Тема: Измерение концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны

 

Цели лабораторной работы

Лабораторная работа имеет следующие цели:

- совершенствовать знания обучаемых основных токсических и физико-химических свойств вредных веществ и их гигиеническое нормирование в условиях производственной деятельности;

- ознакомить обучаемых с общей характеристикой приборов химического контроля и основными методами химического анализа;

- изучить устройство, технические и эксплуатационные характеристики, принцип работы и используемый метод анализа универсального газоанализатора УГ-2, методику проведения измерений концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны;

- получить практические навыки проведения измерения концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны универсальным газоанализатором УГ-2 и формулирования выводов.

 

Теоретическая часть

Общие положения

Неотъемлемой частью среды обитания человека является атмосферный воздух.

Атмосферный воздух - жизненно важный компонент окружающей среды, представляющий собой естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений.

Являясь естественной (природной) смесью газов атмосферный воздух имеет следующий химический состав (% об.): азот - 78,08; кислород - 20,94; аргон, неон, криптон и другие инертные газы - 0,94; углекислый газ - 0,03; прочие газы - 0,01.

Атмосферный воздух в силу его уникального состава и свойств более чем другие природные объекты связан с жизненными интересами людей. Ведь именно его качество непосредственно влияет на здоровье человека, продолжительность жизни, а также на качественное состояние всех других элементов окружающей среды, особенно животного и растительного мира.

В современных условиях развития общества одним их основных факторов нанесения ущерба здоровью населению и окружающей среде является загрязнение атмосферного воздуха вредными (загрязняющими) веществами. Причем, негативное воздействие вредных веществ на организм человека может осуществляться во всех видах его деятельности. Однако в наибольшей степени оно проявляется в условиях производства.

Загрязнение атмосферного воздуха - поступление в атмосферный воздух или образование в нем вредных (загрязняющих) веществ в концентрациях, превышающих установленные государством гигиенические и экологические нормативы качества атмосферного воздуха.

Вредное (загрязняющее) вещество - химическое или биологическое вещество либо смесь таких веществ, которые содержатся в атмосферном воздухе и которые в определенных концентрациях оказывают вредное воздействие на здоровье человека и окружающую среду.

Рассмотрение определения показывает, что одной из составляющей вредных веществ являются химические вещества. Именно химические вещества, при взаимодействии которых с организмом человека в рамках биохимических процессов его функционирования приводят к повреждению целостности тканей организма и (или) нарушению его нормального функционирования, относят к опасным и вредным факторам рабочей среды.

Вредный фактор рабочей среды - фактор среды и трудового процесса, воздействие которого на работника может вызывать профессиональное заболевание или другое нарушение состояния здоровья, повреждение здоровья потомства.

Опасный фактор рабочей среды - фактор среды и трудового процесса, который может быть причиной острого заболевания или внезапного резкого ухудшения здоровья, смерти.

Из общего перечня химических веществ реальную угрозу производственному персоналу представляют опасные химические вещества.

Опасное химическое вещество (ОХВ) - химическое вещество, прямое или опосредованное действие которого на человека может вызвать острые и хронические заболевания людей или их гибель.

Следует также знать, что из общего многообразия опасных химических веществ, а их прошедших государственную регистрацию в Федеральном регистре потенциально опасных химических и биологических веществ¹ насчитывается свыше 10 тысяч, реальную опасность для персонала, населения и окружающей среды представляет только ряд из них и только в условиях аварии. Именно в силу данного обстоятельства возникла необходимость в выделении в отдельную группу таких опасных химических веществ, которые при определенных аварийных условиях могут привести к возникновению техногенной чрезвычайной ситуации (химической аварии). Поэтому было введено и официально закреплено понятие «аварийно химически опасное вещество».

___________________________________________________________

1. В Российской Федерации ведение Федерального регистра потенциально опасных химических и биологических веществ возложено на Федеральную службу по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор).

Аварийно химически опасное вещество (АХОВ) - опасное химическое вещество, применяемое в промышленности и сельском

хозяйстве, при аварийном выбросе (выливе) которого может произойти заражение окружающей среды в поражающих живой организм концентрациях (токсодозах).  

Каждое химическое вещество, как органического, так и неорганического происхождения, по-своему уникально и отличается от других только присущими ему свойствами, основным из которых является  токсичность.

Токсичность - свойство химического вещества, вызывающего нарушение биохимических процессов и физиологических функций организма.

Для оценки токсичности химических веществ используют ряд характеристик, основной из которых является концентрация.

Концентрация (С) - количество химического вещества в единице объе­ма (мг/м³) или массы (мг/л, мг/кг).

Безотносительно к типу химического вещества различают пороговую, предельно допустимую и среднюю смертельную концентрацию. При этом в основе такого подхода лежит мера количества опасного вещества, которое может вызвать определенные нарушения физиологических функций организма, а при определенных значениях привести к летальному исходу.

Пороговая концентрация - это минимальная концентрация, ко­торая может вызвать ощутимый физиологический эффект.

Предельно допустимая концентрация опасного вещества (ПДК) - максимальное количество опасных веществ в почве, воздушной или водной среде, продовольствии, пищевом сырье и кормах, измеряемое в единице объема или массы, которое при постоянном контакте с человеком или при воздействии на него за определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье людей и не вызывает неблагоприятных последствий.

Средняя смертельная концентрация в воздухе - концентрация вещества в воздухе, вызывающая гибель 50 % пораженных при 2-х, 4-х часовом ингаляционном воздействии (мг/м³).

Из всех видов концентраций основной и определяющей является предельно допустимая концентрация (ПДК). Приведенное выше ее общее определение раскрывает содержание и направленность предельно допустимой концентрации. Оно показывает, что предельно допустимая концентрация опасных химических веществ распространяется практически на все объекты окружающей среды (почву, воздух, воду), а также ряд материальных средств (продовольствие, пищевое сырье, корма и др.), с которыми неразрывно связана жизнедеятельность человека.

При рассмотрении предельно допустимой концентрации необходимо знать следующие положения.

Первое. Предельно допустимая концентрация  устанавливается для каждого типа опасного химического вещества с учетом его токсичности.

Второе. Предельно допустимая концентрация устанавливается с учетом условий жизнедеятельности человека. Различают предельно допустимую концентрацию загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест и вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязняющего вещества в атмосферном воздухе населенных мест, мг/м³  - концентрация, не оказывающая в течение всей жизни прямого или косвенного неблагоприятного действия на настоящее или будущие поколения, не снижающая работоспособности человека, не ухудшающая его самочувствия и санитарно-бытовых условий жизни.

Здесь различают предельно допустимую среднесуточную и предельно допустимую максимальную разовую концентрацию.

Предельно допустимая среднесуточная концентрация химического вещества в воздухе населенных мест (ПДК_СС), мг/м³ - концентрация, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при 24-х часовом или длительном дыхании (год и более).

Предельно допустимая максимальная разовая концентрация химического вещества в воздухе населенных мест (ПДК_МР)_,  мг/м³ - концентрация, которая не должна вызывать развития общетоксических, мутагенных, канцерогенных и других вредных эффектов в организме человека при вдыхании в течение 20 - 30 минут.

Показатели данных предельно допустимых концентраций установлены гигиеническими нормативами «ГН 2.1.6.3492-17. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских поселений».

Для условий производственной деятельности определяющими являются ПДК вредных (химических) веществ в воздухе рабочей зоны.

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны (ПДКр.з.), мг/м³ - концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч или при другой продолжительности, 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 настоящего и последующего поколений.

Рабочая зона - пространство, ограниченное по высоте 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного (временного) пребывания работающих.

Зона дыхания - пространство в радиусе до 50 см от лица работающего.

Следует отметить, что показатели ПДК населенных мест и рабочей зоны имеют существенные отличия, что объясняется продолжительностью воздействия вредных веществ на организм человека.

Показатели предельно допустимых концентраций (ПДК) наиболее значимых вредных (химических) веществ в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе населенных мест приведены в приложении 1.

Третье. Предельно допустимая концентрация является физической величиной. Следовательно, она может быть измерена и на практике измеряется приборами химического контроля.

Четвертое. Предельно допустимая концентрация вредного вещества является нормируемой величиной, то есть относится к гигиеническим нормативам, установленным с учетом их токсичности. Следовательно, соблюдение ее значений подлежит надзору и контролю¹.

Гигиенический норматив - установленное исследованиями допустимое максимальное или минимальное количественное и (или) качественное значение показателя, характеризующего тот или иной фактор среды обитания с позиций его безопасности и (или) безвредности для человека.

По степени воздействия на организм человека вредные (химические) вещества подразделяют на четыре класса опасности (табл. 1).

 

Таблица 1

 

Классификация вредных веществ по опасности ²

Показатель	Норма для класса опасности
	I	II	III	IV
	Чрезвычай-но опасные	Высоко опасные	Умеренно опасные	Мало опасные
Предельно допусти-мая концентрация в воздухе рабочей зоны, мг/м3	Менее 0,1	0,1- 1,0	1,1 - 10,0	Более 10

Примечание: В каждом конкретном случае класс опасности устанавливается по самому жесткому показателю, характерному для данного вредного вещества.

 

_____________________________

1. Органом, осуществляющим государственное санитарно-эпидемиологическое нормирование и  федеральный государственный санитарно-эпидемиологический надзор является Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор) и ее территориальные органы.

2. ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.

По характеру результирующего химического воздействия на организм человека химические вещества подразделяют на¹:

- токсические (ядовитые);

- раздражающие;

- сенсибилизирующие;

- канцерогенные;

- мутагенные;

- влияющие на репродуктивную функцию.

К химическим веществам, обладающими токсическими (ядовитыми) свойствами относятся любые химические вещества и их соединения, которые при попадании в организм человека различными путями способны         

вызвать нарушение состояния здоровья или заболевания любой степени тяжести, а также привести к летальному исходу. При этом признаки поражения могут проявляться как непосредственно в процессе контакта с веществом, так и в отдаленные сроки жизни.

К ним можно отнести монооксид углерода, сероуглерод, соединения свинца, ртути, фтора и мышьяка, хлорциан, мышьяковистый, сернистый и фтористый водород, соли синильной кислоты (цианиды), хлорокись фосфора, бензол и нитробензол и др.

К химическим веществам, обладающими раздражающими свойствами, относятся вещества, вызывающие раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, глаз, легких и кожных покровов человека в результате которого обычно без скрытого периода возникает воспалительная реакция.

К ним относятся хлор, хлорацетофенон, хлорпикрин, пары ацетона, аммиак, диоксид cеры, сероводород, оксиды азота и фтора и др.

К химическим веществам, обладающим сенсибилизирующими свойствами, относятся вещества, вызывающие повышенную чувствительность организма к этим веществам. В производственных условиях последующие воздействия на организм даже незначительного количество данного вещества вызывают  бурную и весьма быстро развивающуюся реакцию, приводящую к аллергическим заболеваниям (дерматиты, экземы кожи), астматическим явлениям, заболеваниям крови.

Такими веществами являются формальдегид, гексахлоран, органические красители на основе азота, диметиламин, бензол, ароматические нитро- и аминосоединения и др.

К химическим веществам, влияющим на репродуктивную функцию человека, относятся вещества, которые вызывают возникновение врожденных пороков развития и отклонений от нормальной структуры потомства, влияют на развитие плода в матке и послеродовое _______________________________________________________

1. ГОСТ 12.0.003-2015 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.

развитие, здоровье потомства.

Такими веществами являются борная кислота, соединения ртути, марганца и свинца, стирол, аммиак, а также ряд других химических веществ и их соединений в больших количествах.

Однако по характеру воздействия на организм человека, степени опасности и тяжести последствий отдельно следует рассматривать химические вещества, обладающие канцерогенными и (или) мутагенными свойствами.

Химические вещества, обладающие канцерогенными свойствами - это вещества и химические соединения, способные при воздействии на организм человека вызывать развитие всех видов раковых заболеваний и другие злокачественные опухоли, а также доброкачественные новообразования.

Перечень химических веществ, обладающих канцерогенными свойствами, весьма значителен. Наиболее ярко выраженными являются бензол, бенз(а)пирен, асбест, бериллий, хром, никель, кадмий, ртуть, теллур, мышьяк и их соединения, полициклические ароматические углеводороды, которые входят в состав сырой нефти, мазута, смазочных масел и образуются при их термической обработке или неполном сгорании топлива, ароматические амины (производные аммиака) и др.

Химические вещества, обладающие мутагенными свойствами - это вещества и химические соединения, которые при воздействии на неполовые (соматические) клетки, входящие в состав всех органов и тканей человека, а также на половые клетки вызывают изменения (мутации) в генотипе (наследственной информации) человека и могут привести к наследственным генетическим изменениям (мутации) или повысить риск их приобретения. При этом генетические эффекты от мутагенных факторов могут иметь   длительный характер и их мутагенное влияние на половые клетки сказывается, как правило, на последующих поколениях, иногда в очень отдаленные сроки.

 Такими веществами являются свинец, марганец, ртуть и их соединения, формальдегид, азотистая кислота и её соли (нитриты), некоторые пестициды и нитраты, ароматические углеводороды, продукты переработки нефти,  органические растворители и др.

С учетом степени опасности данных веществ Федеральным законом от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» подтверждено, что к числу вредных веществ, в отношении которых применяются меры государственного регулирования в области охраны окружающей среды, отнесены вещества с учетом уровня канцерогенных и (или) мутагенных свойств. Также Законом определено, что при отнесении производственных объектов к соответствующей категории по степени негативного воздействия на население и окружающую среду, учитываются канцерогенные и мутагенные свойства вредных веществ, содержащихся в выбросах.

Степень опасности химических веществ связана с путями их попадания в организм человека, которыми являются:

- ингаляционный, то есть через органы дыхания путем дыхания зараженного воздуха;

- перроральный, то есть через желудочно-кишечный тракт при употреблении зараженных продуктов питания и воды;

- кожно-резорбтивный, то есть через открытые кожные покровы, в том числе открытые раны и слизистые оболочки.

Воздействие вредных веществ на организм человека и, следовательно, способы защиты определяется их агрегатным состоянием.

Вредные (химические) вещества могут находиться в виде пара, газа, аэрозоли и пыли.

Пар - газообразная фаза вещества, являющегося жидким или твердым при атмосферном давлении.

Газ - состояние вещества, характеризующееся очень слабыми связями между составляющими его частицами (молекулами, атомами или ионами), а также их большой подвижностью

Аэрозоль - дисперсная система, состоящая из мелких твердых или жидких, или твердых и жидких частиц, взвешенных в воздухе и газообразной среде.

Аэрозоль твердых частиц - это дисперсная фаза твердых частиц в воздухе (пыль, дым).

Аэрозоль жидких частиц - это дисперсная фаза жидких частиц в воздухе (туман).

Пыль - дисперсная система с газовой дисперсионной средой и твердой дисперсной фазой.

Вредные (химические) вещества в условиях производственной деятельности формируют химический фактор, воздействующий на персонал организации.

Химический фактор - это совокупность химических веществ и их смесей, находящихся в определенном физическом состоянии и обладающих такими химическими свойствами, которые при взаимодействии с организмом человека в рамках биохимических процессов его функционирования приводят к повреждению целостности тканей организма и (или) нарушению его нормального функционирования.