Удушающий газ , также известный как простой удушающий газ , является нетоксичным или минимально токсичным газом , который снижает или вытесняет нормальную концентрацию кислорода в вдыхаемом воздухе . Вдыхание воздуха, обедненного кислородом, может привести к смерти от асфиксии (удушья). Поскольку удушающие газы относительно инертны и не имеют запаха, их присутствие в высокой концентрации может быть незаметным, за исключением случая углекислого газа ( гиперкапнии ).
Токсичные газы, напротив, вызывают смерть другими механизмами, такими как конкуренция с кислородом на клеточном уровне (например, окись углерода ) или прямое повреждение дыхательной системы (например, фосген ). Гораздо меньшие количества этих газов смертельны.
Известными примерами удушающих газов являются метан , [1] азот , аргон , гелий , бутан и пропан. Вместе с такими газами, как углекислый газ и озон , они составляют 79% атмосферы Земли .
Удушающие газы в воздухе для дыхания обычно не опасны. Опасность существует только там, где повышенные концентрации удушающих газов вытесняют нормальную концентрацию кислорода. Примеры:
Риск вдыхания удушающих газов часто недооценивается, что приводит к смертельным случаям, как правило, при вдыхании гелия в бытовых условиях и азота в промышленных условиях. [12]
Термин «асфиксия» часто ошибочно ассоциируется с сильным желанием дышать, которое возникает, если дыхание блокировано. Это желание стимулируется повышением уровня углекислого газа. Однако удушающие газы могут вытеснять углекислый газ вместе с кислородом, не давая жертве чувствовать одышку. Кроме того, газы могут также вытеснять кислород из клеток, что приводит к потере сознания и быстрой смерти.
Обращение со сжатыми удушающими газами и определение подходящей среды для их использования регулируется в Соединенных Штатах Управлением по охране труда и технике безопасности (OSHA). Национальный институт охраны труда и техники безопасности (NIOSH) играет консультативную роль. [13] OSHA требует от работодателей, отправляющих работников в зоны, где концентрация кислорода, как известно или ожидается, будет менее 19,5%, следовать положениям Стандарта защиты органов дыхания [29 CFR 1910.134]. Как правило, работа в среде с обедненным кислородом требует использования SCBA или респиратора для воздушных судов. Регламент также требует оценки способности работника выполнять работу, надев респиратор, регулярного обучения персонала, проверки респиратора на пригодность , периодического мониторинга рабочего места и регулярного обслуживания, осмотра и очистки респиратора». [14] Контейнеры должны быть маркированы в соответствии со Стандартом информирования об опасности OSHA [29 CFR 1910.1200]. Эти правила были разработаны в соответствии с официальными рекомендациями Ассоциации сжатого газа (CGA), брошюра P-1. Конкретные рекомендации по предотвращению удушья из-за вытеснения кислорода удушающими газами изложены в брошюре CGA SB-2, Атмосфера с дефицитом кислорода. [15] Конкретные рекомендации по использованию газов, отличных от воздуха, в резервных респираторах изложены в брошюре SB-28, Безопасность систем приборного воздуха, резервируемых газами, отличными от воздуха. [16]
Чтобы снизить риск удушья, были предложения добавлять предупреждающие запахи к некоторым часто используемым газам, таким как азот и аргон. Однако CGA выступила против этой практики. Они обеспокоены тем, что одорирование может снизить бдительность работников, не все могут чувствовать запах одорантов, и назначение разного запаха каждому газу может быть непрактичным. Другая трудность заключается в том, что большинство одорантов (например, тиолы ) химически активны. Это не проблема с природным газом, предназначенным для сжигания в качестве топлива, который обычно одорируют , но основное применение удушающих веществ, таких как азот, гелий, аргон и криптон, заключается в защите реактивных материалов от атмосферы. [17] [18]
Опасность избыточных концентраций нетоксичных газов осознавалась в горнодобывающей промышленности на протяжении столетий. Концепция черной сырости (или «стила») отражает понимание того, что определенные газовые смеси могут привести к смерти при длительном воздействии. [19] Ранние смерти на шахтах из-за пожаров и взрывов часто были результатом проникновения удушающих газов, поскольку огонь потреблял доступный кислород. Ранние автономные респираторы были разработаны горными инженерами, такими как Генри Флейсс, для помощи в спасательных работах после пожаров и наводнений. В то время как канарейки обычно использовались для обнаружения угарного газа, такие инструменты, как лампа Дэви и лампа Джорди, были полезны для обнаружения метана и углекислого газа , двух удушающих газов. При наличии метана лампа горела сильнее; при наличии углекислого газа лампа оплывала или гасла. Современные методы обнаружения удушающих газов в шахтах привели к принятию Федерального закона о безопасности и гигиене труда в шахтах 1977 года в Соединенных Штатах, который установил стандарты вентиляции, согласно которым шахты должны «проветриваться потоком воздуха, содержащим не менее 19,5 объемных процентов кислорода и не более 0,5 объемных процентов углекислого газа». [20]