Лабораторная работа №2. Исследование запыленности воздуха рабочей зоны часть 1

• Название: Исследование запыленности воздуха рабочей зоны часть 1
• Дата: 10.03.2020
• Размер: 37.48 Kb.
• Имя файла: Лабораторная работа №2.docx
• Тип: Исследование; #111444

ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

Часть 1

1. Цель работы: изучение процесса загрязнения воздуха рабочей зоны пылью и влияния этого загрязнения на организм человека, практическое ознакомление с методами определения запыленности воздуха рабочей зоны, расчетом пылевой нагрузки, допустимого стажа работы, определением класса условий труда и правилами подбора эффективного средства индивидуальной защиты органов дыхания от пыли.
2. Основные теоретические положения
Пыль – это дисперсная система (аэрозоль), состоящая из твердых частиц, взвешенных в газовой фазе (воздухе). Пыль, образующаяся в результате производственной деятельности, называется промышленной и является наиболее распространенным вредным фактором производственной среды в черной металлургии, строительстве и производстве строительных материалов, химической и других отраслях промышленности. Воздействию пыли могут подвергаться большие группы работающих.

Производственную пыль классифицируют по происхождению, способу образования и размерам частиц (дисперсности).

По происхождению пыль разделяют на органическую, неорганическую и смешанную. Органическая пыль может быть естественной, животного и растительного происхождения (древесная, льняная, костяная, шерстяная и др.) и искусственной (пыль пластмасс, резины, смол и других продуктов). Неорганическая пыль может быть минеральной (кварцевой, силикатной, асбестовой, цементной и др.) и металлической (железной, цинковой свинцовой и др.). К смешанным видам относится пыль, образующаяся в металлургических, во многих химических и других производствах.

В зависимости от способа образования различают аэрозоли дезинтеграции и конденсации. Аэрозоли дезинтеграции образуются при механическом измельчении, дроблении и разрушении твердых веществ. Аэрозоли конденсации образуются при термических процессах возгонки твердых веществ (плавлении, электросварке и др.) вследствие охлаждения и конденсации паров металлов и неметаллов. Нередко встречаются аэрозоли, дисперсная фаза которых содержит частицы, образующиеся как при измельчении, так и конденсации паров (шлифовально-полировальных, заточных работах и др.).

В зависимости от дисперсности различают видимую пыль, микроскопическую, ультрамикроскопическую

Пыль характеризуется совокупностью свойств, определяющих поведение ее в воздухе, превращение ее в организме, действие на организм. Из различных свойств промышленной пыли наибольшее значение для промышленной безопасности и безопасности работающих имеют химический состав пыли, растворимость, дисперсность, взрывоопасность, форма, электрозаряженность.

В зависимости от химического состава пыль может оказывать на организм работающего фиброгенное, раздражающее, токсическое, аллергическое действие. Первостепенное значение для развития пылевых заболеваний имеет минералогический состав пыли, особенно содержание в пыли диоксида кремния. Вдыхание такой пыли вызывает заболевание «силикоз», при котором легочная ткань поражается фиброзным процессом (фиброз легких). Это может привести к смертельному исходу, т.к. эффективных способов лечения силикоза пока не найдено.

Растворимость пыли, зависящая от химического состава, имеет определенное гигиеническое значение. Некоторые пыли, например сахарная, быстро растворяясь в организме, не оказывает на него вредного действия. Нерастворимая, в частности, волокнистая пыль надолго задерживается в воздухоносных путях, нередко приводя к развитию патологического состояния. Хорошая растворимость токсических пылей способствует быстрому развитию явлений отравления.

Степень дисперсности пыли является важным гигиеническим параметром, т.к. с ним связана скорость оседания пыли, глубина проникновения в органы дыхания, патогенность. Например, частицы ультрамикроскопической пыли, типичным примером которых является дым, могут, взаимодействуя с такими газами, как СО, СО₂, метан стать источником отравлений, и, кроме того, быть носителями микробов, бактерий, клещей.

Медицинские исследования показали, что пыль с размером частиц до 5 мкм задерживается в легких. Проникая в альвеолы, частицы пыли могут частично или полностью растворяться в лимфе. В зависимости от степени токсичности вредное воздействие пыли может вызывать развитие специфических процессов в организме (образование патологической соединительной ткани – фиброзы) и неспецифических патологических заболеваний, таких как различные виды воспалений, туберкулез, рак легких. Частицы большего размера задерживаются в верхних дыхательных путях и выводятся из организма при выдохе, чихании и откашливании.

Пылевые частицы, сорбируя (поглощая) кислород воздуха, становятся легко воспламеняющимися при наличии источников тепла, что повышает опасность производства. Известны взрывы металлургической, каменноугольной, пробковой, мучной и другой пыли. Для различных видов пыли взрывоопасная кон­центрация вещества неодинакова. Она зависит от дисперсности, содержания летучих, зольности и температуры источника воспламенения.

Значительные концентрации пыли снижают видимость вследствие поглощения светового потока плотными частицами и рассеяния света. Аэрозоли дезинтеграции с неправильной формой частиц способны более длительное время сохраняться в воздухе. Аэрозоли конденсации металлов округлой формы со значительным удельным весом быстрее оседают и легче проникают в легочную ткань.

Твердость частиц пыли не имеет большого значения в развитии патологии например, пыль корунда, более твердого вещества, не так вредна как пыль кварца, вещества менее твердого.

Электрозаряженность оказывает влияние на поведение частиц в воздухе и ее осаждение. Аэрозоли дезинтеграции имеют большую величину заряда, чем аэрозоли конденсации. Электроотрицательно заряженные пыли задерживаются в органах дыхания в большей степени, чем нейтральные.

Основными пылевыми профессиональными заболеваниями являются пневмокониозы (силикозы, металлокониозы, антракозы), хронический бронхит и заболевания верхних дыхательных путей. Возможны пылевые заболевания глаз (коньюктивиты) и кожи (дерматиты и экземы).

Основными мерами профилактики пылевых заболеваний являются:

1) гигиеническое нормирование ПДК пыли в воздушной среде;

2) технологические мероприятия по устранению образования пыли;

3) санитарно-технические мероприятия (отсос пыли, вентиляция и т.д.);

4) индивидуальные средства защиты;

5) лечебно-профилактические мероприятия (периодический медосмотр и т.д.).

Согласно существующему положению на каждом производстве систематически контролируется запыленность воздуха, степень ее дисперсности и состав пыли. Запыленность воздуха можно определить гравиметрическим, счетным, электрическим и фотоэлектрическим методами.
3. Практическая (лабораторная) часть

3.1. Расчет пылевой нагрузки и определение класса условий руда работающего
Пылевая нагрузка на органы дыхания работающего – это реальная или прогностическая величина суммарной экспозиционной дозы пыли, которую рабочий вдыхает за весь период фактического или предполагаемого профессионального контакта с фактором.

Пылевая нагрузка, мг, определяется по формуле:

(1)

где С – фактическая среднесменная концентрация пыли в зоне дыхания работника, мг/м³; N – число рабочих смен в календарном году; Т – количество лет контакта с аэрозолями преимущественно фиброгеного действия; Q – объем легочной вентиляции за смену, м³.

Объем легочной вентиляции определяется в зависимости от категории тяжести работ согласно СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»:

• 
  для работ категорий Ia – Ib объем легочной вентиляции за смену составляет – 4 м³;
  
• 
  для работ категорий IIa – IIb - 7 м³;
  
• 
  для работ категории III – 10 м³.
  

Полученное значение пылевой нагрузки сравнивают с контрольной пылевой нагрузкой, мг, определяемой по формуле:

(2)

где ПДК_р.з. – среднесменная предельно допустимая концентрация пыли в воздухе рабочей зоны, мг/м³, значения ПДК_р.з. для некоторых веществ приведены в приложении 1.

Определяют кратность превышения КПН:

(3)

По кратности превышения определяют класс условий труда по табл. 1.

Таблица 1

Классы условий труда в зависимости от содержания в воздухе рабочей зоне аэрозолей преимущественно фиброгенного действия и пылевых нагрузок на органы дыхания

Показатель	Класс условий труда
	Допустимый	Вредный					Опасный**
	2	3.1	3.2	3.3	3.4	4
Превышение ПДК, раз
Концентрация пыли	≤ПДК	1,1-2,0	2,1-5,0	5,1-10,0	>10
Превышение КПН, раз
Пылевая нагрузка, ПН*	≤КПН	1,1-2,0	2,1-5,0	5,1-10,0	>10
Пылевая нагрузка для пылей с выраженным фиброгенным действием (ПДК ≤ 1 мг/м3), а также для асбестсодержащих пылей	≤КПН	1,1-1,5	1,6-3,0	3,1-5,0	>5

* За исключением пылей, обладающих выраженным фиброгенным действием и имеющих ПДК ≤ 1 мг/м³, а также для асбестсодержащих пылей.

** Органическая пыль в концентрациях, превышающих 200-400 мг/м³, представляет опасность для возникновения пожаров и взрывов.
3.2. Определение допустимого стажа работы
Допустимый стаж работы при данной концентрации пыли определяется по формуле:

(4)

где КПН₂₅ – контрольная плевая нагрузка за период 25-летнего контакта с пылью, мг, определяемая по формуле:

(5)
3.3. Расчет коэффициента защиты и подбор марки респиратора
Коэффициент защиты К_з выражает кратность снижения респиратором концентрации вредного вещества во вдыхаемом воздухе до содержания, не превышающего ПДК.

Расчет коэффициента защиты производится по формуле:

(6)

Выбор марки респиратора осуществляется по максимальной концентрации пыли, коэффициенту защиты с учетом обеспечения минимально возможных показателей массы, сопротивления и ограничения поля зрения. Технические характеристики респираторов приведены в приложении 2.

Задание
Рабочий работал в контакте с пылью вида А, в течение Х лет. Фактическая среднесменная концентрация пыли составляла С, категория работ – Е по данным табл. 2).

Определить

1) ПН;

2) КПН;

3) класс условий труда;

4) допустимый стаж работы;

5) коэффициент защиты;

6) подобрать марку респиратора.
Таблица 2

Задание

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9		10
А	60 % SiO2 кристаллич.		6 % SiO2 кристаллич.		Угольная пыль (15 % SiO2)					12 % SiO2 кристаллич.
Х	15	20	17	10	11	12	13	14	15		16
C	10	11	12	13	14	15	15,5	16	16,5		17
Е	III	IIa	III	IIa	III	III	III	IIa	IIb		III

Вариант	11	12	13	14	15	16	17	18	19		20
А	60 % SiO2 кристаллич.		6 % SiO2 кристаллич.		Угольная пыль (15 % SiO2)					12 % SiO2 кристаллич.
Х	17	19	15	11	13	14	18	10	16		12
C	14,5	13,5	12,5	15	12	17	14	16,5	16		11
Е	IIb	IIa	III	IIb	IIa	IIb	III	III	III		IIa

Приложение 1

Предельные допустимые массовые концентрации пыли некоторых вредных веществ в воздухе рабочей зоны (ПДК_Р.З.)

Вещество	Значение ПДКР.З., мг/м3	Класс опасности
Кремнийсодержащие пыли: а) диоксид кремния кристаллический при содержании его в пыли свыше 70% (кварцит, динас и др.)	1	3
б) диоксид кремния аморфный в виде аэрозоля конденсации при содержание его в пыли от 10 до 60%	2	3
в) диоксид кремния аморфный в виде аэрозоля конденсата (более 60%)	1	3
г) диоксид кремния аморфный в смеси с оксидом марганца в виде аэрозоля конденсации с содержанием не более 10% каждого	1	3
д) диоксид кремния кристаллический при содержании его в пыли от 10 до 70% (гранит, шамот и др.)	2	3
е) диоксид кремния кристаллический при содержании его в пыли от 2 до 10%	4	3
Пыль железного агломерата	4	3
Пыль марганца	0,3	2
Пыль никеля	0.05	1
Пыль свинца и его неорганических соединений	0.01	1
Сажи черные промышленные с содержанием 3.4.бензопирена не более 35 мг на 1кг	4	3
Пыль угольная с содержанием диоксида кремния более 10%	2	3
Пыль угольная с содержанием диоксида кремния менее 10%	4	3
Пыль угольная без диоксида кремния	10	3
Пыль легированной стали	6	3
Пыль талька	4	3
Пыль цемента	5	3
Пыль искусственных абразивов	5	2
Пыль чугуна	6	3

Приложение 2

Основные технические характеристики противопылевых респираторов

Название марка	Максимальная концентрация пыли, мг/м3	Коэффициент защиты	Ограничение поля зрения, %	Масса, г	Сопротивление, Па		Ограничения в применении
					вдоху	выдоху
ШБ-1 Лепес- ток-200	100	100 и более	12	12	35	35	Непригоден при влажных осадках, низких температурах и горячих цехах
Лепесток-40	100	от 10 до 100	12	12	17	17
Лепесток-5	100	менее 10	12	12	7	7
Кама-200	200	от 10 до 100	14	14	30	30
Снежок П У-2К РП-Км	100 100 50	от 10 до 100 от 10 до 100 от 10 до 100	20 14 17	65 60 90	15 60 60	65 70 40
Астра-2	400	100 и более	25	220	31	30
Ф-62Ш	400	от 10 до 100	19	250	40	37
РПА-1	1000	от 10 до 100	25	200	25	35

Часть 2

Цель работы: познакомиться с источниками радиации, единицами измерения ионизирующих излучений и методами оценки радиационного фона.
Теоретическая часть

Радиоактивность – это способность некоторых атомных ядер превращаться в ядра других атомов с испусканием частиц (т. е. с образованием ионизирующего излучения).

Ионизирующее излучение – это потоки частиц (электронов, протонов, нейтронов и пр.), включая кванты физических полей (преимущественно электромагнитного), прохождение которых через вещество приводит к ионизации (т.е. образованию ионов) и возбуждению его атомов и молекул.

Альфа-частицы представляют собой ядра гелия (положительно заряженные). Эти частицы относительно большие и тяжелые, поэтому они обладают большой ионизационной и малой проникающей способностями. Их пробег в воздухе составляет всего несколько сантиметров, а в воде до 150 мкм. Но при попадании внутрь организма (через органы дыхания, с пищей) могут вызвать большие разрушения.

Бета-частицы – это электроны. Их пробег в воздухе составляет порядка нескольких метров. Тонкая одежда способна остановить поток радиации. Чтобы получить дозу облучения, источник должен попасть внутрь организма.

Гамма-излучение и Х-лучи (рентгеновские лучи) – электромагнитные излучения высокой энергии и высокой частоты. Обладают большой проникающей способностью. Ионизирующая способность значительно меньше, чем у альфа- и бета-частиц. Гамма-радиация – это единственный из трех типов радиации, способный облучить организм снаружи.

Для характеристики воздействия ионизирующего излучения на организм используют следующую систему понятий и единиц измерения.

Мерой количества радиоактивного вещества, выражаемой числом радиоактивных превращений в единицу времени, является активность. В СИ за единицу активности принято 1 ядерное превращение в секунду (распад/с). Эта единица получила название беккерель. Внесистемной единицей измерения активности является кюри – это активность такого количества вещества, в котором происходит 3,7*10¹⁰ актов распада в 1 секунду. 1 Ки соответствует активности 1 г радия.

Доза – это количество энергии, переданной организму через излучение (радиацию).

Экспозиционная доза – ионизационный эквивалент энергии, переданной фотонами фиксированному объему воздуха (характеризует источник излучения).

Единица измерения СИ – 1 Кл/кг, это такая доза, при которой в 1 кг сухого воздуха образуются ионы, несущие заряд в 1 Кл электричества каждого знака.

Внесистемная единица измерения – 1 Р (Рентген).

1 Р = 2,58·10^-4 Кл/кг.

Поглощенная доза – это величина энергии, переданная излучением единице массы вещества.

Единица измерения – 1 Гр (Грей). 1 Гр = 1 Дж/кг.

1 Гр – очень большая единица.

1 Гр = 100 рад, 1 рад = 100 эрг/г.

Энергетический эквивалент 1 рентгена для воды и биологических тканей равен 93 эрг/г, то есть 100 Р примерно соответствует 1 Гр.

Эквивалентная доза учитывает вид излучения при его действии на биологический объект.

Единица измерения – 1 Зв (Зиверт).

1 Зв = 1 Гр х К,

где К – поправочный коэффициент, учитывающий вид излучения:

для гамма- и рентгеновского излучения К=1;

для бета-излучения К= 15 в зависимости от энергии бета-частиц;

для протонов и нейтронов К=10;

для альфа-частиц К=20.

Скорость набора дозы ионизирующих излучений характеризуется мощностью дозы, определяемой как отношение величины набранной дозы ко времени, за которое она была получена:

P = D/T,

где P – мощность дозы ионизирующих излучений, P/ч; D – суммарная доза облучения, P; T – время облучения, ч.

Таблица 3

Опасность различных доз облучения для человека

№ п/п	Доза	Источник излучения
1	2,0 мЗв	фоновое излучение за год
2	0,01 мкЗв	просмотр одного хоккейного матча или 2-3 серий «мыльной оперы»
3	0,37 мЗв	облучение при флюорографии
4	0,5 мЗв	допустимое облучение населения за год
5	0,05 Зв	облучение (допустимое) персонала АЭС
6	0,10 Зв	допустимое аварийное облучение населения (разовое)
7	0,25 Зв	допустимое аварийное облучение персонала АЭС (разовое)
8	0,30 Зв	облучение при рентгеноскопии желудка (местное)
9	0,75 Зв	кратковременные изменения состава крови
10	0,10 Зв	нижний уровень развития легкой степени лучевой болезни
11	4,0 Зв	тяжелая степень лучевой болезни
12	0,5 - 0,6 Зв	смертельная доза для человека

Разные органы и ткани не одинаково чувствительны к облучению. Наиболее подвержены облучению семенники, красный костный мозг, молочные железы, легкие, желудочно-кишечный тракт, менее страдают яичники, мышцы, относительно устойчивы кожа, костная ткань.

Разные радионуклиды обладают разной биологической опасностью в связи с тем, что в неодинаковой степени вовлекаются в физиологические процессы. Например, радиоактивный йод (I-131) избирательно накапливается в щитовидной железе, цезий (Cz-137 и Cz-134) напоминает по своим свойствам калий и накапливается в мышцах, стронций (Sr-90) замещает в костях кальций и облучает красный костный мозг.

Основные пути радиоактивного заражения местности – это применение ядерного оружия и аварии на атомных электростанциях. Среди источников искусственной радиации на первое место выходят медицинские обследования (рентгеновские снимки, компьютерная томография и т.п.). Естественные источники радиации можно разделить по происхождению на земные и космические. Космическое излучение частично поглощается атмосферой, поэтому радиационный фон усиливается на высоте (при подъеме в горы, при полете на самолетах). Источниками земной радиации служат горные породы, обогащенные радионуклидами (уран U-238 – в гранитах, торий Th-232 – в песках), термальные воды, каменный уголь и т.д. Поэтому в ряде районов земного шара естественный радиационный фон может превышать средний уровень в несколько раз. Инертный газ радон Rn-222 выделяется некоторыми горными породами и накапливается в шахтах, колодцах, подвальных и непроветриваемых помещениях.
Практическая (лабораторная) часть

Для определения дозы радиоактивного излучения применяют расчетные и измерительные методы. По таблице 3 можно рассчитать общую дозу облучения, полученную человеком за год, если знать вклад каждого источника излучения в общий радиационный фон.

Таблица 4

Вклад различных источников радиации в общую дозу

облучения человека

Источник ионизирующего излучения	Доза мЗв/год
Радон в Вашем доме Космическое излучение Если Ваш дом из кирпича, бетона или камня Для учета высоты Вашего дома прибавить 0,03 мЗв на каждые 100 м выше уровня моря: Н.Новгород – 30-60 м Тбилиси – 1100 м Радиация от земли Радиоактивность воды, пищи и воздуха Глобальные выпадания от испытания ядерного оружия Рентгеноскопия кишечной полости Рентгеноскопия грудной полости Флюорография грудной клетки Полет на самолете 1 мбэр на каждые 2500 км полета Если Вы живете в 8 км зоне от АЭС Проживание вблизи ТЭС (уголь) Проживание вблизи ТЭС (мазут) Просмотр телепередач	1,26 0,26 0,07 0,01-0,02 0,33 0,38 0,24 0,02 2,10 9,00 3,70 0,01 0,003 0,025 0,005 0,005-,01
Ваша годовая доза радиационного облучения