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(yīng)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)遠遠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有限責任公司新建年產(chǎn)30萬噸甲醇項目，在生產(chǎn)準備過程中發(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，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措施進行施救，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。當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(dǎo)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，就會發(fā)生窒息事故。吸入純氮氣時，會因嚴重缺氧引發(fā)窒息甚至導(dǎo)致死亡。
二氧化碳的窒息機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，會因嚴重酸中毒引發(fā)窒息甚至導(dǎo)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，紅細胞在肺內(nèi)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，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。
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送。如果施救人員沒有采取有效的安全措施，如佩戴防護用具、通風(fēng)換氣、設(shè)置監(jiān)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：在沒有做好自身防護措施特別是呼吸防護的時候，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。
在石油化工行業(yè)，可以采取一些安全措施來防止氮氣窒息。例如，可以在工作場所安裝氧氣檢測儀，以監(jiān)測氧氣濃度。如果氧氣濃度低于安全標準，檢測儀會發(fā)出警報。此外，可以定期檢查氮氣管道和設(shè)備，以確保它們沒有泄漏。充有氮氣空間的排放口和開口，在合理條件下盡可能位于遠離人員進出的地方并設(shè)置警示圍欄。在作業(yè)周圍存在氮氣可能造成缺氧，而你又有暴露于氮氣的危險時，必須戴上空氣呼吸器。在進行可能產(chǎn)生氮氣泄漏的作業(yè)時，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施時嚴格遵守應(yīng)遵守操作規(guī)程，并確保作業(yè)人員佩戴適當?shù)姆雷o設(shè)備，如空氣呼吸器。
