Гелий вред и польза и вред

На детских праздниках гелиевые летающие шарики становятся особым украшением. Клоуны в цирке после вдыхания газа забавно разговаривают, что смешит публику.

Выясним, насколько вредно вдыхать гелий из шарика. Этот газ по-разному действует на организм человека в различных концентрациях. Вреден ли гелий при вдыхании, когда лопаются воздушные шарики?

Что за вещество — гелий?

Второй элемент таблицы Менделеева – гелий (He) – представляет собой одноатомный инертный газ. Химическое вещество гораздо легче воздуха, не имеет цвета, вкуса и запаха. Больше всего гелий распространен во Вселенной. На земле присутствует в небольшом количестве вследствие распада химических соединений.

Применение гелия:

Используется в аэронавтике для наполнения дирижаблей, стратостатов.
В металлургии применяется в качестве защитного газа для сварки алюминия и других металлов.
Смесь гелия с кислородом используется дайверами и водолазами при глубоководном погружении. Такой состав легче вдыхается при большом давлении.
С его помощью проводится анализ возраста горных пород и метеоритов.
Газом наполняются метеорологические зонды и воздушные шарики для детских праздников.

Гелий не вступает в реакцию с другими веществами, поэтому не воспламеняется.

Действие гелия на организм

Кратковременное вдыхание гелия используют артисты и клоуны, чтобы насмешить людей. Некоторые молодые люди из любопытства хотят узнать, что будет, если вдохнуть гелий из шарика. Другие настроены на эксперименты над голосом.

Влияние гелия на организм человека:

Вдыхание паров меняет голос. Он становится писклявым, а тембр — смешным. Это связано с тем, что, попадая в дыхательную систему, вещество воздействует на голосовые связки, вызывая их утончение.
Действие газа в небольших количествах при обычном атмосферном давлении сходно с наркозом.

Нормальное количество гелия в окружающей среде никак не влияет на состояние человека. Так как он не является взрывоопасным, его используют для наполнения декоративных шаров.

Вред гелия из шарика для человека

Уточним, вреден ли гелий из шариков для человека. Декоративные летающие шарики наполнены гелием на 99, 8%. Людям для нормального дыхания нужна воздушная смесь, содержащая 16–28% кислорода.

На сайте Министерства здравоохранения РФ имеется перечень токсических химических веществ, часто приводящих к острым отравлениям. В этом списке по МКБ-10 код для Гелия (газа) – Т 59.8.

Гелий относится к удушающим газам. При вдыхании замещает собой кислород вдыхаемого воздуха, вызывая гипоксию (кислородное голодание) всех тканей. Клиническая картина интоксикации зависит от концентрации вещества и длительности вдыхания.

Получить отравление гелием нетрудно, надышавшись парами. Ведь газ лишен запаха и цвета, его количество при дыхании не контролируется. Если надышаться гелием, появляются признаки легкой интоксикации нервной системы:

головокружение;
потемнение в глазах;
першение в горле;
приступы тошноты и рвоты;
снижение концентрации внимания;
головная боль;
мигрень.

При отравлении средней степени тяжести к перечисленным признакам присоединяются более серьезные симптомы:

одышка;
нарушение равновесия;
посинение кожных покровов;
спутанное сознание;
учащение сердцебиения;
обморочное состояние.

Высокую концентрацию гелия человек может получить даже при однократном резком вдохе. Поэтому перед тем, как развлекаться газом, стоит узнать, можно ли вдыхать гелий из шарика. Любителям экстремальных способов забавы нужно быть осторожнее: гелий вреден для здоровья при частом, длительном вдыхании или при единичном глубоком вдохе.

Категорически запрещается вдыхать гелий из шарика детям. Последствия воздействия газа на нервные клетки головного мозга ребенка непредсказуемы.

Имеется информация о способности гелия разрушать нейроны.

Воздействие на дыхательную систему

Дышать гелием особенно вредно больным бронхиальной астмой. Попадая в легкие, гелий препятствует доступу кислорода в альвеолы, вызывая признаки кислородной недостаточности:

тяга ко сну;
заторможенность;
одышка с затрудненным выдохом;
ухудшение слуха, зрения;
расстройство осязания;
тремор верхних и нижних конечностей;
вдыхание гелия у астматиков может спровоцировать приступ удушья.

Химический элемент иногда используется как орудие для суицида людьми, страдающими депрессией и психическими заболеваниями.

Восстановление голоса и помощь при отравлении

Некоторые молодые люди, несмотря на предостережения, развлекаются вдыханием геля из шариков. Однако у обладателей высокого голоса обратных изменений может не произойти. Если человек уже получил желаемый веселящий эффект, придется восстанавливать прежний тембр. Для этого нужно придерживаться рекомендаций:

в случае головокружения выйдите из комнаты, чтобы вдохнуть свежего воздуха;
сделайте два или три глубоких вдоха;
если дискомфорт в горле не проходит на протяжении четверти часа, поезжайте в отделение токсикологии ближайшей больницы.

Опасен гелий только в больших концентрациях. Длительно надышавшись парами, можно потерять сознание. В этом случае необходим вызов бригады “Скорой помощи”. До приезда врачей вдоволь “повеселившемуся” человеку окажите помощь:

Вынесите его из помещения с шарами.
Расстегните ворот, расслабьте стесняющую одежду.
Дайте вдохнуть нашатырный спирт.
При отсутствии дыхания и сердцебиения начинайте делать непрямой массаж сердца и искусственное дыхание.

Вывод

Так как газ при вдыхании перекрывает доступ кислороду в легкие, вредно дышать гелием ради забавы для изменения голоса. Неконтролируемая концентрация химического вещества легко приводит к потере сознания. Нейроны сразу чувствуют уменьшение кислорода во вдыхаемом воздухе. Гипоксия мозга и признаки удушения – вполне реальное наказание за шутки с гелием.

Еще опаснее, когда так шутят дети с позволения родителей. Бывали случаи, когда удушение гелием ребенка наступало от лопнувшего шара. Поэтому запрещено оставлять детей без присмотра в комнате с летающими шариками.

Источник

1 октября 2018

Гелий – инертный газ 18-й группы периодической таблицы. Это второй самый легкий элемент после водорода. Гелий – газ без цвета, запаха и вкуса, который становится жидким при температуре -268.9 °C. Точки кипения и замерзания его ниже, чем у любого другого известного вещества. Это единственный элемент, который не затвердевает при охлаждении при нормальном атмосферном давлении. Чтобы гелий перешел в твердое состояние, необходимо 25 атмосфер при температуре 1 К.

Что такое гелий, его влияние на физиологию человека

Гелий – это инертный газ. У него нет ни запаха, ни цвета. В природе он занимает второе место после водорода, преимущественно во Вселенной. На нашей планете этот химический элемент встречается редко и образуется при распаде тяжелых соединений.

Спектр газа имеет несколько серых линий. Если гелием наполнить прозрачную трубку, а затем через нее пропустить электрический ток, то газ начнет менять свои цвета – от желтого и розового, до ярко-оранжевого и зеленого.

Газ не является токсичным, и относится к 4-му классу опасности (малотоксичные вещества). Гелий не участвует в биологических процессах.

Действие газа при вдыхании схоже с наркозом, но только в условиях высокого атмосферного давления. При нормальном состоянии окружающей среды и небольших концентрациях гелий не влияет на самочувствие человека. Вещество, попадая в легкие, нагревается и воздействует на голосовые связки, вызывая их резонанс и изменяя тембр голоса.

В целом гелий не вреден для организма. Он является абсолютно нейтральным, не вступает в химические реакции с другими веществами, не воспламеняется.

Распространение гелия в природе

Масса гелия составляет около 23% всей массы Вселенной, и элемент является вторым по распространенности в космосе. Он сосредоточен в звездах, где образуется из водорода в результате термоядерного синтеза. Хотя в земной атмосфере гелий находится в концентрации 1 часть на 200 тыс. (5 промилле) и в небольших количествах содержится в радиоактивных минералах, метеоритном железе, а также в минеральных источниках, большие объемы элемента встречаются в Соединенных Штатах (особенно в Техасе, Нью-Мексико, Канзасе, Оклахоме, Аризоне и Юте) в качестве компонента (до 7,6%) природного газа. Небольшие его запасы были обнаружены в Австралии, Алжире, Польше, Катаре и России. В земной коре концентрация гелия равна лишь около 8 частей на миллиард.

Физические свойства гелия

Температура кипения и плавления у этого элемента самые низкие. По этой причине гелий существует в виде газа, за исключением экстремальных условий. Газообразный He в воде растворяется меньше, чем какой-либо другой газ, а скорость диффузии через твердые тела в три раза больше, чем у воздуха. Его показатель преломления ближе всего приближается к 1.

Теплопроводность гелия уступает лишь теплопроводности водорода, а его удельная теплоемкость необычайно высокая. При обычных температурах при расширении он нагревается, а ниже 40 K – охлаждается. Поэтому при Т<40 K гелий можно превратить в жидкость путем расширения.

Элемент является диэлектриком, если не находится в ионизированном состоянии. Как и у других благородных газов, у гелия есть метастабильные энергетические уровни, которые позволяют ему оставаться ионизированным в электрическом разряде, когда напряжение остается ниже потенциала ионизации.

Гелий-4 уникален тем, что обладает двумя жидкими формами. Обычная называется гелий I и существует при температурах от точки кипения 4,21 К (-268,9 °C) до около 2,18 К (-271 °C). Ниже 2,18 K теплопроводность 4He становится в 1000 раз больше, чем у меди. Эта форма называется гелий II, чтобы отличить ее от обычной. Она обладает сверхтекучестью: вязкость настолько низкая, что не может быть измерена. Гелий II растекается в тонкую пленку на поверхности любого вещества, которого касается, и эта пленка течет без трения даже против силы тяжести.

Менее обильный гелий-3 образует три различные жидкие фазы, две из которых сверхтекучи. Сверхтекучесть в 4He была обнаружена советским физиком Петром Леонидовичем Капицей в середине 1930-х годов, и такое же явление в 3He было впервые замечено Дугласом Д. Ошеровым, Дэвидом М. Ли, и Робертом С. Ричардсоном из США в 1972 году.

Жидкая смесь двух изотопов гелия-3 и -4 при температурах ниже 0,8 К (-272.4 °C) разделяется на два слоя – практически чистого 3He и смеси 4He с 6% гелия-3. Растворение 3He в 4He сопровождается охлаждающим эффектом, который используется в конструкции криостатов, в которых температура гелия опускается ниже 0,01 К (-273,14 °C) и поддерживается такой в течение нескольких дней.

Соединения гелия

В нормальных условиях гелий химически инертен. В экстремальных можно создать соединения элемента, которые при нормальных показателях температуры и давления не являются стабильными. Например, гелий может образовывать соединения с йодом, вольфрамом, фтором, фосфором и серой, когда он подвергается действию электрического тлеющего разряда при бомбардировке электронами или в состоянии плазмы. Таким образом, были созданы HeNe, HgHe10, WHe2 и молекулярные ионы Не2+, Не2++, HeH+ и HeD+. Эта техника также позволила получить нейтральные молекулы Не2 и HgHe.

Процесс получения гелия

Гелий (чистотой 98,2%) выделяют из природного газа путем сжижения других компонентов при низких температурах и при высоких давлениях. Адсорбция других газов охлажденным активированным углем позволяет добиться чистоты 99,995%. Небольшой объем гелия производится при сжижении воздуха в больших масштабах. Из 900 т воздуха можно получить около 3,17 куб. м газа.

Сферы применения гелия

Гелий вред и польза и вред

Благородный газ нашел применение в разных областях:

Гелий, свойства которого позволяют получать сверхнизкие температуры, используется как охлаждающий агент в Большом адронном коллайдере, сверхпроводящих магнитах аппаратов МРТ и спектрометров ядерного магнитного резонанса, спутниковой аппаратуры, а также для сжижения кислорода и водорода в ракетах «Аполлон».
В качестве инертного газа для сварки алюминия и др. металлов, при производстве оптоволокна и полупроводников.
Для создания давления в топливных баках ракетных двигателей, особенно тех, которые работают на жидком водороде, т. к. только гелий газообразный сохраняет свое агрегатное состояние, когда водород остается жидким);
He-Ne газовые лазеры используются для сканирования штрих-кодов на кассах в супермаркетах.
Гелий-ионный микроскоп позволяет получить лучшие изображения, чем электронный.
Благодаря высокой проницаемости благородный газ используется для проверки утечек, например, в системах кондиционирования воздуха автомобилей, а также для быстрого наполнения подушек безопасности при столкновении.
Низкая плотность позволяет наполнять декоративные шары с гелием. Инертный газ заменил взрывоопасный водород в дирижаблях и воздушных шарах. Например, в метеорологии, шары с гелием используются для подъема измерительных приборов.
В криогенной технике служит теплоносителем, поскольку температура этого химического элемента в жидком состоянии минимально возможная.
Гелий, свойства которого обеспечивают ему низкую реактивность и растворимость в воде (и крови), в смеси с кислородом нашел применение в дыхательных составах для подводного плавания с аквалангом и проведения кессонных работ.
Метеориты и горные породы анализируются на содержание данного элемента для определения их возраста.

Негативное влияние гелия

Влияние гелия на организм человека в больших концентрациях негативно сказывается на центральной нервной системе.

Отравляющие дозы вещества проникают в кровь и вызывают у человека такие симптомы:

головные боли;
головокружение;
потемнение в глазах;
тошнота;
рвота.

Так как газ не имеет запаха и цвета, человек может надышаться парами, не подозревая об отравлении. Это может привести к потере сознания. Аналогичное воздействие бывает при резком однократном вдохе концентрированного гелия. Поэтому дышать гелием из шариков опасно для здоровья.

Газ вреден тем, что при попадании в дыхательную систему он частично ограничивает или полностью перекрывает доступ кислорода. Поэтому человек в условиях высокой концентрации вещества может быстро задохнуться. Случаи острого отравления, угрожающего жизни, не фиксировались, так как столкнуться с такими условиями в окружающей среде невозможно.

Категорически нельзя вдыхать гелий людям с хроническими заболеваниями органов дыхательной системы, например, бронхиальной астмой.

У таких людей вдыхание газа вызывает симптомы:

сонливость;
нарушение концентрации внимание;
снижение работы органов чувств (слух, зрение, нюх, осязание);
иногда развивается ступор;
руки и ноги дрожат.

Из-за одышки и кашля у человека может развиться паническое состояние, вызванное страхом нехватки кислорода.

Есть сведения о том, что гелий уничтожает клетки головного мозга.

Как обеспечить восстановление голоса после вдыхания гелия

Вдыхание геля на вечеринках остается востребованным развлечением среди молодежи. Чтобы избежать неприятных ситуаций со здоровьем, нужно знать несколько приемов, которые помогут сохранить хорошее самочувствие. Следует отметить, что гелий не всегда влияет на голос. У людей, которые обладают высоким тембром (преимущественно девушки и женщины), изменения в голосе могут не наблюдаться.

Чтобы быстро восстановить свой голос, нужно следовать таким рекомендациям:

Обеспечить максимальный доступ кислорода в легкие – глубоко вдохнуть и выдохнуть несколько раз.
Если у вас было головокружение, и оно усилилось, незамедлительно покиньте помещение, выйдете на свежий воздух.
Если в течение 10-15 минут ваше состояние не улучшается, обратитесь за медицинской помощью.

В малых концентрациях гелий нетоксичен и абсолютно безопасен как для взрослых, так и для детей. Но это не значит, что газ следует вдыхать в себя и злоупотреблять его веселящим эффектом. Передозировка гелия в организме способна заметно ухудшить общее состояние и испортить радостное ощущение праздника.

Важно помнить, что безопасен только чистый гелий. Он не является ядом, не вызывает аллергических реакций. Но если в газе есть примеси мышьяка или любых других токсических веществ, то это создает потенциальную угрозу для жизни человека.

Оцените статью:

[Всего голосов: 3 Средний: 2/5]

Источник

20 апреля на совещании у президента России академик РАН пульмонолог Александр Чучалин рассказал о новой инициативе российских врачей в лечении людей с коронавирусной инфекцией. В частности, для снятия синдрома “кислородного голодания” предлагается использовать гелий. Он, благодаря своей низкой плотности, поможет людям с обструкцией легких, вызванной COVID-19, лучше насыщать ткани кислородом.

Как рассказал доктор медицинских наук Суворов, первые комплексные эксперименты с применением кислородно-гелиевых смесей для дыхания людей начались в лаборатории инертных газов ИМБП РАН еще в 70-х годах прошлого века. В частности, для того чтобы доказать возможности человека жить без азота, был проведен эксперимент с месячным пребыванием в кислородно-гелиевой среде в наземном экспериментальном комплексе на базе института.

Изучалась возможность применения искусственной газовой среды для космических полетов и глубоководных погружений. В итоге пришли к выводу, что в космосе целесообразней всего использовать воздух при нормальном атмосферном давлении. А для глубоководных погружений были доказаны преимущества кислородно-гелиевых смесей.

“Чтобы погрузиться на глубину более 60 метров, нельзя использовать воздух, так как входящий в него азот обладает наркотическим действием. Неслучайно азотный наркоз сравнивают с алкогольным опьянением. Для того чтобы погружаться на большие глубины, потребовалась замена азота на гелий. Помимо безнаркотического действия, он обладает меньшей плотностью, следовательно, с ним легче дышать и выполнять тяжелую работу”, — отметил Суворов.

Ученый уточнил, что гелий имеет плотность в семь раз меньше плотности воздуха (именно это свойство снижает сопротивление дыханию), но обладает большей теплопроводностью, поэтому температура для пребывания в кислородно-гелиевой среде должна быть порядка +30 °C.

Использование гелия в спорте

Почти одновременно специалисты ИМБП стали изучать влияние гелия на повышение работоспособности людей, в частности, для повышения профессиональной выносливости во время специальных заданий.

Было выявлено, что если человек выполняет тяжелую физическую нагрузку, которая связана с необходимостью очень большой вентиляции легких, то кислородно-гелиевая смесь улучшает транспорт газов (кислород лучше доставляется в ткани, а углекислота лучше вымывается из организма). Таким образом, возможности человека повышаются примерно на 20%

Александр Суворов

доктор медицинских наук

Еще более выраженный эффект у кислородно-гелиевых смесей оказался в период восстановления спортсменов. По словам ученого, если человеку после тяжелейшей тренировки дать кислородно-гелиевую смесь, то у него значительно укорачивается время восстановления, а процесс ликвидации так называемого кислородного долга происходит значительно быстрей.

Гелий при обструктивных заболеваниях легких

Примерно 80 лет назад исследования с гелием были начаты в медицинской сфере и были отмечены его преимущества. Врачи в клиниках попробовали применять гелий для больных с обструктивными заболеваниями легких (обструкция — сужение просвета бронхов и, как следствие, сопротивление газовым потокам внутри легких).

“Если использовать кислородно-гелиевые смеси, то у нас значительно снижается сопротивление дыханию. Гелий позволяет больным, у которых сужен просвет бронхов (в результате спазма или отека), легче дышать. Он быстрее доставляется к альвеолам и проникает в них, в результате повышается содержание кислорода в крови”, — пояснил заведующий отделом ИМБП РАН.

Таким образом, использование гелия не излечивает напрямую обструкцию легких, но помогает сгладить тяжелую симптоматику — дыхательную недостаточность, сопровождающуюся снижением содержания кислорода и повышением содержания углекислоты в крови.

В настоящее время для поддержки дыхания больных в большинстве случаев используется кислород. Но, по мнению ученого, кислородно-гелиевые смеси лучше, чем чистый кислород, потому что последний при длительном применении оказывает токсическое действие. Чистый кислород, особенно под высоким давлением, повреждает сурфактант легких. В некоторых ситуациях, например у летчиков-истребителей, сочетание двух факторов — чистый кислород и перегрузки — приводит к спадению некоторых участков легочной ткани.

Поэтому я стою на позиции, что чистый кислород при нормальном или повышенном давлении никому никогда не надо применять. Необходимо использовать либо смеси, обогащенные кислородом (40% кислорода вполне достаточно), но еще лучше использовать кислородно-гелиевые смеси. Это значительно эффективнее улучшает поступление кислорода и будет ощутимо снижать сопротивление дыханию и нагрузку на респираторную систему

Александр Суворов

доктор медицинских наук

Данный подход поддерживал советский и российский реаниматолог профессор Владимир Львович Кассиль, вместе с которым была изучена методика высокочастотной вспомогательной вентиляции легких. “В итоге исследований мы пришли к выводу о том, что лучше всего помогает больным с дыхательной недостаточностью кислородно-гелиевая смесь, на втором месте был чистый кислород, и на третьем — воздух”, — отметил представитель ИМБП РАН.

Лечение больных с COVID-19 и технические ограничения

“С точки зрения патофизиологии при лечении дыхательной недостаточности, которая развивается у больных с COVID-19, несомненно, что кислородно-гелиевые смеси имеют преимущества. Они помогут облегчить течение болезни”, — заверил Суворов. Однако он пояснил, что использовать кислородно-гелиевую смесь для всех больных с коронавирусной инфекцией не получится.

И для этого есть несколько объективных причин. Перевести всех больных на кислородно-гелиевую смесь невозможно технически. Пациенты с COVID-19 делятся на две группы: те, кому достаточна вспомогательная вентиляция легких (то есть человеку помогают ингаляции кислородом или кислородно-гелиевыми смесями), и люди в бессознательном состоянии, нуждающиеся в аппарате ИВЛ. И если для первой группы есть готовые аппараты, то для второй — только экспериментальные образцы, которые нуждаются в клинической проверке.

Кроме того, в России на данный момент нет такого количества аппаратов вспомогательной вентиляции, которые работают с кислородно-гелиевыми смесями. “Часть больных перевести можно, это будет целесообразно и оправданно. Лечение легочной недостаточности будет более эффективным. В особенности когда речь идет о больных с сопутствующими заболеваниями кардиореспираторной системы, нуждающихся в профилактике осложнений”, — считает Суворов.

Если говорить об экономической составляющей вопроса, то использование кислорода является самой дешевой вспомогательной вентиляцией. При использовании кислородно-гелиевой смеси такая процедура становится дороже, но кратность и продолжительность короче, следовательно, итоговая стоимость существенно не возрастет.

“Не исключено, что сложившаяся ситуация станет толчком для более широкого использования кислородно-гелиевых смесей в медицине”, — отметил ученый. Также возможно получат ускорение и те исследования, которые в настоящее время проводятся в ИМБП РАН с кислородом и гелием, но с добавлением других инертных газов, которые более эффективно позволяют преодолевать гипоксические состояния.

Милена Синева

Источник