楊陳保
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)都有很廣泛的應用。在石油化工行業(yè)，氮氣主要用途包括作為保護氣體、置換氣體和安全保障氣體。氮氣是一種無(wú)色無(wú)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，導致缺氧窒息。吸入濃度不太高的氮氣時(shí)，最初會(huì )感到胸悶、氣短、疲軟無(wú)力，繼而會(huì )出現煩躁不安、極度興奮、亂跑、叫喊、神情恍惚、步態(tài)不穩的癥狀，稱(chēng)之為“氮酩酊”，會(huì )進(jìn)入昏睡或昏迷狀態(tài)。吸入高濃度的氮氣，會(huì )迅速昏迷、因呼吸和心跳停止而死亡。
根據全世界化工行業(yè)的統計，在化工行業(yè)內，每年死于氮氣窒息的人數遠遠超過(guò)其他有毒氣體中毒死亡以及火災爆炸死亡的人數，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甲醇分公司合成氨裝置火炬系統水封罐檢修過(guò)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(kāi)了密封儲罐基礎槽水坑入口處的水泥蓋板，準備到儲罐底部水坑內取水，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(yáng)市中原大化集團有限責任公司新建年產(chǎn)30萬(wàn)噸甲醇項目，在生產(chǎn)準備過(guò)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，在調試氮氣儲罐的控制系統時(shí)，連接管線(xiàn)上的電磁閥誤動(dòng)作，使儲罐內氮氣串入煤灰過(guò)濾器下部膨脹節吹掃氮氣管線(xiàn)，加上該吹掃氮氣管線(xiàn)的兩個(gè)閥門(mén)中的一個(gè)未關(guān)閉，另一個(gè)閥內存有施工遺留物關(guān)閉不嚴，致使氮氣串入煤灰過(guò)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處理裝置污水處理罐（長(cháng)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，當班員工在未對罐內氣體檢測分析、未辦理作業(yè)許可的情況下，從人孔入罐內查看時(shí)窒息；同行人員未正確佩戴防護措施進(jìn)行施救，造成傷亡擴大。
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(chǎng)發(fā)生一起氮氣窒息事故，導致1名聯(lián)合碳化物公司工人死亡和1名承包商嚴重受傷。事故原因是，在清潔供氧混合器時(shí)，工人用黑色塑料膜搭建一個(gè)較暗的工作區，不知不覺(jué)地形成了一個(gè)臨時(shí)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，導致工人窒息。
氮氣窒息不一定只發(fā)生在密閉空間內，也可能發(fā)生在通風(fēng)不暢或氮氣泄漏的空間內：氮氣是一種無(wú)色無(wú)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。當空氣中氮氣濃度過(guò)高時(shí)，也就是氧氣含量下降至19.5%以下時(shí)，就會(huì )發(fā)生窒息事故。當工作空間中氧濃度低于10%時(shí)，可立即使人窒息死亡。氮氣的泄漏可能來(lái)自生產(chǎn)裝置、工藝管道、安全裝置等，如果不及時(shí)發(fā)現和控制，就可能造成周?chē)臻g的氧含量降低。如果通風(fēng)不暢或新鮮空氣被阻斷，就可能導致空間內的氧含量降低。所以，氮氣窒息的條件是空間內的含氧量降低，而不一定是密閉空間。雖然同為窒息性氣體，但氮氣的窒息機理與二氧化碳的窒息機理是不一樣的：
氮氣的窒息機理是由于自身濃度增大導致空氣中含氧量降低而發(fā)生窒息。當空氣中氧含量低于18%時(shí)，就會(huì )發(fā)生窒息事故。吸入純氮氣時(shí)，會(huì )因嚴重缺氧引發(fā)窒息甚至導致死亡。
二氧化碳的窒息機理是由于自身濃度增大導致血液中二氧化碳分壓升高而發(fā)生窒息。當空氣中二氧化碳濃度超過(guò)5%時(shí)，就會(huì )發(fā)生窒息事故。吸入純二氧化碳時(shí)，會(huì )因嚴重酸中毒引發(fā)窒息甚至導致死亡。
所以，氮氣的窒息機理是缺氧性的，而二氧化碳的窒息機理是酸中毒性的。需要特別注意的是，純氮氣特別危險，吸入純氮氣會(huì )使人在幾秒內失去意識，會(huì )造成所謂的“閃電死亡”。
純氮氣會(huì )排除空氣中的氧氣，導致人體缺氧。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(shí)，體內的二氧化碳是會(huì )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(huì )有窒息感。當人體吸入不含氧氣的氣體時(shí)，整個(gè)血液循環(huán)系統會(huì )發(fā)生非常奇怪的變化，正常情況下，紅細胞在肺內獲得氧氣，然后將氧氣運送到全身各處組織中供它們使用。但在肺部充滿(mǎn)沒(méi)有氧氣，也沒(méi)有二氧化碳的氣體時(shí)，這一過(guò)程會(huì )逆轉，紅細胞會(huì )從身體的組織中抽出氧氣（尤其是從腦組織中），全力支援沒(méi)有氧氣的肺臟，也就是說(shuō)全身的氧氣會(huì )被血液循環(huán)系統倒抽到肺部。
與此同時(shí)，氮氣還會(huì )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，它根據血液中的二氧化碳和氧氣的分壓來(lái)調節呼吸頻率和深度。當血液中的二氧化碳分壓升高時(shí)，延髓會(huì )刺激呼吸肌肉加快呼吸，以排出多余的二氧化碳；當血液中的二氧化碳分壓降低時(shí)，延髓會(huì )抑制呼吸肌肉減慢呼吸，以保留足夠的二氧化碳。當人體吸入純氮氣時(shí)，血液中的二氧化碳分壓不會(huì )升高，而是保持在正常水平，所以延髓不會(huì )感知到缺氧的危險信號，也不會(huì )加快呼吸。但是，血液中的氧氣分壓會(huì )迅速下降，導致腦細胞缺血缺氧，失去功能 。這樣，延髓也會(huì )停止工作，無(wú)法控制呼吸肌肉，導致肺部停止呼吸。這會(huì )導致在吸入純氮的幾秒之內，人就意識喪失，處于無(wú)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，人也不能自主恢復呼吸。
所以，氮氣窒息不一定只會(huì )發(fā)生在受限空間內部。在極端情況下，如果工人打開(kāi)一根帶壓的氮氣管線(xiàn)的法蘭連接開(kāi)口，大量氮氣瞬間涌出，在這名工人的呼吸區形成一個(gè)純氮氣的區域，他通過(guò)這種方式吸入純氮氣也可能就會(huì )倒下。在氮氣窒息事故中，如果施救人員采取措施不當，自身防護不足，很容易把自己的生命也搭上去。這是因為：
氮氣是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，不易被察覺(jué)，如果施救人員不知道現場(chǎng)有氮氣泄漏或置換，進(jìn)入事故現場(chǎng)時(shí)就可能吸入高濃度的氮氣，導致缺氧窒息。
氮氣窒息的癥狀不明顯，根據一些被從氮氣窒息事故中救回的人描述的體驗，他們都沒(méi)有感受到明顯的窒息反應或痛苦，初期甚至會(huì )出現愉悅感，隨后會(huì )出現意識模糊、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(méi)有及時(shí)發(fā)現自己或他人的異常反應，就可能錯過(guò)最佳的救治和自救時(shí)機。
氮氣窒息事故往往發(fā)生在受限空間內，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送。如果施救人員沒(méi)有采取有效的安全措施，如佩戴防護用具、通風(fēng)換氣、設置監護人員等，就可能陷入危險境地。
因此一條必須遵守的鐵律是：在沒(méi)有做好自身防護措施特別是呼吸防護的時(shí)候，禁止盲目施救。還有就是，所有的受限空間作業(yè)在開(kāi)始之前，就必須制定緊急救援方案。
在石油化工行業(yè)，可以采取一些安全措施來(lái)防止氮氣窒息。例如，可以在工作場(chǎng)所安裝氧氣檢測儀，以監測氧氣濃度。如果氧氣濃度低于安全標準，檢測儀會(huì )發(fā)出警報。此外，可以定期檢查氮氣管道和設備，以確保它們沒(méi)有泄漏。充有氮氣空間的排放口和開(kāi)口，在合理條件下盡可能位于遠離人員進(jìn)出的地方并設置警示圍欄。在作業(yè)周?chē)嬖诘獨饪赡茉斐扇毖?，而你又有暴露于氮氣的危險時(shí)，必須戴上空氣呼吸器。在進(jìn)行可能產(chǎn)生氮氣泄漏的作業(yè)時(shí)，所有的人特別是主管必須清楚地知道和氮氣有關(guān)的危險，確保在工作許可證上列出合適的防范措施并在實(shí)施時(shí)嚴格遵守應遵守操作規程，并確保作業(yè)人員佩戴適當的防護設備，如空氣呼吸器。
