ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Промышленная экология и безопасность жизнедеятельности»

ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННОГО СОДЕРЖАНИЯ ПАРОВ, ЖИДКОСТИ И ГАЗОВ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Методические указания к лабораторной работе № 6

РПК

«Политехник»

Волгоград

2007

УДК 628.921

Исследование количественного содержания паров, жидкости и газов в воздушной среде производственных помещений: метод. указ. к лабораторной работе № 6 / сост.: Е. В. Баева, О. В. Юркъян; Волгоград. гос. техн. ун-т. – Волгоград, 2007 – 30 С.

Приведены методы анализа содержания паров, жидкости и газов в воздухе производственных помещений. Содержится справочный материал по определению ПДК и средств первой помощи при различных отравлениях.

Предназначены для студентов всех специальностей университета.

Ил. 2. Табл. 7. Библиогр. 7

Рецензент Т. Ф. Привалова

Печатается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета

Волгоградский

© государственный

технический

университет, 2007

1. Цель работы

1) Определить содержание паров и газов в предложенной преподавателями смеси с помощью газоанализатора УГ – 2.

2) Сравнить величины полученных концентраций с предельно допустимыми.

3) Произвести расчет воздухообмена помещения в случае превышения предельно допустимой величины концентрации.

2. Содержание работы

1. Ознакомиться с работой прибора - газоанализатора УГ – 2.

2. Определить содержание вредных газов или паров, по указанию преподавателя, в мг/м³.

3. Сравнить полученные данные с ПДК и в случае необходимости рассчитать количество воздуха, подаваемого системой вентиляции в м³/час и кратность воздухообмена.

3. Теоретическая часть

Вещества, применяемые в химической промышленности при неправильной организации труда и производства и при несоблюдении определенных профилактических мероприятий, могут вызывать у работающих острые или хронические отравления и профессиональные заболевания. Количество отравлений и профессиональных заболеваний, несмотря на рост химизации промышленности в России, непрерывно снижается. Однако отравления отдельными веществами и профессиональные заболевания еще имеют место, и предупреждение их остается важнейшей задачей гигиены труда.

Профессиональные отравления и заболевания обычно наблюдаются только при определенной концентрации токсического вещества в воздухе. Для санитарной оценки воздушной среды используется несколько видов предельно допустимых концентраций вредных веществ, в том числе ПДК рабочей зоны (р. з.), максимальная разовая (м. р.) и среднесуточная (с. с.) ПДК, которые установлены на основе рефлекторных реакций организма человека на присутствие в воздухе токсикантов.

ПДК р.з. – предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м³. Эта концентрация не должна вызывать у работающих при ежедневном вдыхании в течение 8 ч за всё время рабочего стажа каких-либо заболеваний или отклонений от нормы в состоянии здоровья, которые могли бы быть обнаружены современными методами исследования непосредственно во время работы или в отдаленные сроки.

ПДК м.р. – максимальная разовая концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, мг/м³, которая не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека.

ПДК с.с. – среднесуточная предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, мг/м³. Эта концентрация вредного вещества не должна оказывать прямого или косвенного вредного воздействия на организм человека в условиях неопределенно долгого круглосуточного вдыхания.

ПДК в воздухе рабочих помещений устанавливается на основании специальных исследований и результатов осмотра рабочих. ПДК принято выражать в мг/м³ воздуха. Предельно допустимые концентрации утверждаются Министерством здравоохранения России и приводятся в виде таблиц в справочниках и в ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».

Величины ПДК веществ, наиболее часто встречающихся в химических производствах, приведены в таблице П.2.1 для рабочей зоны и для воздуха населенных мест.

В соответствии с действующим законодательством и правилами техники безопасности руководители предприятий, цехов, установок и других производственных участков обязаны не допускать в воздушной среде производственных помещений содержания паров, газов и пылей выше предельно допустимых концентраций.

С повышением дозы или концентрации яда изменяется и характер его токсического действия. Так, при концентрации аммиака во вдыхаемом воздухе 0,1-0,5 мг/л ощущается резь в глазах, кашель, чихание, слюнотечение, а при концентрации 0,7-1,0 мг/л и более продолжительном воздействии возникают приступы удушья и резкое возбуждение центральной нервной системы.

На действие яда большое влияние оказывают также условия труда и особенности организма работающих. Так при значительной физической нагрузке увеличивается объем дыхания и в организм вместе с вдыхаемым воздухом поступает большое количество вредных веществ.

Токсическое действие многих ядов увеличивается при повышении температуры в помещениях, что объясняется увеличением летучести веществ и образование в рабочих зонах высоких, а иногда и угрожающих концентраций.

Действие промышленных ядов во многом зависит также от индивидуальных особенностей организма. У некоторых при контакте с ядами наблюдается склонность к аллергическим заболеваниям, кожным поражениям, бронхиальной астме и др. В этих случаях обычно излечение наступает лишь после прекращения контакта работающего с химическими веществами, вызывавшими заболевание.

Наличие заболевания у человека повышает опасность воздействия на него промышленного яда. Поэтому разработаны общие противопоказания к работам, связанным с ядовитыми веществами. Разработаны также специальные противопоказания, исключающие допуск лиц к работе с определенными продуктами. Например, при заболевании кроветворных органов недопустима работа с бензолом, который является специфическим ядом для кроветворной системы.

Устойчивость е вредным химическим воздействиям зависит от возраста человека. Поэтому Трудовым кодексом РФ предусмотрено запрещение труда подростков, не достигших 18-летнего возраста, на работах с вредными химическими веществами.

По степени воздействия на организм человека вредные вещества следует подразделять на 4 класса в соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности»:

1. вещества чрезвычайно опасные ПДК менее 0,1 мг/м³

2. вещества высокоопасные ПДК 0,1-1,0 мг/м³

3. вещества умеренно опасные ПДК 1,1-10,0 мг/м³

4. вещества малоопасные ПДК более 10,0 мг/м³

Классификация промышленных ядов приведена в таблице П.2.4.

При отравлении часто требуется оказание немедленной помощи до прибытия врача или до отправления пострадавшего на врачебный пункт.

Для оказания доврачебной помощи на производство имеются специальные аптечки. Медикаменты, находящиеся в аптечке, а также средства первой помощи подбираются медицинскими работниками в зависимости от применяемых и получаемых в производстве или лаборатории веществ и характера возможных отравлений и поражений.

Во всех случаях пострадавшего, прежде всего, переводят из опасной зоны на чистый воздух и устраняют действие на него токсических и едких веществ. До прихода врача и оказания специализированной помощи при необходимости нужно делать искусственное дыхание.

Лечение острых отравлений независимо от пути проникновения яда производится путем предотвращения всасывание яда и борьбы с всосавшимся ядом.

Всасывание яда предотвращается выносом пострадавшего из загрязненной атмосферы, механическим удалением яда с кожного покрова и слизистых оболочек ватным тампоном, фильтровальной бумагой, водой. Средства первой помощи указаны в таблице П.2.4.

При попадании яда в желудок принимают меры к его очищению, вызывают рвоту. Для обезвреживания попавших в желудок и кишечник вредных веществ могут быть также использованы абсорбенты, например, активированный уголь, ионообменные смолы для избирательной адсорбции тех или иных ионов.

С давнего времени используются методы химического связывания в кишечнике еще не всосавшегося яда. Так, широкое применение получило использование при отравлении мышьяком и тяжелыми металлами противоядия, агентом которого является сероводород. В результате их взаимодействия образуются сульфиды металлов, которые не всасываются в желудочно-кишечный тракт.

Особое значение в настоящее время приобрели вещества, которые образуют с токсичными ионами тяжелых металлов стойкие неядовитые компоненты. Таким действием обладают соли этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТУ).

В ряде случаев успешно используются противоядия, которые вытесняют яд из его соединений с биосубстратом. Так при отравлении окисью углерода повышают концентрацию кислорода в крови и вытесняют СО из его соединений с гемоглобином, восстанавливая тем самым гемоглобин, как переносчик кислорода.

Важное значение имеет общеукрепляющее лечение, повышение сопротивляемости организма.

Характер действия и степень токсичности вещества в значительной мере зависят от его физико-химических свойств, особенно летучести, растворимости в воде и жирах, а также от агрегатного состояния и дисперсности. Чем выше дисперсность, тем сильнее биологическое действие вещества. Так, например, цинк, медь и некоторые другие металлы в твердом и пылевидном виде неопасны, тогда как их аэрозоли могут вызвать профессиональное заболевание (литейную лихорадку).

Чем выше растворимость ядов в воде и жидкостях, тем они более токсичны. Так, хорошо растворимый мышьяковидный ангидрид As₂O₃ (так называемый белый мышьяк) сильно ядовит, а малорастворимые трехсернистый ( As₂S₃ ) и двухсернистый (As₂S₂) почти не ядовиты. Особенно необходимо учитывать характерное свойство некоторых химических веществ хорошо растворяться в жирах и липоидах, что определяет их способность проникать в нервные клетки, весьма богатые липоидами.

Различают, так называемую «химическую» токсичность, в основе которой лежит химическое взаимодействие яда с тканями и биологическим субстратом организма, и «физическую» токсичность, которая зависит от физико-химических свойств вещества.

Примером «химической» токсичности может служить превращение в организме метилового спирта в муравьиную кислоту, что и определяет его повышенную токсичность по сравнению с этиловым и другими спиртами.

«Физическая активность» характерна для веществ наркотического действия (углеводородов, спиртов, альдегидов и др.), способных накапливаться в центральной нервной системе благодаря растворимости в липоидах.

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия расчет общеобменной вентиляции надлежит производить путем суммирования объемов воздуха, необходимого для разбавления каждого вещества в отдельности до его предельно допустимой концентрации. При этом допустимыми следует считать такие концентрации (С) вредных веществ, которые отвечают формуле:

( 3.1)

Т.к. сумма отношений фактических концентраций вредных веществ (С₁, С₂, …, С_n) в воздухе помещения к их предельно допустимых концентрациям (ПДК₁, ПДК₂, …, ПДК_n), которые установлены для изолированного присутствия, не должна превышать единицы.

К примерам сочетаний однонаправленного действия, как правило, следует относить вредные вещества, близкие по химическому строению и характеру биологического воздействия на организм человека. Примерами сочетаний веществ однонаправленного действия являются:

1) фтористый водород и соли фтористоводородной кислоты;

2) сернистый и серный ангидрид;

3) формальдегид и соляная кислота;

4) хлорированные предельные и непредельные углеводороды;

5) ароматические углеводороды (толуол, ксилол, бензол);

6) окись углерода и нитросоединения.

В каждом производственном помещении должен проводиться систематический контроль воздушной среды на содержание в ней вредных паров, газов и пылей.

При неблагоприятных результатах анализа должны быть немедленно приняты меры для снижения концентрации до предельно допустимых норм. Для контроля воздушной среды применяют различные методы.

Лабораторные (колориметрический, нефелометрический, нитрометрический и др.). Эти методы достаточно точны, но продолжительны. Большую быстроту анализа, причем сложной газовой смеси, обеспечивают новые, очень чувствительные методы: полярографический, газовой хроматографии, ультрафиолетовой и инфракрасной спектроскопии, амперометрического титрования.

Для санитарного анализа воздуха особенно перспективным методом является газовая хроматография, позволяющая в короткий срок (несколько минут) выполнить ряд определений на различных рабочих местах.

Лабораторный метод анализа наиболее точен и позволяет уловить минимальные содержания веществ. Его недостатком является периодичность, относительная сложность и большая продолжительность анализа.

Экспресс-методы определения концентрации газов при помощи индикаторных приборов. В основе этих методов лежат быстропротекающие реакции между определяемым веществом и высокочувствительной окрашенной жидкостью или твердым веществом, пропитанным индикатором. В качестве твердого носителя применяют силикаты или фарфоровый порошок.

Линейно-колористический метод. Этот метод быстрого определения вредных веществ в воздухе. О содержании вещества в воздухе судят по длине окрашенного столбика индикаторной трубки по сравнению со стандартной цветовой шкалой. Для этого метода применяются универсальные газоанализаторы типа УГ – 1, УГ – 2, фотоэлектрические газоанализаторы типа ФК – 450, газоанализаторы типа ПГФ, СГГ, СВК. Достоинствами данного метода являются достаточно высокая точность и быстрота определения.

Индикационные методы отличаются простотой. С их помощью можно быстро производить качественные определения. Так, например, бумажка, пропитанная уксуснокислым свинцом, чернеет в присутствии следов сероводорода. Индикационные методы применяются, когда нежелательно присутствие токсических веществ даже в очень малых концентрациях, а при их наличии требуются особые срочные меры (пуск аварийной вентиляции, нейтрализация загазованного участка, применение средств индивидуальной защиты и т.д.).

Однако количественные определения токсических веществ в воздухе при помощи индикационных методов можно произвести только весьма ориентировочно.

Если при измерении концентрации токсичного вещества выяснилось превышение ее значений ПДК, необходимо применять систему вентиляции, как наиболее эффективного метода создания комфортных условий в рабочей зоне.

При этом при выделении ядовитых веществ применяется система общеобменной вентиляции, т. к. местная вентиляция не охватывает всех источников выделения вредностей и, кроме того, общеобменная вентиляция создает наиболее устойчивый режим воздухообмена.

Для помещений с выделениями вредных паров и газов расчет ведется по количеству вредностей, поступающих в рабочую зону, из условия разбавления до допустимых концентраций. Минимальное количество воздуха, в данном случае, которое необходимо заменить в рабочем помещении общеобменной вентиляцией, определяется по формуле:

, м³/ч (3.2)

где W – объем воздуха, отсасываемого или подаваемого в помещение в м³/ч;

q – количество вредного вещества, выделяемого в рабочее помещение

мг/ч, определяется по формуле:

, мг/ч (3.3)

где V_n – объем производственного помещения в данном случае

лаборатории, м³;

С – концентрация вредного вещества в единице объема, мг/м³,

определена экспериментально;

τ – время проведения анализа, мин;

С_g – ПДК вредного вещества, мг/м³;

С_о – содержание вредных веществ в подаваемом «чистом» воздухе,

мг/м³.

Содержание вредных веществ в засасываемом наружном воздухе не должна превышать 30 % ПДК их в воздухе рабочей зоны и образуется за счет выброса в воздушный бассейн завода технологических и вентиляционных газов. В случае превышения этой концентрации требуется специальная очистка.

Определив количество воздуха, подаваемого приточно-вытяжной системой вентиляции и зная объем помещения, определяем кратность воздухообмена. Кратностью воздухообмена называется число, показывающее сколько раз в течение часа произойдет полная смена воздушной среды в помещении и определяется по формуле:

, 1/ч (3.4)

где К – кратность воздухообмена;

W – количество воздуха, подаваемого вентиляционной системой, м³/ч;

V_П – объем помещения, м³.

Рекомендуемые системы вентиляции и кратность воздухообмена в зданиях и помещениях в зависимости от видов нефтепродуктов приведены соответственно в таблицах П.2.2 и П.2.3.

Если же применение системы вентилирования воздуха не приводит к созданию безопасных условий для работы и содержание вредных веществ во вдыхаемом воздухе остается достаточно высоким, необходимо пользоваться средствами индивидуальной защиты органов дыхания, респираторами и противогазами.

Все промышленные противогазы подразделяются на две основные группы: фильтрующие и изолирующие.

Фильтрующие противогазы и респираторы могут служить для защиты органов дыхания в тех случаях, когда в окружающей атмосфере содержится не менее 16-18 % кислорода, а концентрация вредных примесей не слишком велики и состав их известен. Фильтрующие противогазы защищают лицо и глаза носителя.

Фильтрующими респираторами принято называть небольшие фильтры, расположенные на полумаске, отделяющие от загрязненной атмосферы только органы дыхания. По назначению респираторы разделяются на противопылевые, газовые и универсальные.

Газовые респираторы предназначаются для защиты органов дыхания при небольших концентрациях в воздухе паро- и газообразных веществ, недействующих на глаза.

При большой запыленности применяются противопылевые респираторы. Наиболее эффективными из них являются респираторы типа Ф–62Ш, применяемые при выполнении тяжелой работы и при больших концентрациях пыли. Респиратор У-2К – при работе средней тяжести и средних концентрациях пыли и респиратор «Лепесток» – для одноразового использования.

При наличии в воздухе небольших количеств вредных газов (паров) и пыли применяют универсальные респираторы.

Изолирующие устройства в отличие от фильтрующих полностью изолируют органы дыхания человека от окружающего воздуха. Поэтому их можно применять при недостатке кислорода в воздухе (менее 16 %) при больших концентрациях вредных веществ, а также в тех случаях, когда состав вредных веществ неизвестен.

К изолирующим устройствам относятся: изолирующие противогазы, изолирующие самоспасатели, шланговые и линейные противогазы. Пользуясь шланговыми (ПШ-1) противогазами, человек сам засасывает при дыхании воздух через шланг, конец которого должен находиться в чистой зоне. Если забор воздуха необходимо производить из более удаленных точек, то применяется шланговый противогаз марки ПШ-2, воздух поступает в шланг при помощи воздуходувки с ручным или электрическим приводом.