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Brauchen die Menschen Stickstoff aus der Luft für ihre Gesundheit?

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Können Menschen lange Zeit völlig stickstofffreie Atmosphäre atmen? Ich weiß, Stickstoff ist lebensnotwendig, und zwar in großen Mengen, aber vielleicht können die Menschen ihn vollständig aus der Nahrung, aus Proteinen usw.


Brauchen die Menschen Stickstoff aus der Luft für ihre Gesundheit?

Nein. Das ist gut etabliert!

Können Menschen lange Zeit völlig stickstofffreie Atmosphäre atmen?

Jawohl. Auch gut etabliert!

Ich weiß, Stickstoff ist lebensnotwendig, und zwar in großen Mengen, aber vielleicht können die Menschen ihn vollständig aus der Nahrung, aus Proteinen usw.

Wie in den Kommentaren von AliceD ausgeführt, wird Stickstoffgas (N2) vom Menschen vollständig über die Nahrung aufgenommen, da atmosphärisches N2 ziemlich träge ist. Es ist auch nicht erforderlich, dass ein Gasaustausch in der Lunge stattfindet.

Einige Zusatzfragen als Nachtrag:

Kann man N2 in der atmosphärischen Luft durch ein anderes Gas ersetzen und menschliches Leben erhalten?

Jawohl. Alle Nebenwirkungen wären auf die Wirkung des Ersatzgases zurückzuführen (z. B. kann es schwerer oder leichter oder gleich oder reaktiver als N2 sein).

Kann 100 % O2 das menschliche Leben aufrechterhalten?

Nein, und ein solcher Fall wurde nie aufgezeichnet. Sauerstofftoxizität nach Hyperoxie ist sehr gefährlich. Ironischerweise schädigt zu viel Sauerstoff das Lungengewebe und die Epithelmembranen durch Oxidation und macht die Lunge nicht in der Lage, Gase richtig auszutauschen; und so folgt in solchen extremen Fällen wie bei 100% O2 der Tod durch Ersticken.


2.1 Studien an Menschen weisen darauf hin, dass eine langfristige Exposition gegenüber NO2 Die derzeit in Europa beobachteten Konzentrationen können die Lungenfunktion beeinträchtigen und das Risiko von Atemwegssymptomen wie akuter Bronchitis sowie Husten und Schleim erhöhen, insbesondere bei Kindern. Auch wenn einige Studien Assoziationen zwischen NO2 Exposition und Sterblichkeit reichen die vorliegenden Beweise nicht aus, um den Schluss zu ziehen, dass Auswirkungen auf die Sterblichkeit auf eine langfristige Exposition gegenüber NO . zurückgeführt werden können2 selbst (siehe auch 3.3 ). Mehr.

2.2 NEIN2 In kontrollierten Studien zur Exposition am Menschen hat sich allein gezeigt, dass es akute gesundheitliche Auswirkungen hat. Studien an Menschen konnten mögliche Auswirkungen von NO . nicht isolieren2, wegen des komplexen Zusammenhangs zwischen den Konzentrationen von NO . in der Umgebungsluft2, Feinstaub und Ozon. Mehr.

2.3 Mehrere Studien haben gezeigt, dass NO2 Exposition verstärkt allergische Reaktionen auf eingeatmete Pollen. Mehr.

2.4 Menschen mit Asthma und Kinder im Allgemeinen gelten als anfälliger für NO2 Exposition. Mehr.

2.5 Es gibt keine Evidenz für einen Schwellenwert für die Exposition gegenüber NO2 unterhalb dessen keine gesundheitlichen Auswirkungen zu erwarten sind. Mehr.


Warum brauchen wir Stickstoff?

Stickstoff ist ein interessantes Element, da es im Gleichgewicht mit Sauerstoff existiert. Sauerstoff hat eine radikale, explosive Qualität, während Stickstoff zurückhaltender ist. Wenn Stickstoff den Sauerstoff ersetzen würde, würden wir ersticken. Würde man der Luft Stickstoff entziehen, würden wir am Sauerstoff verbrennen. Es ist also Teil einer lebensspendenden Balance. Es gibt etwa 3,8 Pfund organischer Stickstoff im Körper. Stickstoff ist das kritische Element in Proteinen. Wenn wir über Stickstoff sprechen, sprechen wir in gewisser Weise mehr über Protein. Was in unserem Körper Stickstoff enthält, sind Albumine, Proteinverbindungen, Alkaloide und Ammoniak und seine Abbauprodukte. Stickstoff wird in Kombination mit Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff für Kraft und Kraft und Vitalität aller Organe benötigt. Im Muskelsystem besteht Myosin, das Hauptprotein des Muskels, zu 17 Prozent aus Stickstoff.

Menschen mit Stickstoffüberschuss neigen zu geringer Wärmeentwicklung, zartem Gewebe, dunklem Teint und oft fehlerhafter Oxidation. Es besteht eine Tendenz zu Störungen des Nervensystems. Sie manifestieren auch Lethargie, Tiefschlaf, Drüsenschwellung, lockere Zähne und haben eine langsame Wund-, Fraktur- und Knochenheilung. Bei diesen Menschen mit Stickstoffüberschuss sind Leber, Niere und Darm überlastet und Knochen und Gelenke sind anfällig für Verletzungen. Sie neigen dazu, psychische Zustände zu haben, die unbewusst, melancholisch und voller Ängste und Sorgen sind. Sie leiden auch unter erheblicher Zerstreutheit, Schläfrigkeit, Erkältungen und Grippe. Im Allgemeinen ist ihre Immunität mangelhaft und ihr Körper ist ziemlich sauer. Psychisch neigen Menschen mit hohem Stickstoff-Überschuss dazu, vor Angst, Trauer, Misserfolgen, Operationen und Unfällen in Schock zu geraten, weil ihre Nerven so aus dem Gleichgewicht geraten und angespannt sind. Im Allgemeinen neigen Menschen mit Stickstoffüberschuss dazu, als Folge einer Autotoxämie einen Überschuss an fleischigen Lebensmitteln zu sich zu nehmen, was wiederum ihr emotionales, körperliches und Immunsystem schwächt.

Menschen mit Stickstoffmangel neigen dazu, das Gegenteil von Konservativen zu sein, sie neigen zu vorschnellem und zwanghaftem Verhalten, sind ungeduldig und können schnell urteilen und handeln. Ihre Depressionen sind intensiv und ihr Takt ist minimal. Diese Menschen neigen dazu, eine geringe Vitalität und einen unberechenbaren emotionalen Zustand sowie einen mentalen Zustand zu haben. Die Behandlung stickstoffarmer Menschen ist nicht nur eine Erhöhung des Proteingehalts, sondern benötigt eine bestimmte Menge an freiem Stickstoff, der in einer sehr stickstoffreichen Atmosphäre, wie sie in einem feuchtwarmen Klima wie in Kalifornien, Hawaii oder Florida vorhanden ist, vorhanden ist. Alle Standorte mit geringer Höhe und viel Vegetation fördern einfühlsam einen verbesserten Stickstoffstoffwechsel und eine geringe Stickstoffretention im
Karosserie. Anzeichen von Stickstoffmangel sind Schwäche, Taubheitsgefühl, Muskelschwäche, Müdigkeit, Zerstreutheit, keine sexuelle Energie, Hypochondrie, mangelnde Arbeitslust, Sehnenrisse und Hirnschwäche.

Zu den stickstoffreichen Lebensmitteln zählen alle proteinhaltigen Lebensmittel, Gewürze, Nüsse, Mandeln, Walnüsse, Bohnen, Linsen, Pignolien, getrocknete Erbsen, Spirulina, Chlorella und Algen im Allgemeinen.


Stickstoff in der Luft nährt die Ozeane

Eine jahrzehntelange USC-Studie hat einem langjährigen Rätsel das Ende geschrieben: Woher bekommen Meeresorganismen in den tropischen Ozeanen den Stickstoff, den sie zum Wachsen brauchen?

Dabei kann die Studie auch helfen zu erklären, wie jeden Tag Tonnen von Kohlendioxid im Meer verschwinden und den Fortschritt der globalen Erwärmung verlangsamen.

Stickstoff ist ein Baustein des Lebens und ein essentieller Nährstoff für Phytoplankton und anderes Wasserleben. Biologen wissen seit langem, dass sich bei der Zersetzung toter organischer Stoffe in den Tiefen des Ozeans Stickstoff freisetzt und nach oben treibt.

Das Problem ist, dass nicht annähernd genug Stickstoff aufsteigt, um das gesamte Leben in der Nähe der Oberfläche zu ernähren.

In einem Artikel, der für einen Kommentar in der aktuellen Ausgabe von Nature ausgewählt wurde, bestätigt ein Team um den biologischen Ozeanographen Douglas Capone vom USCCollege of Letters, Arts and Sciences, dass bestimmte aquatische Mikroorganismen riesige Mengen Stickstoff aus der Luft ziehen.

Frühere Schätzungen legten nahe, dass die Stickstofffixierung aus der Atmosphäre in den Ozeanen nur eine sehr untergeordnete Rolle spielte. Der Begriff "Fixierung" beschreibt den Prozess, bei dem Distickstoff, ein Inertgas, in verwendbare chemische Formen wie Nitrat, eine Verbindung aus Stickstoff und Sauerstoff, umgewandelt wird.

Neuere geochemische Schätzungen deuteten auf eine größere Rolle für die Stickstofffixierung hin. Capones Studie liefert direkte Beweise.

„Capone und Kollegen zeigen nun in der bisher umfassendsten und umfassendsten Studie, dass die biologische N2-Fixierung in großen Regionen des tropischen und subtropischen Atlantiks tatsächlich erheblich ist“, schreibt Nicolas Gruber von der University of California, Los Angeles, in den News & Views Abschnitt Natur. "In mühsamer Anstrengung haben sie die N2-Fixierungsraten an mehr als 150 Stationen während sechs Kreuzfahrten gemessen.

"[N2-Fixierung] versorgt das Ökosystem des beleuchteten Ozeans mit einer Quelle für neuen Stickstoff, die mit der vertikalen Nitratzufuhr konkurrieren kann."

Capone sagte, dass sein 1994 begonnenes Projekt "die robusteste Schätzung" des Ausmaßes der Stickstofffixierung erbracht habe.

"Es liefert eine strenge Einschätzung, wie quantitativ wichtig dieser Prozess ist", sagte er.

Die kürzlich in Global Biogeochemical Cycles veröffentlichte Studie konzentrierte sich auf den Meeresorganismus Trichodesmium, den bekanntesten "Fixierer" von atmosphärischem Stickstoff.

Obwohl es nur einer von vielen Stickstofffixierern im Ozean ist, ist der Beitrag von Trichodesmium allein fast zehnmal größer als frühere Schätzungen der ozeanischen N2-Fixierung weltweit.

"Was die Studie von Capone und Kollegen besonders überzeugend macht, ist, dass sie die N2-Fixierungsraten mit einer Reihe unabhängiger Methoden schätzten, jede mit ihren eigenen Stärken und Schwächen. Dies führt zu einem beispiellosen Vertrauensniveau in die erhaltenen Schätzungen", schreibt Gruber in Nature.

Die Studie hat Implikationen für die Klimawissenschaft.

Ein altes Missverständnis, sogar innerhalb der wissenschaftlichen Gemeinschaft, ist, dass die Photosynthese im Ozean Kohlendioxid aus der Luft entfernt. Aber Capone und andere haben darauf hingewiesen, dass Stickstoff, der aus der Tiefe aufsteigt, genügend Kohlendioxid für die Photosynthese von Phytoplankton und anderen Meeresorganismen mit sich bringt.

Nur die Photosynthese, die Stickstoff außerhalb des Ozeans nutzt, kann eine Nettoentfernung von Kohlendioxid aus der Luft bewirken. Externer Stickstoff kommt aus Flüssen, atmosphärischer Ablagerung und in größerem Maßstab aus der N2-Fixierung, sagte Capone.

Die Schätzung der neuen Studie zur globalen N2-Fixierung ist groß genug, um die Aufnahme von 1,5 Milliarden Tonnen Kohlendioxid durch Photosynthese zu berücksichtigen, von der angenommen wird, dass sie jedes Jahr in den Ozean gelangt. Die Menge entspricht 10 bis 20 Prozent der jährlichen Kohlenstoffproduktion, sagte er.

Theoretisch könnten die Ozeane ihre Aufnahme von Kohlendioxid erhöhen, wenn Trichodesmium und andere Stickstofffixierer zum Wachstum angeregt werden könnten.

Da N2-Fixierer oft durch andere Nährstoffe als Stickstoff – typischerweise Phosphor oder Eisen – begrenzt werden, könnte das Ansäen der Ozeane mit solchen Nährstoffen zu einer gewissen Reduzierung der Treibhausgase führen. In einem in Nature aufgezeichneten Abenteuer lieh der Musiker Neil Young seine Yacht an eine Gruppe, die die Gewässer vor Hawaii mit Eisenpulver düngte.

Capone rät zur Vorsicht und zitiert Studien, die darauf hindeuten, dass eine groß angelegte Düngung der Ozeane die Atmosphäre schließlich giftiger machen könnte.

Aber Capones Lebenswerk hat Forschergruppen der University of Maryland und der Woods Hole Oceanographic Institute davon überzeugt, die N2-Fixierung als Variable in ihre Modelle der Kohlendioxidaufnahme und anderer biochemischer Kreisläufe im Ozean zu integrieren.

Es war ein langer Weg, die Bedeutung der Stickstofffixierung zu belegen, die vor Jahrzehnten unter anderem von Richard C. Dugdale von der USC vorgeschlagen wurde.

"Dick zeigte erstmals in einer kleinen Veröffentlichung, die er 1961 in Deep SeaResearch veröffentlichte, dass es im Meer mit Trichodesmium eine gewisse Stickstofffixierung gab", sagte Capone.


Stickstoffgas ist mit anderen Molekülen in der Atmosphäre nicht hochreaktiv und liegt hauptsächlich in der Luft als N . vor2. Das unreaktive Verhalten von Stickstoff resultiert aus den starken Dreifachbindungen, die sich zwischen den drei Elektronenpaaren bilden, die zwischen zwei Stickstoffatomen geteilt werden. Diese Bindungen haben relativ kurze Radien, wodurch mehr Energie zum Aufbrechen benötigt wird. Stickstoff wird bei höheren Temperaturen reaktiver. Bei niedrigeren Temperaturen führt die Anwesenheit bestimmter Katalysatoren dazu, dass Stickstoff mit anderen Molekülen reaktiver wird. Eine häufige stickstoffbasierte Reaktion, die in der Atmosphäre auftritt, ist die Bildung von NO, Stickoxid, bei Gewittern bei Blitzeinschlägen.

Stickstoff ist für alle Organismen wichtig, da er die Grundlage vieler lebensnotwendiger Verbindungen bildet. Proteine, Enzyme, Hormone und Chlorophyll enthalten alle Stickstoff. Nukleinsäuren enthalten auch Stickstoff und bilden die langen Nukleotidketten, die das Rückgrat von DNA und RNA bilden. Lebewesen können jedoch N . nicht verwenden2 in seiner gasförmigen Form in der Atmosphäre. Stickstoffgas, das sich in Lufteinschlüssen im Boden befindet, wird durch einen Prozess namens Stickstofffixierung in eine für Pflanzen nutzbare Form umgewandelt. Zu den stickstofffixierenden Organismen zählen bestimmte Arten von Bakterien und andere Mikroorganismen, die auf den Wurzeln von Hülsenfrüchten wie Sojabohnen, Luzerne und Rotklee leben. Die Mikroorganismen wandeln N . um2 in andere Verbindungen wie Ammonium und Nitrat, die von Pflanzenwurzeln aufgenommen werden. Verbraucher essen die Pflanzen und lagern Stickstoffverbindungen später durch Ausscheidung oder Zersetzung wieder in den Boden ein. Pflanzen geben auch Stickstoff an den Boden zurück, wenn sie sich zersetzen. Die stickstofffixierenden Mikroorganismen im Boden bauen diese Verbindungen ab und der Stickstoffkreislauf setzt sich fort.


Luftverschmutzung

Luftverschmutzung ist ein bekanntes Umweltrisiko für die Gesundheit. Wir wissen, worauf wir achten, wenn sich brauner Dunst über einer Stadt legt, Abgase über eine stark befahrene Autobahn strömen oder eine Rauchfahne aus einem Schornstein aufsteigt. Einige Luftverschmutzungen sind nicht zu sehen, aber ihr stechender Geruch warnt Sie.

Als 1970 die National Ambient Air Quality Standards eingeführt wurden, wurde Luftverschmutzung in erster Linie als Bedrohung für die Gesundheit der Atemwege angesehen. Im Laufe der nächsten Jahrzehnte, als die Forschung zur Luftverschmutzung voranschritt, weiteten sich die Bedenken der öffentlichen Gesundheit auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes mellitus, Fettleibigkeit und reproduktive, neurologische und Störungen des Immunsystems aus.

Die Belastung durch Luftverschmutzung wird mit oxidativem Stress und Entzündungen in menschlichen Zellen in Verbindung gebracht, die eine Grundlage für chronische Krankheiten und Krebs bilden können. 2013 stufte die Internationale Agentur für Krebsforschung der Weltgesundheitsorganisation (WHO) die Luftverschmutzung als krebserregend für den Menschen ein.

Was ist Luftverschmutzung?

Luftverschmutzung ist eine Mischung aus gefährlichen Stoffen aus vom Menschen verursachten und natürlichen Quellen.

Fahrzeugemissionen, Heizöle und Erdgas zum Heizen von Häusern, Nebenprodukte der Produktion und Stromerzeugung, insbesondere von Kohlekraftwerken, und Abgase aus der chemischen Produktion sind die Hauptquellen der vom Menschen verursachten Luftverschmutzung.

Die Natur gibt gefährliche Stoffe in die Luft ab, wie Rauch von Waldbränden, der oft durch Menschenasche und Gase von Vulkanausbrüchen verursacht wird, und Gase wie Methan, die aus sich zersetzenden organischen Stoffen in Böden emittiert werden.

Verkehrsbedingte Luftverschmutzung (TRAP) aus Kraftfahrzeugemissionen ist möglicherweise die erkennbarste Form der Luftverschmutzung. Es enthält die meisten Elemente der vom Menschen verursachten Luftverschmutzung: bodennahes Ozon, verschiedene Formen von Kohlenstoff, Stickoxide, Schwefeloxide, flüchtige organische Verbindungen, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe und Feinstaub.

Ozon, ein atmosphärisches Gas, wird in Bodennähe oft als Smog bezeichnet. Es entsteht, wenn Schadstoffe, die von Autos, Kraftwerken, Industriekesseln, Raffinerien und anderen Quellen emittiert werden, in Gegenwart von Sonnenlicht chemisch reagieren.

Schadgase, zu denen Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Stickoxide (NOx) und Schwefeloxide (SOx) gehören, sind Bestandteile von Kraftfahrzeugemissionen und Nebenprodukte industrieller Prozesse.

Feinstaub (PM) besteht aus Chemikalien wie Sulfaten, Nitraten, Kohlenstoff oder mineralischen Stäuben. Fahrzeug- und Industrieemissionen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe, Zigarettenrauch und brennende organische Stoffe wie Waldbrände enthalten alle PM.

Eine Untergruppe von PM, Feinstaub (PM 2,5) ist 30-mal dünner als ein menschliches Haar. Es kann tief in das Lungengewebe eingeatmet werden und zu ernsthaften Gesundheitsproblemen beitragen. PM 2,5 ist für die meisten gesundheitlichen Auswirkungen durch Luftverschmutzung in den USA verantwortlich.

Flüchtige organische Verbindungen (VOC) verdampfen bei oder nahe Raumtemperatur – daher die Bezeichnung flüchtig. Sie werden organisch genannt, weil sie Kohlenstoff enthalten. VOCs werden von Farben, Reinigungsmitteln, Pestiziden, einigen Einrichtungsgegenständen und sogar Bastelmaterialien wie Klebstoff abgegeben. Benzin und Erdgas sind Hauptquellen für VOCs, die bei der Verbrennung freigesetzt werden.

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) sind organische Verbindungen, die Kohlenstoff und Wasserstoff enthalten. Von mehr als 100 in der Umwelt bekanntermaßen weit verbreiteten PAK sind 15 im Karzinogenbericht aufgeführt. Neben der Verbrennung entstehen auch in vielen industriellen Prozessen wie der Herstellung von Eisen-, Stahl- und Gummiprodukten sowie der Stromerzeugung PAK als Nebenprodukt. PAK sind auch in Feinstaub enthalten.


Flüssigstickstoff

Flüssiger Stickstoff ist inert, farblos, geruchlos, nicht korrosiv, nicht brennbar und extrem kalt. Stickstoff macht den größten Teil der Atmosphäre aus (78 Vol.-%). Stickstoff ist inert und unterstützt die Verbrennung nicht, er ist jedoch nicht lebenserhaltend. Wenn Stickstoff in flüssige Form umgewandelt wird, wird er zu einer kryogenen Flüssigkeit.

Kryogene Flüssigkeiten sind verflüssigte Gase mit einem normalen Siedepunkt unter -150 o C (-238 o F). Flüssiger Stickstoff hat einen Siedepunkt von -195,8 o C (-320,5 o F). Alle kryogenen Flüssigkeiten erzeugen beim Verdampfen große Mengen an Gas.

Auswirkungen auf die Gesundheit

Durch den Kontakt mit flüssigem Stickstoff oder kalten Stickstoffdämpfen können ausgedehnte Gewebeschäden oder Verbrennungen entstehen.

Da Stickstoff geruchlos, farblos, geschmacklos und nicht reizend ist, hat Stickstoff keine warnenden Eigenschaften. Der Mensch besitzt keine Sinne, die das Vorhandensein von Stickstoff erkennen können. Obwohl Stickstoff nicht toxisch und inert ist, kann er als einfaches Erstickungsmittel wirken, indem es den Sauerstoff in der Luft auf ein Niveau verdrängt, das unter dem lebensnotwendigen Niveau liegt. Das Einatmen von Stickstoff in übermäßigen Mengen kann zu Schwindel, Übelkeit, Erbrechen, Bewusstlosigkeit und Tod führen. Der Tod kann durch Fehleinschätzungen, Verwirrung oder Bewusstlosigkeit verursacht werden, die eine Selbstrettung verhindern. Bei niedriger Sauerstoffkonzentration kann es innerhalb von Sekunden und ohne Vorwarnung zu Bewusstlosigkeit und Tod kommen.

Personal, einschließlich Rettungskräfte, sollte keine Bereiche betreten, in denen die Sauerstoffkonzentration unter 19,5 % liegt, es sei denn, sie sind mit einem umluftunabhängigen Atemschutzgerät oder einem Atemschutzgerät ausgestattet.

Behälter

Flüssiger Stickstoff wird in verschiedenen Behältertypen gelagert, versandt und gehandhabt, abhängig von der vom Benutzer benötigten Menge. Die verwendeten Behältertypen sind der Dewar, der kryogene Flüssigkeitszylinder und der kryogene Lagertank.

Dewars

Dieser Behältertyp ist ein druckloser Behälter. Die Maßeinheit für das Fassungsvermögen eines Dewars ist typischerweise der Liter. Es stehen fünf bis 200 Liter Dewars zur Verfügung. Das Produkt kann aus kleinen Dewars durch Gießen entfernt werden, während größere Dewars ein Transferröhrchen erfordern. Flaschen für kryogene Flüssigkeiten, die Druckbehälter sind, werden manchmal fälschlicherweise als Dewars bezeichnet.

Kryo-Flüssigkeitszylinder

Flaschen für kryogene Flüssigkeiten sind isolierte Druckbehälter mit Vakuummantel. Sie sind mit Sicherheitsventilen und Berstscheiben ausgestattet, um die Zylinder vor Druckaufbau zu schützen. Diese Behälter arbeiten mit Drücken bis zu 350 psig und haben ein Fassungsvermögen zwischen 80 und 450 Liter Flüssigkeit.

Kryo-Lagertanks

Tanks können kugel- oder zylinderförmig sein. Sie werden als stationäre Gefäße ortsfest montiert. Die Tanks sind gemäß den ASME-Spezifikationen für die jeweiligen Drücke und Temperaturen ausgelegt.

Verwenden Sie nur geeignete Behälter für die Handhabung und/oder den Transport von kryogenen Flüssigkeiten. Lagern Sie Flüssigstickstoff nicht in Behältern mit dicht schließendem Deckel. Ein locker sitzender Deckel verhindert das Eindringen von Luft und Feuchtigkeit in den Behälter und lässt gleichzeitig den Druck entweichen.

Sicherheitsaspekte

Kältekontaktverbrennungen

Flüssiges oder Niedertemperaturgas aus einem der angegebenen kryogenen Stoffe hat auf der Haut verbrennungsähnliche Wirkungen. Die extrem niedrige Temperatur der Flüssigkeit kann bei Kontakt zu schweren Erfrierungen oder Augenschäden führen. Zu den Symptomen von Erfrierungen zählen eine Veränderung der Hautfarbe zu Weiß oder Graugelb und die Schmerzen nach Kontakt mit flüssigem Stickstoff können schnell nachlassen. Gegenstände, die mit flüssigem Stickstoff in Berührung kommen, werden extrem kalt. Das Berühren dieser Gegenstände kann zu zerrissenem Fleisch führen.

Erstickung

Flüssiges Stickstoffgas, das auf engstem Raum freigesetzt wird, kann ausreichend Sauerstoff verdrängen, um die Atmosphäre lebensunfähig zu machen und ohne Vorwarnung zum Ersticken zu führen. Erstickungsgrade treten auf, wenn der Sauerstoffgehalt der Arbeitsumgebung weniger als 20,9 Vol.-% beträgt. Auswirkungen von Sauerstoffmangel machen sich bei Werten darunter bemerkbar

18% und plötzlicher Tod kann bei auftreten

6% Sauerstoffgehalt nach Volumen. Diese Abnahme des Sauerstoffgehalts kann durch ein Versagen/Leck des Kryobehälters oder der Transferleitung und die anschließende Verdampfung des Kryogens verursacht werden.

Explosion – Druck

Der Wärmefluss aus der Umgebung in das Kryogen verdampft die Flüssigkeit und verursacht möglicherweise einen Druckaufbau in kryogenen Sicherheitsbehältern und Transferleitungen. Beim Verdampfen dehnt sich flüssiger Stickstoff um den Faktor 696 aus. Ein Liter flüssiger Stickstoff wird zu 24,6 Kubikfuß Stickstoffgas. Alle Teile eines Systems müssen für eine ausreichende Druckentlastung gesorgt werden, um diese routinemäßige Ausgasung zu ermöglichen und eine Explosion zu verhindern.

Explosionen – Chemisch

Kryogene Flüssigkeiten mit einem Siedepunkt unter dem von flüssigem Sauerstoff sind in der Lage, Sauerstoff aus der Atmosphäre zu kondensieren. Ein wiederholtes Auffüllen des Systems kann dadurch dazu führen, dass sich Sauerstoff als unerwünschte Verunreinigung ansammelt. Eine ähnliche Sauerstoffanreicherung kann auftreten, wenn sich kondensierte Luft an der Außenseite von kryogenen Rohrleitungen ansammelt. Heftige Reaktionen, z.B. schnelle Verbrennung oder Explosion, kann auftreten, wenn die Materialien, die mit Sauerstoff in Berührung kommen, brennbar sind.

Gebäude

Aufgrund des großen Ausdehnungsverhältnisses von Flüssigkeit zu Gas (1:696) ist in Bereichen mit flüssigem Stickstoff auf ausreichende Belüftung zu achten. In diesen Bereichen sind mindestens sechs Luftwechsel pro Stunde erforderlich.

Für Bereiche, in denen eine Sauerstoffverdrängung auftreten kann, sollte eine Überwachung des Sauerstoffgehalts vorgesehen werden.

OSHA hat 19,5% Sauerstoffkonzentration als Minimum für das Arbeiten ohne Luftzufuhr festgelegt.

Denken Sie daran, Stickstoff hat keine warnenden Eigenschaften!

Lagerung und Handhabung

Lagern und verwenden Sie Flüssigstickstoffbehälter mit ausreichender Belüftung. Behälter nicht in geschlossenen Räumen oder in Bereichen lagern, die vor extremen Wetterbedingungen ungeschützt sind. Kryobehälter sind mit Druckentlastungseinrichtungen zur Kontrolle des Innendrucks ausgestattet. Unter normalen Bedingungen entlüften diese Behälter das Produkt regelmäßig. Keine Druckentlastungsvorrichtung verstopfen, entfernen oder manipulieren.

Kryobehälter müssen in aufrechter Position gelagert, gehandhabt und transportiert werden. Beim Umsetzen niemals Behälter auf die Seite kippen, schieben oder rollen. Verwenden Sie zum Bewegen kleinerer Container eine geeignete Sackkarre. Bewegen Sie größere Behälter durch Drücken, nicht durch Ziehen.

Verwenden Sie nach Möglichkeit Lastenaufzüge, um flüssigen Stickstoff zu transportieren. Fahren Sie nicht mit dem flüssigen Stickstoff im Aufzug. Sorgen Sie dafür, dass jemand den Aufzug zu einer empfangenden Person schickt, die auf der gewünschten Etage wartet.

Vermeiden Sie mechanischen und thermischen Schock.

Lassen Sie das Gefäß während des Umfüllens von flüssigem Stickstoff niemals unbeaufsichtigt. Stellen Sie sicher, dass die Abgabe des Flüssigstickstoffs direkt unter der Mündung des Auffanggefäßes erfolgt. Füllen Sie warme Dewars immer langsam, um Temperaturschockeffekte zu reduzieren und Spritzer zu minimieren. Füllen Sie Zylinder und Dewars nicht zu mehr als 80 % ihrer Kapazität.

Lassen Sie niemals ungeschützte Körperteile mit nicht isolierten Rohren oder Geräten in Kontakt kommen, die kryogene Produkte enthalten. Die extreme Kälte führt dazu, dass das Fleisch schnell klebt und beim Herausziehen möglicherweise reißt.

Wenn beim Betrieb des Behälterventils oder der Behälteranschlüsse Schwierigkeiten auftreten, stellen Sie die Verwendung ein und wenden Sie sich an den Verkäufer.

Verbindungen nicht entfernen oder vertauschen. Verwenden Sie nur die richtig zugewiesenen Anschlüsse. Verwenden Sie keine Adapter.

Verwenden Sie nur Transferleitungen und Geräte, die für die Verwendung mit kryogenen Flüssigkeiten ausgelegt sind. Einige Elastomere und Metalle wie Kohlenstoffstahl können bei extrem niedrigen Temperaturen spröde werden und leicht brechen. Diese Materialien müssen im kryogenen Betrieb vermieden werden.

Verwenden Sie bei Gasentnahmesystemen Rückschlagventile oder andere Schutzvorrichtungen, um einen Rückfluss in den Behältern zu verhindern. Bei Flüssigkeitssystemen müssen in Leitungen, in denen Flüssigkeit zwischen Ventilen eingeschlossen werden kann, Druckentlastungsvorrichtungen verwendet werden. Es wird empfohlen, alle Lüftungsöffnungen zur Außenseite des Gebäudes zu verlegen.

Flüssigkeitsbehälter sollten nicht für längere Zeit offen zur Atmosphäre gelassen werden. Halten Sie alle Ventile geschlossen und die Auslasskappen angebracht, wenn sie nicht verwendet werden. Wenn eine Einschränkung durch gefrierende Feuchtigkeit oder Fremdmaterial in Öffnungen und Lüftungsöffnungen verursacht wird, wenden Sie sich an den Verkäufer, um Anweisungen zu erhalten. Einschränkungen und Blockaden können zu gefährlichem Überdruck führen. Versuchen Sie nicht, die Einschränkung ohne entsprechende Anweisungen zu entfernen. Bringen Sie den Zylinder nach Möglichkeit an einen entfernten Ort.

Lagerung von Kryoflaschen

Verwenden Sie für die Lagerung in flüssigem Stickstoff nur vom Hersteller zugelassene Behälter (z. B. Cyrovials).

Das Laborpersonal muss bei der Konservierung von Proben in flüssigem Stickstoff äußerste Vorsicht walten lassen. Die Flüssigstickstoffspeicherung besteht aus einer flüssigen und einer gasförmigen Phase. Werden Cyrovials in die flüssige Phase getaucht, kann während der Lagerung flüssiger Stickstoff in die geschlossenen Cyrovials gelangen. Die Kryoröhrchen können dann aufgrund der Verdampfung und Expansion (1:696) des flüssigen Stickstoffs innerhalb der Kryoröhrchen explodieren, wenn sie aus dem Lager genommen wird.

Kryoröhrchen nicht in der Flüssigphase von flüssigem Stickstoff lagern, es sei denn, der Hersteller hat dies ausdrücklich für die Flüssigphasenlagerung freigegeben. Wenn eine Lagerung in flüssiger Stickstoffphase erforderlich ist, verwenden Sie nur vom Hersteller zugelassene Kryoröhrchen, die speziell für die Lagerung in flüssiger Phase entwickelt wurden. Verwenden Sie für die Gasphase zugelassene Cyrovials, die dann in einer äußeren Schutzhülle versiegelt werden, die für die Verwendung in flüssigem Stickstoff ausgelegt ist. Die Explosionsgefahr von in flüssiger Phase gelagerten Kryovials kann verringert werden, indem Kryovials vor der Entnahme mindestens 24 Stunden lang im Flüssigstickstoffbehälter in die gasförmige Phase überführt werden.

Persönliche Schutzausrüstung (PPE)

Das Personal muss gründlich mit den Eigenschaften und Sicherheitsaspekten vertraut sein, bevor es mit flüssigem Stickstoff und/oder der dazugehörigen Ausrüstung umgehen darf.

Augen sind am empfindlichsten gegenüber der extremen Kälte von flüssigem Stickstoff und seinen Dämpfen. Die empfohlene persönliche Schutzausrüstung bei der Handhabung oder Verwendung von flüssigem Stickstoff ist ein vollständiger Gesichtsschutz über einer Schutzbrille, locker sitzende wärmeisolierte Handschuhe und langärmelige Hemden und Hosen ohne Manschetten. Darüber hinaus werden für den Umgang mit Flüssigstickstoffbehältern Sicherheitsschuhe empfohlen.

Erste Hilfe

Falls eine Person durch flüssigen Stickstoff verletzt wird, sollten die folgenden Erste-Hilfe-Maßnahmen NUR unter ärztlicher Behandlung erfolgen, wenn für Sie keine Gefahr besteht.

Bei Hautkontakt mit tiefkaltem Flüssigstickstoff alle Kleidungsstücke entfernen, die die Durchblutung des gefrorenen Bereichs einschränken könnten. Angefrorene Teile nicht reiben, da dies zu Gewebeschäden führen kann. Menschen mit Erfrierungen an den Füßen sollten nicht darauf laufen. Legen Sie die betroffene Stelle so bald wie möglich in ein warmes Wasserbad mit einer Temperatur von nicht mehr als 105 ° F (40 ° C). Verwenden Sie niemals trockene Hitze.

Gefrorenes Gewebe ist schmerzlos und erscheint wachsartig mit einer möglichen gelben Farbe. Es wird geschwollen, schmerzhaft und anfällig für Infektionen, wenn es aufgetaut wird. Wenn der gefrorene Körperteil aufgetaut wurde, decken Sie den Bereich mit einem trockenen, sterilen Verband mit einer großen voluminösen Schutzhülle ab, bis eine ärztliche Behandlung vorliegt. Bei massiver Exposition die Kleidung ausziehen, während das Opfer mit warmem Wasser geduscht wird. Verwenden Sie kein heißes Wasser. Rufen Sie sofort einen Arzt an.

Wenn die Augen der extremen Kälte des flüssigen Stickstoffs oder seiner Dämpfe ausgesetzt sind, erwärmen Sie den Erfrierungsbereich sofort mit warmem Wasser von nicht mehr als 105 ° F (40 ° C) und suchen Sie sofort einen Arzt auf.

Bringen Sie eine Kopie des Sicherheitsdatenblatts zum Arzt.

Menschen mit Sauerstoffmangel sollten an die frische Luft gebracht werden. Wenn das Opfer nicht atmet, künstliche Beatmung durchführen. Bei Atembeschwerden Sauerstoff verabreichen. Holen Sie sich sofort ärztliche Hilfe. Versuchen Sie nicht, eine Person zu retten, die aufgrund von Sauerstoffmangel überwunden wurde. Der Retter wird dann das zweite Opfer.

Verweise

Air Products Safetygram-7: Flüssiger Stickstoff
Air Products Safetygram-27: Behälter für kryogene Flüssigkeiten
NuncTM Kryokonservierungshandbuch


Weltverändernde Technologie ermöglicht es Pflanzen, Stickstoff aus der Luft zu entnehmen

Die University of Nottingham hat eine wichtige neue Technologie entwickelt, die es allen Nutzpflanzen der Welt ermöglicht, Stickstoff aus der Luft zu gewinnen, anstatt teure und umweltschädliche Düngemittel zu verwenden.

Die Stickstofffixierung, der Prozess, bei dem Stickstoff in Ammoniak umgewandelt wird, ist für das Überleben und Wachstum von Pflanzen von entscheidender Bedeutung. Allerdings besitzen nur sehr wenige Pflanzen, allen voran Hülsenfrüchte (wie Erbsen, Bohnen und Linsen), die Fähigkeit, mithilfe stickstofffixierender Bakterien Stickstoff aus der Atmosphäre zu binden. Die überwiegende Mehrheit der Pflanzen muss Stickstoff aus dem Boden gewinnen, und für die meisten Pflanzen, die derzeit weltweit angebaut werden, ist dies auch auf synthetischen Stickstoffdünger angewiesen.

Professor Edward Cocking, Direktor des Center for Crop Nitrogen Fixation der University of Nottingham, hat eine einzigartige Methode entwickelt, um stickstofffixierende Bakterien in die Zellen von Pflanzenwurzeln einzubringen. Sein großer Durchbruch gelang ihm, als er im Zuckerrohr einen spezifischen Stamm stickstofffixierender Bakterien fand, von dem er entdeckte, dass er alle wichtigen Nutzpflanzen intrazellulär besiedeln konnte. Diese bahnbrechende Entwicklung verleiht potenziell jeder Zelle der Pflanze die Fähigkeit, atmosphärischen Stickstoff zu binden. Die Auswirkungen auf die Landwirtschaft sind enorm, da diese neue Technologie einen Großteil des Stickstoffbedarfs der Pflanze decken kann.

Als weltweit führender Experte für Stickstoff und Pflanzenwissenschaften hat Professor Cocking seit langem erkannt, dass es dringend erforderlich ist, die Stickstoffbelastung durch stickstoffbasierte Düngemittel zu reduzieren. Die Nitratbelastung ist ein großes Problem, ebenso wie die Belastung der Atmosphäre durch Ammoniak und Stickoxide.

Darüber hinaus ist die Nitratverschmutzung ein Gesundheitsrisiko und verursacht auch sauerstoffarme „tote Zonen“ in unseren Wasserstraßen und Ozeanen. Eine kürzlich durchgeführte Studie schätzt, dass die jährlichen Kosten der durch Stickstoffverschmutzung verursachten Schäden in ganz Europa 60 Milliarden Pfund Sterling betragen – 280 Milliarden Pfund Sterling pro Jahr.1

Über die Technologie, die als 'N-Fix' bekannt ist, sagte Professor Cocking: "Pflanzen zu helfen, den benötigten Stickstoff auf natürliche Weise zu erhalten, ist ein Schlüsselaspekt der Welternährungssicherheit. Die Welt muss sich von ihrer ständig zunehmenden Abhängigkeit von aus fossilen Brennstoffen hergestellter synthetischer Stickstoffdünger mit seinen hohen volkswirtschaftlichen Kosten, seiner Umweltbelastung und seinen hohen Energiekosten."

N-Fix ist weder genetische Veränderung noch Bio-Engineering. Es ist ein natürlich vorkommendes stickstofffixierendes Bakterium, das Stickstoff aus der Luft aufnimmt und verwendet. Über den Samen auf Pflanzenzellen (intrazellulär) aufgetragen, verleiht es jeder Zelle der Pflanze die Fähigkeit, Stickstoff zu binden. Pflanzensamen werden mit diesen Bakterien beschichtet, um eine symbiotische, für beide Seiten vorteilhafte Beziehung zu schaffen und auf natürliche Weise Stickstoff zu produzieren.

N-Fix ist eine natürliche Stickstoff-Saatgutbeschichtung, die eine nachhaltige Lösung gegen Düngerübernutzung und Stickstoffverschmutzung bietet. Es ist umweltfreundlich und kann auf alle Kulturen angewendet werden. In den letzten 10 Jahren hat die University of Nottingham eine Reihe umfangreicher Forschungsprogramme durchgeführt, die den Nachweis des Prinzips der Technologie in Labors, Wachstumsräumen und Gewächshäusern erbracht haben.

Die Plant and Crop Sciences Division der University of Nottingham ist international als Zentrum für Grundlagenforschung und angewandte Forschung anerkannt, die ihr Verständnis von Landwirtschaft, Nahrungsmittelproduktion und -qualität sowie der natürlichen Umwelt untermauert. Es hat auch eine der größten Gemeinschaften von Pflanzenwissenschaftlern in Großbritannien.

Dr Susan Huxtable, Director of Intellectual Property Commercialisation at The University of Nottingham, believes that the N-Fix technology has significant implications for agriculture, she said: "There is a substantial global market for the N-Fix technology, as it can be applied globally to all crops. N-Fix has the power to transform agriculture, while at the same time offering a significant cost benefit to the grower through the savings that they will make in the reduced costs of fertilisers. It is a great example of how University research can have a world-changing impact."

The N-Fix technology has been licensed by The University of Nottingham to Azotic Technologies Ltd to develop and commercialise N-Fix globally on its behalf for all crop species.

Peter Blezard, CEO of Azotic Technologies added: "Agriculture has to change and N-Fix can make a real and positive contribution to that change. It has enormous potential to help feed more people in many of the poorer parts of the world, while at the same time, dramatically reducing the amount of synthetic nitrogen produced in the world."

The proof of concept has already been demonstrated. The uptake and fixation of nitrogen in a range of crop species has been proven to work in the laboratory and Azotic is now working on field trials in order to produce robust efficacy data. This will be followed by seeking regulatory approval for N-Fix initially in the UK, Europe, USA, Canada and Brazil, with more countries to follow.

It is anticipated that the N-Fix technology will be commercially available within the next two to three years.


Nitrogen: The Silent Killer

Nitrogen is an invisible, tasteless and odorless gas that comprises about 78 percent of the air we breathe. But its potential to kill workers in or near confined spaces should never be underestimated.

On Nov. 5, 2005, two contractors working at Valero Energy Corp.'s Delaware City, Del., oil refinery died from nitrogen asphyxiation. Interviews conducted by the Chemical Safety and Hazard Investigation Board (CSB) indicate the two men were assigned to re-attach piping to a vessel as part of preparations to bring the vessel back online.

Based on the results of CSB's investigation at press time the agency is expected to issue its final investigation report in October one possible scenario is the first victim may have inhaled concentrated nitrogen while working outside the confined space, directly above the access opening on top of the reactor, and then passed out and fell into the vessel.

After the first contract worker collapsed inside the vessel, witnesses told CSB the second contract worker entered the vessel, likely in an attempt to rescue his fallen colleague. The two workers "were quickly overcome" by the high-purity nitrogen gas, explains John Vorderbrueggen, PE, CSB's lead investigator for the Valero incident.

"They were in an environment that had probably less than 1 percent oxygen," Vorderbrueggen says. An oxygen concentration below 19 1/2 percent is considered unsafe for workers when the oxygen content drops to about 8 or 10 percent, Vorderbrueggen adds, "you don't have much of a chance."

The Valero incident prompted CSB member John Bresland to remind stakeholders: "Nitrogen is a silent killer."

"You will not recognize you're in trouble in time to take action to save yourself," CSB Investigation Manager Bill Hoyle concurs. "That makes it an extremely hazardous situation, despite the fact that [nitrogen] is the largest constituent of air we breathe."

CSB compiled data from federal agencies, media reports and other sources to track workplace deaths and injuries between 1992 and 2002 that were caused by nitrogen asphyxiation. According to CSB, during that decade there were 85 nitrogen asphyxiation incidents, resulting in 80 fatalities and 50 injuries.

Of those 85 incidents, 67 incidents involved situations in which workers were in or near a confined space.

CSB reviewed the 85 total incidents and identified several major categories of causes:

  • Failure to detect an oxygen-deficient atmosphere In each of the 67 incidents involving confined spaces, personnel failed to detect elevated levels of nitrogen and take appropriate precautions. In the 2005 Valero incident, CSB noted the work permit issued to the contractors did not mention a nitrogen hazard, nor did it require the use of special breathing apparatus.
  • Fatalities and injuries during attempted rescue Approximately 10 percent of fatalities from the CSB data were co-workers attempting to rescue fallen colleagues in confined spaces, as appears to be the case in the Valero incident.
  • Mix-up of nitrogen and breathing air Confusing nitrogen gas with air, and problems with breathing-air delivery systems, accounted for 12 of the 85 total incidents. In one case, workers inadvertently connected the hose for their breathing-air respirator to a pure nitrogen line.

CSB, in a 2003 bulletin titled Hazards of Nitrogen Asphyxiation, discussed a number of "good practices for safe handling of nitrogen." They are detailed here.

OSHA 29 CFR 1910.146 Permit-Required Confined Spaces for general industry requires employers to identify all confined spaces in their workplace and then to determine if any of those are permit-required confined spaces. A permit-required confined space is a confined space containing a hazardous atmosphere, an engulfment hazard, an entrapment or asphyxiation hazard or some other serious safety and health hazard.

As OSHA occupational safety and health specialist Patrick Kapust explains, employers need to clearly understand that confined spaces with elevated nitrogen concentrations (i.e., reduced oxygen concentrations below safe levels) qualify as a permit-required confined space.

"If the confined space contains an actual or potential atmospheric hazard, it's a permit-required confined space," Kapust says.

To warn workers of nitrogen-enriched atmospheres and other permit-required confined spaces, OSHA 29 CFR 1910.146(c)(2) requires the posting of a warning sign for example, "Danger: Permit-Required Confined Space, Do Not Enter" or "any other equally effective means."

CSB, in addition, recommends installing devices such as flashing lights, audible alarms and auto-locking entryways to prevent access. Personal monitors can warn workers via an audible or vibration alarm of low oxygen concentrations.

Continuous Atmospheric Monitoring

Because the atmosphere in a confined space may be unfit for breathing prior to entry, or it may change over time, CSB says the atmosphere in the entire confined space should be tested and confirmed safe before workers enter the space and should be monitored continuously while workers are in the space.

OSHA 29 CFR 1910.146(d)(5)(ii) and (iii) explain: "Test or monitor the permit space as necessary to determine if acceptable entry conditions are being maintained during the course of operations and [w]hen testing for atmospheric hazards, test first for oxygen, then for combustible gases and vapors and then for toxic gases and vapors."

OSHA 1910.146(d)(6) also requires employers to have an attendant outside the permit-required confined space at all times while a worker is inside. The attendant's job is to use instruments to monitor the conditions within the space, to remain in contact with the entrant in case of emergency (and to alert rescuers, if necessary, or perform a non-entry rescue) and to know the hazards of the space and the signs or symptoms of exposure to the space's hazards, among other duties. The attendant should never enter the confined space unless the attendant is part of a rescue team and has been relieved by another attendant.

Ensure Ventilation with Fresh Air

Any time workers are entering a confined space or a small or enclosed area without wearing a supplied-air breathing apparatus, it is critical to provide continuous ventilation with forced-draft fresh air, CSB says. While fresh-air ventilation is not an option when workers are entering a pure nitrogen environment such as when workers are changing a catalyst in a reactor (nitrogen, in such a case, likely would be used to protect the catalyst from being damaged or contaminated by oxygen or moisture) it is particularly applicable when an area recently has been purged with nitrogen or carbon dioxide or some other gas and the area has been brought to the minimum safe breathing level of 19 1/2 percent oxygen.

Ventilation also is needed in rooms and chambers near confined spaces.

CSB, in its 2003 safety bulletin, notes a few of the nitrogen asphyxiation cases between 1992 and 2002 involved people who were not working in the nitrogen-enriched space, room or enclosure but were working close by.

"One aspect of our investigation in the Valero case is the possibility that nitrogen escaping from the open manway may have created a hazardous atmosphere just outside of the confined space," Vorderbrueggen explains. "The first victim may have been overcome while working outside the confine space, above the opening."

Implement a Rescue System

The issue of rescue presents a particularly vexing problem when it comes to workers in nitrogen-enriched confined spaces. Because nitrogen as well as other odorless, colorless gasses is a silent killer, a worker who sees his co-worker lying on the floor of a nitrogen-enriched confined space might think the co-worker was the victim of a fall, a heart attack or some event unrelated to nitrogen asphyxiation. When human instinct kicks in and the worker attempts to save his fallen co-worker, the rescuer often becomes the second victim.

Indeed, Vorderbrueggen points out fatalities in confined spaces "often come in multiples."

The answer, according to CSB, is training, training, training. In addition to training workers on proper rescue procedures, employers need to hammer into workers the awareness that, in the words of Hoyle, "just a few breaths can render them unconscious and unable to safely exit the confined space."

A rescue plan might involve attaching a body harness and lifeline to workers entering confined spaces (although this might not work in narrow-diameter spaces such as furnaces or ducts) or attaching wristlets or anklets to a lifeline and retrieval mechanism to allow the confined space attendant to pull the person out by the arms or legs, according to the CSB bulletin.

Whatever the method of rescue, the hallmarks of good rescue programs include effective means of communicating with personnel inside confined spaces and having the attendant and rescue personnel available at all times, according to the CSB bulletin. And, of course, no one ever should enter a hazardous atmosphere without proper PPE, even to aid a fallen colleague.

According to OSHA 29 CFR 1910.146, employers have the option to provide rescue with in-house personnel or by calling an outside emergency service, but either way the onus is on the employer to make sure the worker is rescued "before any long-term harm comes to that person," OSHA's Kapust explains.

If an outside emergency service is used, employers need to evaluate whether the service has the personnel and resources to respond to the types of confined space hazards at their facility, would be available to respond to a confined space emergency and can get there in a timely manner.

"It wouldn't be adequate, if you had workers going into a nitrogen-enriched atmosphere, to say: 'We're just going to call 9-1-1 if someone goes down,'" Kapust says.

Integrity of Breathing Air

In situations when workers must enter a confined space with an oxygen concentration of less than 19 1/2 percent (or a confined space where the oxygen level might dip below that level), workers must be supplied with breathing air, either through a self-contained breathing apparatus or an airline respirator.

Employers need to have a system in place to protect against any interruption of airflow (such as from a power failure). The system should include an alternate source of power for the air compressors continuous monitoring of air supply routine inspection and replacement of supplied-air hoses and restriction of vehicular traffic in the area of supply hoses (vehicles can inadvertently cause a supply hose to become twisted or obstructed).

Prevent Mix-Ups of Nitrogen and Breathing Air

To prevent interchanging compressed nitrogen with compressed industrial-grade air or compressed breathing-quality air, CSB recommends that cylinders for nitrogen, industrial-grade air and breathing-quality air have distinct, incompatible fittings that cannot be cross-connected. Cylinders should be clearly labeled placing labels on piping systems, compressors and fittings provides additional reminders of which gas is contained inside, according to CSB.

Training is the glue that is necessary to bring these good practices together and make them part of an effective nitrogen-enriched confined space safety program. According to CSB, workers should be trained on the use of ventilation systems, retrieval systems and atmospheric monitoring systems hazard communication mandatory safety practices for entry into confined spaces (such as providing ventilation and an attendant) precautions when working around equipment that may contain elevated levels of nitrogen the reason for special fittings on compressed gas cylinders proper use of air supply equipment and the hazards of nitrogen-enriched atmospheres.

It is on this last point continuously communicating the seriousness of the hazards associated with nitrogen-enriched environments that employers sometimes fall short.

"The challenge is to get workers to recognize that there are no warning associated with it," Vorderbrueggen says. "That's probably where some employers are coming up short. They don't emphasize how risky oxygen-depleted environments can be and how quickly you are taken down.

"There's no fear factor thrown into training for nitrogen awareness."

Such a fear factor might help employers and employees follow the advice of Garvin Branch, an OSHA occupational safety and health specialist in construction: "You treat all confined spaces as if they do have hazardous atmospheres until you've done testing to prove that they don't."


Regaining Control

Reducing the amount of reactive nitrogen that is added to the environment is critical, Galloway says. Of the nitrogen that is created to sustain food production, only about 2�% enters the human mouth, depending on the region. The rest, he says, is lost to the environment: “Unless an equivalent amount is denitrified back to molecular N2, then that means reactive nitrogen is accumulating in the environment, in the atmosphere, in the groundwater, in the soils, in the biota.”

Some solutions are at best long-term, or simply unlikely. If many of the world’s meat-eaters were to switch to a largely vegetarian diet, Townsend says, farmers could plant far less nitrogen-stoked grain, most of which goes to animal feed and sweeteners. But meat consumption in the United States and Asia is rising rather than falling. It has also been suggested that symbiotic bacteria could someday be genetically engineered to bestow grains directly with nitrogen-fixing capability.

A more practical, low-tech, low-cost solution is to improve the ways farmers rotate crops and fertilize their lands, says Stanford University Earth science professor Pamela Matson. In the American Midwest, for example, it’s common for farmers to fertilize their fields in the fall. Winter snow and spring thaw wash away far more fertilizer than stays in the soil. Many farmers in all regions that have especially unpredictable weather intentionally overfertilize, she says, rather than run the risk of running short of nutrients in a year in which conditions would otherwise result in a bumper crop. The alternative, which Matson says some farmers manage well, is to add exactly the right amount of fertilizer exactly when it is needed.

In an effort to better understand the problems associated with changes in the nitrogen cycle and reduce their negative impacts, the Swedish-based International Geosphere𠄻iosphere Programme and the French-based Scientific Committee on Problems of the Environment have teamed up to support the International Nitrogen Initiative (INI). This international project is planned as a three-phase effort to assess the state of the knowledge of nitrogen flows and problems, develop region-specific strategies, and put those strategies into place, with regional centers to be established to carry out these goals. The INI will cosponsor the Third International Nitrogen Conference, scheduled for 12� October 2004 in Nanjing, China. There, scientists will focus on the problems specific to Asia and examine options for increasing food and energy production while reducing nitrogen pollution. During this meeting, the INI Scientific Advisory Committee will meet to plan one or more regional centers for Asia.

Ultimately, however, the answer is to regulate reactive nitrogen the same as other pollutants, Likens says. In Europe, regulations have helped reduce nitrogen pollution, Galloway says. But the United States—not to mention developing nations—has a long way to go, not just in developing regulations, but in understanding the dynamics of the nitrogen cycle, Galloway says.

He cites the example of federal regulations to reduce nitrogen losses from hog farms. 𠇊 lagoon system was mandated to decrease reactive nitrogen𠄼ontaining waste release into waters. The waste was stored in these big lagoons and then aerated—which released ammonia to the atmosphere𠅊nd the sludge was spread onto fields to grow cover crops,” he explains. The system works insofar as it keeps the nitrogen out of the rivers fairly well. 𠇋ut it just transfers [the nitrogen] to the atmosphere,” Galloway says. “You need to have an integrated management policy.”

We know the global nitrogen system is being disrupted, Galloway says. “What we don’t know is the rate that nitrogen is accumulating. And because reactive nitrogen contributes to many environmental issues of the day, the more you have, the faster the rate of accumulation, and the more you’re going to have an increase in the effects and distribution of the effects.”

“Humans are changing the nitrogen cycle globally faster than any other major biogeochemical cycle—it’s just going through the roof in a hurry,” Townsend says. “The problems with that are remarkably diverse and widespread, and we really need to do something about it. But I think the good news is that there are a lot of ways to envision that we could do something about it without utterly turning socioeconomic systems on their ear.”