Практическая работа № 2 Анализ опасности во время работы с вредными и взрывопожароопасными веществами
Цель работы: показать возможность достижения предельно-допустимой концентрации вредного вещества и нижней границы концентрации пожароопасности в помещении.
Задания:
1. Найти время, за которое при температуре 25°C в лаборатории объемом V, где случайная утечка бензола образовала пятно площадью S будет достигнута предельно допустимая концентрация (ПДК), средне смертельная концентрация и нижняя граница пожароопасности (НГП).
2. Оценить возможность возникновения микромеркуриализма (хронического отравления ртутью при действии незначительных концентраций паров ртути), если в комнате объемом V случайно разбили медицинский термометр, пролитая ртуть из которого не собрана.
Общие положения
Практическое значение для характеристики токсичности вредных веществ имеют предельно допустимые концентрации в воздухе рабочей зоны, так как часто отравления на производстве происходят вследствие того, что вредные вещества попадают в организм человека через органы дыхания. Большая площадь поверхности легких и значительная скорость проникновения вредных веществ в кровь приводят к ингаляционному отравлению. В настоящее время ПДК установлены для более 1400 веществ.
Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны (ПДК) – это такая концентрация, которая при работе каждый день (кроме выходных дней) в течение 8 часов или другой продолжительности, но не более чем 41 час в неделю, за период всего рабочего стажа не может обусловить отклонения в состоянии здоровья, которые определяются современными методами диагностики как в период работы, так и в последующие годы и в последующих поколениях.
Средне смертельная концентрация в воздухе (ССК) – это такая концентрация вещества, которая вызывает смерть у 50 % животных при 2-4 – часовом ингаляционном действии.
Методические указания для проведения расчета по заданию 1.
Найти время, за которое при температуре 25°C в лаборатории объемом 90 м3, где случайная утечка бензола образовала пятно площадью 0,1 м2 будет достигнута предельно допустимая концентрация (ПДК), средне смертельная концентрация и нижняя граница пожароопасности (НГП).
Для решения задания необходимы такие дополнительные данные:
- предельно допустимая концентрация бензола – 5 мг/м3;
- плотность бензола – 0,8 г/см3 = 800 мг/м3;
- средне смертельная концентрация – 3800 мг/м3 в течение 4 часов;
- нижняя граница пожароопасности – 1,2 % об.;
- скорость испарения при температуре 25°C и при скорости ветра 0,25 м/с – 436 мг/м2с;
- летучесть – 320000 мг/м3.
Оценивая опасность отравления, принимают во внимание летучесть вещества. Она свидетельствует о максимальной концентрации вещества, которая достигается вследствие его испарения при заданной температуре. Если летучесть ниже, чем ПДК вещества, то отравление невозможно. Летучесть бензола превышает ПДК И ССК, поэтому возникает опасность отравления.
Рабочей формулой для расчета времени достижения соответственных концентраций является равнение:
, (1)
где V – объем помещения, м3; C – концентрация вещества в воздухе, мг/м3; S – площадь пятна жидкости, м2; u – скорость испарения жидкости, мг/м2с; t – время испарения, с.
Из формулы 1 время t будет равняться:
, (2)
Для предельно допустимой концентрации в рабочей зоне находим непосредственно:
с.
Аналогично находим время достижения средне смертельной концентрации:
78440
с = 21,79 часов
Чтобы определить время достижения нижней границы пожароопасности от объемных процентов в нижней границе пожароопасности перейти к массово-объемной концентрации. По определению объемно-массовой концентрации определяем, что
,
(3)
где m – масса вещества, мг; V – объем смеси, м3.
По закону Авогадро имеем:
,
(4)
где M – молярная масса вещества, г/моль; ν – объем пара вещества, который занимает m мг вещества, а по нижней границе пожароопасности в % об. (НГП) находим:
(5)
Подставляем формулы 5 и 4 в формулу 3 и получаем:
мг/м3 (6)
Теперь 6 подставляем в формулу 2, получаем:
,
(7)
часов
Если площадь образовавшегося пятна жидкости увеличить до 1 м2, то время соответственно уменьшится в десять раз.
Важно знать какой объем разлитой жидкости приводит к установлению концентрации, которая соответствует нижней границе пожароопасности. Его оценивают по формуле:
, (8)
где m – масса испаренного вещества, ρ – плотность испаренного вещества.
Масса вещества, которая испарилась, равняется:
, (9)
Подставляем формулу 9 в формулу 8, получаем:
, (10)
см3 = 4,7 литров
Поэтому одним из методов безопасности во время работы с легковоспламеняющимися веществами является требование хранить в лаборатории только суточную норму жидкости, т.е. столько, сколько используется в течение рабочего дня.
Таблица 5
Варианты индивидуальных заданий
№ варианта |
Объем лаборатории V, м3 |
Площадь пятна бензола S, м2 |
Скорость испарения U, мг/ (м2с) |
1 |
85 |
0,15 |
430 |
2 |
110 |
0,12 |
424 |
3 |
80 |
0,11 |
431 |
4 |
60 |
0,10 |
411 |
5 |
70 |
0,14 |
405 |
6 |
105 |
0,17 |
398 |
7 |
95 |
0,13 |
380 |
8 |
85 |
0,12 |
371 |
9 |
75 |
0,11 |
430 |
10 |
115 |
0,24 |
425 |
11 |
120 |
0,22 |
415 |
12 |
125 |
0,23 |
410 |
13 |
130 |
0,24 |
395 |
14 |
125 |
0,27 |
392 |
15 |
120 |
0,25 |
385 |
16 |
110 |
0,21 |
376 |
17 |
90 |
0,18 |
378 |
18 |
105 |
0,19 |
412 |
19 |
108 |
0,17 |
423 |
20 |
99 |
0,21 |
431 |
21 |
111 |
0,27 |
429 |
22 |
96 |
0,15 |
422 |
23 |
93 |
0,14 |
418 |
24 |
104 |
0,18 |
402 |
25 |
103 |
0,19 |
408 |
26 |
108 |
0,14 |
393 |
27 |
91 |
0,16 |
383 |
28 |
89 |
0,17 |
362 |
29 |
109 |
0,18 |
370 |
30 |
112 |
0,27 |
385 |