酸素
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安全と注意
酸素中毒
酸素ガスは高い分圧状態で痙攣症状などの酸素中毒を引き起こす場合がある[75][76]。これは通常、大気の2.5倍の酸素分圧に相当する50 kPa以上であるときに起こる。そこで、標準気圧30 kPaの医療用酸素マスクは、酸素ガス比率を30%に定めている[55]。かつて未熟児用保育器の中は高い比率の酸素を含んだガスが使われていたが、視神経に悪影響を与える可能性が指摘されてからは用いられなくなった[55][77]。
宇宙飛行などにおいて、アポロ計画では火災事故以前の初期段階で[78]、また最新の宇宙服などにて比較的低圧で封じるため純酸素ガスが使用された[79][80]。最新の宇宙服では、服内を0.3気圧程度まで減圧した純酸素で満たし、血液中の酸素分圧が上昇しない方法が取られている[81][82]。
肺や中枢神経系に及ぼす酸素中毒は、深い水深へのスクーバダイビング(ディープダイビング)や送気式潜水でも起こる可能性がある[55][75]。酸素分圧60 kPa以上の空気を長い時間呼吸した場合、恒久的な肺線維症に至ることがある[83]。これがさらに高い160 kPa以上となると、痙攣を起こし死にいたる場合もある。酸素比率21%の空気を用いて66 m以上潜水すると深刻な酸素中毒を起こすが、同様のことは比率100%の空気ならばわずか6 mの潜水で起こる[83][84][85][86]。
過剰酸素中の激しい燃焼・爆発
高濃度酸素と可燃物が混在している状況で、そこに何らかの火種があれば火災や爆発で激しい燃焼が引き起こされる[87]。酸素は空気より重いため、地下室のような場所に滞留しやすい、また、無色で無臭かつ無害であるため、酸素が充満していることに気付くことは難しい。高濃度酸素の環境下では、酸素の支燃性により、金属等の、通常は容易には燃えないような物から火が出る危険性がある他、可燃物はさらに燃えやすくなる[88]。
過去の事例としては、酸素が充満したタンクの内部でグラインダーを使用中に、飛び散った火花が作業服に引火して燃え上がり、作業員が焼死した事故がある[88]。高気圧酸素治療を行う際には、発火物の持ち込みが禁止されるほか、静電気による火花を防ぐため、木綿100%の下着を着用する必要がある。
燃焼発生の危険は、酸素が酸化電位の高い物質、たとえば過酸化物や塩素酸塩、硝酸塩や過塩素酸塩、クロム酸塩などと混在している場合も高い。
注釈
- ^ 質量においてはケイ素が次点であり、地殻の27.72 %を占める(ケイ素のイオン半径は酸素の3分の1以下であるため、体積は地殻の0.86 %である)[11]。
- ^ 地殻の造岩鉱物の92 %はSiO4の四面体を結晶構造の基本単位とする珪酸塩鉱物である[11]。
- ^ 酸素分子は0.1–0.3 %、水は0.03 %[13]。
- ^ 原初の地球大気にも、水蒸気が光分解されて発生するメカニズムが指摘されており、ごく微量ながら酸素ガスが存在した可能性はあるが、ほとんどはすぐ酸化反応で消費されるか、オゾンへ変化したものと思われ、いずれにしろ考慮に足る量ではなかった[31]。
- ^ (0.36 g/分/人) × (60秒/時) × (24時/日) × (365日/年) × (70億人)/1000000 = 13.2億トン
出典
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