گاز نیتروژن کاربردها و مسمومیت های ناشی ازآن

                      گاز نیتروژن کاربردها و مسمومیت های ناشی ازآن

دکتر حسین جعفری عضو هیئت علمی  دانشگاه آزاد اسلامی واحد پزشکی تهران  گروه فارماکولوژی 

به نام نامی که نام ها از او نامیده شد.             به نام عالمی که علم ها از او خروشیده شد.

                            به نام عاشقی که عشق ها از او جوشیده شد.

براساس بررسی‌های ۳۰ متخصص وزارت بهداشت و نتیجه آزمایش‌های انجام‌شده مشخص شد که گاز نیتروژن (N2) در سم منتشرشده در مدارس وجود داشته است.

نیتروژن (N2)

واژه نیتروژن از کلمه یونانی nitron به معنی جوش شیرین محلی گرفته شده است که در قرن هفدهم توسط شیمیدان انگلیسی بنام دانیل رادرفورد کشف شد.
بدلیل بی اثر و خنثی بودن گاز نیتروژن "آنتونی لاوازیه" شیمیدان فرانسوی این گاز را ازت ( بدون زندگی ) نامید.
گاز نیتروژن یا ازت کوچکترین عضو از گروه پانزدهم جدول تناوبی است که نماد آن N  و عدد اتمی آن ۷ است. گاز نیتروژن معمولاً به صورت یک گاز غیر فلزی، دو اتمی، بی اثر، بی رنگ، بی مزه و بی بو است که ۷۸% جو زمین را در بر گرفته و عنصر اصلی در بافتهای زنده است.
این عنصر دارای وزن اتمی 14.0067 kg/mol است.
گاز نیتروژن از گروه غیرفلزات بوده و دارای بار الکترون منفی ۳.۰ می‌باشد. گاز نیتروژن پنج الکترون در پوسته خود داشته و در نتیجه در اکثر ترکیبات سه‌ظرفیتی است.
گاز نیتروژن بیشترین عنصر جو کره زمین از نظر حجم است. (۷۸٫۱ % حجمی) و برای اهداف صنعتی با عمل تقطیر هوای مایع بدست می‌آید. ترکیباتی که حاوی این عنصر هستند در فضای بیرونی نیز مشاهده شده اند.

نیتروژن -۱۴در اثر عمل همجوشی هسته‌ای در ستارگان، تولید می‌گردد. گاز نیتروژن از ترکیبات عمده ضایعات حیوانی ( مانند چلغوز، فضله ی مرغان و پرندگان یا کود ) بوده و معمولاً به صورت اوره، اسید اوریک و ترکیباتی از محصولات نیتروژنی یافت می‌شود.
گاز نیتروژن عنصر اصلی اسیدهای آمینه و اسیدهای هسته ای است لذا ماده ای  حیاتی برای ادامه زندگی به شمار می آید.

کاربرد گاز نیتروژن در صنایع غذایی

از کاربرد های آن در صنعت غذایی می توان به موارد زیر اشاره نمود:

نوشیدنی و خوراکی

نیتروژن یک سرد کننده به شمار می آید و این ویژگی آن یکی از مهمترین مشخصات آن می باشد.

حالت مایع آن را معمولا بعنوان سرد کننده و خنک کننده به کار می رود. در ذخیره سازی اسپرم و تخم ها و تحقیقات پزشکی استفاده می شود. در فریز کردن مواد غذایی بدون تغییر در مزه و رنگ و ساختار نیز کاربرد دارد.

 

علاوه بر موارد گفته شده از فاسد شدن مواد غذایی و واکنش آنها با اکسیژن نیز جلوگیری می کند.

در صنعت غذا گاز نیتروژن برای جلوگیری از فساد با اکسیژن یا از طرق قارچ و حشرات مورد استفاده قرار می گیرد .ویژگی خنثی بودن گاز نیتروژن آن را برای بسیاری از کاربردهایی که نیاز به یک گاز پوششی دارند مناسب ساخته است. پوشش دهی با گاز نیتروژن برای محافظت از مایعات و جامدات قابل اشتعال و انفجار از تماس با هوا مناسب است. برخی از ترکیبات شیمیایی خاص، سطوح جامدات و محصولات غذایی ذخیره شده دارای ویژگی هایی هستند که بایستی از خطر تجزیه توسط گاز اکسیژن و یا رطوبت موجود در هوا محافظت شوند. محافظت با گاز نیتروژن می تواند از آسیب به آن ها جلوگیری کند.

  

عمده کاری که گاز نیتروژن در بسته بندی مواد غذایی انجام می دهد, خارج کردن گاز اکسیژن از محیط , قبل از بسته بندی است. درست است که اکسیژن ممکن است باعث خرابی و فاسد شدن مواد غذایی شود اما از پارامترهای بسیار مهم دیگری که باعث خرابی بعضی از مواد غذایی می شود رطوبت است. وقتی نیتروژن در بسته بندی مواد غذایی تزریق می شود علاوه بر اینکه اکسیژن را از محیط خارج می کند ( در واقع جایگزین گاز اکسیژن می شود).

 رطوبت موجود در آن محیط را نیز به واسطه ی ترکیباتی که آن ماده ی غذایی ممکن است قبل از بسته بندی ایجاد کرده باشد از محیط خارج می کند. در نتیجه , این خارج شدن رطوبت و اکسیژن , باعث کنترل آفت هایی میشود که ممکن است درآینده به وجود بیاید .

بسته به نوع مواد و محصولی که شما در آن بسته بندی می کنید ممکن است وظیفه ی نیتروژن تنظیم کردن اتمسفر آن محیط باشد یا ممکن است وظیفه ی خارج کردن کامل اکسیژن از آن محیط را داشته باشد. یعنی یا باید کلا اکسیژن را از محیط خارج کنید , یا باید اکسیژن و میزان اکسیژنی را که ممکن است آن ماده ی غذایی نیاز داشته باشد برای مدت زمان ماندگاری مشخصی تنظیم کنید.در واقع اکسیژن را در آن درصد مورد نظر در آن محیط تنظیم کنید. ازت یا نیتروژن در صورتی که خلوص بالایی داشته باشد یک گاز بدون رنگ، بدون بو و بدون طعم است که در اصطلاح به آن گاز خنثی می‌گویند. از این گاز در صنایع بسته بندی به وفور استفاده می‌شود

 برای تنظیم کردن ممکن است درصدی از نیتروژن و یک مقدار مشخص از اکسیژن لازم باشد در آن محیط وجود داشته باشد. پس بنابراین در بسته بندی های مختلف , بالانس کردن گاز بسته بندی برای نگه داشتن کیفیت آن ماده, نیتروژن کاربرد اصلی را دارد.

این گاز موجب پیشگیری از اکسید شدن روغن موجود در اسنک‌ها  می‌شود و از ایجاد ترکیب‌های سمی و مضر موجود در این بسته‌بندی ها پیشگیری می‌کند. این گاز همان هوایی است که بسیاری از مردم تصور می‌کنند کارخانه های تهیه و تولید اسنک یا مواد غذایی برای سودجویی بیشتر از آن استفاده می‌کنند. در حالی که این هوای همان ازتی است که در این نوع از بسته‌بندی ها دیده می شود.

  

نیتروژن می تواند همراه با گاز کربن دی اکسید جوی در اطراف مواد غذایی ایجاد کند که کمتر با اکسیژن در تماس باشند و مدت ماندگاری آن ها بیشتر شود. این گاز ها باعث می شوند تخریب اکسایشی در مواد غذایی صورت نگیرد و تازه تر بمانند.

کاربرد گاز نیتروژن در خشک کردن دانه های خوراکی

چون نقطه ی شبنم گاز نیتروژن منفی ۶۹ درجه فارنهایت است بنابراین انتخاب ایده آلی است برای خشک کردن دانه های کشاورزی از جمله گندم , جو و سایر محصولاتی که نیاز هست به صورت خشک استفاده شود.این خشک کردن باعث ماندگاری بیشتر دانه ها و حفظ کیفیت آنها می گردد, هر چه کیفیت بذر بیشتر باشد درنتیجه محصول تولیدی از نظر کیفی و کمی بیشتر خواهد شد.

 برای این منظور کمترین میزان خلوصی که تعریف شده است بسته به نوع دانه و محصولی که در نظر دارید آن را خشک کنید از ۹۵ درصد شروع و تا ۹۹/۹۹۹ درصد میتواند متغیر باشد و مورد استفاده قرار بگیرد.

کاربرد های وسیع گاز نیتروژن در صنعت تولید و نگهداری میوه

همانطور که در مباحث پیشین مطرح شد, نیتروژن واریته های بسیار وسیعی در صنایع غذایی و کشاورزی دارد, به طوری که شما میتوانید در یک محیط بسته برای مثال در یک کانتینر یا یک انبار , برای کنترل کردن اتمسفر آن محیط , با استفاده از تزریق گاز نیتروژن مورد نیاز در آنجا میوه انبار کنید و ماندگاری آن را طوری تنظیم کنید که در زمان مورد نظر شما میوه برسد و یا جلوی رسیده شدنش گرفته شود و تحت کنترل خودتان باشد. در این ویدیو درباره کاربرد گاز نیتروژن در صنعت تولید و نگهداری میوه صحبت کرده ام.

در اینجا چه اتفاقی خواهد افتاد و منظور چیست ؟  این یعنی بیزینس در کنترل شماست , شما میوه ای را خریدید , انبار کردید و در جایی نگهداری می کنید مثلا قرار است ۲ یا ۳ ماه دیگر آن را به بازار عرضه کنید با استفاده از این روش می توانید ماندگاری این محصول را در طی این مدت تحت کنترل خود  درآورید.

    

 این کار به وسیله ی تزریق مقدار معینی از گاز نیتروژن در آن محیط در کنار درصد اکسیژنی که برای نگهداری آن نوع خاص از محصول تعریف شده انجام میپذیرد. در نتیجه با این کار شما میتوانید شرایط را تحت کنترل خود در آورده  و جلوی رشد این میوه را بگیرید.

کاربرد گاز نیتروژن در بسته بندی نوشیدنی ها در بطری

پاشش گاز نیتروژن در واقع دمیدن آن به درون مایعات، برای حذف ترکیبات فرار ناخواسته از جمله ترکیبات آلی فرار مفید است که گاهی جهت انجام الزامات مربوط به حذف نا خالصی ها ضروری می باشد. با توجه به خصوصیات شیمیایی و فیزیکی موجود در گاز نیتروژن, در بسته بندی مواد غذایی که به صورت کنسرو , بطری , شرینک و یا حتی به صورت بسته بندی های فله ای انجام می شود و یا در مورد این کپسول کردن  یعنی موادی که به صورت کپسول باید بسته بندی شوند مورد استفاده های خاصی دارد.

وقتی بطری , ظرف , آمپول و یا هر وسیله ای که قرار است حاوی محصولی باشد و آن محصول نسبت به وجود اکسیژن حساس است.

 اکسیژن می تواند روی کیفیت آن محصول اثر بگذارد , بنابراین باید فضای باقیمانده از سر بطری یا آن وسیله را از اکسیژن عاری کرد.

 این کار چگونه انجام می شود؟ بهترین روش تزریق مقدار معینی از نیتروژن مایع در آخرین مرحله ی بسته بندی است. بدین صورت که بعد از شارژ شدن بطری ها یا ظروف مورد نظر و قبل از اینکه به آخرین مرحله از بسته بندی برسد , در داخل آن ماده چند قطره گاز  نیتروژن ( بسته به حجم ماده ) تزریق می شود , این گاز تا فاصله ی بسته شدن در ظرف تبخیر می شود و چون گاز بی اثری نیز هست واکنش خاصی به آن ماده نمی دهد, آن حجم از گاز باعث خروج اکسیژن موجود در فضای باقیمانده ی ظرف می شود , در نتیجه برای نگهداری طولانی مدت و رسیدن به دست مشتری با حفظ کیفیت مطلوب آماده می شود.

   

عوارض گاز N2 یا نیتروژن چیست؟

هر ساله در جهان مردم با تنفس هوایی که حاوی اکسیژن بسیار کمی است کشته می شوند. از آنجایی که 78 درصد هوایی که تنفس می کنیم گاز نیتروژن است، بسیاری از مردم تصور می کنند که نیتروژن مضر نیست. با این حال، نیتروژن تنها زمانی برای تنفس بی خطر است که با مقدار مناسب اکسیژن مخلوط شود.

این دو گاز با حس بویایی قابل تشخیص نیستند. یک محیط غنی شده از نیتروژن که باعث کاهش اکسیژن می شود، تنها با ابزارهای ویژه قابل تشخیص است. اگر غلظت نیتروژن خیلی زیاد باشد (و اکسیژن خیلی کم)، بدن دچار کمبود اکسیژن می شود و خفگی رخ می دهد.

آیا گاز N2 خطرناک است؟

غلظت بالای گاز نیتروژن می تواند به ویژه برای سلامت انسان مضر باشد. نیتروژن می تواند اکسیژن را از هوای محیط در یک فضای بسته جابجا کند که منجر به تجمع خطرناک گاز بی اثر می شود.

عوارض و علائم مسمومیت توسط گاز N2

استنشاق هوایی که عمدتاً حاوی نیتروژن است منجر به علائم مختلفی از اختلالات جسمی و ذهنی می شود. بسته به غلظت نیتروژنی که فرد در معرض آن قرار می گیرد، علائم و نشانه هایی از بیهوشی ناگهانی تا مرگ ناشی از خفگی ممکن است رخ دهد.

گاز نیتروژن چیزی است که ما آن را خفه کننده ساده می نامیم. این بدان معنی است که هیچ آسیب مستقیمی ندارد، اما اگر نیتروژن خالص تنفس کنید، دیگر قادر به تنفس اکسیژن نخواهید بود.

واضح است که نیتروژن سمی نیست، زیرا هوایی که تنفس میکنیم تقریباً چهار پنجم نیتروژن است و ما آن را در تمام طول روز، هر روز، بدون هیچ مشکلی تنفس می کنیم. تنها خطر نیتروژن خالص این است که آزاد کردن مقدار کافی از آن (مخصوصاً در یک فضای بسته) می تواند هوا را به بیرون هدایت کند،

   

نیتروژن گازی بدون رد پا ولی خطرناک 

یکی از خواص گاز نیتروژن که آن را به ویژه خطرناک می کند، خاصیت فیزیکی بی بو بودن آن است. در غیاب دستگاه های تشخیص (دتکتور گاز) نیتروژن، خطر قرار گرفتن کارگران و افراد  در معرض غلظت خطرناک نیتروژن به طور قابل توجهی بالاتر است.

احتمال نشت‌های ناشناخته سیستم‌هایی که بر روی نیتروژن کار می‌کنند، یک نگرانی اصلی نظارتی ایمنی است که دستورالعمل‌های مختلف پیشگیرانه بهداشت حرفه‌ای سعی در رسیدگی به آن دارند.

صرف نظر از مکان صنعتی، ضروری است که همه مدیران فرآیند تولید، تمرین‌های ارزیابی خطر گاز نیتروژن را برای تعیین سطح قرار گرفتن در معرض گاز نیتروژن انجام دهند و اقدامات پیشگیرانه کافی را انجام دهند. همچنین تمامی پرسنل باید در مورد استفاده صحیح از وسایل حفاظت فردی و همچنین اقدامات مناسب جهت انجام در صورت مواجهه تصادفی با عوامل خطرناک آموزش ببینند.

قدرت نیتروژن مایع بسیار زیاد است و اگر نکات احتیاطی رعایت نشود، ممکن است باعث ایجاد خسارت ها و آسیب های زیادی شود. برای مثال به علت اینکه نیتروژن مایع سریعاً به جوش می آید، در هنگام منتقل شدن مرحله مایع به گاز می تواند سریعا فشار زیادی را به وجود بیاورد و یا اگر ازت در ظروف سربسته قرار گیرد، ممکن است باعث ترکیدن و یا منفجر شدن ظرف شود.
همچنین با اضافه کردن مقدار قابل توجهی نیتروژن به هوا، مقدار اکسیژن هوا کم شده و ممکن است باعث خفگی و در نهایت مرگ شود. به همین دلیل از این نوع گاز باید در مکان هایی با تهویه مناسب استفاده شود.

نشانه های مسمومیت:  اختلال در تمرکز،  سرفه های خفیف،   تنگی نفس ، انقباض ناگهانی عضلات نایژه
درد شکم ،احساس خستگی ،  سردرد،  سختی در تنفس ، احساس خفگی ،حالت تهوع، اختلال در اکسیژن رسانی خون

چرا در مسمومیت از گاز نیتروژن استفاده شده است؟
در نهایت از آنجایی که این گاز بیشتر حجم جو زمین را تشکیل داده است، استفاده از آن به تنهایی و در حجم کم خطرناک نیست. اما استفاده از آن تحت شرایطی که اشاره شد، خصوصاً استفاده به مقدار بسیار زیاد و در مکان هایی با تهویه نامناسب، می تواند به سرعت آسیب هایی به دنبال داشته باشد.

اطلاعات ایمنی گاز ازت

گاز ازت بدلیل آرایش الکترونی لایه ی آخر، گازی بی اثر و خنثی است اما نیتروژن موجود در آب و خاک و همچنین بخارات متساعد شده از اکسیدهای نیتروژن در محیط زیست به نیترات و نیتریت تبدیل می شود که با هموگلوبین خون واکنش داده و باعث کاهش توانائی خون در انتقال اکسیژن ، کاهش عملکرد غده تیروئید و کمبود ویتامین A می گردد

هم چنین نیترات و نیتریت تولید شده از گاز نیتروژن یکی از عوامل ایجاد کننده سرطان است. یک شیمیدان فرانسوی اشتباها نام ازت را به معنی مرده یا بدون حیات روی گاز نیتروژن گذاشت. به هر حال ترکیبات نیتروژن در غذاها، مواد آلی، کودها، مواد سمی و مواد منفجره یافت می شود. گاز نیتروژن بی رنگ، بی بو، و در حالت عادی بی اثر است. نقطه جوش آن 195.80 درجه است. گاز نیتروژن می تواند توسط واکنش آب و نیتریت آمونیوم تولید شود. نیترات سدیم و نیترات پتاسیم از تجزیه ترکیبات آلی حاصل می شود. نیترات پتاسیم در مناطق خشک دنیا برای استفاده کودهای ازتی یافت می شود. از دیگر ترکیبات نیتروژن آلی اسید نیتریک، آمونیاک، سیانیدها و اکسیدهای نیتروژن هستند.

چرخه نیتروژن یکی از مهمترین فرایندها در طبیعت برای ارگانیسمهای زند ه است. این چرخه باکترهای نیتروژن دار را به نیتروژن گازی تبدیل می کند.

با توجه به اینکه گاز ازت مایع پس از خروج از سیلندر در مدت بسیار کوتاهی تبدیل به گاز می شود،موضوع خوردن و بلعیدن آن منتفی است اما در هر صورت تماس اتفاقی آن با مخاط دهان و مجاری گوارشی موجب یخ زدگی آنها می شود.

با توجه به اینکه 80% حجم هوا گاز ازت است، استنشاق این گاز ضرری ندارد، اما ممکن است در محیط های محدود در صورت نشت مقادیر قابل توجهی از گاز ازت، این گازجایگزین اکسیژن هوا شده و سبب بروز خطر کمبود اکسیژن و خفگی گردد. کمبود اکسیژن در هوا می تواند سبب سردرد، زنگ زدن در گوشها، سرگیجه، کسالت، بیهوشی، حالت تهوع، و از کار فتادگی حواس شود. در صورتیکه 12 تا 16 درصد اکسیژن در محیط وجود داشته باشد.

.................................................................................................................................

بیدارشو                                  زندگی کوچه سبزی ست                 میان دل و دشت

                  که در ان نیست                                  به جز عشق وگذشت

زندگی مزرعه خوبی هاست                                     زندگی راه رسیدن به خدا ست