[科普中国]-幽灵杀手！一氧化碳中毒藏在身边

岁末年初，东亚地区各国都经受了强于往年的寒流袭击，我国南方的不少地区都发生了严重的降雪、冰冻灾害。随之而来的后果之一是南方数个省份今冬一氧化碳中毒事件多发，仅在广西一地，今年以来已经发生159起非生产性一氧化碳中毒事故。近日，自治区政府紧急约谈多个城市的相关部门负责人，要求做好群众的安全教育工作，尽全力杜绝安全隐患。
一氧化碳气体密度与空气相近，无色无臭，弥散于空气中不易被人察觉。一旦发生中毒事故，身体在意识到危险的时候很可能已经失去了自救能力，最终在细胞缺氧的极度痛苦中死去。虽然微量的一氧化碳分子在人体的代谢过程中发挥着重要作用，一定浓度的一氧化碳暴露却可能造成极为严重的后果。在不同浓度的一氧化碳暴露下，人体可能产生的症状从头痛、肌肉酸痛到眩晕，再到意识丧失，直至死亡。

一氧化碳为什么会导致人体发生中毒反应呢？
我们的身体无时不刻不在进行着新陈代谢，而维持正常生理活动的能量，就来自于糖类、脂类和蛋白质的氧化分解，氧气作为氧化剂，在这一过程中获得电子被还原，生成氧离子。我们身体的每一个细胞都在不停歇地完成自身的新陈代谢，这就需要有某种运送氧气的载体将氧气分子运送到身体各处。这种载体就是我们耳熟能详的红血球，又名红细胞，是血液中数量最多的细胞。
红血球中含有血红蛋白，这是一种可以与氧分子结合的蛋白质，正常情况下负责从肺泡中吸收氧气并输送至全身。不过，一氧化碳与血红蛋白结合的能力却可达氧气的200倍以上，这直接导致血红蛋白携带氧气的能力下降，躯体各细胞就会因缺乏氧气供给而使正常新陈代谢过程受阻。因此，空气中一氧化碳浓度只要达到500ppm左右，就会对人体健康形成威胁，达到1500ppm以上时，人在一小时之内就可能死亡。

图1. 显微镜下的红血球&血红蛋白分子结构示意图

一氧化碳可能造成中毒恐怕是人人都明白的道理，问题是它的可怕性就在于我们对它太熟悉，从而麻痹大意，失掉了预防的警惕性。而且，它会出现在我们生活中的不少场景中，堪称是“沉默杀手”。因此，我们每个人都应该把一氧化碳中毒的相关知识和预防方法烂熟于心，只有提高安全意识，才能杜绝隐患。

在我们的生活中，有哪些场景可能会发生一氧化碳中毒呢？
1. 首先是最为常见的冬季采暖。
各种以燃烧方式将化学能转化为热能的取暖方法都可能在过程中产生一氧化碳。通常来说，只要保证通风流畅，燃烧产生的一氧化碳就可以随时排出室外。由于浓度很低，对人体健康基本不存在影响。不过，当所用的取暖器具存在老化、气道排气不畅或密封不佳等情况时，本应排出屋外的一氧化碳就可能在室内蓄积，发生危险。
我国的一氧化碳中毒事件多是冬季煤炉取暖不当造成的，且大部分发生在农村和城市棚户区。人员夜间熟睡后，如果发生烟道阻塞、灌风、燃料燃烧不充分、室内通风换气差等状况，很容易造成集体性的重大伤亡事件。安全意识的欠缺和相关急救体系的不完善更导致中毒事件多发，中毒患者死亡率高，预后差等不良后果。
发达国家冬季采用燃烧式取暖工具同样普遍，比如欧美家庭非常喜欢的壁炉、日本北海道地区流行的灯油炉、燃气式暖气等。这些取暖工具同样存在一氧化碳中毒的可能性，但是发达国家民众普遍受教育程度高，安全意识较强，且所用取暖器具成本较高，安全性能更优，加上训练有素的施工队伍和定期检修，取暖系统本身发生故障的概率很低。同时，一氧化碳监测报警装置的普及率也非常高，一旦发生泄漏事故，在浓度尚低的情况下就会及时报警甚至自动通知消防和急救机构。这些综合性措施既允许消费者享受取暖工具带来的便利，也确保了人身安全。

图2. 北海道函馆动物园的猕猴&当地家庭常用的灯油炉

2. 其次，燃料燃烧式的炊具和热水器也是一氧化碳中毒的常见原因。
我国北方冬季流行吃铜锅涮肉，煤球在燃烧过程中，受到铜火锅形状限制，容易发生不充分燃烧，一旦室内通风不良，一氧化碳浓度就会很快上升到危害健康乃至威胁生命的水平。日本家庭和小型餐馆非常喜欢采用的卡式炉也存在一定隐患，日本就曾发生野营时在帐篷中用卡式炉烧烤导致一氧化碳中毒的事件。亲友团聚，高朋满座，吃着火锅唱着歌的欢乐氛围下，谁会想到死亡的阴霾其实离我们并不遥远呢？

图3. 老北京铜火锅&卡式炉

洗澡时发生的一氧化碳中毒多是因为热水器安装不合理，燃烧产生的废气随屋外空气逆流进入封闭性较高的浴室，最终积累到很高浓度造成人员伤亡。发达国家在多年前就开始强制淘汰老旧型号的燃气热水设备，取而代之的新型设备不仅具有防止废气逆流的专门设计，还集成了报警装置、紧急停机装置等功能，在一定程度上确保了安全。即便如此，仍然不能完全规避事故的发生。根据日本东京消防厅的统计，每年气温最低的12月和来年1月，东京都内平均每月会发生两到三起家庭一氧化碳中毒事件。
3. 最后，在降雪严重的路段遭遇围困，滑雪时在车内小憩，同样是一氧化碳中毒的高危场景。
2月5日夜间开始，日本福井县遭到了37年未遇的强烈降雪袭击，积雪深达140cm以上，受困车辆1500多台。6日早晨，一名在车中休息的50余岁男性被人发现在车中死亡，警方初步认为由于此时车辆全体已经被积雪覆盖，该男性死于一氧化碳中毒的可能性非常大。为什么一氧化碳中毒会跟汽车扯上关系呢？
汽车引擎燃烧时产生的尾气中存在微量一氧化碳，正常情况下这些尾气通过排气筒排放到外界环境中，不会对车内乘员造成影响。然而，假如遭遇了严重的短时强降雪，汽车陷入积雪中进退失据，需要在车内等候救援时，就要格外警惕一氧化碳中毒的风险。这是因为积雪可能会堵塞排气筒，造成排气不畅，尾气只能通过车底的空间向车头部逸散，最终进入车厢空间。即便空调以内循环模式运行，尾气还是可能通过车体密闭不严处进入车厢中。根据日本汽联（JAF）的实测结果，排气不畅的情况下，尾气在几秒钟内就可以进入厢体。

图4. 模拟积雪覆盖排气筒和引擎盖后的尾气逆流情况，黄色烟雾来自发烟筒

那么，打开空调外循环模式，强制进行车内车外空气对流是不是就可以完全解决问题了呢？
答案是思路正确，但是仍有隐患！位于引擎盖上方的空调进气孔很可能在强降雪条件下遭到堵塞，导致强制换气不足以抵消车厢空间内一氧化碳的积累速度，最终导致中毒发生。
很多小伙伴可能得嘲笑小编了，窗户开个缝就完了呗，问题解决so easy。小编要对这么想的各位小伙伴说一句图样图森破了，JAF的实测结果表面，一条宽达5cm的缝隙都无法消除一氧化碳中毒的隐患。
根据JAF的测试结果，在空调打开外循环并确保进气顺畅的情况下，即便排气筒被积雪堵塞，车厢内一氧化碳的积累速度也接近忽略不计。但如果积雪大到覆盖引擎盖上方的空调进气口，即便打开外循环，一氧化碳浓度也可以在一分钟时间内达到仪器测试的上限值1000ppm。这一数值是什么概念呢？800ppm一氧化碳环境下暴露3小时就有很高的死亡风险，身处这样的环境对人体的损害无疑是极大的。
如果排气孔、空调进气口全部被积雪覆盖，但是车窗打开5cm缝隙呢？
实验的结果是，车窗开缝有效的降低了一氧化碳的积累速度，不过仍然可以在48分钟内达到对人体非常危险的800ppm水平，安全隐患仍然巨大。

图5. 黑色线代表不采取任何除雪措施情况下，一氧化碳浓度的变化情况，仅仅20分就可以达到致死浓度；绿色线代表排气筒除雪后的车内一氧化碳浓度，可见安全效果极为显著；黄色线代表堵塞排气筒的情况下，车窗开5cm缝隙后的一氧化碳浓度变化情况，可见一小时后一氧化碳浓度仍然达到极为危险的水平

可能有的小伙伴看到这儿已经压不住火了，不让我们车里吹热风，难道跑到外面去冻死不成？其实，解决的办法非常简单，只要确保排气筒位置的排气顺畅即可。真的遇到类似情况，需要车内待命时，切记定期确保排气顺畅并打开空调外循环，同时保持机警和清醒，有同伴的情况下尽量保证有人值班，发现异常及时处置。

图6. 一个简单的操作就能让你远离危险

一氧化碳，不知不觉间夺人性命的剧毒物质，在生活中又是如此平常乃至随处可见。不管是在熟睡的梦乡中，还是在热闹的餐桌上，我们一旦放松警惕，危险随时可能袭来。即便在日本这样的发达国家，每年因为一氧化碳中毒的死亡人数也达到两千人之多，占到全国中毒死亡案例的一半。提高安全意识，掌握防护知识，不仅仅是一句空洞的口号，要知道在它的背后，是无数鲜血淋漓的生命和支离破碎的家庭！

参考文献

1. 車が雪で埋まった場合、CO中毒に注意！http://movie.jaf.or.jp/details/55.html?_ga=2.229344476.1325499851.1518422673-317355881.1490147974
2. ヘモグロビンが役に立たないだけではない一酸化炭素中毒 〜一酸化炭素が炎症を惹起〜
   http://www.kameda.com/patient/topic/hbo/06/index.html%20
3. 室内火災の現場より救出され， 一酸化炭素中毒を合併したシアン中毒傷病者の 1 例
   https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjaam/25/10/25_797/_pdf
4. 冬に多発する一酸化炭素中毒の怖さとは？
   https://weathernews.jp/s/topics/201801/250145/
5. Weaver LK: Carbon monoxide poisoning. In Hyperbaric Oxygen Therapy Indications. 13ed. Weaver LK chair and editor. Undersea and Hyperbaric Medical Society, North Palm Beach, Best Publishing Company, 2014,93-123.
6. Hampson NB, Piantadosi CA, Thom SR, Weaver LK: Practice recommendations in the diagnosis, management, and prevention of carbon monoxide poisoning. Am J Respir Crit Care Med. 2012;186:1095-101.
7. Jain KK: Carbon monoxide and other tissue poisons. In Textbook of Hyperbaric Medicine. 5ed.,MA, Hogefe & Huber Publishers, 2009,111-134.