Говно Джека. Лабораторная работа 7 определение и нормирование вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений
 Скачать 0.66 Mb.
|
|
1 Лабораторная работа № 7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ И НОРМИРОВАНИЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ Цель работы: ознакомиться с требованиями, предъявляемыми к качеству воздуха рабочей зоны, методами и приборами газового анализа; выполнить практические замеры концентраций газов и паров в воздухе производственных помещений и сравнить их с санитарными нормами. Приборы и оборудование: УГ-2, ГХ-4, ПГФ 2М1-ИЗГ. 1. Общие положения Человек в состоянии покоя за 1 мин вдыхает 6–8 л воздуха, при работе этот объем увеличивается и может достигать 100–120 л/мин. Поэтому присутствие даже небольших количеств вредных веществ в воздухе рабочей зоны может при- вести к отравлениям и заболеваниям. Пары и газы, возникающие в производ- ственном процессе и при хранении химических веществ, могут проникать в ор- ганизм человека через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, неповре- жденную кожу и при этом воздействовать на его ткани и биохимические систе- мы, вызывая нарушения процессов нормальной жизнедеятельности. Вредные вещества – вещества, которые при контакте с организмом чело- века могут вызвать профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами, как в процессе воздей- ствия вещества, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Вредные вещества могут поступать в организм человека тремя путями: че- рез легкие, желудочно-кишечный тракт и неповрежденный кожный покров. Через дыхательные пути вредные вещества проникают в организм в виде паров, газов и пыли; через желудочно-кишечный тракт – чаще всего с загрязненных рук, но также и вследствие заглатывания пыли, паров, газов; через кожу прони- кают органические химические вещества преимущественно жидкой, масляни- стой и тестообразной консистенции. С биологической точки зрения весьма важно знать возможные пути про- никновения вредных веществ в организм. От этого зависит эффект их воздей- ствия. Наиболее опасным путем попадания вредных веществ в организм являются органы дыхания. Поверхность легочных альвеол при среднем их растяжении равна 90–100 м 2 , толщина же альвеолярных мембран колеблется в пределах 0,004–0,01 мм, поэтому в легких создаются благоприятные условия для прони- кания газов, паров и пыли в кровь без каких-либо химических превращений под действием защитных реакций организма. Через неповрежденный кожный покров могут проникать химические веще- ства, которые хорошо растворяются в жирах (углеводороды ароматического и 2 жирного ряда, их производные, металлоорганические соединения и др.). Количество вредных веществ, которое может проникнуть через кожу, находится в прямой зависимости от их растворимости, величины поверхности соприкосновения с кожей и скорости кровотока. Проникновение через кожу – менее опасный путь отравления организма, поскольку всасывание вещества через кожу идет достаточно медленно, а, кроме того, кровь, в которую попали эти вещества, вначале проходит печень, а затем уже направляется к жизненно важным органам, т. е. таким образом частично вредные вещества могут быть выведены из организма. В производственных условиях поступление вредных веществ в организм через желудочно-кишечный тракт наблюдается сравнительно редко. В желу- дочно-кишечном тракте по сравнению с легкими условия всасывания веществ затруднены. Это объясняется тем, что, во-первых, желудочно-кишечный тракт имеет относительно небольшую поверхность; во-вторых, кислая среда желу- дочного сока может изменить химические вещества, превратив их в менее ток- сичные; в-третьих, вещества, всосавшиеся в кровь, проходят вначале через пе- чень, где частично могут задерживаться и выводиться из организма. В практической работе знание путей поступления вредных веществ в орга- низм определяет меры профилактики отравления. По распределению в тканях и прониканию в клетки химические вещества можно разделить на две основные группы: неэлектролиты и электролиты. Неэлектролиты, растворяющиеся в жирах и липоидах, способны в большом количестве и достаточно быстро проникать в клетку, а потому наиболее опасны для человека. Распределение неэлектролитов в организме определяется в основном усло- виями кровоснабжения органов и тканей. Органы и ткани, имеющие богатую кровеносную систему (мозг, например), насыщаются неэлектролитами быстрее всего. Однако при прекращении поступления их в организм эти органы и ткани быстрее всего освобождаются от токсических веществ. В конечном счете неэлек- тролиты после прекращения поступления их в организм распределяются во всех тканях равномерно. Способность электролитов проникать в клетку резко ограничена и зависит от заряда поверхностного слоя клетки. Если поверхность клетки заряжена отри- цательно, она не пропускает анионов, а при положительном заряде она не про- пускает катионов. К особенностям распределения в организме электролитов относится, преж- де всего, их способность быстро удаляться из крови и, накапливаясь в отдель- ных органах, образовывать в организме «депо». Так, для свинца и фтора «депо» образуется в костях, для ртути – в печени и почках, для марганца – в печени. Поступившие в организм вредные вещества подвергаются под действием защитных реакций разнообразным превращениям. Почти все органические и неорганические вещества подвергаются превра- щениям путем различных химических реакций (окисления, восстановления, гид- ролиза и т. д.). Не подвергаются превращениям лишь химически инертные веще- ства, как, например, бензин, выделяющийся из организма в неизмененном виде. 3 Результатом превращения вредных веществ в организме большей частью является их обезвреживание, поскольку вновь образующиеся продукты менее токсичны. Однако имеются исключения из этого общего правила, когда в ре- зультате превращений образуются более токсичные вещества. Например, мети- ловый спирт окисляется в организме до формальдегида и муравьиной кислоты; метилацетат гидролизуется и расщепляется на метиловый спирт и уксусную кислоту. Из организма вредные вещества могут выделяться через легкие, почки, же- лудочно-кишечный тракт, кожу. Через легкие выделяются летучие вещества, не изменяющиеся или медленно изменяющиеся в организме (бензин, бензол, хло- роформ, этиловый эфир и др.). Через почки выделяются хорошо растворимые в воде вещества и продукты их превращения в организме. Плохо растворимые вещества, например тяжелые металлы – свинец, ртуть, марганец и другие, выделяются через почки медленно. Через желудочно-кишечный тракт выделяются плохо растворимые или не- растворимые вещества – свинец, ртуть, марганец, сурьма и др. Через кожу сальными железами выделяются все растворимые в жирах веще- ства. Все производственные вредные вещества оказывают общее действие на ор- ганизм. При этом для ряда токсических веществ характерно преимущественное действие в точке своего приложения (кислоты, щелочи), другие же оказывают резорбтивное воздействие (действие после всасывания в кровь). Некоторые вещества кроме общего оказывают избирательное действие по отношению к тем или иным органам и системам. Окись углерода, например, обладает высоким сродством к гемоглобину, образуя с ним карбоксигемогло- бин. Избирательным воздействием на гемоглобин обладают также нитро- и аминопроизводные бензола и его гомологов, образуя метгемоглобин. Многие производственные яды являются химическими аллергенами, способ- ными вызывать аллергические реакции: дерматит, бронхиальную астму, крапивни- цу и т. д. В производственных условиях довольно часто происходит комбинирован- ное действие на организм двух или нескольких веществ одновременно. Воз- можны три основных типа комбинированного действия химических веществ: синергизм – когда одно вещество усиливает действие другого вещества; анта- гонизм – когда одно вещество ослабляет действие другого; суммация (адди- тивное действие) – когда действие веществ суммируется. В большинстве случаев производственные яды в сочетании действуют по типу суммации. Некоторые вещества, попадая в организм человека, могут накапливаться в нем, вызывая развитие опухолей. Такие вещества называются канцерогенами. Наиболее распространенными и поэтому представляющими наибольшую опасность считаются химические канцерогенные вещества. Однако при соот- ветствующих условиях (мощность дозы, длительность облучения) возможны заболевания раком кожи от воздействия рентгеновских и γ-лучей. Таким образом, по характеру воздействия на организм человека вредные 4 вещества подразделяются на шесть групп: общетоксические – вызывающие общее поражение организма (оксид уг- лерода, цианистые соединения, ртуть, свинец, мышьяк и др.); раздражающие – поражающие поверхность тканей дыхательного тракта и слизистые оболочки (аммиак, хлор, ацетон, оксиды азота и др.); сенсибилизирующие – вызывающие повышение реактивной способности организма, его клеток и тканей на внешнее раздражение, проявляющееся в ал- лергических реакциях организма (формальдегид, растворители и лаки на основе нитро- и нитрозосоединений и др.); мутагенные – воздействующие на генетический аппарат клетки (свинец, радиоактивные вещества и др.); канцерогенные – вызывающие образование в организме злокачественных опухолей (асбест, никель, окислы хрома и др.); влияющие на репродуктивную функцию организма (ртуть, марганец, свинец, стирол и др.). При неправильной с гигиенической точки зрения организации труда и от- сутствии специальных мер профилактики вредные вещества могут вызвать профессиональные отравления. По характеру возникновения и течения они де- лятся на острые и хронические. Острые профессиональные отравления возникают за короткий срок, не бо- лее одной смены, часто мгновенно, при вдыхании больших концентраций паров или газов. Хронические отравления происходят при вдыхании малых концентраций ядов в течение длительного времени, при этом симптомы отравления нарастают постепенно. Хронические отравления возникают либо вследствие постепенного накопления в организме самого яда (материальная кумуляция), либо, что быва- ет чаще, в результате суммирования изменений в организме, вызванных воз- действием яда (функциональная кумуляция). Наконец, производственные яды, помимо острого или хронического отрав- ления, могут оказывать так называемое общее, неспецифическое действие – по- нижение общей неспецифической сопротивляемости другим вредным воздей- ствиям, в частности инфекциям. При любой форме отравления характер действия вредного вещества опре- деляется степенью его физиологической активности – токсичностью. Токсичность вещества зависит от ряда факторов: его состава и строения, физико-химических свойств и агрегатного состояния, концентрации в воздухе, путей проникновения в организм, продолжительности действия, дозы, а также от особенностей состояния организма человека. Чем выше дисперсность, тем легче проникают вещества в организм и тем сильнее их вредное действие. С увеличением растворимости веществ в воде и жирах возрастает их токсичность. Действие ядовитого вещества на организм может быть местными общим. Типичным местным действием обладают газы и пары, вызывающие раздраже- ние слизистых оболочек носа, горла, бронхов (пощипывание, сухой кашель и 5 др.) и глаз (резь, боль, слезотечение). Большинство промышленных ядов обладает резорбтивным действием, проявляя свою токсичность после всасывания в кровь. Для оценки вредности химических веществ в воздухе рабочей зоны уста- навливаются предельно допустимые концентрации (ПДК). Предельно допустимая концентрация – концентрация вредного веще- ства, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч и не более 40 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не должна вызывать забо- леваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. При отсутствии утвержденного значения ПДК временно можно пользо- ваться величиной ОБУВ (ориентировочно безопасного уровня воздействия). ОБУВ устанавливается, как правило, на период, предшествующий проек- тированию производства. Он рассчитывается исходя из физико-химических свойств веществ или путем интерполяций и экстраполяций в рядах, близких по строению соединений, или по показателям острой опасности. ОБУВ должны пересчитываться через два года после утверждения или заменяться ПДК с уче- том накопленных данных о соотношении здоровья работающих с условиями труда. ОБУВ не должны применяться при проектировании производства. По степени воздействия на организм человека вредные вещества cогласно ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ «Вредные вещества. Классификация и общие требова- ния безопасности» подразделяются на 4 класса: 1 – вещества чрезвычайно опасные (ванадий и его соединения, оксид кад- мия, карбонил никеля, озон, ртуть, свинец и его соединения, терефталевая кис- лота, тетраэтилсвинец, фосфор желтый и др.); 2 – вещества высокоопасные (оксиды азота, дихлорэтан, карбофос, марга- нец, медь, мышьяковистый водород, пиридин, серная и соляная кислоты, серо- водород, сероуглерод, тиурам, формальдегид, фтористый водород, хлор, рас- творы едких щелочей и др.); 3 – вещества умеренно опасные (камфара, капролактам, ксилол, нитро- фоска, полиэтилен низкого давления, сернистый ангидрид, спирт метиловый, толуол, фенол, фурфурол и др.); 4 – вещества малоопасные (аммиак, ацетон, бензин, керосин, нафталин, ски- пидар, спирт этиловый, оксид углерода, уайт-спирит, доломит, известняк, магне- зит и др.). Класс опасности вредных веществ устанавливают в зависимости от норм и показателей, указанных в табл. 7.1. Отнесение вредного вещества к классу опасности производят по показате- лю, значение которого является максимальным. Средняя смертельная доза при введении в желудок – доза вещества, вы- зывающая гибель 50% животных при однократном введении в желудок. Средняя смертельная доза при нанесении на кожу – доза вещества, вы- зывающая гибель 50% животных при однократном нанесении на кожу. Средняя смертельная концентрация в воздухе – концентрация вещества, 6 вызывающая гибель 50% животных при двух-четырехчасовом ингаляционном воздействии. Таблица 7.1 Показатели токсичности вредных веществ Наименование показателя Норма для класса опасности 1 2 3 4 Предельно допустимая кон- центрация (ПДК) вредных ве- ществ в воздухе рабочей зоны, мг/м 3 Менее 0,1 0,1–1,0 1,1–10,0 Более 10,0 Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг Менее 15 15–150 151–5 000 Более 5 000 Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг Менее 100 100–500 501–2 500 Более 2 500 Средняя смертельная концен- трация в воздухе, мг/м 3 Менее 500 500–5 000 5 001– 50 000 Более 50 000 Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО) Более 300 300–30 29–3 Менее 3 Зона острого действия Менее 6,0 6,0–18,0 18,1–54,0 Более 54,0 Зона хронического действия Более 10,0 10,0–5,0 4,9–2,5 Менее 2,5 Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО) – от- ношение максимально достижимой концентрации вредного вещества в воздухе при 20 С к средней смертельной концентрации вещества для мышей. Зона острого действия – отношение средней смертельной концентрации вредного вещества к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выхо- дящих за пределы приспособительных физиологических реакций. Зона хронического действия – отношение минимальной (пороговой) кон- центрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне це- лостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций, к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей вредное дей- ствие в хроническом эксперименте по 4 ч, пять раз в неделю на протяжении не менее четырех месяцев. Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений должно соответствовать санитарно-гигиеническим требованиям, приведенным в Санитарных нормах, правилах и гигиенических нормативах «Перечень регламентированных в воздухе рабочей зоны вредных веществ», утвержденных Постановлением Министерства здравоохранения Республики Беларусь № 240 от 31 декабря 2008 г. Санитарные нормы устанавливают величины предельно допустимых кон- центраций (ПДК), ориентировочных безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ в воздухе рабочей зоны, предельно допустимые уровни (ПДУ) загрязнения кожных покровов работников вредными веществами. Предельно допустимое содержание вредных веществ в воздухе рабочей зо- 7 ны регламентируется на рабочих местах независимо от их расположения – в производственных помещениях, в горных выработках, на открытых площадках, транспортных средствах для обеспечения производственного контроля за каче- ством производственной среды и профилактики неблагоприятного воздействия вредных веществ на здоровье работников. Рабочая зона – пространство высотой до 2 м над уровнем пола или пло- щадки, где находятся места постоянного или временного (непостоянного) пре- бывания работников. На постоянном рабочем месте работник находится боль- шую часть своего рабочего времени (более 50% или более 2 ч непрерывно); при выполнении работ в различных пунктах рабочей зоны постоянным рабочим ме- стом считается вся рабочая зона. Фактическая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны не должна превышать ПДК. Воздействие вредного вещества на уровне ПДК не ис- ключает нарушение состояния здоровья у лиц с повышенной чувствительно- стью. ПДК устанавливаются в виде максимально разовых (ПДК м.р ) и средне- сменных гигиенических нормативов (ПДК с.с ). Для веществ, способных вызы- вать преимущественно хронические интоксикации (фиброгенные пыли, аэрозо- ли дезинтеграции металлов и др.), устанавливаются среднесменные ПДК, для веществ с остронаправленным токсическим эффектом (ферментные, раздража- ющие яды и др.) устанавливаются максимальные разовые концентрации; для веществ, при воздействии которых возможно развитие как хронических, так и острых интоксикаций, устанавливаются наряду с максимально разовыми и среднесменные ПДК. Среднесменная ПДК – средняя концентрация, полученная при непрерыв- ном или прерывистом отборе проб воздуха при суммарном времени не менее 75% продолжительности рабочей смены, или концентрация средневзвешенная во времени длительности всей смены в зоне дыхания работников на местах по- стоянного или временного их пребывания. Величины ПДК и другие физико-химические свойства некоторых веществ приведены в табл. 7.2. При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вред- ных веществ разнонаправленного действия величины гигиенических норма- тивов остаются такими же, как и при изолированном действии. При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вред- ных веществ однонаправленного действия сумма отношений фактических концентраций каждого из них (К 1 , К 2 ... К n ) в воздухе к их ПДК (ПДК 1 , ПДК 2 ПДК n ) не должна превышать единицы: 1 ПДК К ПДК К ПДК К 2 2 1 1 n n . (7.1) Контроль содержания вредных веществ в воздухе проводится при харак- терных производственных условиях с отбором проб в зоне дыхания на рабочих местах постоянного и временного пребывания работников. При наличии иден- тичного оборудования или выполнении одинаковых операций контроль прово- дится выборочно на отдельных рабочих местах, расположенных в центре и на 8 периферии помещения. Таблица 7.2 Физико-химические свойства некоторых химических веществ Наименование вещества Молеку- лярная масса Концентрационные пределы распростра- нения пламени, % об. ПДК в воздухе рабочей зоны, мг/м 3 Класс опасности нижний верхний Аммиак 17 15 28 20 4 Ацетон 58 2,7 13 200 4 Бензин топлив- ный – 0,96 4,96 100 4 Бензол 78 1,43 7,1 5 2 Гексан 86 1,24 7,5 300 4 Диоксид азота 46 – – 2 3 Диоксид серы 64 – – 10 3 Ксилол 106 1,0 6,2 50 3 Оксид углерода 28 12,5 74 20 4 Сероводород 34 4,3 4,6 10 2 Скипидар 136 0,8 – 300 4 Толуол 92 1,27 6,8 50 3 Содержание вредного вещества в данной конкретной точке определяется следующим суммарным временем отбора проб: для токсических веществ – не менее 15 минут, для веществ преимущественно фиброгенного действия – 30 минут. За данный период времени может быть отобрана одна или несколько последовательных проб через равные промежутки времени. Результаты, полу- ченные при однократном отборе или при усреднении последовательно ото- бранных проб, сравнивают с величинами максимально разовой ПДК. В течение смены и (или) на отдельных этапах технологического процесса в одной точке должно быть последовательно отобрано не менее двух проб. Для аэрозолей преимущественно фиброгенного действия допускается отбор одной пробы. При возможном поступлении в воздух рабочей зоны вредных веществ с остронаправленным механизмом действия должен быть обеспечен непрерыв- ный контроль с сигнализацией о превышении ПДК. Периодичность контроля определяется в зависимости от класса опасно- сти вредного вещества, характера технологического процесса (непрерывный, периодический) и устанавливается: для I класса – не реже 1 раза в 10 дней, II класса – не реже 1 раза в месяц, III и IV классов – не реже 1 раза в квартал. После реконструкции, модернизации, увеличения объема производства, ка- питального ремонта, внедрения новых технологий, сырья и химических ве- ществ, при возникновении (или после) аварийных ситуаций, а также при рас- следовании случаев профессиональных заболеваний, отравлений, контроль воз- духа рабочей зоны осуществляется в обязательном порядке. Среднесменные концентрации определяют для веществ, для которых уста- 9 новлен гигиенический норматив – ПДК с.с . Измерения проводят приборами инди- видуального контроля или по результатам отдельных измерений с расчетом средневзвешенной во времени величины, с учетом пребывания работника на всех (в том числе и вне контакта с контролируемым веществом) стадиях и опе- рациях технологического процесса. Обследование осуществляется на протяже- нии не менее чем 75% продолжительности смены в течение не менее 3 смен. Расчет проводится по формуле 3 2 1 2 2 1 1 с.с К К К К t t t t t t n n , (7.2) где К с.с. – среднесменная концентрация, мг/м 3 ; К 1 , К 2 , ..., К n – средние арифме- тические величины отдельных измерений концентраций вредного вещества на отдельных стадиях (операциях) технологического процесса, мг/м 3 ; t 1 , t 2 , ..., t n – продолжительность отдельных стадий (операций) технологического процесса, мин. Периодичность контроля за соблюдением среднесменной ПДК должна быть не реже одного раза в год. Предельно допустимый уровень загрязнения кожи (ПДУ) вредными веще- ствами устанавливается для поверхности кожных покровов рук работников в миллиграммах на сантиметр квадратный (мг/см 2 ). Контроль загрязнения кожи осуществляют во время технологических про- цессов и операций при наибольшем контакте работников с вредными веще- ствами не менее 3-х раз в смену в соответствии с действующими техническими нормативными правовыми актами. Периодичность контроля за соблюдением ПДУ загрязнения кожи должна со- ответствовать кратности контроля ПДК максимально разовых для воздуха рабо- чей зоны. Значения ПДУ загрязнения кожи рук работающих для некоторых вредных веществ представлены в табл. 7.3. Таблица 7.3 ПДУ загрязнения кожных покровов рук работающих с вредными веществами Наименование веществ ПДУ, мг/см 2 Бензол 0,05 Жирные спирты фракции С 5 –С 10 0,2 Ксилол 1,75 Метанол 0,02 Нитробензол 2,4 Сурьма 0,001/по сурьме Толуидин 0,7 Толуол 0,05 Хлорбензол 0,8 Циклогексанон 1,5 Для контроля воздушной среды применяются лабораторные, индикационные и 10 экспресс-методы. Существуют также автоматические приборы контроля газовой среды. Лабораторные методы очень точны и дают возможность определить мик- роколичества токсичных веществ в воздухе. При применении этого метода бе- рется проба воздуха в производственном помещении и анализируется в лабора- тории. Однако такие методы требуют значительного времени и применяются главным образом в исследовательских работах. Для этой цели используют раз- личные методы химического (объемные и весовые) и физико-химического (фо- токолориметрия, спектроскопия, кулонометрия, хроматография, полярография и др.) анализа. Индикационные методы отличаются простотой, с их помощью можно быстро определить качественный состав загрязнителей. Индикационные мето- ды применяются, когда нежелательно присутствие токсичных веществ даже в малых концентрациях, а при их наличии требуются особые срочные меры (пуск аварийной вентиляции, нейтрализация загазованного участка, применение средств индивидуальной защиты и т. д.). Однако количественное определение токсичных веществ в воздухе при помощи индикационных методов можно произвести весьма ориентировочно. В основу индикационных методов положены цветные реакции между за- грязненным воздухом и поглотительным раствором или реактивной бумажкой. По интенсивности окрашивания поглотителя можно ориентировочно судить о концентрации определяемого вещества в воздухе. Так, бумажка, пропитанная уксуснокислым свинцом, чернеет в присутствии следов сероводорода; бумажка, пропитанная парами диметиламинобензольдегида (бумажка Прокофьева), краснеет в присутствии следов фосгена и т. д. Экспресс-методы служат для качественного и количественного определе- ния концентрации вредных паров и газов непосредственно в рабочей зоне. Для проведения контроля экспресс-методами применяются газоанализаторы марок УГ, химический газоопределитель ГХ, газоанализатор типа ПГФ 2М1-ИЗГ и др. Экспресс-методы преимущественно основаны на получении цветной реак- ции при взаимодействии определяемого вещества с твердым сорбентом – инди- каторным порошком, помещенным в узенькую стеклянную трубку. При проса- сывании загрязненного воздуха через трубку индикаторный порошок окраши- вается на определенную длину, по величине которой судят о концентрации определяемого вещества. Основные положения линейно-колористического ме- тода реализованы в газоанализаторах УГ-1 и УГ-2. Автоматические газоанализаторы непрерывного действия осуществляют обычно непрерывную регистрацию уровня загазованности на диаграммной ленте. Газоанализаторы могут обладать различной чувствительностью. Газоанализаторы, настроенные на уровни ПДК или показатели взрывоопасности, при достижении соответствующей концентрации дают световой или звуковой сигнал, автоматиче- ски включают вентиляцию и т. п. Такие приборы называются газосигнализато- рами. К газосигнализаторам взрывоопасных газов и паров относятся «Сигма-1», «Сигнал-02», «Сигма-1Б» (для паров бензина), ГСА-2, ХОББИТ-Т-Cl 2 (хлор), 11 ХОББИТ-Т-NH 3 (аммиак), ХОББИТ-Т-CO (угарный газ), ОКА-МТ-2 и ОКА-МТ (горючие газы) и др. Из стационарных автоматических газосигнализаторов, определяющих кон- центрации горючих газов, паров и их смесей с воздухом, следует отметить сле- дующие: СГП-1 ХЛЧ (горючие пары нефти и нефтепродуктов); СДК-2 (органи- ческие вещества и их смеси); СВИ-4 (аммиак, ацетон, бензин, бензол, сероводо- род, стирол) и многие другие. Для определения и сигнализации о превышении ПДК токсичных веществ используются газоанализаторы следующих марок: ФКГ-3М (хлор); ФЛС (серо- водород, аммиак, фосген, синильная кислота); ФЛ-550 1М (озон, диоксид азота, сероводород, аммиак, хлор, сернистый газ); ГМК-3 (оксид углерода); ГКП-1 (сернистый ангидрид); ФК (оксиды азота, фтористый водород) и другие. На предприятиях, производственная деятельность которых связана с вред- ными веществами, должны быть разработаны нормативно-технические доку- менты по безопасности труда при производстве, применении и хранении вред- ных веществ; выполнены комплексы организационно-технических, санитарно- гигиенических и медико-биологических мероприятий. Мероприятия по обеспечению безопасности труда при контакте с вредны- ми веществами должны предусматривать: замену вредных веществ менее вредными (например, ограничение при- менения бензола, дихлорэтана, четыреххлористого углерода в рецептуре лаков и красок; замена ртутных контрольно-измерительных приборов безртутными и т. д.); гигиеническую стандартизацию химического сырья и продукции (напри- мер, ограничение содержания мышьяка в серной кислоте, ароматических угле- водородов в бензинах, метилового спирта, фурфурола в гидролизном или суль- фитном спирту и т. д.); рационализацию технологического процесса, аппаратуры и оборудования (например, комплексная механизация и автоматизация процессов с вредными условиями труда, замена периодических процессов непрерывными, исключение операций, связанных с загрязнением воздушной среды вредными веществами, систематическое проведение текущего, планово-предупредительного и капи- тального ремонта оборудования и т. д.); в деле борьбы с производственными отравлениями важное значение имеют такие санитарно-технические мероприятия, как планировка цехов и обо- рудования, исключающая поступление газов, паров, пыли из одного помещения в другое; выбор материалов для стен и потолков, не сорбирующих вредные ве- щества; применение вентиляционной техники и т. д.; в тех случаях, когда технические и санитарно-технические мероприятия не ликвидируют полностью воздействие вредных веществ на организм, необхо- дима индивидуальная защита органов дыхания, зрения и кожи; обязательным требованием для работающих во вредных условиях являет- ся соблюдение установленного режима труда и отдыха, предоставление специ- ального питания, дополнительного отпуска, обучение безопасным методам ра- 12 боты и профилактическое медицинское обследование. Мероприятия по профилактике заболеваний, возникающих при воздей- ствии пыли, можно разделить на три группы: технологические и технические; санитарно-технические; медико-профилактические. Технические мероприятия направлены на рационализацию производствен- ного процесса, позволяющую в ряде случаев добиться полной ликвидации пы- леобразования. К ним относятся, например, применение во время дробления, размола, смешивания пылеобразующих материалов увлажнения, замена в про- цессе очистки литья пескоструйных аппаратов на дробеструйные, периодиче- ской загрузки сыпучих материалов на непрерывную и т. д. Санитарно-технические мероприятия включают в себя комплекс мер по подавлению пылеобразования, например, путем орошения зон выделения пыли распыленной водой или водяным паром, применением местных отсосов пыли в вентиляционные системы с последующей очисткой воздуха в пылеулавливаю- щих аппаратах, общеобменной вентиляции и т. д. Медико-профилактические мероприятия включают в себя периодические медицинские осмотры (при поступлении на работу, систематически в процессе работы через год или полгода в зависимости от свойств пыли) с целью выявле- ния пневмокониозов на ранних стадиях их развития, устройство профилактори- ев для профилактики и лечения дыхательных путей работающих в условиях по- вышенной запыленности, применение средств индивидуальной защиты органов дыхания, систематический контроль за содержанием пыли в воздухе производ- ственных помещений и некоторые другие мероприятия. В данной работе производится определение концентрации вредных паров и газов экспресс-методом. 2. Экспериментальная часть Для имитации помещений, содержащих газы и пары вредных веществ, в работе используются стеклянные емкости с соответствующими компонентами. Отбор проб и анализ воздуха из указанных сосудов производится с помощью следующего оборудования. 2.1. Универсальный переносной газоанализатор типа УГ-2 Газоанализатор УГ-2, устройство которого представлено на рис. 7.1, предна- значен для определения в воздухе производственных помещений хлора, аммиа- ка, сероводорода, оксида углерода, бензина, бензола, ксилола, ацетилена и дру- гих газов и паров. Погрешность показаний газоанализатора составляет 10% от верхнего пре- дела каждой шкалы определяемого вещества. 13 Рис. 7.1. Устройство газоанализатора: 1 – резиновая трубка; 2 – штуцер; 3 – трубка; 4 – верхняя плата; 5 – фиксатор; 6 – втулка; 7 – шток; 8 – канавка; 9 – распорное кольцо; 10 – пружина; 11 – резиновый сильфон; 12 – корпус В закрытой части корпуса 12 помещается резиновый сильфон 11 с двумя фланцами и стаканом, в котором находится пружина 10. Во внутренних гофрах сильфона установлены распорные кольца 9 для придания сильфону жесткости и сохранения постоянства объема. На верхней плате 4 имеется неподвижная втулка 6 для направления штока 7 при сжатии сильфона. На штуцере 2 с внут- ренней стороны надета резиновая трубка 1, которая вторым концом через ниж- ний фланец соединяется с внутренней полостью сильфона. К свободному концу трубки 3 при анализе присоединяется индикаторная трубка и при необходимо- сти фильтрующий патрон. Просасывание исследуемого воздуха через индика- торную трубку производится после предварительного сжатия сильфона што- ком. На гранях (под головкой штока) обозначены объемы просасываемого при анализе воздуха. На цилиндрической поверхности штока имеются четыре про- дольные канавки, каждая с двумя углублениями 8, служащими для определения фиксатором 5 объема просасываемого воздуха. Расстояние между углубления- ми на канавках подобрано таким образом, чтобы при ходе штока от одного углубления до другого сильфон забирал необходимое для анализа данного газа количество исследуемого воздуха. Перед началом определения концентрации примеси в воздухе необходимо приготовить индикаторные трубки с соответствующим поглотителем (в зави- симости от того, концентрацию какого вещества планируется определять). Индикаторная трубка представляет собой стеклянную трубку, заполненную индикаторным порошком. Приготавливается она следующим образом. В один из концов стеклянной трубки 2 (рис. 7.2) вставляют стержень 1, а в противопо- 14 ложный вкладывают прослойку из гигроскопической ваты 3 и штырьком 4 до соприкосновения с торцом стержня сжимают вату. При этом толщина прослой- ки из ваты не должна превышать 2,5 мм. Рис. 2. Принадлежности для подготовки к работе индикаторной трубки: 1 – стержень; 2 – стеклянная трубка; 3 – вата; 4 – штырек; 5 – воронка; 6 – ампула с индикаторным порошком; 7 – крючок Затем вынимают стержень и через воронку с тонким концом 5 индикатор- ный порошок из ампулы 6, вскрытой перед самым применением, насыпают до края в открытый конец трубки. Постукиванием по стенке трубки стержнем достигается уплотнение стол- бика порошка, после чего сверху столбика накладывают такую же прослойку из гигроскопической ваты. Неплотное заполнение индикаторной трубки порошком способствует уве- личению длины окрашенного столбика и размытости его границ. Длина уплот- ненного столбика порошка в трубке должна составлять 68–70 мм. Для перезарядки использованных индикаторных трубок с помощью крючка 7 извлекают тампон и высыпают использованный индикаторный порошок в специальную коробку. Дальнейшая подготовка прибора к измерению состоит в следующем: – выбирается специальная шкала (рис. 7.3) для анализируемого вещества. На ней указаны объемы просасываемого воздуха. Измерения начинают с проса- сывания минимального объема анализируемого газа. Если индикаторная трубка не окрасится при таком объеме просасываемого воздуха, необходимо повторить измерение при максимальном объеме; – из гнезда прибора вынимают четырехгранный шток 7 (рис. 7.1). Объем просасываемого воздуха указан под головкой штока. Выбранное значение объ- ема просасываемого воздуха устанавливается в сторону стопора. Далее, оттяги- вая левой рукой стопор, нажимают на головку штока, топя его. При этом силь- фон сжимается. Топят шток до тех пор, пока верхнее углубление не дойдет до стопора 5. Шток фиксируется стопором и остается в этом положении; – затем индикаторную трубку вставляют в резиновую трубку 3; 15 Рис. 7.3. Шкала для определения концентрации вредных веществ (аммиака) – перед просасыванием воздуха через трубку слегка надавливают на головку штока, отводят стопор 5. Освобожденный шток под действием пружины 10 дви- жется вверх. Стопор сразу же нужно отпустить. Когда нижнее углубление на ка- навке штока совпадет со стопором, последний со щелчком войдет в него и оста- новит шток. Просасывание воздуха через индикаторную трубку необходимо проводить в течение времени, указанного на соответствующей шкале (рис. 7.3, общее время просасывания, в числителе – для минимального объема, в знаменателе – для максимального объема). После этого индикаторную трубку отсоединяют и накладывают на шкалу (рис. 7.3) для определения концентрации примеси (шкалу выбирают в зависимости от объема просасываемого воздуха). Индикаторную трубку размещают так, чтобы границы порошка в ней со стороны просасывания воздуха совпадали с нулевым делением шкалы. Деление на шкале напротив участка с изменившимся цветом порошка в индикаторной трубке укажет содер- жание (мг/м 3 ) исследуемой примеси в воздухе. На шкалах к прибору приведены продолжительность хода штока и общее время просасывания воздуха через трубку, которые следует учитывать при ис- следовании воздуха. Сводная таблица линейно-колористических определений примесей приве- дена в табл. 7.4. Таблица 7.4 Линейно-колористическое определение токсичных паров и газов с помощью УГ-2 Определяемое вещество Цвет индикаторного порошка после анали- за Пределы определяе- мых кон- центраций, мг/м 3 Время опреде- ления, мин Чувстви- тельность метода, мг/м 3 Мешающие определению пары и газы 1 2 3 4 5 6 Хлор Красный 2–60 25–300 5–6 3–4 2 Бром, йод, окислители, хлорамины 16 Окончание табл. 7.4 1 2 3 4 5 6 Аммиак Синий 0–40 0–400 3 2 – Пары кислот, щелочей и аминов Сероводород Коричневый 0–360 3–5 2 Меркаптаны Оксид углерода Коричневый (кольцо) 15–200 40–400 8 5 – Карбонилы металлов Бензин Светло-коричневый 0–5 000 0–30 000 5 3 – – Бензол Светло-зеленый 0–1 000 4 – Толуол, кси- лол и бензин Ксилол Красно-фиолетовый 5–500 200–2 000 4 3 50 Толуол, бен- зол Ацетилен Светло-коричневый 0–1 400 0–6 000 5 3 140 Сероводо- род, АsН 3 Примечание. Для задержки веществ, мешающих определению, в ряде случаев применя- ют фильтрующий патрон. 2.2. Химический газоопределитель ГХ-4 (5) Химический газоопределитель предназначен для прямого экспресс- определения концентраций оксида углерода, оксидов азота, сернистого газа, серо- водорода, углекислого газа и других веществ в воздухе. Общий вид прибора с принадлежностями показан на рис. 7.4. Газоопреде- литель ГХ-4 (5) представляет собой меховой насос-аспиратор АМ-5 1, предна- значенный для просасывания анализируемого воздуха через индикаторные трубки, с набором готовых индикаторных трубок 2, являющихся его измери- тельной частью. Рис. 7.4. Химический газоопределитель ГХ-4 (5): 1 – аспиратор АМ-5 (в сборе с индикаторной трубкой); 2 – набор готовых индикаторных трубок 17 Принцип действия газоопределителя основан на изменении окраски инди- каторной массы в трубке при пропускании через нее газовой смеси, содержа- щей определяемый газ, и измерении его концентрации по длине изменившего окраску слоя индикаторного порошка. Индикаторные трубки длиной 125 мм и наружным диаметром 7 мм запол- няются специфичными на каждый определяемый газ реактивными порошками, концы трубок оттянуты и запаяны. Аспиратор АМ-5 представляет собой ручной резиновый мех с объемом хо- да 100 мл. Внутри меха расположены пружины, удерживающие его в разжатом положении. Наружная часть пружины в подвеске имеет отверстие и служит для обламывания концов индикаторных трубок, а резиновая трубка – для их встав- ки. Выпускной клапан обеспечивает выход воздуха из меха при его сжатии. В местах, где нужно определить концентрацию газов, вскрывают индика- торную трубку так, чтобы не нарушить прокладку и слой порошка. Запаянные концы трубок необходимо отламывать осторожно, во избежание попадания осколков в глаза, для чего необходимо держать аспиратор на расстоянии вытяну- той руки, повернув голову в сторону. Индикаторную трубку плотно вставляют в резиновую трубку прибора. Стрелка на трубке при этом должна быть направлена к аспиратору. Сжимают резиновый мех до упора, а затем отпускают его. При этом исследуемый воздух просасывается через индикаторную трубку. Если окрашенная часть индикаторного порошка не достигла первого деления, делают столько просасываний, чтобы можно было наиболее точно определить концен- трацию примеси. При этом подсчитывают количество просасываний. После чего индикаторную трубку накладывают на шкалу для определения концентрации ис- следуемого газа, которая, как правило, помещена на обратной стороне коробки с индикаторными трубками. Концентрации указаны здесь в процентах на 1000 мл просасываемого воздуха. Если количество просасываний было больше или меньше 10 (т. е. больше или меньше того объема, на который градуирована шка- ла), пересчет концентрации производится по формуле n Х К 10 , (7.3) где Х – определяемая концентрация, % об.; К – концентрация по трубке, изме- ренная по шкале, % об.; n – количество ходов меха (количество просасываний). В некоторых случаях в зависимости от свойств анализируемого газа и со- става индикаторного порошка отбор пробы воздуха проводится в объемах 100 или 1000 мл (10 просасываний). В этом случае расчет концентрации произво- дится в соответствии с формулой, приведенной на упаковке индикаторных тру- бок. Пересчет концентраций газов в воздухе производственных помещений К х , мг/м 3 , производится по формуле Т х V М Х 4 10 К , (7.4) где Х – концентрация газа в воздухе, % об.; М – молекулярная масса газа, г; V Т – 18 объем 1 грамм-молекулы газа при данных условиях, л. Так как измерения проводятся в помещении лаборатории при постоянной температуре 18–20 С, то можно принять, что 1 грамм-молекула газа при нор- мальных условиях занимает объем 22,4 л. Таким образом, формула (7.4) примет вид 22,4 10 К 4 М Х х . (7.5) При окончательном расчете концентраций определяемого газа необходимо учесть значения поправочного коэффициента на величину атмосферного давле- ния в соответствии с табл. 7.5. Таблица 7.5 Значения поправочного коэффициента для корректировки показаний газоопределителя в зависимости от атмосферного давления Атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.) Поправочный коэффициент 91 (680) 1,09 92 (690) 1,07 93 (700) 1,06 95 (710) 1,04 96 (720) 1,02 97 (730) 1,01 99 (740) 1,00 100 (750) 0,98 101 (760) 0,97 103 (770) 0,96 104 (780) 0,95 105 (790) 0,93 107 (800) 0,92 108 (810) 0,91 109 (820) 0,90 111 (830) 0,89 112 (840) 0,88 113 (850) 0,87 2.3. Переносной газоанализатор типа ПГФ 2М1-ИЗГ Для инструментального экспресс-анализа горючих газов в воздухе рабо- чих помещений, колодцах, химических аппаратах, газгольдерах и других за- мкнутых объемах используется переносной газоанализатор типа ПГФ во взры- возащищенном исполнении. Газовая и электрическая схемы газоанализатора ПГФ 2М1-ИЗГ показаны на рис. 7.5. 19 Рис. 7.5. Принципиальная электрическая и газовая схемы газоанализатора ПГФ 2М1-ИЗГ: 1 – трехходовый кран; 2, 5 – взрывозащитные устройства; 3 – камера рабочего плечевого элемента; 4 – камера сравнительного плечевого элемента Действие прибора основано на измерении сопротивления платиновой спи- рали в зависимости от ее температуры, которое может повышаться за счет теп- ла, выделяющегося при каталитическом окислении углеводородсодержащих га- зов в измерительной камере газоанализатора. Электрическая схема газоанализатора представляет собой измерительный мостик, уравновешенный при отсутствии горючих газов. В измерительную камеру 3 газоанализатора поршневым насосом, смонтиро- ванным в приборе, нагнетают анализируемую смесь воздуха с газом. При нажа- тии кнопки в цепи источника питания (батарея карманного фонаря) ток нагрева- ет платиновую спираль, помещенную в измерительной камере. На этой спирали происходит сгорание анализируемой газовоздушной смеси. За счет дополни- тельного нагрева от сгорания сопротивление платиновой спирали в камере 3 из- меняется по сравнению с сопротивлением в камере 4. Это нарушает равновесие моста, и стрелка гальванометра отклоняется. Чем выше концентрация газа (пара), тем больше отклоняется стрелка гальванометра. Правила пользования прибором изложены на внутренней стороне крышки. Там же приведены шкалы определений концентраций паров бензина, этанола и других веществ в миллиграммах на литр (под металлической частью крышки). 2.4. Порядок выполнения работы 1. Перед началом выполнения работы уточнить у преподавателя, какое ве- щество анализируется и с помощью какого прибора определяется его концен- трация. 2. Если используется универсальный переносной газоанализатор УГ-2, то необходимо подготовить индикаторные трубки для анализа (смотри описание прибора). Во избежание порчи одежды не допускать попадания на нее ин- дикаторного порошка! Необходимый объем просасываемого воздуха и усло- вия исследования выбрать из прилагаемых к прибору шкал на различные веще- ства. Концентрацию исследуемого газа определить по соответствующей шкале 20 (смотри описание прибора). После выполнения работы использованные трубки вскрыть, индикаторный порошок высыпать в специальную посуду. 3. Если используется химический газоопределитель ГХ-4 (5), то концентра- цию вредного вещества определить соответствующими индикаторными труб- ками по методике, изложенной в описании прибора, соблюдая осторожность при их вскрытии. Использованные трубки необходимо выбросить в урну. 4. Если используется переносной газоанализатор ПГФ 2М1-ИЗГ, то концен- трацию вредного вещества определить в соответствии с методикой, приведен- ной на крышке прибора (смотри описание прибора). После окончания работы с газоанализатором необходимо его продуть чистым воздухом, сделав 4–5 проса- сываний поршнем насоса. Полученные результаты занести в табл. 7.6. Таблица 7.6 Результаты исследований Наиме- нование газов и паров Фактическая кон- центрация, мг/м 3 ПДК, мг/м 3 Нижний концен- трационный предел распространения пламени Верхний концентра- ционный предел распространения пламени УГ-2 ГХ-4 ПГФ % по объему мг/м 3 при 20 С % по объему мг/м 3 при 20 С По результатам исследования сопоставить полученные значения с ПДК и нижним концентрационным пределом распространения пламени, сделать соот- ветствующие выводы. Контрольные вопросы 1. Что такое вредные вещества и какими путями они поступают в орга- низм человека? 2. Какое влияние на человека оказывают вредные вещества? 3. Как классифицируются вредные вещества по характеру воздействия на организм человека? 4. Что такое токсичность, от чего она зависит? 5. Что такое ПДК и ОБУВ? Их значение для профилактики отравлений и профзаболеваний. 6. Как подразделяются вредные вещества по степени воздействия на орга- низм человека (степени токсичности)? 7. Какие существуют показатели токсичности? Их определение. 8. Какие требования предъявляются к качеству воздуха в производствен- ных помещениях при наличии в нем примесей веществ однонаправленного и разнонаправленного действия? 9. Как нормируется содержание вредных веществ на кожном покрове ра- ботающих? 10. Как производится контроль состояния качества воздуха в рабочей зоне? 21 Периодичность контроля. 11. Дайте характеристику используемых методов контроля воздушной сре- ды. 12. Где и какие автоматические газоанализаторы используются на произ- водстве? 13. Какие мероприятия используются на производстве для борьбы с загазо- ванностью воздуха? 14. Устройство и принцип действия приборов УГ-2, ГХ-4 (5), ПГФ 2М1- ИЗГ. Литература 1. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности: ГОСТ 12.1.007-76. – Введ. 01.01.77. – М.: Изд-во стандартов, 1991. – 8 с. 2. Санитарные нормы, правила и гигиенические нормативы «Перечень регла- ментированных в воздухе рабочей зоны вредных веществ». – Введ. 01.07.09. – Минск: М-во здравоохранения Респ. Беларусь, 2009. – 148 с. |