اثرات مونوکسید کربن بر روی انسان و گیاهان Carbon Monoxide

اثرات مونوکسید کربن بر روی انسان و گیاهان Carbon Monoxide

بنام خدا و با سلام ؛ در زیر مجموعه آلاینده های هوا از سایت مهندسی بهداشت محیط ایران ، به موضوع مونوکسید کربن و تاثیرات این الاینده بر روی گیاهان و انسان پرداخنه ایم . که می توانید در ادامه همین مطلب با ما همراه باشید .

مقدمه :

منوکسیدکربن (CO) گازی بیرنگ، بیبو و بسیار پایدار میباشد .

زمان ماند آن در اتمسفر ۲-۴ ماه میباشد.

مونوکسید کربن سهم ناچیزی در گازهای تشکیل دهنده تروپوسفر دارد .

غلظت زمینه ای گاز منوکسیدکربن در جهان در محدوده ۵۰ -۱۲۰ ppb قرار دارد.

غلظت زمینه ای منوکسیدکربن دارای تغییرات فصلی است، بطوریکه بیشترین غلظت CO در زمستان و کمترین غلظت در تابستان مشاهده میشود.

بیشنرین منبع تولید کننده: وسایل نقلیه شود.

در اتمسفر به آرامی به گاز دی اکسید کربن CO2 تبدیل می شود .

نقش بسیار کمی در واکنشهای فتوشیمیایی جهت تولید ازن دارد.

در کشور ایالات متحده در دهه های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ حدود ۷۰ درصد منوکسیدکربن منتشر شده با منشاء مصنوعی مربوط به حمل و نقل و بزرگراه ها بوده است.
در سال ۱۹۹۱ سهم حمل و نقل در انتشار منوکسید کربن به ۵۸ درصد تقلیل یافت ، علت این امر نصب سیستم های کنترلی بر روی وسایل نقلیه جدید است.
این در حالی است که افزایش تعداد اتومبیل ها و مسافت طی شده توسط آنها تا حدودی اثر استفاده از سیستم های کنترل انتشار CO در وسایل نقلیه را کاهش داده است.

بر اساس اعلام US EPA پس از سال ۱۹۷۰ تا ۲۰۱۱ و بعد از وضع قانون هوای پاک در آمریکا، علی رغم اینکه مصرف انرژی ۴۷درصد، جمعیت ۵۳درصد، مسافرت با انواع خودروها ۱۶۵درصد و میزان تولید ناخالص ۲۱۹ درصد افزایش داشته است؛ ولی انتشار ۶ آلاینده اصلی ( ذرات معلق، سرب، مونوکسیدکربن، دی اکسید نتیروژن، دی اکسید گوگرد و ازن) ۷۲درصد کاهش داشته است.

با مقایسه مقادیر غلظتی آلاینده ها بین سالهای ۱۹۸۰ الی ۲۰۱۰ مشخص گردیده است که مقدار آلاینده به شرح زیر کاهش چشمگیر داشته است: سرب ۹۰درصد، مونوکسید کربن ۸۲درصد، دی اکسید سولفور (متوسط ۲۴ ساعته) ۷۶درصد، دی اکسید نیتروژن (متوسط سالیانه) ۵۲درصد، ازن ۲۸ درصد و غلظت متوسط ۲۴ ساعته ذرات معلق ۲۹ درصد.

بر اساس بررسی های بعمل آمده استاندارد شدن انتشار آلودگی از خودروها یکی از دلایل عمده کاهش غلظت مونوکسید کربن در ایالات متحده بشمار می رود

 

اثرات منوکسید کربن بر روی مواد و گیاهان :

مطالعات صورت گرفته نشان میدهد که حضور CO با غلظت کمتر از ppm 100 در مدت تماس ۱-۳ هفته هیچگونه اثر مخربی بر روی گیاهان ندارد. و غلظت COبه ندرت حتی در کوتاه مدت در محیط به این مقدار می رسد.

منوکسیدکربن اثر مخربی بر روی مواد نیز ندارد.

اثرات منوکسید کربن بر روی سلامتی انسان :

• منوکسیدکربن گازی سمی است که از اکسیژن رسانی به بافتها جلوگیری میکند.
• استنشاق هوا با غلظتهای بالای CO (بالاتر از ۷۵۰ ppm) منجر به مرگ خواهد شد.
• منوکسیدکربن با هموگلوبین ترکیب شده و کربوکسی هموگلوبین تولید میشود.
• از ترکیب اکسیژن با هموگلوبین نیز اکسی هموگلوبین تولید میشود.
• میل ترکیبی هموگلوبین با منوکسیدکربن ۲۴۰ برابر میل ترکیبی آن با اکسیژن است.
• بنابراین برای اشباع هموگلوبین با منوکسیدکربن، فشار جزئی آن باید تنهــا ۱/۲۴۰ (یک دویست و چهلم) فشار جزئی اکسیژن باشد.

کربوکسی هموگلوبین

اگر هموگلوبین در تماس با مخلوطی از گازهای اکسیزن O2 و CO  باشد ، نسبت کربوکسی هموگلوبین به اکسی هموگلوبین تشکیل شده از رابطه زیر محاسبه می گردد :

M : ثابتی است که برای خون انسان برابر ۲۴۰ می باشد.

Pco و Po2 : به ترتیب فشار جزئی منوکسیدکربن و اکسیژن در هوای تنفسی است .

بدین ترتیب مقدار کربوکسی هموگلوبین خون متناسب با غلظت CO در هوای استنشاقی است. خوشبختانه واکنش تشکیل COHb در جریان خون، واکنشی برگشت پذیر است. بعد از قطع مواجهه با CO منوکسیدکربن ترکیب شده با هموگلوبین آزاد شده و پس از گذشت مدت ۲-۶ ساعت نصف منو کسید کربن خون از بین میرود.

جدا از مونواکسید کربن تولیدی در محیط خارج، مقدار COHb در بدن حدود ۰/۴ درصد می باشد .

مسئله: اگر غلظت منوکسیدکربن در هوای استنشاقی ۱۰۰ ppm باشد، چند درصد از هموگلوبینهای خون به صورت کربوکسی هموگلوبین هستند؟

در شکل زیر میزان کربوکسی هموگلوبین خون را به صورت تابعی از غلظت CO در هوای تنفسی و مدت زمان تماس نشان میدهد. مطابق این
شکل، تماس با منو اکسید کربن با غلظت ۴۰ ppm به مدت ۲ ساعت منجر به تشکیل کربوکسی هموگلوبین به میزان ۲ درصد میشود.

همچنین تماس با منوکسیدکربن با غلظت ۱۰۰ ppm به مدت ۲ ساعت منجر به تشکیل کربوکسی هموگلوبین به میزان ۵ درصد میشود. همانطور که قبلاً گفته شد، اثر مستقیم تشکیل کربوکسی هموگلوبین کاهش ظرفیت انتقال اکسیژن بوسیله خون میباشد. شواهدی وجود دارد که در لسآنجلس افزایش غلظت منوکسید کربن به ۱۰-۱۵ ppm به مدت ۲۴ ساعت موجب افزایش  مرگ و میر شده است.

میزان کربوکسی هموگلوبین خون به صورت تابعی از غلظت CO در هوای تنفسی و مدت زمان تماس

• حداکثر غلظت مجاز منوکسیدکربن در محیطهای کاری برای مدت تماس ۸ ساعت ۵۰ ppm می باشد .
• غلظت ۱۰۰ ppm منوکسیدکربن موجب گیجی، سردرد و بیحالی میشود.
• گفتنی است که دود سیگار حاوی منوکسیدکربن با غلظت ۴۰۰-۴۵۰ ppm است.
• میزان کربوکسی هموگلوبین در خون افراد سیگاری به تعداد سیگار استعمال شده در روز بستگی دارد و با افزایش تعداد مصرف سیگار، میزان تشکیل کربوکسی هموگلوبین افزایش مییابد.
• موتورسواران و تونلها
• منوکسیدکربن یک سم تجمعی نمیباشد، این بدان معنی است که تماس طولانی مدت با غلظتهای پایین این گاز منجر به سمیت مزمن نمیشود.

غلظتهای کم تا متوسط مونوکسید کربن افراد حساس را با برخی عوارض مواجه میکند. مبتلایان به بیماریهایی که ظرفیت انتقال اکسیژن بوسیله خون را کاهش میدهد (آنمی و بیماریهای قلبی- تنفسی)، افراد حساس به منوکسیدکربن را تشکیل میدهند و زنان باردار. تماس با غلظتهای پایین منوکسیدکربن (ppm 10-50 ) در تخمین فواصل و بینایی اختلال ایجاد میکند. این اختلالات در رانندگان اتومبیل احتمال وقوع تصادف را افزایش میدهد.

بطور کلی میزان کربوکسی هموگلوبین خون باید زیر ۲ درصد باشد (بجز در فواصل زمانی بسیار کوتاه)، استاندارد کیفیت هوای آزاد نیز بر این اساس و بصورت زیر تعریف شده است:

میانگین ۸ ساعته غلظت منوکسیدکربن ۹ ppm و میانگین ۱ ساعته غلظت ۳۵  ppm منوکسیدکربن

اثرات بهداشتی تماس با غلظتهای مختلف CO در جدول زیر مشاهده میشود.

مونوکسید کربن
اثرات بهداشتی		شرایط محیطی
استانداردکیفیت هوای آزاد تغییر ساختار مغزوقلب حیوانات اثربررویبینایی		تماس باغلظت ۹ ppm به مدت۸ ساعت تماس باغلظت ۵۰ ppm به مدت۶ هفته تماس باغلظت ۵۰ ppm به مدت۵۰ دقیقه
کربوکسی هموگلوبین
اثرات بهداشتی	شرایط محیطی
فاقد اثرمشخص اختلالات رفتاری اختلال در فعالیتهای ورزشی در افراد سالم کاهش مدت زمان فعالیتهای ورزشی در بیماران قلبی بعلت درد قفسه سینه اثربررویبینایی، شنوایی، تحرک،هوشیاری و سایرعملکردهای عصبی- رفتاری علائم عصبی شامل سردرد، سرگیجه، ضعف، تهوع، گیجی، بیهوشی و مرگ	کمتراز ۱ درصد ۱-۲ درصد بیشتریا مساوی۲/۳ درصد ۳-۶ درصد   بیشتر یا مساوی ۵ درصد   بیشتریا مساوی۱۰ درصد

 

روش اندازه گیری مونوکسید کربن :

اندازه گیری CO در محیط بیرون Ambient ناشی از منابع متحرک و ثابت عمدتا به وسیله (Nondispesrive infrared) ی NDIR و GC با دتکتور FID و اکسیداسیون کاتالیستی انجام می گیرد .

روش توصیه شده توسط EPA برای CO محیط بیرون روش Nondispesrive infrared Spectroscopy می باشد .