沼氣中毒事故在排水設施維護作業時時有發生，造成多人中毒死亡的案例屢見不鮮，2002年6月4日，廣州海珠區東曉南路下水道清理淤泥時，中毒死亡兩人；2003年3月7日，漢陽某排水站污水匯集池撈渣滓時，三位先后進入污水池撈渣滓民工中毒死亡；2004年4月9日，上海市某區污水輸送干線改建工程ST/2.1標3號泵站改建工程中，一名工人墜井后中毒，搶救無效死亡。因此了解沼氣的產生和致毒機制，從而制定并采取妥善措施以保護市政工人的生命健康顯得尤為重要。

    一.沼氣的產生

    下水管道、檢查井、窖井、化糞池、泵房集水池、污水處理構筑物等積存污水、污物的設施由于微生物作用、地勢低且相對封閉，容易產生沼氣。沼氣是有機物經微生物厭氧消化而產生的混合氣體，沼氣的產生過程是一個由多種細菌參與的多階段的生化反應過程，整個過程可分為水解、產酸、產甲烷三個階段：

    水解階段是一些兼性細菌分泌胞外酶使纖維素、脂肪等大分子物質水解成細菌可吸收的溶解物質的過程，此過程有少量二氧化碳和氨產生。

    產酸階段是細菌把水解產物分解為揮發性脂肪酸、揮發醇及一些醛酮類物質的階段，該過程產生二氧化碳、氨、硫化氫、氫等氣體。能夠進行水解和酸性消化的細菌種類很多，一般在有氧和厭氧條件下均能存活，統稱為產酸菌，產酸菌一般都是兼性菌。

    產甲烷階段是在厭氧環境中由甲烷細菌以揮發性脂肪酸等易降解物質為底物產生甲烷的過程。該過程對環境條件的要求較高，如PH值要在6.4至7.8之間;厭氧環境;甲烷細菌種類少，繁殖速度慢，代謝活力不強，合適溫度范圍狹窄等。

    下水道等排水設施由于自身特點為沼氣的產生提供了理想場所,當管道堵塞或長時間積存污水污泥時厭氧條件愈加充份,當設施中沼氣濃度高時，不僅會引起人員中毒，而且有可能產生爆炸，因此維護作業時必須考慮沼氣的作用和影響。

    二.沼氣的致毒成分

    沼氣一般含甲烷 50％～70％ ，含 二氧化碳25％～40％，和少量的氮氣、氫氣、氨氣和硫化氫、磷化氫等，具體取決于底物的有機物成分和消化的狀態。例如：硫化氫在沼氣成分中通常在沼氣成分中通常僅占0.005％～0.08％，當污水中含有大量蛋白質或硫酸鹽時,硫化氫的含量會達到1％；磷化氫在沼氣成分中通常痕量存在,當有油麩、骨粉、棉籽餅、磷礦粉、動物尸體等含磷有機物時,含量會明顯增高;當PH〈7時甲烷的產生會受到抑制;當溫度從15℃ 25℃以下提高到35℃ 38℃時產氣效率會成倍提高。

    甲烷、二氧化碳、氫氣、氮氣都是無毒性氣體，在高濃度下使空氣氧分壓降低，致使機體動脈血血紅蛋白氧飽和度和動脈血氧分壓降低，導致組織供氧不足，引起缺氧窒息。若空氣中的甲烷含量達到25％－30％時就會使人發生頭痛、頭暈、惡心、注意力不集中、動作不協調、乏力、四肢發軟等癥狀。若空氣中甲烷含量超過45％－50％以上時，就會因嚴重缺氧而出現呼吸困難、心動過速、昏迷以至窒息而死亡。

    硫化氫是一種神經毒劑。亦為窒息性和刺激性氣體。其毒作用的主要靶器是中樞神經系統和呼吸系統，亦可伴有心臟等多器官損害，對毒作用最敏感的組織是腦和粘膜接觸部位。吸入的硫化氫進入血液分布至全身，與細胞內線粒體中的細胞色素氧化酶結合，使其失去傳遞電子的能力，造成細胞缺氧。硫化氫還可能與體內谷胱甘肽中的巰基結合，使谷胱甘肽失活，影響生物氧化過程，加重了組織缺氧。高濃度（1000mg/m3以上）硫化氫，主要通過對嗅神經、呼吸道及頸動脈竇和主動脈體的化學感受器的直接刺激，傳入中樞神經系統，先是興奮，迅即轉入抑制，發生呼吸麻痹，以至于“電擊樣中毒”。硫化氫接觸濕潤粘膜，與液體中的鈉離子反應生成硫化鈉，對眼和呼吸道產生刺激和腐蝕，可致眼結膜炎，呼吸道炎癥，甚至肺水腫。由于阻斷細胞氧化過程，心肌缺氧，可發生彌漫性中毒性心肌病。

    氨氣對粘膜和皮膚有堿性刺激及腐蝕作用,可造成組織溶解性壞死。高濃度時可引起反射性呼吸停止和心臟停搏。人接觸553mg/m^3可發生強烈的刺激癥狀,可耐受1.25分鐘; 3500～7000mg/m^3濃度下可立即死亡。

    磷化氫屬高毒類物質，濃度在1.4—4.2mg／m3時，可聞到特有的氣味，10mg／m3濃度下接觸6小時有中毒癥狀，409—846mg／m3濃度下接觸0.5～1小時可致死。
    不同濃度沼氣成分對人的影響見附表1
 
    三.沼氣中毒的特點

    下水管道等排水設施中由于污水污泥的成分復雜,環境條件不同,導致不同地區、不同季節沼氣成分差異很大,中毒的原因必須根據具體案例具體分析，但是沼氣中毒事故的發生卻有著相同的特點，如隱蔽性、瞬間突發性和一案多人等。
    1.氣體的隱蔽性
    沼氣的成分中有幾種易溶于水的氣體,如：二氧化碳、硫化氫、氨等，常溫下1 體積水可溶解1.19體積二氧化碳氣體、2.24體積硫化氫和700體積的氨，這些溶解在水中的氣體受到擾動時會迅速釋放，靜置時又會重新溶解到水中，逃過儀器檢測，并且隨水流動成為“隱蔽殺手”。

    另外由于高濃度的氣體會使人的嗅覺疲勞，疏于防范。

    2.瞬間突發性

    吸入高濃度的窒息性氣體造成人體組織缺氧，使人的神經系統受到損傷，高濃度硫化氫通過對嗅神經、呼吸道黏膜神經及頸動脈竇和主動脈體的化學感受器的強烈刺激，導致呼吸麻痹，甚至猝死 ，表現為“點擊樣死亡”。事件往往在瞬間發生而毫無征兆。

    3一案多人

    由于缺乏沼氣中毒的防范意識，許多人在無防護措施的條件下實施救助，導致更多的人員中毒。

    四.沼氣中毒的預防措施

    在我國，排水企（事）業單位一般把下水道、沉淀池、化糞池疏挖等臟累苦險的工作交給農民工干，并且疏于管理，工人缺乏預防沼氣中毒的安全意識和必要的防護手段，因此預防沼氣中毒必須從安全教育、安全管理、安全技術三方面入手，采取相應措施。

    1.安全教育

    排水設施維護管理單位或部門應當對從業人員進行沼氣中毒等安全生產教育和培訓，使從事疏挖作業的具備必要的安全防護知識。2.安全管理

    管道輸挖等項目管理單位應按照《安全生產法》的要求，制定安全生產責任制和沼氣中毒緊急救援預案。并將各種安全措施落實到位。

    3.安全技術

    高濃度窒息性氣體如甲烷、二氧化碳和制毒氣體如硫化氫、氨、磷化氫是導致中毒的原因，因此采取通風措施，讓有害氣體徹底散逸讓作業空間充滿新鮮空氣，這是防止沼氣中毒最有效的辦法。倘若無法做到充分通風，則應該避免進入危險空間，確需進入時則必須佩帶有效的防護設備。防護設備有防毒面具、送風面罩等，檢測設備有氣體檢測儀器、檢測試紙等。

    采用機械通風應讓風送至作業空間的最底層，并保證作業時送風設備工作正常。充分通風后，應采用有害氣體檢測儀器檢測，確認有害氣體濃度低于安全濃度時方派人可以進入。當密閉的井室剛打開時，應避免靜電和明火，以免引起沼氣爆炸。

    五.具體安全措施

    1、 通風：保證良好的通風條件是避免沼氣中毒最有效的辦法。首先自然通風，讓易揮發的氣體散逸，注意避免出現明火防止沼氣爆炸，然后機械通風，通風管應該放到底層以保證作業面的空氣持續新鮮。

    2、 檢驗：進入可能有沼氣的空間以前應檢測有害氣體。用氣體儀器檢測可以準確方便地檢測多種有害氣體；用濕潤的醋酸鉛試紙也可以方便地檢測出硫化氫氣體的存在，用浸有2%醋酸鉛的濕試紙暴露于作業場所30秒鐘，如試紙變為棕色至黑色，則嚴禁入場作業。

    3、 作業的工人要戴上潔凈濕潤的口罩，必要時應戴防毒面罩，井下作業時應系好防護帶，并確保能被監護人員用防護帶拽出井室。

    4、 作業人員工作時，應在場外安排兩個監護人員，并備好防毒面具，監護人員不得擅離崗位。

    5、 救人時必須配備防毒面具或其他防毒器具。

    6、 眼、心臟、肺和中樞神經系統疾病為職業禁忌。

    7、 安排好其他勞動保護工作。

    六.沼氣中毒的現場急救

    迅速讓患者脫離現場，移到空氣新鮮處，脫去污染衣物，呼吸心跳停止者立即進行胸外心臟按壓及人工呼吸（注意：發現有肺水腫者，不準做人工呼吸，忌用口對口人工呼吸，萬不得已時與病人間隔以數層水濕的紗布）。呼吸困難應輸氧，有條件的地方及早用高壓氧治療。盡快將患者送入醫院接受治療。

    結論

    排水管道、排水泵站、貯水池、發酵罐、發酵池、不通風的地窖及長期不開放的各種礦井、油井、船艙底部和密閉的儲藏水果、谷物的倉庫等地方都有可能產生沼氣；沼氣中毒的致毒原因復雜，但中毒事故有共同特點：氣體的隱蔽性、突發性和一案多人；保持現場有良好通風可以有效避免沼氣中毒的發生；在有沼氣的場所嚴禁明火；測試過安全的可疑場所，還應該保持通風，并采取各項安全措施，防止擾動水體后逸出的有害氣體中毒。搶救中毒傷員時施救人員要作好自身的安全防范，以免中毒。總之，采取科學的預防措施可以有效避免沼氣中毒。