری صحیح از تجهیزات. تجهیزات مرتبط با گاز نیتروژن باید به طور منظم و طبق یک برنامه مدون، مورد بازرسی، آزمایش و نگهداری قرار گیرند تا از عملکرد صحیح، ایمن و بدون نشت آن‌ها اطمینان حاصل شود. هرگونه نقص یا فرسودگی باید به سرعت برطرف گردد.
• اصول صحیح انبارش و جابجایی سیلندرهای گاز. سیلندرهای گاز نیتروژن باید در مکانی خشک، خنک، با تهویه بسیار خوب، و دور از نور مستقیم خورشید، منابع حرارتی، مواد قابل اشتعال و مواد خورنده انبار شوند. سیلندرها باید به صورت عمودی و با استفاده از زنجیر یا تسمه مهار شوند تا از سقوط آن‌ها جلوگیری گردد. شیر سیلندر باید پس از هر بار استفاده و همچنین زمانی که سیلندر خالی است، کاملاً بسته شود. برای جابجایی سیلندرها باید از چرخ دستی مخصوص استفاده شود.

اقدامات اضطراری و کمک‌های اولیه در حوادث مرتبط با گاز نیتروژن

با وجود رعایت تمامی نکات ایمنی، همواره احتمال بروز حوادث وجود دارد. آگاهی از اقدامات صحیح و سریع در شرایط اضطراری و توانایی انجام کمک‌های اولیه مناسب می‌تواند تفاوت بین آسیب جزئی و صدمات جدی یا حتی مرگ را رقم بزند. سرعت عمل و درخواست کمک از متخصصان در این شرایط بسیار حیاتی است.

در مواجهه با فرد دچار خفگی (کمبود اکسیژن)

اگر فردی در محیطی با کمبود اکسیژن ناشی از تجمع گاز نیتروژن قرار گرفته و دچار علائم خفگی شده است، اقدامات زیر باید فوراً انجام شود:

• فوراً فرد را از محیط آلوده به هوای تازه منتقل کنید. این اولین و حیاتی‌ترین اقدام است. فردی که برای کمک وارد می‌شود نیز باید مراقب ایمنی خود بوده و در صورت امکان از دستگاه تنفسی مناسب استفاده کند تا خود دچار خفگی نشود.
• فوراً با اورژانس (115) تماس بگیرید و وضعیت را شرح داده و درخواست کمک پزشکی تخصصی کنید.
• اگر فرد نفس نمی‌کشد یا تنفس وی بسیار ضعیف است و شما آموزش‌های لازم را دیده‌اید، عملیات احیای قلبی-ریوی (CPR) را آغاز کنید.
• در صورت امکان و در دسترس بودن، به فرد مصدوم اکسیژن خالص با استفاده از ماسک بدهید.
• تا رسیدن تیم پزشکی، وضعیت مصدوم را به دقت تحت نظر داشته باشید.

نکات ایمنی تخصصی و اقدامات احتیاطی برای کار با نیتروژن مایع (LN2​)

کار با نیتروژن مایع (LN2​) به دلیل خواص برودتی شدید و پتانسیل انبساط حجمی بالا، نیازمند رعایت نکات ایمنی بسیار دقیق‌تر و تخصصی‌تری نسبت به گاز نیتروژن است. خطرات LN2​ چندگانه بوده و شامل خفگی (ناشی از تبخیر سریع و جابجایی اکسیژن)، سوختگی‌های سرمایی شدید، و خطرات ناشی از افزایش فشار در ظروف و سیستم‌ها می‌باشد.

تجهیزات حفاظت فردی ضروری برای LN2

استفاده از تجهیزات حفاظت فردی مناسب هنگام کار با LN2​ یک الزام مطلق است و به عنوان آخرین خط دفاعی در برابر تماس تصادفی عمل می‌کند. با این حال، باید توجه داشت که PPE سپری شکست‌ناپذیر نیست، بلکه اقدامی برای کاهش عواقب تماس‌های تصادفی و کوتاه است.

• محافظ کامل صورت و عینک ایمنی: برای محافظت از چشم‌ها و صورت در برابر پاشش احتمالی LN2​ یا قطعات پرتاب شده در صورت شکستن ظروف، استفاده همزمان از عینک ایمنی (زیر محافظ صورت) و محافظ کامل صورت ضروری است.
• دستکش‌های کرایوژنیک (عایق، گشاد، با قابلیت درآوردن سریع): این دستکش‌ها باید از مواد عایق سرما ساخته شده و به اندازه‌ای گشاد باشند که در صورت پاشیدن LN2​ به داخل آن‌ها، بتوان به سرعت دستکش را از دست خارج کرد. این نکته بسیار مهم است، زیرا یک دستکش تنگ که LN2​ را در تماس با پوست نگه دارد، آسیب را تشدید می‌کند. این دستکش‌ها برای محافظت در برابر تماس تصادفی و کوتاه‌مدت طراحی شده‌اند و هرگز نباید دست‌ها را با این دستکش‌ها در LN2​ فرو برد.
• لباس محافظ آستین بلند، شلوار بلند (بدون پاچه تا شده به داخل): برای پوشاندن کامل پوست و جلوگیری از تماس LN2​ با آن، باید از پیراهن‌های آستین بلند و شلوارهای بلند استفاده کرد. پاچه‌های شلوار نباید به داخل کفش یا چکمه تا شوند، زیرا این کار می‌تواند محلی برای جمع شدن LN2​ پاشیده شده ایجاد کند.
• کفش ایمنی پنجه بسته و مقاوم: استفاده از کفش‌های کاملاً بسته و مقاوم در برابر سرما برای محافظت از پاها در برابر پاشش LN2​ و سقوط اشیاء ضروری است.

روش‌های ایمن کار با LN2​

علاوه بر موارد بالا، رویه‌های کاری ایمن نقش اصلی را در پیشگیری از حوادث ایفا می‌کنند.

• جلوگیری مطلق از تماس مستقیم با پوست و چشم: این اساسی‌ترین اصل در کار با LN2​ است.
• استفاده از ظروف مخصوص با سیستم تهویه فشار: LN2​ باید فقط در ظروف طراحی شده برای مایعات برودتی (مانند فلاسک‌های دوئر) نگهداری و حمل شود. این ظروف باید دارای درپوش‌های شل یا سیستم‌های کاهش فشار باشند تا از افزایش فشار خطرناک ناشی از تبخیر طبیعی LN2​ جلوگیری کنند. هرگز LN2​ را در یک ظرف کاملاً دربسته و بدون تهویه نگهداری نکنید، زیرا این کار قطعاً منجر به انفجار ظرف خواهد شد.
• عدم پر کردن ظروف بیش از 80% ظرفیت: به دلیل انبساط قابل توجه LN2​ هنگام گرم شدن و تبخیر، ظروف نباید بیش از 80% ظرفیت اسمی خود پر شوند تا فضای کافی برای انبساط گاز وجود داشته باشد.
• انبارش در مکان‌های خنک، خشک، با تهویه عالی و دور از مواد ناسازگار: محل نگهداری LN2​ باید دارای تهویه بسیار خوب برای جلوگیری از تجمع گاز نیتروژن و کاهش سطح اکسیژن باشد. همچنین باید دور از منابع حرارتی، نور مستقیم خورشید و مواد قابل اشتعال یا اکسید شونده باشد.
• جابجایی با احتیاط: هنگام حمل و نقل ظروف حاوی LN2​ باید بسیار احتیاط کرد تا از ریختن یا پاشیدن آن جلوگیری شود. برای انتقال LN2​ از یک ظرف به ظرف دیگر، باید از تجهیزات مناسب مانند لوله‌های انتقال مخصوص یا انبرهای بلند برای خارج کردن اشیاء از داخل LN2​ استفاده کرد.

اقدامات لازم در صورت نشت یا پاشش LN2​

• در صورت نشت یا پاشش مقدار زیادی LN2​، باید فوراً منطقه را تخلیه کرد. به دلیل خطر خفگی ناشی از تبخیر سریع LN2​ و همچنین خطر احتمالی غنی‌سازی اکسیژن در نزدیکی سطوح سرد، باید از هرگونه منبع احتراق نیز دور ماند.
• باید فوراً تهویه محل را افزایش داد تا از تجمع گاز نیتروژن و کاهش خطرناک سطح اکسیژن جلوگیری شود.
• تنها پس از اطمینان از ایمن بودن سطح اکسیژن و برطرف شدن سایر خطرات، می‌توان به منطقه بازگشت.

در صورت تماس پوست یا چشم با نیتروژن مایع (سوختگی سرمایی)

سوختگی‌های سرمایی ناشی از LN2​ نیازمند اقدامات کمک اولیه خاصی هستند تا از آسیب بیشتر به بافت جلوگیری شود.

• فوراً ناحیه آسیب‌دیده (پوست یا چشم) را با حجم زیادی آب ولرم (نه داغ و نه خیلی سرد، دمای حدود 37-40 درجه سانتی‌گراد) به آرامی و به مدت حداقل 15 دقیقه شستشو دهید. هدف از شستشو، گرم کردن تدریجی بافت یخ‌زده است.
• هرگز موضع آسیب‌دیده را مالش ندهید و از حرارت مستقیم (مانند آب داغ، هیتر، یا آتش) برای گرم کردن استفاده نکنید. مالش دادن می‌تواند باعث آسیب بیشتر به سلول‌های یخ‌زده و کریستال‌های یخ درون آن‌ها شود. گرم کردن سریع یا با حرارت زیاد نیز می‌تواند آسیب را تشدید کند، به‌ویژه اگر حس بافت به دلیل سرمازدگی کاهش یافته باشد.
• لباس‌های آلوده به LN2​ یا لباس‌هایی که به پوست یخ‌زده چسبیده‌اند را با احتیاط و به آرامی خارج کنید. اگر لباس به پوست چسبیده است، آن را با زور نکشید؛ همزمان با شستشو با آب ولرم، سعی در جدا کردن آن کنید یا در صورت لزوم، آن را ببرید.
• پس از گرم کردن ناحیه، آن را با یک باند استریل، خشک و گشاد بپوشانید تا از عفونت و آسیب بیشتر جلوگیری شود. از مالیدن هرگونه پماد یا کرم بر روی ناحیه آسیب‌دیده خودداری کنید.
• فوراً مصدوم را به نزدیک‌ترین مرکز درمانی یا بیمارستان منتقل کنید تا تحت مراقبت‌های پزشکی تخصصی قرار گیرد. سوختگی‌های سرمایی ممکن است نیاز به درمان‌های پیشرفته‌تری داشته باشند.

نتیجه‌گیری:

گاز نیتروژن، چه در حالت گازی و چه مایع، یک ماده شیمیایی پرکاربرد با خواص منحصر به فرد است که نقش مهمی در صنایع مختلف و تحقیقات علمی ایفا می‌کند. با این حال، همانطور که در این مقاله به تفصیل بررسی شد، استفاده از نیتروژن بدون آگاهی کامل از خطرات بالقوه آن و عدم رعایت دقیق نکات ایمنی، می‌تواند منجر به حوادث ناگوار، صدمات جدی و حتی مرگ شود