Түссіз, жанбайтын газ – азот (I) оксидінің сипаттамасы және қолданылуы

Көңіл көтеру газы (N2O) – түссіз, жанбайтын, медицинада ауыртпалықты басуға және анестезияға қолданылатын химиялық қосылыс. Қауіпсіздік туралы біліңіз!

17 мин оқу

100%

Дереккөз: Nitrous oxide — Wikipedia

Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.

Мазмұны

Кіріспе

Түссіз, жанбайтын газ

Азот оксиді (динитроген оксиді немесе динитроген монооксиді), көбінесе күлкі газы, азот, нитро немесе нос деп аталады, N2O формуласы бар азоттың оксиді химиялық қосылысы. Бөлме температурасында ол түссіз, жанбайтын газ, сәл тәтті иісі мен дәмі бар. Жоғары температурада азот оксиді молекулалық оттегіге ұқсас күшті тотықтырғыш болып табылады. Азот оксидінің медициналық маңызы зор, әсіресе хирургия мен стоматологияда, оның жансыздандыру және ауырсынды басу әсерлері үшін қолданылады. Оның кең таралған атауы, "күлкі газы", Хэмфри Дэвидің ойынша, оны жұтқанда туындайтын эйфориялық әсерінен пайда болған, бұл оны рекреациялық мақсатта диссоциативті жансыздандырғыш ретінде қолдануға алып келген. Сондай-ақ, ол ракеталық жанармайларда тотықтырғыш ретінде және моторлардың қуатын арттыру үшін автожарыстарда қолданылады. 2020 жылы атмосферадағы азот оксидінің концентрациясы 333 миллиардқа бөлік (ppb) жетті, бұл жыл сайын шамамен 1 ppb-ға артып келеді. Азот топыраққа жануарлардың зәр-дәрегі мен тыңайтқыштары арқылы, сондай-ақ синтетикалық тыңайтқыштар арқылы түседі: микроорганизмдер оны азот оксиді түрінде шығарады. Азот оксиді – парниктік газдардың үшінші ең маңыздысы болып табылады және жаһандық жылынуға елеулі үлес қосады. Газ шығарылымдарын азайту – климаттың өзгеру саясатындағы маңызды мәселе. Азот оксиді итергіш ретінде қолданылады және ракета жасаудан бастап қайнақ май жасауға дейін алуан түрлі қолданысқа ие. Ол қысқа мерзімді "сархош" болу сезімін тудыру мүмкіндігі үшін рекреациялық есірткі ретінде қолданылады. Көптеген рекреациялық қолданушылар оның теріс пайдаланғандағы нейротоксикалық әсерлерінен хабарсыз. Ұзақ мерзімді қолдануда азот оксиді В12 витаминінің белсенділігін жоғалту арқылы неврологиялық зақымдануға әкелуі мүмкін.

Ракеталық қозғалтқыштар

Азот оксиді ракета қозғалтқышында тотықтырғыш ретінде қолданылуы мүмкін. Оның басқа тотықтырғыштардан артықшылығы бар, себебі ол әлдеқайда аз улы, және бөлме температурасындағы тұрақтылығының арқасында сақтау оңай, сондай-ақ ұшу кезінде салыстырмалы түрде қауіпсіз тасымалдауға болады. Қосымша пайдасы ретінде, оны тез ыдыратып, тыныс алуға жарамды ауаға айналдыруға болады. Оның жоғары тығыздығы және төмен сақтау қысымы (төмен температурада сақталғанда) оны жоғары қысымды газ жүйелерімен бәсекелесуге мүмкіндік береді. 1914 жылы американдық ракета жасаушы Роберт Годдард сұйық отынмен жұмыс істейтін ракета үшін азот оксиді мен бензиннің мүмкін болатын отынды құрауы екенін ұсынды. Азот оксиді бірнеше гибридтік ракета жобаларында тотықтырғыш ретінде таңдалды (қатты отынды сұйық немесе газ тәрізді тотықтырғышпен қолдану). Азот оксиді мен гидроксилді полибутадиен отынының комбинациясын SpaceShipOne және басқалары қолданды. Ол сондай-ақ, әуесқой және жоғары қуатты ракеталарда отын ретінде әртүрлі пластиктермен қолданылады. Азот оксиді монопропелленттік ракетада да қолданылуы мүмкін. Қыздырылған катализатордың қатысуымен N2O экзотермиялық түрде азот пен оттегке ыдырайды, температурасы шамамен ... градусқа жетеді. Бұл үлкен жылу шығарылуының нәтижесінде катализдік әрекет тез екіншілік рөлге түседі, себебі жылулық автоыдырау басым болады. Вакуумдық қозғалтқышта бұл монопропелленттік импульсті (I) 180 секундқа дейін қамтамасыз ете алады. Гидразин қозғалтқыштарынан (монопропелленттік немесе динитроген тетрооксидімен екіпропелленттік) алынатын I-ге қарағанда бұл көрсеткіш айтарлықтай төмен болғанымен, төмендеу токсикалық қасиеттері азот оксидін зерттеуге тұрарлық нұсқаға айналдырады. Азот оксиді шамамен 309 psi (21 атмосфера) қысымда дефлаграцияланады. Мысалы, 600 psi (шаршы дюймге фунт) қысымда қажетті тұтану энергиясы тек 6 джоульді құрайды, ал 130 psi қысымдағы N2O үшін 2500 джоуль тұтану энергиясы жеткіліксіз болады.

Ішкі жанатын қозғалтқыш

Көлік жарыстарында азот оксиді (көбінесе "азот" деп аталады) қозғалтқыштың жану кезінде көбірек оттегімен қамтамасыз ету арқылы отынның көп мөлшерін шашуға мүмкіндік береді. Оттегі мөлшерінің артуы отынның құйылуын арттырады, бұл қозғалтқыштың қуатын арттырады. Газ төмен қысымда/температурада жанбайды, бірақ атмосфералық ауадан көп оттегі береді, жоғары температурада, шамамен 570 градус F (~300°C) ыдырайды. Сондықтан оны көбінесе басқа отынмен араластырады, ол оңайырақ жануға бейім. Азот оксиді – күшті тотықтырғыш, шамамен сутек пероксидіне тең, ал оттегі газынан әлдеқайда күшті. Азот оксиді қысылған сұйықтық түрінде сақталады; сұйық азот оксидінің тұндыру және кеңею коллекторында булануы мен кеңеюі тұндыру зарядының температурасын күрт төмендетіп, зарядты тығыздайды, соның салдарынан цилиндрге көбірек отын-ауа қоспасының енуіне мүмкіндік береді. Кейде азот оксиді сіңіру коллекторына (немесе оған дейін) енгізіледі, ал басқа жүйелер қуатты арттыру үшін цилиндрге тікелей (тікелей портты инъекциялау) енгізеді. Бұл техника екінші дүниежүзілік соғыс кезінде Люфтваффе әуе ұшақтары GM 1 жүйесімен әуе ұшақтарының қозғалтқыштарының қуатын арттыру үшін қолданылған. Бастапқыда Люфтваффе стандартты ұшақтарына жоғары биіктікте жоғары өнімділікті қамтамасыз ету үшін жасалған, бірақ технологиялық шектеулер оның қолданылуын өте жоғары биіктіктермен шектеді. Осыған сәйкес, оны тек жоғары биіктіктегі барлау ұшақтары, жоғары жылдамдықты бомбалаушылар және жоғары биіктіктегі ұрыс ұшақтары сияқты мамандандырылған ұшақтар қолданды. Кейде ол басқа қозғалтқышпен жабдықталған Люфтваффе ұшағында да кездеседі, MW 50, бұл метанолды қуаттандыру үшін қолданатын авиациялық қозғалтқыштарға су инъекциясының бір түрі. Поршендік қозғалтқышта азот оксидін пайдаланудың басты мәселесі – ол қозғалтқышты зақымдау немесе жою үшін жеткілікті қуатты өндіре алады. Өте үлкен қуатты арттыру мүмкін, егер қозғалтқыштың механикалық құрылымы дұрыс нығайтылмаса, қозғалтқыш осы операция кезінде қатты зақымдануы немесе жойылуы мүмкін. Бензин қозғалтқыштарында азот оксидін қолдану кезінде "алдын ала тұтанудың" немесе "детонацияның" (кейде "соққы" деп те айтылады) алдын алу үшін дұрыс жұмыс температурасын және отын деңгейін сақтау маңызды. Азот оксидімен байланысты көптеген мәселелер қуаттың артуына байланысты механикалық ақаулардан туындамайды. Азот оксиді цилиндрге әлдеқайда тығыз заряд енгізуге мүмкіндік беретіндіктен, цилиндрдегі қысымды күрт арттырады. Қысым мен температураның жоғарылауы поршеньдердің немесе клапандардың балқуы сияқты мәселелерге әкелуі мүмкін. Сондай-ақ, ол поршеньді немесе цилиндрдің басын жарылуына немесе деформациялануына және тепе-тең емес қыздырудан алдын ала тұтануға әкелуі мүмкін. Автомобильдік сападағы сұйық азот оксиді медициналық сападағы азот оксидінен сәл өзгеше. Есірткілерді қолданудың алдын алу үшін аз мөлшерде күкірт диоксиді қосылады.

In vehicle racing, nitrous oxide (often called "nitrous") allows the engine to burn more fuel by providing more oxygen during combustion. The increase in oxygen allows an increase in the injection of fuel, allowing the engine to produce more engine power. The gas is not flammable at a low pressure/temperature, but it delivers more oxygen than atmospheric air by breaking down at elevated temperatures, about 570 degrees F (~300C). Therefore, it often is mixed with another fuel that is easier to deflagrate. Nitrous oxide is a strong oxidising agent, roughly equivalent to hydrogen peroxide, and much stronger than oxygen gas. Nitrous oxide is stored as a compressed liquid; the evaporation and expansion of liquid nitrous oxide in the intake manifold causes a large drop in intake charge temperature, resulting in a denser charge, further allowing more air/fuel mixture to enter the cylinder. Sometimes nitrous oxide is injected into (or prior to) the intake manifold, whereas other systems directly inject, right before the cylinder (direct port injection) to increase power. The technique was used during World War II by Luftwaffe aircraft with the GM 1 system to boost the power output of aircraft engines. Originally meant to provide the Luftwaffe standard aircraft with superior high altitude performance, technological considerations limited its use to extremely high altitudes. Accordingly, it was only used by specialised planes such as high altitude reconnaissance aircraft, high speed bombers and high altitude interceptor aircraft. It sometimes could be found on Luftwaffe aircraft also fitted with another engine boost system, MW 50, a form of water injection for aviation engines that used methanol for its boost capabilities. One of the major problems of using nitrous oxide in a reciprocating engine is that it can produce enough power to damage or destroy the engine. Very large power increases are possible, and if the mechanical structure of the engine is not properly reinforced, the engine may be severely damaged or destroyed during this type of operation. It is important with nitrous oxide augmentation of petrol engines to maintain proper operating temperatures and fuel levels to prevent "pre ignition", or "detonation" (sometimes referred to as "knock"). Most problems that are associated with nitrous oxide do not come from mechanical failure due to the power increases. Since nitrous oxide allows a much denser charge into the cylinder, it dramatically increases cylinder pressures. The increased pressure and temperature can cause problems such as melting the pistons or valves. It also may crack or warp the piston or cylinder head and cause pre ignition due to uneven heating. Automotive grade liquid nitrous oxide differs slightly from medical grade nitrous oxide. A small amount of sulfur dioxide is added to prevent substance abuse.

Аэрозольді ұшқыш

Газ тамақ қоспасы ретінде қолдануға бекітілген (E нөмірі: E942), әсіресе аэрозольді ұшқыш ретінде. Оның осы саладагы ең көп тараған қолданылуы – аэрозольді қаймақ және пісіру спрейлері. Газ майлы қосылыстарда өте жақсы ериді. Аэрозольді қаймақта ол майлы қаймаққа ерітіліп, баллондан шыққан кезде газға айналып, көбік түзеді. Осылай қолданғанда, сұйықтық көлемінен төрт есе көп қаймақ алынады, ал ауаны қаймаққа араластырғанда көлемі екі есе ғана артады. Егер ауа ұшқыш ретінде қолданылса, оттегі майдың бұзылуын жылдамдатады, бірақ азот оксиді мұндай процесті тежейді. Көмірқышқыл газы қаймаққа қолданылмайды, себебі ол суда қышқылды болып келеді, бұл қаймақты ұйытып, газдалған су сияқты «қуатты» сезім береді. Азот оксидімен жасалған қаймақ тұрақсыз, жарты сағаттан бір сағатқа дейін сұйық күйге оралады. Сондықтан, бұл әдіс бірден берілмейтін тағамдарды безендеуге қолайлы емес. 2016 жылдың желтоқсанында кейбір өндірушілер АҚШ-та аэрозольді қаймақтардың жетіспеушілігі туралы хабарлады, себебі тамыз айының соңында Флоридадағы Air Liquide азот оксиді зауытында жарылыс болған. Ірі зауыт тоқтатылғандықтан, бұл жетіспеушілікке әкеліп соқты, нәтижесінде компания азот оксидін азық-түлік өндірісіне емес, медициналық клиенттерге бағыттады. Бұл тапшылық Рождество және мерекелік маусымда болды, осы кезде консервіленген қаймаққа деген сұраныс ең жоғары деңгейде болады. Сол сияқты, лецитинмен (эмульгатор) қосылған түрлі майлардан жасалған пісіру спрейінде де азот оксиді ұшқыш ретінде қолданылуы мүмкін. Пісіру спрейінде қолданылатын басқа ұшқыштарға тағамдық спирт және пропан жатады.

Медицина

Азот оксиді 1844 жылдан бері стоматология мен хирургияда анестетик және анальгетик ретінде қолданылып келеді. Бастапқыда газ резеңке матадан жасалған тыныс алу қаптарынан тұратын қарапайым ингаляторлар арқылы берілді. Бүгінде ауруханаларда газ автоматты салыстырмалы анальгезия машинасы арқылы, анестезиялық буландырғыш және медициналық вентилятормен, 2:1 қатынасында оттегімен араластырылған азот оксидінің дәл дозаланған және тыныспен іске қосылатын ағыны арқылы қолданылады. Азот оксиді нашар жалпы анестетик болып табылады, сондықтан оны жалпы анестезияда жеке қолданбайды, бірақ севофлуран немесе десфлуран сияқты күшті жалпы анестетиктер үшін (оттегімен қосылған) тасымалдаушы газ ретінде пайдаланады. Оның минимальді альвеолалық концентрациясы 105%, ал қан/газ бөліну коэффициенті 0,46-ны құрайды. Анестезия кезінде азот оксидін қолдану операциядан кейінгі жүрек ауруы мен құсу қаупін арттыруы мүмкін. Стоматологтар пациенттің есі ояу күйінде дем алуына арналған N2O/қоспасын ғана беретін қарапайым аппаратты қолданады, бірақ бұл аппарат кемінде 30% оттегі және ең жоғары 70% азот оксиді шегімен жабдықталған, мақсатты анальгетикалық ағын өлшегіш болуы тиіс. Пациент процедура бойында есін сақтайды және тіс дәрігерінің сұрақтарына және нұсқауларына жауап беруге қабілетті болады. Азот оксидін ингаляциялау босану кезіндегі ауырсынды, жарақаттарды, ауыз қуысы хирургиясын және жедел коронарлық синдромды (соның ішінде жүрек шабуылын) басу үшін жиі қолданылады. Оның босану кезіндегі қолданысы қауіпсіз және тиімді көмекші құрал екені дәлелденген. Жедел коронарлық синдромда қолданудың тиімділігі әлі белгісіз. Канада мен Ұлыбританияда жедел жәрдем бригадалары (тіркелмеген мамандар да) Энтонокс және Нитроноксты жылдам және тиімді анальгезиялық газ ретінде кеңінен қолданады. 50% азот оксидін ауруханаға дейінгі жағдайларда, оның анальгетик ретінде қолданудың қарапайымдылығы мен қауіпсіздігіне байланысты, оқытылған медициналық қызметкерлер қолдануға болады. Оның әсерінің жылдам қайтымдылығы диагноз қоюға кедерілмес еді.

Nitrous oxide has been used in dentistry and surgery, as an anaesthetic and analgesic, since 1844. In the early days, the gas was administered through simple inhalers consisting of a breathing bag made of rubber cloth. Today, the gas is administered in hospitals by means of an automated relative analgesia machine, with an anaesthetic vaporiser and a medical ventilator, that delivers a precisely dosed and breath actuated flow of nitrous oxide mixed with oxygen in a 2:1 ratio. Nitrous oxide is a weak general anaesthetic, and so is generally not used alone in general anaesthesia, but used as a carrier gas (mixed with oxygen) for more powerful general anaesthetic drugs such as sevoflurane or desflurane. It has a minimum alveolar concentration of 105% and a blood/gas partition coefficient of 0.46. The use of nitrous oxide in anaesthesia can increase the risk of postoperative nausea and vomiting. Dentists use a simpler machine which only delivers an N2O/ mixture for the patient to inhale while conscious but must still be a recognised purpose designed dedicated relative analgesic flowmeter with a minimum 30% of oxygen at all times and a maximum upper limit of 70% nitrous oxide. The patient is kept conscious throughout the procedure, and retains adequate mental faculties to respond to questions and instructions from the dentist. Inhalation of nitrous oxide is used frequently to relieve pain associated with childbirth, trauma, oral surgery and acute coronary syndrome (including heart attacks). Its use during labour has been shown to be a safe and effective aid for birthing women. Its use for acute coronary syndrome is of unknown benefit. In Canada and the UK, Entonox and Nitronox are used commonly by ambulance crews (including unregistered practitioners) as rapid and highly effective analgesic gas. Fifty per cent nitrous oxide can be considered for use by trained non professional first aid responders in prehospital settings, given the relative ease and safety of administering 50% nitrous oxide as an analgesic. The rapid reversibility of its effect would also prevent it from precluding diagnosis.

Рекреациялық пайдалану

Ефория және/немесе жеңіл галлюцинация тудыру мақсатымен азот оксидін демалыс үшін жұту 1799 жылы британдық жоғарғы топ арасында "күлкі газы кештері" деп белгілі болған құбылыс ретінде басталды. 19-шы ғасырдан бастап, газдың медициналық және тағамдық мақсаттарда кең қолданылуы рекреациялық қолданудың бүкіл әлемде кеңінен таралуына жағдай жасады. 2014 жылы Ұлыбританияда түнгі клубтарда, фестивальдарда және кештерде жарты миллионға жуық жас адам азот оксиді қолданғаны бағаланды. Ұлыбританиядағы есірткінің кең таралған рекреациялық қолданысы туралы 2017 жылғы Vice құжаттық фильмінде "Күлкі газының қара нарығының ішінде" журналист Мэтт Ши ауруханалардан ұрланған газды сатушылармен кездесті. Лондон баспасөзінде айтылған маңызды мәселе – азот оксиді баллондарының таралуы, ол жақсы көрінеді және қоғамдық шағымдарға себеп болады. 2023 жылғы 8 қарашаға дейін Ұлыбританияда азот оксиді 2016 жылғы Психоактивті заттар туралы заңмен реттелді. Демалыс мақсатында азот оксидін өндіру, таратқылау, импорттау немесе экспорттауға тыйым салынған. Алайда, Ұлыбритания үкіметі 2023 жылғы 8 қарашада заңды жаңартты, 1971 жылғы Есірткілерді теріс пайдалану туралы заңға сәйкес азот оксидін C класты есірткі ретінде жіктеу арқылы оны иеленуді де қамтыды. Көптеген рекреациялық қолданушылар азот оксидін кездейсоқ қолдануды "қауіпсіз эйфорияға" жететін жол деп есептесе де, оның шамадан тыс қолданылуы неврологиялық зақымдануға әкелуі мүмкін екенін көпшілігі білмейді, ал емделмесе, бұл қанағаттандырылмаған неврологиялық зақымға алып келуі мүмкін. Австралияда рекреациялық қолдану невротоксикалық жағдайлардың көбеюі және жедел жәрдем бөлімшелеріне түсудің артуынан кейін қоғамдық денсаулық сауалына айналды, ал Оңтүстік Австралия штатында 2020 жылы баллондарды сатуды шектеу туралы заң қабылданды. Ол анестезиядан шығу үшін ұсынылатын шекті мәнді (REL) 25 ppm (46 мг/м3) деңгейінде белгіледі.

Ақыл-ой және қолмен жұмыс істеу қабілеті бұзылуы

Азот оксидінің әсерінен қысқа мерзімдік есілдік қабілеті, аудиовизуалды қабілеті және қолдың шеберлігі төмендейді. Бұл әсерлер кеңістіктік және уақытша бағдарламаның бұзылуымен қатар пайдаланушыға қоршаған ортаның қауіпті факторларынан физикалық зиян келтіруі мүмкін. N2O организмнен қалыпты жағдайда жылдам шығарылатындықтан, басқа NMDAR антагонистеріне қарағанда нейротоксикалық болу ықтималдығы төмен деп саналады. Расында, кеміргіштерде қысқа мерзімді әсер ету тез қайта қалпына келетін жеңіл зақымдануға алып келеді, ал нейрондық өлім тек тұрақты және ұзаққа созылған әсерден кейін ғана пайда болады. Олар ешқашан оттегімен толықтырылмайды, себебі оттегі кремнің бұзылуына себеп болады. Ауыр (бір сеанста ≥400 г немесе ≥200 л газ) немесе жиі (күнделікті немесе апта сайын) қолданушылардың есірткіге қарсы орталыққа хабарлауына сәйкес, перифериялық нейропатия белгілері анықталды: атаксияның (қимыл-қозғалыс бұзылысы) немесе парестезияның (аномальді сезімдер, мысалы, қышыну, мазасыздық, ұю, көбінесе аяқ-қолдарда) болуы. Бұл неврологиялық зақымданудың ерте белгісі саналады және созылмалы улануды көрсетеді. 75% көлемді азот оксиді кеміргіштерде орталық ми артериясының бітелуінен туындаған ишемиялық нейрон өлімін азайтады және нейрон жасушаларының мәдениетіндегі NMDA-шақырылған Ca2+ ағынын төмендетеді, бұл экзитотоксикалық әсерге қатысатын маңызды оқиға. Бұл байланыс дозаға тәуелді және кездейсоқ рекреациялық қолдануға қатысты емес сияқты; алайда, зиян келтіру үшін қажетті уақыт пен мөлшерді растау үшін қосымша зерттеулер қажет.

Қысқылтегінен айыру

Егер таза азот оксидін оттегісіз жұтса, оттегі тапшылығы туындауы мүмкін, соның салдарынан қан қысымы төмендеп, есінен шығу және тіпті жүрек ұстамасы болуы мүмкін. Мұндай жағдай газ баллонына қосылған маска арқылы үнемі көп мөлшерде дем алу кезінде орын алуы мүмкін. Сондай-ақ, пайдаланушы тынысын тым ұзақ уақыт тоқтатса немесе жаңа ауа ағынын бөгейтін кез келген ингаляциялық құралды қолданса да орын алуы мүмкін.

В дәрумені жетіспеушілігі

Ұзақ мерзімді азот оксидіне ұшырау В витаминінің тапшылығына әкелуі мүмкін. Егер пайдаланушыда бұрыннан В витамині жетіспеушілігі болса, бұл ауыр нейротоксикалыққа алып келуі мүмкін. Ол В витаминінің кобаламин түрін тотықтыру арқылы белсенділігін жояды. В витаминінің жетіспеушілігі бар адамдарда, азот оксиді анестезиясына ұшырағаннан кейін бірнеше күн немесе апта ішінде сезімтал невропатия, миелопатия және энцефалопатия сияқты В витаминінің тапшылығының белгілері пайда болуы мүмкін. Бұл белгілерді В витаминінің жоғары дозаларымен емдеуге болады, бірақ қалпына келу баяу және толық болмауы мүмкін. В витаминінің қалыпты деңгейі бар адамдарда азот оксидінің әсерін азайтуға жеткілікті қоры бар, бірақ бұл әсер қайталап және ұзақ уақытқа созылса (азот оксидін зәулім пайдалану) болмайды. Азот оксиді анестезиясын қолданар алдында В витаминінің тапшылығына бейім адамдарда В витаминінің деңгейін тексеру қажет.

Жүктілік алдындағы даму

Жүйткілерде жүргізілген бірнеше тәжірибелік зерттеулер жүкті аналардың азот тотығына ұзақ уақыт бойы әсер етуінің дамитын ұрыққа кері әсер ететінін көрсетеді.

Аналгетикалық әсер

N2O-ның анальгетикалық әсері эндогендік опиоидтық жүйе мен төмендеуші норадренергиялық жүйе арасындағы өзара әрекеттесумен байланысты. Жануарларға морфинді созылмалы түрде бергенде, олардың ауырсынды басу әсеріне төзімділігі пайда болады, және бұл жануарларды N2O-ның анальгетикалық әсеріне де төзімді етеді. Кейбір эндогендік опиоидтардың (бета-эндорфин емес) белсенділігін бұзатын антиденелерді енгізу N2O-ның антиноцицептивтік әсерін де тоқтатады. Эндогендік опиоидтардың ыдырауын тежейтін препараттар N2O-ның антиноцицептивтік әсерін күшейтеді. N2O сонымен қатар опиоид рецепторларының байланысу орындарында байланысу арқылы эндогендік опиоидтық жүйемен тікелей әрекеттеседі. Керісінше, α адренорецептор антагонисттері тікелей омыртқа миына енгізілгенде N2O-ның ауырсынды азайту әсерін тежейді, бірақ тікелей миға енгізілгенде бұғаттамайды. Шындығында, α адренорецепторлары жойылған тышқандар немесе норэпинефринге жетіспеушілік танытқан жануарлар N2O-ның антиноцицептивтік әсеріне дерлік толығымен төзімді болады. N2O-ның индукциялаған эндогендік опиоидтардың босауы ми сабағындағы норадренергиялық нейрондардың дезингибициясын тудырады, олар омыртқа миына норадреналин бөліп, ауырсыну сигналдарын тежейді. N2O эндогендік опиоид пептидтерін қалай босататыны әлі анық емес.

Тарих

Газды алғаш рет 1772 жылы ағылшын табиғат зерттеушісі және химигі Джозеф Пристли синтездеді, ол оны дефлогистикалық азотты ауа (флогистон теориясын қараңыз) немесе жанғыш азотты ауа деп атады. Пристли өзінің бұл жаңалығын "Түрлі ауа түрлері бойынша тәжірибелер мен байқаулар" (1775 жыл) кітабында жариялап, азот қышқылымен ылғалданған темір ұнтағын қыздыру арқылы "азайтылған азотты ауа" дайындау әдісін сипаттады.

Ерте пайдаланған

Азот оксидін алғаш рет Томас Беддос пен Джеймс Уатт қолданды, олар бірлесіп "Медициналық қолдану және жалған ауаның өндірісі туралы" (1794) кітабын жариялады. Бұл кітап екі себеппен маңызды болды. Біріншіден, Джеймс Уатт "жалған ауа" (соның ішінде азот оксиді) өндіретін жаңа машина және газды тыныс алуға арналған жаңа "тыныс алу аппаратын" ойлап тапты. Екіншіден, кітапта Томас Беддостың туберкулез бен басқа да өкпе ауруларын "жалған ауаларды" жұту арқылы емдеуге болатындығы туралы жаңа медициналық теориялары ұсынылды. Дейви азот оксидіне "күлкілі газ" деген ат қойды. Дейви азот оксидін жұту есінен танып қалған адамды ауырсынудан құтқаратынын ашқанмен, дәрігерлер оны анестезия ретінде қолдануға тырысқанға дейін тағы 44 жыл өтті. 1799 жылдан бастап, көбінесе британдық жоғары топ үшін ұйымдастырылған "күлкілі газ" кештерінде азот оксидін демалыс үшін қолдану кең таралды. Газдың әсерінен адам көбінесе маңғыздай, арманшыл және тыныштанғандай көрінеді, бірақ кейбіреулері эйфория күйінде күлкіге беріліп, жиі күледі. АҚШ-тағы алғашқы коммерциялық өндірушілердің бірі, ақын Эдгар Аллан Поның туысы Джордж По, газды сұйық қалпына келтірген алғашқы адам болды.

Анестезиялық қолдану

Тұздық оксид алғаш рет пациентті емдеуде анестетик ретінде 1844 жылдың 11 желтоқсанында стоматолог Хорас Уэллс, Гарднер Куинси Колтон және Джон Мэнки Риггстің көмегімен, тіс жұлу кезіндегі ауырсынуға сезімталдық жоқтығын көрсеткен кезде қолданылды. Келесі апталарда Уэллс Коннектикут штатының Хартфорд қаласында азот оксидімен алғашқы 12-15 науқасты емдеді, және оның жеке жазбасына сәйкес, тек екі жағдайда ғана сәтсіз аяқталды. Осы сенімді нәтижелерді Уэллс 1844 жылдың желтоқсан айында Бостон медициналық қоғамына баяндағанына қарамастан, басқа стоматологтар бұл жаңа әдісті бірден қабылдамады. Бұған себеп, 1845 жылдың қаңтарында Бостон медициналық факультеті алдындағы алғашқы көрсетілімінде Уэллс толыққанды сәттілікке қол жеткізе алмады, бұл оның әріптестерін тиімділігі мен қауіпсіздігіне күдік тудырды. Бұл әдіс 1863 жылға дейін кеңінен қолданылмай келді, сол кезде Гарднер Куинси Колтон Нью-Хейвен және Нью-Йорк қалаларында жаңадан құрған "Colton Dental Association" клиникаларының барлығында оны сәтті қолдана бастады.

Өндіріс

Азот оксидін өндірудің түрлі әдістері қарастырылды және жарияланды.

Шығарындылары бойынша

2007-2016 жылдары N2O түріндегі жалпы жылдық орташа азоттың 17,0 (12,2-23,5) млн. тоннасы шығарылды. Адамдар жыл сайын шығаратын N2O-ның жылыжай әсері шамамен 3 миллиард тонна көмірқышқыл газына тең: салыстыру үшін, адамдар 2019 жылы 37 миллиард тонна көмірқышқыл газы және 9 миллиард тонна көмірқышқыл газына баламалы метан шығарды. Табиғи және антропогендік көздерден атмосфераға шығатын N2O-ның көп бөлігі топырақ пен мұхиттардағы денитрификациялық бактериялар мен саңырауқұлақтар сияқты микроорганизмдер арқылы өндіріледі. Табиғи өсімдік жамылғысы бар топырақтар табиғи түрде шығарылатын азот оксидінің маңызды көзі болып табылады және барлық шығарылымның 60% құрайды. Басқа табиғи көздері – мұхиттар (35%) және атмосфералық химиялық реакциялар (5%). Батпақты жерлер де азот оксидін шығара алады. Тоңқан топырақтың еруінен болатын шығарылымдар маңызды болуы мүмкін, бірақ 2022 жылдың өзінде бұл әлі нақты емес. Ауыл шаруашылығы топырақ өңдеу, азоттық тыңайтқыштарды қолдану және мал қалдықтарын басқару арқылы азот оксидінің өндірісін күшейтеді. Бұл іс-әрекеттер табиғи бактерияларды азот оксидін көбірек өндіруге ынталандырады. Топырақтағы азот оксидінің шығарылымдарын өлшеу қиын, өйткені олар уақыт және кеңістік бойынша айтарлықтай өзгереді, ал жылдық шығарылымның көп бөлігі жағдайлар қолайлы болғандағы «ыстық сәттерде» және/немесе «ыстық нүктелер» деп аталатын қолайлы жерлерде жүреді. Өнеркәсіптік шығарылымдардың ішінде азот қышқылы және адипик қышқылының өндірісі азот оксидінің ең ірі көздері болып табылады. Адипик қышқылының шығарылымдары, әсіресе, циклогексанонның нитратталуынан алынған нитрол қышқылының аралық өнімінің ыдырауынан туындайды.

Қоршаған ортаға әсері

2016 жылға дейінгі онжылдықта N2O көздері мен сіңіру орындарының жаһандық есебі көрсеткендей, орташа 17 ТгН/жылдық (тераграмм немесе жылына миллион тонна азот) эмиссияның шамамен 40%-ы адам қызметінен туындаған, ал эмиссияның өсуі көбінесе ауыл шаруашылығының кеңеюімен байланысты. Сондай-ақ, атмосфераға түсетін N2O-ның шамамен 40%-ы адамның әрекеті нәтижесінде пайда болады.

Адамның қызметінен атмосфераға шығарылатын азот оксидінің көп бөлігі – ауыл шаруашылығынан шығатын жылухана газы, ол азот негізгі тыңайтқыштарды егістікке енгізу және мал қоқысының ыдырауы кезінде пайда болады. Эмиссияны азайту мәселесі климаттың өзгеру саясатындағы маңызды тақырыптардың бірі болып табылады. Азот оксиді жанар майды жағудың қосалқы өнімі ретінде де шығарылады, бірақ шығарылатын мөлшері қолданылған жанар май түріне байланысты. Бұған қоса, азот тыңайтқыштарын синтездеуге қолданылатын азот қышқылын өндіру кезінде де азот оксиді бөлінеді. Найлон және басқа синтетикалық киім талшықтарының алға құралы болып табылатын адипик қышқылын өндіру де азот оксидін шығарады. Атмосферадағы азот оксидінің концентрациясының артуы Ценман-Турон шекаралық оқиғасы кезінде болған өте күшті жаһандық жылуға ықпал етуі мүмкін.

Озон қабатының құлдырауы

Озон қабатының жұқаруына азот оксиді де себепкер болып отыр. 2009 жылғы зерттеуге сәйкес, N2O шығарылымы озонды қиратуға ең үлкен үлес қосатын фактор екені анықталды және 21-ғасыр бойы осылай болып қала береді деп болжануда.

Үндістан

Азот оксидін көлемді баллондардан 1,590 литрлік, тасымалдауға қолайлы, Е типті кішірек ыдыстарға ауыстыру, егер газ медициналық анестезия үшін қолданылатын болса, заңмен рұқсат етіледі.

Жаңа Зеландия

Денсаулық сақтау министрлігі азот оксиді рецепт арқылы ғана сатылатын дәрі екенін ескертті, және рецептсіз сату немесе иелену Дәрілік заттар туралы заң бойынша құқық бұзушылық болып табылады. Бұл мәлімдеме азот оксидінің медициналық емес барлық қолданылуына тыйым салатын сияқты, алайда заңмен көбінесе ойын-сауық мақсатында қолдануға бағытталғандығы түсініледі.

Ұлыбритания

2015 жылдың тамызында Лондонның Ламбет ауданы (Ұлыбритания) Кеңесі осы препаратты ойын-сауық мақсатында қолдануға тыйым салды, бұл заң бұзушыларға 1000 фунт стерлингке дейін жедел айыппұл салуға мүмкіндік берді. 2023 жылдың қыркүйегінде Үкімет жыл соңына дейін азот оксидін заңсыз деп жариялады, оны иеленуге екі жылға дейін түрме жазасы немесе шексіз айыппұл салынуы мүмкін.

АҚШ

Азоттық оксидті иелену федералдық заң бойынша заңды және ол DEA-ның қарауына бағынбас. Дегенмен, ол Азық-түлік және дәрі-дәрмек басқармасы Азық-түлік, дәрі-дәрмек және косметика туралы заңға сәйкес реттеледі; адамдардың қолдануына арналған азоттық оксидті сатуға немесе таратуға тыйым салатын «бұрмаланған таңбалау» баптары бойынша қудалау мүмкін. Көптеген штаттар азоттық оксидті иелену, сату және таратуды реттейтін заңдарға ие. Мұндай заңдар көбінесе кәмелетке толмағандарға сатуға тыйым салады немесе арнайы лицензиясыз сатылатын азоттық оксид мөлшерін шектейді. Мысалы, Калифорния штатында ойын-сауық мақсатында иеленуге тыйым салынған және ол құқық бұзушылық болып есептеледі.