Εισαγωγή και χαρακτηριστικά ορισμένων κοινών αερίων και τοξικών επικίνδυνων αερίων

1. Άζωτο (N₂)

Το άζωτο είναι το πιο άφθονο αέριο στην ατμόσφαιρα, αποτελώντας περίπου το 78% του όγκου του αέρα. Είναι ένα άχρωμο, άοσμο και άγευστο αέριο. Οι χημικές του ιδιότητες είναι σχετικά σταθερές, καθιστώντας δύσκολη την αντίδρασή του με άλλες ουσίες σε θερμοκρασία δωματίου.

Στη βιομηχανία, το άζωτο έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, όπως η χρήση του στη συσκευασία τροφίμων για την πρόληψη της οξείδωσης και της αλλοίωσης. Στην χημική παραγωγή, μπορεί να χρησιμεύσει ως προστατευτικό αέριο για την αποφυγή επαφής εύκολα οξειδούμενων ουσιών με το οξυγόνο.

2. Οξυγόνο (O₂)

Το οξυγόνο αποτελεί περίπου το 21% του όγκου του αέρα. Είναι ένα άχρωμο, άοσμο αέριο που υποστηρίζει την καύση και την αναπνοή. Όταν η συγκέντρωση οξυγόνου είναι κάτω από 19,5% κατ' όγκο, είναι υποξικό. Πάνω από 23,5% κατ' όγκο είναι υπεροξική κατάσταση. Επομένως, οι συμβατικοί ανιχνευτές οξυγόνου γενικά έχουν χαμηλό συναγερμό στις 19,5% κατ' όγκο και υψηλό συναγερμό στις 23,5% κατ' όγκο.

Στον ιατρικό τομέα, το οξυγόνο χρησιμοποιείται για την παροχή πρώτων βοηθειών και τη θεραπεία υποξικών ασθενειών. Στη βιομηχανία, το οξυγόνο χρησιμοποιείται στην παραγωγή χάλυβα, αντιδρώντας με τον οπτάνθρακα για την παραγωγή μονοξειδίου του άνθρακα, το οποίο στη συνέχεια αναγάγει το σιδηρομετάλλευμα. Στον αεροδιαστημικό τομέα, το υγρό οξυγόνο χρησιμεύει ως οξειδωτικό για τους κινητήρες πυραύλων, προωθώντας τους πυραύλους.

3. Διοξείδιο του Άνθρακα (CO₂)

Το διοξείδιο του άνθρακα είναι ένα άχρωμο, άοσμο αέριο. Η περιεκτικότητά του στον αέρα είναι περίπου 0,04%. Οι πηγές CO₂ είναι εκτεταμένες, συμπεριλαμβανομένης της βιολογικής αναπνοής και της καύσης ορυκτών καυσίμων.

Στη βιομηχανία, το CO₂ χρησιμοποιείται στην παραγωγή ανθρακούχων ποτών. Στην πυρόσβεση, οι πυροσβεστήρες CO₂ εκμεταλλεύονται το γεγονός ότι το CO₂ δεν υποστηρίζει την καύση και είναι πυκνότερο από τον αέρα για την κατάσβεση πυρκαγιών. Στη γεωργία, το CO₂ χρησιμοποιείται στην καλλιέργεια θερμοκηπίων για την αύξηση της συγκέντρωσης CO₂ και την προώθηση της φωτοσύνθεσης των φυτών.

Όρια Έκθεσης:

• Χώρος Εργασίας: Σύμφωνα με το GBZ 2.1-2019, το PC-TWA για το CO₂ είναι 9000 mg/m³, και το PC-STEL είναι 18000 mg/m³. Μετατρεπόμενο, το PC-TWA είναι περίπου 5000 ppm, και το PC-STEL είναι περίπου 10000 ppm.

• Πρότυπο Εσωτερικού Περιβάλλοντος: Το πρότυπο ποιότητας εσωτερικού αέρα της Κίνας ορίζει ότι η συγκέντρωση CO₂ σε εσωτερικούς χώρους δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 1000 ppm.

4. Αργό (Ar)

Το αργό αποτελεί περίπου το 0,934% του όγκου του αέρα. Είναι ένα αδρανές αέριο με εξαιρετικά αδρανείς χημικές ιδιότητες.

Στη συγκόλληση, το αργό χρησιμοποιείται ως αέριο προστασίας για την αποφυγή οξείδωσης του μετάλλου κατά τη συγκόλληση, εφαρμόζεται ευρέως στη συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα και κραμάτων αλουμινίου. Στον φωτισμό, το αργό χρησιμοποιείται για την πλήρωση λαμπτήρων, μειώνοντας την εξάτμιση του νήματος και παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής του λαμπτήρα.

5. Ήλιο (He)

Το ήλιο είναι ένα άχρωμο, άοσμο, μη εύφλεκτο αέριο. Είναι το δυσκολότερο αέριο για υγροποίηση. Οι χημικές του ιδιότητες είναι πολύ σταθερές.

Στην αεροδιαστημική, το ήλιο χρησιμοποιείται για τον φουσκωτό αερόπλοια και αερόστατα επειδή είναι ελαφρύτερο από τον αέρα και ασφαλές. Στην κατάδυση, το ήλιο αναμιγνύεται με οξυγόνο για βαθιές καταδύσεις για την πρόληψη της νόσου αποσυμπίεσης. Στη βιομηχανία ηλεκτρονικών, το ήλιο χρησιμοποιείται για ψύξη και προστασία κατά την κατασκευή ημιαγωγών.

6. Νέον (Ne)

Το νέον είναι ένα σπάνιο αέριο, άχρωμο και άοσμο. Εκπέμπει ένα έντονο πορτοκαλί-κόκκινο φως όταν εκφορτίζεται. Με βάση αυτό το χαρακτηριστικό, χρησιμοποιείται κυρίως στην κατασκευή φωτεινών επιγραφών νέον, δίνοντάς τους διάφορα χρώματα. Στην τεχνολογία λέιζερ, το νέον μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως αέριο πλήρωσης για ορισμένους τύπους λέιζερ.

7. Κρυπτόν (Kr)

Το κρυπτόν είναι ένα άχρωμο, άοσμο αέριο. Εκπέμπει λευκό φως όταν εκφορτίζεται και χρησιμοποιείται συχνά για την κατασκευή φωτιστικού εξοπλισμού υψηλής φωτεινότητας, όπως λάμπες φλας. Στη βιομηχανία ηλεκτρονικών, το κρυπτόν χρησιμοποιείται επίσης σε ορισμένες ειδικές διαδικασίες κατασκευής ημιαγωγών και κατασκευής συσκευών ως προστατευτικό αέριο.

8. Ξένο (Xe)

Το ξένο είναι ένα αδρανές αέριο που εκπέμπει έντονο μπλε-λευκό φως όταν εκφορτίζεται. Στον φωτισμό, οι λάμπες ξένου έχουν τα χαρακτηριστικά υψηλής φωτεινότητας και υψηλής θερμοκρασίας χρώματος, που χρησιμοποιούνται συνήθως για προβολείς αυτοκινήτων και φωτισμό σκηνής. Στην ιατρική, το ξένο έχει αναισθητική δράση και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αναισθητικό αέριο.

9. Μεθάνιο (CH₄)

Το μεθάνιο είναι ο απλούστερος υδρογονάνθρακας και το κύριο συστατικό του φυσικού αερίου. Είναι ένα άχρωμο, άοσμο, εύφλεκτο αέριο. Το συμβατικό εύρος για εύφλεκτα αέρια ορίζεται γενικά στο 0-100% LEL.

Στην ενέργεια, το μεθάνιο χρησιμοποιείται ως πηγή καθαρής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και τη θέρμανση. Στην χημική παραγωγή, το μεθάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρώτη ύλη για την παραγωγή μεθανόλης, ακετυλενίου και άλλων χημικών προϊόντων. Το μεθάνιο προέρχεται κυρίως από την εξόρυξη φυσικού αερίου, καθώς και από βιοαέριο που παράγεται από αναερόβια χώνευση, το οποίο περιέχει επίσης μεγάλη ποσότητα μεθανίου.

10. Αιθάνιο (C₂H₆)

Το αιθάνιο είναι ένα άχρωμο, άοσμο, εύφλεκτο αέριο που βρίσκεται συνήθως στη βιομηχανία πετροχημικών. Υπάρχει κυρίως στο φυσικό αέριο και στο αέριο πυρόλυσης πετρελαίου. Το αιθάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή αιθυλενίου, μιας σημαντικής χημικής πρώτης ύλης που χρησιμοποιείται για την κατασκευή πλαστικών (π.χ. πολυαιθυλένιο), συνθετικών ινών, συνθετικού καουτσούκ και πολλών άλλων χημικών προϊόντων.

11. Προπάνιο (C₃H₈)

Το προπάνιο είναι ένα κοινό αέριο καυσίμου και ένα από τα κύρια συστατικά του υγραερίου (LPG). Σε θερμοκρασία και πίεση δωματίου, το προπάνιο είναι αέριο, αλλά μπορεί να υγροποιηθεί υπό κατάλληλη πίεση για εύκολη αποθήκευση και μεταφορά. Χρησιμοποιείται κυρίως για οικιακή μαγειρική, θέρμανση, καθώς και για βιομηχανική κοπή και συγκόλληση, παράγοντας υψηλή θερμότητα κατά την καύση.

12. Μονοξείδιο του Αζώτου (NO) και Διοξείδιο του Αζώτου (NO₂) (Οξείδια του Αζώτου)

Το μονοξείδιο του αζώτου είναι ένα άχρωμο αέριο. το διοξείδιο του αζώτου είναι ένα κοκκινωπό-καφέ αέριο με οξεία οσμή. Προέρχονται κυρίως από διεργασίες καύσης υψηλής θερμοκρασίας, όπως οι εκπομπές καυσαερίων οχημάτων και η παραγωγή θερμικής ενέργειας.

Τα οξείδια του αζώτου είναι ατμοσφαιρικοί ρύποι που προκαλούν περιβαλλοντικά προβλήματα όπως όξινη βροχή και φωτοχημικό νέφος. Στην χημική παραγωγή, το μονοξείδιο του αζώτου μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως πρώτη ύλη για την παραγωγή νιτρικού οξέος και άλλων χημικών προϊόντων.

Τα οξείδια του αζώτου προέρχονται κυρίως από την καύση καυσίμων και χημικές, ηλεκτρολυτικές και άλλες παραγωγικές διαδικασίες. Το NO₂ ερεθίζει έντονα τα αναπνευστικά όργανα, μπορεί να προκαλέσει οξεία άσθμα και θεωρείται αιτιολογικός παράγοντας για εμφύσημα και καρκίνους του πνεύμονα.

Όρια Έκθεσης:

• Επαγγελματικά Όρια Έκθεσης στο Χώρο Εργασίας: Σύμφωνα με την 2η τροποποίηση του GBZ 2.1-2019 (σε ισχύ από 1 Μαΐου 2025), το PC-TWA για το NO είναι 15 mg/m³. για το NO₂, το PC-TWA είναι 5 mg/m³ και το PC-STEL είναι 10 mg/m³.

• Πρότυπο Ποιότητας Ατμοσφαιρικού Αέρα: Σύμφωνα με το GB 3095-2012, το ετήσιο μέσο όριο για το NO₂ είναι 40 μg/m³, και το ημερήσιο μέσο όριο 24 ωρών είναι 80 μg/m³, το οποίο μετατρέπεται σε περίπου 0,017 ppm και 0,035 ppm.

• Πρότυπο Βιομηχανικών Εκπομπών: Σύμφωνα με το GB 16297-1996, για επιχειρήσεις που ιδρύθηκαν μετά την 1η Ιανουαρίου 1997, το όριο συγκέντρωσης εκπομπών NOx είναι 240 mg/m³. για όσες ιδρύθηκαν πριν, είναι 420 mg/m³. Για την τήξη αλουμινίου, οι επιχειρήσεις δευτερογενούς αλουμινίου πρέπει να συμμορφώνονται με το GB 31574-2015, με όριο εκπομπών NOx 200 mg/m³. Υπάρχουν επίσης ορισμένα τοπικά πρότυπα.

13. Μονοξείδιο του Άνθρακα (CO)

Το CO είναι ένα άχρωμο, άοσμο, τοξικό αέριο. Είναι κυρίως προϊόν ατελούς καύσης υλικών που περιέχουν άνθρακα, όπως τα καυσαέρια οχημάτων και η ατελής καύση άνθρακα. Το CO συνδέεται με την αιμοσφαιρίνη στο αίμα, μειώνοντας την ικανότητά του να μεταφέρει οξυγόνο, οδηγώντας σε υποξία ιστών και δηλητηρίαση.

Στη βιομηχανία, το CO μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην τήξη μετάλλων, όπως στην παραγωγή σιδήρου, όπου το CO δρα ως αναγωγικό μέσο για την αναγωγή σιδήρου από σιδηρομετάλλευμα.

Επιδράσεις Διαφορετικών Συγκεντρώσεων CO στον Ανθρώπινο Οργανισμό:

• Ήπια Δυσφορία: Στα 50-100 ppm, μπορεί να εμφανιστούν ήπιοι πονοκέφαλοι και ζάλη. Υγιείς ενήλικες σε τέτοιο περιβάλλον για μικρό χρονικό διάστημα (π.χ. 1-2 ώρες) μπορεί να αισθανθούν δυσφορία αλλά γενικά μπορούν να το αντέξουν. Επομένως, το συμβατικό εύρος για το CO είναι 0-100 ppm.

• Εμφανής Δυσφορία: Στα 200-300 ppm, θα υπάρξουν εμφανείς πονοκέφαλοι, ναυτία, εμετός και κόπωση. Οι άνθρωποι θα αισθανθούν πολύ άβολα και τα συμπτώματα θα επιδεινωθούν σταδιακά με την πάροδο του χρόνου (π.χ. 2-3 ώρες).

• Σοβαρή Δηλητηρίαση: Στα 800-1200 ppm, εμφανίζονται σοβαρά συμπτώματα όπως κώμα και σπασμοί. Χωρίς άμεση απομάκρυνση από το περιβάλλον, υπάρχει κίνδυνος θανάτου. Σε τόσο υψηλές συγκεντρώσεις, είναι δύσκολο για τους ανθρώπους να αντέξουν για πολύ. απώλεια συνείδησης μπορεί να συμβεί εντός 30 λεπτών έως 1 ώρας.

• Απειλή για τη Ζωή: Πάνω από 3200 ppm, μπορεί να εμφανιστεί αναπνευστική καταστολή και καρδιακή ανακοπή μέσα σε λίγα λεπτά, απειλώντας γρήγορα τη ζωή. Ο ανθρώπινος οργανισμός δυσκολεύεται να αντέξει τόσο υψηλές συγκεντρώσεις CO.

14. Αμμωνία (NH₃)

Η αμμωνία είναι ένα αέριο με οξεία οσμή. Είναι μια σημαντική χημική πρώτη ύλη, που χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή αζωτούχων λιπασμάτων όπως η ουρία και το νιτρικό αμμώνιο. Στην ψύξη, η αμμωνία ήταν κάποτε ένα κοινό ψυκτικό, αλλά η χρήση της είναι πλέον περιορισμένη λόγω της τοξικότητας και της ευφλεκτότητάς της. Στη βιομηχανία κλωστοϋφαντουργίας, η αμμωνία χρησιμοποιείται για την κατασκευή τεχνητών ινών.

Όρια Έκθεσης:

• MAC: 30 mg/m³ (περίπου 41,7 ppm)

• PC-TWA: 20 mg/m³ (περίπου 27,8 ppm)

• PC-STEL: 30 mg/m³ (περίπου 41,7 ppm)

15. Διοξείδιο του Θείου (SO₂)

Το SO₂ είναι ένα άχρωμο, έντονα ερεθιστικό αέριο με οσμή θειικού οξέος, εύκολα διαλυτό στο νερό. Προέρχεται κυρίως από προϊόντα καύσης ορυκτών καυσίμων που περιέχουν θείο, καθώς και από διεργασίες όπως η πυροσυσσωμάτωση μεταλλευμάτων, η λεύκανση μαλλιού και μεταξιού, η χημική πολτοποίηση και η παραγωγή οξέων. Ερεθίζει τον αναπνευστικό σωλήνα, προκαλώντας βρογχίτιδα και άσθμα, και σχηματίζει επίσης όξινη βροχή, βλάπτοντας το οικολογικό περιβάλλον.

Όρια Έκθεσης:

• MAC: 15 mg/m³ (περίπου 5,3 ppm)

• PC-TWA: 5 mg/m³ (περίπου 1,8 ppm)

• PC-STEL: 10 mg/m³ (περίπου 3,5 ppm)

16. Υδρόθειο (H₂S)

Το H₂S είναι ένα άχρωμο αέριο με οσμή σάπιου αυγού. Προέρχεται κυρίως από την εξόρυξη πετρελαίου και φυσικού αερίου και την αποσύνθεση θειούχων ενώσεων στην χημική παραγωγή. Το H₂S είναι ένα εξαιρετικά τοξικό αέριο που προκαλεί σοβαρές βλάβες στο ανθρώπινο αναπνευστικό και νευρικό σύστημα. Στη βιομηχανία, το H₂S μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή θειικού οξέος και άλλων χημικών προϊόντων.

Όρια Έκθεσης (Κίνα):

• MAC: 10 mg/m³ (περίπου 6,5 ppm)

• Τιμή Κατωφλίου: 15 mg/m³ (10 ppm)

• Συγκέντρωση Κρίσιμης Ασφάλειας: 30 mg/m³ (20 ppm)

• Επικίνδυνη Κρίσιμη Συγκέντρωση: 150 mg/m³ (100 ppm)