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Comment fonctionne le gaz hilarant (N₂O) ?

Comment fonctionne le gaz hilarant (N₂O) ?


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Gaz hilarant (N2O), eh bien, fait rire les gens.

Comment juste un gaz nous fait-il faire ça, il doit y avoir des hormones au travail…

Alors, je voulais savoir comment cela fonctionnait ? Quel est le mécanisme ?


Ces informations sont toutes strictement pour Entonox - une marque de gaz analgésique comprenant 50 % d'oxygène (O2) et 50 % d'oxyde nitreux (N2O), Gaz hilarant. Ce mélange est connu sous le nom de « gaz et air » et est d'un usage très courant.

L'ingrédient actif d'Entonox est bien sûr le protoxyde d'azote, de sorte que la discussion du mécanisme ci-dessous se réfère uniquement au N2O comme tu l'as demandé.

Le protoxyde d'azote pénètre dans le sang par diffusion à partir des alvéoles lors de l'inhalation, mais ne se lie pas à l'hémoglobine. Il est liposoluble et se déplace donc rapidement dans les cellules, y compris les extrémités des synapses dans le cerveau. En raison de la stabilité du composé, N2L'O n'est pas métabolisé par le corps et a donc son effet en tant que molécule, puis est éliminé par diffusion hors des poumons une fois que l'inhalation a cessé (cela prend environ 2 minutes pour l'activation et la désactivation).

Selon le matériel fourni par BOC Pharmaceuticals, le mécanisme exact de l'analgésie n'est pas pleinement entendu. Ce est connu, cependant, pour induire « des changements incohérents dans les niveaux basaux des noyaux thalamiques ».

N2O inhibe les récepteurs NMDA dans le cerveau tout en encourageant simultanément la stimulation des récepteurs parasympathiques GABA. Cela produit finalement un effet anesthésique. Il est également entendu que N2O favorise la libération de neurotransmetteurs opioïdes endogènes (« analgésiques naturels », par exemple les endorphines) qui activent spécifiquement les voies descendantes de la douleur. Cela inhibe la transmission de la douleur. De cette manière, l'analgésie apportée par le protoxyde d'azote est antinociceptive (littéralement antidouleur) plutôt qu'un dépresseur limbique généralisé.

Cependant, le protoxyde d'azote a également un effet positif sur les canaux ioniques potassium. [réf] - réduire le risque de génération d'un potentiel d'action dans les neurones affectés. La recherche dans ce domaine des effets de N2O est en cours.

L'euphorie est un effet secondaire fréquent de N2O usage, d'où le nom de gaz hilarant. Cela fait partie des changements émotionnels plus larges qui peuvent survenir lorsque du protoxyde d'azote est administré. Par exemple, certaines personnes au lieu de rire deviennent effrayées ou dans d'autres cas extrêmement agressives envers les personnes à proximité. L'excitation émotionnelle peut entraîner un comportement dépressif ou maniaque allant même jusqu'à la psychose et les hallucinations, en particulier chez ceux qui ont une vulnérabilité préexistante à la maladie mentale. Le mécanisme précis de ces désinhibitions n'est pas encore entièrement compris.

Bien qu'il semble que beaucoup de réponses manquent, le cours dont je suis en train de suivre ces informations est disponible en ligne sur Discover Entonox - les modules 8 à 10 sont pertinents pour cette question. C'est gratuit de s'inscrire et de voir les matériaux, ils sont tous joliment racontés avec des diagrammes, etc.


Comment faire de l'oxyde nitreux (gaz hilarant)

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    • Ph.D., Sciences biomédicales, Université du Tennessee à Knoxville
    • B.A., Physique et Mathématiques, Hastings College

    Vous pouvez facilement fabriquer du protoxyde d'azote, ou du gaz hilarant, en laboratoire ou à la maison. Cependant, il y a des raisons pour lesquelles vous voudrez peut-être renoncer à la préparation, sauf si vous avez une expérience en laboratoire de chimie.


    Combien coûte le traitement au protoxyde d'azote chez le dentiste ?

    Non seulement les patients ayant une peur prononcée des dentistes bénéficient des avantages du traitement au protoxyde d'azote. Cette méthode douce de sédation convient aussi bien aux adultes qu'aux enfants et facilite sensiblement le traitement. Dans une interview avec l'expert en contrôle des coûts, nous clarifions les coûts du gaz hilarant chez le dentiste et répondons à de nombreuses autres questions.

    Comment fonctionne le protoxyde d'azote ??

    Vérifier le coût : La sédation à l'aide de protoxyde d'azote (oxyde d'azote, N₂O) est une variante sûre et éprouvée de l'anesthésie utilisée depuis le 19e siècle. Le gaz hilarant atténue temporairement le fonctionnement du système nerveux central, il a un effet analgésique et relaxant. L'anxiété au sujet du traitement est résolue. Le réflexe nauséeux désagréable et d'autres sensations désagréables sont également sensiblement réduits.

    La perception du temps est influencée positivement et vous avez le sentiment que le temps de traitement passe sans stress et beaucoup plus rapidement. Ceci est particulièrement avantageux lorsqu'il existe un besoin pour une thérapie complexe. Cependant, contrairement à l'anesthésie générale, vous restez conscient et réactif.

    Combien coûte le traitement au protoxyde d'azote ??

    Vérifier le coût : Le coût du traitement au protoxyde d'azote dépend de l'effort et de la durée du traitement.

    durée frais
    30 premières minutes 80 euros
    toutes les demi-heures 50 euros

    Ainsi, pour un traitement moyen Coûte environ 100 – 150 EUR.

    L'assurance maladie légale vient le coût?

    Les mutuelles ne prennent pas en charge le traitement au protoxyde d'azote Vérifier le coût : Les caisses-maladie légales ne prennent pas en charge les frais de traitement au protoxyde d'azote. Ce type de sédation n'est pas non plus toujours inclus dans l'étendue des services fournis par les assureurs-maladie privés et les compagnies d'assurance dentaire. Vous pouvez savoir si et dans quelle mesure l'assurance couvre les frais du contrat d'assurance.

    A qui convient le gaz hilarant ??

    Vérifier le coût : Les patients anxieux et les enfants en particulier bénéficient d'un traitement au protoxyde d'azote. Les traitements de canal, les implantations, les traitements parodontaux chronophages, une augmentation osseuse nécessaire ou plusieurs obturations dentaires, qui devraient être fixées en un seul rendez-vous, ne sont plus effrayés par le protoxyde d'azote.

    Comment fonctionne un traitement au protoxyde d'azote ??

    Vérifier le coût : Cela se fait en cinq étapes :

    étape de traitement Explication
    Sélectionnez un masque nasal Ceux-ci sont disponibles dans différentes tailles. De nombreux dentistes proposent également différents parfums.
    introduction D'abord, vous obtenez 100% d'oxygène. L'ajout de protoxyde d'azote est progressivement augmenté jusqu'à ce que l'effet souhaité se produise.
    Anesthésie locale Ce n'est que lorsque la sensation de douleur est réduite par le protoxyde d'azote que le dentiste applique en plus un anesthésique local.
    traitement Inhalez le gaz hilarant pendant toute la durée du traitement.
    Récupération Une fois le traitement terminé, vous recevrez de l'oxygène pur pendant quelques minutes jusqu'à ce que les effets du protoxyde d'azote aient complètement disparu.

    Vous pouvez laisser le cabinet seul 15 à 30 minutes après avoir retiré le masque respiratoire. Une heure après l'ingestion, le gaz a été complètement excrété du corps.

    Puis-je conduire une voiture après le traitement au protoxyde d'azote ??

    Vérifier le coût : Conduire avec du protoxyde d'azote n'affectera pas votre capacité à conduire. Dès que vous êtes autorisé à quitter le cabinet, vous pouvez participer au trafic routier sans restrictions.

    Dans quelle mesure l'oxyde nitreux est-il sûr?

    Vérifier le coût : Le traitement au protoxyde d'azote est très sûr, il est depuis longtemps la norme dans presque tous les cabinets dentaires dans de nombreux pays. Le gaz hilarant est également utilisé avec succès en Allemagne depuis de nombreuses années sans complications.

    Le gaz hilarant pur doit sa mauvaise réputation aux effets violents d'une inhalation incontrôlée et non diluée. Cependant, le protoxyde d'azote est utilisé comme sédatif en dentisterie à des concentrations d'au plus 35 pour cent et est donc exempt d'effets secondaires. En Scandinavie, au Canada et aux États-Unis, plus de 70 pour cent des dentistes proposent un traitement au protoxyde d'azote sans stress.

    Qui ne devrait pas être traité au protoxyde d'azote ?

    En principe, tout le monde peut être sous sédation avec du protoxyde d'azote Vérifier le coût : Il existe peu de contre-indications médicales. Les allergies au protoxyde d'azote ne sont pas non plus connues.

    Si vous avez un rhume et qu'il est difficile de respirer par le nez, le traitement au protoxyde d'azote peut être difficile. S'il existe des maladies générales graves telles que la SEP, la MPOC, le pneumothorax, l'emphysème pulmonaire ou l'iléus, le médecin doit parler en détail de l'utilisation du protoxyde d'azote.

    Les asthmatiques sévères et les personnes prenant des antidépresseurs ne doivent pas être traités avec du protoxyde d'azote. Dans le cas des femmes enceintes, le gaz de sédation n'est pas recommandé pour des raisons de sécurité. Dans le cas de patients non coopératifs, par exemple de jeunes enfants ou de patients handicapés, un traitement sous anesthésie générale est généralement préférable.

    Quels effets secondaires peuvent survenir ?

    Vérifier le coût : Le traitement au protoxyde d'azote est presque toujours exempt d'effets secondaires. Dans des cas rares:

    • la nausée
    • vertiges
    • ballonnement
    • Engourdissement dans les bras et les jambes
    • un mal de tête
    • somnolence temporaire
    • brève euphorie

    au. Les effets secondaires graves sont généralement dus à un surdosage incontrôlé. Cela peut presque être exclu lors d'un traitement dentaire.

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    Un peu de gaz hilarant peut aider à traiter la dépression, selon une petite étude

    Une dose de gaz hilarant peut simplement aider certaines personnes souffrant de dépression difficile à traiter, suggère un nouveau petit essai clinique publié mercredi. L'étude a révélé que les personnes qui inhalaient du protoxyde d'azote ont signalé des améliorations de leurs symptômes de dépression par la suite. Il a également révélé que les personnes ressentaient des améliorations similaires avec une dose plus faible qu'avec une dose plus importante, mais ressentaient beaucoup moins d'effets secondaires.

    Le protoxyde d'azote (N₂O) est un gaz incolore et ininflammable à température ambiante qui a longtemps été utilisé comme anesthésique et parfois comme drogue récréative, en raison de l'euphorie et des hallucinations dissociatives qu'il peut provoquer lors de l'inhalation. Mais il y a plusieurs années, Peter Nagele, chercheur et anesthésiste traumatologue à l'Université de Chicago, et ses collègues ont commencé à étudier le protoxyde d'azote comme traitement potentiel de la dépression.

    "Cela a commencé avec l'observation que la kétamine, un anesthésique différent avec des propriétés mécaniques similaires comme l'oxyde nitreux (probablement via le blocage des récepteurs NMDA), s'est avéré être un antidépresseur rapide qui a également fonctionné chez les patients souffrant de dépression résistante au traitement", a déclaré Nagele à Gizmodo. dans un e-mail. "En reliant ces points, nous avons émis l'hypothèse que le protoxyde d'azote pourrait également être un antidépresseur."

    Leurs premières recherches ont suggéré que l'inhalation d'une heure de protoxyde d'azote, mélangé à une concentration de 50% avec de l'oxygène, pourrait avoir des «effets antidépresseurs rapides et marqués» chez les patients souffrant de dépression résistante au traitement. Cette nouvelle étude, publiée mercredi dans Science Translational Medicine, est un essai contrôlé de phase II du traitement. Ces types d'essais sont utilisés pour mieux comprendre l'efficacité et l'innocuité d'un médicament potentiel, souvent en testant différentes doses.

    Le petit essai a recruté 28 participants dans une conception croisée, c'est-à-dire lorsque tous les volontaires passent par chacune des conditions de l'essai et que leurs réponses sont comparées les unes aux autres (par opposition à deux groupes distincts ou plus qui prennent le médicament ou un placebo). Dans ce cas, cela signifiait que les volontaires, qui souffraient de dépression depuis 17,5 ans en moyenne, ont eu trois séances de traitement : une où ils ont inhalé une dose de 50 % de protoxyde d'azote, une autre où ils ont inhalé une dose de 25 % et une où ils ont inhalé l'oxygène (le placebo). Par la suite, les volontaires ont participé à des sondages destinés à évaluer leur niveau de dépression.

    Au final, 24 personnes ont participé à au moins une séance de traitement et 20 ont pris tous les traitements. L'équipe a constaté que ces volontaires ont connu en moyenne une plus grande amélioration des symptômes de dépression lorsqu'ils ont pris le protoxyde d'azote à l'une ou l'autre dose qu'après avoir pris le placebo (d'après l'enquête principale qu'ils ont complétée), une amélioration qui a duré jusqu'à deux semaines. . Ils ont également constaté que les deux doses semblaient apporter un soulagement similaire, mais que les personnes étaient plus susceptibles de ressentir des effets secondaires tels que des maux de tête, des nausées et des étourdissements à la dose la plus élevée.

    Les résultats sont basés sur une très petite taille d'échantillon, il ne faut donc pas leur accorder trop de poids pour le moment. Mais d'autres recherches de Nagale ont suggéré que pour certaines personnes qui n'ont pas répondu à d'autres traitements, le protoxyde d'azote peut déclencher une récupération profonde. Dans au moins un cas, publié l'année dernière, un patient souffrant de dépression sévère semblait connaître une rémission complète après une seule séance de protoxyde d'azote à 50 %, une rémission qui avait duré un mois plus tard. Une forme de kétamine est également devenue depuis un traitement de la dépression approuvé par la FDA, ce qui fait encore espérer que le protoxyde d'azote pourrait être pris au sérieux comme antidépresseur.

    Nagale et son équipe prévoient de faire équipe avec d'autres chercheurs pour mener des essais plus importants à plusieurs endroits (un élément clé pour montrer qu'un médicament fonctionne vraiment), tout en essayant d'étudier exactement comment il semble affecter le cerveau des personnes souffrant de dépression pendant le meilleur. Mais il est probable que l'avenir de ce traitement dépendra d'un financement public et non commercial, a déclaré Nagale, citant l'exemple de la kétamine.

    Certains médecins et patients utilisaient de la kétamine générique, administrée par voie intraveineuse, comme traitement expérimental de la dépression depuis des années. Mais Johnson & Johnson n'a pas financé d'essais cliniques coûteux pour obtenir l'approbation de la kétamine en tant que traitement de la dépression, il a plutôt développé une forme brevetable sous forme de spray nasal, appelée esketamine. Ce type de commercialisation n'est pas possible avec l'oxyde nitreux, selon Nagale.

    "Il est peu probable qu'une société pharmaceutique soit intéressée, car le protoxyde d'azote n'est pas breveté et il n'y a pas d'analogue ou d'énantiomère, il pourrait avoir besoin d'un financement du NIH et des chercheurs universitaires en charge", a-t-il déclaré.

    Né et élevé à New York, Ed couvre la santé publique, les maladies et les sciences animales étranges pour Gizmodo. Il a déjà fait des reportages pour Atlantic, Vice, Pacific Standard et Undark Magazine.


    Q : Avadadro's aucun détail d'utilisation

    R : Le nombre d'Avogadro est noté NA et généralement pris comme 6,022 X 1023. L'unité SI est le mole-1. JE.

    Q : Une réaction de travail de Hg WIII se produit sur l'électrode lorsque le potentiel de l'électrode est balayé à partir de 0,0V.

    A: Comme le potentiel d'électrode est balayé de 0 à -0,50V. De 0 à -0,30V le potentiel de réduction de.

    Q : La constante de vitesse de la réaction est de 0,440 M-1 · s-1 à 200 °C. A → produits Si le concent initial.

    R : Cliquez pour voir la réponse

    Q : Considérez la réaction d'équilibre suivante : H2CO3 (aq) ⇌ H+ (aq) + HCO3– (aq) K = 5,0 x 10–7.

    A : L'option B est correcte. Q = K, donc la réaction est à l'équilibre. Q peut être utilisé pour déterminer quel dire.

    Q : La pression osmotique d'une solution aqueuse de certaines protéines a été mesurée pour déterminer sa masse molaire.

    R : Cliquez pour voir la réponse

    Q : Pourquoi le taux d'adsorption physique dépend-il de la pression, de la température et de la surface ?

    A : Pression : L'augmentation de la pression augmente l'adsorption. Un nombre fixe de sites d'adsorption est disponible.

    R : Dans le problème donné, le produit que nous avons a plus d'atomes de carbone que le réactif. Alors, chai.

    Q : Lorsque 150 ml d'ions plomb 0,125 M sont mélangés avec 350 ml d'ions chlorure 0,175 M, quelle est la quantité d'unr.

    R : À titre informatif, 150 ml d'ions plomb 0,125 M sont mélangés à 350 ml d'ions chlorure 0,175 M

    Q : le mélange contient 4,63 grammes d'oxygène, le nombre de

    A: moles d'O2 = ( masse / masse molaire d'O2 ) moles d'O2 = ( 4,63g / 32gmol-1 ) moles d'O2 ( nO2) =.


    Contenu

    Moteurs de fusée Modifier

    L'oxyde nitreux peut être utilisé comme oxydant dans un moteur de fusée. Ceci est avantageux par rapport aux autres oxydants en ce qu'il est beaucoup moins toxique et, en raison de sa stabilité à température ambiante, est également plus facile à stocker et relativement sûr à transporter en vol. Comme avantage secondaire, il peut être facilement décomposé pour former de l'air respirable. Sa haute densité et sa faible pression de stockage (lorsqu'elle est maintenue à basse température) lui permettent d'être très compétitif avec les systèmes de stockage de gaz à haute pression. [12]

    Dans un brevet de 1914, le pionnier américain des fusées Robert Goddard a suggéré l'oxyde nitreux et l'essence comme propulseurs possibles pour une fusée à carburant liquide. [13] Le protoxyde d'azote a été l'oxydant de choix dans plusieurs conceptions de fusées hybrides (utilisant un combustible solide avec un oxydant liquide ou gazeux). La combinaison d'oxyde nitreux et de combustible polybutadiène à terminaison hydroxyle a été utilisée par SpaceShipOne et d'autres. Il est également notamment utilisé dans les fusées amateurs et de grande puissance avec divers plastiques comme carburant.

    Le protoxyde d'azote peut également être utilisé dans une fusée à monergol. En présence d'un catalyseur chauffé, N
    2 O se décomposera de manière exothermique en azote et oxygène, à une température d'environ 1 070 °F (577 °C). [14] En raison du grand dégagement de chaleur, l'action catalytique devient rapidement secondaire, car l'autodécomposition thermique devient dominante. Dans un propulseur à vide, cela peut fournir une impulsion spécifique au monergol (jesp) jusqu'à 180 s. Bien que nettement moins que le jesp disponible à partir des propulseurs à hydrazine (monoergol ou biergol avec tétroxyde de diazote), la toxicité diminuée fait du protoxyde d'azote une option à étudier.

    Moteur à combustion interne Modifier

    Dans les courses automobiles, le protoxyde d'azote (souvent appelé simplement « nitreux ») permet au moteur de brûler plus de carburant en fournissant plus d'oxygène pendant la combustion. L'augmentation de l'oxygène permet une augmentation de l'injection de carburant, permettant au moteur de produire plus de puissance moteur. Le gaz n'est pas inflammable à basse pression/température, mais il fournit plus d'oxygène que l'air atmosphérique en se décomposant à des températures élevées, environ 570 degrés F (

    300C). Par conséquent, il est souvent mélangé à un autre carburant plus facile à déflagrer. Le protoxyde d'azote est un agent oxydant puissant, à peu près équivalent au peroxyde d'hydrogène, et beaucoup plus puissant que l'oxygène gazeux.

    Le protoxyde d'azote est stocké sous forme de liquide comprimé. L'évaporation et l'expansion du protoxyde d'azote liquide dans le collecteur d'admission provoquent une chute importante de la température de charge d'admission, ce qui entraîne une charge plus dense, permettant en outre à davantage de mélange air/carburant d'entrer dans le cylindre. Parfois, le protoxyde d'azote est injecté dans (ou avant) le collecteur d'admission, tandis que d'autres systèmes injectent directement, juste avant le cylindre (injection directe) pour augmenter la puissance.

    La technique a été utilisée pendant la Seconde Guerre mondiale par les avions de la Luftwaffe avec le système GM-1 pour augmenter la puissance de sortie des moteurs d'avion. Initialement destiné à fournir à l'avion standard de la Luftwaffe des performances supérieures à haute altitude, des considérations technologiques ont limité son utilisation à des altitudes extrêmement élevées. En conséquence, il n'était utilisé que par des avions spécialisés tels que des avions de reconnaissance à haute altitude, des bombardiers à grande vitesse et des avions intercepteurs à haute altitude. Il pouvait parfois être trouvé sur les avions de la Luftwaffe également équipés d'un autre système de suralimentation du moteur, le MW 50, une forme d'injection d'eau pour les moteurs d'aviation qui utilisait du méthanol pour ses capacités de suralimentation.

    L'un des problèmes majeurs de l'utilisation de protoxyde d'azote dans un moteur alternatif est qu'il peut produire suffisamment de puissance pour endommager ou détruire le moteur. Des augmentations de puissance très importantes sont possibles, et si la structure mécanique du moteur n'est pas correctement renforcée, le moteur peut être gravement endommagé, voire détruit, lors de ce genre d'opération. Il est très important avec l'augmentation du protoxyde d'azote des moteurs à essence de maintenir des températures de fonctionnement et des niveaux de carburant appropriés pour empêcher le "pré-allumage", [18] ou la "détonation" (parfois appelé "choc"). La plupart des problèmes associés au protoxyde d'azote ne proviennent pas d'une défaillance mécanique due aux augmentations de puissance. Étant donné que l'oxyde nitreux permet une charge beaucoup plus dense dans le cylindre, il augmente considérablement les pressions du cylindre. L'augmentation de la pression et de la température peut entraîner des problèmes tels que la fonte du piston ou des soupapes. Cela peut également fissurer ou déformer le piston ou la tête et provoquer un pré-allumage en raison d'un chauffage inégal.

    Le protoxyde d'azote liquide de qualité automobile diffère légèrement du protoxyde d'azote de qualité médicale. Une petite quantité de dioxyde de soufre ( SO
    2 ) est ajouté pour prévenir la toxicomanie. [19] Des lavages multiples à travers une base (telle que l'hydroxyde de sodium) peuvent éliminer cela, diminuant les propriétés corrosives observées lorsque le SO
    2 est encore oxydé lors de la combustion en acide sulfurique, ce qui rend les émissions plus propres. [ citation requise ]

    Propulseur d'aérosol Modifier

    Le gaz est approuvé pour une utilisation en tant qu'additif alimentaire (numéro E : E942), en particulier en tant que propulseur d'aérosol. Ses utilisations les plus courantes dans ce contexte sont dans les boîtes de crème fouettée en aérosol et les aérosols de cuisson.

    Le gaz est extrêmement soluble dans les composés gras. Dans la crème fouettée en aérosol, elle est dissoute dans la crème grasse jusqu'à ce qu'elle sorte de la boîte, lorsqu'elle devient gazeuse et crée ainsi de la mousse. Utilisé de cette manière, il produit de la crème fouettée qui représente quatre fois le volume du liquide, tandis que le fouettage de l'air en crème ne produit que le double du volume. Si l'air était utilisé comme propulseur, l'oxygène accélérerait le rancissement de la matière grasse, mais le protoxyde d'azote inhibe une telle dégradation. Le dioxyde de carbone ne peut pas être utilisé pour la crème fouettée car il est acide dans l'eau, ce qui ferait cailler la crème et lui donnerait une sensation « pétillante » semblable à celle de l'eau de Seltz.

    La crème fouettée produite avec du protoxyde d'azote est cependant instable et reviendra à un état plus liquide en une demi-heure à une heure. [20] Ainsi, la méthode n'est pas adaptée pour décorer des aliments qui ne seront pas servis immédiatement.

    Au cours du mois de décembre 2016, certains fabricants ont signalé une pénurie de crèmes fouettées en aérosol aux États-Unis en raison d'une explosion à l'usine de protoxyde d'azote d'Air Liquide en Floride fin août. Avec une installation majeure hors ligne, la perturbation a provoqué une pénurie, ce qui a amené l'entreprise à détourner l'approvisionnement de protoxyde d'azote vers des clients médicaux plutôt que vers la fabrication de produits alimentaires. La pénurie est survenue pendant la période de Noël et des fêtes, lorsque l'utilisation de crème fouettée en conserve est normalement à son maximum. [21]

    De même, les aérosols de cuisson, qui sont fabriqués à partir de divers types d'huiles combinées à de la lécithine (un émulsifiant), peuvent utiliser du protoxyde d'azote comme propulseur. Les autres propulseurs utilisés dans les aérosols de cuisson comprennent l'alcool et le propane de qualité alimentaire.

    Médecine Modifier

    Le protoxyde d'azote est utilisé en dentisterie et en chirurgie, comme anesthésique et analgésique, depuis 1844. [22] Au début, le gaz était administré par de simples inhalateurs constitués d'un sac respiratoire en tissu de caoutchouc. [23] Aujourd'hui, le gaz est administré dans les hôpitaux au moyen d'un appareil automatisé d'analgésie relative, avec un vaporisateur anesthésique et un ventilateur médical, qui délivre un débit précisément dosé et actionné par la respiration de protoxyde d'azote mélangé à de l'oxygène dans un rapport 2:1 rapport.

    Le protoxyde d'azote est un anesthésique général faible et n'est donc généralement pas utilisé seul en anesthésie générale, mais utilisé comme gaz vecteur (mélangé à de l'oxygène) pour des anesthésiques généraux plus puissants tels que le sévoflurane ou le desflurane. Il a une concentration alvéolaire minimale de 105 % et un coefficient de partage sang/gaz de 0,46. Cependant, l'utilisation de protoxyde d'azote en anesthésie peut augmenter le risque de nausées et de vomissements postopératoires. [24] [25] [26]

    Les dentistes utilisent une machine plus simple qui ne délivre qu'un N
    2 O / O
    2 mélange que le patient peut inhaler pendant qu'il est conscient. Le patient reste conscient tout au long de la procédure et conserve les facultés mentales adéquates pour répondre aux questions et aux instructions du dentiste. [27]

    L'inhalation de protoxyde d'azote est fréquemment utilisée pour soulager la douleur associée à l'accouchement, aux traumatismes, à la chirurgie buccale et au syndrome coronarien aigu (y compris les crises cardiaques). Son utilisation pendant le travail s'est avérée être une aide sûre et efficace pour les femmes qui accouchent. [28] Son utilisation pour le syndrome coronarien aigu est d'un bénéfice inconnu. [29]

    En Grande-Bretagne et au Canada, Entonox et Nitronox sont couramment utilisés par les équipes d'ambulances (y compris les praticiens non enregistrés) comme gaz analgésique rapide et très efficace.

    Cinquante pour cent de protoxyde d'azote peuvent être envisagés pour une utilisation par des secouristes non professionnels formés en milieu préhospitalier, étant donné la facilité et la sécurité relatives de l'administration de 50 % de protoxyde d'azote comme analgésique. La réversibilité rapide de son effet l'empêcherait également d'exclure le diagnostic. [30]

    Usage récréatif Modifier

    L'inhalation récréative de protoxyde d'azote, dans le but de provoquer une euphorie et/ou de légères hallucinations, a commencé comme un phénomène pour la classe supérieure britannique en 1799, connue sous le nom de « parties au gaz hilarant ».

    À partir du XIXe siècle, la disponibilité généralisée du gaz à des fins médicales et culinaires a permis à l'utilisation récréative de se développer considérablement dans le monde entier. Au Royaume-Uni, en 2014, on estimait que l'oxyde nitreux était utilisé par près d'un demi-million de jeunes dans les boîtes de nuit, les festivals et les fêtes. [31] La légalité de cet usage varie considérablement d'un pays à l'autre, et même d'une ville à l'autre dans certains pays.

    L'utilisation récréative répandue de la drogue dans tout le Royaume-Uni a été présentée dans le documentaire Vice 2017 À l'intérieur du marché noir du gaz hilarant, dans lequel le journaliste Matt Shea a rencontré des revendeurs du médicament qui l'ont volé dans les hôpitaux, [32] bien que les bidons d'oxyde nitreux soient facilement disponibles en ligne, les incidents de vol dans les hôpitaux devraient être extrêmement rares.

    Un problème important cité dans la presse londonienne est l'effet des détritus des bidons d'oxyde nitreux, qui est très visible et provoque des plaintes importantes de la part des communautés. [33]

    Les risques majeurs pour la sécurité du protoxyde d'azote proviennent du fait qu'il s'agit d'un gaz comprimé liquéfié, d'un risque d'asphyxie et d'un anesthésique dissociatif.

    Bien que relativement non toxique, le protoxyde d'azote a un certain nombre d'effets néfastes reconnus sur la santé humaine, que ce soit par inhalation ou par contact du liquide avec la peau ou les yeux.

    Le protoxyde d'azote est un risque professionnel important pour les chirurgiens, les dentistes et les infirmières. Étant donné que le protoxyde d'azote est peu métabolisé chez l'homme (avec un taux de 0,004%), il conserve sa puissance lorsqu'il est exhalé dans la pièce par le patient et peut présenter un risque d'intoxication et d'exposition prolongée pour le personnel de la clinique si la pièce est mal ventilée. En cas d'administration de protoxyde d'azote, un système de ventilation d'air frais à débit continu ou N
    2 Le système de récupération d'O est utilisé pour empêcher une accumulation de gaz résiduaires.

    L'Institut national pour la sécurité et la santé au travail recommande que l'exposition des travailleurs au protoxyde d'azote soit contrôlée lors de l'administration de gaz anesthésique chez les opérateurs médicaux, dentaires et vétérinaires. [34] Il a fixé une limite d'exposition recommandée (REL) de 25 ppm (46 mg/m 3 ) aux anesthésiques échappés. [35]

    Déficience mentale et manuelle Modifier

    L'exposition au protoxyde d'azote entraîne une diminution à court terme des performances mentales, des capacités audiovisuelles et de la dextérité manuelle. [36] Ces effets, associés à la désorientation spatiale et temporelle induite, pourraient entraîner des dommages physiques pour l'utilisateur à cause des risques environnementaux. [37]

    Neurotoxicité et neuroprotection Modifier

    Comme les autres antagonistes des récepteurs NMDA, N
    2 Il a été suggéré que O produit une neurotoxicité sous la forme de lésions d'Olney chez les rongeurs lors d'une exposition prolongée (plusieurs heures). [38] [39] [40] [41] De nouvelles recherches ont surgi, suggérant que les lésions d'Olney ne se produisent pas chez les humains, cependant, et on pense maintenant que des médicaments similaires tels que la kétamine ne sont pas hautement neurotoxiques. [42] [43] Il a été avancé que, parce que N
    2 O a une durée très courte dans des circonstances normales, il est moins susceptible d'être neurotoxique que d'autres antagonistes NMDAR. [44] En effet, chez les rongeurs, l'exposition à court terme n'entraîne que des blessures légères qui sont rapidement réversibles, et la mort neuronale ne survient qu'après une exposition constante et soutenue. [38] Le protoxyde d'azote peut également provoquer une neurotoxicité après une exposition prolongée en raison de l'hypoxie. Cela est particulièrement vrai des formulations non médicales telles que les chargeurs de crème fouettée (également appelés "whippets" ou "nangs"), [45] qui ne contiennent jamais d'oxygène, car l'oxygène rend la crème rance. [46]

    De plus, le protoxyde d'azote épuise la vitamine B12 niveaux. Cela peut provoquer une neurotoxicité grave si l'utilisateur a de la vitamine B préexistante12 carence. [47]

    Le protoxyde d'azote à 75 % en volume réduit la mort neuronale induite par l'ischémie induite par l'occlusion de l'artère cérébrale moyenne chez les rongeurs, et diminue l'afflux de Ca 2+ induit par le NMDA dans les cultures de cellules neuronales, un événement critique impliqué dans l'excitotoxicité. [44]

    Dommages à l'ADN Modifier

    L'exposition professionnelle au protoxyde d'azote ambiant a été associée à des dommages à l'ADN, en raison d'interruptions de la synthèse de l'ADN. [48] ​​Cette corrélation est dose-dépendante [49] [50] et ne semble pas s'étendre à une utilisation récréative occasionnelle. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer la durée et la quantité d'exposition nécessaires pour causer des dommages.

    Privation d'oxygène Modifier

    Si du protoxyde d'azote pur est inhalé sans oxygène mélangé, cela peut éventuellement conduire à une privation d'oxygène entraînant une perte de pression artérielle, des évanouissements et même des crises cardiaques. Cela peut se produire si l'utilisateur inhale de grandes quantités en continu, comme avec un masque à sangle connecté à une cartouche de gaz. Cela peut également arriver si l'utilisateur retient sa respiration de manière excessive ou utilise tout autre système d'inhalation qui coupe l'apport d'air frais. [51] Un autre risque est que des symptômes d'engelures puissent apparaître sur les lèvres, le larynx et les bronches si le gaz est inhalé directement à partir du réservoir de gaz. Par conséquent, des préservatifs ou des ballons sont souvent utilisés pour inhaler du protoxyde d'azote. [52]

    Vitamine B12 carence Modifier

    L'exposition à long terme au protoxyde d'azote peut causer de la vitamine B12 carence. Il inactive la forme cobalamine de la vitamine B12 par oxydation. Symptômes de la vitamine B12 une carence, y compris une neuropathie sensorielle, une myélopathie et une encéphalopathie, peut survenir dans les jours ou les semaines suivant l'exposition à l'anesthésie au protoxyde d'azote chez les personnes atteintes de vitamine B subclinique12 carence.

    Les symptômes sont traités avec de fortes doses de vitamine B12, mais la récupération peut être lente et incomplète. [53]

    Les personnes ayant une vitamine B normale12 les niveaux ont des réserves pour rendre les effets du protoxyde d'azote insignifiants, sauf si l'exposition est répétée et prolongée (abus de protoxyde d'azote). Vitamine B12 les niveaux doivent être vérifiés chez les personnes présentant des facteurs de risque pour la vitamine B12 carence avant d'utiliser l'anesthésie au protoxyde d'azote. [54]

    Développement prénatal Modifier

    Plusieurs études expérimentales chez le rat indiquent que l'exposition chronique de femelles gravides au protoxyde d'azote peut avoir des effets néfastes sur le développement du fœtus. [55] [56] [57]

    Risques chimiques/physiques Modifier

    À température ambiante (20 °C [68 °F]), la pression de vapeur saturée est de 50,525 bar, s'élevant jusqu'à 72,45 bar à 36,4 °C (97,5 °F)—la température critique. La courbe de pression est donc exceptionnellement sensible à la température. [58]

    Comme avec de nombreux oxydants forts, la contamination de pièces par des carburants a été impliquée dans des accidents de fusées, où de petites quantités de mélanges nitreux/carburant explosent en raison d'effets de type "coup de bélier" (parfois appelés "dieseling" - échauffement dû à la compression adiabatique des gaz peut atteindre des températures de décomposition). [59] Certains matériaux de construction courants tels que l'acier inoxydable et l'aluminium peuvent servir de combustibles avec des oxydants puissants tels que l'oxyde nitreux, tout comme les contaminants qui peuvent s'enflammer en raison de la compression adiabatique. [60]

    Il y a également eu des incidents où la décomposition du protoxyde d'azote dans la plomberie a conduit à l'explosion de grands réservoirs. [15]

    The pharmacological mechanism of action of N
    2 O in medicine is not fully known. However, it has been shown to directly modulate a broad range of ligand-gated ion channels, and this likely plays a major role in many of its effects. It moderately blocks NMDAR and β2-subunit-containing nACh channels, weakly inhibits AMPA, kainate, GABAC et 5-HT3 receptors, and slightly potentiates GABAUNE and glycine receptors. [61] [62] It also has been shown to activate two-pore-domain K +
    channels. [63] While N
    2 O affects quite a few ion channels, its anaesthetic, hallucinogenic and euphoriant effects are likely caused predominantly, or fully, via inhibition of NMDA receptor-mediated currents. [61] [64] In addition to its effects on ion channels, N
    2 O may act to imitate nitric oxide (NO) in the central nervous system, and this may be related to its analgesic and anxiolytic properties. [64] Nitrous oxide is 30 to 40 times more soluble than nitrogen.

    The effects of inhaling sub-anaesthetic doses of nitrous oxide have been known to vary, based on several factors, including settings and individual differences [65] [66] however, from his discussion, Jay (2008) [37] suggests that it has been reliably known to induce the following states and sensations:

    • Intoxication
    • Euphoria/dysphoria
    • Spatial disorientation
    • Temporal disorientation
    • Reduced pain sensitivity

    A minority of users also will present with uncontrolled vocalisations and muscular spasms. These effects generally disappear minutes after removal of the nitrous oxide source. [37]

    Euphoric effect Edit

    In rats, N
    2 O stimulates the mesolimbic reward pathway by inducing dopamine release and activating dopaminergic neurons in the ventral tegmental area and nucleus accumbens, presumably through antagonisation of NMDA receptors localised in the system. [67] [68] [69] [70] This action has been implicated in its euphoric effects and, notably, appears to augment its analgesic properties as well. [67] [68] [69] [70]

    It is remarkable, however, that in mice, N
    2 O blocks amphetamine-induced carrier-mediated dopamine release in the nucleus accumbens and behavioural sensitisation, abolishes the conditioned place preference (CPP) of cocaine and morphine, and does not produce reinforcing (or aversive) effects of its own. [71] [72] Effects of CPP of N
    2 O in rats are mixed, consisting of reinforcement, aversion and no change. [73] In contrast, it is a positive reinforcer in squirrel monkeys, [74] and is well known as a drug of abuse in humans. [75] These discrepancies in response to N
    2 O may reflect species variation or methodological differences. [72] In human clinical studies, N
    2 O was found to produce mixed responses, similarly to rats, reflecting high subjective individual variability. [76] [77]

    Anxiolytic effect Edit

    In behavioural tests of anxiety, a low dose of N
    2 O is an effective anxiolytic, and this anti-anxiety effect is associated with enhanced activity of GABAUNE receptors, as it is partially reversed by benzodiazepine receptor antagonists. Mirroring this, animals that have developed tolerance to the anxiolytic effects of benzodiazepines are partially tolerant to N
    2 O . [78] Indeed, in humans given 30% N
    2 O , benzodiazepine receptor antagonists reduced the subjective reports of feeling "high", but did not alter psychomotor performance, in human clinical studies. [79]

    Analgesic effect Edit

    The analgesic effects of N
    2 O are linked to the interaction between the endogenous opioid system and the descending noradrenergic system. When animals are given morphine chronically, they develop tolerance to its pain-killing effects, and this also renders the animals tolerant to the analgesic effects of N
    2 O . [80] Administration of antibodies that bind and block the activity of some endogenous opioids (not β-endorphin) also block the antinociceptive effects of N
    2 O . [81] Drugs that inhibit the breakdown of endogenous opioids also potentiate the antinociceptive effects of N
    2 O . [81] Several experiments have shown that opioid receptor antagonists applied directly to the brain block the antinociceptive effects of N
    2 O , but these drugs have no effect when injected into the spinal cord.

    Conversely, α2-adrenoceptor antagonists block the pain-reducing effects of N
    2 O when given directly to the spinal cord, but not when applied directly to the brain. [82] Indeed, α2B-adrenoceptor knockout mice or animals depleted in norepinephrine are nearly completely resistant to the antinociceptive effects of N
    2 O . [83] Apparently N
    2 O -induced release of endogenous opioids causes disinhibition of brainstem noradrenergic neurons, which release norepinephrine into the spinal cord and inhibit pain signalling. [84] Exactly how N
    2 O causes the release of endogenous opioid peptides remains uncertain.

    Nitrous oxide is a colourless, non-toxic gas with a faint, sweet odour.

    Nitrous oxide supports combustion by releasing the dipolar bonded oxygen radical, and can thus relight a glowing splint.

    N
    2 O is inert at room temperature and has few reactions. At elevated temperatures, its reactivity increases. For example, nitrous oxide reacts with NaNH
    2 at 460 K (187 °C) to give NaN
    3 :

    The above reaction is the route adopted by the commercial chemical industry to produce azide salts, which are used as detonators. [85]

    The gas was first synthesised in 1772 by English natural philosopher and chemist Joseph Priestley who called it phlogisticated nitrous air (see phlogiston theory) [86] or inflammable nitrous air. [87] Priestley published his discovery in the book Experiments and Observations on Different Kinds of Air (1775), where he described how to produce the preparation of "nitrous air diminished", by heating iron filings dampened with nitric acid. [88]

    Early use Edit

    The first important use of nitrous oxide was made possible by Thomas Beddoes and James Watt, who worked together to publish the book Considerations on the Medical Use and on the Production of Factitious Airs (1794). This book was important for two reasons. First, James Watt had invented a novel machine to produce "factitious airs" (including nitrous oxide) and a novel "breathing apparatus" to inhale the gas. Second, the book also presented the new medical theories by Thomas Beddoes, that tuberculosis and other lung diseases could be treated by inhalation of "Factitious Airs". [22]

    The machine to produce "Factitious Airs" had three parts: a furnace to burn the needed material, a vessel with water where the produced gas passed through in a spiral pipe (for impurities to be "washed off"), and finally the gas cylinder with a gasometer where the gas produced, "air", could be tapped into portable air bags (made of airtight oily silk). The breathing apparatus consisted of one of the portable air bags connected with a tube to a mouthpiece. With this new equipment being engineered and produced by 1794, the way was paved for clinical trials, [ éclaircissements nécessaires ] which began in 1798 when Thomas Beddoes established the "Pneumatic Institution for Relieving Diseases by Medical Airs" in Hotwells (Bristol). In the basement of the building, a large-scale machine was producing the gases under the supervision of a young Humphry Davy, who was encouraged to experiment with new gases for patients to inhale. [22] The first important work of Davy was examination of the nitrous oxide, and the publication of his results in the book: Researches, Chemical and Philosophical (1800). In that publication, Davy notes the analgesic effect of nitrous oxide at page 465 and its potential to be used for surgical operations at page 556. [89] Davy coined the name "laughing gas" for nitrous oxide. [90]

    Despite Davy's discovery that inhalation of nitrous oxide could relieve a conscious person from pain, another 44 years elapsed before doctors attempted to use it for anaesthesia. The use of nitrous oxide as a recreational drug at "laughing gas parties", primarily arranged for the British upper class, became an immediate success beginning in 1799. While the effects of the gas generally make the user appear stuporous, dreamy and sedated, some people also "get the giggles" in a state of euphoria, and frequently erupt in laughter. [91]

    One of the earliest commercial producers in the U.S. was George Poe, cousin of the poet Edgar Allan Poe, who also was the first to liquefy the gas. [92]

    Anaesthetic use Edit

    The first time nitrous oxide was used as an anaesthetic drug in the treatment of a patient was when dentist Horace Wells, with assistance by Gardner Quincy Colton and John Mankey Riggs, demonstrated insensitivity to pain from a dental extraction on 11 December 1844. [93] In the following weeks, Wells treated the first 12 to 15 patients with nitrous oxide in Hartford, Connecticut, and, according to his own record, only failed in two cases. [94] In spite of these convincing results having been reported by Wells to the medical society in Boston in December 1844, this new method was not immediately adopted by other dentists. The reason for this was most likely that Wells, in January 1845 at his first public demonstration to the medical faculty in Boston, had been partly unsuccessful, leaving his colleagues doubtful regarding its efficacy and safety. [95] The method did not come into general use until 1863, when Gardner Quincy Colton successfully started to use it in all his "Colton Dental Association" clinics, that he had just established in New Haven and New York City. [22] Over the following three years, Colton and his associates successfully administered nitrous oxide to more than 25,000 patients. [23] Today, nitrous oxide is used in dentistry as an anxiolytic, as an adjunct to local anaesthetic.

    Nitrous oxide was not found to be a strong enough anaesthetic for use in major surgery in hospital settings, however. Instead, diethyl ether, being a stronger and more potent anaesthetic, was demonstrated and accepted for use in October 1846, along with chloroform in 1847. [22] When Joseph Thomas Clover invented the "gas-ether inhaler" in 1876, however, it became a common practice at hospitals to initiate all anaesthetic treatments with a mild flow of nitrous oxide, and then gradually increase the anaesthesia with the stronger ether or chloroform. Clover's gas-ether inhaler was designed to supply the patient with nitrous oxide and ether at the same time, with the exact mixture being controlled by the operator of the device. It remained in use by many hospitals until the 1930s. [23] Although hospitals today use a more advanced anaesthetic machine, these machines still use the same principle launched with Clover's gas-ether inhaler, to initiate the anaesthesia with nitrous oxide, before the administration of a more powerful anaesthetic.

    As a patent medicine Edit

    Colton's popularisation of nitrous oxide led to its adoption by a number of less than reputable quacksalvers, who touted it as a cure for consumption, scrofula, catarrh and other diseases of the blood, throat and lungs. Nitrous oxide treatment was administered and licensed as a patent medicine by the likes of C. L. Blood and Jerome Harris in Boston and Charles E. Barney of Chicago. [96] [97]


    How Laughter Works

    ­First of all, laughter is not the same as humor. Rire is the physiological respo­nse to humor. Laughter consists of two parts -- a set of gestures and the production of a sound. When we laugh, the brain pressures us to conduct both those activities simultaneously. When we laugh heartily, changes occur in many parts of the body, even the arm, leg and trunk muscles.

    Under certain conditions, our bodies perform what the Encyclopedia Britannica describes as "rhythmic, vocalized, expiratory and involuntary actions" -- better known as laughter. Fifteen facial muscles contract and stimulation of the zygomatic major muscle (the main lifting mechanism of your upper lip) occurs. Meanwhile, the respiratory system is upset by the épiglotte half-closing the larynx, so that air intake occurs irregularly, making you gasp. In extreme circumstances, the tear ducts are activated, so that while the mouth is opening and closing and the struggle for oxygen intake continues, the face becomes moist and often red (or purple). The noises that usually accompany this bizarre behavior range from sedate giggles to boisterous guffaws.

    ­Behavioral neurobiologist and pioneering laughter researcher Robert Provine jokes that he has encountered one major problem in his study ­of laughter. The problem is that laughter disappears just when he is ready to observe it -- especially in the laboratory. One of his studies looked at the sonic structure of laughter. He discovered that all human laughter consists of variations on a basic form that consists of short, vowel-like notes repeated every 210 milliseconds. Laughter can be of the "ha-ha-ha" variety or the "ho-ho-ho" type but not a mixture of both, he says. Provine also suggests that humans have a "detector" that responds to laughter by triggering other neural circuits in the brain, which, in turn, generates more laughter. This explains why laughter is contagious.

    Humor researcher Peter Derks describes laughter response as "a really quick, automatic type of behavior." "In fact, how quickly our brain recognizes the incongruity that lies at the heart of most humor and attaches an abstract meaning to it determines whether we laugh," he says.

    In the next section, we'll learn why we laugh.

    One of the key features of natural laughter is its placement in speech, linguists say. Laughter almost always occurs during pauses at the end of phrases. Experts say this suggests that an orderly process (probably neurologically based) governs the placement of laughter in speech and gives speech priority access to the single vocalization channel. This strong relationship between laughter and speech is much like punctuation in written communication -- that's why it's called the punctuation effect.


    What is the density of laughing gas, dinitrogen monoxide, n2o, at a temperature of 325 k and a pressure of 113.0 kpa?

    Where, P is the pressure of the gas (Pa), V is the volume of the gas (m³), m is the number of moles of gas (mol), R is the universal gas constant ( 8.314 J mol ⁻¹ K⁻ ¹) and T is temperature in Kelvin.

    Where, m is number of moles, m is mass and M is molar mass.

    From (2) and (3),
    PV = (m/M) RT

    By rearranging,
    P = (m/VM)RT (4)

    From (1) and (4)
    P = (dRT) / M

    The given data,
    P = 113.0 kPa = 113.0 x 10 ³ Pa
    d = ?
    R = 8.314 J mol ⁻¹ K⁻ ¹
    T = 325 K
    M = 44.0 g/mol = 44.0 x 10⁻³ kg/mol

    By substitution,

    113.0 x 10³ Pa = (d x 8.314 J mol⁻¹ K⁻¹ x 325 K) / 44.0 x 10⁻³ kg/mol

    d = (113.0 x 10³ Pa x 44.0 x 10⁻³ kg/mol) / (8.314 J mol⁻¹ K⁻¹ x 325 K )
    d = 1.84 kg m ⁻ ³

    Hence, the density of the N ₂O at 325 K and 113.0 kPa is 1.84 kg m⁻³.

    Assumption made is "N ₂O gas has an ideal gas behavior".


    Nitrogen fertilizers are incredibly efficient, but they make climate change a lot worse

    Sustainable farming can reduce nitrous oxide emissions. Credit: eutrophication & hypoxia/Flickr, CC BY-SA

    Protoxyde d'azote (N2O) (more commonly known as laughing gas) is a powerful contributor to global warming. It is 265 times more effective at trapping heat in the atmosphere than carbon dioxide and depletes our ozone layer.

    Human-driven N2O emissions have been growing unabated for many decades, but we may have been seriously underestimating by just how much. In a paper published today in Nature Climate Change, we found global emissions are higher and growing faster than are being reported.

    Although clearly bad news for the fight against climate change, some countries are showing progress towards reducing N2O emissions, without sacrificing the incredible crop yields allowed by nitrogen fertilizers. Those countries offer insights for the rest of the world.

    There are a number of natural and human sources of N2O emissions, which have remained relatively steady for millennia. However, in the early 20th century the Haber-Bosch process was developed, allowing industry to chemically synthesize molecular nitrogen from the atmosphere to create nitrogen fertilizer.

    This advancement kick-started the Green Revolution, one of the greatest and fastest human revolutions of our time. Crop yields across the world have increased many times over due to the use of nitrogen fertilizers and other improved farming practices.

    But when soil is exposed to abundant nitrogen in its active form (as in fertilizer), microbial reactions take place that release N2O emissions. The unrestricted use in nitrogen fertilizers, therefore, created a huge uptick in emissions.

    N2O is the third-most-important greenhouse gas after carbon dioxide and methane. As well as trapping heat, it depletes ozone in the stratosphere, contributing to the ozone hole. Once released into the atmosphere, N2O remains active for more than 100 years.

    N₂O concentrations (parts per billion) in air from Cape Grim Baseline Air Pollution Station (Tasmania, Australia) and air contained in bubbles trapped in firn and ice from the Law Dome, Antarctica. N₂O concentrations from these two sites reflect global concentrations, not local conditions. Credit: BoM/CSIRO/AAD.

    Tracking emissions from above

    Conventional analysis of N2O emissions from human activities are estimated from various indirect sources. This include country-by-country reporting, global nitrogen fertilizer production, the areal extent of nitrogen-fixing crops and the use of manure fertilizers.

    Our study instead used actual atmospheric concentrations of N2O from dozens of monitoring stations all over the world. We then used atmospheric modeling that explains how air masses move across and between continents to infer the expected emissions of specific regions.

    We found global N2O emissions have increased over the past two decades and the fastest growth has been since 2009. China and Brazil are two countries that stand out. This is associated with a spectacular increase in the use of nitrogen fertilizers and the expansion of nitrogen-fixing crops such as soybean.

    We also found the emissions reported for those two countries, based on a methodology developed by the Intergovernmental Panel on Climate Change, are significantly lower than those inferred from N2O levels in the atmosphere over those regions.

    This mismatch seems to arise from the fact that emissions in those regions are proportionally higher than the use of nitrogen fertilizers and manure. This is a departure from the linear relationship used to report emissions by most countries.

    There appears to be a level of nitrogen past which plants can no longer effectively use it. Once that threshold is passed in croplands, N2O emissions grow exponentially.

    N₂O emissions from agriculture estimated by using the emissions factors approach of the IPCC (blue), the calculated emission factor in this study (green), and the average of the atmospheric inversions in this study (black). Credit: Thompson et al. 2019 Nature Climate Change

    Reducing N2O emissions from agriculture will be very challenging, given the expected global growth in population, food demand and biomass-based products including energy.

    However, all future emission scenarios consistent with the goals of the Paris Agreement require N2O emissions to stop growing and, in most cases, to decline—between 10% and 30% by mid-century.

    Interestingly, emissions from the U.S. and Europe have not grown for over two decades, yet crop yields across these regions increased or remained steady. Both regions have created strong regulations largely to prevent excess accumulation of nitrogen in soils and into waterways.

    These areas and other studies have demonstrated the success of more sustainable farming in reducing emissions while increasing crop yields and farm-level economic gains.

    A whole toolbox of options is available to increase nitrogen use efficiency and reduce N2O emissions: precision applications of nitrogen in space and time, the use of N-fixing crops in rotations, reduced tillage or no-tillage, prevention of waterlogging, and the use of nitrification inhibitors.

    Regulatory frameworks have shown win-win outcomes in a number of countries. With intelligent adaptions to different nations' and regions' needs, they can also work elsewhere.

    Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.


    Nitrous oxide emissions 300 times more powerful than carbon dioxide are jeopardising Earth's future

    Crédit : Shutterstock

    Nitrous oxide from agriculture and other sources is accumulating in the atmosphere so quickly it puts Earth on track for a dangerous 3℃ warming this century, our new research has found.

    Each year, more than 100 million tons of nitrogen are spread on crops in the form of synthetic fertilizer. The same amount again is put onto pastures and crops in manure from livestock.

    This colossal amount of nitrogen makes crops and pastures grow more abundantly. But it also releases nitrous oxide (N2O), a greenhouse gas.

    Agriculture is the main cause of the increasing concentrations, and is likely to remain so this century. N₂O emissions from agriculture and industry can be reduced, and we must take urgent action if we hope to stabilize Earth's climate.

    Where does nitrous oxide come from?

    We found that N2O emissions from natural sources, such as soils and oceans, have not changed much in recent decades. But emissions from human sources have increased rapidly.

    Atmospheric concentrations of N2O reached 331 parts per billion in 2018, 22% above levels around the year 1750, before the industrial era began.

    Agriculture caused almost 70% of global N2O emissions in the decade to 2016. The emissions are created through microbial processes in soils. The use of nitrogen in synthetic fertilizers and manure is a key driver of this process.

    2000 years of atmospheric nitrous oxide concentrations. Observations taken from ice cores and atmosphere. Credit: BoM/CSIRO/AAD

    Other human sources of N2O include the chemical industry, waste water and the burning of fossil fuels.

    N₂O is destroyed in the upper atmosphere, primarily by solar radiation. But humans are emitting N2O faster than it's being destroyed, so it's accumulating in the atmosphere.

    N₂O both depletes the ozone layer and contributes to global warming.

    As a greenhouse gas, N2O has 300 times the warming potential of carbon dioxide (CO2) and stays in the atmosphere for an average 116 years. It's the third most important greenhouse gas after CO2 (which lasts up to thousands of years in the atmosphere) and methane.

    N2O depletes the ozone layer when it interacts with ozone gas in the stratosphere. Other ozone-depleting substances, such as chemicals containing chlorine and bromine, have been banned under the United Nations Montreal Protocol. N2O is not banned under the protocol, although the Paris Agreement seeks to reduce its concentrations.

    Reducing fertiliser use on farms is critical to reducing N₂O emissions. Crédit : Shutterstock

    The Intergovernmental Panel on Climate Change has developed scenarios for the future, outlining the different pathways the world could take on emission reduction by 2100. Our research found N₂O concentrations have begun to exceed the levels predicted across all scenarios.

    The current concentrations are in line with a global average temperature increase of well above 3℃ this century.

    We found that global human-caused N2O emissions have grown by 30% over the past three decades. Emissions from agriculture mostly came from synthetic nitrogen fertilizer used in East Asia, Europe, South Asia and North America. Emissions from Africa and South America are dominated by emissions from livestock manure.

    In terms of emissions growth, the highest contributions come from emerging economies—particularly Brazil, China, and India—where crop production and livestock numbers have increased rapidly in recent decades.

    N2O emissions from Australia have been stable over the past decade. Increase in emissions from agriculture and waste have been offset by a decline in emissions from industry and fossil fuels.

    Regional changes in N₂O emissions from human activities, from 1980 to 2016, in million tons of nitrogen per year. Data from: Tian et al. 2020, Nature. Credit: Global Carbon Project & International Nitrogen Initiative

    N₂O must be part of efforts to reduce greenhouse gas emissions, and there is already work being done. Since the late 1990s, for example, efforts to reduce emissions from the chemicals industry have been successful, particularly in the production of nylon, in the United States, Europe and Japan.

    Reducing emissions from agriculture is more difficult—food production must be maintained and there is no simple alternative to nitrogen fertilizers. But some options do exist.

    In Europe over the past two decades, N₂O emissions have fallen as agricultural productivity increased. This was largely achieved through government policies to reduce pollution in waterways and drinking water, which encouraged more efficient fertilizer use.

    Other ways to reduce N2O emissions from agriculture include:

    • better management of animal manure
    • applying fertilizer in a way that better matches the needs of growing plants
    • alternating crops to include those that produce their own nitrogen, such as legumes, to reduce the need for fertilizer
    • enhanced efficiency fertilizers that lower N₂O production.
    Global nitrous oxide budget 2007-16. Credit: Adopted from Tian et al. 2020. Nature. Source: Global Carbon Project & International Nitrogen Initiative.

    Getting to net-zero emissions

    Stopping the overuse of nitrogen fertilizers is not just good for the climate. It can also reduce water pollution and increase farm profitability.

    Even with the right agricultural policies and actions, synthetic and manure fertilizers will be needed. To bring the sector to net-zero greenhouse gas emissions, as needed to stabilize the climate, new technologies will be required.

    Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.


    Voir la vidéo: Laughing Gas: How Does Laughing Gas Makes You Laugh - How Nitrous Oxide Works? (Juin 2022).


Commentaires:

  1. Malat

    Mon Dieu! Eh bien et bien!

  2. Vushakar

    Tu as tout à fait raison. Là, je pense que c'est la bonne pensée.

  3. Tioboid

    Où puis-je le trouver?

  4. Walten

    Je suis désolé, mais à mon avis, vous avez tort. Je propose d'en discuter. Écrivez-moi dans PM, cela vous parle.

  5. Lawe

    A mon avis tu te trompes. Je peux défendre ma position. Écrivez-moi en MP, on en parlera.



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