一般的なガスと有毒危険ガスの紹介と特徴

1. 窒素 (N₂)

窒素は空気中で最も豊富なガスであり、空気の体積の約78%を占めます。無色、無臭、無味のガスです。化学的性質は比較的安定しており、室温では他の物質と反応しにくいです。

工業分野では、窒素は食品包装で酸化や腐敗を防ぐために使用されるなど、幅広い用途があります。化学生産では、酸化されやすい物質が酸素に接触するのを防ぐための保護ガスとして機能します。

2. 酸素 (O₂)

酸素は空気の体積の約21%を占めます。無色、無臭のガスで、燃焼と呼吸を支えます。酸素濃度が19.5% VOL未満の場合は低酸素症、23.5% VOLを超える場合は高酸素状態となります。そのため、一般的な酸素検出器は通常、19.5% VOLに低アラーム、23.5% VOLに高アラームが設定されています。

医療分野では、酸素は応急処置や低酸素症疾患の治療に使用されます。工業分野では、酸素は製鋼に使用され、コークスと反応して一酸化炭素を生成し、それが鉄鉱石を還元します。航空宇宙分野では、液体酸素はロケットエンジンの酸化剤として使用され、ロケットを推進します。

3. 二酸化炭素 (CO₂)

二酸化炭素は無色、無臭のガスです。空気中の含有量は約0.04%です。CO₂の発生源は、生物の呼吸や化石燃料の燃焼など多岐にわたります。

工業分野では、CO₂は炭酸飲料の製造に使用されます。消火活動では、CO₂消火器は、CO₂が燃焼を支持せず、空気より重いという性質を利用して火災を消火します。農業分野では、CO₂は温室栽培でCO₂濃度を高め、植物の光合成を促進するために使用されます。

暴露限界:

• 職場: GBZ 2.1-2019によると、CO₂のPC-TWAは9000 mg/m³、PC-STELは18000 mg/m³です。換算すると、PC-TWAは約5000 ppm、PC-STELは約10000 ppmです。

• 室内環境基準: 中国の室内空気質基準では、室内のCO₂濃度は1000 ppmを超えてはならないと規定されています。

4. アルゴン (Ar)

アルゴンは空気の体積の約0.934%を占めます。化学的性質が非常に不活性な不活性ガスです。

溶接では、アルゴンは溶接中の金属の酸化を防ぐためのシールドガスとして使用され、ステンレス鋼やアルミニウム合金の溶接に広く応用されています。照明では、アルゴンは電球に充填され、フィラメントの蒸発を抑え、電球の寿命を延ばします。

5. ヘリウム (He)

ヘリウムは無色、無臭、不燃性のガスです。液化が最も難しいガスです。化学的性質は非常に安定しています。

航空宇宙分野では、ヘリウムは空気より軽く安全であるため、飛行船や気球の膨張に使用されます。潜水では、ヘリウムは深海潜水で減圧症を防ぐために酸素と混合されます。エレクトロニクス産業では、ヘリウムは半導体製造中の冷却と保護に使用されます。

6. ネオン (Ne)

ネオンは希ガスで、無色無臭です。放電すると明るいオレンジレッドの光を発します。この特性に基づいて、主にネオンサインの製造に使用され、様々な色を与えます。レーザー技術では、ネオンは特定の種類のレーザーの充填ガスとしても使用できます。

7. クリプトン (Kr)

クリプトンは無色無臭のガスです。放電すると白色光を発し、フラッシュランプなどの高輝度照明機器の製造によく使用されます。エレクトロニクス産業では、クリプトンは特定の特殊半導体製造プロセスやデバイス製造で保護ガスとしても使用されます。

8. キセノン (Xe)

キセノンは不活性ガスで、放電すると強い青白色の光を発します。照明では、キセノンランプは高輝度と高色温度の特徴を持ち、自動車のヘッドライトや舞台照明に一般的に使用されます。医療では、キセノンは麻酔効果があり、麻酔ガスとして使用できます。

9. メタン (CH₄)

メタンは最も単純な炭化水素であり、天然ガスの主成分です。無色、無臭、可燃性のガスです。可燃性ガスの一般的な範囲は通常0〜100% LELに設定されています。

エネルギー分野では、メタンは発電や暖房用のクリーンエネルギー源として使用されます。化学生産では、メタンはメタノール、アセチレンなどの化学製品を製造するための原料として使用できます。メタンは主に天然ガス採掘から得られるほか、嫌気性消化によって生成されるバイオガスからも得られ、これも大量のメタンを含んでいます。

10. エタン (C₂H₆)

エタンは無色、無臭、可燃性のガスで、石油化学産業で一般的に見られます。主に天然ガスや石油分解ガスに含まれています。エタンはエチレンの製造に使用でき、エチレンはプラスチック（例：ポリエチレン）、合成繊維、合成ゴム、その他多くの化学製品の製造に使用される重要な化学原料です。

11. プロパン (C₃H₈)

プロパンは一般的な燃料ガスであり、液化石油ガス（LPG）の主成分の一つです。常温常圧では気体ですが、適切な圧力下で液化して貯蔵・輸送を容易にすることができます。主に家庭での調理、暖房、工業用の切断や溶接に使用され、燃焼時に高い熱を発生します。

12. 一酸化窒素 (NO) および二酸化窒素 (NO₂) (窒素酸化物)

一酸化窒素は無色のガス、二酸化窒素は刺激臭のある赤褐色のガスです。主に自動車排気ガスや火力発電などの高温燃焼プロセスから発生します。

窒素酸化物は、酸性雨や光化学スモッグなどの環境問題を引き起こす大気汚染物質です。化学生産では、一酸化窒素は硝酸などの化学製品を製造するための原料としても使用できます。

窒素酸化物は主に燃料燃焼や化学、電気めっきなどの生産プロセスから発生します。NO₂は呼吸器系を強く刺激し、急性喘息を引き起こす可能性があり、肺気腫や肺がんの原因因子と考えられています。

暴露限界:

• 職場における許容暴露限界: GBZ 2.1-2019の第2次改正（2025年5月1日発効）によると、NOのPC-TWAは15 mg/m³、NO₂のPC-TWAは5 mg/m³、PC-STELは10 mg/m³です。

• 環境大気質基準: GB 3095-2012によると、NO₂の年平均濃度限界は40 μg/m³、24時間平均濃度限界は80 μg/m³であり、これはそれぞれ約0.017 ppmと0.035 ppmに相当します。

• 工業排出基準: GB 16297-1996によると、1997年1月1日以降に設立された企業の場合、NOx排出濃度限界は240 mg/m³、それ以前に設立された企業の場合は420 mg/m³です。アルミニウム製錬の場合、二次アルミニウム企業はGB 31574-2015を遵守する必要があり、NOx排出限界は200 mg/m³です。一部の地方基準もあります。

13. 一酸化炭素 (CO)

COは無色、無臭、有毒なガスです。主に自動車排気ガスや不完全な石炭燃焼など、炭素含有物質の不完全燃焼の生成物です。COは血液中のヘモグロビンと結合し、酸素運搬能力を低下させ、組織の低酸素症や中毒を引き起こします。

工業分野では、COは金属製錬に使用でき、例えば鉄鉱石から鉄を還元する還元剤として鉄の製造に使用されます。

異なるCO濃度が人体に与える影響:

• 軽度の不快感: 50〜100 ppmでは、軽度の頭痛やめまいが生じることがあります。このような環境に短時間（例：1〜2時間）いる健康な成人でも不快感を感じる可能性がありますが、一般的に耐えられます。したがって、COの一般的な範囲は0〜100 ppmです。

• 明らかな不快感: 200〜300 ppmでは、明らかな頭痛、吐き気、嘔吐、疲労が生じます。人々は非常に不快に感じ、症状は時間とともに徐々に悪化します（例：2〜3時間）。

• 重度の中毒: 800〜1200 ppmでは、昏睡やけいれんなどの重度の症状が発生します。速やかに環境から離れない場合、死に至る危険があります。このような高濃度では、人々は長時間耐えることが難しく、30分から1時間以内に意識喪失する可能性があります。

• 生命の危険: 3200 ppmを超えると、数分以内に呼吸抑制や心停止が発生し、急速に生命を脅かします。人体はこのような高濃度のCOにほとんど耐えられません。

14. アンモニア (NH₃)

アンモニアは刺激臭のあるガスです。尿素や硝酸アンモニウムなどの窒素肥料の製造に主に使われる重要な化学原料です。冷凍分野では、アンモニアはかつて一般的な冷媒でしたが、毒性と可燃性のため、その使用は現在制限されています。繊維産業では、アンモニアは人工繊維の製造に使用されます。

暴露限界:

• MAC: 30 mg/m³ (約41.7 ppm)

• PC-TWA: 20 mg/m³ (約27.8 ppm)

• PC-STEL: 30 mg/m³ (約41.7 ppm)

15. 二酸化硫黄 (SO₂)

SO₂は無色で強い刺激臭のあるガスで、硫酸のような臭いがし、水に容易に溶けます。主に硫黄含有鉱物燃料の燃焼生成物や、金属鉱石の焙焼、羊毛や絹の漂白、化学パルプ製造、酸製造などのプロセスから発生します。気道を刺激し、気管支炎や喘息を引き起こし、また酸性雨を形成して生態環境に害を与えます。

暴露限界:

• MAC: 15 mg/m³ (約5.3 ppm)

• PC-TWA: 5 mg/m³ (約1.8 ppm)

• PC-STEL: 10 mg/m³ (約3.5 ppm)

16. 硫化水素 (H₂S)

H₂Sは無色のガスで、腐卵臭がします。主に石油・ガス採掘や化学生産における硫化物分解から発生します。H₂Sは非常に毒性の高いガスで、人体に深刻な呼吸器系および神経系の損傷を引き起こします。工業分野では、H₂Sは硫酸などの化学製品の製造に使用できます。

暴露限界 (中国):

• MAC: 10 mg/m³ (約6.5 ppm)

• 閾値限界値: 15 mg/m³ (10 ppm)

• 安全重要濃度: 30 mg/m³ (20 ppm)

• 危険重要濃度: 150 mg/m³ (100 ppm)

17. ホスフィン (PH₃)

ホスフィンは非常に毒性の高いガスです。吸入すると呼吸器系、神経系、心臓に損傷を与えます。高濃度では短時間で死に至る可能性があります。低濃度に長期間暴露しても、めまい、吐き気、疲労などの慢性中毒を引き起こす可能性があります。

主にリン化アルミニウムなどの金属ホスフィドの加水分解から発生します。穀物貯蔵では、リン化アルミニウムは殺虫剤として使用されます。リン化アルミニウムは空気中の水蒸気と反応してホスフィンを生成します。さらに、リンを含む産業廃棄物の不適切な処理もホスフィンを生成する可能性があります。

暴露限界: 中国のホスフィンのMACは0.3 mg/m³（約0.22 ppm）です。

18. アルシン (AsH₃)

アルシンは強力な溶血毒です。体内に侵入すると、赤血球中のヘモグロビンと結合し、赤血球の破裂と急性溶血を引き起こします。症状には頭痛、吐き気、嘔吐、腰痛、血色素尿が含まれます。重症の場合は腎不全に至り、死に至ることもあります。

非鉄金属製錬、特にヒ素含有鉱石の製錬中に、鉱石中のヒ素が水素と反応するとアルシンが発生する可能性があります。例えば、鉛、亜鉛などの金属製錬プロセスで、鉱石にヒ素不純物が含まれている場合、高温還元環境下でアルシンが生成される可能性があります。さらに、エレクトロニクス産業では、ヒ化ガリウムなどの化合物が加工中に少量のアルシンを生成する可能性があります。

暴露限界: GBZ 2.1-2019によると、アルシンのMACは0.03 mg/m³（約0.08 ppm）です。