پیوست ج. حداقل محتوای اکسیژن
تحویل کافی اکسیژن به بافتها برای حفظ حیات ضروری است و به (۱) سطح اکسیژن در هوای دمی، (۲) وجود یا عدم وجود بیماری ریوی، (۳) سطح هموگلوبین در خون، (۴) سینتیک اتصال اکسیژن به هموگلوبین (منحنی تفکیک اکسیهموگلوبین)، (۵) برونده قلبی و (۶) جریان خون موضعی بافت بستگی دارد. برای هدف بحث حاضر، تنها اثرات کاهش میزان اکسیژن در هوای دمی در نظر گرفته میشود.
مغز و میوکارد حساسترین بافتها نسبت به کمبود اکسیژن هستند. علائم اولیه کمبود اکسیژن شامل افزایش تهویه، افزایش برونده قلبی و خستگی میباشد. سایر علائمی که ممکن است ظاهر شوند عبارتند از: سردرد، اختلال در توجه و فرآیندهای فکری، کاهش هماهنگی، اختلال بینایی، تهوع، بیهوشی، تشنج و مرگ. با این حال، ممکن است هیچ علامت آشکاری قبل از بیهوشی وجود نداشته باشد. بروز و شدت علائم به عوامل متعددی بستگی دارد از جمله: میزان کمبود اکسیژن، مدت زمان مواجهه، میزان فعالیت، سرعت تنفس، دما، وضعیت سلامت، سن و سازگاری ریوی. علائم اولیه شامل افزایش تنفس و افزایش ضربان قلب، زمانی آشکار میشوند که اشباع اکسیژن هموگلوبین به زیر ۹۰٪ کاهش یابد. در محدوده اشباع اکسیژن هموگلوبین بین ۸۰٪ تا ۹۰٪، بزرگسالان سالم دچار تنظیمات فیزیولوژیک برای مقابله با هیپوکسی میشوند، اما در افراد دچار اختلالات سلامتی مانند بیماران مبتلا به آمفیزم، هنگامی که اشباع اکسیژن هموگلوبین به زیر ۹۰٪ میرسد، اکسیژن درمانی تجویز میشود. مادامی که فشار جزئی اکسیژن (pO₂) در مویرگهای ریوی بالای ۶۰ تور باقی بماند، هموگلوبین بیش از ۹۰٪ اشباع خواهد شد و سطوح طبیعی انتقال اکسیژن در بزرگسالان سالم حفظ میشود. سطح pO₂ آلوئولی ۶۰ تور معادل ۱۲۰ pO₂ تور در هوای محیط است که این تفاوت ناشی از فضای مرده آناتومیک، دیاکسید کربن و بخار آب میباشد. برای اطلاعات بیشتر در مورد تبادل گاز و فیزیولوژی ریوی به منابع سیلورثورن (۱) گایتون (۲) مراجعه شود.
موسسه ملی ایمنی و بهداشت شغلی ایالات متحده (۳) از pO₂ آلوئولی ۶۰ تور به عنوان حد فیزیولوژیک برای تعیین اتمسفر کماکسیژن استفاده کرده و اتمسفر کماکسیژن را به عنوان هوایی با pO₂ محیطی کمتر از ۱۳۲ تور تعریف کرده است. (۴) حداقل نیازمندی ۱۹.۵ درصد اکسیژن در سطح دریا (۱۴۸ pO₂ تور، هوای خشک)، مقدار کافی اکسیژن را برای بیشتر وظایف کاری تأمین میکند و حاشیه ایمنی را نیز شامل میشود. (۵) با این حال، حاشیه ایمنی با کاهش فشار جزئی اکسیژن اتمسفر با افزایش ارتفاع، گذر رویدادهای هوایی کمفشار، افزایش بخار آب به طور قابل توجهی کاهش مییابد (۶) به طوری که در ارتفاع ۱۵۲۰ متری (۵۰۰۰ پایی)، pO₂ جو ممکن است به دلیل بخار آب و گذر جبهههای هوا به ۱۲۰ تور نزدیک شود و در ارتفاعات بیشتر از ۲۴۴۰ متری (۸۰۰۰ پایی)، انتظار میرود pO₂ جو کمتر از ۱۲۰ تور باشد. اثرات فیزیولوژیک کمبود اکسیژن و تغییرات فشار جزئی اکسیژن بر اساس ارتفاع برای هوای خشک حاوی ۲۰.۹۴۸٪ اکسیژن در جدول ج-۱ ارائه شده است. هیچ اثر فیزیولوژیکی ناشی از کمبود اکسیژن در بزرگسالان سالم در فشارهای جزئی اکسیژن بیشتر از ۱۳۲ تور یا در ارتفاعات کمتر از ۵۰۰۰ پایی انتظار نمیرود. گزارش شده است که برخی از کاهشهای سازگاری با تاریکی در ارتفاعات بیشتر از ۱۵۲۰ متری (۵۰۰۰ پایی) رخ میدهد. در فشارهای جزئی اکسیژن کمتر از ۱۲۰ تور (معادل ارتفاع حدود ۲۱۳۰ متری (۷۰۰۰ پایی) یا حدود ۱۵۲۰ متری (۵۰۰۰ پایی) با در نظر گرفتن بخار آب و گذر رویدادهای هوایی کمفشار)، علائم در کارگران غیرسازگار شده شامل افزایش تهویه ریوی و برونده قلبی، عدم هماهنگی و اختلال در توجه و تفکر میباشد. این علائم به عنوان عوامل ناسازگار با انجام ایمن وظایف شناخته میشوند.
بر این اساس، ACGIH حداقل فشار جزئی اکسیژن محیطی ۱۳۲ تور را توصیه میکند که تا ارتفاع ۱۵۲۰ متری (۵۰۰۰ پایی) در برابر گازهای بیاثر جابجاکننده اکسیژن و فرآیندهای مصرفکننده اکسیژن محافظتکننده است. شکل ج-۱ نموداری از تغییرات pO₂ با افزایش ارتفاع است که مقدار حداقل توصیه شده ۱۳۲ تور را نشان میدهد. اگر فشار جزئی اکسیژن کمتر از ۱۳۲ تور باشد یا کمتر از مقدار مورد انتظار برای آن ارتفاع (مطابق جدول ج-۱) باشد، انجام اقدامات کاری اضافی توصیه میشود از جمله:
- ارزیابی کامل فضای بسته برای شناسایی علت غلظت پایین اکسیژن
- استفاده از مانیتورهای پیوسته مجهز به دستگاههای هشداردهنده
- سازگار کردن کارگران با ارتفاع محل کار، چرا که سازگاری با ارتفاع میتواند ظرفیت کاری فرد را تا ۷۰٪ افزایش دهد
- استفاده از چرخههای استراحت-کار با نرخ کاری کاهشیافته و دورههای استراحت افزایشیافته
- آموزش، نظارت و پایش کارگران
- دسترسی آسان و سریع به دستگاههای تنفسی تأمینکننده اکسیژن که به طور مناسب نگهداری شدهاند
شکل ج-۱. نمودار فشار جزئی اکسیژن (pO₂) (بر حسب تور و کیلوپاسکال) با افزایش ارتفاع (بر حسب متر و فوت)، نشاندهنده مقدار ۱۳۲ تور بعنوان مقدار توصیه شده فشار جزئی اکسیژن
گازهای جابجاکننده اکسیژن ممکن است قابل اشتعال باشند یا اثرات فیزیولوژیکی ایجاد کنند، بنابراین ماهیت و منبع آنها باید به طور کامل بررسی شود. برخی گازها و بخارات، هنگامی که در غلظتهای بالا در هوا حضور دارند، عمدتاً به عنوان خفهکنندههای ساده و بدون سایر اثرات فیزیولوژیکی قابل توجه، عمل میکنند. ممکن است حد آستانه (TLV) یا حد مجاز مواجهه برای هر خفهکننده ساده توصیه نشود، زیرا عامل محدودکننده، اکسیژن موجود است. اتمسفرهای فاقد اکسیژن کافی، هشدار مناسبی ارائه نمیدهند و اکثر خفهکنندههای ساده بیبو هستند. باید این عامل در محدود کردن غلظت خفهکننده به ویژه در ارتفاعات بیش از ۱۵۲۰ متری (۵۰۰۰ پایی) که فشار جزئی اکسیژن اتمسفر ممکن است کمتر از ۱۲۰ تور باشد، در نظر گرفته شود.
| ارتفاع فوت (متر) | فشار بارومتریک تور، هوای خشک ۱ (کیلوپاسکال) | pO₂ معادل، تور هوای خشک در ۲۰٫۹۴۸ درصد اکسیژن ۲ (کیلوپاسکال) | درصد اکسیژن معادل، هوای خشک در سطح دریا ۳ (درصد) | تأثیر فیزیولوژیکی مقادیر pO₂ ۴ |
|---|---|---|---|---|
| ۰ (۰) | ۷۶۰ (۱۰۱) | ۱۵۹ (۲۱٫۲) | ۲۰٫۹ | - |
| ۱۰۰۰ (۳۰۵) | ۷۳۱ (۹۷٫۴) | ۱۵۳ (۲۰٫۴) | ۲۰٫۱ | - |
| ۲۰۰۰ (۶۱۰) | ۷۰۴ (۹۳٫۸) | ۱۴۷ (۱۹٫۶) | ۱۹٫۳ | - |
| ۳۰۰۰ (۹۰۴) | ۶۷۷ (۹۰٫۳) | ۱۴۲ (۱۸٫۹) | ۱۸٫۷ | - |
| ۴۰۰۰ (۱۲۱۹) | ۶۵۲ (۸۶٫۹) | ۱۳۷ (۱۸٫۳) | ۱۸٫۰ | - |
| ۵۰۰۰ (۱۵۲۴) | ۶۲۷ (۸۳٫۶) | ۱۳۱ (۱۷٫۵) | ۱۷٫۲ | هیچ اثری در بزرگساالن سالم ندارد. |
| ۶۰۰۰ (۱۸۲۹) | ۶۰۳ (۸۰٫۴) | ۱۲۶ (۱۶٫۸) | ۱۶٫۶ | از دست دادن سازگاری با تاریکی میتواند در ارتفاعات بالا ۵۰۰۰ فوت اتفاق افتد. |
| ۷۰۰۰ (۲۱۳۴) | ۵۸۰ (۷۷٫۳) | ۱۲۱ (۱۶٫۱) | ۱۶٫۰ | افزایش تهویه ریوی و برون ده قلبی، عدم تعادل، افت دقت و قدرت تفکر |
| ۸۰۰۰ (۲۴۳۸) | ۵۵۹ (۷۴٫۵) | ۱۱۷ (۱۵٫۶) | ۱۵٫۴ | قرار گرفتن سریع در ارتفاع بالاتر از ۸۰۰۰ فوت ممکن است باعث بیماری ارتفاع بالا (آلکالوز تنفسی، سردرد، تهوع و استفراغ) در افراد تطابق نیافته شود. صعود سریع ریسک ادم ریوی و مغزی در ارتفاع بالا را افزایش میدهد. |
| ۹۰۰۰ (۲۷۴۳) | ۵۳۷ (۷۱٫۶) | ۱۱۲ (۱۴٫۹) | ۱۴٫۷ | - |
| ۱۰۰۰۰ (۳۰۴۸) | ۵۱۷ (۶۸٫۹) | ۱۰۸ (۱۴٫۴) | ۱۴٫۲ | - |
| ۱۱۰۰۰ (۳۳۵۳) | ۴۹۸ (۶۶٫۴) | ۱۰۴ (۱۳٫۹) | ۱۳٫۷ | خستگی غیرنرمال در اعمال نیرو، عدم تعادل، قضاوت ضعیف، آشفتگی عصبی |
| ۱۲۰۰۰ (۳۶۵۸) | ۴۷۹ (۶۳٫۸) | ۱۰۰ (۱۳٫۳) | ۱۳٫۲ | - |
| ۱۳۰۰۰ (۳۹۶۲) | ۴۶۱ (۶۱٫۵) | ۹۸ (۱۲٫۹) | ۱۲٫۸ | - |
| ۱۴۰۰۰ (۴۲۶۷) | ۴۴۳ (۵۹٫۱) | ۹۳ (۱۲٫۴) | ۱۲٫۲ | نارسایی در تنفس، قضاوت و هماهنگی خیلی ضعیف، بینایی ضعیف |
| ۱. از این رابطه محاسبه میگردد: Pre:Sea Level=760 × e-(altitude in ft / 25970) | ||||
| ۲. از این رابطه محاسبه میگردد: pO₂=0.20948 × 760 × e-(altitude in ft / 25970) | ||||
| ۳. از این رابطه محاسبه میگردد: P%O2=20948 × 760 × e-(altitude in ft / 25970) | ||||
| ۴. اثرات فیزیولوژیکی تقریبی در سلامت بزرگسالان تحت تاثیر مدت کمبود اکسیژن، میزان کار، میزان تنفس، دما، وضعیت سلامت، سن و تطابق ریوی است. | ||||
منابع
- Silverthorn DE. Human physiology: an integrated approach. 2nd ed. 2001; Hoboken (NJ): Prentice-Hall.
- Guyton AC. Textbook of medical physiology. 8th ed. 1991; Philadelphia (PA): WB Saunders.
- US National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). A guide to industrial respiratory protection. DHEW (NIOSH) Pub No 76-198. 1976; Cincinnati (OH): NIOSH.
- US National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH): Working in confi ned spaces. DHHS (NIOSH) Pub No 80-106. 1979; Cincinnati (OH): NIOSH.
- US National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH): NIOSH Respirator Decision Logic. DHHS Pub No 87-108. 1987; Cincinnati (OH): NIOSH.
- McManus N. Safety and health in confi ned spaces. 1999; Boca Raton (FL): Lewis Publishers.