Оглавление
1 Воздушная среда 4
1.1 Строение атмосферы 4
1.2 Воздух и его свойства 6
2 Метеорологические условия и их влияние на организм человека 9
2.1 Метеорологические условия 9
2.2 Нормирование микроклимата в рабочей зоне производственных помещений 13
2.3 Защита от источников тепловых излучений 15
2.4 Ионизация воздуха рабочей зоны 18
3 Вредные вещества и их воздействие на организм человека 21
3.1 Общие сведения 21
3.2 Действие на организм человека вредных веществ 23
3.3 Нормирование содержания вредных веществ 25
4 Методы и средства определения параметров воздушной среды производственных помещений 28
4.1 Приборы для исследования метеорологических условий 28
4.2 Контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны 29
5 Основные мероприятия по оздоровлению воздушной среды 31
5.1 Организационно-технические мероприятия 31
5.1.1 Мероприятия, предотвращающие контакт работающих с вредными веществами 31
5.1.2 Мероприятия, ограничивающие поступления вредных веществ, тепла и влаги в рабочую зону 31
5.1.3 Мероприятия, регламентирующие содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны 32
5.2 Санитарно-гигиенические мероприятия 33
5.3 Медико-биологические мероприятия 33
5.4 Средства индивидуальной защиты 34
6 Вентиляция 35
6.1 Естественная вентиляция 35
6.2 Механическая вентиляция 39
6.2.1 Вентиляторы 41
6.3 Кондиционирование воздуха 43
6.4 Местная вентиляция 44
6.5 Аварийная вентиляция 48
6.6 Основные особенности проектирования вентиляционных систем 48
6.7 Принципы расчета систем механической вентиляции 52
6.8 Испытание и эксплуатация вентиляционных установок 55
7 Средства защиты органов дыхания 57
7.1 Фильтрующие СИЗОД 57
7.2 Изолирующие СИЗОД 59
7.3 Основные правила подбора и эксплуатации СИЗОД 60
8 Отопление производственных зданий и сооружений 63
9 Защита атмосферы от вентиляционных выбросов 69
9.1 Очистка воздуха от химических примесей 70
9.2 Очистка газового выброса от жидких и твердых примесей 72
Воздушная среда
Строение атмосферы
Атмосфера
- газовая оболочка Земли, вращающаяся
вместе с нею и имеющая слоистое строение,
которое включает ряд сфер и расположенные
между ними паузы. Масса атмосферы
составляет 5,9
1015
тонн. Основными
газовыми компонентами атмосферы являются
азот (78%), кислород (21%), аргон (0,9%) и
углекислый газ (0,03%). На
долю остальных газов приходится всего
около 0,01% общего объёма газов атмосферы.
Нижняя граница атмосферы - поверхность суши и гидросферы. Атмосферное давление над уровнем моря примерно соответствует давлению столба ртути в 760 мм или столба воды высотой 10 м. Резкой верхней границы атмосферы не существует, так как её параметры изменяются в широких пределах, а плотность атмосферы при отдалении от поверхности Земли постепенно уменьшается. Поэтому верхней границей атмосферы условно считают высоту над Землёй около 3 тыс. км, то есть ту высоту, на которой плотность атмосферы и межпланетного пространства уравниваются.
Атмосферу подразделяют на ряд слоев, обычно по характеру изменения температуры в зависимости от высоты. Согласно этому принципу выделяют от поверхности Земли тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу и переходные слои между ними, которые соответственно называют тропопаузой, стратопаузой и мезопаузой.
Показательно, что около половины массы всей атмосферы сосредоточено в приземном пятикилометровом слое, а 99% - в тридцатикилометровом. Выше 30 км масса воздуха составляет лишь 1%.
Тропосфера - нижний, прилегающий к земной поверхности слой атмосферы, в пределах которого температура равномерно уменьшается с высотой. В среднем её понижение составляет 0,6°С на каждые сто метров. Понижение температуры с высотой вызвано тем, что тропосфера прогревается преимущественно за счет тепла, излучаемого земной поверхностью. У верхней границы тропосферы температура снижается до -56°С и эта точка находится в тропопаузе. При движении от полюсов к экватору положение точки наиболее низкой температуры перемещается вверх от Земли, в связи с чем соответственно изменяется высота тропосферы примерно от 9 до 17 км.
В тропосфере находится около 80% всей массы атмосферы и практически весь водяной пар. Из-за неравномерности ее нагрева в ней происходят интенсивные вертикальные и горизонтальные перемещения масс воздуха, обуславливающие погоду, образуются облака, выпадают осадки, которые по своей сути являются очистителями воздуха от примесей.
Стратосфера располагается над тропосферой и отличается от нее исключительной сухостью воздуха. В нижней части стратосферы (примерно до высоты 25 км) сохраняется относительно постоянная температура, которая затем постепенно возрастает. У верхней границы стратосферы - стратопаузы, расположенной на высоте примерно 50 км, температура воздуха достигает 0-10°С.
В нижней части стратосферы располагается озоновый слой. Общая доля озона составляет менее 1% от общей массы атмосферы. Однако в связи с тем, что содержание озона в атмосфере примерно на границе стратосферы и тропосферы резко увеличивается, а затем на высоте 30 км так же резко падает, создается слой, обогащенный этим газом. В озоновом слое, не смотря на то, что на его долю приходится лишь 0,25% массы атмосферы, содержится основная часть всего озона атмосферы, при этом его максимальная концентрация на высоте 15-26 км более чем в 100 раз превышает концентрацию его у поверхности Земли.
Вследствие влияния магнитного поля Земли озоновый слой над полюсами находится на меньшей высоте и содержит больше озона, чем над экватором. У полюсов озоновый слой располагается примерно на высоте 8-30 км, а у экватора - 15-35 км.
Значение озонового слоя очень велико, так как он поглощает 13% солнечной радиации, идущей к Земле, в то время как вся атмосфера Земли поглощает около 20%. Поэтому температура воздуха в стратосфере снизу вверх возрастает с -56 до +10°С. Однако главное значение озонового слоя для всей биосферы заключается в том, что он поглощает коротковолновую часть ультрафиолетового излучения, губительного для всего живого. Это излучение на верхней границе атмосферы составляет около 7% от всего потока солнечной радиации. Благодаря озоновому слою до поверхности Земли доходят лишь сотые доли процента ультрафиолетового излучения. Поэтому озоновый слой часто называют озоновым экраном, защищающим все живое на Земле.
Мезосфера - следующая за стратосферой воздушная оболочка, в которой температура падает с высотой и достигает минимума в мезопаузе на высоте около 90 км. Это самый холодный слой атмосферы, где температура понижается до -900С. Мезопауза переходит в термосферу.
Термосфера характеризуется быстрым повышением температуры до 1000-2000°С. Измерить температуру в атмосфере обычными приборами можно лишь до высоты 60-70 км. Выше, в связи с чрезвычайной разряженностью газа, это сделать нельзя. В термосфере температура не может ощущаться физически как степень нагретости тела потому, что плотность газов в этом слое крайне низка. Для столь разряженного газа она может быть рассчитана как мера средней кинетической энергии частиц газа. Такую рассчитанную температуру называют кинетической.
В пределах термосферы температура и плотность воздуха очень сильно зависят от времени года и суток, так они значительно больше днем, чем ночью. Температура и плотность воздуха термосферы резко возрастают в годы повышенной солнечной активности. В пределах термосферы возникают полярные сияния.
Вследствие воздействия солнечной радиации и космического излучения частицы воздуха в термосфере и выше неё ионизированы. Поэтому часто всю часть атмосферы выше 80 км называют ионосферой - оболочкой, в которой воздух сильно ионизирован. Иногда не выделяют отдельно стратосферу и мезосферу, а объединяют обе эти части в стратосферу. В таких случаях атмосферу подразделяют на тропосферу, стратосферу и ионосферу.
Экзосфера - внешняя оболочка земной атмосферы, которая располагается выше 300-1000 км. В этом слое плотность газов становится столь низкой, что наиболее лёгкие атомы водорода и гелия способны вырваться из гравитационного поля Земли и стать частью межпланетной среды.
Физическим пределом распространения жизни в атмосфере является озоновый слой. Поэтому нижнюю границу его рассматривают как верхнюю границу биосферы. Озоновый слой ограничивает распространение жизни, так как выше него солнечная радиация губительна для всего живого. Помимо этого и концентрация озона в озоновом слое губительна для живых организмов. Так, для живых организмов критическим считается содержание озона в 5 10-5 объемного процента, в озоновом слое на высоте около 15-26 км его концентрация достигает 0,001%, а у земной поверхности - 7 10-6%. ПДК озона в рабочей зоне 0,1 мг/м3, а в атмосфере максимально разовая ПДК 0,160 мг/м3 и среднесуточная ПДК 0,03 мг/м3.
Таким образом, тропосфера - место лишь временного нахождения способных летать организмов или подхваченных воздушными потоками с поверхности Земли бактерий, спор, пыльцы, т.е. у атмосферы нет своих постоянных жителей, а имеются только временные пришельцы из других областей биосферы. В этом заключается своеобразие проявления жизни в тропосфере.
В приземных слоях тропосферы условно выделяют наружную воздушную среду, в которой большинство людей проводит меньшую часть суток (10-15%), внутреннюю производственную (в ней человек проводит 25-30% времени суток) и внутреннюю жилую, где люди пребывают большую часть суток (60% и более). Следует отметить, что качество наружной воздушной среды в значительной степени предопределяется качеством как внутренней производственной, так и жилой воздушной среды.
Таким образом, назначение атмосферы в экосистеме Земли - это обеспечение людей, флоры и фауны жизненно необходимыми газовыми элементами (кислород, углекислый газ), защита Земли от космического радиационного и солнечного облучения, от метеоритного воздействия, а так же обеспечение процессов производственной деятельности человечества газовыми элементами (кислородом, азотом, водородом, нейтральными газами и т.п.).
В результате жизненных процессов, и особенно из-за антропогенной деятельности людей, атмосфера подвергается следующим изменениям:
временному и безвозвратному изъятию газовых элементов;
загрязнению примесями как входящими в естественный состав воздуха, так и не свойственными ему, наиболее опасными являются примеси, разрушающие газовые элементы, например, озон;
нагреванию;
самоочищению.