Методы и средства оценки вредных веществ

Перед проведением санитарно-химических исследований тщательно изучаются технологический процесс и оборудование с целью выявления вида вредных веществ и периодов их поступления в воздух рабочей зоны. Затем составляется схематичный план цеха, где указываются точки отбора и заполняется карта анализа, в которой отмечаются особые условия отбора проб.

Методы отбора проб воздуха могут быть продолжительными по времени или одномоментными. Первый – аспирационный, заключается в протягивании загрязненного воздуха через фильтр, на котором задерживаются вредные примеси. Второй – одномоментный метод отбора проб с помощью сосуда, применяется в трех вариантах: выливания жидкости из сосуда, что приводит к заполнению его загрязненным воздухом; обмена воздуха, когда для отбора пробы сосуд продувают, заполняя его загрязненным воздухом; заполнения сосуда, в котором был вакуум, – при его открывании загрязненный воздух заполняет сосуд. Во всех трех вариантах после отбора проб сосуды плотно закрывают и доставляют в лабораторию для анализа.

Измерение запыленности воздуха производится как с предварительным осаждением пыли (весовой, оптический, радиоизотопный методы), так и без предварительного осаждения (акустический, электрический и оптический методы).

Весовой метод исследования запыленности основан на определении массы пыли, задержанной фильтром при протягивании загрязненного воздуха. При этом необходимо иметь аналитические фильтры аэрозольные АФА с патронами, аспирационный прибор с измерительным прибором расхода воздуха (эжектор, электроаспиратор, ротационная установка), аналитические весы для взвешивания фильтра, штатив для установки патрона с фильтром, эксикатор (эксикатор (лат. exsiccare высушивать) – применяемый в химических лабораториях прибор для обезвоживания (высушивания) препаратов). Привес пыли на фильтрах (∆g_min) должен быть не менее 1 мг – для обеспечения необходимой точности измерения – и не более 25 мг (∆g_mаx) – во избежание осыпания пыли.

Время отбора пробы Т, с, определяется следующим образом:

,

где k' – предельно допустимая или предполагаемая концентрация пыли, мг/м³; q – расход воздуха, м³/c.

Фильтры должны выдерживаться в эксикаторе не менее 6 ч до и после отбора пробы.

Концентрация пыли в воздухе k, мг/м³, составит

k = (m₂ – m₁)/qT,

где (m₂ – m₁) – масса пыли, задержанной фильтром, мг.

Радиоизотопный метод основан на способности пыли поглощать радиоактивное излучение. При измерении запыленности по этому методу применяется прибор ПРИЗ-2 (переносный радиоизотопный измеритель запыленности). Он предназначен для экспресс-определения концентрации пыли в невзрывоопасной среде.

Принципиальная схема прибора представлена на рис. 5. Вначале от источника 1 пропускают поток β-частиц через фильтровальную ленту 2. Эти частицы воспринимаются детектором 3 и через функциональный блок 4 регистрируются цифровым индикатором 5. Таким образом, прибор «просмотрел» чистую фильтровальную ленту и определил ее фоновый уровень. Затем включают воздуходувку 6 и, протягивая исследуемый воздух через ленту 2, насыщают ее пылью. По окончании отбора пробы ленту перемещают к источнику β-частиц 1 и вновь измеряют интенсивность излучения. Поскольку толщина ленты увеличилась на величину пылевого осадка, число β-частиц, достигающих детектора 3, будет меньше. Информация, переработанная функциональным блоком 4, регистрируется трехзначным цифровым индикатором 5 в виде концентрации пыли в воздухе, выраженной в мг/м³.

Рис. 5. Функциональная схема прибора ПРИЗ-2: 1 – источник излучения β-частиц; 2 – фильтровальная лента; 3 – детектор; 4 – функциональный блок; 5 – цифровой индикатор;

6 – воздуходувка ; 7 – барабан лентопротяжного механизма.

Оптические методы основаны на поглощении или рассеивании света осажденной пылью (фотометрический и люминесцентный), либо на ослаблении интенсивности светового потока (флуоресценции).

Оптический (абсорбционный) метод основан на явлении поглощения света при прохождении его через запыленную воздушную среду. Концентрацию пыли по измерению суммарной интенсивности рассеянного частицами света определяют методом интегрального светорассеяния.

Электрический метод определения запыленности воздуха подразделяется на несколько методов. В основу индукционного метода положено определение заряда, возникающего при движении через камеру заряженных пылевых частиц. Заряд в этом случае является мерой концентрации пыли. Контактно-электрический метод определяется способностью пылевых частиц электризоваться при соприкосновении с твердым материалом. Емкостный метод предполагает изменение емкости конденсатора при появлении между его пластинами частиц пыли.

Для определения концентрации пыли в дисперсных средах, например, содержащих капельную влагу, применяется прибор нефелометр, действие которого основано на сопоставлении интенсивности света, рассеянного средой, с интенсивностью рассеяния эталона.

Для проведения экспресс-анализа по выявлению вредных химических веществ в воздухе применяют переносный универсальный газоанализатор УГ-2 (рис. 6). В комплект прибора входят: воздухозаборное устройство (сильфон), три штока с углублениями для фиксации различного объема просасываемого воздуха, набор индикаторных трубок, заполняемых сорбентом (поглотителем) для определения 14 веществ, фильтрующие и окислительные патроны.

Принцип работы газоанализатора основан на изменении цвета порошка индикаторных трубок на определенную длину при присасывании через них воздуха, содержащего вредные примеси. По цвету определяется тип вредного вещества. Например, аммиак окрашивает порошок в синий цвет, ацетон – в желтый, хлор – в красный, этиловый эфир – в зеленый. Длина окрашенного столбика свидетельствует о количественном содержании вредного вещества, которое определяется по стандартным шкалам (путем наложения) в мг/м³.

Рис. 6. Газоанализатор УГ-2: 1 – корпус; 2 – шток; 3 – индикаторная трубка; 4 – фильтр; 5 – линейка; 6 – ящик; 7 – крышка; 8 и 9 – ампулы; 10 ... 17 – приспособления для заполнения индикаторных трубок; 18...20 – индикаторные трубки

Для экспрессного определения количества вредных веществ в колодцах, например, рудничных газов, применяют портативный прибор типа ГХ (газоопределитель химический).

Индикационный метод основан на способности химических реактивов мгновенно менять окраску под действием ничтожно малых концентраций вредных веществ. Например, пропитанная уксуснокислым свинцом бумага чернеет от наличия в воздухе сероводорода.