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一氧化碳

一氧化碳 (carbon monoxide, CO)纯品为无色、无臭、无刺激性的气体。在水中的溶解度甚低,但易溶于氨水。一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合,进而使血红蛋白不能与氧气结合,从而引起机体组织出现缺氧,导致人体窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性。常见于家庭居室通风差的情况下,煤炉产生的煤气或液化气管道漏气或工业生产煤气以及矿井中的一氧化碳吸入而致中毒。

目录

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1 物理性质
2 化学性质
3 生成机理
4 危害
  1. 4.1 健康危害
  2. 4.2 环境危害
  3. 4.3 非生物降解
5 应急与防护
  1. 5.1 紧急处理
  2. 5.2 防护措施
  3. 5.3 泄漏应急处理
6 注意事项
7 预防措施
8 监测方法
9 国家标准
10 相关事故

一氧化碳 - 物理性质

一氧化碳分子模型

外观与性状:无色、无嗅、无味的气体。

蒸气压(kPa):309kPa/-180℃

溶解性:在水中的溶解度低,但易被氨水吸收。

禁配物:强氧化剂、碱类。

分解产物:400~700℃间分解为碳和二氧化碳。

危险特性:是一种易燃易爆气体。与空气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸;与空气混物爆炸限12%~75%。

其他物理特性:自燃点608.89℃。

一氧化碳 - 化学性质

一氧化碳探测仪
一氧化碳分子中碳元素的化合价是十2,能进一步被氧比成+4价,从而使一氧化碳具有可燃性和还原性,一氧化碳能够在空气中或氧气中燃烧,生成二氧化碳:2CO+O2=点燃=2CO2

燃烧时发出蓝色的火焰,放出大量的热。因此一氧化碳可以作为气体燃料。

一氧化碳作为还原剂,高温时能将许多金属氧化物还原成金属单质,因此常用于金属的冶炼。如:将黑色的氧化铜还原成红色的金属铜,将氧化锌还原成金属锌:

CO+CuO=Cu+CO2

CO+ZnO=Zn+CO2

在炼铁炉中可发生多步还原反应:

CO+3Fe2O3= 2Fe3O4+CO2

Fe3O4+CO= 3FeO+CO2

FeO+CO=Fe+CO2

在加热和加压的条件下,它能和一些金属单质发生反应,主成分子化合物。如Ni(CO)4(四羰基镍)、Fe(CO)5(五羰基铁)等,这些物质都不稳定,加热时立即分解成相应的金属和一氧化碳,这是提纯金属和制得纯一氧化碳的方法之一。

一氧化碳 - 生成机理

一氧化碳是大气中分布最广和数量最多的污染物,也是燃烧过程中生成的重要污染物之一。大气中的CO主要来源是内燃机排气,其次是锅炉中化石燃料的燃烧。

一氧化碳是含碳燃料燃烧过程中生成的一种中间产物,最初存在于燃料中的所有碳都将形成CO。一氧化碳的形成和破坏过程都是受化学反应动力学机理所控制,是碳氢燃料燃烧过程中基本反应之一,它的生成机理为:

RH → R → RO2 → RCHO → RCO → CO

式中R为碳氢自由基团。反应中的RCO原子团主要通过热分解生成CO,也可以氧化碳氢基团R后生成CO。燃烧过程中CO氧化成CO2的速率要比CO生成速率低,因此在碳氢化物火焰中CO的基本氧化反应为:

CO + OH → CO2 + H2

CO是不完全燃烧的产物之一。若能组织良好的燃烧过程,即具备充足的氧气、充分的混合,足够高的温度和较长的滞留时间,中间产物CO最终会燃烧完毕,生成CO2或H2O。因此,控制CO的排放不是企图抑制它的形成,而是努力使之完全燃烧。

研究表明,碳氢燃料和空气的预混燃烧火焰中,由于CO的生成速率很快,在火焰区CO浓度迅速上升到最大值,该最大值通常比反应混合物在绝热燃烧时的平衡值要高,随后CO浓度缓慢地下降到平衡值。因此,从燃烧设备的排气中检测的CO含量要比在燃烧室中最大值低,但明显地大于排气状态下平衡值。这表明化学反应动力学控制着CO的生成和破坏。

一氧化碳 - 危害

健康危害

一氧化碳

危害分级(GB5044—85):II级(高度危害)。

1、急性毒性

LC50:小鼠2300~5700mg/m3,豚鼠1000~3300mg/m3,兔4600~17200mg/m3,猫4600~45800mg/m3,狗34400~45800mg/m3。

2、亚急性和慢性毒性

大鼠吸入0.047~0.053mg/L,4~8h/d,30d,出现生长缓慢,血红蛋白及红细胞数增高,肝脏的琥珀酸脱氢酶及细胞色素氧化酶的活性受到破坏。猴吸入0.11mg/L,经3~6个月引起心肌损伤。

3、代谢

一氧化碳随空气吸入后,通过肺泡进入血液循环,与血液中的血红蛋白和血液外的其他某些含铁蛋白质(如肌红蛋白、二价铁的细胞色素等)形成可逆性的结合。其中90%以上一氧化碳与Hb结合成碳氧血红蛋白,约7%的一氧化碳与肌红蛋白结合成碳氧肌红蛋白,仅少量与细胞色素结合。实验表明一氧化碳在体内不蓄积,动物吸入200ppm一氧化碳持续1个月,停毒后24h一氧化碳已完全排出,其中98.5%是以原形经肺排出,仅l%在体内氧化成二氧化碳。一氧化碳吸收与排出,取决于空气中一氧化碳的分压和血液中HbCO的饱和度(即Hb总量中被一氧化碳结合的百分比)。次要的因素为接触时间和肺通气量;后者与劳动强度直接有关。

4、中毒机理
一氧化碳中毒的机理

是一氧化碳与血红蛋白可逆性结合引起缺氧所致,一般认为一氧化碳与血红蛋白的亲和力比氧与血红蛋白的亲和力大230~270倍,故把血液内氧合血红蛋白中的氧排挤出来,形成碳氧血红蛋白(HbCO),又由于碳氧血红蛋白的离解比氧血红蛋白慢3600倍,故碳氧血红蛋白较之氧血红蛋白更为稳定。碳氧血红蛋白不仅本身无携带氧的功能,它的存在还影响碳氧血红蛋白的离解,于是组织受到双重的缺氧作用。最终导致组织缺氧和二氧化碳潴留,产生中毒症状。

中枢神经系统对缺氧最为敏感,一氧化碳中毒后首先受累及。尤其是大脑皮层的白质和苍白球等最为严重。在病理上表现为脑血管先痉挛后扩张,通透性增加,出现脑水肿和不同程度的局灶性软化坏死,临床出现颅内压增高甚至脑疝,危及生命。脑缺血和脑水肿可继发脑循环障碍,引起血栓形成或缺血性软化,或广泛的脱髓鞘病变,造成“急性一氧化碳中毒神经系统后遗症”,出现肢体瘫痪、震颤麻痹、周围神经炎、自主神经功能紊乱、发作性头痛、精神障碍,甚至癫痫等。重度中毒者,其神经系统损害发病率几乎100%。

5、中毒症状

一氧化碳中毒临床以头痛乏力,口唇呈樱桃红,甚者出现昏迷为特征。

(1)轻度中毒。 患者可出现头痛、头晕、失眠、视物模糊、耳鸣、恶心、呕吐、全身乏力、心动过速、短暂昏厥。血中碳氧血红蛋白含量达10%-20%。

(2)中度中毒。除上述症状加重外,口唇、指甲、皮肤粘膜出现樱桃红色,多汗,血压先升高后降低,心率加速,心律失常,烦躁,一时性感觉和运动分离(即尚有思维,但不能行动)。症状继续加重,可出现嗜睡、昏迷。血中碳氧血红蛋白约在30%-40%。经及时抢救,可较快清醒,一般无并发症和后遗症。

(3)重度中毒。患者迅速进入昏迷状态。初期四肢肌张力增加,或有阵发性强直性痉挛;晚期肌张力显著降低,患者面色苍白或青紫,血压下降,瞳孔散大,最后因呼吸麻痹而死亡。经抢救存活者可有严重合并症及后遗症。

环境危害

该物质对环境有危害,应特别注意对地表水、土壤、大气和饮用水的污染。

非生物降解

CO的物理化学特性表明,大气中CO的去除主要通过一氧化碳与羟基的反应,其最终产物为二氧化碳。每年排放在大气中的绝大多数的CO通过与羟基反应除去约85%,土壤吸收10%,剩下的扩散到平流层中。在每年的排放和去除的过程中,存在一个小小的不平衡,引起了CO每年有1%的增加。这个不平衡可能是由于人类活动使排放量增加引起的。CO的平均浓度为100μg/m3,在大气中CO总量约为4亿吨;一氧化碳的平均寿命约为2个月。

一氧化碳 - 应急与防护

紧急处理

一氧化碳中毒抢救

一氧化碳中毒后的紧急处理五步骤:

1、将门窗打开,勿碰触室内家电,以防爆炸。

2、将患者移到通风地,并松开衣服,保持仰卧姿势。

3、将患者头部后仰,使气道畅通。

4、患者如有呼吸,要以毛毯保温,迅速就医。

5、患者如无呼吸,要一面施行人工呼吸,一面呼叫救护车。

防护措施

吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给予输氧。呼吸心跳停止时,立即进行人工呼吸和胸外心脏按压术。就医。

呼吸系统防护:空气中浓度超标时,佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩)。紧急事态抢救或撤离时,建议佩戴空气呼吸器、一氧化碳过滤式自救器。

眼睛防护:一般不需特殊防护。高浓度接触时可戴安全防护眼镜。

一氧化碳中毒

身体防护:穿防静电工作服。

手防护:戴一般作业防护手套。

其他防护:工作现场严禁吸烟。实行就业前和定期的体检。避免高浓度吸入。进入罐、限制性空间或其他高浓度区作业,须有人监护。

泄漏应急处理

迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并立即隔离150m,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防静电工作服。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑以收容产生的大量废水。如有可能,将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。也可以用管路导至炉中、凹地焚之。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。

燃烧产物:二氧化碳

灭火方法:切断气源。若不能切断气源,则不允许熄灭泄漏处的火焰。喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂:雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。

一氧化碳 - 注意事项

操作注意事项:严加密闭,提供充分的局部排风和全面通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩),穿防静电工作服。远离火种、热源,工作场所严禁吸烟。使用防爆型的通风系统和设备。防止气体泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂、碱类接触。在传送过程中,钢瓶和容器必须接地和跨接,防止产生静电。搬运时轻装轻卸,防止钢瓶及附件破损。配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。

储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与氧化剂、碱类、食用化学品分开存放,切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。

运输注意事项:采用钢瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。钢瓶一般平放,并应将瓶口朝同一方向,不可交叉;高度不得超过车辆的防护栏板,并用三角木垫卡牢,防止滚动。运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材。装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置,禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。严禁与氧化剂、碱类、食用化学品等混装、混运。夏季应早晚运输,防止日光曝晒。中途停留时应远离火种、热源。公路运输时要按规定路线行驶,禁止在居民区和人口稠密区停留。铁路运输时要禁止溜放。

废弃处置(洗消):用焚烧法处置。

一氧化碳 - 预防措施

一氧化碳

1、产生一氧化碳的车间(如炼钢、炼焦、造煤气车间)应加强自然通风。使用一氧化碳的锅炉、输送管道和阀门要经常维修,防止漏气。经常测定车间空气中一氧化碳浓度,有条件者可用一氧化碳自动报警器。

2、矿井放炮后,应遵守操作规程,通风20min后,方可进入工作。进入一氧化碳浓度较高的环境内进行检修时,应采取有效的个人防护,如供氧式呼吸器或防护口罩;并要求同时有二人操作,万一发生意外,能及时互救。新工人应接受就业前体检,患有各种中枢神经和周围神经器质性疾患、明显的心血管疾患者,不宜从事一氧化碳作业。

3、家庭生活中注意烧煤要燃烧尽,不要闷盖,炉灶和燃气注意安全使用,尤其冬季在密闭的住室厨房中使用天然气炉或煤气灶更要严加注意。

4、用天然气热水器洗澡,因热水器安置不当,浴室关闭过严可引起中毒;也有在煤气的操作室长期工作,通风设备不良,没安装风斗,空气不能对流而引起中毒,还有使用煤炉不安装烟筒,或烟筒漏气;煤湿燃烧不完全,刮大风煤气候流,阴天雨雪,室外气压低,影响煤气排出等。

5、在家中一定要采取防范措施,其中包括要安装风斗,常检查,防漏气是至关重要的。

6、加强预防一氧化碳中毒的卫生宣传,对取暖用的煤炉要装好烟囱,并保持烟囱结构严密和通风良好,防止漏烟、倒烟。

7、认真执行安全生产制度和操作规程,煤气发生炉和管道要经常检修以防漏气,产生一氧化碳的工作场地必须有良好的通风设备,并须加强对空气中一氧化碳的监测。

8、加强个人防护,进入高浓度一氧化碳的环境工作时,要戴好特制的一氧化碳防毒面具,两人同时工作,以便监护和互助。

一氧化碳 - 监测方法

1.现场应急监测方法

(1)便携式气体检测仪器:固体热传导式、定电位电解式、一氧化碳库仑检测仪、红外线一氧化碳检测仪。

(2)常用快速化学分析方法:五氧化二碘比长式检测管法、硫酸钯-钼酸铵比色式检测管法(万本太主编:《突发性环境污染事故应急监测与处理处置技术》)。

(3)气体速测管(北京劳保所产品、德国德尔格公司产品)。

2.实验室监测方法

监测方法 类  别 来  源
直接进样-气相色谱法 空气 徐伯洪,闫慧芳主编:《工作场所有害物质监测方法》
非分散红外法 空气 GB 9801—88
非色散红外吸收法 固定污染源排气 HJ/T 44—1999
气相色谱法 作业场所空气 WS/T 173—1999
气相色谱法 空气 杭士平主编:《空气中有害物质的测定方法》(第二版)
硫酸钯-钼酸铵检气管比色法 空气 杭士平主编:《空气中有害物质的测定方法》(第二版)

一氧化碳 - 国家标准

1.国职业接触限值(GBZ2—2002)

最高容许浓度(MAC) 时间加权平均容许浓度(TWA) 短时间接触容许浓度(STEL)
20 mg/m3 30 mg/m

2.环境标准

中国(TJ 36—79) 居住区大气中有害物质的最高容许浓度 3.00 mg/m3(一次值)
1.00 mg/m3(日均值)
中国(GB 3092—1996) 环境空气质量标准(mg/m3)
一级 二级 三级
日平均 4.00 4.00 20.00
1h平均 10.00 10.00 20.00

一氧化碳 - 相关事故

2008年4月24日上午9点多,10名女青年被发现倒在北京市朝阳区光辉南里小区5号楼一民宅内,其中6人在现场即被确认死亡。其余4人被送到医院后,3人经抢救无效身亡,仅1人脱离生命危险。经有关部门调查,这些女青年均为北京紫松林房地产经纪有限公司员工,所住房屋由公司租赁。由于没有排烟道,燃气热水器经多人长时间使用后,室内聚集大量一氧化碳,导致10人中毒。

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