Приложение 2 (справочное). Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны (по ГОСТ 12.1.005-88) Наименование вещества Величина ПДК, мг/м³ Класс опасности Бензин (растворитель топливный) 100 IV Бензол+ 5 II Керосин (в пересчете на С) 300 IV Лигроин (в пересчете на С) 300 IV Масла минеральные нефтяные+ 5 III Нефрас С 150/200 (в пересчете на С) 100 IV Нефть+ 10 III Сероводород 10 II Сероводород в смеси с углеводородами: C1 – C5 3 III Тетраэтилсвинец+ 0,005 I Толуол 50 III Уайт-спирит (в пересчете на С) 300 IV Хлор+ 1 II Примечания: 1. Знак «+» означает, что вещества опасны также при попадании на кожу. 2. Периодичность контроля устанавливается в зависимости от класса опасности вредного вещества: для I класса — не реже 1 раза в 10 дней; для II класса — не реже 1 раза в месяц; для III и IV классов — не реже 1 раза в квартал. При установленном соответствии содержания вредных веществ III и IV классов опасности уровню ПДК, по согласованию с органами государственного санитарного надзора, допускается проводить контроль не реже 1 раза в год.

ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ, ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны - концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе любой производительности, но не более 41 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящих и последующих поколений Смотри приложение 3. ГОСТ 12.1.005-76.

Предельно допустимые концентрации некоторых веществ

Вещество	ПДК, мг/м3
Азота оксиды (в пересчете на SiO2)	5
Алюминий и его сплавы	2
Алюминия оксид	2
Аммиак	20
Асбестовая пыль (содержание асбеста - 10%)	2
Ацетилен	500
Ацетон	200
Бензин (в пересчете на углерод):
растворитель	300
топливный	100
Бензол	5
Бериллий и его сплавы (в пересчете на Be)	0,001
Боксит	6
Борная кислота	10
Борный ангидрид	5
Вермикулит	4
Вольфрам и его сплавы	6
Воск буроугольный	300
Гипс	2
Глина (2-10% SiO2)	4
Дибутилфталат	5
Древесная пыль с содержанием SiO2, %:	10
до 2  2-10  более 10	6 4 1
Известняк	10
Кадмия оксид	0,1
Керосин (в пересчете на углерод)	300
Кобальт и его оксид	0,5
Корунд белый	6
Кремния диоксид с содержанием SiO2, %:
до 10 10-70 более 70	4 2 1
Кремния карбид	6
Криолит	0,5

1. 1. Единство измерений и контроля: единицы измерения ррм, мг/ м3 и пдк.

Действующие системы единиц измерений параметров  качества воздуха.

1.1.       Общее определение РРМ.

              Для определения  параметров качества  воздуха  основными  единицами измерения     являются  объемная или массовая доля основных компонентов воздуха, объемная доля газообразных загрязнителей, молярная доля газообразных загрязнителей, выражаемая соответственно в процентах, миллионных долях (ppm), миллиардных долях (ppb), а также массовая концентрация газообразных загрязнителей, выражаемая в мг/м³ или мкг/м³. [1] Согласно стандартам [1,2],  допускается применение относительных единиц (ppm и ppb)  и абсолютных  единиц  (мг/м³ и мкг/м³⁾  при представлении результатов измерений в области контроля  качества воздуха.  Приведем некоторые определения:

            PPM, а также  процент, промилле – безразмерное отношение физической величины к одноименной величине, принимаемой за исходную  (например, массовая доля компонента, молярная доля компонента, объемная доля компонента) [1,2].

PPM  - величина, определяемая отношением   измеряемой сущности (вещества) к одной миллионной доле того общего, куда входит измеряемое вещество.

            PPM не имеет размерности, поскольку является величиной относительной, и удобна для оценивания малых долей, поскольку она меньше процента (%) в 10000 раз.

    Приведем  некоторые ссылки на различные  определения единицы измерения  PPM:

«PPMv (parts per million by volume) - это единица концентрации в миллионных долях по объему, т.е отношение объемной доли ко всему (включая эту долю).PPMw (parts per million by weight) - это единица концентрации в миллионных долях по массе (иногда говорят "по весу"). Т.е. отношение массовой доли ко всему (включая эту долю).   Заметим, что в большинстве случаев, неопределенная единица "PPM" - для газовых смесей это PPMv, а для растворов и сухих смесей это PPMw.   Будьте аккуратны, поскольку при ошибке определения, вы можете не попасть даже в порядок достоверной величины».  Эта ссылка на ИНЖЕНЕРНЫЙ Справочник.   . http://www.dpva.info/Guide/

1.2.    РРМ  в газовом анализе.

Вернемся еще раз к общему   определению   РРМ как  отношению числа каких-то единиц измерения части (доли) к одной миллионной части общего числа тех же единиц в целом. В газовом     анализе  такой  единицей часто выступает число молей  вещества

n = m / M,

где  m   -  масса загрязняющего химического вещества  (ЗХВ) в воздухе при измерении концентрации,  а    M  -  молярная  масса этого вещества.   Число молей есть величина безразмерная, она является важным параметром закона Менделеева для идеальных газов.  При таком определении моль  является универсальной единицей количества вещества, более удобной, чем  килограмм.

1.3.   Как  связаны единицы концентрации  в    ppm   и   мг/ м^3.

Приведем   ссылку на отчет по программе «ЕC-РОССИЯ» [5] в части выявления связи относительных и абсолютных единиц измерения  концентраций  С[ppm]   и   С[мг/ м³].

Цитируем по тексту:

«Отметим, что единицы концентрации, обозначаемые как ppm (parts per million), достаточно широко распространены; в отношении концентрации какого-либо вещества в воздухе; ppm следует понимать как количество киломолей этого вещества, которое приходится на 1 миллион киломолей воздуха.» (Здесь допущена ошибка при переводе: следует читать 1 миллионная часть киломоля).   Далее:

«Для пересчета ppm в мг/м³ следует учесть молярную массу загрязняющего вещества M _зв (кг), молярную массу воздуха М _{воздуха}(при нормальных условиях29 кг) и его плотность

ρ _{воздуха} (при нормальных условиях 1,2 кг/м³).   Тогда

С[мг/м³] = C[ppm] * M _зхв /  ( М _{воздуха} /ρ _{воздуха}  ) =  C[ppm]*M _зхв /24.2»          (1)

Поясним приведенную формулу пересчета концентраций.

Здесь С[мг/м³] –   концентрация ЗХВ в  точке измерения с метеопараметрами:  температурой   Т и давлением   Р,     а  М _{воздуха} /ρ _{воздуха}  =  24.2  - нормативный параметр.

Возникает вопрос:  при вычислении нормативного параметра  ( М _{воздуха} /ρ _{воздуха}  ) = 24.2 и  плотности  ρ _{воздуха} (  1,2 кг/м³)  какие были использованы значения  параметров  T₀  и  P₀ , принятые за  «нормальных условия»?    Поскольку для  истинных нормальных условий

Т= 0⁰  С, и   1 атм.   ρ _{0воздуха}  = 1.293  и    М _{воздуха} =28.98,   ( М _{воздуха} /ρ_{0 воздуха}  )   =   28.98  :  1.293 = 22.41 =  V₀  (мольный объем  идеального газа), вычислим значение «нормальной температуры»  в  (1)  по формуле приведения  параметра плотности [ 3  ]:

        ρ _воздух  = ρ _{0воздуха}  *  f,    = ρ _{0воздуха}  *   f  = Р₁ Т₀ / Р₀ Т₁ ,                    (2)

 где       f     стандартный пересчетный коэффициент приведения к нормальным условиям [2].    ρ _воздух  =  М _{воздуха}  :   24.2  = 1.2,

f  =  ρ _воздух   :  ρ _{0воздуха}  =  1.2  :  1.293   =  0.928,  что соответствует условиям  измерения

t =    20 ⁰ C,      P⁰   =760  мм  рт. ст.    Следовательно, в отчете    [3]   и формуле пересчета  (1)  нормальными условиями  принято считать   Т⁰=    20 ⁰ C,      P⁰   =760  мм  рт. ст.

1.4.   Какое определение  концентрации  в единицах  ppm  используют в отчете  [5]  по программе  «ЕС-Россия».

Вопрос, требующий выяснения, состоит в следующем: какое определение ppm  принято за основу  в  [5]:  отношение по объему, по массе или по молям?  Покажем далее, что имеет место третий вариант.  Это важно понять, поскольку речь идет об отчете

[5] по международной программе «ЕС-Россия. Гармонизация экологических стандартов» и  в преамбуле к отчету говорится о необходимости обсуждения представленных материалов.

Формулу (1) перепишем для обратного пересчета:

C[ppm]  =   (С[мг/м³]* М _{воздуха})/(ρ _{воздуха}* M  _зхв) =

(С[мг/м³]/ M _зхв  )/ (ρ _{воздуха} / М _{воздуха})  =  k * С[мг/м³] */ M  _зхв ,

где     k  =    М _{воздуха}   / ρ _{воздуха}     = 29. / 1.2 = 24.2                                        (2’)

В формуле (2’) относительная концентрация C[ppm] является отношением  числа молей примеси (ЗХВ) и воздуха при нормальных условиях. Поясним это утверждение,  исходя из определения величины РРМw:

C[ppm]w =  n[kM] / (n₀[kM] / 10⁶) =10⁶ n[kM] / n₀[kM]                             (3)

n[kM]  -  число киломолей ЗХВ в некотором объеме в условиях измерения,

n₀[kM] -  число киломолей  воздуха в нормальных условиях   в том–же объеме.

Поскольку   n[kM]= m[kг] / M^*_зхв  и  n₀[kM] = m₀[kг] / M^*₀ ,где  M^*_зхв и M^*₀

молярные массы загрязнителя  и воздуха, получим выражение для C[ppm]w:

C[ppm]w =10⁶(m[kг]/M^*_зхв)  /  (m₀[kг]/M^*₀)  =

=10⁶((m[kг]/V₀) / M^*_зхв)/((m₀[kг] / V₀)/M^*₀)=10⁶(C_зхв/M^*_зхв ) / ( C₀ /M^*₀ ),                  (4),

где V₀  - мольный объем воздуха.

Выражение (4) совпадает с формулой приведения (2),

поскольку (m[kг] / V₀) = C_зхв  = 10⁶ С[мг/м³] и  (m₀[kг] / V₀)  = C₀ = ρ _{воздуха}  

 (при нормальных условиях 1,2 кг/м³), V₀ =22,4 [л] и М₀ = М _{воздуха} =29 [кг],              что доказывает наше утверждение об определении C[ppm]w.

 

1.5 Рассмотрим еще одно определение  РРМ  для анализа ЗХВ в воздухе в соответствии с общим определением, а  именно:   ррм^изм  =  C[ppm]w^изм :

C[ppm]w^изм = 10⁶ n^зхв[kM] / n_возд[kM], где                                                (5)

n^изм[kM]  -  число киломолей ЗХВ в некотором объеме в условиях измерения,

n_возд[kM]= -  число киломолей  воздуха в  условиях измерения   в том же объеме.

Формула (4) для измерения ррм в этом случае приобретает вид:

C[ppm]w^изм   =  10⁶ (C_зхв/ M^*_зхв )/(С_возд/ M^*₀ )                                               (5’)

Концентрация воздуха в точке измерения С_возд = m^возд / V₀  связана с его плотностью (концентрацией)  выражением (2):         С_возд = С₀ * f   ,   С_возд =       ρ _воздух   .       (2’)                           

Подставляя (2’) в   (5’), получим, (поскольку (С_зхв / f) = С₀^зхв ) :

C[ppm]w^изм   =  10⁶ (C_зхв/ M^*_зхв )/( С₀ * f / M^*₀  ) = 10⁶ ((C_зхв/ f ) / M^*_зхв )/ (С₀  / M^*₀) =           C⁰[ppm]w,

что является нормативным значением ррм, приведенным к нормальным условиям.

Следовательно, введенное по определению 1.5  C[ppm]w^изм    совпадает с C⁰[ppm]w  и оно не требует никакой коррекции для приведения к нормальным условиям, поскольку тождественно  ему равно.   Вывод довольно очевидный, поскольку использовано отношение измеренного ЗХВ и воздуха в одних и тех же условиях измерения.

Важно отметить, что в стандарте[6], касающимся поверочной схемы для средств измерений компонентов в газовых средах показано, что от рабочих эталонов различной разрядности передается единица молярной доли или массовой концентрации компонентов средствам измерений всех типов, предназначенных для оценки качества атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны.