氨气(Ammonia),是一种无机化合物,化学式为NH₃,分子量为17.031 。它在常温常压下是一种无色、有强烈刺激性气味的气体。氨气极易溶于水,在常温、常压下,1体积水能溶解约700体积的氨气,其水溶液称为氨水。氨气的熔点为-77.7℃,沸点为-33.5℃,密度比空气小 。从化学性质来看,氨气是一种碱性气体,能与酸反应生成铵盐,例如与盐酸反应生成氯化铵(NH₄Cl),化学方程式为NH₃ + HCl = NH₄Cl 。
氨气是有毒的气体,其毒性主要体现在以下几个方面。
首先是对呼吸系统的刺激和损伤。当人体吸入较低浓度的氨气时,会立即对鼻、喉、气管等上呼吸道黏膜产生刺激作用。可引起黏膜充血、水肿,导致流鼻涕、咳嗽、打喷嚏等症状。随着吸入氨气浓度的增加和时间的延长,刺激作用会进一步加剧,可能引发支气管炎、肺炎等疾病。高浓度的氨气吸入后,能迅速穿透呼吸道的防御屏障,直接损伤肺泡上皮细胞和毛细血管内皮细胞,使肺泡毛细血管通透性增加,导致肺水肿。患者会出现呼吸困难、发绀(皮肤和黏膜呈现青紫色)、咳粉红色泡沫样痰等严重症状,肺水肿若得不到及时有效的治疗,可危及生命。
氨气对眼睛也有强烈的刺激作用。眼睛接触到氨气后,会立即感到刺痛、流泪、畏光等不适症状。这是因为氨气能够与眼表的水分结合,形成碱性物质,从而损伤眼结膜和角膜。如果接触的氨气浓度较高或接触时间较长,可能导致角膜溃疡、穿孔等严重眼部损伤,甚至影响视力,造成视力下降或失明。
氨气还会对皮肤产生危害。皮肤直接接触液氨(氨气在低温或高压下可液化),会引起严重的冻伤。因为液氨具有极低的温度,能迅速带走皮肤的热量,导致皮肤组织冻结。即使是气态的氨气,在较高浓度下接触皮肤,也会引起皮肤的刺激症状,如皮肤发红、瘙痒、皮疹等,长时间接触还可能导致皮肤灼伤。
在神经系统方面,氨气中毒也会产生不良影响。吸入一定量氨气后,可能出现头晕、头痛、乏力、恶心、呕吐等症状,这是由于氨气通过血液循环影响了神经系统的正常功能。严重的氨气中毒还可能导致抽搐、昏迷等严重的神经系统症状,对大脑等重要神经器官造成不可逆的损害。
氨气的毒性作用机制较为复杂。从化学角度来说,氨气是一种碱性气体,当它进入人体的各种组织和器官后,会与其中的水分发生反应,生成氢氧化铵(NH₄OH),这是一种具有腐蚀性的碱性物质。在呼吸道中,氢氧化铵可以破坏呼吸道黏膜表面的黏液 - 纤毛清除系统。该系统是呼吸道抵御外界有害物质的重要防线,黏液可以黏附灰尘、细菌等异物,纤毛的摆动则能将黏液和异物推向喉部,通过咳嗽排出体外。氨气破坏这一系统后,呼吸道的防御能力下降,细菌、病毒等病原体更容易侵入,从而引发呼吸道感染等疾病。
在肺部,氨气导致肺水肿的机制与炎症反应和血管通透性改变有关。氨气刺激肺泡上皮细胞和毛细血管内皮细胞,使其释放多种炎症介质,如肿瘤坏死因子 -α(TNF -α)、白细胞介素 - 6(IL - 6)等。这些炎症介质会引发炎症反应,进一步损伤血管内皮细胞,使血管内皮细胞之间的紧密连接破坏,导致血管通透性增加。血浆中的液体成分渗出到肺泡和肺间质中,形成肺水肿。
对于眼睛,氨气与眼表水分反应生成的碱性物质可以破坏眼表细胞的细胞膜和细胞器。细胞膜的损伤会导致细胞内物质外渗,细胞器功能障碍,进而影响眼表细胞的正常代谢和生理功能,引起眼部的损伤症状。
在皮肤方面,液氨的冻伤是由于其极低的温度使皮肤组织中的水分迅速冻结,细胞内冰晶的形成会破坏细胞的结构和功能,导致细胞死亡。气态氨气对皮肤的刺激作用则是因为碱性物质对皮肤角质层和表皮细胞的损伤,使皮肤的屏障功能受损,引发炎症反应。
在神经系统,氨气可能干扰神经细胞的代谢和神经递质的传递。氨气可以影响神经细胞内的酸碱平衡,改变细胞内的离子浓度,如钾离子、钠离子等,从而影响神经冲动的传导。此外,氨气还可能影响神经递质的合成、释放和摄取,导致神经系统功能紊乱,出现头晕、头痛等症状。
在工业领域,氨气有着广泛的应用,同时也是氨气的主要来源之一。在化肥生产中,氨气是制造尿素、硝酸铵等氮肥的重要原料。氮肥生产过程中,氨气的合成、储存和运输环节都有可能发生氨气泄漏。例如,在合成氨工厂中,设备故障、管道连接处密封不严等情况都可能导致氨气逸出到环境中。此外,在制冷行业,氨制冷系统被广泛应用于大型冷库、食品加工厂等场所。氨制冷系统中的压缩机、冷凝器、蒸发器等部件如果出现损坏或操作不当,也会造成氨气泄漏。氨制冷系统虽然制冷效率高,但一旦发生泄漏,氨气的毒性会对操作人员和周边环境造成严重威胁。
在农业方面,氨气也有一定的来源。畜禽养殖场是农业领域氨气的主要产生场所。动物的粪便和尿液中含有大量的含氮有机物,这些有机物在微生物的作用下会分解产生氨气。特别是在养殖密度较高、通风条件较差的养殖场,氨气浓度可能会显著升高。此外,在农田施肥过程中,使用氨水、尿素等氮肥时,如果施肥方法不当,例如在高温天气下过量施用尿素,尿素会迅速水解产生氨气,挥发到大气中。
在日常生活中,也可能接触到氨气。一些清洁用品,如含有氨水成分的玻璃清洁剂、地板清洁剂等,在使用过程中会挥发少量氨气。另外,垃圾填埋场和污水处理厂也是氨气的来源之一。垃圾中的有机物在厌氧分解过程中会产生氨气,污水处理过程中,污水中的含氮物质在微生物的作用下也会分解产生氨气。
预防氨气中毒至关重要。在工业生产中,企业应加强安全管理。首先要确保生产设备的质量和维护,定期对设备进行检查和维修,及时更换老化、损坏的部件,防止氨气泄漏。其次,要建立完善的通风系统,确保工作场所内的空气流通,及时排出泄漏的氨气,降低工作环境中的氨气浓度。同时,要为操作人员配备合适的个人防护用品,如防毒面具、防护手套、防护眼镜等,并确保操作人员正确佩戴和使用。此外,还应加强对操作人员的安全培训,提高他们对氨气危害的认识和应急处理能力。
在农业生产中,养殖场应合理控制养殖密度,加强通风换气,定期清理动物粪便和尿液,减少氨气的产生。对于施肥,应遵循科学的施肥方法,避免在高温、高湿天气下过量施肥,防止氨气挥发。
在日常生活中,使用含有氨水的清洁用品时,应注意通风,避免在密闭空间内大量使用。如果闻到强烈的氨气味,应立即打开门窗通风,并避免长时间接触。
一旦发生氨气中毒,应急处理措施非常关键。如果是皮肤接触液氨,应立即脱去被污染的衣物,用大量流动清水冲洗至少15分钟,然后及时就医。如果眼睛接触到氨气,应立即用大量流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟,提起眼睑,确保冲洗到眼睛的各个部位,之后尽快就医。如果是吸入氨气中毒,应迅速将中毒者转移至空气新鲜、通风良好的地方,解开衣领、腰带等束缚物,保持呼吸道通畅。若中毒者呼吸、心跳停止,应立即进行心肺复苏术,并尽快拨打急救电话送往医院救治。在送往医院的途中,要密切观察中毒者的生命体征,给予吸氧等必要的急救措施。
综上所述,氨气是一种有毒气体,了解其性质、毒性表现、作用机制、常见来源以及预防和应急处理方法,对于保障人们的生命健康和环境安全具有重要意义。无论是在工业、农业生产还是日常生活中,都应高度重视氨气的危害,采取有效的措施加以防范。