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                重慶賽優(yōu)實(shí)驗室系統工程有限公司

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                氮氣窒息風(fēng)險防控與氧含量監測預警

                2024-03-11 11:27:50

                氮氣和氧氣是大氣環(huán)境中*主要的兩種氣體,氮氣含量約為78.1%,氧氣含量約為20.9%,另有不到1%的是水蒸汽、甲烷、二氧化碳等其它種類(lèi)的氣體。隨著(zhù)海拔高度、植被濕度等的影響,氧氣含量會(huì )有所波動(dòng),一般而言,正常狀況下“氧含量監測報警器”的顯示讀數應該是20.9%左右。

                但作者在一些高校的實(shí)驗室安全檢查中常發(fā)現,有些“氧含量報警器”的讀數顯示明顯不正常(圖1),而一線(xiàn)師生并未發(fā)現異?;蛘吒静辉谝?。值得注意的是,一些實(shí)驗室安全檢查或管理人員,只檢查氧含量報警器的“有沒(méi)有”,卻不關(guān)心“對不對”。而使用讀數不正常的“氧含量報警器”去監測實(shí)驗室的氧氣含量,就相當于“使用不準確的體溫計去測量并判斷是否生病發(fā)燒”一樣,是不可靠并很容易導致誤判的。因此,“氧含量報警器”的檢定、調校,及時(shí)更換藥劑等,對于正確使用并確保實(shí)驗室氧含量的監測非常重要。

                眾所周知,對于滿(mǎn)足人類(lèi)呼吸的氧氣濃度是有要求的。不同的氧氣濃度對人體的影響是比較明顯的。在干燥的空氣中,氧氣的含量約為20.9%(體積比),典型的貧氧報警值設在19.0~19.5%(體積比)之間。一般而言,19.5%的氧含量是人體能夠安全承受的*小濃度,即在氧氣含量為19.5%(體積比)的空氣中工作時(shí),等同于在海拔高度比現有環(huán)境高約650 m的環(huán)境中工作,這種環(huán)境通常不會(huì )對人體健康產(chǎn)生影響。所以國標GB 8958-2006《缺氧危險作業(yè)安全規程》規定,O2濃度≤19.5%會(huì )產(chǎn)生窒息風(fēng)險[2],相應地,“設在惰性氣體間的氧氣探測器,其一級報警設定值不應小于19.5%氧氣體積濃度(V/V)”。

                而當氧氣濃度在15~19%范圍,人的工作效率會(huì )降低,長(cháng)時(shí)間會(huì )可導致頭部、肺部和循環(huán)系統問(wèn)題,氧氣濃度減少到18%基本上就屬于人類(lèi)呼吸的安全限度,因此“二級報警設定值不應小于18%氧氣體積濃度(V/V)”[3]。

                實(shí)際上,海拔為0和海拔5000m的氧氣體積濃度(V/V)都約為20.9%。至于高海拔地區感到呼吸困難甚至出現高原反應,主要是因為氣壓降低導致的氧含量隨之減少。如青藏高原的特點(diǎn)之一就是“空氣稀薄”,在海拔3000m的高原,空氣含氧量約為海平面的66%,大氣壓力值約為海平面的75%;而海拔5000m處的大氣壓強進(jìn)一步降低,僅為平原地區或海平面760mmHg的55%左右(僅為404mmHg)。由于相同體積下的空氣質(zhì)量降低,相應成為導致高原反應的重要原因之一。一般而言,空氣氧含量小于12%是人類(lèi)承受的極限。而有著(zhù)“世界第三極”之稱(chēng)的西藏阿里地區,其平均海拔在4500m以上,空氣稀薄氣壓低、溫差大、紫外線(xiàn)強,特別是氧氣含量只有內地的40%左右,因而被稱(chēng)為“生命禁區”。需要提醒的是,如果空氣中氧含量過(guò)高,如超過(guò)23.5%將導致富氧環(huán)境,也會(huì )對人體造成一定的危害。如發(fā)生長(cháng)時(shí)間吸入氧分壓過(guò)高氣體的情況,如純氧吸入、高壓氧治療、潛水作業(yè)等,將產(chǎn)生過(guò)氧化氫、過(guò)氧化物基、羥基和單一態(tài)激發(fā)氧等,都有可能引發(fā)細胞酶失活和核酸損害,甚至導致組織細胞的死亡,即出現“氧中毒”,并引發(fā)肺水腫、神經(jīng)系統損傷等問(wèn)題。因此,在T/CCGA 90001-2020《氧氣和富氧氣氛的火災危險(試行)》、GB30871-2014《化學(xué)品生產(chǎn)單位特殊作業(yè)安全規范》等多個(gè)文件中亦明確規定,對于富氧環(huán)境下不應大于23.5%,即氧含量報警器也需要設置23.5%高值報警[4,5]。鑒于本文討論的還是“氮氣窒息”主題,因此針對“氧中毒”的分析,將在另文中再進(jìn)行針對性的討論。

                氣體監測報警裝置的選型及安裝,對正常發(fā)揮監測預警功能有著(zhù)至關(guān)重要的影響。一般而言,探測器應安裝在無(wú)沖擊、無(wú)振動(dòng)、無(wú)強電磁場(chǎng)干擾、易于檢修的場(chǎng)所,探測器安裝地點(diǎn)與周邊工藝管道或設備之間的凈空不應小于0.5m[3]。此外,為了避免干擾警報,探測器點(diǎn)一般不設在正常運行時(shí)會(huì )產(chǎn)生輕微泄露的設備附近。

                氧含量監測裝置的安裝高度,是正確使用的重要方面之一??諝庀鄬Ψ肿淤|(zhì)量約為29,相對密度為1,而氧氣分子量是32,因此氧氣與空氣的密度相近,雖然略重但相對密度仍處于“0.8~1.2”區間。由于釋放時(shí)溫度不同以及受正常湍流的影響,對于相對密度在0.8~1.2 之間的氣體混合物可視為與空氣的相對密度相同,因此能在所有方向擴散[6]。但一般情況下,氧氣探測器的安裝高度宜距地坪或樓地板1.5~2.0m[7]。

                另,作者在實(shí)驗室安全檢查過(guò)程中與部分師生的交流發(fā)現,一些師生還存在著(zhù)主觀(guān)性的錯誤觀(guān)點(diǎn),即簡(jiǎn)單的認為比空氣重的就安裝在下面,比空氣輕的則安裝在上方,因此實(shí)驗室也不乏將氧氣監測報警器安裝在下面的情況,如圖2B照片顯示,氧含量報警器竟然安裝在距離地板僅約30cm的位置。

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