اثرات گاز دی اکسید کربن بر سلامتی

اثرات گاز دی اکسید کربن بر سلامتی
شرکت ملی گاز
شرکت گاز استان تهران
عاطفه طاهرخانی

خلاصه:
دی اکسید کربن یکی از گاز های مهم و به عنوان یک عامل اساسی در چرخه حیات موجودات زنده محسوب می گردد و در چرخه فتوسنتز گیاهان نقش اساسی بازی می کند ، همچنین ایـن گـاز در طی تنفس گیاهان ، حیوانات، قارچ ها و میکروارگانیسم هـا تولیـد مـی گـردد وسـپس بـه صـورت مستقیم و غیر مستقیم در تولید غذا در گیاهان استفاده شده و بدین ترتیب زنجیره کربن شکل می گیرد، دی اکسید کربن همچنین از طریق جذب اشعه های مادون قرمز بازتابش شده از سطح زمین در تعادل دمای زیست کره و جلوگیری از یخ زدگی آن نقش مهمی دارد، اما انتشار بیش از حد ایـن گاز که درنتیجه سوختن سوخت های فسیلی تولید می شود باعث افـزایش غیرمتعـادل دمـای کـره زمین و ایجاد گرمایش جهانی که پدیده ای مخرب است می گردد . در عین حال این گاز در صـورت افزایش در محیط می تواند اثرات سوء سلامتی نیز به همراه داشته باشد. در این مطالعه سـعی شـده است که به اثرات گاز دی اکسیدکربن بر سلامتی انسان اشاره شود. برخلاف مونواکسیدکربن که یک خفه کننده شیمیایی محـسوب مـی شـود و بـا هموگلـوبین خـون ترکیب می گردد، دی اکسید کربن یک خفه کننده ساده است و با هموگلوبین خون ترکیب نشده و اعلام کرده اسـت ١ از طریق جایگزین شدن به جای اکسیژن باعث ایجاد خفگی می گردد . NIOSH که غلظت دی اکسیدکربن بیشتر از ۴% برای سلامتی و حیات بـسیار خطرنـاک اسـت . دی اکـسید کربن به عنوان یک گاز جایگزین شونده درنظر گرفته می شود و میتواند به سایر آلاینده های داخل غلظت هـای زیـاد CO2 مـی توانـد بـا ۲ اتاق وابسته باشد، و بر اساس استاندارد ASHRAE 2007 سلامت شغلی ، آرامش و میزان کارایی در ارتباط باشد.

مقدمه:
دی اکسید کربن یکی از گاز های مهم در چرخه حیات موجودات زنده مـی باشـد، بـا ایـن وجـود انتشار بیش از حد این گاز در محیط زیست که ناشی ا ز فعالیت های بشری است اثرات سوئی را بـر محیط زیست گذاشته است. انتشار بیش ازحد دی اکسیدکربن با توجه به استفاده فراوان از سـوخت های فسیلی در دنیا باعث افزایش دمای کره زمین و عوارض ناشی از آن گشته است . از این گذشته گاز دی اکسید کربن اثراتی را نیز بر بدن می گذارد، تحقیقات نـشان داده اسـت کـه قـرار گـرفتن طولانی مدت در معرض مقادیر متوسط و مشخصی از گاز دی اکسیدکربن می تواند اثرات سوئی بـر سلامتی داشته باشد زیرا بر متابولیسم کلسیم- فسفر در بدن اثر گذاشته و باعث رسوب کلـسیم در بافت ها می گردد، همچنین مشخص شده است که دی اکسید کربن برای قلب نیز سمی مـی باشـد زیرا نیروی انقباضی را در قلب کاهش داده و این اثر با افزایش غلظت دی اکسیدکربن افـزایش مـی یابد. از این رو برای آن استانداردهایی تعریف شده است.

مواد و روش ها:
نتایج این مطالعه بر اساس بررسی متون و مقالات علمی معتبر ملی و بین مللی بدست آمده است.

اهمیت دی اکسید کربن در چرخه حیات:
اهمیت گاز دی اکسید کربن در چرخه حیات از آنجایی که این گاز به عنوان یکی از تر کیبات هوای تازه می باشد مشخص است. در ارتفاع ۳۰ کیلومتری از سطح دریا و فشار ١٠ kPa غلظت گـاز دی اکسیدکربن (٠٫٠٣۶٪ (٣۶٠ ppm تا ,(٠٫٠٣٩٪ (٣٩٠ ppm متغیر است[۱]. این گاز به عنوان یکـی از گاز های مهم و یک عامل اساسی در چرخه حیات موجودات زنده محسوب می گردد و در چ رخـه فتوسنتز گیاهان نقش اساسی بازی می کند ، دی اکسیدکربن در طـی تـنفس گیاهـان ، حیوانـات، قارچ ها و میکروارگانیسم ها تولید می گردد وسپس به صورت مستقیم و غیر مستقیم در تولید غـذا در گیاهان استفاده شده و بدین ترتیب زنجیره کربن شکل می گیرد، دی اکسید کربن در سیستم بافری بدن نقش بسیار مهمی برعهده دارد و تنظیم کننده و نگهدارنده PH خون است، به همین دلیل در بدن به آن بافرکربنات میگویند که تشکیل شده است از یونهای بیکربنات و دی اکسید کربن محلول به همراه اسید کربونیک. اسید کربونیک میتواند یونهای هیدروکسید را در بدن خنثی کرده و از این طریق از بالا رفتن pH خون جلوگیری می کند و در زمان کاهش pH خون یون بیکربنات وارد عمل شده و یونهای هیدروژن را که باعث کاهش pH خون شده خنثی کرده و در نهایت باعث ثابت نگه داشتن آن می شود. افزایش و یاکاهش pH برای حیات انسان خطرناک است، از این رو میتوان گفت دی اکسید کربن با تنظیم pH خون در بدن یک نقش حیاتی دارد و برای ادامه حیات ضروری است. بر اساس گزارشات OHSA تاکنون اثراتی از سرطانزایی در خصوص این گاز مشاهده نشده است همچنین مطالعات درخصوص کارگرانی که به طور مداوم با مقادیر زیاد گاز CO٢ در تماس بوده اند نشان داده است که مواجه با میزان %۱-۱,۵ برای ۴۲ تا ۴۴ روز باعث ایجاد تداخل برگشتپذیر در تعادل اسدیته در خون میگردد و همچنین این میزان مواجهه باعث می شود که عمق تنفس برای فرد زیاد شود( یعنی فرد برای بدست آوردن میزان مورد نیاز اکسیژن نفس های عمیق تری بکشد). همچنین بر اساس این مطالعات اثر بر روی سیستم تولید مثل و جنین در انسان مشاهده نشده است و تنها نتایجی در مورد اثر بر روی حیوانات مشاهده شده که قابل تعمیم به انسان نیست [۲]

خطرات سلامتی ناشی از دی اکسید کربن:
در سال ۲۰۰۰یک سازمان تحقیقـاتی در آمریکـا مطالعـاتی را بـر روی گـازCO2 کـه مربـوط بـه گزارشات حوادث آتش سـوزی از سـال ۱۹۷۵بـود انجـام داد، در ایـن تحقیقـات ۵۱ مـورد حادثـه درخصوص انتشار گاز CO2 از تجهیزات اطفاء حریق گزارش شده بود که منجر به ۷۲ مورد مـرگ و ۱۴۵ مورد جراحت شده بود. با توجه به اینکه CO2 گازی تقریبا بی بو و بی رنگ است تشخیص آن در محیط در مقادیر کمتر از ۴۰% مشکل بوده و همچنین تشخیص مسمومیت با آن نیز دشوار است، زیرا علائـم مـسمومیت بـا دی اکسید کربن مشابه مسمویت با تعداد زیادی از آلاینده ها است و دارای اثر اختصاصی نیست. همانطور که گفته شد دی اکسیدکربن یک خفگی آور ساده است، مکانیسم خفگی به این ترتیب است که افزایش میزان CO2 باعث کاهش غلظت اکسیژن تا سطح خطرناک برای انسان میگردد. هرچند مطالعات بر روی حیوانات نشان میدهد ترکیب گاز CO2 با مونواکسید کربن میتواند باعث افزایش سرعت اتصال مونواکسید کربن به هموگلوبین شده و اثر خفه کنندگی آن را نشدید نماید .[۳] تحقیقات و ارزیابی ریسک بهداشتی ناشی از تماس با دی اکسیدکربن نشان می دهـد کـه در زمـان کوتاه حداکثر دوز قابل تحمل ۳% و در زمان طولانی ۱% است و بالاتر از این مقادیر بر روی سلامتی در افراد عادی اثر خواهد داشت[۴].
در ادامه اثرات حاصل از دی اکسیدکربن در غلظت های مختلف آمده است:
• قرارگیری در مدت طولانی در مقدار ۱% باعث ایجاد خواب آلودگی می گردد.
• در غلظت ۲% اثراتی مانند مواد مخدر بر بدن داشته و باعث بالا رفتن ضـربان قلـب و فـشار خون می گردد و باعث می شود که میزان شنوایی کاهش یابد [۱].
• در ۵% باعث تحریک مرکز تنفس، سرگیجه، گیجی و سختی تنفس همـراه بـا سـردرد مـی گردد، حالت های اضطراب و آشفتگی هم می تواند در این غلظت ها ایجاد شود [۵].
• در غلظت های حدود ۸% باعث سردرد، تعرق، تاری دید، رعشه و کاهش هوشیاری بعد از ۵ تا ۱۰ دقیقه درمعرض قرار گیری، می گردد. [۱].

هایپرکاپنیا (Hypercapnia) یا افزایش غلظت دی اکسیدکربن در خون هایپر کاپنیا یا هایپرکاپنی از واژه یونانی hyper به معنی بالا و kapnos به معنی دود استخراج شده است و به حالتی گفته می شود که غلظت دی اکسیدکربن در خون بالا است، زمانی کـه ایـن اتفـاق در بدن می افتد بر اثر یک واکنش طبیعی، بدن در شرایط تامین اکـسیژن بیـشتر قـرار مـی گیـرد، مانند جابجایی ناگهانی سر در هنگام خواب.اگر در این واکـنش شکـستی رخ دهـد و بخـوبی انجـام نشود می تواند به مرگ منجر شود و کشنده باشد، مانند سندرم مرگ ناگهانی نـوزادان . هایپرکاپنیـا در کل به دلیل تنفس کم ( زمانی که نفس ها عمیق نیست)، ناراحتی های ریه و یـا در زمـانی کـه هوشیاری فرد کم است اتفاق می افتد، همچنین می تواند در زمانی که مقادیر دی اکسید کـربن در محیط بیشتر از حد نرمال است( مانند فوران آتش فشان و پدیده های زمین گرمایی) دربعـد وسـیع زیست محیطی اتفاق افتد و یا می تواند به دلیل تنفس مجدد دی اکسیدکربنی که از بازدم می آید ایجاد شود [۶].

استانداردهای دی اکسیدکربن در محیط های کاری:
با توجه به ریسک حاصل از تماس با دی اکسید کربن OSHAاعلام کرده است کـه متوسـط غلظـت دی اکسیدکربن در ۸ ساعت کاری در روز برای افراد بزرگسال نباید از ( %۵۰۰۰ ppm (0,5 بیـشتر گردد. حداکثر غلظت مجاز برای نوزادان، کودکان، افراد پیـر و افـرادی کـه دارای مـشکلات تنفـسی هستند به میزان قابل توجهی کمتر از این مقدار است. حداکثر مقدار مجاز در مدت کوتاه ( کمتـر از ICGIS و NIOSH توسط که (دقیقه ۱۰ ١ NIOSH .اسـت ٣٠،٠٠٠ ppm (٣٪) اسـت شـده اعلام همچنین اعلام کرده است که غلظت دی اکسیدکربن بیـشتر از ۴% بـرای سـلامتی و حیـات بـسیار خطرناک است. [۲] هرچند تجربیات واقعی نشان داده است که این غلظت ها برای یک مـدت زمـان
مشخص می توانند قابل تحمل باشند [۷].
سازگاری با افزایش غلظت CO2 در انسان مشاهده شده است. تنفس مداوم CO2 می توانـد باعـث سازگاری در غلظت ۳% برای مدت۱ ماه و سازگاری با غلظت ۴% برای مـدت یـک هفتـه گـردد . از آنجایی که سازگاری با مقادیر CO2 فیزیولوژیکی و برگشت پـذیر اسـت پیـشنهاد شـده اسـت کـه حداکثرغلظت مجاز دی اکسید کربن در فضای بسته ۲% درنظر گرفته شود، کاهش سـطح کـارایی و یا فعالیت های فیزیکی طبیعی در این غلظت مشاهده نشده است [۸]. باید به این نکته هم توجه داشت که در فضای کاری بسته مقدار دی اکسید کـربن بـسیار بیـشتر از مقادیر محیط های باز خواهد بود.

دی اکسید کربن به عنوان یک گاز جایگزین شونده درنظر گرفته می شود و میتواند به سایر آلاینده ۲۰۰۷غلظت های زیاد ۱ CO2 های داخل اتاق وابسته باشد، بر اساس استاندارد ASHRAE 62,1 با سلامت شغلی ، آرامش و میزان کارایی می تواند در ارتباط باشد.

نتیجه:
دی اکسیدکربن مدت زیادی است که بـه عنـوان یکـی از عوامـل مخـاطره در محـیط هـای کـاری محسوب می شود. زیرا این گاز به میزان قابل توجهی از هوا سنگین تر است و مـی توانـد جـایگزین اکسیژن شود. همچنین در محیط های باز و غیر بسته مانند کانال ها ،گودال ها و یا دره ها نیز مـی تواند به سطح خطرناک برسد. واکنش طبیعی در هنگام مواجه با گازCO2 در انسان وجود ندارد درحالی که انـسان در مواجهـه بـا گازهایی مانند سولفیدهیدروژن از طریق حس بویایی متوجه مقادیر اندک (درحـد ppm) از آن مـی گردد، ویا گاز آمونیاک و یا دی اکسیدسولفور را از این طریق متوجه می شود، درحالی که در رابطـه با گاز CO2 به این ترتیب نیست، در واقع گاز دی اکسید کربن به میزان %۰,۰۳۷ در هـوایی کـه مـا تنفس می کنیم وجود دارد و این عامل زمانی که میخواهیم میزان CO2 را در محیط انـدازه گیـری کنیم تداخل ایجاد می کند زیرا میزان زمینه آن زیاد است. آنچه که مهم است جایگزینی دی اکسید کربن به جای اکسیژن است که ایجـاد خفگـی مـی کنـد، تنفس مقادیر زیاد و قابل توجه CO2 اسیدیته خون را تغییر داده و اثرات تنفسی ، قلبـی-عروقـی و سیستم اعصاب مرکزی ایجاد می کند. اطلاعات حاصل از مطالعات انجام شده می تواند برای تعیـین میزان (Dangerous Toxic Load (DTL مورد استفاده قرار گیرد. شاخص DTL توسط آزمایـشگاه های ایمنی و بهداشت در محاسبه پتانسیل اثر CO2 زمانی که در مقادیر زیاد در فضا منتشر شـده است مورد استفاده قرار می گیرد ، DTLشرایط درمعرض قرار گیری را بر حسب غلظت موجود در هوا و مدت زمانی که فرد در معرض گاز دی اکسیدکربن قرار داشته است تشریح می کند و نهایتا سـطح سـمیت ویـژه را در آن شـرایط مشخص می کند.



منابع:

١. Davidson, Clive. ٧ February ٢٠٠٣. “Marine Notice: Carbon Dioxide: Health Hazard”. Australian Maritime Safety Authority.

٢. Occupational Safety and Health Administration. Chemical Sampling Information: Carbon Dioxide. Retrieved ۵ June ٢٠٠٨.

٣. Health Effects of Carbon Dioxide Gas. December ٢٣, ١٩٩٧ .Canadian Centre for Occupational Health & Safety.

۴. Health effects of acute and prolonged CO٢ exposure in normal and sensitive populations. Susan A. Rice and association Inc. USA.

۵. Gowda Shilpa (٢ November ٢٠٠٧). “New Insight into Panic Attacks: Carbon Dioxide is the Culprit”. http://www.jyi.org/news/nb.

۶. N Engl J Med ٣۶١:٧٩۵ The sudden infant death syndrome

٧. Glatte Jr H. A., Motsay G. J., Welch B. E. (١٩۶٧). “Carbon Dioxide Tolerance Studies”. Brooks AFB, TX School of Aerospace Medicine Technical Report SAM-TR-۶٧-٧٧. http://archive.rubicon foundation.org/۶٠۴۵. Retrieved ٢٠٠٨-

٨. Lambertsen, C. J. (١٩٧١). “Carbon Dioxide Tolerance and Toxicity”. Environmental Biomedical StressData Center, Institute for Environmental Medicine, University of Pennsylvania Medical Center(Philadelphia, PA) IFEM Report No. ٢-٧١. http://archive.rubicon-foundation.org/٣٨۶١. Retrieved