Смертельная концентрация углекислого газа

Ежегодные колебания концентрации атмосферной углекислоты на планете определяются, главным образом, растительностью средних (40—70°) широт Северного полушария.

Большое количество углекислоты растворено в океане.

Углекислый газ составляет значительную часть атмосфер некоторых планет Солнечной системы: Венеры, Марса.

При содержании 0,08 % СО во вдыхаемом воздухе человек чувствует головную боль и удушье. При повышении концентрации СО до 0,32 % возникает паралич и потеря сознания (смерть наступает через 30 минут). При концентрации выше 1,2 % сознание теряется после двух—трёх вдохов, человек умирает менее чем через 3 минуты.

Часто отмечаются тяжёлые осложнения:

• Нарушение мозгового кровообращения,
• Субарахноидальные кровоизлияния,
• Полиневриты,
• Явления отёка мозга,
• Нарушение зрения,
• Нарушение слуха,
• Возможно развитие инфаркта миокарда,
• Часто наблюдаются кожно-трофические расстройства (пузыри, местные отёки с набуханием и последующим некрозом), миоглобинурийный нефроз,
• При длительной коме постоянно отмечается тяжёлая пневмония.

При нормальных условиях, диоксид углерода — это бесцветный газ, почти без запаха (в больших концентрациях с кисловатым «содовым» запахом).

Плотность при нормальных условиях — 1,98 кг/м³ (в 1,5 раза тяжелее воздуха). При атмосферном давлении диоксид углерода не существует в жидком состоянии, переходя непосредственно из твёрдого состояния в газообразное (возгонка). Твёрдый диоксид углерода называют сухим льдом. При повышенном давлении и обычных температурах углекислый газ переходит в жидкость, что используется для его хранения.

Чрезмерное воздействие углекислого газа на организм мешает своевременному и правильному использованию респираторов в загрязнённой атмосфере, особенно при невысокой концентрации загрязнений.

• CO₂ – песня DJ Smash и Artik & Asti.

• В промышленных количествах углекислота выделяется из дымовых газов, или как побочный продукт химических процессов, например, при разложении природных карбонатов^[29] (известняк, доломит) или при производстве алкоголя (спиртовое брожение). Смесь полученных газов промывают раствором карбоната калия, которые поглощают углекислый газ, переходя в гидрокарбонат. Раствор гидрокарбоната при нагревании или при пониженном давлении разлагается, высвобождая углекислоту. В современных установках получения углекислого газа вместо гидрокарбоната чаще применяется водный раствор моноэтаноламина, который при определённых условиях способен абсорбировать  , содержащийся в дымовом газе, а при нагреве отдавать его; таким образом отделяется готовый продукт от других веществ.

• Также углекислый газ получают на установках разделения воздуха как побочный продукт получения чистого кислорода, азота и аргона.

CaCl2 + H2O + CO2 ^}}}” data-class=”mwe-math-fallback-image-inline”> .

Использование реакции серной кислоты с мелом или мрамором приводит к образованию малорастворимого сульфата кальция, который замедляет реакцию, и который удаляется значительным избытком кислоты с образованием кислого сульфата кальция.

Для приготовления сухих напитков может быть использована реакция пищевой соды с лимонной кислотой или с кислым лимонным соком. Именно в таком виде появились первые газированные напитки. Их изготовлением и продажей занимались аптекари.

CO2 ^ + 394 kJ}}}” data-class=”mwe-math-fallback-image-inline”> .

• Бытовой баллончик со сжиженным углекислым газом

В пищевой промышленности углекислота используется как консервант и разрыхлитель, обозначается на упаковке кодом Е290.

В криохирургии используется как одно из основных веществ для криоабляции новообразований.

Жидкая углекислота широко применяется в системах пожаротушения и в огнетушителях. Автоматические углекислотные установки для пожаротушения различаются по системам пуска, которые бывают пневматическими, механическими или электрическими.

При сооружении московского метро в XX веке жидкая углекислота использовалась для заморозки грунта.

Углекислый газ используется для газирования лимонада, газированной воды и других напитков. Углекислый газ используется также в качестве защитной среды при сварке проволокой, но при высоких температурах происходит его распад с выделением кислорода. Выделяющийся кислород окисляет металл. В связи с этим приходится в сварочную проволоку вводить раскислители, такие как марганец и кремний. Другим следствием влияния кислорода, также связанного с окислением, является резкое снижение поверхностного натяжения, что приводит, среди прочего, к более интенсивному разбрызгиванию металла, чем при сварке в инертной среде.

Углекислота в баллончиках применяется в пневматическом оружии (в газобаллонной пневматике) и в качестве источника энергии для двигателей в авиамоделировании.

Хранение углекислоты в стальном баллоне в сжиженном состоянии выгоднее, чем в виде газа. Углекислота имеет сравнительно низкую критическую температуру +31 °С. В стандартный 40-литровый баллон заливают около 20 кг сжиженного углекислого газа, и при комнатной температуре в баллоне будет находиться жидкая фаза, а давление составит примерно 6 МПа (60 кгс/см²). Если температура будет выше +31 °С, то углекислота перейдёт в сверхкритическое состояние с давлением выше 7,36 МПа. Стандартное рабочее давление для обычного 40-литрового баллона составляет 15 МПа (150 кгс/см²), однако он должен безопасно выдерживать давление в 1,5 раза выше, то есть 22,5 МПа, — таким образом, работа с подобными баллонами может считаться вполне безопасной.

Твёрдая углекислота — «сухой лёд» — используется в качестве хладагента в лабораторных исследованиях, в розничной торговле, при ремонте оборудования (например: охлаждение одной из сопрягаемых деталей при их посадке внатяжку) и так далее. Для сжижения углекислого газа и получения сухого льда применяются углекислотные установки.

Окись углерода — это газ, который образуется в качестве продукта неполного сгорания углерода из органических веществ, таких как масло, нефть и её производные, древесина, природный и промышленный газ, взрывчатые вещества, уголь или кокс. В процессе сгорания избыток углерода способствует образованию CO, и, если кислорода больше, полностью окисляется, образуется углекислый газ (СО₂). Окись углерода может образовываться всякий раз, когда пламя касается поверхности, температура которой ниже температуры воспламенения газовой части этого пламени.

Диоксид углерода (IV) (углекислый газ) — бесцветный газ, при малых концентрациях в воздухе не имеет запаха, при больших концентрациях имеет характерный кисловатый запах газированной воды. Тяжелее воздуха приблизительно в 1,5 раза.

Молекула углекислого газа линейна, расстояние от центра центрального атома углерода до центров двух атомов кислорода 116,3 пм.

При температуре −78,3 °С кристаллизуется в виде белой снегообразной массы — «сухого льда». Сухой лёд при атмосферном давлении не плавится, а испаряется, не переходя в жидкое состояние, температура сублимации −78 °С. Жидкий углекислый газ можно получить при повышении давления. Так, при температуре 20 °С и давлении свыше 6 МПа (~60 атм) газ сгущается в бесцветную жидкость. В тлеющем электрическом разряде светится характерным бело-зелёным светом.

Негорюч, но в его атмосфере может поддерживаться горение активных металлов, например, щелочных металлов и щёлочноземельных — магния, кальция, бария.

Углекислый газ образуется при гниении и горении органических веществ. Содержится в воздухе и минеральных источниках, выделяется при дыхании животных и растений. Растворим в воде (0,738 объёмов углекислого газа в одном объёме воды при 15 °С).

По химическим свойствам диоксид углерода относится к кислотным оксидам. При растворении в воде образует нестойкую угольную кислоту. Реагирует со щелочами с образованием её солей — карбонатов и гидрокарбонатов. Вступает в реакции электрофильного замещения (например, с фенолом) и нуклеофильного присоединения (например, с магнийорганическими соединениями).

2MgO + C}}}” data-class=”mwe-math-fallback-image-inline”> .

Взаимодействие с оксидом активного металла:

CaCO3}}}” data-class=”mwe-math-fallback-image-inline”> .

При растворении в воде образует равновесную смесь раствора диоксида углерода и угольной кислоты, причём равновесие сильно сдвинуто в сторону разложения кислоты:

 .

Реагирует со щелочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов:

CaCO3 v + H2O}}}” data-class=”mwe-math-fallback-image-inline”>  (качественная реакция на углекислый газ),

KHCO3}}}” data-class=”mwe-math-fallback-image-inline”> .

Содержание углекислого газа в крови человека приблизительно таково:

Углекислый газ транспортируется в крови тремя различными способами (точное соотношение каждого из этих трёх способов транспортировки зависит от того, является ли кровь артериальной или венозной).

• Бо́льшая часть углекислого газа (от 70 % до 80 %) преобразуется ферментом карбоангидразой эритроцитов в ионы гидрокарбоната^[26] при помощи реакции H2CO3 -> H^+ + HCO3^-}}}” data-class=”mwe-math-fallback-image-inline”> .
• Около 5—10 % углекислого газа растворено в плазме крови^[26].
• Около 5—10 % углекислого газа связано с гемоглобином в виде карбаминосоединений (карбогемоглобин)^[26].

Гемоглобин, основной кислород-транспортирующий белок эритроцитов крови, способен транспортировать как кислород, так и углекислый газ. Однако углекислый газ связывается с гемоглобином в ином месте, чем кислород. Он связывается с N-терминальными концами цепей глобина, а не с гемом. Однако благодаря аллостерическим эффектам, которые приводят к изменению конфигурации молекулы гемоглобина при связывании, связывание углекислого газа понижает способность кислорода к связыванию с ним же, при данном парциальном давлении кислорода, и наоборот — связывание кислорода с гемоглобином понижает способность углекислого газа к связыванию с ним же, при данном парциальном давлении углекислого газа. Помимо этого, способность гемоглобина к преимущественному связыванию с кислородом или с углекислым газом зависит также и от pH среды. Эти особенности очень важны для успешного захвата и транспорта кислорода из лёгких в ткани и его успешного высвобождения в тканях, а также для успешного захвата и транспорта углекислого газа из тканей в лёгкие и его высвобождения там.

Ионы гидрокарбоната очень важны для регуляции pH крови и поддержания нормального кислотно-щелочного равновесия. Частота дыхания влияет на содержание углекислого газа в крови. Слабое или замедленное дыхание вызывает респираторный ацидоз, в то время как учащённое и чрезмерно глубокое дыхание приводит к гипервентиляции и развитию респираторного алкалоза.

Алгоритм оказания неотложной помощи в очаге поражения

Алгоритм оказания неотложной помощи вне зоны поражения

1. С пострадавшего снимают противогаз и освобождают его от стесняющей дыхание одежды.
2. Пострадавшему дают кислород и согревают. К современным методам лечения относится кислородотерапия в барокамере.
3. Поскольку ультрафиолетовые лучи ускоряют распад карбоксигемоглобина, пострадавшего целесообразно облучать кварцевой лампой. 
4. По показаниям проводят искусственное дыхание с помощью ручных дыхательных приборов.
5. При сердечной недостаточности показано введение 1 мл кордиамина, а также 1 мл 10%-го раствора кофеина подкожно.
6. Пострадавшего немедленно эвакуируют в ближайшее лечебное учреждение.

Отравление окисью углерода часто осложняется развитием воспалительных процессов дыхательных путей и лёгких (бронхиты, пневмонии), поэтому с профилактической целью назначаются антибиотики. 

• Работы осуществлять в хорошо проветриваемых помещениях.
• Проверять открытие заслонок при использовании в домах печей и каминов.
• Знание и соблюдение техники безопасности при работе с бытовыми газовыми приборами. Нельзя использовать газовую плиту для обогрева помещений.

• При пользовании неисправных дыхательных аппаратов замкнутого цикла (ребризёров).
• В плохо вентилируемых барокамерах, где содержат группу людей.
• При забивке баллонов акваланга.
• При использовании компрессора с плохими фильтрами в душном непроветриваемом помещении.
• При плавании с очень длинной дыхательной трубкой: при выдохе в такой трубке остаётся старый воздух с повышенным содержанием СО₂, и пловец вдыхает его в следующем дыхательном цикле.
• При задержках дыхания под водой. Многие подводники стараются экономить воздух и задерживают выдох. Это и приводит к отравлению СО₂, отчего начинаются головные боли.
• В результате аллергических реакций организма.
• При проведении опытов с большими объёмами сухого льда в замкнутых помещениях^[3].

Лечение производится чистым кислородом, но ни в коем случае не при повышенном давлении — пропорционально парциальным давлениям газов гемоглобин не будет успевать освобождаться от кислорода и захватывать углекислый газ. Повышенное давление кислорода — тоже причина гиперкапнии.

Для контроля гиперкапнии и гипокапнии в медицине используют капнограф — анализатор содержания углекислого газа в выдыхаемом воздухе. Углекислый газ обладает большой диффузионной способностью, поэтому в выдыхаемом воздухе его содержится практически столько же, сколько в крови, и величина парциального давления CO₂ в конце выдоха является важным показателем жизнедеятельности организма.

• https://www.cdc.gov/co/faqs.htm Архивная копия от 5 июля 2017 на Wayback Machine
• https://www.cdc.gov/disasters/co_guidance.html Архивная копия от 30 сентября 2018 на Wayback Machine
• https://www.nhs.uk/conditions/carbon-monoxide-poisoning/ Архивная копия от 27 сентября 2018 на Wayback Machine
• https://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/carbon-monoxide/symptoms-causes/syc-20370642 Архивная копия от 12 декабря 2021 на Wayback Machine
• https://emedicine.medscape.com/article/819987-overview Архивная копия от 27 июля 2018 на Wayback Machine

• International Chemical Safety Card 0021 Архивная копия от 13 февраля 2008 на Wayback Machine (англ.)
• CID 280 Архивная копия от 18 января 2012 на Wayback Machine — PubChem (англ.)
• CO₂ Диоксид углерода, свойства, применение Архивная копия от 13 февраля 2021 на Wayback Machine (англ.)
• Фазовая диаграмма (давление-температура) для диоксида углерода
• Диоксид углерода в 3D
• Dry Ice information Архивная копия от 3 апреля 2004 на Wayback Machine (англ.)
• Phase Diagram of Carbon Dioxide (англ.)
• Experiment 071 — Triple Point Phase Transition for Carbon Dioxide
• CO₂ как природный рефрежерант — FAQs (англ.)
• Великобритания разрабатывает метод сохранения двуокиси углерода
• Онлайн калькулятор свойств CO₂ Архивная копия от 30 сентября 2011 на Wayback Machine (англ.)

<!–
NewPP limit report
Parsed by mw1372
Cached time: 20230319210214
Cache expiry: 1814400
Reduced expiry: false
Complications: [show‐toc, no‐toc‐conversion]
CPU time usage: 2.185 seconds
Real time usage: 2.733 seconds
Preprocessor visited node count: 19634/1000000
Post‐expand include size: 329957/2097152 bytes
Template argument size: 37072/2097152 bytes
Highest expansion depth: 29/100
Expensive parser function count: 55/500
Unstrip recursion depth: 0/20
Unstrip post‐expand size: 49914/5000000 bytes
Lua time usage: 1.351/10.000 seconds
Lua memory usage: 12793735/52428800 bytes
Lua Profile:
recursiveClone 420 ms 26.2%
? 380 ms 23.8%
MediaWiki\Extension\Scribunto\Engines\LuaSandbox\LuaSandboxCallback::getEntity 200 ms 12.5%
MediaWiki\Extension\Scribunto\Engines\LuaSandbox\LuaSandboxCallback::callParserFunction 120 ms 7.5%
(for generator) 120 ms 7.5%
type 80 ms 5.0%
MediaWiki\Extension\Scribunto\Engines\LuaSandbox\LuaSandboxCallback::getAllExpandedArguments 80 ms 5.0%
MediaWiki\Extension\Scribunto\Engines\LuaSandbox\LuaSandboxCallback::match 60 ms 3.8%
MediaWiki\Extension\Scribunto\Engines\LuaSandbox\LuaSandboxCallback::addStatementUsage 40 ms 2.5%
MediaWiki\Extension\Scribunto\Engines\LuaSandbox\LuaSandboxCallback::expandTemplate 20 ms 1.2%
[others] 80 ms 5.0%
Number of Wikibase entities loaded: 43/400
–>

• при пожарах;
• на производстве, где угарный газ используется для синтеза ряда органических веществ (ацетон, метиловый спирт, фенол и т. д.);
• в газифицированных помещениях, в которых эксплуатируется газоиспользующее оборудование (плиты, проточные водонагреватели, теплогенераторы с открытой камерой сгорания) в условиях недостаточного воздухообмена, например, при нарушении тяги в дымоходах и/или вентиляционных каналах либо недостатке приточного воздуха для горения газа;
• в гаражах при плохой вентиляции^[3][4][5], в других непроветриваемых или слабо проветриваемых помещениях, туннелях, так как в выхлопе автомобиля содержится до 1—3 % СО по нормативам и свыше 10 % при плохой регулировке карбюраторного мотора;
• при длительном нахождении на оживлённой дороге или рядом с ней. На крупных автострадах средняя концентрация СО превышает порог отравления;^[6]
• в домашних условиях при утечке природного газа и при несвоевременно закрытых печных заслонках в помещениях с печным отоплением (дома, бани);
• при использовании некачественного воздуха в дыхательных аппаратах;
• при курении кальяна (очень большой процент людей испытывает головные боли, головокружение, тошноту, сонливость после курения кальяна, что обусловлено отравлением монооксидом углерода, образованным при недостатке поступления кислорода в кальянный аппарат).

• Вукалович М. П., Алтунин В. В. Теплофизические свойства двуокиси углерода. — М.: Атомиздат, 1965. — 456 с.
• Гродник М. Г., Величанский А. Я. Проектирование и эксплуатация углекислотных установок. — М.: Пищевая промышленность, 1966. — 275 с.
• Раков Э. Г. Углерода диоксид // Большая российская энциклопедия. — М.: Большая российская энциклопедия, 2016. — . — .
• Тезиков А. Д. Производство и применение сухого льда. — М.: Госторгиздат, 1960. — 128 с.
• Талянкер Ю. Е. Особенности хранения баллонов со сжиженным газом // Сварочное производство. — 1972. — № 11.