مقدمه و مشخصات برخی گازهای رایج و گازهای سمی خطرناک

1نیتروژن (N2)

نیتروژن فراوان ترین گاز در هوا است که حدود ۷۸ درصد از حجم هوا را تشکیل می دهد. این گاز بی رنگ، بی بو و بی مزه است. خواص شیمیایی آن نسبتاً پایدار است.که واکنش با سایر مواد را در دمای اتاق دشوار می کند.

در صنعت، نیتروژن دارای طیف گسترده ای از کاربردهای مختلف است، مانند استفاده از آن در بسته بندی مواد غذایی برای جلوگیری از اکسیداسیون و خراب شدن.می تواند به عنوان یک گاز محافظ برای جلوگیری از مواد به راحتی اکسید شده از تماس با اکسیژن عمل کند.

2اکسیژن (O2)

اکسیژن حدود ۲۱٪ از حجم هوا را تشکیل می دهد. این یک گاز بی رنگ و بی بو است که از احتراق و تنفس پشتیبانی می کند. هنگامی که غلظت اکسیژن کمتر از ۱۹.۵٪ VOL باشد، هیپوکسی است؛ بالاتر از ۲۳.5 درصد VOL حالت هیپروکسیک استبنابراین، آشکارسازهای اکسیژن معمولی به طور کلی دارای یک آژیر پایین در 19.5٪ VOL و آژیر بالا در 23.5٪ VOL هستند.

در زمینه پزشکی، اکسیژن برای کمک های اولیه و درمان بیماری های هیپوکسی استفاده می شود. در صنعت، اکسیژن در فولاد سازی استفاده می شود، واکنش با کوک برای تولید مونوکسید کربن،که سپس سنگ آهن را کاهش می دهد.در زمینه هوافضا، اکسیژن مایع به عنوان اکسید کننده برای موتورهای موشک، موتورهای موشک استفاده می شود.

3دی اکسید کربن (CO2)

دی اکسید کربن یک گاز بی رنگ و بی بو است. محتوای آن در هوا حدود ۰.۰۴٪ است. منابع دی اکسید کربن گسترده هستند، از جمله تنفس بیولوژیکی و احتراق سوخت های فسیلی.

در صنعت، دی اکسید کربن در تولید نوشیدنی های گازی استفاده می شود.آتش خاموش کننده های CO2 از این واقعیت استفاده می کنند که CO2 از احتراق پشتیبانی نمی کند و از هوا متراکم تر است تا آتش را خاموش کنددر کشاورزی، CO2 در کشت گلخانه ای برای افزایش غلظت CO2 و ترویج فتوسنتز گیاهان استفاده می شود.

محدودیت های قرار گرفتن در معرض:

• محل کار:با توجه به GBZ 2.1-2019 ، PC-TWA برای CO2 9000 mg / m3 و PC-STEL 18000 mg / m3 است. تبدیل شده ، PC-TWA تقریباً 5000 ppm و PC-STEL تقریباً 10000 ppm است.

• استاندارد محیط زیست داخلی:استاندارد کیفیت هوا در محیط داخلی چین می گوید که غلظت CO2 در محیط داخلی نباید بیش از 1000 ppm باشد.

4آرگون (Ar)

آرگون حدود 0.934٪ از حجم هوا را تشکیل می دهد. این یک گاز بی اثر با خواص شیمیایی بسیار غیر فعال است.

در جوش، آرگون به عنوان یک گاز محافظ برای جلوگیری از اکسیداسیون فلز در طول جوش استفاده می شود، به طور گسترده ای در جوش فولاد ضد زنگ و آلیاژ آلومینیوم استفاده می شود. در روشنایی، آرگون برای پر کردن لامپ استفاده می شود،کاهش تبخیر رشته و افزایش عمر لامپ.

5هلیوم (He)

هلیوم یک گاز بی رنگ، بی بو و غیر قابل اشتعال است. این سخت ترین گاز برای مایع سازی است. خواص شیمیایی آن بسیار پایدار است.

در هوافضا، هلیوم برای باد دادن هواپیماها و بادکنک ها استفاده می شود زیرا از هوا سبک تر و ایمن تر است. در غواصی، هلیوم با اکسیژن برای غواصی در اعماق دریا مخلوط می شود تا از بیماری کاهش فشار جلوگیری شود.در صنعت الکترونیک، هلیوم برای خنک سازی و محافظت در طول تولید نیمه هادی استفاده می شود.

6. نئون (Ne)

نئون یک گاز نادر، بی رنگ و بی بو است. هنگامی که تخلیه می شود، نور قرمز نارنجی روشن تولید می کند. بر اساس این ویژگی، عمدتاً در ساخت علائم نئون استفاده می شود.و رنگهاى گوناگون به آنها مى دهيمدر تکنولوژی لیزر، نئون همچنین می تواند به عنوان گاز پرکننده برای انواع خاصی از لیزرها استفاده شود.

7کریپتون (Kr)

کریپتون یک گاز بی رنگ و بی بو است. هنگامی که تخلیه می شود نور سفید تولید می کند و اغلب برای تولید تجهیزات روشنایی با روشنایی بالا مانند فلش استفاده می شود. در صنعت الکترونیک،کریپتون همچنین در برخی فرآیندهای تولید نیمه هادی خاص و ساخت دستگاه به عنوان گاز محافظ استفاده می شود..

8زینون (Xe)

زینون یک گاز بی اثر است که هنگام تخلیه، نور آبی و سفید شدید تولید می کند. در روشنایی، لامپ های زینون دارای ویژگی های روشنایی بالا و دمای رنگ بالا هستند.معمولا برای چراغ های جلو خودرو و روشنایی صحنه استفاده می شوددر پزشکی، زِنون اثر بی حسی دارد و می تواند به عنوان یک گاز بی حسی استفاده شود.

9متان (CH4)

متان ساده ترین هیدروکربن و جزء اصلی گاز طبیعی است. این یک گاز بی رنگ، بی بو و قابل اشتعال است. محدوده معمولی برای گاز های قابل اشتعال به طور کلی در 0-100٪ LEL تنظیم شده است.

در انرژی، متان به عنوان یک منبع انرژی پاک برای تولید برق و گرمایش استفاده می شود. در تولید شیمیایی، متان می تواند به عنوان یک ماده خام برای تولید متانول، استیلن،و سایر محصولات شیمیاییمتان عمدتا از استخراج گاز طبیعی و همچنین از بیوگاز تولید شده توسط هضم بی هوا، که همچنین حاوی مقدار زیادی متان است.

10اتان (C2H6)

اتان یک گاز بی رنگ، بی بو و قابل اشتعال است که معمولاً در صنعت پتروشیمی یافت می شود. این گاز عمدتاً در گاز طبیعی و گاز کرک نفتی وجود دارد. اتان می تواند برای تولید اتیلن استفاده شود.یک ماده خام شیمیایی مهم که برای تولید پلاستیک استفاده می شود (e(به عنوان مثال، پلی اتیلن) ، الیاف مصنوعی، لاستیک مصنوعی و بسیاری از محصولات شیمیایی دیگر.

11پروپان (C3H8)

پروپان یک گاز سوخت رایج است و یکی از اجزای اصلی گاز نفت مایع (LPG) است. در دمای اتاق و فشار، پروپان گازی است.اما می تواند تحت فشار مناسب برای ذخیره سازی و حمل و نقل آسان مایع شوداین ماده عمدتاً برای پخت و پز خانگی، گرمایش و همچنین برش و جوش صنعتی استفاده می شود و هنگام سوختن حرارت بالایی تولید می کند.

12اکسید نیتریک (NO) و دی اکسید نیتروژن (NO2)

اکسید نیتریک یک گاز بی رنگ است؛ دی اکسید نیتریک یک گاز قهوه ای قرمز و بوی تند دارد.آنها عمدتا از فرایندهای احتراق با دمای بالا مانند گازهای خروجی خودرو و تولید انرژی حرارتی حاصل می شوند..

اکسید های نیتروژن آلاینده های هوا هستند که باعث مشکلات زیست محیطی مانند باران اسیدی و دود فتوشیمی می شوند.اکسید نیتریک همچنین می تواند به عنوان یک ماده خام برای تولید اسید نیتریک و سایر محصولات شیمیایی استفاده شود..

اکسید های نیتروژن عمدتاً از احتراق سوخت و فرآیندهای شیمیایی، الکتروپلاستی و سایر فرآیندهای تولید حاصل می شوند.و یک عامل باعث ایجاد ایمفیزیم و تومورهای ریه می شود..

محدودیت های قرار گرفتن در معرض:

• محدودیت های قرار گرفتن در معرض کار:با توجه به دومین اصلاحات GBZ 2.1-2019 (فعال از 1 مه 2025) ، PC-TWA برای NO 15 mg/m3 است؛ برای NO2، PC-TWA 5 mg/m3 و PC-STEL 10 mg/m3 است.

• استاندارد کیفیت هوای محیط:بر اساس GB 3095-2012، حد متوسط سالانه NO2 40 μg/m3 و حد متوسط 24 ساعته 80 μg/m3 است که تقریباً به 0.017 ppm و 0.035 ppm تبدیل می شود.

• استاندارد انتشار صنعتی:بر اساس GB 16297-1996، برای شرکت هایی که پس از 1 ژانویه 1997 تاسیس شده اند، محدوده غلظت انتشار NOx 240 mg/m3 است؛ برای شرکت هایی که قبل از آن تاسیس شده اند، 420 mg/m3 است.شرکت های آلومینیوم ثانویه باید با GB 31574-2015 مطابقت داشته باشند.، با محدودیت انتشار NOx 200 mg/m3 نیز برخی از استانداردهای محلی وجود دارد.

13مونوکسید کربن (CO)

CO یک گاز بی رنگ، بی بو و سمی است. این گاز عمدتاً محصول احتراق ناقص مواد حاوی کربن، مانند دود خودرو و احتراق ناقص زغال سنگ است.CO به هموگلوبین خون متصل می شود، ظرفیت حمل اکسیژن آن را کاهش می دهد که منجر به هیپوکسی بافت و مسمومیت می شود.

در صنعت، CO را می توان در ذوب فلز، مانند آهن سازی، که در آن CO به عنوان یک عامل کاهش دهنده برای کاهش آهن از سنگ آهن استفاده کرد.

اثرات غلظت های مختلف CO بر بدن انسان:

• ناراحتی خفیف:در 50-100 ppm، سردرد و سرگیجه خفیف ممکن است رخ دهد. بزرگسالان سالم در چنین محیطی برای مدت کوتاهی (به عنوان مثال، 1-2 ساعت) ممکن است احساس ناراحتی کنند اما به طور کلی می توانند آن را تحمل کنند. بنابراین،محدوده معمولی برای CO 0-100 ppm است.

• ناراحتی آشکار:در 200-300 ppm، سردرد، تهوع، استفراغ و خستگی آشکار وجود دارد. مردم احساس ناراحتی می کنند و علائم به تدریج در طول زمان (به عنوان مثال، 2-3 ساعت) بدتر می شوند.

• مسمومیت شدید:در 800 تا 1200 ppm، علائم شدید مانند کما و تشنج رخ می دهد. بدون حذف فوری از محیط زیست، خطر مرگ وجود دارد.براي مردم سخته که مدت زيادي تحمل کنن؛ از دست دادن هوشیاری ممکن است در عرض 30 دقیقه تا 1 ساعت رخ دهد.

• خطر جان:بالاتر از 3200 ppm، افسردگی تنفسی و توقف قلبی می تواند در عرض چند دقیقه رخ دهد، که به سرعت زندگی را به خطر می اندازد. بدن انسان به سختی می تواند چنین غلظت های CO بالا را تحمل کند.

14آمونیاک (NH3)

آمونیاک یک گاز با بوی تند است. این یک ماده خام شیمیایی مهم است که عمدتاً برای تولید کودهای نیتروژنی مانند اوریا و نیترات آمونیم استفاده می شود. در یخچال، آمونیاک به عنوان یک ماده خام برای تولید مواد غذایی استفاده می شود.آمونیاک یک بار یک خنک کننده رایج بودآمونیاک در صنعت نساجی برای تولید الیاف مصنوعی استفاده می شود.

محدودیت های قرار گرفتن در معرض:

• MAC: 30 mg/m3 (تقریباً 41.7 ppm)

• PC-TWA: 20 mg/m3 (تقریبا 27.8 ppm)

• PC-STEL: 30 mg/m3 (تقریباً 41.7 ppm)

15دی اکسید گوگرد (SO2)

SO2 یک گاز بی رنگ و شدید تحریک کننده با بوی شبیه اسید سولفوریک است که به راحتی در آب محلول می شود. این گاز عمدتا از محصولات احتراق سوخت های معدنی حاوی گوگرد حاصل می شود.همچنین از فرایندهایی مانند سرخ کردن سنگ آهن فلزی، سفید کردن پشم و ابریشم، پالپینگ شیمیایی و تولید اسید. این باعث تحریک دستگاه تنفسی می شود و باعث برونشیت و آسم می شود و همچنین باران اسیدی ایجاد می کند که به محیط زیست آسیب می رساند.

محدودیت های قرار گرفتن در معرض:

• MAC: 15 mg/m3 (تقریباً 5.3 ppm)

• PC-TWA: 5 mg/m3 (تقریبا 1.8 ppm)

• PC-STEL: 10 mg/m3 (تقریباً 3.5 ppm)

16سولفید هیدروژن (H2S)

H2S یک گاز بی رنگ با بوی تخم مرغ فاسد است. این گاز عمدتاً از استخراج نفت و گاز و تجزیه سولفید در تولید شیمیایی حاصل می شود.H2S گاز بسیار سمی است که باعث آسیب شدید به سیستم تنفسی و عصبی انسان می شوددر صنعت، H2S می تواند برای تولید اسید سولفوریک و سایر محصولات شیمیایی استفاده شود.

محدودیت های قرار گرفتن در معرض (چین):

• MAC: 10 mg/m3 (تقریبا 6.5 ppm)

• مقادیر محدودی: 15 mg/m3 (10 ppm)

• غلظت حیاتی ایمنی: 30 mg/m3 (20 ppm)

• غلظت حیاتی خطرناک: 150 mg/m3 (100 ppm)

17فسفین (PH3)

فوسفین یک گاز بسیار سمی است. تنفس باعث آسیب به سیستم تنفسی، سیستم عصبی و قلب می شود. غلظت بالا می تواند در مدت کوتاهی منجر به مرگ شود.حتی قرار گرفتن طولانی مدت در معرض غلظت های پایین می تواند باعث مسمومیت مزمن شود، مانند سرگیجه، تهوع و خستگی.

این ماده عمدتاً از هیدرولیز فسفیدهای فلزی مانند فسفید آلومینیوم حاصل می شود. در انبار دانه ها، فسفید آلومینیوم به عنوان یک مواد ضد حشرات برای جلوگیری از حشرات استفاده می شود.فسفید آلومینیوم با بخار آب در هوا واکنش نشان می دهد تا فسفین تولید کندعلاوه بر این، درمان نادرست زباله های صنعتی حاوی فسفر نیز می تواند باعث تولید فسفن شود.

محدودیت های قرار گرفتن در معرض:MAC چین برای فسفین 0.3 mg/m3 (تقریبا 0.22 ppm) است.