2.10. Методы определения запылённости воздушной среды

производственных помещений

Для определения количества пыли в воздухе применяют различные методы: весовой; кониметрический, при котором определяют число частиц пыли в воздухе; фотометрический, основанный на замере снижения интенсивности света, проходящего через запыленный воздух, и другие. Чаще всего используется весовой способ при оценке запыленности. Само выделение пыли из воздуха производится различными методами.

1. Аспирационный метод основан на просасывании воздуха через фильтры (из стеклянной или хлопчатобумажной ваты, из ткани и др.) или жидкости.

2. Седиментационный (кониметрический) метод основан на естественном оседании пыли на стеклянные пластинки или банки.

3. Электроосаждение пыли путем создания поля высокого напряжения, в котором пылевые частицы электризуются и притягиваются затем к электродам.

Количество пыли в воздухе выражается чаще всего в миллиграммах на 1 м³ воздуха, или по числу частиц, содержащихся в 1 см³ воздуха.

Аспирационный или весовой метод определения запыленности воздуха заключается в следующем. Определение ведется по привесу фильтра (бумажного или из ткани ФПП), полученному после того, как через фильтр просасывался определенный объем исследуемого воздуха.

Листок в виде диска диаметром 6,5 см из фильтровальной бумаги или ткани из перхлорвиниловых волокон предварительно просушивают (фильтры из ткани ФПП сушить не надо) и взвешивают в бюксе на аналитических весах. Затем этот фильтр вкладывают в специальный патрон (металлический или пластмассовый), имеющий вид воронки с опорным кольцом у раструба воронки, на которое и накладывается фильтр и укрепляется там навинчивающейся кольцеобразной крышкой (рис. 2.2). Патрон присоединяют к отсасывающему прибору (переносная ротационная установка, пылесос, воздуходувка и др.), ставя на пути реометр. Просасывают запыленный воздух через фильтр со скоростью до 100 л/мин.

а)	б)
Рис. 2.2. Патрон для определения запыленности весовым методом : а – общий вид; б – разрез; 1 – фильтр; 2 – навинчивающаяся кольцеобразная крышка;3 – патрон

Фильтр задерживает пыль. Необходимо, чтобы вся система была герметична и воздух поступал только через фильтр. В зависимости от количества пыли в воздухе просасывают различный его объем, рассчитывая, чтобы масса удержанной фильтром пыли раз в десять превосходило чувствительность аналитических весов, т. е. чтобы пыли набралось не менее 1,5—2 мг.

По окончании просасывания воздуха отвинчивают кольцевую крышку патрона, пинцетом снимают с патрона листок фильтра и, стараясь не потерять удержанную им пыль, переносят его во взвешенный бюкс, затем взвешивают в бюксе на аналитических весах.

Для подсчета запыленности воздуха используют формулу:

, мг/м³, (2.6)

где z – запыленность воздуха, мг/м³; G – масса пыли на фильтре (привес фильтра), мг; q – отбираемый объем воздуха (по показаниям реометра), приведенный к нормальным условиям, л/мин; τ – продолжительность просасывания воздуха через фильтр, мин.

Нормальные условия – физические условия, определяемые давлением 101325 Па (760 мм рт. ст.) и температурой 0°С.

Описанный метод просасывания воздуха через фильтр из бумаги или ткани ФПП общепринят. Вместо патронов с фильтрами можно использовать аллонжи, наполненные стекловолокном или хлопчатобумажной ватой.

Нередко ставится задача определить в составе воздушной пыли количество каких-либо токсических веществ, например свинца, меди, никеля, мышьяка, фосфора, даже серного ангидрида и серной кислоты и других примесей. Такая задача решается путем отбора пыли по методу, о котором только что говорилось (на фильтры), с последующим их растворением или другой обработкой и действием соответствующих реактивов, получением окрашенных или труднорастворимых веществ и их количественным химическим определением.

Седиментационный метод

Для оценки запыленности атмосферного воздуха ее нередко выражают количеством пыли, оседающей на единицу поверхности за определенное время. Чтобы определить количество пыли, выпадающей за определенное время из загрязненного пылью атмосферного воздуха (аэрозоля), применяют баночно-осадочный способ отбора пробы. Произвольно оседающие из воздуха пылевые частицы собирают в цилиндрические банки (из пластмассы или фаянса) высотой 25—30 см и диаметром 20—30 см. Банки устанавливают на специальных столбах высотой 3 м или на крышах домов. Для защиты банки от действия ветра ее помещают в открытый сверху фанерный ящик с ребром 0,6 м. Банки выставляют на срок от 15 до 90 суток. По окончании срока осевшую в банке пыль взвешивают и получают таким образом количество пыли, осевшей за единицу времени на единицу площади. Эту величину выражают в граммах на 1 м² или в тоннах на 1 км² в год.

Таким методом можно определить количество оседающей пыли на различных расстояниях от источника загрязнения воздуха.

Кониметрический метод измерения основан на ударе струи протягиваемого насосом воздуха о поверхность экрана, помещенного на ее пути. В кониметре или импакторе запыленный воздух разгоняется в сопле (рис.2.3), а затем его поток отклоняется отделительной пластиной. Содержащиеся в воздухе частицы пыли ударяются о стеклянную пластину и прилипают к ней.

Рис.2.3. Схема кониметра:

1 - вход запыленного воздуха; 2 - сопло; 3 - пылевое пятно; 4 - липкий слой; 5 - стеклянная пластина; 6 - к насосу

Нижний предел крупности частиц при этом составляет 0,05 мкм, если за счет разрежения в импакторе, создаваемого насосом, уменьшить динамическую вязкость воздуха. Для удержания частиц пыли на стеклянных пластинах используют различные фиксирующие средства, например, глицерин.

Подсчитывают запыленность воздуха по формуле 2.8, в которой G – масса пыли, отложившейся на стеклянной пластине (привес пластины), мг.

Этот способ позволяет определить не только содержание пыли в воздухе, но и распределение пыли по крупности частиц, применив многоступенчатые отражательные отделители. На этом принципе основано действие каскадных импакторов, применяемых как для контроля запыленности атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны, так и содержания пыли в выбросах различных производственных источников.

Электрические методы измерения параметров аэрозолей можно подразделить на индукционный, контактно-электрический, емкостной и пьезоэлектрический.

В основу индукционного метода положено определение наведенного на электрод камеры заряда, возникающего при движении через камеру заряженных частиц. Величина заряда является мерой массовой концентрации частиц аэрозоля.

Контактно-электрический, или трибоэлектрический метод основан на способности частиц аэрозоля электризоваться при соприкосновении с твердым телом. При этом основными элементами прибора являются электризатор, где происходит зарядка пылевых частиц, и токосъемный электрод, которому частицы передают свой заряд. В этом случае величина тока в цепи токосъемного электрода зависит от концентрации частиц.

Емкостной метод основан на изменении емкости конденсатора при введении частиц аэрозоля между его пластинами. Параметры измерительного средства на его основе в существенной степени зависят от физических свойств частиц аэрозоля – их проводимости и диэлектрической проницаемости.

Пьезоэлектрический метод измерения концентрации частиц аэрозоля основан на возникновении электрических импульсов на электродах пьезокристалла при соударении частиц аэрозоля с кристаллом, причем амплитуда электрических импульсов будет зависеть от массы частицы, ее размеров и скорости соударения с пьезокристаллом.

Для экспресс-анализа воздуха на содержание пыли служат автоматические и полуавтоматические приборы – пылемеры. К этим приборам можно отнести счетчики фирмы Hiac-Royco (США), А3-5, ПК ГТА 0,3-002, ПКЗВ-906, «Монитор-93» (Россия). Работа приборов основана на измерении с помощью фотоэлементов сравнительного изменения силы светового потока при прохождении последнего через запыленную атмосферу. Однако счетчики аэрозольных частиц обладают существенным недостатком, который связан с необходимостью отбора пробы из потока частиц, что ведет за собой неизбежные погрешности измерения дисперсного состава и счетной концентрации.

Иногда для определения содержание сажи в атмосферном воздухе его просасывают в течение 20 мин со скоростью 2 л/мин через бумажный фильтр, помещенный в специальный патрон-держатель (диаметр 5 мм). Содержание сажи в воздухе определяют затем путем сопоставления степени почернения фильтра с эталонной шкалой, приготовленной из суспензии чистой сажи. Чувствительность метода – 0,002 мг сажи.

Счётным методом определяют число и размеры пылинок в 1 см³ воздуха. Метод распространен в практике определения запыленности воздуха в горных выработках. Может применяться на цементных заводах и в других отраслях промышленности. Обычно пользуются приборами ОУЭНС-1, счетчиком НИГРИзолото и другими. Пыль осаждается на покровном стекле прибора, покрытом липкой смазкой в виде дорожки более или менее одинаковой ширины и длиной 10 мм. Число и размеры пылинок в полученной на покровном стекле пробе пыли устанавливают с помощью микроскопа с препаратоводителем, окулярной сеткой и линейкой.

Методы и аппаратура, используемые для определения концентрации пыли, должны обеспечивать определение величины концентрации пыли на уровне 0,3 ПДК с относительной стандартной погрешностью, не превышающей ± 40 %, при 95 % вероятности. Перечень приборов для определения концентрации аэрозолей преимущественно фиброгенного действия в воздухе рабочей зоны, приведен в приложении 1.

Вопросы к разделу 2

1. На сколько классов подразделяют вредные вещества?

2. Какие существуют классы опасности вредных веществ.

3. Как классифицируются вредные вещества по характеру воздействия на организм человека?

4. Чем обусловлено токсическое действие химических веществ на организм работника?

5. Что является причинами выделения вредных веществ в воздух рабочей зоны?

6. Какие возможные пути попадания вредных веществ в организм человека при его работе в производственных помещениях существуют?

7. В каких единицах обычно выражают концентрацию загрязняющих веществ при санитарно-гигиенической оценке воздушной среды?

8. Какие виды концентрации загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны используют при санитарно-гигиенической оценке воздушной среды?

9. Что такое – предельно допустимая концентрация загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны?

10. В чем заключается отличие максимально разовой предельно допустимой концентрации загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны от их среднесменной предельно допустимой концентрации?

11. Как проводится определение фактической максимально разовой концентрации загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны?

12. Как проводится определение фактической среднесменной концентрации загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны?

13. В чем заключается комбинированное воздействие вредных веществ на организм человека?

14. Как часто должен производиться контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны, и от чего это зависит?

15. Какие виды заболеваний (по характеру проявления) могут возникнуть у работника при воздействии на него вредных веществ?

16. Где в производственных условиях производится контроль содержания вредных веществ?

17. Чем характерно возникновение острого профессионального заболевания?

18. Чем характерно возникновение хронического профессионального заболевания?

19.  В каком агрегатном состоянии могут быть вредные вещества?

20.  Какие средства защиты от воздействия вредных химических факторов существуют?

21.  Какие вы знаете методы измерения содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны

22.  В чем заключается индикаторный метод определения содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны

23. Как производится измерение содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны при помощи индикаторных трубок?

24. В каких случаях для определения содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны используют лабораторные методы?

25. К какой группе опасных и вредных производственных факторов следует относить производственную пыль?

26. Что такое – аэрозоль?

27. Как различаются аэрозоли по способу их образования?

28. Как различаются аэрозоли по их происхождению?

29. Как различаются аэрозоли по их дисперсности?

30. Что обозначает понятие – медианный диаметр пыли?

31. Что обозначает понятие – дисперсный (фракционный) состав пыли?

32. От чего зависит вредное влияние пыли на организм человека?

33. Какие виды заболеваний чаще всего вызывает производственная пыль?

34. Что такое – пылевая нагрузка на организм?

35. Какие мероприятия позволяют бороться с пылеобразованием на рабочих местах?

36. Какие мероприятия проводятся для профилактики пылевых заболеваний органов дыхания работника?

37. Какие методы используются для определения количества пыли в воздухе?