مضرات گاز ازن در تنفس و حدود غیر مجاز آن
خلاصه آنچه در این مقاله خواهید خواند :
آشنایی با مشخصات ازن و علت ناپایداری آن
آشنایی با حدود غیر مجاز طبیعی ازن
چگونه ازن در طبیعت از حدود مجاز بیشتر می شود
نحوه استفاده ازن در پلایش هوا و محیط
جدول راهنمای حدود غیر مجاز سمی تنفس ازن
مضرات گاز ازن
مضرات گاز ازن و مشخصات ازن و میزان پایداری آن : همانطور که قبلا بیان کردم، ازن (کلمه‌ای یونانی به معنای انتشار یک بو) یک مولکول طبیعی اما ناپایدار است. گاز خالص آن دارای رنگ آبی آسمانی با بویی تند و زننده است. مولکول از سه اتم اکسیژن تشکیل شده است و وزن مولکولی آن در مقایسه با مولکول دواتمی اکسیژن (۳۲٫۰۰)، ۴۸٫۰۰ است. ازن دارای ساختار حلقه‌ای است که فاصله اتم ها از هم، ۱٫۲۶ آنگستروم است و در وضعیت های مختلف مزومریک در تعادل دینامیک وجود دارد. برای یکفیزیکدان مفید است بداند که قابلیت حل (میلی لیتر) ازن و اکسیژن در ۱۰۰ میلی لیتر آب (در دمای صفر درجه سانتیگراد)، به ترتیب ۴۹٫۰ و ۴٫۸۹ میلی لیتر است.
ازن در میان عوامل اکسیدانی، پس از فلوئور و پرسولفات، سومین عامل پرقدرت است که این واقعیت، واکنش‌پذیری بالای آن را شرح می‌دهد.
ازن از اکسیژن خالص از طریق یک فرایند گرماگیر تشکیل می شود که این فرآیند به وسیله ولتاژ بسیار بالای تنظیم شده میان الکترودهای لوله زیمنس حاصل می شود:
خواننده می تواند متوجه شود که این واکنش، بازگشت پذیر است که عملا بدین معناست که ازن به طور خودبه‌خود تجزیه می شود و بنابراین ذخیره کردن آن دشوار است. علاوه بر این، حیات مولکول ازن وابسته به دما است به طوری که غلظت ازن در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد در طول ۴۰ دقیقه، در دمای ۳۰ درجه در طول ۲۵ دقیقه و در دمای ۵۰ – درجه تنها پس از ۳ ماه نصف می شود.
چه چیزی درباره تولید طبیعی ازن می دانیم؟
در استراتوسفر و در فاصله ۲۲ کیلومتری از سطح زمین، لایه ازن وجود دارد که غلظت آن به ۱۰ ppmv می‌رسد که برابر است با ۰٫۰۲ میکروگرم (mcg/ml). نگهداری لایه ازن بسیار مهم است زیرا این لایه، اکثر تابش فرابنفش (<290 nm) ساطع شده از خورشید را جذب می کند . اشعه ماورای بنفش شامل نوار A (316-400 nm) که مسئول آفتاب سوختگی است و نوار B و C (از ۱۰۰ تا ۳۱۵ nm) که بسیار جهش‌زا بوده و مسئول افزایش پیری پوست و ایجاد سرطان هستند، می‌باشد که این امر توسط افزایش ملانوما و کارسینوما در سال های اخیر، نشان داده شده است.
نحوه کار دستگاه تصفیه هوا با ازون
کاربرد ازن(اکسیژن فعال) در بوزدایی
طبیعت، عاقبت اندیش بوده است زیرا با کمک سیانوباکتری‌ها، به محض اینکه اکسیژن در حدود ۲٫۳ میلیارد سال قبل در اتمسفر زمین افزایش یافت، اشعه ماورای بنفش خورشید به تولید ازنی سرعت بخشید که می توانست پرتو ماورای بنفش را کنترل کرده و از سیستم های بیولوژیکی در زمین محافظت کند:
لایه ازن محافظت در استراتوسفر تا حد زیادی ثابت و پایدار بود که این نتیجه تعادل دینامیکی میان واکنش تشکیل دهنده ازن و تجزیه طبیعی ازن است. این تعادل تا حدی در قرن اخیر به هم خورده است که علت آن افزایش پیش‌رونده آلودگی مانند نیتروژن اکسیدها (NOx) و کلر حاصل از کلروفلوئورکربن‌ها (CFC) که به عنوان مایع سردکننده استفاده می شدند و تکه تکه کردن غیر محتاطانه محیط زیست است. یک اتم منفرد کلر از طریق یک رشته واکنش کاتالیزوری که توسط مولینا و رولند (۱۹۷۴) کشف شد می تواند هزاران مولکول ازن را پیش از اینکه به تروپوسفر بازگردد، نابود کند.تخریب بیش از حد ازن منجر به نازک شدن لایه ازن و سوراخ شدن آن در ناحیه قطب جنوب شد؛ تنها به کمک تلاش بین المللی برای جایگزین کردن CFC، لایه ازن احتمالا در سال ۲۰۵۰ به وضعیت نرمال خود بازمی‌گردد (شروپ ۲۰۰۰)!
مجددا فعالیت های مخرب انسان (فرایندهای صنعتی، ترافیک وسایل نقلیه و غیره) منجر به آلودگی شدید هوای موجود در تروپوسفر شده است که حدود ۸ تا ۱۷ کیلومتر از سطح زمین فاصله دارد. انتشار بیش از اندازه مونوکسید نیتروژن (NO) و دی اکسید نیتروژن (NO2) از مونوکسید کربن (CO)، متان (CH4)، اسید سولفوریک و سایر اسیدها توسط انسان، منجر به افزایش غیر قابل تحمل غلظت ازن تا ۰٫۱ ppmv (0.0002 mcg/ml) یا بیشتر شده است در حالی که این مقدار نباید بیشتر از ۰٫۰۳ ppmv باشد یعنی حدود ۳۰۰ برابر کمتر از مقدار موجود در استراتوسفر. در کلان شهرها، ازن در کنار سایر ترکیبات، ابر فتوشیمیایی ایجاد می کند: این ابر تبدیل به سمی عمده برای ریه، چشم، بینی و در سطحی پایین تر برای پوست شده است زیرا مایع مخاطی مجرای تنفسی، حاوی مواد خنثی‌کننده کافی برای این ترکیبی اسیدی کشنده نیست. در حقیقت، مایع مخاطی تنها یک لایه آبی است که به آسانی توسط این ترکیب اسیدی از اکسیدان های قوی، درهم‌شکسته می‌شود. کودکان، افراد مبتلا به آسم و سایر بیماران ریوی مشخصا در معرض ریسک هستند و اعتیاد به ازن به خوبی توجیه می شود (دولین و دیگران ۱۹۹۱؛ آریس و دیگران ۱۹۹۳؛ بروکرت و دیگران ۱۹۹۹). متاسفانه به دلیل بررسی یک سویه در خصوص سمیت ازن در سطح شهر که بر هیچ کس پوشیده نیست ، به کمک آن دسته از کارشناسان ناآگاه می آید که اعتقاد دارند ازن همواره سمی است و آنگاه افراد عادی تعجب می کنند که ازن چگونه می تواند به عنوان عامل درمانی استفاده شود . سم‌شناسان و مسئولان حوزه سلامت به درستی نگران این مسئله هستند که واضح است این مشکل فقط به علت ازن نیست و نباید منجر به فراگیر شدن این استنتاج غلط شود که ازن “همواره سمی است”. یافته های خیره کننده اخیر که نشان می دهد گلبول های سفید فعال‌شده می توانند ازن تولید کنند (بابیور و دیگران ۲۰۰۳؛ نیوا و ونت‌ورث ۲۰۰۴)، اهمیت شایانی در شرایط نرمال و پاتولوژیکال دارد.
دو مولکول گازی دیگر به نام های CO و NO نشان خواهد داد (مونکادا ۱۹۹۲؛ ورما و دیگران ۱۹۹۳؛ پنن و دیگران ۱۹۹۸) که به شکل شگفت انگیزی می توانند با دوزهای فیزیولوژیکی، به عنوان اثرگذاران حیاتی رفتار کنند و در غلظت های بالا، سمی شوند. به بیان دیگر، بررسی درست مفهوم اصلی برای هر مولکول این است که دوز مناسب میان عامل درمانی و سمی، تمایز ایجاد می کند.
بنابراین برای ایمنی بیماران و پرسنل، ردی از ازن در حدود غیر مجاز نباید باقی بماند و یک تهویه هوای مناسب می تواند به وسیله یک هواکش به همراه تخریب‌کننده ازن، حاصل شود. به علاوه، می توان از یک رصدکننده با چراغ هشدار و صدای بلند تمام مدت روشن باشد تا در هنگام آلودگی، فورا هشدار دهد. لازم به ذکر است در شرایط استفاده های درمانی که نیاز به استفاده ازن در غلظت های بالا می باشد این کنترل معنی پیدا می کند وگرنه در حدود مجاز غلظت ppm ۰٫۰۶ در خصوص دستگاه های پالایش ازن هوا و محیط بسیار اثر بخش بوده و حتی میتواند باعث درمان آسم و تنگی نفس نیز شود . باید بگویم که آستانه بویایی ما درباره ازن، حدود ۰٫۰۱ ppmv (0.02 mcg/L) است که ده برابر کمتر از حداکثر غلظت محیط کاری (WSC) با غلظت ۰٫۱ ppmv (0.2 mcg/L) در طول یک ساعت تنفس است. سازمان بهداشت جهانی (WHO) اجازه ۸ ساعت کار در فضایی با غلظت ازن ۰٫۰۶ ppmv (0.12 mcg/L) را می دهد که حتی در این میزان باقی مانده ازن بوی ازن به شدت احساس می شود. البته در خصوص استفاده های درمانی نمی توان به حس بویایی اطمینان نمود چراکه گیرنده های بویایی به سرعت کارایی خود را از دست می دهند و به همین دلیل بهتر است مراکز درمانی را عاری از ازن باشد.
………………………..
نکته : امروزه دستگاه هایی مخصوص تصفیه هوا با ازن طراحی شده اند که با غلظت های مطمئن کمتر از ۰٫۰۴ ppm کالیبره شده اند و در واقع مکانیسم تولید آنها با ژتراتورهای معمولی متفاوت بوده و در صورت تنظیم دقیق دستگاه مجهز به یک کنترل پنل شبانه روزی می توان با حضور افراد و موجودات زنده دستگاه را روشن و استفاده نمود .
………………………..
این امر که غلظت ازن در آمریکا برحسب ppmv و در اروپا برحسب mcg/ml بیان می شود، متاسفانه موجب گیج شدن افراد می گردد. نحوه تبدیل این دو واحد به شکل زیر است:
پس از تنفس طولانی هوای آلوده به ازن، علائم جدی و تغییرات پاتولوژیکی با توجه به غلظت ازن و مدت تنفس به وجود می آید (جدول ۱)
جدول ۱٫ اثرات سمی و مضرات گاز ازن در انسان‌ها
| غلظت O3 در هوا (ppmv) | اثرات سمی و مضرات گاز ازن |
| ۰٫۱ | ایجاد اشک و سوزش در مجراهای تنفسی فوقانی |
| ۱٫۰-۲٫۰ | ورم غشاء مخاط بینی، سرفه، سردرد، گاهی تهوع و عق زدن
در موارد مستعد، منجر به تشدید آسم می شود |
| ۲٫۰-۵٫۰ (۱۰-۲۰ دقیقه) | افزایش پیش‌رونده تنگی نفس، اسپاسم برونشیتی، درد قفسه سینه |
| ۵٫۰ (۶۰ دقیقه) | تجمع آب در ریه و گاهی فلج تنفسی |
| ۱۰٫۰ | مرگ در ۴ ساعت |
| ۵۰٫۰ | مرگ در چند دقیقه |
اثرات سمی و مضرات گاز ازن ، بدتر می شود اگر فرد از هوای ازن دار آلوده به NO2، ترکیبات اسیدی، CO و غیره تنفس کند زیرا مایعات مخاطی مجرای تنفسی دارای ظرفیت پایین محافظتی و آنتی اکسیدانی هستند. باید تاکید شود که سمیت ازن برای مجرای تنفسی نمی تواند به خون تعمیم داده شود زیرا خون دارای شرایط کاملا متفاوت آناتومیکی، بیوشیمایی و متابولیکی است. بیمار مسموم باید دراز کشیده و تا حد امکان، اکسیژن مرطوب تنفس کند. تزریق وریدی آرام اسید آسکوربیک و گلوتاتیون با محلول قندی ۵% می تواند آسیب را محدود کند. همچنین اسید آسکوربیک، ویتامین E و استیل‌استئین می تواند از طریق دهان استفاده شود اما این نوع از درمان بیشتر برای پیشگیری استفاده می شود تا معالجه. در حقیقت هر چه ظرفیت آنتی اکسیدان مایعات بیولوژیکی بالاتر باشد، آسیب احتمالی اکسیداتیو پایین تر می آید.
نتیجه‌گیری: ازن یک مولکول گازی طبیعی و به شدت واکنش پذیر است که به وسیله تخلیه بار الکتریکی و/یا اشعه ماورای بنفش، یا به صورت تنها و یا در کنار NOx تولید می شود. جالب توجه است که به نظر می آید حتی گلبول های سفید فعال شده هم، در داخل بدن ازن تولید می کنند. این امر با توجه به غلظت و مکان ازن میتواند بازدارنده یا آسیب‌زا باشد. ازن هرگز نباید بلعیده شود زیرا مایعات مخاطی دستگاه تنفسی در مقایسه با خون، ظرفیت محافظتی پایینی دارند. امروزه استفاده از ازن برای مصارف صنعتی و تصفیه آب، بسیار مورد بحث قرار گرفته است در حالی که استفاده از آن در پزشکی همچنان جنجال برانگیز است زیرا محققان حوزه سلامت همچنان به آن مشکوک هستند و نمی خواهند مفید بودن ازن را درک کنند و فرا بگیرند.
