Азот вред для здоровья

Голдовская Л.Ф. Химия окружающей среды: Учебник для вузов. – М.: Мир, 2005. – 296 с., ил., с.158-165

Воздействие оксидов азота на организм человека и растения

Оксид азота (I), образующийся главным образом естественным путем, безвреден для человека. Он представляет собой бесцветный газ со слабым запахом и сладковатым вкусом. Вдыхание небольших количеств N 2 O приводит к притуплению болевой чувствительности, вследствие чего этот газ иногда в смеси с кислородом применяют для наркоза. В малых количествах N 2 O вызывает чувство опьянения (отсюда название «веселящий газ»). Вдыхание чистого N 2 O быстро вызывает наркотическое состояние и удушье.

Оксид азота NO и диоксид азота N 2 O в атмосфере встречаются вместе, поэтому чаще всего оценивают их совместное воздействие на организм человека. Только вблизи от источника выбросов отмечается высокая концентрация NO. При сгорании топлива в автомобилях и в тепловых электростанциях примерно 90% оксидов азота образуется в форме монооксида азота. Оставшиеся 10% приходятся на диоксид азота. Однако в ходе химических реакций значительная часть NO превращается в N 2 O — гораздо более опасное соединение. Монооксид азота NO представляет собой бесцветный газ. Он не раздражает дыхательные пути, и поэтому человек может его не почувствовать. При вдыхании NO, как и CO, связывается с гемоглобином. При этом образуется нестойкое нитрозосоединение, которое быстро переходит в метгемоглобин, при этом Fe 2+ переходит в Fe 3+ . Ион Fe 3+ не может обратимо связывать O 2 и таким образом выходит из процесса переноса кислорода. Концентрация метгемоглобина в крови 60 – 70% считается летальной. Но такое предельное значение может возникнуть только в закрытых помещениях, а на открытом воздухе это невозможно.

По мере удаления от источника выброса все большее количество NO превращается в NO 2 — бурый, обладающий характерным неприятным запахом газ. Диоксид азота сильно раздражает слизистые оболочки дыхательных путей. Вдыхание ядовитых паров диоксида азота может привести к серьезному отравлению. Диоксид азота вызывает сенсорные, функциональные и патологические эффекты. Рассмотрим некоторые из них. К сенсорным эффектам можно отнести обонятельные и зрительные реакции организма на воздействие NO 2 . Даже при малых концентрациях, составляющих всего 0,23 мг/м 3 , человек ощущает присутствие этого газа. Эта концентрация является порогом обнаружения диоксида азота. Однако способность организма обнаруживать NO 2 пропадает после 10 минут вдыхания, но при этом ощущается чувство сухости и першения в горле. Хотя и эти признаки исчезают при продолжительном воздействии газа в концентрации, в 15 раз превышающей порог обнаружения. Таким образом, NO 2 ослабляет обоняние.

Но диоксид азота воздействует не только на обоняние, но и ослабляет ночное зрение – способность глаза адаптироваться к темноте. Этот эффект же наблюдается при концентрации 0,14 мг/м 3 , что, соответственно, ниже порога обнаружения.

Функциональным эффектом, вызываемым диоксидом азота, является повышенное сопротивление дыхательных путей. Иными словами, NO 2 вызывает увеличение усилий, затрачиваемых на дыхание. Эта реакция наблюдалась у здоровых людей при концентрации NO 2 всего 0,056 мг/м 3 , что в четыре раза ниже порога обнаружения. А люди с хроническими заболеваниями легких испытывают затрудненность дыхания уже при концентрации 0,038 мг/м 3 .

Патологические эффекты проявляются в том, что NO 2 делает человека более восприимчивым к патогенам, вызывающим болезни дыхательных путей. У людей, подвергшихся воздействию высоких концентраций диоксида азота, чаще наблюдаются катар верхних дыхательных путей, бронхиты, круп и воспаление легких. Кроме того, диоксид азота сам по себе может стать причиной заболеваний дыхательных путей. Попадая в организм человека, NO 2 при контакте с влагой образует азотистую и азотную кислоты, которые разъедают стенки альвеол легких. При этом стенки альвеол и кровеносных капилляров становятся настолько проницаемыми, что пропускают сыворотку крови в полость легких. В этой жидкости растворяется вдыхаемый воздух, образуя пену, препятствующую дальнейшему газообмену. Возникает отек легких, который зачастую ведет к летальному исходу. Длительное воздействие оксидов азота вызывает расширение клеток в корешках бронхов (тонких разветвлениях воздушных путей альвеол), ухудшение сопротивляемости легких к бактериям, а также расширение альвеол. Некоторые исследователи считают, что в районах с высоким содержанием в атмосфере диоксида азота наблюдается повышенная смертность от сердечных и раковых заболеваний.

Люди, страдающие хроническими заболеваниями дыхательных путей (эмфиземой легких, астмой) и сердечно-сосудистыми болезнями, могут быть более чувствительны к прямым воздействиям NO 2 . У них легче развиваются осложнения (например, воспаление легких) при кратковременных респираторных инфекциях. Полагают, что около 10 – 15% населения США страдает хроническими респираторными заболеваниями. Исходя из этого, в США установлен стандарт на содержание NO 2 на уровне, предохраняющем население от респираторных инфекций. Среднегодовой стандарт качества воздуха в США предусматривает концентрацию NO 2 0,1 мг/м 3 . Нет данных на допустимое содержание NO 2 в небольшие промежутки времени (например, среднесуточную концентрацию). В Германии принята максимально допустимая эмиссионная концентрация (МЭК) NO 2 — 9 мг/м3. МЭК показывает, какая концентрация вещества выбрасывается тем или иным источником в воздух. Измерение концентрации выбросов производится непосредственно в потоке газов. Но следует знать, что диоксид азота представляет собой опасность для здоровья человека, даже если его концентрация в воздухе меньше МЭК, особенно при длительном действии.

В Украине установлены следующие экологические стандарты на содержание оксидов азота в атмосферном воздухе населенных мест: для NO 2 максимальная разовая предельно допустимая концентрация (ПДКм.р.) составляет 0,085 мг/м 3 , а среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДКс.с.) – 0,04 мг/м 3 ; для NO ПДКм.р = 0,4 мг/м 3 , ПДКс.с = 0,06 мг/м 3 .

Разрушающее воздействие составляющих фотохимического смога на растения было обнаружено раньше, чем подтверждено их влияние на здоровье людей.

Оксиды азота NO x могут воздействовать на растения тремя путями:

прямым контактом с растениями;
через образующиеся в воздухе кислотные осадки;
косвенно – путем фотохимического образования таких окислителей, как озон и ПАН.

Прямое воздействие NO x на растения определяется визуально по пожелтению или побурению листьев и игл, происходящему в результате окисления хлорофилла. Окисление жирных кислот в растениях, происходящее одновременно с окислением хлорофилла, кроме того, приводит к разрушению мембран и некрозу. Образующаяся при этом в клетках азотистая кислота оказывает мутагенное действие. Отрицательное биологическое воздействие NO x на растения проявляется в обесцвечивании листьев, увядании цветков, прекращении плодоношения и роста. Такое действие объясняется образованием кислот при растворении оксидов азота в межклеточной и внутриклеточной жидкостях.

Ботаники считают, что первоначальные симптомы повреждения растений оксидами азота проявляются в беспорядочном распространении обесцвечивающих пятен серо-зеленого оттенка. Эти пятна постепенно грубеют, высыхают и становятся белыми. Оксиды азота токсичны при концентрации 3 млн -1 . Для сравнения: сернистый газ вызывает поражение растений при большей концентрации (5 млн -1 ).

Нарушения роста растений при воздействии NO 2 наблюдаются при концентрациях 0,35 мг/м 3 и выше. Это значение является предельной концентрацией. Опасность повреждения растительности диоксидом азота существует только в больших городах и промышленных районах, где средняя концентрация NO 2 составляет 0,2 – 0,3 мг/м 3 .

Растения более устойчивы (по сравнению с человеком) к воздействию чистого диоксида азота. Это объясняется особенностями усвоения NO 2 , который восстанавливается в хлоропластах и в качестве NH 2 — группы входит в аминокислоты. При концентрации 0,17 – 0,18 мг/м 3 оксиды азота используются растениями в качестве удобрений. Эта способность к метаболизированию NO x человеку не присуща.

Разрушительное действие NO 2 на растения усиливается в присутствии диоксида серы. Это подтверждено на опытах, проведенных со следующими породами деревьев: тополь черный, береза плакучая, ольха белая, липа мелколистная. Эти газы обладают синергизмом, и в атмосфере зачастую присутствуют вместе. В то время как действие одного диоксида азота многие растения переносят в концентрации до 0,35 мг/м 3 , в присутствии диоксида серы такое же количество NO 2 может нанести им ущерб.

Озон и пероксоацилнитраты (ПАН) – сильные окислители. Они оказывают влияние на метаболизм, рост и энергетические процессы в растениях, ингибируя многие ферментативные реакции, например, синтез гликолипидов, полисахаридов стенок клетки, целлюлозы и т.д. Озон и ПАН также влияют на процесс фотосинтеза.

Озон значительно токсичнее оксидов азота при действии на растения. Для них он токсичен при концентрации 0,2 млн -1 . Чувствительные виды растений уже после часовой обработки озоном при концентрации 0,05 – 0,1 мг/м 3 проявляются признаки угнетения (белая или коричневая крапчатость). Озон также изменяет структуру клеточных мембран, вследствие чего можно наблюдать серебристую пятнистость листьев. При воздействии озона также окисляются пигменты и листья обесцвечиваются. На глянцевом слое кожицы листьев и игл проявляются трещины, и лист становится хрупким. Кроме того, в трещинах могут прорастать грибные споры, проникающие затем вглубь листа и разрушающие его. Этот инфекционный процесс является одной из причин гибели лесов.

При окислительных процессах в клетке растений может выделяться этилен, вызывающий опадание листьев и игл. Результатом воздействия высоких концентраций озона является штриховая исчерченность листьев. Установлено, что озон влияет на цитрусовые, приводит к чрезмерно раннему созреванию плодов и опаданию их до достижения нормальных размеров. Специальное исследование, проведенное с четырьмя видами сельскохозяйственных растений (соя, кукуруза, пшеница и земляной орех), показало, что загрязнение воздуха озоном приводит к потере урожая.

Таким образом, признаки повреждений, вызванных NO 2 и O 3 , визуально диагностируются. Однако следует учитывать, что в естественных условиях, эти газы действуют на растения не по отдельности, а комплексно в сложной смеси с другими загрязнителями, поэтому идентификацию воздействия провести трудно. ПАН становится физиологически активным только при освещении. Фотолитически он распадается на и пероксоацетил-радикал, который окисляя, разрушает пигменты растений. В заключении следует отметить, что фотохимические окислители оказывают наибольшее воздействие на салатные культуры, бобы, свеклу, злаки, виноград и декоративные насаждения. Сначала на листьях образуется водное набухание. Через некоторое время нижние поверхности листьев приобретают серебристый или бронзовый оттенок, а верхние становятся пятнистыми с белым налетом. Затем наступает быстрое увядание и гибель листьев.

Источник

ВЕСЕЛЯЩИЕ ШАРЫ СМЕРТЕЛЬНО ОПАСНЫ О вреде закиси азота для здоровья человека

Кислородные шарики

представляют собой смесь оксида азота с кислородом в «неизвестной» концентрации и примеси других окислов азота, аммиака, азотной кислоты.

История открытия

Веселящий газ (закись азота), был открыт Джозефом Престли и впервые синтезирован Хампфри Деви (учитель Фарадея) в 1776 году. Эти английские ученые первыми заметили, что вдыхание закиси азота приводит к короткому периоду интоксикации, по своим свойствам «сходному с опьянением». С того момента, когда было замечено, что закись азота вызывает состояние эйфории с приступами смеха, этот препарат получил название «веселящий газ».

Физические свойства и получение.

Закись азота (nitrogenium oxydulatum, NO2) — при нормальной температуре это бесцветный негорючий газ с приятным запахом и сладковатым привкусом, тяжелее воздуха (относительная плотность 1,527). Иногда называется «веселящим газом», из-за опьяняющего эффекта, производимого этим газом.

В лаборатории NO2 обычно получают воздействием концентрированной азотной кислотой на медь.

Применение

В производстве серной и азотной кислот, в качестве окислителя в жидком ракетном топливе и смесевых взрывчатых веществах.

В медицине:

Наркоз с применением закиси азота используют в хирургической практике, оперативной гинекологии, хирургической стоматологии, а также для обезболивания родов.

Физиологическое действие

Оксид азота (IV) высокотоксичен. Даже в небольших концентрациях он раздражает дыхательные пути, в больших концентрациях вызывает отёк лёгких.

Фармакологическое действие

— Средство для ингаляционного наркоза. При вдыхании поступает из легких в кровь путем диффузии. Вызывает наркоз лишь в концентрации 94-95% во вдыхаемом воздухе, однако использовать такие концентрации невозможно из-за угрозы развития тяжелой гипоксии. В связи с этим в анестезиологии обычно применяют смесь азота закиси и кислорода.

— Для ингаляционного наркоза применяют в смеси с кислородом с помощью специальных аппаратов для газового наркоза.

Побочные действия и последствия

немедикаментозного употребления NO2

и подобных

летучих растворителей

Головной мозг

— Растворяясь в защитной жировой ткани, летучие вещества не только вызывают эйфорию, но и разрушают это покрытие, что в итоге приводит к гибели нейрона.

— Смерть клеток в коре мозга приводит к разрушению личности, ухудшению памяти и галлюцинациям.

— Мозжечок — центр, управляющий координацией движений, повреждение его ингалянтами заканчивается нарушением координации движений и речи (речь становится нечленораздельной).

При регулярном употреблении ингалянтов отмечается неконтролируемый тремор (дрожание).

— Под воздействием оксида азота и других летучих веществ разрушается зрительный нерв, что приводит к ухудшению зрения.

Система кроветворения

при длительном применении оксида азота возможны мегалобластная анемия, нарушения гемопоэза.

Периферическая нервная система

длительное применение оксида азота приводит к развитию периферической невропатии.

Дыхательная система

нарушение дозировки при ингаляциях оксидом азота приводит к развитию отека легких.

Синдром внезапной рефлекторной остановки дыхания, является причиной смертельных случаев. Чаще развивается сразу после вдыхания летучего вещества или во время его выдоха.

Органы иммунитета

При регулярном воздействии паров оксида азота или других летучих растворителей происходит поражение тканей костного мозга, производящего клетки крови, что приводит к снижению иммунитета, а также к возникновению лейкемии (‘белокровия’) — смертельного заболевания крови.

Психическая сфера

частые интоксикации парами оксида азота и другими летучими растворителями иногда вызывают ужасающие фантазии, ощущение надвигающейся опасности, смертельный страх. Их следствием становятся тревога, приступы паники или такая глубокая депрессия, что появляются мысли о самоубийстве.

Несчастные случаи

Токсическое опьянение приводит к нарушениям мышечных рефлексов, чувства равновесия, координации движений, замедлению реакции и помрачению сознания, что часто становится причиной разного рода несчастных случаев. Люди, находящиеся под действием летучих токсичных веществ, часто получают травмы, становятся жертвами дорожно-транспортных происшествий

Признаки употребления оксида азота

При краткосрочном применении глупое поведение, беспричинный безудержный смех, головокружение, частые головные боли, частые падения в обморок и частые потери сознания.

При долгосрочном применении кратковременная амнезия, эмоциональная неустойчивость, нарушение мыслительных процессов, ухудшение слуха и осязания, шаткая походка, невнятность речи, постепенная атрофия мозга.

Использование оксида азота возможно только под контролем специалистов, прошедших соответствующее обучение. Без надлежащего контроля и в чистом виде (без «разбавления» кислородом) применение веселящего газа смертельно опасно.

Опьянение, вызванное закисью азота, сопровождается трансовым состоянием, в связи с чем иногда применяется гипнологами при проведении наркогипноза.

Большую опасность представляют довольно типичные для «веселящего» газа примеси других окислов азота, аммиака и азотной кислоты.

Даже в полученной промышленным способом закиси азота, прошедшей специальную очистку, могут содержаться примеси. Поэтому закись азота, используемую для наркоза, тщательно проверяют. Если в ней содержатся примеси, то они могут во время операции вызвать отек легких, серьезно нарушить работу сердца и, как следствие, приведут больного к смерти. При получении закиси азота кустарным образом количество примесей настолько велико, что отравление неизбежно.

«Проверка» качества предлагаемого «удовольствия» на собственном опыте может закончиться смертельным исходом.

Источник