Количественное определение содержания паров жидкости и газов в воздушной среде

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Цель работы:

1. Определить содержание паров жидкости или газа в воздухе с помощью газоанализатора УГ-2.

2. Сравнить полученные данные с ПДК.

3. Произвести расчет вентиляции помещения в случае превышения концентрации предельно допустимой.

Теоретическая часть:

Вещества, применяемые в промышленности при неправиль­ной организации труда и производства и при несоблюдении определенных профилактических мероприятий могут вызвать у работающих острые или хронические отравления и профессиональные заболевания.

Профессиональные отравления и заболевания обычно наблюдаются только при определенной концентрации токсического вещества в воздухе. Предельно допустимыми концентрациями (ПДК) данного вещества в воздухе рабочей зоны являются такие концентрации, которые при ежедневной рабо­те в пределах 8 ч. в течение всего рабочего стажа не могут вызывать у работающих заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых совместными методами исследования, непосредственно в процессе работы или в отдаленные сроки.

ПДК в воздухе рабочих помещений устанавливается на основании специальных исследований и результатов осмотра рабочих. ПДК принято выражать в мг/м³ воздуха. Предельно допустимые концентрации утвержденные Министерством здравоохранения России и приводятся в виде таблиц в справочниках и в Санитарных нормах проектирования промышленных предприятий СН 245-71 и ГОСТ 12.1.005-88.

В соответствии с действующим законодательством и правилами техники безопасности руководители предприятий, цехов, установок и других производственных участков обязаны не допускать в воздушной среде производственных помещений содержания паров, газов и пыли выше предельно допустимых концентраций.

Тяжесть отравления в большой мере зависит от количества промыш­ленного яда, проникшего в организм. При ингаляционном, например, про­никновении яда через дыхательные пути с увеличением его концентрации во вдыхаемом воздухе в организм поступает повышенное (по сравнению с предельно допустимой концентрацией) количество токсического вещества, вызывая в ряде случаев острые отравления.

Некоторые яды, обладая кумулятивными свойствами, могут постепен­но накапливаться в организме, вызывая в определенный момент значитель­ный токсикологический эффект от суммирования патологических изменений органов и тканей.

С повышением дозы или концентрации яда изменяется и характер его токсического действия. Так при концентрации аммиака во вдыхаемом воздухе 0,1-0,5 мг/л ощущается резь в глазах, кашель, чихание, слюнотечение, а при концентрации 0,7-1,0 мг/л и более продолжительном воздействии возникают приступы удушья и резкое возбуждение центральной нервной системы.

На действие яда большое влияние оказывают также условия труда и особенности организма работающих. Так при значительной физической нагрузке увеличивается объем дыхания и в организм вместе с вдыхае­мым воздухом поступает большое количество вредных веществ.

Токсическое действие многих ядов увеличивается при повышении температуры в помещениях, что объясняется увеличением летучести веществ и образованием в рабочих зонах высоких, а иногда и угрожающих концентраций.

Действие промышленных ядов во многом зависит также от индивидуальных особенностей организма. У некоторых при контакте с ядами наблюдается склонность к аллергическим заболеваниям, кожным пораже­ниям, бронхиальной астме и др. В этих случаях обычно излечение на­ступает лишь после прекращения контакта работающего с химическими веществами, вызвавшими заболевание.

Наличие заболевания у человека повышает опасность воздействия на него промышленного яда. Поэтому разработаны общие противопока­зания к работам, связанным с ядовитыми веществами. Разработаны также специальные противопоказания, исключающие допуск лиц к работе с определенными продуктами. Например, при заболевании кроветворных органов недопустима работа с бензолом, который является специфичес­ким ядом для кроветворной системы.

Устойчивость к вредным химическим воздействиям зависят от возраста человека. Поэтому Российским трудовым законодательством пре­дусмотрено запрещение труда подростков, не достигших 18-летнего возраста, на работах с вредными химическими веществами.

По степени воздействия на организм человека вредные вещества следует подразделять на 4 класса:

1 - вещества чрезвычайно опасные;

2 - вещества высоко опасные;

3 - вещества умеренно опасные;

4 - вещества мало опасные.

При отравлении часто требуется оказание немедленной помощи до прибытия врача или до отправления пострадавшего на врачебный пункт.

Для оказания доврачебной помощи на производстве имеются спе­циальные аптечки. Медикаменты, находящиеся в аптечке, а также средства первой помощи подбираются медицинскими работниками в зависимос­ти от применяемых и получаемых веществ и характера возможных отравлений и поражений.

Во всех случаях пострадавшего прежде всего переводят из опас­ной зоны на чистый воздух и устраняют действие на него токсических и едких веществ. До прихода врача и оказания специализированной помощи при необходимости нужно делать искусственное дыхание.

Лечение острых отравлений независимо от пути проникновения яда производится путем предотвращения всасывания яда и борьбы с всосавшимся ядом.

Всасывание яда предотвращается выносом пострадавшего из загрязненной атмосферы, механическим удалением яда с кожного покро­ва и слизистых оболочек ватным тампоном, фильтровальной бумагой, водой. Средства первой помощи указаны в приложении табл. № 14.

При попадании яда в желудок принимают меры к его очищению, вызывают рвоту. Для обезвреживания попавших в желудок и кишечник вредных веществ могут быть также использованы адсорбенты, например, активированный уголь, ионообменные смолы для избирательной адсорб­ции тех или иных ионов.

С давнего времени используются методы химического связывания в кишечнике еще не всосавшегося яда. Так, широкое применение полу­чило применение при отравлении мышьяком и тяжелыми металлами проти­воядие, агентом которого является сероводород. В результате их взаимодействия образуются сульфиды металлов, которые не всасываются в желудочно-кишечный тракт.

Особое значение в настоящее время приобрели вещества, которые образуют с токсичными ионами тяжелых металлов стойкие неядовитые компоненты. Таким действием обладают соли этилендиаминтетрауксусной

кислота (ЭДТУ).

В ряде случаев успешно используются противоядия, которые вытесняют яд из его соединений с биосубстратом. Так при отравлении окисью углерода повышают концентрацию кислорода в крови и вытесняют СО из его соединений с гемоглобином, восстанавливая тем самым гемоглобин, как переносчик кислорода.

Важное значение имеет общеукрепляющее лечение, повышение сопротивляемости организма.

Характер действия и степень токсичности вещества в значитель­ной мере зависят от его физико-химических свойств, особенно лету­чести, растворимости в воде и жирах, а также от агрегатного состоя­ния и дисперсности. Чем выше дисперсность, тем сильнее биологическое действие вещества. Так, например, цинк, медь и некоторые другие металлы в твердом и пылевидном виде неопасны, тогда как их аэрозоли могут вызвать профессиональное заболевание (литейную лихорадку).

Чем выше растворимость ядов в воде и в жидкостях, тем они более токсичны. Так, хорошо растворимый мышьяковистый ангидрид As O (так называемый белый мышьяк) сильно ядовит, а малорастворимые трехсернистый ( А_S2S₃ ) и двухсернистый ( A_S2S₂ ) почти не ядовиты. Особенно необходимо учитывать характерное свойство некоторых химических веществ хорошо растворяться в жирах и липоидах, что определяет их способность проникать в нервные клетки, весьма богатые липоидами.

Различают, так называемую «химическую» токсичность в основе которой лежит химическое взаимодействие яда с тканями и биологическими субстратом организма, и «физическую» токсичность, которая зависит от физико-химических свойств вещества.

Примером «химической» токсичности может служить превращение в организме метилового спирта в муравьиную кислоту, что и опреде­ляет его повышенную токсичность по сравнению с этиловым и другими спиртами.

«Физическая активность» характерна для веществ наркотического действия (углеводородов, спиртов, альдегидов и др.), способных накаливаться в центральной нервной системе благодаря растворимости в липоидах.

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия расчет общеобменной вентиляции надлежит производить путем суммирования объемов воздуха, необходимого для разбавления каждого вещества в отдельности до его предельно допустимой концентрации. При этом допустимыми следу­ет считать такие концентрации (С) вредных веществ, которые отвечают формуле:

С₁ / ПДК₁ + С₂ / ПДК₂ + … + С_n / ПДК_n < 1 (1)

т.е. сумма отношений фактических концентраций вредных веществ (С₁, С₂ ... С_n) в воздухе помещения к их предельно допус­тимым концентрациям (ПДК₁, ПДК₂ ... ПДК_n), которых установлены для изолированного присутствия, не должна превышать единицы.

К примерам сочетаний однонаправленного действия, как правило, следует относить вредные вещества, близкие по химическому строению и характеру биологического воздействия на организм человека.

Примерами сочетаний веществ однонаправленного действия явля­ются:

а) фтористый водород и соли фтористоводородной кислоты;

б) сернистый и серный ангидрид;

в) формальдегид и соляная кислота;

г) хлорированные предельные и непредельные углеводороды;

д) ароматические углеводороды (толуол, ксилол, бензол);

е) окись углерода и нитросоединения.

В каждом производственном помещении должен проводиться систематический контроль воздушной среды на содержание в ней вредных паров, газов и пылей.

При неблагоприятных результатах анализа должны быть немедлен­но приняты меры для снижения концентрации до предельно допустимых норм. Для контроля воздушной среды применяют различные методы, например, лабораторные (колориметрический, нефелометрический, нитрометрический и др.). Эти методы достаточно точны, но определение отнимает много времени. Большую быстроту анализа, причем сложной разовой смеси, обеспечивают новые, очень чувствительные методы: полярографический, газовой хроматографии, ультрафиолетовой и инфракрасной спектроскопии, амперометрического титрования.

Для санитарного анализа воздуха особенно перспективным методом является газовая хроматография, позволяющая в короткий срок (несколько минут) выполнить ряд определений на различных рабочих местах. Лабораторный метод анализа наиболее точен и позволяет уловить минимальные содержания веществ. Его недостатком является периодичность, относительная сложность и большая продолжительность анализа. Для быстрого и оперативного контроля воздушной среда применяют экспресс-методы.

Широкое распространение получили экспресс-методы определения концентрации газов при помощи индикаторных приборов. В основе, этих методов лежат быстропротекающие реакции между определяемым веществом и высокочувствительной окрашенной жидкостью или твердым веществом, пропитанным индикатором. В качестве твердого носителя применяют силикаты или фарфоровый порошок.

О содержании вещества и воздухе судят по длине окрашенного столбика индикаторной трубки по сравнению со стандартной цветовой шкалой. Этот метод быстрого определения вредных веществ в воздухе называется линейно-колористическим методом. Для этого метода применяются универсальные газоанализаторы УГ-1,УГ-2, фотоэлектрические газоанализаторы типа ФК-450, газоанализаторы типа ПГФ, СГГ, СВК. Достоинствами данного метода является достаточно высокая точность и быстрота определения.

Индикационные метода отличаются простотой с их помощью можно быстро производить качественные определения. Так, например, бумажка пропитанная уксуснокислым свинцом, чернеет в присутствии следов сероводорода. Индикационные методы применяются, когда нежелательно присутствие токсических веществ даже в очень малых концентрациях, а при их наличии требуются особые срочные меры (пуск аварийной вентиляции нейтрализация загазованного участка, применение средств индивидуаль­ной защити и т.д.).

Однако количественные определения токсических веществ в воздухе при помощи индикационных методов можно произвести только весьма ориен­тировочно.

Если при измерении концентрации токсичного вещества выяснилось превышение ее значения ПДК, необходимо применять систему вентиляции, как наиболее эффективного метода создания комфортных условий в ра­бочей зоне.

При этом при выделении ядовитых веществ применяется система общеобменной вентиляции, т.к. местная вентиляция не охватывает всех источников выделения вредностей и, кроме того, общеобменная вентиля­ция создает наиболее устойчивый режим воздухообмена.

Для помещений с выделениями вредных паров и газов расчет ведется по количеству вредностей, поступающих в рабочую зону, из условия разбавления до допустимых концентраций. Минимальное количество воздуха, в данном случае, которое необходимо заменить в рабочем помещении общеобменной вентиляцией, определяется по формуле:

W = q /(C_g – C_o), м³/час (2)

Где:

W - объем воздуха, отсасываемого или подаваемого в по­мещение в м³/час;

q - количество вредного вещества, выделяющегося в рабо­чее помещение мг\час, определяется по Формуле:

q = 60 * V_n C/τ, мг/час (3)

V_n - объем производственного помещения в данном случае лаборатории; м³;

С - концентрация вредного вещества в единице объема мг/м³ определена экспериментально;

τ -время поведения анализа, мин.

C_g - ПДК вредного вещества по санитарным нормам, мг/м³;

C_o - содержание вредных веществ в подаваемом "чистом" воздухе, мг/м³.

Содержание вредных веществ в засасываемом наружном воздухе не должна превышать 30% ПДК их в воздухе рабочей зоны и образуется за счет выброса в воздушный бассейн завода технологических и вентиляцион­ных газов. В случае превышения этой концентрации требуется специаль­ная очистка.

Определив количество воздуха, подаваемого приточно-вытяжной сис­темой вентиляция и зная объем помещения, определяем кратность возду­хообмена. Кратностью воздухообмена называется число, показывающее сколько раз в течение часа произойдет полная смена воздушной среды в помещении и определяется по формуле:

К = W / V, 1/час

где:

К - кратность воздухообмена;

W - количество воздуха, подаваемого вентиляционной системой, м³/час ;

V - объем помещения, м³.

Если же применение системы вентилирования воздуха не приводит к созданию безопасных условий для работы и содержание вредных веществ во вдыхаемом воздухе остается достаточно высоким, необходимо пользо­ваться средствами индивидуальной защиты органов дыхания, респираторами и противогазами.

Все промышленные противогазы подразделяются на две основные группы: фильтрующие и изолирующие.

Фильтрующие противогазы и респираторы могут служить для защиты органов дыхания в тех случаях, когда в окружающей атмосфере содер­жится не менее 16-18% кислорода, а концентрация вредных примесей не слишком велики и состав их известен. Фильтрующие противогазы за­щищают также лицо и глаза носителя.

Фильтрующими респираторами принято называть небольшие фильтры, Расположенные на полумаске, отделяющие от загрязненной атмосферы только органы дыхания. По назначению респираторы разделяются на противопылевые, газовые и универсальные.

Газовые респираторы предназначаются для защиты органов дыхания при небольших концентрациях в. воздухе паро и газообразных веществ, не действующих на глаза.

При большой запыленности применяются противопылевые респирато­ры. Наиболее эффективными из них являются респираторы типа Ф-62Ш, применяемые при выполнении тяжелой работы и при больших концентра­циях пыли. Респиратор У-2К - при работе средней тяжести и средних концентраций пыли и респиратор «Лепесток» - для одноразового исполь­зования,

При наличии в воздухе небольших количеств вредных газов (паров) и пыли применяют универсальные респираторы.

Изолирующие устройства в отличии от фильтрующих полностью изолируют органы дыхания человека от окружающего воздуха. Поэтому их можно применять при недостатке кислорода в воздухе (менее 16%) при больших концентрациях вредных веществ, а также в тех случаях, когда состав вредных веществ неизвестен.

К изолирующим устройствам относятся: изолирующие противогазы, изолирующие самоспасатели, шланговые и линейные противогазы. Поль­зуясь шланговыми ПШ-1 противогазами человек сам засасывает при дыхании воздух через шланг, конец которого должен находиться в чистой зоне. Если забор воздуха необходимо производить из более удаленных точек, то применяется шланговый противогаз марки ПШ -2, воздух поступает в шланг при помощи воздуходувки с ручным или электрическим приводом.

Содержание работы:

1. Ознакомиться с работой прибора-газоанализатора УГ-2.

2. Определить содержание паров аммиака, бензола, углеводородов, нефти и этилового эфира в мг/м³ или другого вещества.

3. Сравнить полученные данные с ЦДК и в случае необходимости рассчитать количество воздуха, подаваемого системой вентиляции в м³ \час и кратность воздухообмена.

4. Составить отчет по проделанной работе.