Определение вредных примесей в воздухе производственных помещений

Цель работы

Определить концентрацию вредного вещества в воздухе производственного помещения (газовой камере в условиях лаборатории)

Задачи работы

1. Определить санитарно-гигиеническую оценку состояния воздушной среды в газовой камере.

2. Определить класс условий труда на рабочем месте (в газовой камере в условиях лаборатории).

3. Определить категорию лаборатории по взрыво-пожарной  и пожарной опасности.

Обеспечивающие средства

  Приборы и материалы для измерений: универсальные, перенос­ные газоанализаторы, меховые аспираторы; автоматические газоанализа­торы универсальный газоанализатор УГ-2, заполненные индикаторные трубки.

Устройство и принцип работы универсального газоанализатора УГ-2

УГ-2 представляет собой воздухозаборное устройство со спецкомплек­том индикаторных порошков, индикаторных и вспомогательных (окисли­тельных, фильтрующих, осушительных и др.) трубок (патронов).

Принцип работы газоанализатора УГ-2 (рисунок 4.1) основан на просасывании воздуха, содержащего вредные газы (пары), через индикаторную трубку воздухозаборным устройством.

Образование окрашенного столбика в индикаторной трубке проис­ходит вследствие реакции, возникающей между анализируемым газом (паром) и реактивом-наполнителем индикаторной трубки. При этом про­исходит изменение окраски индикаторного порошка.

Основной частью воздухозаборного устройства является резиновый сильфон с расположенной внутри стакана сжатой пружиной, которая удерживает сильфон в растянутом положении.

Просасывание исследуемого воздуха через индикаторную трубку производится после предварительного сжатия сильфона штоком. На гранях (под головкой штока) обозначены объемы просасываемого при анализе воздуха. Цилиндрическая поверхность штока имеет четыре продольные канавки с четырьмя углублениями. Расстояния между этими углублениями подобраны таким образом, чтобы при ходе штока от одного углубления до другого сильфон просасывал необходимое для анализа данного газа количество исследуемого воздухе.

Определение концентрации производят с помощью измерительных шкал, которые входят в комплект поставки прибора.

Для исключения влияния посторонних газов (паров) на точность из­мерения перед индикаторной трубкой помещают фильтрующий патрон, заполненный поглотительными порошками, улавливающими сопутст­вующие смеси.

С помощью УГ-2 (УГ-3) определяют содержание в воздухе серово­дорода, оксида азота, бензина, толуола, ксилола, хлора, аммиака, серни­стого ангидрида, этилового эфира, ацетилена, оксида углерода, ацетона, углеводородов нефти (керосина осветительного, тракторного топлива Т-2, Т-4, ТС-1) и уайт – спирита.

Условия эксплуатации УГ-2

Температура окружающего воздуха от 10⁰С до 30°С.

Относительная влажность не > 90%.

Барометрическое давление 986 - 1039 кПа.

Газоанализатор УГ-2 используют в разнообразных производствен­ных условиях как непосредственно в местах распространения газов (па­ров), так и в местах газовыделения.

В неисследованных производственных условиях перед проведением измерения индикаторными трубками проводят одноразовую качествен­ную оценку состава воздуха с использованием аттестованных методиче­ских указаний, утвержденных Минздравом РФ. На основании полученных данных устанавливают возможность применения вспомогательных трубок с индикаторными порошками, если это предусмотрено в нормативно-технической документации на индикаторные трубки.

Повторную качественную оценку состава воздуха рабочей зоны про­водят при каждом изменении технологии производства, которое может вызнать появление в воздушной среде новых вредных примесей.

Во всех случаях исследования воздуха в выбранной для этого точке производят повторные определения, которые указывают на изменения концентрации во времени. Если эти изменения незначительны, ограничи­вают количество (от 2 до 3) определений. В противном случае продолжают анализы для выявления динамики изменения концентрации на протяжении более или менее длительного отрезка времени.

 

 

                1 – шток; 2 – воздухозаборное устройство; 3 – стопор;

                4 – пружина;

                5 – сильфон (гофрированная груша);

                6 – корпус УГ-2.

Рисунок 4.1 – Универсальный газоанализатор УГ-2

Задание

 Определить условия проведения измерений: температуру воздуха в лаборатории, относительную влажность воздуха в лаборатории, барометрическое давление, вредное вещество, метод измерения. В соответствии с условиями провести измерение концентрации вредного вещества по методике проведения эксперимента и выполнить все задачи.

Требования к содержанию отчета

Результаты измерений внести в таблицу 4.1. В соответствии с расчетом, определить категорию помещения по взрывопожарной и пожарной опасности. Рекомендовать мероприятия по улучшения условий труда. Указать вывод.

Таблица 4.1 - Результаты исследования

Место отбора проб, рабочее место	Примеси вредных веществ, исследуемый газ	Результат измерения мг/м3	С, мг/м3	Сн±Д мг/м3	ПДК по ГН 2.2.5.1313-03 мг/м3 (табл.4.5)	Метеорологические условия воздуха рабочей зоны
						t0C	W%	P, кПа

Основные термины и определения

1. Исследуется вредный производственный фактор – повышенная загазованность воздушной среды.

2. Загазованность воздуха - под этим термином понимают содержание примесей вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений (или атмосферном воздухе населенных мест), выраженной в мг/м³.

3. Вредное вещество - вещество, которое при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности может вызывать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами, как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Вредное вещество может быть в виде аэрозолей, газов, паров и их смесей.

 

4. Влияние на организм человека - в зависимости от химического со­става вредных веществ, попадая в организм человека, способны воздействовать на отдельные органы или системы органов, вызывая развитие различных заболеваний: раздражение, воспаление слизистой оболочки верхних дыхательных путей, глаз, конъюнктивит, экземы, промышленный дерматит, химические ожоги; злокачественные новообразования, воспаление печени, цирроз; стойкий лейкоцитоз, лейкемия; нарушение генетического кода организма; структурные, функциональные и биохимические изменения плода, приводящие к порокам развития или уродствам. (См. специальные методические указания к изучению темы «Токсичность веществ»).

5. Нормирование - осуществляется по ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» и ГН 2.2.5.1313 -2003 «Предельно-допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» по величине ПДК (мг/м³). ПДК - концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч или при другой продолжительности, но не более 40 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.

6. Методы исследований - лабораторные (аналитические), экспрессные (быстрые), физико-химические, автоматические.

7. Государственный контроль по содержанию вредных примесей в воздухе рабочей зоны производственных помещений и атмосферном воздухе населенных мест - осуществляет управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор).

  8. Методы исследования загазованности воздуха

Экспресс – методы. Эти методы позволяют быстро определить содержание вредных примесей, дают менее точные, но достаточные для практических целей результаты. При этом используют приборы газоанализаторы (УГ-2, УГ-3), меховые аспираторы ГХ-4, АМ-5 (последние используют для определения оксида углерода, сернистого газа, сероводорода и оксидов азота). Принцип работы этих приборов основан на линейно-колористическом методе.

Лабораторные (аналитические) методы. Лабораторные методы дают точные результаты, но требуют длительного времени для их проведения

Таблица 4.2 - Основные лабораторные методы

Название метода Группа методов	Характеристики методов
1	2
1. Микрообъемный	Основан на поглощении вещества титрованным рас­твором щелочи (оксид и диоксид углерода, углеводо­роды)
2. Фотометрические	Основаны на измерении интенсивности светопоглощения окрашенными растворами. К ним относятся: колориметрические и нефелометрические методы, основанные на визуальных наблюдениях или с помо­щью специальных приборов (фотоэлектроколориметры, спектрофотометры, нефелометры)
3. Спектрометричекий	Основан на спектрально избирательном поглощении монохроматического потока световой энергии при прохождении его через исследуемый раствор.
4.Люминесцентный	Основан на способности некоторых веществ отдавать поглощенную в виде светового излучения энергию. Оценку интенсивности свечения проводят визуально или с помощью специальных приборов.
5.Спектроскопический	Основан на способности элементов, помещенных в пламя вольтовой дуги (3500-40000), давать опреде­ленный спектр излучения, фиксируемый на фото­пленке. С помощью микрофотометра измеряют ин­тенсивность потемнения спектральных линий, при­сущих данному веществу. Определение ведут по градуированным графикам.
Продолжение таблицы 4.2
1	2
6.Полярографичес кий	Основан на измерении предельного потока диффузии, возникающего при электролизе исследуемого раство­ра с помощью ртутного (или другого) элемента, изо­бражая графически процесс электролиза (по оси X откладывают напряжение, а по Y – силу тока), получают полярографическую волну, высота которой характеризует концентрацию вещества в растворе.
7.Хроматографичес кий	Основан на разложении смесей на составляющие, ко­торые пропускаются через спиральную колонку с твердой и жидкой фазами вещества. При движении, исследуемой смеси между двумя фазами скорость компонентов смеси различна, вследствие чего вывод их из колонки происходит не одновременно, что и фиксируется различными детекторами-датчиками.
8.Колориметриические	Основаны на просасывают загрязненного воздуха в месте отбора через раствор, фильтровальную бумагу или порошок - сорбент в измерении интенсивности полученной на них окраски путем сравнения с окра- ской стандартных шкал.
9.Линейно-колористический	Основан на просасывании исследуемого воздуха через индикаторные трубки и измерении длины окра­шенного слоя порошка по специальным градуирован­ным шкалам.

 

Автоматические методы. Они обеспечивают непрерывность и объективность результатов анализа. Автоматические газоанализаторы (газосигнализаторы) не только фиксируют фактическую концентрацию вещества в воздухе, но и с помощью датчиков приводят в действие различные устройства, например, сис­тему автоматического пожаротушения, аварийную вентиляцию и т.д.

8. Гигиеническая оценка состояния воздушной среды

Для санитарно-гигиенической оценки состояния воздушной среды полученные результаты исследования сравнивают с предельно допустимой концентрацией (ПДК).

 При загазованности воздуха рабочей зоны в 100% измерений ниже ПДК состояние воздушной среды хорошее. Состояние воздуха рабочей зоны считают удовлетворительным, если результаты в 20% измерений превышают ПДК в 1,0 – 1,5 раза, а в 80% ниже ПДК.

При превышении фактической концентрации над  ПДК более чем в 20% числа проведенных измерений - состояние воздушной среды неудовлетворительное.

Порядок выполнения работы

1. Перед проведением анализа газоанализатор УГ-2 подготавливают к работе. Для этого проверяют герметичность воздухозаборного устройства.

Проверку на герметичность воздухозаборного устройства проводят следующим образом:

открыть крышку газоанализатора;

оттянуть стопор, вставить шток с максимальным объемом просасы­ваемого воздуха (указанный под головкой штока) в направляющую втулку, сжать сильфон штоком до верхнего отверстия и зафиксировать это по­ложение стопором;

резиновую трубку перегнуть и зажать зажимом;

придерживая шток рукой, отвести стопор (стопор оттягивают, а не вращают) и после первоначального рывка стопор отпускают;

воздухозаборное устройство считается герметичным, если в течение 10 мин не наблюдается заметного перемещения штока;

разжать резиновую трубку, придерживая шток рукой вынуть шток.

2. В соответствии с определенным газом подбирают измерительную линейку и шток. При этом шток выбирают, исходя из объема проса­сываемого воздуха, который указан на измерительной линейке и под го­ловкой штока.

Рекомендуется начинать замеры с малого объема, предполагая нали­чие большой концентрации вредных примесей в воздухе.

3. Вставить подобранный шток в направляющую втулку так, что бы наконечник стопора скользил по канавке штока, над которой указан объем просасываемого воздуха.

4. Давлением руки на головку штока сжимают сильфон до тех пор, пока стопор не попадет в верхнее углубление канавки штока.

5. Заранее подготовленную индикаторную трубку аккуратно ос­вобождают от герметизирующих колпачков, избегая ее засорения. Постукивая стержнем о стенки трубки, проверяют ее уплотнение. При образовании просвета между столбиком порошка и тампоном его устраняют нажатием стержня на тампон.

6. После этого индикаторную трубку одним концом присоединяют к резиновой трубке воздухозаборного устройства. При отсутствии, в исследуемом помещении примесей, мешающих определению, фильтрующий патрон не используют.

7.  Соединяют второй конец индикаторной трубки со шлангом ис­следуемого «помещения».

8. Надавливая рукой на головку штока, другой отводят стопор. Как только шток начнет движение, стопор отпускают и включают секундомер.

9. При входе стопора в нижнее углубление канавки штока (слышен щелчок) просасывание воздуха еще продолжается, поэтому дают выдержку 2-3 минуты. Общее время просасывания воздуха должно соответствовать указанному, в паспорте прибора (см. стенд).

Если продолжительность хода штока меньше указанного в таблице для определения газа, то, следовательно, столбик порошка в трубке уп­лотнен слабо и наоборот.

Окраска индикаторного порошка после просасывания загрязненного воздуха должна соответствовать указанной в таблице.

10. Концентрацию определяемых примесей находят, совмещая нижнюю границу, столбика окрашенного - порошка индикаторной трубки с началом измерительной шкалы. Цифра на шкале, совпадающая с верхней границей окрашенного столбика порошка, указывает концентрацию ве­щества в мг/м³.

При размытости границ раздела окрасок исходного и прореагиро­вавшего порошка отсчет измеряемого вредного вещества по шкале про­водят по верхней и нижней частям границы. За результат измерения при­нимают среднее значение.

11. Если после опыта индикаторный порошок не изменил своего цвета или окраска столбика менее одного деления,значит, концентрация мала и опыт нужно провести снова, но уже с большим объемом воздуха.

Измерение на каждом объеме проводят не менее 2-3 раз.

12. Результат измерения концентрации вредного вещества (Сн) приводят к нормальным условиям (Т=293°К, атмосферное давление Р=101,3 кПа, относительная влажность 40-60%).

Концентрацию (Сн) при нормальных условиях в мг/м³ вычисляют по формуле

                             ,                          (4.1)

где С _{t , y , p} - результат измерения концентрации вредного вещества при    температуре окружающего воздуха, относительной влажно­сти и атмосферном давлении (кПа), мг/м³;

К_в - коэффициент, учитывающий влияние температуры и относи­тельной влажности окружающего воздуха на показание ин­дикаторной трубки, значение которого определяется по спе­циальному приложению (приложение 3, ГОСТ 12.1.014-84 ССБТ), см. стенд.

Относительная погрешность измерения (δ) не должна превышать ± 35% в диапазоне от 0.5 до 2.0 ПДК и ± 25% при концентрация > 2ПДК при условиях проведения измерения.

Результат измерения, представляют в виде (С_н± Δ) мг/м³ при дове­рительной вероятности 0,95.

Величину абсолютной погрешности (Δ) вычисляют по формуле

                                                ,                                 (4.2)

Допускается в диапазоне от 0,5 до 1,0 ПДК увеличение погрешности до 60%. Это должно быть указано в соответствующей нормативно технической документации.     

13. Полученные результаты записывают в таблицу 5 и для сани­тарно-гигиенической оценки состояния воздушной среды сравнивают с ПДК по ГН 2.2.5.1313-03.

14. Параллельно с измерениями концентраций вредных веществ при использовании УГ-2 осуществляют контроль метеорологических па­раметров воздуха рабочей зоны.

15. Определение категории помещения по взрывопожарной и пожарной опасности

Категория помещений зданий производственных предприятий и уч­реждений определяется министерствами и ведомствами, а также техноло­гами проектных организаций и на стадии проектирования зданий и со­оружений всоответствии с ФЗ № 123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» и СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности».

При расчете значений критериев взрывоопасной и пожарной опас­ности в качестве расчетного выбирают наиболее неблагоприятный вариант аварии или период нормальной работы аппаратов, при котором во взрыве участвует наибольшее количество веществ или материалов, наиболее опасных в отношении последствий пожаров.