چالش‌ها و ایمنی کار با نیتروژن مایع: از سوختگی تا کمبود اکسیژن

نیتروژن مایع با دمای منفی ۱۹۶ درجه سانتی‌گراد، یکی از مواد پرکاربرد در صنایع پزشکی، غذایی و تحقیقاتی است. این ماده به دلیل خاصیت خنک‌کنندگی فوق‌العاده، در انجماد سریع نمونه‌های بیولوژیکی، نگهداری سلول‌ها و حتی تولید بستنی‌های مولکولی استفاده می‌شود. اما همین ویژگی‌های منحصر به فرد، چالش‌های ایمنی جدی به همراه دارد که عدم رعایت آن‌ها می‌تواند منجر به حوادث خطرناک شود.

کار با نیتروژن مایع نیازمند آگاهی کامل از خطرات آن، از جمله سوختگی سرمایی، انفجار ظروف تحت فشار و کاهش سطح اکسیژن محیط است. بسیاری از آزمایشگاه‌ها و مراکز صنعتی به دلیل بی‌احتیاطی، شاهد بروز حوادث ناگوار بوده‌اند. در این مقاله از گاز پرستلی ، به بررسی مهم‌ترین چالش‌ها و راهکارهای ایمنی برای کار با این ماده می‌پردازیم تا کاربران با آگاهی بیشتری از آن استفاده کنند.

خطر سوختگی سرمایی و تماس مستقیم با نیتروژن مایع

نیتروژن مایع به دلیل دمای بسیار پایین، در صورت تماس با پوست یا بافت‌های بدن، باعث یخ‌زدگی سریع و سوختگی‌های شدید می‌شود. این سوختگی‌ها مشابه سوختگی‌های ناشی از گرما هستند، اما با آسیب‌های عمیق‌تری همراهند. حتی تماس کوتاه مدت می‌تواند به از بین رفتن بافت و ایجاد زخم‌های دائم منجر شود.

برای جلوگیری از این خطر، استفاده از تجهیزات محافظتی مانند دستکش‌های مخصوص کرایوژنیک، عینک ایمنی و لباس‌های مقاوم در برابر سرما ضروری است. همچنین باید از ریختن نیتروژن مایع روی سطوحی که ممکن است با پوست تماس پیدا کنند، خودداری کرد. در صورت بروز سوختگی، باید ناحیه آسیب دیده را بلافاصله با آب ولرم شست‌وشو داد و به پزشک مراجعه کرد.

یکی از خطرات پنهان، پاشش نیتروژن مایع هنگام انتقال آن بین ظروف است. این پاشش‌ها می‌توانند به چشم یا پوست برخورد کنند و آسیب‌های جدی ایجاد نمایند. بنابراین، هنگام جابجایی نیتروژن مایع باید از ظروف مخصوص با طراحی ایمن و ابزارهای انتقال کنترل‌شده استفاده شود.

خطر انفجار ظروف در اثر انبساط گاز نیتروژن

نیتروژن مایع به سرعت تبخیر می‌شود و حجم آن تا ۷۰۰ برابر افزایش می‌یابد. اگر این گاز در یک فضای بسته محبوس شود، فشار شدیدی ایجاد می‌کند که می‌تواند منجر به انفجار ظرف نگهدارنده شود. این انفجار نه‌تنها باعث پرتاب قطعات خطرناک می‌شود، بلکه ممکن است اطرافیان را در معرض پاشش نیتروژن مایع قرار دهد.

برای جلوگیری از این خطر، هرگز نباید نیتروژن مایع را در ظروف کاملاً دربسته نگهداری کرد. ظروف مخصوص نیتروژن مایع (مانند دِوار) دارای سیستم‌های تخلیه فشار هستند که از افزایش فشار داخلی جلوگیری می‌کنند. همچنین، نباید این ظروف را در فضاهای کاملاً مسدود مانند یخچال‌های معمولی قرار داد، زیرا تبخیر گاز نیتروژن می‌تواند باعث ترکیدن درب یخچال شود.

در محیط‌های آزمایشگاهی و صنعتی، آموزش کارکنان درباره نحوه نگهداری و انتقال ایمن نیتروژن مایع ضروری است. استفاده از شیرهای فشارشکن و مانیتورینگ مداوم فشار در سیستم‌های ذخیره‌سازی بزرگ، از دیگر راهکارهای کاهش این خطر محسوب می‌شوند.

کمبود اکسیژن و خطر خفگی در محیط‌های بسته

نیتروژن گازی بی‌بو و بی‌رنگ است و هنگام تبخیر، می‌تواند به سرعت جایگزین اکسیژن محیط شود. در فضاهای کوچک و بدون تهویه مناسب، این موضوع می‌تواند منجر به کاهش سطح اکسیژن و در نهایت خفگی افراد حاضر در محل شود. بسیاری از حوادث مرگبار مرتبط با نیتروژن مایع، ناشی از همین پدیده هستند.

برای پیشگیری از این خطر، همیشه باید از کار با نیتروژن مایع در محیط‌های فاقد تهویه مناسب خودداری کرد. استفاده از سیستم‌های هشداردهنده سطح اکسیژن (O₂ monitors) در آزمایشگاه‌ها و انبارهای نگهداری نیتروژن مایع ضروری است. این دستگاه‌ها در صورت کاهش اکسیژن به زیر سطح ایمن (معمولاً کمتر از ۱۹.۵٪)، آلارم می‌دهند و به کارکنان اجازه تخلیه به موقع محیط را می‌دهند.

در مواردی که نیاز به کار طولانی‌مدت با نیتروژن مایع در فضای بسته وجود دارد، استفاده از ماسک‌های اکسیژن یا سیستم‌های هوای فشرده توصیه می‌شود. همچنین، نباید به تنهایی در چنین محیط‌هایی کار کرد و حضور یک همکار برای مواقع اضطراری الزامی است.

انتخاب ظروف نامناسب و خطر شکستن ناگهانی

ظروف شیشه‌ای یا پلاستیکی معمولی به هیچ‌وجه برای نگهداری نیتروژن مایع مناسب نیستند، زیرا در اثر شوک حرارتی شدید ترک خورده یا می‌شکنند. حتی فلزاتی مانند فولادهای کربنی نیز در تماس با نیتروژن مایع شکننده می‌شوند و ممکن است دچار ترک‌های ناگهانی شوند.

ظروف مخصوص نیتروژن مایع معمولاً از جنس استیل ضدزنگ یا آلومینیوم با طراحی ویژه هستند که مقاومت بالایی در برابر دمای بسیار پایین دارند. این ظروف باید دارای عایق‌بندی مناسب (مانند خلأ یا فوم عایق) باشند تا از تبخیر سریع نیتروژن جلوگیری کنند. همچنین، هرگز نباید این ظروف را تا بالای ظرفیت پر کرد، زیرا انبساط گاز می‌تواند باعث سرریز شدن و ایجاد خطر شود.

قبل از استفاده از هر ظرفی برای نگهداری نیتروژن مایع، باید از استانداردهای ایمنی آن مطمئن شد. ظروف قدیمی یا آسیب‌دیده باید از چرخه استفاده خارج شوند، زیرا کوچک‌ترین ترک یا نقص می‌تواند به فاجعه منجر شود.

خطرات حمل و نقل نیتروژن مایع

حمل و نقل نیتروژن مایع در خودروها یا فضاهای عمومی نیازمند رعایت پروتکل‌های سختگیرانه است. در صورت تصادف یا واژگونی، نشت نیتروژن مایع می‌تواند باعث یخ‌زدگی سطح جاده، کاهش اکسیژن محیط و حتی انفجار شود. همچنین، ظروف حمل نیتروژن مایع باید به گونه‌ای ثابت شوند که در طول حرکت جابجا نشوند.

برای حمل ایمن، باید از تانک‌های مخصوص با طراحی استاندارد استفاده کرد که مجهز به سیستم‌های تخلیه فشار و نشانگرهای سطح مایع هستند. رانندگان و کارکنان حمل‌ونقل باید آموزش‌های لازم درباره اقدامات اضطراری در صورت نشت نیتروژن مایع را دیده باشند. در بسیاری از کشورها، حمل نیتروژن مایع در حجم‌های بالا نیازمند مجوزهای ویژه و برچسب‌های هشداردهنده است.

در محیط‌های شهری، بهتر است از مسیرهای کم‌تردد برای حمل نیتروژن مایع استفاده شود. در صورت بروز هرگونه حادثه، باید بلافاصله منطقه را تخلیه و با آتش‌نشانی تماس گرفت، زیرا نیتروژن مایع می‌تواند با برخی مواد شیمیایی واکنش‌های خطرناک ایجاد کند.

سخن پایانی

نیتروژن مایع با وجود کاربردهای گسترده در صنعت و پژوهش، یک ماده بالقوه خطرناک محسوب می‌شود که بی‌احتیاطی در استفاده از آن می‌تواند عواقب جبران‌ناپذیری داشته باشد. از سوختگی‌های شدید تا خفگی و انفجار، همه‌ی این خطرات با رعایت اصول ایمنی و آموزش صحیح قابل پیشگیری هستند.

استفاده از تجهیزات حفاظتی، نظارت مداوم بر سطح اکسیژن محیط، انتخاب ظروف استاندارد و آموزش مستمر کارکنان، کلید کاهش حوادث مرتبط با نیتروژن مایع است. با افزایش آگاهی و اجرای دقیق پروتکل‌های ایمنی، می‌توان از این ماده به صورت کاملاً ایمن و کارآمد بهره برد.