2015-05-05
3833Если вещество оказывает воздействие на окружающую среду в меньших концентрациях, чем на организм человека, то при нормировании исходят из ПДК этого вещества для окружающей среды. В зависимости от того, оценивается ли ПДК в воздухе рабочей зоны или ПДК в воздухе населенного пункта, определения ПДК формулируются несколько по-разному. По-разному и нормируется содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны и в воздухе населенного пункта, где требования к качеству воздуха более жесткие. Одно из объяснений этому состоит в том, что в рабочей зоне находятся, как правило, здоровые люди среднего возраста, прошедшие необходимые медицинские освидетельствования, тогда как в населенном пункте могут находится дети, старики, лица с ослабленным здоровьям, для которых порог действия вредных веществ понижен, которые могут быть особо восприимчивы к тем или иным вредным веществам. Помимо этого, населенный пункт является местом рекреации для работающих людей, находящихся в рабочей зоне часть дня и недели, и имеющих возможность восстанавливать нормальное состояние здоровья в среде с пониженным содержанием вредных веществ.
Требования к качеству воздуха в рабочей зоне устанавливаются Гигиеническими нормативами ГН 2.2.5.686-98 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны". В этом документе приводятся сведения о ПДК свыше, чем для 2200 вредных веществ. В соответствии с этим документом, ПДК -концетрации. которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч и не более 40 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не должны вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Воздействие вредного вещества на уровне ПДК не исключает нарушение состояния здоровья у лиц с повышенной чувствительностью.
ПДК для большинства веществ являются максимальными разовыми. Для высококумулятивных веществ наряду с максимальной установлена среднесменная ПДК - средняя концентрация, полученная при непрерывном или прерывистом отборе проб воздуха при суммарном времени не менее 75% продолжительности рабочей смены или концентрация средневзвешенная во времени длительности всей смены в зоне дыхания работающих на местах постоянного или временного их пребывания. В течение смены продолжительность действия на работающего концентрации, равной максимальной разовой ПДК, не должна превышать 15 минут и 30 минут - для аэрозолей преимущественно фиброгенного действия и она может повторяться не чаще 4 раз в смену.
Наряду с величинами ПДК в документе указаны класс опасности, преимущественное агрегатное состояние вещества в воздухе в условиях производства.
Если в качестве значения ПДК приведены две величины, то это означает, что в числителе максимальная разовая, а в знаменателе -среднесменная 11ДК.
Вещества, при работе с которыми требуется специальная защита кожи и глаз, специально отмечены. Выделены также вещества с остронаправленным механизмом действия, требующие автоматического контроля за их содержанием в воздухе, канцерогены, аллергены и аэрозоли, преимущественно фиброгенного действия. Отмечены вещества, при работе с которыми должен быть исключен контакт с органами дыхания и кожей. Для таких веществ значения ПДК не приводятся, а указывается только класс опасности и агрегатное состояние в воздухе.
Качество воздуха в населенном пункте нормируется Гигиеническими нормативами ГН 2.1.6.695-98 "Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест"
ПДК загрязняющего вещества в атмосферном воздухе - 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 сапитарно-бытовых условий жизни. Предельно-допустимые концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов нормируются по максимальной разовой и среднесуточной концентрации примесей. Максимальная разовая ПДК (ПДК^ц ) - основная характеристика опасности вредного вещества, которая установлена для предупреждения возникновения рефлекторных реакций у человека (ощущение запаха, световой чувствительности и др.) при кратковременном воздействии (не более 20 минут). Среднесуточная ПДК (ПДК^) - установлена для предупреждения общетоксического, канцерогенного, мутагенного и др. влияния вредного вещества при воздействии более 20 минут. В ГН 2.1.6.695-98 помимо разделов названий веществ, значений максимальной разовой и среднесуточной ПДК, класса опасности веществ включается лимитирующий показатель вредности, в соответствии с которым обоснована ПДК.
Лимитирующий (определяющий) показатель вредности характеризует направленность биологического действия вещества: рефлекторное (рефл.) и резорбтивное (рез.). Под рефлекторным действием понимается реакция со стороны рецепторов верхних дыхательных путей - ощущение запаха, раздражение слизистых оболочек, задержка дыхания и т.п. Указанные эффекты возникают при кратковременном воздействии вредных веществ, поэтому рефлекторное действие лежит в основе установления максимальной разовой ПДК (ПДКм.р.), Под резорбтивным действием понимают возможность развития общетоксических, гонадотоксических, эмбриотоксических, мутагенных, канцерогенных и других эффектов, возникновение которых зависит не только от концентрации вещества в воздухе, но и длительности ее вдыхания. С целью предупреждения развития резорбтивного действия устанавливается среднесуточная ПДК (ПДКс.с).
Некоторые красящие вещества (красители), не оказывая на уровне низких концентраций ни рефлекторного, ни резорбтивного действия, при их осаждении из воздуха могут придавать необычную окраску объектам окружающей среды, например, снегу, тем самым создавая у человека ощущение опасности или санитарно-гигиенического дискомфорта. В связи с этим для красителей в качестве лимитирующего показателя устанавливается санитарно-гигиенический, который позволяет при соблюдении ПДК избежать появления необычной окраски объектов окружающей среды. В рассматриваемом документе указано 38 веществ, выброс которых в воздушную среду запрещен, это обусловлено чрезвычайно высокой биологической активностью указанных веществ.
В реальных условиях производства и в процессе жизнедеятельности человека, на организм часто действуют одновременно несколько вредных факторов и веществ, в том числе и несколько химических. Их действие на человека и окружающую среду может быть самостоятельным, а может быть комбинированным. Самостоятельное или независимое действие химических веществ - это когда каждое вещество действует отдельно, но преобладает наиболее токсичное вещество.
Комбинированное действие нескольких веществ - это одновременное или последовательное действие на организм человека нескольких веществ при одинаковом пути поступления, например, через органы дыхания.
Различают несколько типов комбинированного действия химических веществ:
-аддитивное, т.е. суммарное действие химических веществ; -потенцированное, т.е. одно вещество усиливает действие другого; -антагонистическое, т.е. одно вещество ослабляет действие другого; При совместном присутствии в воздухе нескольких веществ, обладающих суммацией действия, сумма отношений их концентраций к ПДК не должна превышать 1 (единицу):
где С1, С2... Ci - фактические концентрации веществ в воздухе, мг/м3;
ПДК1, ПДК2,... ПДК, - предельно-допустимые концентрации тех же веществ, мг/м
При потенцировании опасность воздействия вредных вешеств определяется по формуле:
где X, поправка, учитывающая усиление действия вещества.
II. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ ПО НОРМИРОВАНИЮ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ.
2.1. Познакомиться с общими положениями, выписать основные определения.
2.2.Начертить таблицу I по образцу.
2.3.Выписать в таблицу 1 исходные данные по варианту из таблицы 2. 2.4.Используя таблицу 3, заполнить графы 4...8 таблицы 1. 2.5. Сопоставить данные по варианту концентрации веществ с предельно-допустимыми и сделать вывод о соответствии нормам каждого из веществ в отдельности в графах 9...11. т.е. <ПДК, >ПДК. ==ПДК, обозначив соответствие нормам знаком (+), а несоответствие знаком (-) (см. образец).
Примечание: О - вещества с остронаправленным механизмом воздействия, за содержанием которых в воздухе требуется автоматический контроль;
А - вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях; К - канцерогены;
ф - аэрозоли, преимущественно фиброгенного действия.
2.6.Выявить вещества, обладающие суммацией действия, но таблице 4.
2.7. Выполнить необходимые расчеты по определению фактического эффекта по формуле (2).
Если выявится несколько эффектов суммации, то следует определить эффект суммарного воздействия но каждой группе веществ.
2.8. Сделать вывод о соответствии нормам значений концентраций веществ, обладающих эффектом суммации, записью: "Соответствует" или "Не соответствует".
2.9. Оформить выполненное задание и представить преподавателю.
III. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ.
При определении содержания вредных веществ в воздухе используются физические, физико-химические и химические методы. Методы, применяемые при определении содержании вредных веществ в воздухе, можно подразделить на аспирашюнные и безаспирационные.
К безаспирационным методам можно отнести так называемые экспресс-тесты, например экспресс-тест для определения концентрации аммиака в воздухе рабочей зоны. Как правило, экспресс-тест состоит из тканевой основы, пропитанной индикаторным веществом и изолированной от окружающей среды. Для производства измерения герметичность изоляции нарушается, воздух поступает к основе, вредное вещество вступает в реакцию с индикатором, вызывая его окрашивание. Через определенное время оценивают размер окрашенной области и по этому показателю, сравнивая с эталонном, оценивают концентрацию вредного вещества в воздухе. Точность метода невелика, его относят к полуколичественным. Аспирационные методы представлены. например, методами определения концентрации вредных веществ в воздухе с использованием индикаторных трубок. Индикаторная трубка представляет собой стеклянную трубку, заполненную индикаторным порошком. При проведении анализа через индикаторную трубку протягивается (аспирируется) определенный объем воздуха, загрязненного вредным веществом, находящимся в состоянии газа, пара или капельно-жидком состоянии. Состав индикаторного порошка может быть подобран таким образом, чтобы строго определенное вредное вещество, содержащееся в воздухе, могло вступить в реакцию с компонентами порошка и продукты реакции были окрашены. Сравнивая величину окрашенной области индикаторной трубки с эталонным образцом (шкалой) судят о концентрации вредного вещества в воздухе.
Определение концентрации вредных вешеств в воздухе с использование индикаторных трубок можно проводить с использованием универсального газоанализатора УГ-2 (Рис 1). Газоанализатор типа УГ-2 - универсальный переносной прибор, предназначенный для количественного определения вредных веществ в воздухе производственного помещения.
Принцип работы газоанализатора основан на протягивании \ исследуемого воздуха через индикаторную трубку, заполненную I индикаторным порошком. В результате химической реакции индикаторный порошок изменяет свой цвет на определенную высоту в зависимости от концентрации определяемого вещества. Газоанализатор УГ-2 представляет собой воздухозаборное устройство ~- металлический корпус 1 с находящимися внутри корпуса резиновым сильфоном 2. Сильфон ограничен в верхней и нижней части двумя фланцами.
Под верхним фланцем расположен металлический стакан 3, в котором находится пружина 4 в сжатом состоянии. Для придания сильной жесткости и сохранения постоянного объема в его внутренних гофрах установлены распорные кольца 5. На верхней плате 10 газоанализатора неподвижная втулка 8 для движения штока 7, стопор для фиксации 9, отверстие для его хранения, штуцер 11 с надетой на него отводной резиновой трубкой 12. Свободный конец резиновой трубки служит для присоединения индикаторной трубки.
На цилиндрической поверхности штока расположены четыре продольных канавки с двумя углублениями 6. Расстояние между углублениями на канавках подобраны таким образом, чтобы при ходе штока от одного углубления до другого, сильфон забирал необходимое для анализа количество исследуемого воздуха. Цифры над головкой штока указывают величину объема воздуха, соответствующую ходу штока.
Аспирирование или протягивание воздуха через индикаторную трубку осуществляется после растяжения пружины штоком, сильфон при этом сжимается.
При отпускании фиксатора шток начинает подниматься вверх за счет энергии пружины, возвращающейся в сжатое состояние. Резиновый сильфон соответственно увеличивается в объеме, в нем создается частичное разряжение и начинается подсос воздуха из атмосферы. Загрязнённый воздух проходит через индикаторную трубку с порошком. Процесс идет до тех пор, пока фиксатор не попадает в верхнее углубление штока.
Химическая реакция в индикаторной трубке продолжается, поэтому размеры концентрации вредных веществ по высоте окрашенного столба необходимо проверить не менее чем через 5 минут после осуществления забора воздуха.
Таблица 5.
Перечень вредных веществ, определяемых газоанализатором УГ-2 и характеристики индикаторных порошков.
| Определяемое вещество | Объем анализируемого воздуха ми3 | Основные реагенты индикаторного порошка | Окраска индикаторного порошка после реакции |
| Аммиак | 200 100 | Бромфсноловый синий | Синяя |
| Ацетилен | Светло-коричневая | ||
| Ацетон | Гидрокснламин солянокислый ^Бромфеполовый синий | Желтая | |
| Бензин | Иодат калия Серная кислота | Светло-коричневая | |
| Бензол | Серо-бежевая | ||
| Ксилол | Параформальлегид Серная кислота | Красно-фиолетовая | |
| Окисли азота | Красная | ||
| Окись углерода | Коричневая (кольцо) | ||
| Сернистый ангидрид | 300 100 | Белая | |
| Сероводород | 300 100 | Ацетат свинца Барий хлористый | Коричневая |
| Толуол | Иодат калия Серная кислота | Темно-коричневая | |
| Углеводороды | Свегло-коричневая |
Использование индикаторных трубок до сих пор остается относительно дешевым и точным методом анализа, однако этот метод не лишен определенных недостатков. Использование индикаторных трубок влечет за собой значительный расход материалов. Не обеспечивается экспрессность метода, то есть между отбором пробы может и получением результата должно пройти какое-то немалое время, тогда как в случае технологической аварии, сопряженной с утечкой вредных веществ, важность быстрого определения результата чрезвычайно велика и от этого может зависеть жизнь людей. Не обеспечивается и непрерывный контроль за содержание вредных веществ в воздухе. Имеются и другие недостатки. Поэтому все большее распространение получают физические и физикохимические метода, реализованные в электронных приборах учета и контроля содержания вредных вешеств в воздухе, основанные на фотоионизационных, электрохимических и иных принципах. Таков фотоионизационный газоанализатор "Колион-1", он предназначен для измерения концентраций органических и неорганических ядовитых соединений в воздухе, а также обнаружения мест утечек и выбросов и определения их интенсивности. Газоанализатор является средством экспресс-анализа и сигнализации о превышении заданного значения концентрации вредных веществ. Кроме того, прибор позволяет определить степень опасности пребывания человека в зоне аварии.
"Колион-1" состоит из пробника и измерительного блока, соединенных кабелем. Пробник включает: фотоионизациошгый детектор, электрометрический усилитель, побудитель расхода, электрический кабель, пробозаборную трубку из нержавеющей стали и пневматическую линию. В детекторе источником вакуумного ультрафиолетового излучения (ВУФ-излучепия) является лампа тлеющего разряда.
В состав измерительного блока входят: блоки питания к сигнализации, аккумуляторы, цифровой вольтметр и пьезосигнализатор. Вольтметр служит для индикации сигнала, поступающего с выхода блока питания, а пьезосигнализатор подает звуковой сигнал. На передней панели измерительного блока расположены: тумблеры включения прибора и побудителя расхода, резистор настройки порога срабатывания сигнализации, светодиоды "Работа" и "Сигнализация", разъемы для подключения пробника и зарядного устройства, жидкокристаллический индикатор, который в цифровом виде представляет значения кошдентрации измеряемого вещества, и переключатель рода работ. Имеется три поддиапазона измерения: проверка напряжения аккумуляторов, настройка порога срабатывания сигнализации и резистор настройки порога срабатывания сигнализации.
Принцип действия газоанализатора заключается в использовании фотоионизационного метода детектирования, основанного на ионизации молекул ВУФ-излучением.
Воздух с помощью побудителя расхода прокачивается через детекгор, где анализируемое вещество ионизируется ВУФ-излучением. Заряженные частицы под воздействием приложенного к электродам напряжения перемешаются в ионизационной камере детектора, формируя токовый сигнал, пропорциональный концентрации вещества. Для защиты от внешних воздействий детектор закрыт электростатической сеткой. Побудитель расхода соединен с детектором пневматической линией. Электрометрический усилитель повышает силу токового сигнала фотоионизационного детектора, с которым он соединен. Пробозаборная трубка используется при поиске утечек ядовитого вещества в техологическом оборудовании.
В ходе ликвидации аварий с помощью газоанализатора можно оценить степень опасности зараженного воздуха, направление и скорость перемещения опасных веществ в нем, степень загрязнения ими почвы и глубину проникновения в нее.
При выпуске газоанализатор может градуироваться по одному из веществ (бензол, аммиак и т.п.). Тем не менее, в частности, в приборе, отградуированном по бензолу, приводятся коэффициенты пересчета для аммиака, ацетона, гексана, гидразина, ксилоламетилмеркаптана. этилмеркапгана. сероводорода, сероуглерода, толуола, циклогексана, бензина. керосина, диметил формам ида, трихлорэтилена,
Рис 1. Схема универсального газоанализатора УГ-2: 1. - корпус металлический; 2. - сильфон резиновый; 3. - стакан металлический; 4. - пружина; 5. - кольца распорные; 6. - углубление продольной канавки штока; 7. - шток; 8. - втулка неподвижная; 9. -стопор; 10.- плата верхняя; П. - штуцер; 12.- трубка отводная
IV. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Внимательно ознакомиться с теоретической частью и указаниями по выполнению работы.
2. Согласовать с преподавателем, концентрацию каких веществ следует определить в данной работе.
3. Подобрать соответствующие индикаторные порошки. Внимание! При работе с индикаторными порошками соблюдайте осторожность! Не допускайте попадания на одежду, тетради, книги порошка. При попадании порошка на руки аккуратно стряхните его в раковину умывальника и вымойте руки водой.
4. Подготовить индикаторные трубочки. Для этого в один конец стеклянной трубоки заложить кусочек гигроскопической ватой слоем в 5 мм без уплотнения. Через стеклянную воронку в другой конец трубочки засыпать порошок. Легким постукиванием трубочки о стол уплотнить порошок. Трубка должна быть заполнена порошком на всю высоту. Оставить место только для второго ватного тампона слоем 5 мм.
5. Выбрать необходимый объем анализируемого воздуха, пользуясь таблицей 2.
6. Соответственно выбранной величине объема воздуха выбрать одггу из поверхностей штока. Отведя стопор в сторону, вставить шток во втулку выбранной поверхностью к стопору. Давлением руки на головку штока сжимать сильфон до тех пор, пока стопор не зафиксируется в верхнем углублении, в канавке штока.
7. Вставить подготовленную индикаторную трубку в свободный конец резиновой отводной трубки.
8. Прибор готов к работе. Придерживая ладонью головку штока, другой отпустить стопор.
КАК ТОЛЬКО ШТОК НАЧИНАЕТ ДВИГАТЬСЯ. СТОПОР И ШТОК ОТПУСКАЮТ!
После щелчка движение штока прекращается, а просасывание воздуха продолжается вследствие остаточного вакуума в сильфоне.
9. Индикаторный порошок после воздействия определяемого газа меняет окраску согласно таблице 2. Концентрация определяемого газа находят, совмещая нижнюю границу столбика окрашенного порошка индикаторной трубки с нулевой отметкой измерительной шкалы этикетки. Цифра на шкале, совпадающая с верхней границей окрашенного столбика, указывает концентрацию определяемого газа.
10. Измерения проводить не менее 2-3 раз, каждый раз новой трубкой. Результаты измерения занести в таблицу, определить среднеарифметическое значение. Сравнить это значение с предельно-допустимой концентрацией для исследуемого газа.
Таблица 6.
БЛАНК ТАБЛИЦА ЗАМЕРОВ
| Исследуемый газ | Определяемая концентрациямг/м3 | Среднеарифметическое значение концентрации, мг/м5 | ПДК мг/м3 |
11. Сделать вывод о возможности работы в таких условиях.
Дополнительные сведения об определении содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны можно найти в методических указаниях "Контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны" N 3936-85, "Методика контроля содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны" (приложение 9 Руководства 2.2.755-99 Гигиенические критерии оценки и классификация условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса), и методических указаниях "Измерение концентраций аэрозолей преимущественно фиброгенного действия" N 4436-87.
Контрольные вопросы
I. Каков состав чистого атмосферного воздуха и как изменяется состав воздуха под влиянием деятельности человека? 2. Что такое рабочая зона и рабочее место? 3. От чего зависит воздействие вредных веществ на организм человека? 4. Какие классы опасности вредных веществ существуют? Приведите примеры веществ для каждого класса опасности. 5. Какие меры первой помощи оказываются при отравлении вредными веществами? 6. Что такое порог хронического воздействия и как он связан с ПДК? 7. Какие виды ПДК существуют? Дайте их определения. 8. Какие нормативные документы регламентируют качество воздуха рабочей зоны, населенного пункта? 9. Как нормируется содержание вредных веществ в воздухе, если их содержится в воздухе более одного? 10. Какие приборы используются для определения содержания вредных веществ в воздухе? Принцип их работы?
II.
