氮氣在冶金、金屬加工行業(yè)，化工、新材料行業(yè)以及電子行業(yè)甚至食品加工行業(yè)都有很廣泛的應(yīng)用。在石油化工行業(yè)，氮氣主要用途包括作為保護(hù)氣體、置換氣體和安全保障氣體。
氮氣是一種無色無味的惰性氣體，是空氣的主要成分之一。氮氣可以排除空氣中的氧氣，導(dǎo)致缺氧窒息。吸入濃度不太高的氮氣時，最初會感到胸悶、氣短、疲軟無力，繼而會出現(xiàn)煩躁不安、極度興奮、亂跑、叫喊、神情恍惚、步態(tài)不穩(wěn)的癥狀，稱之為“氮酩酊”，會進(jìn)入昏睡或昏迷狀態(tài)。吸入高濃度的氮氣，會迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。
根據(jù)全世界化工行業(yè)的統(tǒng)計，在化工行業(yè)內(nèi)，每年死于氮氣窒息的人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他有毒氣體中毒死亡以及火災(zāi)爆炸死亡的人數(shù)，氮氣已經(jīng)成為化工行業(yè)第一殺手。以下是一些典型的事故案例：
2006年2月20日，大慶石油管理局化工集團(tuán)甲醇分公司合成氨裝置火炬系統(tǒng)水封罐檢修過程中發(fā)生氮氣窒息事故，造成3人死亡。事故原因是，施工人員擅自打開了密封儲罐基礎(chǔ)槽水坑入口處的水泥蓋板，準(zhǔn)備到儲罐底部水坑內(nèi)取水，不料吸入了高濃度的氮氣而暈倒窒息。
2008年2月23日，河南省濮陽市中原大化集團(tuán)有限責(zé)任公司新建年產(chǎn)30萬噸甲醇項目，在生產(chǎn)準(zhǔn)備過程中發(fā)生氮氣窒息事故，造成3人死亡，1人受傷。事故原因為，在調(diào)試氮氣儲罐的控制系統(tǒng)時，連接管線上的電磁閥誤動作，使儲罐內(nèi)氮氣串入煤灰過濾器下部膨脹節(jié)吹掃氮氣管線，加上該吹掃氮氣管線的兩個閥門中的一個未關(guān)閉，另一個閥內(nèi)存有施工遺留物關(guān)閉不嚴(yán)，致使氮氣串入煤灰過濾器中。
2020年10月30日，陜西省神木市陜西精益化工有限公司煤焦油預(yù)處理裝置污水處理罐（長4米，直徑2.4米）發(fā)生氮氣窒息事故，致使3人死亡、1人受傷。事故初步原因為，當(dāng)班員工在未對罐內(nèi)氣體檢測分析、未辦理作業(yè)許可的情況下，從人孔入罐內(nèi)查看時窒息；同行人員未正確佩戴防護(hù)措施進(jìn)行施救，造成傷亡擴(kuò)大。
1998年3月27日，美國路易斯安那州Hahnville的聯(lián)合碳化物公司Taft/Star加工廠發(fā)生一起氮氣窒息事故，導(dǎo)致1名聯(lián)合碳化物公司工人死亡和1名承包商嚴(yán)重受傷。事故原因是，在清潔供氧混合器時，工人用黑色塑料膜搭建一個較暗的工作區(qū)，不知不覺地形成了一個臨時性封閉空間，而與供氧混合器相連的管道中含有高濃度的氮氣，導(dǎo)致工人窒息。
氮氣窒息不一定只發(fā)生在密閉空間內(nèi)，也可能發(fā)生在通風(fēng)不暢或氮氣泄漏的空間內(nèi)：氮氣是一種無色無味的惰性氣體，不能僅憑感官判斷空氣中氮氣的濃度是否超標(biāo)。當(dāng)空氣中氮氣濃度過高時，也就是氧氣含量下降至19.5%以下時，就會發(fā)生窒息事故。當(dāng)工作空間中氧濃度低于10%時，可立即使人窒息死亡。氮氣的泄漏可能來自生產(chǎn)裝置、工藝管道、安全裝置等，如果不及時發(fā)現(xiàn)和控制，就可能造成周圍空間的氧含量降低。如果通風(fēng)不暢或新鮮空氣被阻斷，就可能導(dǎo)致空間內(nèi)的氧含量降低。所以，氮氣窒息的條件是空間內(nèi)的含氧量降低，而不一定是密閉空間。雖然同為窒息性氣體，但氮氣的窒息機(jī)理與二氧化碳的窒息機(jī)理是不一樣的：
- 氮氣的窒息機(jī)理是由于自身濃度增大導(dǎo)致空氣中含氧量降低而發(fā)生窒息。當(dāng)空氣中氧含量低于18%時，就會發(fā)生窒息事故。吸入純氮氣時，會因嚴(yán)重缺氧引發(fā)窒息甚至導(dǎo)致死亡。
- 二氧化碳的窒息機(jī)理是由于自身濃度增大導(dǎo)致血液中二氧化碳分壓升高而發(fā)生窒息。當(dāng)空氣中二氧化碳濃度超過5%時，就會發(fā)生窒息事故。吸入純二氧化碳時，會因嚴(yán)重酸中毒引發(fā)窒息甚至導(dǎo)致死亡。
所以，氮氣的窒息機(jī)理是缺氧性的，而二氧化碳的窒息機(jī)理是酸中毒性的。需要特別注意的是，純氮氣特別危險，吸入純氮氣會使人在幾秒內(nèi)失去意識，會造成所謂的“閃電死亡”。
純氮氣會排除空氣中的氧氣，導(dǎo)致人體缺氧。人體對氧氣濃度的變化不敏感，但對二氧化碳濃度的變化很敏感。吸入純氮氣時，體內(nèi)的二氧化碳是會被正常地從肺排出的，身體的二氧化碳濃度一直處于正常狀態(tài)，所以不會有窒息感。當(dāng)人體吸入不含氧氣的氣體時，整個血液循環(huán)系統(tǒng)會發(fā)生非常奇怪的變化，正常情況下，紅細(xì)胞在肺內(nèi)獲得氧氣，然后將氧氣運(yùn)送到全身各處組織中供它們使用。但在肺部充滿沒有氧氣，也沒有二氧化碳的氣體時，這一過程會逆轉(zhuǎn)，紅細(xì)胞會從身體的組織中抽出氧氣（尤其是從腦組織中），全力支援沒有氧氣的肺臟，也就是說全身的氧氣會被血液循環(huán)系統(tǒng)倒抽到肺部。
與此同時，氮氣還會欺騙我們的大腦，讓它命令肺部停止呼吸，這是由于人體的呼吸是由大腦的延髓控制，它根據(jù)血液中的二氧化碳和氧氣的分壓來調(diào)節(jié)呼吸頻率和深度。當(dāng)血液中的二氧化碳分壓升高時，延髓會刺激呼吸肌肉加快呼吸，以排出多余的二氧化碳；當(dāng)血液中的二氧化碳分壓降低時，延髓會抑制呼吸肌肉減慢呼吸，以保留足夠的二氧化碳。當(dāng)人體吸入純氮氣時，血液中的二氧化碳分壓不會升高，而是保持在正常水平，所以延髓不會感知到缺氧的危險信號，也不會加快呼吸。但是，血液中的氧氣分壓會迅速下降，導(dǎo)致腦細(xì)胞缺血缺氧，失去功能 。這樣，延髓也會停止工作，無法控制呼吸肌肉，導(dǎo)致肺部停止呼吸。這會導(dǎo)致在吸入純氮的幾秒之內(nèi)，人就意識喪失，處于無法自救的昏迷狀態(tài)。這樣，就算把人移到有新鮮空氣的環(huán)境，人也不能自主恢復(fù)呼吸。
所以，氮氣窒息不一定只會發(fā)生在受限空間內(nèi)部。在極端情況下，如果工人打開一根帶壓的氮氣管線的法蘭連接開口，大量氮氣瞬間涌出，在這名工人的呼吸區(qū)形成一個純氮氣的區(qū)域，他通過這種方式吸入純氮氣也可能就會倒下。在氮氣窒息事故中，如果施救人員采取措施不當(dāng)，自身防護(hù)不足，很容易把自己的生命也搭上去。這是因為：
氮氣是一種無色無味的氣體，不易被察覺，如果施救人員不知道現(xiàn)場有氮氣泄漏或置換，進(jìn)入事故現(xiàn)場時就可能吸入高濃度的氮氣，導(dǎo)致缺氧窒息。
氮氣窒息的癥狀不明顯，根據(jù)一些被從氮氣窒息事故中救回的人描述的體驗，他們都沒有感受到明顯的窒息反應(yīng)或痛苦，初期甚至?xí)霈F(xiàn)愉悅感，隨后會出現(xiàn)意識模糊、呼吸停止等危急情況，很快就失去了意識和自救能力。如果施救人員沒有及時發(fā)現(xiàn)自己或他人的異常反應(yīng)，就可能錯過最佳的救治和自救時機(jī)。
氮氣窒息事故往往發(fā)生在受限空間內(nèi)，如儲罐、管道、閥井等。這些空間通風(fēng)不良，空間狹小，出入困難，不利于施救人員的安全撤離和救援物資的運(yùn)送。如果施救人員沒有采取有效的安全措施，如佩戴防護(hù)用具、通風(fēng)換氣、設(shè)置監(jiān)護(hù)人員等，就可能陷入危險境地。
因此一條必須遵守的鐵律是：在沒有做好自身防護(hù)措施特別是呼吸防護(hù)的時候，禁止盲目施救。還有就是，所有的受限空間作業(yè)在開始之前，就必須制定緊急救援方案。
通常情況下氮氣對人體無毒害作用。但由于不遵守操作規(guī)程，使氮氣泄漏，某些工作空間中氮氣濃度增高，氧濃度降低，容易使人窒息昏迷。1.思想麻痹大意。認(rèn)為工作空間較為敞開，氮氣會從敞口逸出室外，忽略了氮氣排放量的影響因素。當(dāng)排放量很大時，會造成氮氣聚集使工作空間缺氧。2.對氮氣的危險特性認(rèn)識不夠深刻，存在僥幸心理。3.在可能發(fā)生氮氣泄漏的危險區(qū)域缺少安全警示標(biāo)識，無關(guān)人員可能進(jìn)入該區(qū)域。4.盲目施工，會造成慘痛的局面。檢修前缺乏對工作現(xiàn)場做充分了解。6.不佩戴CO、O2檢測儀，不攜帶正壓式供氧儀，沒有采取安全措施，隨意進(jìn)入富氮空間。8.搶救人員既不明情況，又不采取自身防護(hù)，盲目進(jìn)入富氮空間。
1.嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，加強(qiáng)崗位操作技能培訓(xùn)，避免因誤操作導(dǎo)致設(shè)備損壞和管道閥門泄漏而引發(fā)事故；
2.對崗位工人進(jìn)行安全知識教育，使其了解、掌握氮氣的理化性質(zhì)、事故預(yù)防及應(yīng)急措施； 3.根據(jù)生產(chǎn)實際情況制定窒息事故應(yīng)急救援預(yù)案，加強(qiáng)演練以提高崗位工人事故應(yīng)急救援能力和救援水平，并根據(jù)工藝變化和人員變動適時進(jìn)行修訂，使預(yù)案具有可操作性； 4.在可能發(fā)生氮氣泄漏的危險場所懸掛安全警示標(biāo)識，嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)入該區(qū)域； 5.在可能發(fā)生氮氣泄漏的危險場所，加設(shè)強(qiáng)制通風(fēng)裝置，以減少氮氣聚集； 7.在可能發(fā)生氮氣泄漏的危險場所中作業(yè)前，先制定完善的作業(yè)方案；并報備安全科室審核通過后再作業(yè)； 8.在可能發(fā)生氮氣泄漏的危險場所中作業(yè)前，必須將待檢修設(shè)備與生產(chǎn)系統(tǒng)可靠隔絕，經(jīng)強(qiáng)制置換并分析合格（氧含量＞18％），落實好安全措施后方可進(jìn)行作業(yè)。在不可能置換完全的情況下，作業(yè)人員必須使用正壓式氧氣呼吸器，正確攜帶CO、O2檢測儀，并設(shè)專人監(jiān)護(hù)；在可能發(fā)生氮氣泄漏的危險場所中，嚴(yán)禁佩戴過濾式呼吸器作業(yè)； 9.不得將純氮氣排放至通風(fēng)不暢的空間；氮氣的生產(chǎn)、使用現(xiàn)場和操作室等要保持通風(fēng)換氣良好，并定期分析周圍大氣的含氧量，保證其濃度不低于18%； 10.控制室操作人員要加強(qiáng)對壓力、流量等參數(shù)的監(jiān)控，以便及時發(fā)現(xiàn)氮氣泄漏情況并及時得到有效控制。
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