氧,英文為Oxygen,舊譯作氱,是一種化學(xué)元素,其原子序數(shù)為8,相對原子質(zhì)量為16.00。由符號“O”表示。在元素周期表中,氧是氧族元素的一員,它也是一個高反應(yīng)性的第2周期非金屬元素,很容易與幾乎所有其它元素形成化合物(主要為氧化物)。
氧
化學(xué)元素解釋:
概述
在常溫常壓下,氧為無色、無味的氣體;熔點-218.4°C,沸點-182.962°C,氣體密度1.429克/升。晶體結(jié)構(gòu):晶胞為簡單立方晶胞,聲音在其中的傳播速率:330m/s,原子體積:14.0(立方厘米/摩爾),元素在太陽中的含量:9000ppm,地殼中含量:474000(ppm),除了惰性氣體、鹵素及一些不活潑的金屬需要間接才能與氧化合外,其他所有的金屬和非金屬都能和氧直接作用,生成氧化物。最豐富的氧化物是水和二氧化硅。氧還能與活潑金屬形成過氧化物和超氧化物。氧不但是動物維持生命過程和燃燒過程中不可缺少的物質(zhì),而且在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中也十分重要。
通常條件下呈無色、無臭和無味的氣體。密度1.429克/升,1.419克/厘米3(液),1.426克/厘米3(固)。熔點-218.4℃,沸點-182.962℃,化合價一般為0和-2。電離能為13.618電子伏特。除惰性氣體外的所有化學(xué)元素都能同氧形成化合物。大多數(shù)元素在含氧的氣氛中加熱時可生成氧化物。有許多元素可形成一種以上的氧化物。氧分子在低溫下可形成水合晶體O2.H2O和O2.2H2O,后者較不穩(wěn)定。氧氣在空氣中的溶解度是:4.89毫升/100毫升水(0℃),是水中生命體的基礎(chǔ)。氧在地殼中豐度占第一位。干燥空氣中含有20.946%體積的氧;水有88.81%重量的氧組成。
氧 - 同位素
氧的同位素已知的有十五種,包括氧-12至氧-26,其中氧-16、氧-17和氧-18三種屬于穩(wěn)定型,其他已知的同位素都帶有放射性,其半衰期全部均少于三分鐘。利用醫(yī)用回旋加速器產(chǎn)生的質(zhì)子,轟擊重氧水之中的氧-18,通過(p,n)核反應(yīng),從而獲得可以發(fā)射正電子的放射性同位素氟-18離子,用于合成正電子發(fā)射計算機(jī)斷層掃描檢查所需的示蹤劑氟代脫氧葡萄糖。
發(fā)現(xiàn)及用途
素類型:非金屬
發(fā)現(xiàn)人:舍勒、普利斯特里
發(fā)現(xiàn)年代:1773至1774年
發(fā)現(xiàn)過程:1774年,英國的普利斯特里,在玻璃容器中加熱氧化汞而得;1773年,瑞典的舍勒分解硝酸鹽和利用濃硫酸與二氧化錳作用亦制得氧。
從16世紀(jì)開始,在西歐,不少研究者們對加熱含氧化合物獲得的氣體,對空氣在物質(zhì)燃燒和動物呼吸中所起的作用,進(jìn)行了初期的科學(xué)的化學(xué)實驗,從而才發(fā)現(xiàn)了氧氣。也就是在人們正確認(rèn)識到燃燒現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)氧氣后,才徹底推翻了燃素說。拉瓦錫通過實驗確定了空氣中促進(jìn)物質(zhì)燃燒的氣體物質(zhì)是一種元素,稱它為oxygène(法文,英文為oxygen)。這一詞來自希臘文oxys(酸)和gene(產(chǎn)、生、源),即“酸之源”的意思。空氣中的另一部分稱為azote,來自希臘文a(沒有)和zoe(生命),是“不能維持生命”的意思。“oxygen”,我們今天稱為氧。它的拉丁名稱是oxygenium,元素符號為O
元素來源:實驗室制氧可在玻璃容器中加熱氧化汞或分解硝酸鹽和利用濃硫酸與二氧化錳作用亦制得氧。實驗室中通常用加熱高錳酸鉀的方法制取
氧氣,還可用加熱氯酸鉀與二氧化錳(催化劑)混合物的方法制取氧氣;用催化劑催化雙氧水(H2O2)分解也可方便地制取氧氣。大規(guī)模地生產(chǎn)氧而且對純度要求不高時使用空氣的液化和分餾來進(jìn)行的,少量氧或純度較高的氧由電解水制取。
元素用途:
氧被大量用于熔煉、精煉、焊接、切割和表面處理等冶金過程中;液體氧是一種制冷劑,也是高能燃料氧化劑。它和鋸屑、煤粉的混合物叫液氧炸藥,是一種比較好的爆炸材料,氧與水蒸氣相混,可用來代替空氣吹入煤氣氣化爐內(nèi),能得到較高熱值的煤氣。液體氧也可作火箭推進(jìn)劑;氧氣是許多生物過程的基本成分,因此氧也就成了擔(dān)負(fù)空間任何任務(wù)是需要大量裝載的必需品之一。醫(yī)療上用氧氣療法,醫(yī)治肺炎、煤氣中毒等缺氧癥。石料和玻璃產(chǎn)品的開采、生產(chǎn)和創(chuàng)造均需要大量的氧。
測量及鑒別
本品含O不得少于99.0%(ml/ml)。
【性狀】 本品為無色氣體;無臭,無味;有強(qiáng)助燃力。 容在常壓20℃時,能在乙醇7 容或水32容器中。
【鑒別】 本品能使熾紅的木條突然發(fā)火燃燒,
【檢查】 酸堿度 取甲基紅指示液與溴麝香草酚藍(lán)指示液各0.3ml,加水400ml ,
煮沸5 分鐘,放冷,分取各100ml,置甲、乙、丙3 支比色管中,乙管中加鹽酸滴定液(0.01mol/L )0.20ml,丙管中加鹽酸液(0.01mol/L)0.40ml;再在乙管中通
本品2000ml(速度為每小時4000ml),乙管顯出的顏色不得較丙管的紅色或甲管的綠色更深。
一氧化碳 取甲、乙2 支比色管,分別加微溫的氨制硝酸銀試液25ml,甲管中通本品1000ml(速度為每小時4000ml)后,與乙管比較,應(yīng)同樣澄清無色。二氧化碳 取甲、乙2 支比色管,分別加5%氫氧化鋇溶液100ml ,乙管中加0.04%碳酸氫鈉溶液1.0ml ,甲管中通本品1000ml(速度為每小時4000ml)后,所顯渾濁與乙管比較,不得更濃(0.01%)。其他氣態(tài)氧化物質(zhì) 取新制的碘化鉀淀粉溶液(取碘化鉀0.5g,加淀粉指示液100ml 溶解,即得)100ml ,置比色管中,加醋酸1 滴,通本品2000ml(速度為每小時4000ml)后,溶液應(yīng)無色。
【含量測定】 儀器裝置 如圖:A、C為總?cè)萘考s300ml 的吸收器,B為適宜的塞子,D、E及I為細(xì)玻璃導(dǎo)管,F(xiàn)為刻度精密至0.1ml 、容量為100ml 的量氣管主體,G為三通活塞,H為氣體進(jìn)出口,J為平衡瓶。臨用前用橡膠管將吸收器與量氣管連接,后者再與平衡瓶連接。
測定法 先將銅絲節(jié)(取直徑約0.8mm 的紫銅絲纏成直徑約4mm 的銅絲卷并剪成長約10mm的小節(jié))裝滿于吸收器A中,用塞B塞緊,再將氨-氯化銨溶液(取氯化銨150g,加水200ml ,隨攪隨小心加濃氨溶液200ml ,混勻)導(dǎo)入,使充滿A并部分留于C中,再將飽和氯化鈉溶液注入平衡瓶J中,提高平衡瓶,使飽和氯化鈉溶液充滿F,多余溶液由H流出,轉(zhuǎn)動G接通量氣管與吸收器,下降平衡瓶使吸收器中的溶液全部充滿導(dǎo)管D、E、I和活塞G的入口,立即關(guān)閉活塞,如有氣體和部分氨-氯化銨溶液進(jìn)入量氣管時,可提高平衡瓶轉(zhuǎn)動活塞,使由H排出。
將供試品鋼瓶接上減壓閥(專供氧氣用),后者出口接上橡膠管,小心微開鋼瓶氣閥,再開減壓閥使氧氣噴放1 分鐘后,調(diào)整至較弱的氣流。將橡膠管另一端連接在氣體進(jìn)出口H上,俟量氣管裝滿本品后,關(guān)閉G并立即拆去氣體進(jìn)出口H上的橡膠管,靜置數(shù)分鐘,轉(zhuǎn)動G接通氣體進(jìn)出口H,將平衡瓶徐徐升降(為防止吸入外界空氣,應(yīng)注意使平衡瓶內(nèi)的液面略高于量氣管內(nèi)的液面),使量氣管內(nèi)的液面恰達(dá)刻度100ml 處。轉(zhuǎn)動G接通量氣管與吸收器,舉起平衡瓶使供試品進(jìn)入吸收器A中,當(dāng)飽和氯化鈉溶液流經(jīng)導(dǎo)管I并充滿導(dǎo)管D時,關(guān)閉G并將吸收器A小心充分振搖5 ~10分鐘,俟氣體被吸收近完畢時(所剩者為氮或其他不被吸收的氣體),轉(zhuǎn)動G接通量氣管與吸收器,降低平衡瓶,將剩余氣體由吸收器轉(zhuǎn)入量氣管中,當(dāng)氨-氯化銨溶液充滿吸收器A并經(jīng)導(dǎo)管D、E與I通過活塞G時,關(guān)閉活塞。約5 分鐘后,調(diào)節(jié)平衡瓶的液面使量氣管內(nèi)的氣體壓力與大氣壓力一致,讀出量氣管內(nèi)的液面刻度,算出供試品的含。為了檢查氧是否完全被吸收,應(yīng)重復(fù)上述操作,自“轉(zhuǎn)動G接通量氣管與吸收器,舉起平衡瓶”起,依法操作,至剩余的氣體體積恒定為止(二次差不大于0.05ml)。 檢查或測定前,應(yīng)先將供試品鋼瓶在試驗室溫度下放置6 小時以上。
【類別】 用于缺氧的預(yù)防和治療。
【貯藏】 置耐壓鋼瓶內(nèi),在30℃以下保存。
氧 - 工業(yè)制氧設(shè)備
采用變壓吸附(簡稱PSA)法從富氫氣流中回收或提純氫,改變操作條件可生產(chǎn)不同純度的氫氣,氫氣純度可達(dá)99.99.采用氣相吸附工藝,原料氣不能含有任何液體或固體;采用四塔二均工藝流程,它的關(guān)鍵部分由四個吸附塔和氣動閥,調(diào)節(jié)閥,截止閥組成.另外在原料氣輸入管路上配一個原料氣緩沖罐 在產(chǎn)品氣輸出管路上配一個氫緩沖罐使產(chǎn)品氣穩(wěn)定的輸出. 在解吸氣輸出管路上配一個解吸氣緩沖罐,然后輸入燃燒系統(tǒng)燃燒.
氧 - 氧效應(yīng)
氧效應(yīng)指X射線和γ射線照射時,由于氧分壓的高低或存在與否所出現(xiàn)的生物學(xué)效應(yīng)的增減現(xiàn)象。(G.Sch-warz(1909)在通過壓迫人的皮膚使血行發(fā)生障礙時,發(fā)現(xiàn)了可使皮膚的放射線傷害減輕的氧效應(yīng),這是人工控制放射線效應(yīng)的最早的例子。從細(xì)菌到高等生物,都能看到這種現(xiàn)象,說明在放射線間接作用時,細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的游離基與機(jī)體物質(zhì)的反應(yīng)是受氧的影響。對于LET高的放射線(中子、 α線、質(zhì)子),氧效應(yīng)不顯著。其實氧是催化人衰老的物質(zhì),當(dāng)空氣中達(dá)到一定數(shù)量時會氧中毒。氧氣也是導(dǎo)致細(xì)胞的線粒體突變的罪魁禍?zhǔn)字弧?/p>
氧效應(yīng)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用
氧效應(yīng)是放射生物學(xué)中具有重要意義的一個方面。早在1921年,Holthusen已經(jīng)注意到無氧時蛔蟲卵對射線有一定的拮抗作用。1953年,英國的Gray LH和他的同事首先提出“氧效應(yīng)”的概念,立即引起了放射生物學(xué)家的極大關(guān)注。前已述及,電離輻射過程中產(chǎn)生的自由基引起生物體的各種損傷。如果有氧存在,氧就與自由基R作用而產(chǎn)生有機(jī)的過氧化物自由基R00。R00 是靶物質(zhì)的一種不可修復(fù)的形式。使受照射后物質(zhì)的化學(xué)成分發(fā)生變化。如沒有氧存在,上述反應(yīng)就不產(chǎn)生,而且很多被電離的靶分子可自行修復(fù)。從這一意義而言,氧可以被認(rèn)為能“固定”放射損傷,這就是所謂的氧效應(yīng)。氧效應(yīng)的確切作用機(jī)理尚不完全了解,而且看法也有不同,但認(rèn)為氧作用在自由基上這一點是一致的。臨床放射學(xué)家已經(jīng)重視氧效應(yīng)對腫瘤輻射敏感性的影響,并已在實踐中發(fā)現(xiàn)它對放療具有較大的作用。是開展氧自由基抗癌治療,所用藥物為過氧化氫H202,其進(jìn)入人體,最重要的一步反應(yīng)就是在過氧化氫酶CAT作用下,生成水并放出氧。一般人只看到這個O2可以增加組織供氧,緩解缺氧,增加組織氧化供能。結(jié)果在H2O2抗癌治療中,這個O2還能在自由基損傷癌細(xì)胞后,將這個損傷固定下來,使之無法修復(fù),增加癌細(xì)胞的死亡率。這樣,H2O2抗癌就有了兩方面機(jī)理:①氧自由基攻擊癌細(xì)胞,造成損傷;②氧效應(yīng)將定損傷固定下來。即H2O2不僅提供氧自由基,還提供氧,實在難得。
現(xiàn)在正在研究中的增加組織氧合的措施:
①、在高壓氧倉中進(jìn)行放射治療
②、在照射同時,在常壓下,讓病人吸入含95%氧與5%CO2的混合氣體,可引起呼吸頻率增加,促使末梢血管擴(kuò)張,氧擴(kuò)散增加。
③、采用傳遞修飾劑,如氟碳乳劑(FC)。由于它能攜帶大量的氧,并能在進(jìn)入腫瘤組織的乏氧區(qū)而放出氧。
④、血紅蛋白攜氧能力增強(qiáng)化合物,如BW12C、BW589C。
⑤、鈣離子拮抗劑如肉桂苯哌唪、氟桂唪,通過抑制細(xì)胞呼吸而達(dá)到提高腫瘤細(xì)胞氧張力的作用。
⑥、利用每次照射后乏氧細(xì)胞轉(zhuǎn)變成氧合細(xì)胞的規(guī)律,采用小劑量分次照射。
氧 - 溶解氧
空氣中的氧溶解在水中成為溶解氧。水中的溶解氧的含量與空氣中氧的分壓、水的溫度都有密切關(guān)系。在自然情況下,空氣中的含氧量變動不大,故水溫是主要的因素,水溫愈低,水中溶解氧的含量愈高。
溶解氧是指溶解在水里氧的量,通常記作DO,用每升水里氧氣的毫克數(shù)表示。水中溶解氧的多少是衡量水體自凈能力的一個指標(biāo)。它跟空氣里氧的分壓、大氣壓、水溫和水質(zhì)有密切的關(guān)系。在20℃、100kPa下,純水里大約溶解氧9mg/L。有些有機(jī)化合物在好氧菌作用下發(fā)生生物降解,要消耗水里的溶解氧。如果有機(jī)物以碳來計算,根據(jù)C+O2=CO2可知,每12g碳要消耗32g氧氣。當(dāng)水中的溶解氧值降到5mg/L時,一些魚類的呼吸就發(fā)生困難。水里的溶解氧由于空氣里氧氣的溶入及綠色水生植物的光合作用會不斷得到補(bǔ)充。但當(dāng)水體受到有機(jī)物污染,耗氧嚴(yán)重,溶解氧得不到及時補(bǔ)充,水體中的厭氧菌就會很快繁殖,有機(jī)物因腐敗而使水體變黑、發(fā)臭。
溶解氧值是研究水自凈能力的一種依據(jù)。水里的溶解氧被消耗,要恢復(fù)到初始狀態(tài),所需時間短,說明該水體的自凈能力強(qiáng),或者說水體污染不嚴(yán)重。否則說明水體污染嚴(yán)重,自凈能力弱,甚至失去自凈能力。
測定
碘量法測定水中溶解氧。
一、原理
水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀,水中溶解氧將低價錳氧化成高價錳,生成四價錳的氫氧化物棕色沉淀。加酸后,氫氧化物沉淀溶解,并與碘離子反應(yīng)而釋放出游離碘。以淀粉為指示劑,用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定釋放出的碘,據(jù)滴定溶液消耗量計算溶解氧含量。
二、試劑
1、硫酸錳溶液:稱取480g硫酸錳(MnSO4•4H2O)溶于水,用水稀釋至1000mL。此溶液加至酸化過的碘化鉀溶液中,遇淀粉不得產(chǎn)生藍(lán)色。
2、堿性碘化鉀溶液:稱取500g氫氧化鈉溶解于300—400mL水中;另稱取150g碘化鉀溶于200mL水中,待氫氧化鈉溶液冷卻后,將兩溶液合并,混勻,用水稀釋至1000mL。如有沉淀,則放置過夜后,傾出上層清液,貯于棕色瓶中,用橡皮塞塞緊,避光保存。此溶液酸化后,遇淀粉應(yīng)不呈藍(lán)色。
3、1+5硫酸溶液。
4、1%(m/V)淀粉溶液:稱取1g可溶性淀粉,用少量水調(diào)成糊狀,再用剛煮沸的水稀釋至100mL。冷卻后,加入0.1g水楊酸或0.4g氯化鋅防腐。
5、0.02500mol/L(1/6K2Cr2O7)重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液:稱取于105—110℃烘干2h,并冷卻的重鉻酸鉀1.2258g,溶于水,移入1000mL容量瓶中,用水稀釋至標(biāo)線,搖勻。
6、硫代硫酸鈉溶液:稱取6.2g硫代硫酸鈉(Na2S2O3•5H2O)溶于煮沸放冷的水中,加0.2g碳酸鈉,用水稀釋至1000mL,貯于棕色瓶中,使用前用0.02500mol/L重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定。
7、硫酸,ρ=1.84。
三、測定步驟
1、溶解氧的固定:用吸液管插入溶解氧瓶的液面下,加入1mL硫酸錳溶液,2mL堿性碘化鉀溶液,蓋好瓶塞,顛倒混合數(shù)次,靜置。一般在取樣現(xiàn)場固定。
2、打開瓶塞,立即用吸管插入液面下加入2.0mL硫酸。蓋好瓶塞,顛倒混合搖勻,至沉淀物全部溶解,放于暗處靜置5min。
3、吸取100.00mL上述溶液于250mL錐形瓶中,用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈淡黃色,加入1mL淀粉溶液,繼續(xù)滴定至藍(lán)色剛好退去,記錄硫代硫酸鈉溶液用量。
四、計算
式中:M——硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(mol/L);
V——滴定消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積(mL)。
五、注意事項
1、當(dāng)水樣中含有亞硝酸鹽時會干擾測定,可加入疊氮化鈉使水中的亞硝酸鹽分解而消除干擾。其加入方法是預(yù)先將疊氮化鈉加入堿性碘化鉀溶液中。
2、如水樣中含F(xiàn)e3+達(dá)100—200mg/L時,可加入1mL40%氟化鉀溶液消除干擾。
3、如水樣中含氧化性物質(zhì)(如游離氯等),應(yīng)預(yù)先加入相當(dāng)量的硫代硫酸鈉去除。
氧 - 氧中毒
眾所周知,氧氣是需氧型生物維持生命不可缺少的物質(zhì),但超過一定壓力和時間的氧氣吸入,會對機(jī)體起有害作用。氧中毒是指機(jī)體吸入高于一定壓力的氧一定時間后,某些系統(tǒng)或器官的功能與結(jié)構(gòu)發(fā)生病理性變化而表現(xiàn)的病癥。
一般說來,較長時間吸入60~200 kPa的氧氣,所致的氧中毒以肺部損害為主,稱為肺型氧中毒(pulmonary type of oxygen toxicity);由于肺型氧中毒的發(fā)生、發(fā)展經(jīng)歷時間相對較長,亦稱為慢性氧中毒(chronic oxygen toxicity)。而吸入200 kPa以上的氧氣所致的氧中毒則以驚厥為主要表現(xiàn),稱作驚厥型氧中毒(convulsive type of oxygen toxicity),這種類型的驚厥稱為氧驚厥;由于其發(fā)生過程較短,又稱作急性氧中毒(acute oxygen toxicity);主要損害中樞神經(jīng)系統(tǒng),所以又稱腦型氧中毒(encephalic type of oxygen toxicity)。
肺型氧中毒及預(yù)防
1、癥狀:
類似支氣管肺炎。其表現(xiàn)及通常的發(fā)展過程為:最初為類似上呼吸道感染引起的氣管刺激癥狀,如胸骨后不適(刺激或燒灼感)伴輕度干咳,并緩慢加重;然后出現(xiàn)胸骨后疼痛,且疼痛逐漸沿支氣管樹向整個胸部蔓延,吸氣時為甚;疼痛逐漸加劇,出現(xiàn)不可控制的咳嗽;休息時也伴有呼吸困難。在癥狀出現(xiàn)的早期階段結(jié)束暴露,胸疼和咳嗽可在數(shù)小時內(nèi)減輕。
2、體征:
肺部聽診,常沒有明顯的陽性體征;后期癥狀嚴(yán)重時,可以出現(xiàn)散在的濕羅音或支氣管呼吸音。氧壓越高,這些癥狀和體征的潛伏期越短。
3、實驗室檢查:
⑴ X線檢查:可發(fā)現(xiàn)肺紋理增粗,或肺部片狀陰影。
⑵ 肺活量測定:肺活量減少是肺型氧中毒最靈敏的指標(biāo)。
驚厥型氧中毒:驚厥型氧中毒的表現(xiàn),大體上可分為連續(xù)的四個階段:
⑴ 潛伏期:潛伏期長短與吸入氣中的氧壓呈負(fù)相關(guān),但并不呈線性。氧壓增高,潛伏期縮短。
⑵ 前驅(qū)期:表現(xiàn)包括:① 面部肌肉抽搐,最常見,主要為面肌及口唇顫動;②植物神經(jīng)癥狀:有出汗、流涎、惡心、嘔吐、眩暈、心悸和面色蒼白等;③感覺異常:可有視野縮小、幻視、幻聽、幻嗅、口腔異味和肢端發(fā)麻等;④情緒異常:煩躁、憂慮或欣快等;⑤ 前驅(qū)期末期可出現(xiàn)極度疲勞和呼吸困難,少數(shù)情況下可能有虛脫發(fā)生。及時發(fā)現(xiàn)前驅(qū)癥狀并立即采取措施,脫離高壓氧環(huán)境,對于預(yù)防氧驚厥的發(fā)生非常重要。需要注意的是,具體患者往往只出現(xiàn)一項或幾項前驅(qū)期癥狀,有時甚至無明顯前驅(qū)癥狀直接出現(xiàn)驚厥。
⑶ 驚厥期:前驅(qū)期后,很快出現(xiàn)驚厥。①癲癇大發(fā)作樣全身強(qiáng)直或陣發(fā)性痙攣,每次持續(xù)2 min左右;②在人,發(fā)作前有時會發(fā)出一聲短促的尖叫,神志喪失,有時伴有大小便失禁;③腦電圖變化:出現(xiàn)于驚厥發(fā)生前,電壓升高和頻率加快,出現(xiàn)棘狀波和梭狀波(spindle-like waves)。
⑷ 昏迷期:如果在發(fā)生驚厥后仍處于高氧環(huán)境,即進(jìn)入昏迷期。實驗動物表現(xiàn)為昏迷不醒,偶爾局部有輕微抽搐,呼吸困難逐漸加重,再繼續(xù)下去則呼吸微弱直至停止。人員在驚厥過后即使及時脫離高壓氧環(huán)境,也有一段時間意識模糊或精神和行為障礙,一般在1~2h后即可恢復(fù),少數(shù)可熟睡數(shù)小時。不留明顯后遺癥。
發(fā)病機(jī)理
目前仍未完全明了。主要有以下幾個觀點:
⑴ 高壓氧對組織、器官的直接毒性作用。當(dāng)我們找不更具體確切的損傷機(jī)理時,暫時考慮是氧的直接毒性作用。
⑵ 生物膜受損 在高壓氧條件下,肺泡壁的分泌細(xì)胞(Ⅱ型細(xì)胞)內(nèi)板層小體的膜受損,肺表面活性物質(zhì)的合成、分泌及功能均下降,造成肺表面張力增加,導(dǎo)致肺不張。
⑶ 有關(guān)酶受抑制 高壓氧下許多酶的活性受抑制如谷氨酸脫羧酶和 Na+-K+-ATP酶。
⑷ 氧自由基的作用 氧自由基是一類具有高度化學(xué)反應(yīng)活性的含氧基團(tuán)。正常時,機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生的氧自由基主要由體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)清除。機(jī)體暴露于高壓氧下,產(chǎn)生過多的氧自由基,且大大超過機(jī)體抗氧化系統(tǒng)清除的能力。氧自由基主要造成以下兩方面的損傷:1.生物膜脂質(zhì)過氧化;2.破壞蛋白質(zhì)的多肽鏈:酶都是蛋白質(zhì),其活性受影響。自由基學(xué)說能在分子水平上解釋氧中毒的許多現(xiàn)象。
⑸ 神經(jīng)-體液因素
⑹ 腦內(nèi)的某些肽類物質(zhì)的作用 如b內(nèi)啡肽和精氨酸加壓素。
發(fā)病原因
簡單地說,發(fā)病原因就是吸入了過多的氧,而高壓氧暴露的壓力和時程是引起氧中毒的兩個主要因素。
1 潛水中呼吸高分壓氧
⑴ 使用氧氣輕潛水裝具潛水時,超過規(guī)定深度;
⑵ 使用空氣通風(fēng)式潛水裝具潛水時,在水下停留時間過長;
⑶ 用氦氧裝具進(jìn)行較大深度潛水時,如果沒有按規(guī)定配制相應(yīng)氧濃度的混合氣,或誤將較淺處吸用的氣體在深處使用。
2 加壓艙內(nèi)呼吸高壓氧:超過規(guī)定的壓力-時間限制。影響因素
⑴ 個體差異與個體日差異:不同的個體對高濃度氧的敏感性差別很大。即使同一個體,其對氧的耐受力在不同狀態(tài)下有很大波動。
⑵ CO2 :增加吸入氣中CO2濃度促進(jìn)氧驚厥。
⑶ 勞動強(qiáng)度:勞動強(qiáng)度加大促使氧中毒的發(fā)生。
⑷ 溫度:高溫可降低機(jī)體對高壓氧的耐受性。低溫在一定程度上可增加耐受性,但若太低引起肌肉顫抖,消耗的能量增多,則耐受性也將降低。
⑸ 精神因素:情緒波動、精神緊張、睡眠不足等都能降低機(jī)體對高壓氧的耐受性。
潛水時發(fā)生氧中毒的救治
⑴ 迅速離開高氣壓環(huán)境:出現(xiàn)前驅(qū)癥狀時立即上升出水,已驚厥時則應(yīng)及時派潛水員下水救護(hù),但要控制好上升速度(< 10 m/min),以防止肺氣壓傷。
⑵ 出水后救治:卸除裝具,平臥休息,保持安靜,注意保暖,繼續(xù)觀察,防突發(fā)驚厥。
⑶ 抗驚厥治療:對出現(xiàn)驚厥者用藥,應(yīng)選擇對心肺功能影響較小的藥物,可用4%水合氯醛50ml灌腸,2 h后皮下注射嗎啡,可反復(fù)應(yīng)用,每天不超過4次。也可肌肉或靜脈注射0.2~0.3 g異戊巴比妥。因氧驚厥常伴有一定程度的肺臟損傷,禁用吸入性麻醉藥。
加壓艙內(nèi)發(fā)生氧中毒的救治
⑴ 在通過面罩吸氧的艙內(nèi),迅速摘除面罩,呼吸艙內(nèi)壓縮空氣,并按空氣常規(guī)減壓。
⑵ 在純氧艙內(nèi),先用壓縮空氣進(jìn)行通風(fēng),降低艙內(nèi)氧分壓,然后逐漸減壓出艙。
⑶ 出現(xiàn)驚厥時,應(yīng)注意以下幾點:
① 防止跌倒摔傷或舌被咬破,必要時可適當(dāng)使用止痙劑。
② 應(yīng)注意患者呼吸狀況,驚厥時容易發(fā)生喉頭痙攣而屏氣,此時不能減壓,以防聲門關(guān)閉造成肺氣壓傷。只有待節(jié)律性呼吸恢復(fù),呼吸道通暢后,才可按規(guī)定減壓。
③ 離開高壓氧環(huán)境,仍有驚厥者,進(jìn)行抗驚厥治療。
對肺型氧中毒,輕者,回到正常環(huán)境后數(shù)小時即可恢復(fù);重者,作肺部透視監(jiān)測,數(shù)日可恢復(fù)。
兩型氧中毒都有肺部損傷,應(yīng)常規(guī)使用抗菌素治療。
預(yù)防
氧中毒是能夠很好預(yù)防的,一方面要加強(qiáng)平時對有關(guān)人員的教育,使其對氧中毒的癥狀,尤其是前驅(qū)癥狀有所了解和警惕,另一方面在用氧的過程中,要嚴(yán)格遵守各項操作規(guī)則。具體預(yù)防措施有以下幾個方面。
⑴ 氧敏感試驗(oxygen susceptibility test)
讓受試者在280 kPa下吸純氧30 min,如出現(xiàn)驚厥前驅(qū)癥狀,則氧敏感試驗陽性,不能選做潛水員或潛艇艦員。
⑵ 嚴(yán)格控制吸氧的壓強(qiáng)-時程(pressure-duration limitation)。
⑶ 間歇吸氧(intermittent oxygen exposure)
即將吸氧分階段進(jìn)行,在兩次吸氧之間吸空氣5~10 min。事實證明,較短的間歇時間能夠預(yù)防較長吸氧時間內(nèi)可能引致的氧中毒,從而可以延長吸氧的總時程,達(dá)到最大限度利用氧的目的。
⑷ 控制發(fā)病因素
① 保證供氧裝置處于良好狀態(tài),嚴(yán)格操作規(guī)程;
② 了解潛水員或患者的日常生活、作息制度和精神狀態(tài);
③ 吸氧時,盡量減少不必要的體力活動;
④ 吸氧期間,醫(yī)務(wù)人員應(yīng)密切關(guān)注,以便發(fā)現(xiàn)情況及時處理。