معلومة

هل يحتاج الناس إلى النيتروجين من الهواء من أجل الصحة؟

هل يحتاج الناس إلى النيتروجين من الهواء من أجل الصحة؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

هل يمكن للناس أن يتنفسوا أجواء خالية تمامًا من النيتروجين لفترة طويلة؟ أعلم أن النيتروجين ضروري للحياة وبكميات كبيرة ، لكن ربما يمكن للناس أن يأخذوه بالكامل من الطعام ومن البروتينات وما إلى ذلك؟


هل يحتاج الناس إلى النيتروجين من الهواء من أجل الصحة؟

لا. هذا راسخ!

هل يمكن للناس أن يتنفسوا أجواء خالية تمامًا من النيتروجين لفترة طويلة؟

نعم فعلا. راسخ أيضا!

أعلم أن النيتروجين ضروري للحياة وبكميات كبيرة ، لكن ربما يمكن للناس أن يأخذوه بالكامل من الطعام ومن البروتينات وما إلى ذلك؟

كما هو موضح في تعليقات AliceD ، يتم امتصاص غاز النيتروجين (N2) بالكامل من قبل البشر من نظامهم الغذائي ، نظرًا لأن الغلاف الجوي N2 خامل جدًا. كما أنه ليس من الضروري أن يحدث تبادل الغازات في الرئتين.

بعض الأسئلة الإضافية كملحق:

هل يمكن لأحد أن يستبدل N2 في الهواء الجوي بغاز آخر ، وأن يحافظ على حياة الإنسان؟

نعم فعلا. يمكن أن تُعزى جميع الآثار الجانبية إلى تأثيرات الغاز البديل (على سبيل المثال ، قد يكون أثقل أو أخف وزناً أو متساويًا أو أكثر تفاعلًا من N2).

هل يمكن أن يحافظ 100٪ O2 على حياة الإنسان؟

لا ، ولم يتم تسجيل مثل هذه الحالة. تسمم الأكسجين بعد فرط الأكسجة خطير للغاية. ومن المفارقات أن الكثير من الأكسجين يضر أنسجة الرئة والأغشية الظهارية عن طريق الأكسدة ويجعل الرئتين غير قادرة على تبادل الغازات بشكل صحيح ؛ وبالتالي فإن الموت بالاختناق يتبع في مثل هذه الحالات القصوى مثل 100٪ O2.


2.1 تشير الدراسات التي أجريت على البشر إلى أن التعرض طويل الأمد لأكسيد النيتروجين2 قد تقلل المستويات التي لوحظت حاليًا في أوروبا من وظائف الرئة وتزيد من خطر الإصابة بأعراض الجهاز التنفسي مثل التهاب الشعب الهوائية الحاد والسعال والبلغم ، خاصة عند الأطفال. على الرغم من أن بعض الدراسات أظهرت ارتباطات بين NO2 التعرض والوفيات ، الأدلة الحالية ليست كافية لاستنتاج أن الآثار على الوفيات يمكن أن تعزى إلى التعرض طويل الأمد لأكسيد النيتروجين2 نفسها (انظر أيضًا 3.3). أكثر.

2.2 لا2 وحده ثبت أنه يسبب آثارًا صحية حادة في دراسات التعرض البشري الخاضعة للرقابة. لم تكن الدراسات التي أجريت على البشر قادرة على عزل التأثيرات المحتملة لأكسيد النيتروجين2، بسبب الارتباط المعقد بين التركيزات في الهواء المحيط لـ NO2والجسيمات والأوزون. أكثر.

2.3 أظهرت العديد من الدراسات أن NO2 يزيد التعرض من الاستجابة التحسسية لحبوب اللقاح المستنشقة. أكثر.

2.4 يعتبر الأشخاص المصابون بالربو والأطفال بشكل عام أكثر عرضة للإصابة بأكسيد النيتروجين2 مكشوف. أكثر.

2.5 لا يوجد دليل على حد أدنى للتعرض لأكسيد النيتروجين2 التي لا يتوقع تحتها أي آثار على الصحة. أكثر.


لماذا نحتاج النيتروجين؟

النيتروجين عنصر مثير للاهتمام لأنه موجود بالتوازن مع الأكسجين. يتمتع الأكسجين بجودة جذرية ومتفجرة بينما يكون النيتروجين أكثر تقييدًا. إذا حل النيتروجين محل الأكسجين ، فسنموت من الاختناق. إذا تمت إزالة النيتروجين من الهواء ، فسوف نحترق من الأكسجين. لذلك فهو جزء من التوازن الواهب للحياة. يوجد حوالي 3.8 رطل من النيتروجين العضوي في الجسم. النيتروجين هو العنصر الحاسم في البروتين. عندما نتحدث عن النيتروجين ، فإننا ، بمعنى ما ، نتحدث أكثر عن البروتين. ما يحتوي على النيتروجين في أجسامنا هو الألبومين ومركبات البروتين والعوامل القلوية والأمونيا ومنتجات تكسيرها. النيتروجين ، مع الهيدروجين والأكسجين والكربون ، ضروري للطاقة والقوة والحيوية لجميع الأعضاء. في نظام العضلات ، يتكون الميوسين ، وهو البروتين الأساسي في العضلات ، من 17 في المائة من النيتروجين.

يميل الأشخاص الذين يعانون من النيتروجين الزائد إلى توليد الحرارة المنخفضة والأنسجة الرقيقة والبشرة الداكنة والأكسدة المعيبة في كثير من الأحيان. هناك ميل نحو مشاكل الجهاز العصبي. كما أنها تظهر الخمول ، والنوم العميق ، والتورم الغدي ، والأسنان المترهلة ، وبطء الجروح ، والكسر ، والتئام العظام. في هؤلاء الأشخاص الذين يعانون من زيادة النيتروجين ، يكون الكبد والكلى والأمعاء مرهقين ، وتكون العظام والمفاصل عرضة للإصابة. الحالات العقلية التي يميلون إلى امتلاكها هي حالات اللاوعي ، والحزن ، والمليئة بالمخاوف والقلق. كما أنهم يعانون من شرود الذهن والنعاس ونزلات البرد والإنفلونزا. بشكل عام ، مناعتهم ناقصة وجسمهم حمضي تمامًا. عقليًا ، يميل الأشخاص الذين يعانون من فائض النيتروجين إلى التعرض للصدمة من الخوف والحزن والفشل والعمليات والحوادث لأن أعصابهم غير متوازنة وعالية التوتر. بشكل عام ، يميل الأشخاص الفائضون من النيتروجين إلى تناول كميات زائدة من الأطعمة اللحمية ، نتيجة التسمم الذاتي ، والذي بدوره يضعف أجهزتهم العاطفية والجسدية والمناعة.

يميل الأشخاص الذين يعانون من نقص النيتروجين إلى أن يكونوا عكس المحافظين ، فهم يميلون إلى الإصابة بالطفح الجلدي والسلوك القهري ويكونون غير صبورين وسريعًا في الحكم والتصرف. اكتئابهم شديد ولباقتهم ضئيلة. يميل هؤلاء الأشخاص إلى انخفاض الحيوية والحالة العاطفية غير المنتظمة ، فضلاً عن الحالة العقلية. إن علاج الأشخاص الذين يعانون من انخفاض النيتروجين ليس مجرد زيادة في البروتين ، فهم يحتاجون إلى كمية معينة من النيتروجين الحر ، والمتوفر في جو غني بالنيتروجين ، كما هو الحال في المناخ الرطب الدافئ ، كما هو الحال في كاليفورنيا أو هاواي أو فلوريدا. تشجع أي مواقع ذات ارتفاع منخفض وكثير من الغطاء النباتي بشكل تعاطفي تحسين التمثيل الغذائي للنيتروجين وانخفاض احتباس النيتروجين في
هيئة. علامات نقص النيتروجين هي الضعف ، التنميل ، الضعف العضلي ، التعب ، الشرود الذهني ، انعدام الطاقة الجنسية ، المراق ، قلة الرغبة في العمل ، تشقق الأوتار ، وضعف الدماغ.

تشمل الأطعمة الغنية بالنيتروجين جميع الأطعمة البروتينية ، والتوابل ، والمكسرات ، واللوز ، والجوز ، والفاصوليا ، والعدس ، والمكسرات ، والبازلاء المجففة ، والسبيرولينا ، والكلوريلا ، والطحالب بشكل عام.


النيتروجين في الهواء يغذي المحيطات

كتبت دراسة من جامعة جنوب كاليفورنيا استمرت لعقد من الزمان نهاية لغز طويل الأمد: من أين تحصل الكائنات البحرية في المحيطات الاستوائية على النيتروجين الذي تحتاجه لتنمو؟

في هذه العملية ، قد تساعد الدراسة أيضًا في شرح كيفية اختفاء أطنان من ثاني أكسيد الكربون في المحيط كل يوم ، مما يؤدي إلى إبطاء تقدم ظاهرة الاحتباس الحراري.

النيتروجين هو لبنة أساسية للحياة ومغذٍ أساسي للعوالق النباتية والحياة المائية الأخرى. لطالما عرف علماء الأحياء أنه مع تحلل المادة العضوية الميتة في أعماق المحيط ، يتحرر النيتروجين وينجرف إلى الأعلى.

تكمن المشكلة في أنه لا يوجد ما يكفي من النيتروجين الذي يرتفع لتغذية الحياة المزدحمة بالقرب من السطح.

في ورقة بحثية تم اختيارها للتعليق على العدد الحالي من مجلة Nature ، أكد فريق بقيادة عالم المحيطات البيولوجي دوغلاس كابوني من كلية الآداب والفنون والعلوم في USCC أن بعض الكائنات الحية المائية تسحب كميات هائلة من النيتروجين من الهواء.

أشارت التقديرات السابقة إلى أن تثبيت النيتروجين من الغلاف الجوي يلعب دورًا ثانويًا جدًا في المحيطات. يصف مصطلح "التثبيت" العملية التي يتم من خلالها تحويل ثنائي النيتروجين ، وهو غاز خامل ، إلى أشكال كيميائية قابلة للاستخدام مثل النترات ومركب من النيتروجين والأكسجين.

أشارت التقديرات الجيوكيميائية الحديثة إلى دور أكبر في تثبيت النيتروجين. تقدم دراسة كابوني أدلة مباشرة.

كتب نيكولاس جروبر من جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، في News & amp Views: قسم الطبيعة. "في جهد شاق ، قاموا بقياس معدلات تثبيت N2. في أكثر من 150 محطة خلال ست رحلات بحرية.

"[تثبيت N2] يوفر النظام البيئي للمحيط المضيء مع مصدر النيتروجين الجديد الذي ينافس الإمداد الرأسي بالنترات."

قال كابوني إن مشروعه ، الذي بدأ في عام 1994 ، أسفر عن "أقوى تقدير" لحجم تثبيت النيتروجين.

وقال: "إنها تقدم تقييماً صارماً لمدى أهمية هذه العملية من الناحية الكمية".

وركزت الدراسة ، التي نُشرت مؤخرًا في دورية Global Biogeochemical Cycles ، على الكائن البحري Trichodesmium ، وهو "المثبت" الأكثر شهرة لنيتروجين الغلاف الجوي.

على الرغم من أنه واحد فقط من العديد من مثبتات النيتروجين في المحيط ، فإن مساهمة Trichodesmium وحدها تزيد بنحو 10 أضعاف عن التقديرات السابقة لتثبيت N2 المحيطي في جميع أنحاء العالم.

كتب غروبر في دورية Nature: "ما يجعل دراسة كابوني وزملائه مثيرة للإعجاب بشكل خاص هو أنهم قدّروا معدلات تثبيت N2 باستخدام مجموعة من الأساليب المستقلة ، لكل منها نقاط قوتها وضعفها. وهذا يؤدي إلى مستوى غير مسبوق من الثقة في التقديرات التي تم الحصول عليها".

الدراسة لها آثار على علم المناخ.

هناك اعتقاد خاطئ قديم ، حتى داخل المجتمع العلمي ، وهو أن التمثيل الضوئي في المحيط يزيل ثاني أكسيد الكربون من الهواء. لكن كابوني وآخرون أشاروا إلى أن ارتفاع النيتروجين من الأعماق يجلب معه ما يكفي من ثاني أكسيد الكربون لتكوين ضوئي بواسطة العوالق النباتية والكائنات البحرية الأخرى.

يمكن فقط لعملية التمثيل الضوئي التي تعتمد على النيتروجين خارج المحيط أن تتسبب في إزالة صافية لثاني أكسيد الكربون من الهواء. قال كابوني إن النيتروجينيات الخارجية من الأنهار ، والترسبات الجوية ، وعلى نطاق أوسع ، تثبيت N2.

تقدير الدراسة الجديدة لتثبيت N2 عالميًا كبير بما يكفي لحساب الامتصاص عن طريق التمثيل الضوئي لـ 1.5 مليار متر من ثاني أكسيد الكربون يُعتقد أنه يدخل المحيط كل عام. يمثل الثيمونت ما بين 10 إلى 20 في المائة من إنتاج الكربون السنوي.

من الناحية النظرية ، إذا أمكن تحسين نمو Trichodesmium ومثبتات النيتروجين الأخرى ، يمكن للمحيطات زيادة امتصاصها لثاني أكسيد الكربون.

نظرًا لأن مثبتات N2 غالبًا ما تكون محدودة بمغذيات أخرى غير النيتروجين - الفوسفور أو الحديد على نحو نموذجي - فإن بذر المحيط بمثل هذه العناصر الغذائية يمكن أن يؤدي إلى بعض الانخفاض في غازات الاحتباس الحراري. في مغامرة تم تأريخها في الطبيعة ، أعار الموسيقار نيل يونغ يخته لمجموعة قامت بتخصيب المياه قبالة هاواي بالبارود الحديدي.

ينصح كابوني بالحذر ، مستشهداً بالدراسات التي تشير إلى أن الإخصاب المحيطي على نطاق واسع قد يجعل الغلاف الجوي في نهاية المطاف أكثر سمية.

لكن حياة كابوني أقنعت المجموعات البحثية في جامعة ميريلاند ومعهد وودز هول لعلوم المحيطات بدمج تثبيت N2 كمتغير في نماذجهم لامتصاص ثاني أكسيد الكربون والدورات الكيميائية الحيوية الأخرى في المحيط.

لقد كانت رحلة طويلة لإثبات أهمية تثبيت النيتروجين ، والذي تم اقتراحه منذ عقود من قبل ، من بين آخرين ، USC Richard C. Dugdale.

قال كابوني: "أظهر ديك لأول مرة في ورقة بحثية صغيرة نشرها في أبحاث أعماق البحار عام 1961 أن هناك بعض تثبيت النيتروجين يحدث في البحر مع الترايكوديسميوم".


غاز النيتروجين ليس شديد التفاعل مع الجزيئات الأخرى في الغلاف الجوي وهو موجود بشكل أساسي في الهواء مثل N2. ينتج سلوك النيتروجين غير التفاعلي عن الروابط الثلاثية القوية التي تتشكل بين أزواج الإلكترونات الثلاثة المشتركة بين ذرتين من النيتروجين. هذه الروابط لها أنصاف أقطار قصيرة نسبيًا ، مما يتطلب المزيد من الطاقة لكسرها. يصبح النيتروجين أكثر تفاعلًا في درجات الحرارة المرتفعة. في درجات الحرارة المنخفضة ، يؤدي وجود محفزات معينة إلى زيادة تفاعل النيتروجين مع الجزيئات الأخرى. أحد التفاعلات الشائعة القائمة على النيتروجين والتي تحدث في الغلاف الجوي هو تكوين أكسيد النيتروجين NO ، أثناء العواصف عندما يضرب البرق.

النيتروجين مهم لجميع الكائنات الحية لأنه يشكل الأساس للعديد من المركبات الضرورية للحياة. تحتوي البروتينات والإنزيمات والهرمونات والكلوروفيل على النيتروجين. تحتوي الأحماض النووية أيضًا على النيتروجين وتشكل سلاسل طويلة من النيوكليوتيدات التي تشكل العمود الفقري للحمض النووي والحمض النووي الريبي. ومع ذلك ، لا يمكن للكائنات الحية استخدام N.2 في شكله الغازي في الغلاف الجوي. يتم تحويل غاز النيتروجين الموجود في الجيوب الهوائية داخل التربة إلى شكل يمكن للنباتات استخدامه من خلال عملية تسمى تثبيت النيتروجين. تشمل الكائنات المثبتة للنيتروجين أنواعًا معينة من البكتيريا والكائنات الدقيقة الأخرى التي تعيش على جذور البقوليات مثل فول الصويا والبرسيم والبرسيم الأحمر. تقوم الكائنات الحية الدقيقة بتحويل N2 إلى مركبات أخرى مثل الأمونيوم والنترات ، والتي تمتصها جذور النباتات. يأكل المستهلكون النباتات ويعيدون في وقت لاحق مركبات النيتروجين إلى التربة من خلال التخلص منها أو التحلل. تقوم النباتات أيضًا بإعادة النيتروجين إلى التربة عندما تتحلل. تقوم الكائنات الدقيقة المثبتة للنيتروجين في التربة بتفكيك هذه المركبات ، وتستمر دورة النيتروجين.


تلوث الهواء

تلوث الهواء هو خطر مألوف على الصحة البيئية. نحن نعلم ما الذي نبحث عنه عندما يستقر الضباب البني فوق مدينة ، أو يتدفق العادم عبر طريق سريع مزدحم ، أو عمود يتصاعد من مدخنة. لا يمكن رؤية بعض تلوث الهواء ، لكن رائحته النفاذة تنبهك.

عندما تم وضع المعايير الوطنية لجودة الهواء المحيط في عام 1970 ، كان يُنظر إلى تلوث الهواء في المقام الأول على أنه تهديد لصحة الجهاز التنفسي. على مدى العقود التالية مع تقدم أبحاث تلوث الهواء ، اتسعت مخاوف الصحة العامة لتشمل أمراض القلب والأوعية الدموية والسكري والسمنة واضطرابات الجهاز التناسلي والعصبي واضطرابات الجهاز المناعي.

يرتبط التعرض لتلوث الهواء بالإجهاد التأكسدي والالتهاب في الخلايا البشرية ، مما قد يرسي الأساس للأمراض المزمنة والسرطان. في عام 2013 ، صنفت الوكالة الدولية لأبحاث السرطان التابعة لمنظمة الصحة العالمية (WHO) تلوث الهواء على أنه مادة مسرطنة للإنسان.

ما هو تلوث الهواء؟

تلوث الهواء هو مزيج من المواد الخطرة من مصادر طبيعية ومن صنع الإنسان.

انبعاثات المركبات وزيوت الوقود والغاز الطبيعي لتدفئة المنازل ، والمنتجات الثانوية للتصنيع وتوليد الطاقة ، وخاصة محطات الطاقة التي تعمل بالفحم ، والأبخرة الناتجة عن الإنتاج الكيميائي هي المصادر الأساسية لتلوث الهواء من صنع الإنسان.

تطلق الطبيعة مواد خطرة في الهواء ، مثل الدخان الناتج عن حرائق الغابات ، والتي غالبًا ما تسببها الرماد والغازات الناتجة عن الانفجارات البركانية والغازات ، مثل الميثان ، التي تنبعث من المواد العضوية المتحللة في التربة.

تلوث الهواء المرتبط بالمرور قد يكون (TRAP) ، من انبعاثات السيارات ، أكثر أشكال تلوث الهواء شهرة. يحتوي على معظم عناصر تلوث الهواء من صنع الإنسان: الأوزون الأرضي ، وأشكال مختلفة من الكربون ، وأكاسيد النيتروجين ، وأكاسيد الكبريت ، والمركبات العضوية المتطايرة ، والهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ، والجسيمات الدقيقة.

الأوزون، وهو غاز في الغلاف الجوي ، غالبًا ما يسمى الضباب الدخاني عندما يكون على مستوى الأرض. يتم إنشاؤه عندما تتفاعل الملوثات المنبعثة من السيارات ومحطات الطاقة والمراجل الصناعية والمصافي والمصادر الأخرى كيميائيًا في وجود ضوء الشمس.

الغازات السامة، والتي تشمل ثاني أكسيد الكربون ، وأول أكسيد الكربون ، وأكاسيد النيتروجين (NOx) ، وأكاسيد الكبريت (SOx) ، وهي مكونات لانبعاثات السيارات والمنتجات الثانوية للعمليات الصناعية.

الجسيمات الدقيقه (PM) يتكون من مواد كيميائية مثل الكبريتات أو النترات أو الكربون أو الغبار المعدني. تحتوي المركبات والانبعاثات الصناعية من احتراق الوقود الأحفوري ودخان السجائر والمواد العضوية المحترقة ، مثل حرائق الغابات ، على جسيمات دقيقة.

مجموعة فرعية من الجسيمات الدقيقة (PM 2.5) أرق 30 مرة من شعرة الإنسان. يمكن استنشاقه بعمق في أنسجة الرئة ويسهم في حدوث مشاكل صحية خطيرة. يمثل PM 2.5 معظم الآثار الصحية بسبب تلوث الهواء في الولايات المتحدة.

المركبات العضوية المتطايرة (VOC) يتبخر عند درجة حرارة الغرفة أو بالقرب منها و mdashhence ، التصنيف متقلب. يطلق عليهم اسم عضوي لأنها تحتوي على الكربون. يتم إطلاق المركبات العضوية المتطايرة عن طريق الدهانات ومواد التنظيف والمبيدات الحشرية وبعض المفروشات وحتى المواد الحرفية مثل الصمغ. يعتبر البنزين والغاز الطبيعي من المصادر الرئيسية للمركبات العضوية المتطايرة ، والتي يتم إطلاقها أثناء الاحتراق.

الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAH) هي مركبات عضوية تحتوي على الكربون والهيدروجين. من بين أكثر من 100 من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات المعروفة بانتشارها على نطاق واسع في البيئة ، تم إدراج 15 في تقرير المواد المسرطنة. بالإضافة إلى الاحتراق ، فإن العديد من العمليات الصناعية ، مثل تصنيع منتجات الحديد والصلب والمطاط ، وكذلك توليد الطاقة ، تنتج أيضًا الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات كمنتج ثانوي. توجد الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات أيضًا في الجسيمات.


نيتروجين سائل

النيتروجين السائل خامل ، عديم اللون ، عديم الرائحة ، غير قابل للتآكل ، غير قابل للاشتعال ، وبارد للغاية. يشكل النيتروجين الجزء الأكبر من الغلاف الجوي (78٪ من حيث الحجم). النيتروجين خامل ولن يدعم الاحتراق ، ومع ذلك فهو لا يدعم الحياة. عندما يتحول النيتروجين إلى سائل فإنه يصبح سائلًا مبردًا.

السوائل المبردة هي غازات مسيلة لها درجة غليان عادية أقل من -150 درجة مئوية (-238 درجة فهرنهايت). تبلغ درجة غليان النيتروجين السائل -195.8 درجة مئوية (-320.5 درجة فهرنهايت). تنتج جميع السوائل المبردة كميات كبيرة من الغاز عندما تتبخر.

التأثيرات الصحية

يمكن أن ينتج تلف الأنسجة الشديد أو الحروق عن التعرض للنيتروجين السائل أو أبخرة النيتروجين الباردة.

كونه عديم الرائحة وعديم اللون والطعم وغير مهيج ، فإن النيتروجين ليس له خصائص تحذيرية. لا يمتلك البشر حواسًا يمكنها اكتشاف وجود النيتروجين. على الرغم من أن النيتروجين غير سام وخامل ، إلا أنه يمكن أن يكون بمثابة خانق بسيط عن طريق إزاحة الأكسجين في الهواء إلى مستويات أقل من تلك المطلوبة لدعم الحياة. استنشاق النيتروجين بكميات كبيرة يمكن أن يسبب الدوخة والغثيان والقيء وفقدان الوعي والموت. قد ينتج الموت عن أخطاء في الحكم أو ارتباك أو فقدان للوعي يمنع إنقاذ الذات. عند انخفاض تركيز الأكسجين ، قد يحدث فقدان الوعي والموت في ثوانٍ ودون سابق إنذار.

يجب ألا يدخل الأفراد ، بما في ذلك عمال الإنقاذ ، المناطق التي يكون فيها تركيز الأكسجين أقل من 19.5٪ ، ما لم يتم تزويدهم بجهاز تنفس مستقل أو جهاز تنفس بخطوط الهواء.

حاويات

يتم تخزين النيتروجين السائل وشحنه ومعالجته في عدة أنواع من الحاويات ، حسب الكمية المطلوبة من قبل المستخدم. أنواع الحاويات المستخدمة هي أسطوانة ديوار ، وأسطوانة السائل المبرد ، وخزان التخزين المبرد.

ديوار

هذا النوع من الحاويات عبارة عن حاوية غير مضغوطة. عادةً ما تكون وحدة قياس سعة الديوار هي اللتر. يتوفر من خمسة إلى 200 لتر ديوار. يمكن إزالة المنتج من ديوار صغيرة عن طريق الصب ، بينما تتطلب الأحجام الأكبر أنبوب نقل. أحيانًا يُشار إلى أسطوانات السوائل المبردة التي تكون عبارة عن أوعية مضغوطة بشكل غير صحيح باسم ديوار.

اسطوانات السائلة المبردة

أسطوانات السائل المبردة هي أوعية ضغط معزولة ومغلفة بتفريغ الهواء. تأتي مجهزة بصمامات تنفيس أمان وأقراص تمزق لحماية الأسطوانات من تراكم الضغط. تعمل هذه الحاويات بضغوط تصل إلى 350 رطل لكل بوصة مربعة ولها سعات تتراوح بين 80 و 450 لترًا من السائل.

خزانات التخزين المبردة

قد تكون الدبابات كروية أو أسطوانية الشكل. يتم تثبيتها في مواقع ثابتة كسفن ثابتة. تم تصميم الخزانات وفقًا لمواصفات ASME للضغوط ودرجات الحرارة المعنية.

استخدم فقط الأوعية المناسبة لمناولة و / أو نقل السوائل المبردة. لا تقم بتخزين النيتروجين السائل في أي حاوية بغطاء محكم ، حيث يساعد الغطاء الفضفاض على منع دخول الهواء والرطوبة إلى الحاوية وفي نفس الوقت يسمح للضغط بالهروب.

اعتبارات السلامة

حروق التلامس البارد

ينتج عن الغازات السائلة أو ذات درجة الحرارة المنخفضة الناتجة عن أي من المواد المبردة المحددة تأثيرات على الجلد مشابهة للحرق. يمكن أن تتسبب درجة حرارة السائل المنخفضة للغاية في حدوث قضمة صقيع شديدة أو تلف العين عند التلامس. تشمل أعراض عضة الصقيع تغير لون الجلد إلى اللون الأبيض أو الأصفر المائل إلى الرمادي وقد يهدأ الألم بعد ملامسة النيتروجين السائل بسرعة. تصبح العناصر التي تتلامس مع النيتروجين السائل شديدة البرودة. قد يؤدي لمس هذه العناصر إلى تمزق اللحم.

الاختناق

يمكن لغاز النيتروجين السائل المنطلق في مكان مغلق أن يحل محل كمية كافية من الأكسجين لجعل الغلاف الجوي غير قادر على الحفاظ على الحياة ويسبب الاختناق دون سابق إنذار. تحدث درجات الاختناق عندما يكون محتوى الأكسجين في بيئة العمل أقل من 20.9٪ من حيث الحجم. تصبح التأثيرات الناتجة عن نقص الأكسجين ملحوظة عند المستويات أدناه

18٪ والموت المفاجئ قد يحدث في

6٪ محتوى الأكسجين من حيث الحجم. يمكن أن يكون هذا الانخفاض في محتوى الأكسجين ناتجًا عن فشل / تسرب الوعاء المبرد أو خط النقل والتبخير اللاحق للمبرد.

انفجار - ضغط

سيؤدي تدفق الحرارة إلى المبردة من البيئة إلى تبخير السائل ومن المحتمل أن يتسبب في تراكم الضغط في أوعية الاحتواء المبردة وخطوط النقل. عند التبخير يتمدد النيتروجين السائل بمعامل 696 يصبح لتر واحد من النيتروجين السائل 24.6 قدم مكعب من غاز النيتروجين. يجب توفير تنفيس كافٍ للضغط لجميع أجزاء النظام للسماح بإخراج الغازات الروتينية ومنع الانفجار.

انفجارات - كيميائية

السوائل المبردة مع نقطة غليان أقل من الأكسجين السائل قادرة على تكثيف الأكسجين من الغلاف الجوي. وبالتالي ، يمكن أن يؤدي التجديد المتكرر للنظام إلى تراكم الأكسجين باعتباره ملوثًا غير مرغوب فيه. قد يحدث تخصيب الأكسجين المماثل حيث يتراكم الهواء المكثف على السطح الخارجي للأنابيب المبردة. ردود الفعل العنيفة ، على سبيل المثال قد يحدث احتراق أو انفجار سريع إذا كانت المواد التي تلامس الأكسجين قابلة للاشتعال.

البنايات

بسبب نسبة التمدد الكبيرة للسائل إلى الغاز (1: 696) ، من المهم توفير تهوية مناسبة في المناطق التي تستخدم النيتروجين السائل. مطلوب ما لا يقل عن ستة تغييرات هواء في الساعة في هذه المناطق.

يجب توفير مراقبة مستوى الأكسجين للمناطق التي قد يحدث فيها إزاحة الأكسجين.

حددت OSHA تركيز أكسجين بنسبة 19.5٪ كحد أدنى للعمل بدون تزويد الهواء.

تذكر أن النيتروجين ليس له خصائص تحذيرية!

التخزين والمناولة

تخزين واستخدام حاويات النيتروجين السائل ذات التهوية الكافية. لا تخزن الحاويات في مناطق محصورة أو في مناطق غير محمية من تقلبات الطقس. تم تجهيز الحاويات المبردة بأجهزة تنفيس الضغط مصممة للتحكم في الضغط الداخلي. في ظل الظروف العادية ، ستقوم هذه الحاويات بتنفيس المنتج بشكل دوري. لا تقم بسد أي جهاز لتخفيف الضغط أو إزالته أو العبث به.

يجب تخزين الحاويات المبردة ومعالجتها ونقلها في وضع رأسي. عند التحرك ، لا تقم أبدًا بإمالة الحاويات أو تحريكها أو لفها على جانبها. استخدم شاحنة يدوية مناسبة لنقل الحاويات الصغيرة. حرك حاوية أكبر بالدفع وليس بالسحب.

استخدم مصاعد الشحن كلما أمكن ذلك لنقل النيتروجين السائل. لا تركب المصعد بالنيتروجين السائل. قم بالترتيبات لشخص ما لإرسال المصعد إلى الشخص المستقبل المنتظر في الطابق المطلوب.

تجنب الصدمات الميكانيكية والحرارية.

لا تترك الوعاء أبدًا دون مراقبة أثناء نقل النيتروجين السائل. تأكد من أن توصيل النيتروجين السائل يقع مباشرة تحت فوهة وعاء الاستقبال. احرص دائمًا على ملء الندارات الدافئة ببطء لتقليل تأثيرات صدمة درجة الحرارة وتقليل تناثر السوائل. لا تملأ الاسطوانات والواردات بأكثر من 80٪ من سعتها.

لا تسمح أبدًا لأي جزء غير محمي من الجسم بالتلامس مع الأنابيب غير المعزولة أو المعدات التي تحتوي على منتج مبرد. ستؤدي البرودة الشديدة إلى التصاق اللحم بسرعة وربما تمزق عند الانسحاب.

إذا كان هناك أي صعوبة في تشغيل صمام الحاوية أو وصلات الحاوية ، فتوقف عن الاستخدام واتصل بالبائع.

لا تقم بإزالة أو تبادل التوصيلات. استخدم فقط التوصيلات المعينة بشكل صحيح. لا تستخدم المحولات.

استخدم فقط خطوط ومعدات النقل المصممة للاستخدام مع السوائل المبردة. قد تصبح بعض اللدائن والمعادن ، مثل الفولاذ الكربوني ، هشة في درجات حرارة منخفضة للغاية وقد تنكسر بسهولة. يجب تجنب هذه المواد في خدمة التبريد.

في أنظمة سحب الغاز ، استخدم صمامات فحص أو أي جهاز حماية آخر لمنع التدفق العكسي في الحاويات. يجب استخدام وسائل تخفيف الضغط في الأنظمة السائلة في الخطوط التي توجد فيها إمكانية لاحتجاز السائل بين الصمامات. يوصى بتوصيل جميع الفتحات بالأنابيب إلى الجزء الخارجي من المبنى.

يجب عدم ترك حاويات السوائل مفتوحة في الغلاف الجوي لفترات طويلة. احتفظ بجميع الصمامات مغلقة وأغطية المخرج في مكانها عندما لا تكون قيد الاستعمال. إذا كان الحظر ناتجًا عن رطوبة متجمدة أو مادة غريبة موجودة في الفتحات وفتحات التهوية ، فاتصل بالبائع للحصول على الإرشادات. قد تؤدي القيود والعوائق إلى زيادة الضغط بشكل خطير. لا تحاول إزالة القيد بدون تعليمات مناسبة. إذا أمكن ، انقل الأسطوانة إلى مكان بعيد.

تخزين Cryovials

استخدم فقط الحاويات المعتمدة من الشركة المصنعة (على سبيل المثال cyrovials) للتخزين في النيتروجين السائل.

يجب على موظفي المختبر توخي الحذر الشديد عند حفظ العينات في النيتروجين السائل. يتكون تخزين النيتروجين السائل من مرحلة سائلة ومرحلة غازية. إذا تم غمر cyrovials في الطور السائل ، يمكن للنيتروجين السائل أن يدخل cyrovials مغلق أثناء التخزين. قد تنفجر القارورة المبردة بعد ذلك عند إزالتها من التخزين بسبب التبخر والتمدد (نسبة التمدد 1: 696) للنيتروجين السائل داخل القارورة المبردة.

لا تقم بتخزين القوارير المبردة في المرحلة السائلة من النيتروجين السائل ما لم يتم اعتمادها بشكل خاص من قبل الشركة المصنعة لتخزين المرحلة السائلة. إذا كان التخزين في مرحلة سائل النيتروجين السائل مطلوبًا ، استخدم فقط المحولات المبردة المعتمدة من الشركة المصنعة والمصممة خصيصًا لتخزين المرحلة السائلة. استخدم الحلقات الحلزونية المعتمدة من المرحلة الغازية والتي يتم إحكامها بعد ذلك في غلاف خارجي واقي مصمم للاستخدام في النيتروجين السائل. يمكن تقليل خطر انفجار القوارير المبردة المخزنة في الطور السائل عن طريق تحريك القوارير المبردة إلى الطور الغازي في حاوية النيتروجين السائل لمدة 24 ساعة على الأقل قبل الإزالة.

معدات الحماية الشخصية (PPE)

يجب أن يكون الموظفون على دراية تامة بالخصائص واعتبارات السلامة قبل السماح لهم بالتعامل مع النيتروجين السائل و / أو المعدات المرتبطة به.

العيون هي الأكثر حساسية للبرد الشديد للنيتروجين السائل وأبخرة. معدات الحماية الشخصية الموصى بها عند التعامل مع النيتروجين السائل أو استخدامه هي واقي كامل للوجه فوق نظارات / نظارات واقية وقفازات عازلة للحرارة فضفاضة مناسبة وقمصان بأكمام طويلة وسراويل بدون أصفاد. بالإضافة إلى ذلك ، يوصى بأحذية الأمان لأولئك الذين يتعاملون مع حاويات النيتروجين السائل.

الإسعافات الأولية

في حالة إصابة شخص ما بسبب النيتروجين السائل ، يجب تقديم علاج الإسعافات الأولية التالي في انتظار رعاية الطبيب فقط إذا لم يكن هناك خطر عليك.

لتلامس الجلد مع النيتروجين السائل المبرد ، قم بإزالة أي ملابس قد تقيد الدورة الدموية في المنطقة المجمدة. لا تفرك الأجزاء المجمدة ، فقد يؤدي ذلك إلى تلف الأنسجة. يجب على الأشخاص المصابين بقضمة الصقيع عدم المشي عليهم. بمجرد أن يتم وضع المنطقة المصابة عمليًا في حمام مائي دافئ لا تزيد درجة حرارته عن 105 درجة فهرنهايت (40 درجة مئوية). لا تستخدم الحرارة الجافة أبدًا.

الأنسجة المجمدة غير مؤلمة وتبدو شمعية مع احتمالية اللون الأصفر. سوف تصبح منتفخة ومؤلمة وعرضة للعدوى عند إذابتها. إذا تم إذابة الجزء المتجمد من الجسم ، فقم بتغطية المنطقة بضمادة جافة معقمة بغطاء واقي كبير الحجم ، في انتظار الرعاية الطبية. في حالة التعرض المكثف ، قم بإزالة الملابس أثناء الاستحمام بالماء الدافئ. لا تستخدم الماء الساخن. اتصل بالطبيب على الفور.

إذا تعرضت العين للبرودة الشديدة للنيتروجين السائل أو أبخرته ، فقم على الفور بتدفئة منطقة قضمة الصقيع بماء دافئ لا تتجاوز درجة حرارته 105 فهرنهايت (40 درجة مئوية) واطلب العناية الطبية على الفور.

خذ نسخة من MSDS إلى الطبيب.

يجب نقل الأشخاص الذين يعانون من نقص الأكسجين إلى الهواء النقي. إذا كانت الضحية لا تتنفس ، قم بإجراء التنفس الاصطناعي. إذا هناك صعوبة في التنفس، وإدارة الأكسجين. احصل على عناية طبية فورية. لا تحاول إنقاذ شخص تم التغلب عليه بسبب نقص الأكسجين. ثم يصبح المنقذ الضحية الثانية.

مراجع

Air Products Safetygram-7: النيتروجين السائل
Air Products Safetygram-27: حاويات السائلة المبردة
دليل الحفظ بالتبريد NuncTM


تتيح التكنولوجيا المتغيرة للعالم للمحاصيل أن تأخذ النيتروجين من الهواء

طورت جامعة نوتنغهام تقنية جديدة رئيسية تمكن جميع محاصيل العالم من أخذ النيتروجين من الهواء بدلاً من الأسمدة باهظة الثمن والمضرة بالبيئة.

يعد تثبيت النيتروجين ، العملية التي يتم من خلالها تحويل النيتروجين إلى أمونيا ، أمرًا حيويًا للنباتات من أجل البقاء والنمو. ومع ذلك ، فإن عددًا قليلاً جدًا من النباتات ، وأبرزها البقوليات (مثل البازلاء والفول والعدس) لديها القدرة على تثبيت النيتروجين من الغلاف الجوي بمساعدة البكتيريا المثبتة للنيتروجين. يجب أن تحصل الغالبية العظمى من النباتات على النيتروجين من التربة ، وبالنسبة لمعظم المحاصيل التي تُزرع حاليًا في جميع أنحاء العالم ، فإن هذا يعني أيضًا الاعتماد على الأسمدة النيتروجينية الاصطناعية.

طور البروفيسور إدوارد كوكينج ، مدير مركز جامعة نوتنغهام لتثبيت محاصيل النيتروجين ، طريقة فريدة لوضع البكتيريا المثبتة للنيتروجين في خلايا جذور النباتات. جاء إنجازه الكبير عندما وجد سلالة معينة من البكتيريا المثبتة للنيتروجين في قصب السكر والتي اكتشف أنها يمكن أن تستعمر داخل الخلايا جميع نباتات المحاصيل الرئيسية. من المحتمل أن يوفر هذا التطور الرائد لكل خلية في النبات القدرة على إصلاح النيتروجين في الغلاف الجوي. الآثار المترتبة على الزراعة هائلة لأن هذه التكنولوجيا الجديدة يمكن أن توفر الكثير من احتياجات النيتروجين للنبات.

لقد أدرك البروفيسور كوكينج ، الخبير العالمي الرائد في علوم النيتروجين والنبات ، منذ فترة طويلة أن هناك حاجة ماسة للحد من تلوث النيتروجين الناجم عن الأسمدة القائمة على النيتروجين. يعد تلوث النترات مشكلة رئيسية وكذلك تلوث الغلاف الجوي بالأمونيا وأكاسيد النيتروجين.

بالإضافة إلى ذلك ، يعد تلوث النترات خطرًا على الصحة ويسبب أيضًا "مناطق ميتة" مستنفدة للأكسجين في مجاري المياه والمحيطات. تقدر دراسة حديثة أن التكلفة السنوية للضرر الناجم عن تلوث النيتروجين في جميع أنحاء أوروبا تبلغ 60 مليار جنيه إسترليني - 280 مليار جنيه إسترليني سنويًا.

وفي حديثه عن التكنولوجيا ، التي تُعرف باسم "N-Fix" ، قال البروفيسور كوكينج: "إن مساعدة النباتات على الحصول بشكل طبيعي على النيتروجين الذي تحتاجه هو جانب أساسي من جوانب الأمن الغذائي العالمي. ويحتاج العالم إلى التخلص من اعتماده المتزايد باستمرار على الأسمدة النيتروجينية الاصطناعية المنتجة من الوقود الأحفوري مع تكاليفها الاقتصادية الباهظة وتلوث البيئة وتكاليف الطاقة المرتفعة ".

إن N-Fix ليس تعديلًا جينيًا ولا هندسة حيوية. إنها بكتيريا طبيعية مثبتة للنيتروجين تمتص النيتروجين من الهواء وتستخدمه. يطبق على خلايا النباتات (داخل الخلايا) عن طريق البذرة ، فإنه يوفر لكل خلية في النبات القدرة على تثبيت النيتروجين. يتم تغليف بذور النباتات بهذه البكتيريا من أجل إنشاء علاقة تكافلية متبادلة المنفعة وإنتاج النيتروجين بشكل طبيعي.

N-Fix عبارة عن طلاء طبيعي لبذور النيتروجين يوفر حلاً مستدامًا للإفراط في استخدام الأسمدة وتلوث النيتروجين. إنه صديق للبيئة ويمكن تطبيقه على جميع المحاصيل. على مدى السنوات العشر الماضية ، أجرت جامعة نوتنغهام سلسلة من البرامج البحثية المكثفة التي أثبتت إثباتًا لمبدأ التكنولوجيا في المختبر وغرف النمو والبيوت الزجاجية.

يحظى قسم علوم النبات والمحاصيل بجامعة نوتنغهام بشهرة دولية كمركز للبحوث الأساسية والتطبيقية ، مما يدعم فهمه للزراعة وإنتاج الغذاء وجودته والبيئة الطبيعية. كما أن لديها واحدة من أكبر مجتمعات علماء النبات في المملكة المتحدة.

Dr Susan Huxtable, Director of Intellectual Property Commercialisation at The University of Nottingham, believes that the N-Fix technology has significant implications for agriculture, she said: "There is a substantial global market for the N-Fix technology, as it can be applied globally to all crops. N-Fix has the power to transform agriculture, while at the same time offering a significant cost benefit to the grower through the savings that they will make in the reduced costs of fertilisers. It is a great example of how University research can have a world-changing impact."

The N-Fix technology has been licensed by The University of Nottingham to Azotic Technologies Ltd to develop and commercialise N-Fix globally on its behalf for all crop species.

Peter Blezard, CEO of Azotic Technologies added: "Agriculture has to change and N-Fix can make a real and positive contribution to that change. It has enormous potential to help feed more people in many of the poorer parts of the world, while at the same time, dramatically reducing the amount of synthetic nitrogen produced in the world."

The proof of concept has already been demonstrated. The uptake and fixation of nitrogen in a range of crop species has been proven to work in the laboratory and Azotic is now working on field trials in order to produce robust efficacy data. This will be followed by seeking regulatory approval for N-Fix initially in the UK, Europe, USA, Canada and Brazil, with more countries to follow.

It is anticipated that the N-Fix technology will be commercially available within the next two to three years.


Nitrogen: The Silent Killer

Nitrogen is an invisible, tasteless and odorless gas that comprises about 78 percent of the air we breathe. But its potential to kill workers in or near confined spaces should never be underestimated.

On Nov. 5, 2005, two contractors working at Valero Energy Corp.'s Delaware City, Del., oil refinery died from nitrogen asphyxiation. Interviews conducted by the Chemical Safety and Hazard Investigation Board (CSB) indicate the two men were assigned to re-attach piping to a vessel as part of preparations to bring the vessel back online.

Based on the results of CSB's investigation at press time the agency is expected to issue its final investigation report in October one possible scenario is the first victim may have inhaled concentrated nitrogen while working outside the confined space, directly above the access opening on top of the reactor, and then passed out and fell into the vessel.

After the first contract worker collapsed inside the vessel, witnesses told CSB the second contract worker entered the vessel, likely in an attempt to rescue his fallen colleague. The two workers "were quickly overcome" by the high-purity nitrogen gas, explains John Vorderbrueggen, PE, CSB's lead investigator for the Valero incident.

"They were in an environment that had probably less than 1 percent oxygen," Vorderbrueggen says. An oxygen concentration below 19 1/2 percent is considered unsafe for workers when the oxygen content drops to about 8 or 10 percent, Vorderbrueggen adds, "you don't have much of a chance."

The Valero incident prompted CSB member John Bresland to remind stakeholders: "Nitrogen is a silent killer."

"You will not recognize you're in trouble in time to take action to save yourself," CSB Investigation Manager Bill Hoyle concurs. "That makes it an extremely hazardous situation, despite the fact that [nitrogen] is the largest constituent of air we breathe."

CSB compiled data from federal agencies, media reports and other sources to track workplace deaths and injuries between 1992 and 2002 that were caused by nitrogen asphyxiation. According to CSB, during that decade there were 85 nitrogen asphyxiation incidents, resulting in 80 fatalities and 50 injuries.

Of those 85 incidents, 67 incidents involved situations in which workers were in or near a confined space.

CSB reviewed the 85 total incidents and identified several major categories of causes:

  • Failure to detect an oxygen-deficient atmosphere In each of the 67 incidents involving confined spaces, personnel failed to detect elevated levels of nitrogen and take appropriate precautions. In the 2005 Valero incident, CSB noted the work permit issued to the contractors did not mention a nitrogen hazard, nor did it require the use of special breathing apparatus.
  • Fatalities and injuries during attempted rescue Approximately 10 percent of fatalities from the CSB data were co-workers attempting to rescue fallen colleagues in confined spaces, as appears to be the case in the Valero incident.
  • Mix-up of nitrogen and breathing air Confusing nitrogen gas with air, and problems with breathing-air delivery systems, accounted for 12 of the 85 total incidents. In one case, workers inadvertently connected the hose for their breathing-air respirator to a pure nitrogen line.

CSB, in a 2003 bulletin titled Hazards of Nitrogen Asphyxiation, discussed a number of "good practices for safe handling of nitrogen." They are detailed here.

OSHA 29 CFR 1910.146 Permit-Required Confined Spaces for general industry requires employers to identify all confined spaces in their workplace and then to determine if any of those are permit-required confined spaces. A permit-required confined space is a confined space containing a hazardous atmosphere, an engulfment hazard, an entrapment or asphyxiation hazard or some other serious safety and health hazard.

As OSHA occupational safety and health specialist Patrick Kapust explains, employers need to clearly understand that confined spaces with elevated nitrogen concentrations (i.e., reduced oxygen concentrations below safe levels) qualify as a permit-required confined space.

"If the confined space contains an actual or potential atmospheric hazard, it's a permit-required confined space," Kapust says.

To warn workers of nitrogen-enriched atmospheres and other permit-required confined spaces, OSHA 29 CFR 1910.146(c)(2) requires the posting of a warning sign for example, "Danger: Permit-Required Confined Space, Do Not Enter" or "any other equally effective means."

CSB, in addition, recommends installing devices such as flashing lights, audible alarms and auto-locking entryways to prevent access. Personal monitors can warn workers via an audible or vibration alarm of low oxygen concentrations.

Continuous Atmospheric Monitoring

Because the atmosphere in a confined space may be unfit for breathing prior to entry, or it may change over time, CSB says the atmosphere in the entire confined space should be tested and confirmed safe before workers enter the space and should be monitored continuously while workers are in the space.

OSHA 29 CFR 1910.146(d)(5)(ii) and (iii) explain: "Test or monitor the permit space as necessary to determine if acceptable entry conditions are being maintained during the course of operations and [w]hen testing for atmospheric hazards, test first for oxygen, then for combustible gases and vapors and then for toxic gases and vapors."

OSHA 1910.146(d)(6) also requires employers to have an attendant outside the permit-required confined space at all times while a worker is inside. The attendant's job is to use instruments to monitor the conditions within the space, to remain in contact with the entrant in case of emergency (and to alert rescuers, if necessary, or perform a non-entry rescue) and to know the hazards of the space and the signs or symptoms of exposure to the space's hazards, among other duties. The attendant should never enter the confined space unless the attendant is part of a rescue team and has been relieved by another attendant.

Ensure Ventilation with Fresh Air

Any time workers are entering a confined space or a small or enclosed area without wearing a supplied-air breathing apparatus, it is critical to provide continuous ventilation with forced-draft fresh air, CSB says. While fresh-air ventilation is not an option when workers are entering a pure nitrogen environment such as when workers are changing a catalyst in a reactor (nitrogen, in such a case, likely would be used to protect the catalyst from being damaged or contaminated by oxygen or moisture) it is particularly applicable when an area recently has been purged with nitrogen or carbon dioxide or some other gas and the area has been brought to the minimum safe breathing level of 19 1/2 percent oxygen.

Ventilation also is needed in rooms and chambers near confined spaces.

CSB, in its 2003 safety bulletin, notes a few of the nitrogen asphyxiation cases between 1992 and 2002 involved people who were not working in the nitrogen-enriched space, room or enclosure but were working close by.

"One aspect of our investigation in the Valero case is the possibility that nitrogen escaping from the open manway may have created a hazardous atmosphere just outside of the confined space," Vorderbrueggen explains. "The first victim may have been overcome while working outside the confine space, above the opening."

Implement a Rescue System

The issue of rescue presents a particularly vexing problem when it comes to workers in nitrogen-enriched confined spaces. Because nitrogen as well as other odorless, colorless gasses is a silent killer, a worker who sees his co-worker lying on the floor of a nitrogen-enriched confined space might think the co-worker was the victim of a fall, a heart attack or some event unrelated to nitrogen asphyxiation. When human instinct kicks in and the worker attempts to save his fallen co-worker, the rescuer often becomes the second victim.

Indeed, Vorderbrueggen points out fatalities in confined spaces "often come in multiples."

The answer, according to CSB, is training, training, training. In addition to training workers on proper rescue procedures, employers need to hammer into workers the awareness that, in the words of Hoyle, "just a few breaths can render them unconscious and unable to safely exit the confined space."

A rescue plan might involve attaching a body harness and lifeline to workers entering confined spaces (although this might not work in narrow-diameter spaces such as furnaces or ducts) or attaching wristlets or anklets to a lifeline and retrieval mechanism to allow the confined space attendant to pull the person out by the arms or legs, according to the CSB bulletin.

Whatever the method of rescue, the hallmarks of good rescue programs include effective means of communicating with personnel inside confined spaces and having the attendant and rescue personnel available at all times, according to the CSB bulletin. And, of course, no one ever should enter a hazardous atmosphere without proper PPE, even to aid a fallen colleague.

According to OSHA 29 CFR 1910.146, employers have the option to provide rescue with in-house personnel or by calling an outside emergency service, but either way the onus is on the employer to make sure the worker is rescued "before any long-term harm comes to that person," OSHA's Kapust explains.

If an outside emergency service is used, employers need to evaluate whether the service has the personnel and resources to respond to the types of confined space hazards at their facility, would be available to respond to a confined space emergency and can get there in a timely manner.

"It wouldn't be adequate, if you had workers going into a nitrogen-enriched atmosphere, to say: 'We're just going to call 9-1-1 if someone goes down,'" Kapust says.

Integrity of Breathing Air

In situations when workers must enter a confined space with an oxygen concentration of less than 19 1/2 percent (or a confined space where the oxygen level might dip below that level), workers must be supplied with breathing air, either through a self-contained breathing apparatus or an airline respirator.

Employers need to have a system in place to protect against any interruption of airflow (such as from a power failure). The system should include an alternate source of power for the air compressors continuous monitoring of air supply routine inspection and replacement of supplied-air hoses and restriction of vehicular traffic in the area of supply hoses (vehicles can inadvertently cause a supply hose to become twisted or obstructed).

Prevent Mix-Ups of Nitrogen and Breathing Air

To prevent interchanging compressed nitrogen with compressed industrial-grade air or compressed breathing-quality air, CSB recommends that cylinders for nitrogen, industrial-grade air and breathing-quality air have distinct, incompatible fittings that cannot be cross-connected. Cylinders should be clearly labeled placing labels on piping systems, compressors and fittings provides additional reminders of which gas is contained inside, according to CSB.

Training is the glue that is necessary to bring these good practices together and make them part of an effective nitrogen-enriched confined space safety program. According to CSB, workers should be trained on the use of ventilation systems, retrieval systems and atmospheric monitoring systems hazard communication mandatory safety practices for entry into confined spaces (such as providing ventilation and an attendant) precautions when working around equipment that may contain elevated levels of nitrogen the reason for special fittings on compressed gas cylinders proper use of air supply equipment and the hazards of nitrogen-enriched atmospheres.

It is on this last point continuously communicating the seriousness of the hazards associated with nitrogen-enriched environments that employers sometimes fall short.

"The challenge is to get workers to recognize that there are no warning associated with it," Vorderbrueggen says. "That's probably where some employers are coming up short. They don't emphasize how risky oxygen-depleted environments can be and how quickly you are taken down.

"There's no fear factor thrown into training for nitrogen awareness."

Such a fear factor might help employers and employees follow the advice of Garvin Branch, an OSHA occupational safety and health specialist in construction: "You treat all confined spaces as if they do have hazardous atmospheres until you've done testing to prove that they don't."


Regaining Control

Reducing the amount of reactive nitrogen that is added to the environment is critical, Galloway says. Of the nitrogen that is created to sustain food production, only about 2�% enters the human mouth, depending on the region. The rest, he says, is lost to the environment: “Unless an equivalent amount is denitrified back to molecular N2, then that means reactive nitrogen is accumulating in the environment, in the atmosphere, in the groundwater, in the soils, in the biota.”

Some solutions are at best long-term, or simply unlikely. If many of the world’s meat-eaters were to switch to a largely vegetarian diet, Townsend says, farmers could plant far less nitrogen-stoked grain, most of which goes to animal feed and sweeteners. But meat consumption in the United States and Asia is rising rather than falling. It has also been suggested that symbiotic bacteria could someday be genetically engineered to bestow grains directly with nitrogen-fixing capability.

A more practical, low-tech, low-cost solution is to improve the ways farmers rotate crops and fertilize their lands, says Stanford University Earth science professor Pamela Matson. In the American Midwest, for example, it’s common for farmers to fertilize their fields in the fall. Winter snow and spring thaw wash away far more fertilizer than stays in the soil. Many farmers in all regions that have especially unpredictable weather intentionally overfertilize, she says, rather than run the risk of running short of nutrients in a year in which conditions would otherwise result in a bumper crop. The alternative, which Matson says some farmers manage well, is to add exactly the right amount of fertilizer exactly when it is needed.

In an effort to better understand the problems associated with changes in the nitrogen cycle and reduce their negative impacts, the Swedish-based International Geosphere𠄻iosphere Programme and the French-based Scientific Committee on Problems of the Environment have teamed up to support the International Nitrogen Initiative (INI). This international project is planned as a three-phase effort to assess the state of the knowledge of nitrogen flows and problems, develop region-specific strategies, and put those strategies into place, with regional centers to be established to carry out these goals. The INI will cosponsor the Third International Nitrogen Conference, scheduled for 12� October 2004 in Nanjing, China. There, scientists will focus on the problems specific to Asia and examine options for increasing food and energy production while reducing nitrogen pollution. During this meeting, the INI Scientific Advisory Committee will meet to plan one or more regional centers for Asia.

Ultimately, however, the answer is to regulate reactive nitrogen the same as other pollutants, Likens says. In Europe, regulations have helped reduce nitrogen pollution, Galloway says. But the United States—not to mention developing nations—has a long way to go, not just in developing regulations, but in understanding the dynamics of the nitrogen cycle, Galloway says.

He cites the example of federal regulations to reduce nitrogen losses from hog farms. 𠇊 lagoon system was mandated to decrease reactive nitrogen𠄼ontaining waste release into waters. The waste was stored in these big lagoons and then aerated—which released ammonia to the atmosphere𠅊nd the sludge was spread onto fields to grow cover crops,” he explains. The system works insofar as it keeps the nitrogen out of the rivers fairly well. 𠇋ut it just transfers [the nitrogen] to the atmosphere,” Galloway says. “You need to have an integrated management policy.”

We know the global nitrogen system is being disrupted, Galloway says. “What we don’t know is the rate that nitrogen is accumulating. And because reactive nitrogen contributes to many environmental issues of the day, the more you have, the faster the rate of accumulation, and the more you’re going to have an increase in the effects and distribution of the effects.”

“Humans are changing the nitrogen cycle globally faster than any other major biogeochemical cycle—it’s just going through the roof in a hurry,” Townsend says. “The problems with that are remarkably diverse and widespread, and we really need to do something about it. But I think the good news is that there are a lot of ways to envision that we could do something about it without utterly turning socioeconomic systems on their ear.”