Методические рекомендации по выполнению работы
Лабораторная работа № 2
Тема: «Определение степени загазованности
воздушной среды в производственных помещениях»
Краткое описание работы
1.1 Целевая установка: изучить устройство универсального газоанализатора УГ-2, ознакомиться с порядком нормирования концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны, освоить методику определения загазованности воздушной среды в производственных помещениях.
1.2 Краткое теоретическое обоснование.
1.2.1 Воздух представляет собой физическую смесь различных газов, образующих атмосферу Земли и содержит: азота – 78,09%, кислорода – 20,95%, аргона – 0,93%, диоксида углерода – 0,04%, прочих газов – 0,01%. Кроме этого в воздухе всегда присутствуют «загрязняющие» примеси и частицы, такие как метан, аммиак, сероводород, сернистый и угарный газ, а также твердые частицы пыли, пыльца растений, микрокристаллы солей. Они выделяются при работе промышленных предприятий, транспорта и в результате различных природных процессов.
В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 вредным является 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
Вредные вещества, проникая в организм человека через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки, могут вызывать острые и хронические отравления.
В соответствии с ГОСТ 12.0.003 – 74 химически опасные и вредные вредные вещества по характеру воздействия на организм человека подразделяются на следующие группы:
- токсические – вызывающие отравление всего организма (окись углерода, свинец, ртуть, бензол и пр.);
- раздражающие - вызывающие раздражение дыхательного тракта, слизистых оболочек и кожи (аммиак, ацетон, кислоты, щелочи, сероводород и др.);
- сенсибилизирующие – вызывающие повышенную чувствительность к ним, действующие как аллергены (различные растворители и лаки на основе нитросоединений, формальдегид и др.);
- канцерогенные – вызывающие развитие злокачественных опухолей (полициклические ароматические углеводороды, которые могут входить в состав сырой нефти, мазута, смазочных масел и др.);
- мутагенные - приводящие к изменению наследственной информации (свинец, марганец, радиоактивные вещества, уретан, формальдегид и др.);
- влияющие на репродуктивную функцию (ртуть, свинец, никотин, бензол, радиоактивные вещества и др.)
В судовых помещениях загрязнителями воздуха могут быть окись углерода и углекислый газ, окислы азота, аммиак, кислоты, щелочи, растворители, лаки, углеводороды и др.
По степени воздействия на организм человека согласно ГОСТ 12.1.007-76 все вредные вещества делятся на четыре класса опасности:
1-й - чрезвычайно опасные (ртуть, свинец, азот, озон и др.);
2-й - высокоопасные (окислы азота, бензол, дихлорэтан, кислоты серная и соляная, медь и др.);
3-й - умеренно опасные (масла минеральные, спирт метиловый, табак и др.);
4-й - малоопасные (аммиак, ацетон, бензин, керосин, скипидар, окись углерода и др.)
1.2.2 Нормирование содержания вредных веществ в воздухе.
Контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны должен проводиться в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.005-88.
Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать установленных предельно допустимых концентраций (ПДК), т.е. таких концентраций, 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.
Предельно допустимые концентрации установлены ГОСТ 2.1.005-88. Нормы ПДК некоторых вредных веществ, в том числе встречающихся на судах, приведены в таблице 2.1., и которые принято оценивать в миллиграммах на метр кубический (мг/м3).
При содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия, т.е. близких по химическому строению и характеру действия на организм человека, для обеспечения безопасности работы должно соблюдаться следующее условие:
(1)
где: К1, К2 ……..Кn – концентрации соответствующих вредных веществ в воздухе, мг/м3;
ПДК1, ПДК2…….ПДКn - предельно допустимые концентрации соответствующих вредных веществ, мг/м3.
При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ, не обладающих однонаправленным действием, ПДК остаются такими же, как и при изолированном действии.
1.2.3 Средства и способы защиты от воздействия вредных веществ.
Для защиты работающих от промышленных ядов и пылей предусматриваются как коллективные, так и индивидуальные средства зашиты.
Таблица 2.1 Нормы ПДК некоторых вредных веществ
| Наименование вещества | Величина ПДК, мг/м3 | Агрегатное состояние | Класс опасности |
| Азота диоксид | п | III | |
| Ацетон | п | IV | |
| Бария карбонат | 0,5 | а | II |
| Аммиак | п | IV | |
| Бензин топливный | п | IV | |
| Бутан | п | IV | |
| Водород фосфористый | 0,1 | п | I |
| Дихлорфторэтан (фреон 141) | п | IV | |
| Диэтиленгликоль | п+а | III | |
| Калия нитрат | а | III | |
| Керосин | п | IV | |
| Йод | П | ||
| Кислота никотиновая | а | II | |
| Кислота серная | а | II | |
| Кислота уксусная | п | III | |
| Нафталин | п | IV | |
| Полиэтилен | а | IV | |
| Ртуть металлическая | 0,01 | п | I |
| Свинец | 0,01 | а | I |
| Синтетические моющие средства “Лотос”, “Ока”, “Эра” | а | III | |
| Скипидар | п | IV | |
| Оксид углерода | П | ||
| Спирт этиловый | п | IV | |
| Сероводород | П | ||
| Уайт-спирит | п | IV | |
| Хлор | п | II |
Примечание: П – пары, А – аэрозоли.
Коллективными средствами защиты являются:
1. Механизация и автоматизация производственных процессов, дистанционное управление ими, что позволяет вывести работающего из опасной зоны, устранить тяжелый ручной труд.
2. Замена в технологических процессах используемых вредных веществ на безвредные для здоровья.
3. Хорошая герметизация оборудования, трубопроводов, своевременное и качественное обслуживание и ремонт оборудования, способствующие снижению поступления в воздух различных вредных веществ.
4. Устройство вентиляции и кондиционирования воздуха с целью удаления или разбавления до допустимых концентраций вредных выделений.
При недостаточной эффективности коллективных средств защиты применяют средства индивидуальной защиты: респираторы, противогазы, очки открытого и закрытого типов, перчатки, рукавицы, спецобувь, изолирующие костюмы, мази и пасты.
Большое значение в профилактике заболеваний работающих на вредных условиях имеют предварительные и периодические медицинские осмотры.
Работающим во вредных условиях выделяются спецпитание и предоставляется дополнительный отпуск.
1.3 Материальное обеспечение.
1.3.1 Для контроля содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны и сигнализации о превышении пороговых значений концентрации кислорода (О2), озона (О3), водорода (Н2), угарного газа (СО), углекислого газа (СО2), сероводорода (Н2S), диоксида серы (SO2), хлора (Cl2), аммиака (NH3), фтора (F2), фтористого водорода (HF), диоксида азота (NO2), метана (CH4), пропана (C3H8), гексана (C6H14), паров углеводорода нефти и нефтепродуктов, органических растворителей (сольвент, уайт-спирит, ацетон и пр.), хлоралкенов (винилхлорид, три- и тетрахлорэтилен), спиртов, альдегидов (кроме формальдегида) и кетонов, сложных эфиров и др. веществ в настоящее время используется большое разнообразие как стационарных, так и переносных газоанализаторов типа Эсса, Колион, Сеан, Дега, Хоббит, Ока, Анкат-7631М, ПГА, Инфракар, Оптима, УГ-2 и др.
1.3.2 При выполнении лабораторной работы будет применен универсальный переносной газоанализатор УГ-2. Принцип работы газоанализатора основан на измерении длины окрашенного столбика индикаторного порошка, полученного при просасывании через индикаторную трубку воздуха, содержащего вредные примеси.
ГОСТ 12.1.014-84 Настоящий стандарт устанавливает ускоренный метод измерения концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны индикаторными трубками, кроме воздуха подземных горных выработок.
Сущность метода заключается в изменении окраски индикаторного порошка в результате реакции с вредным веществом (газом или паром) в анализируемом воздухе, просасываемом через трубку. Измерение концентрации вредного вещества производится по длине изменившего первоначальную окраску слоя индикаторного порошка в трубке (линейно-колористическая индикаторная трубка) или по его интенсивности (колориметрическая индикаторная трубка).
Термины, применяемые в стандарте, и их пояснения приведены в приложении 1.
Характеристики выпускаемых индикаторных порошков приведены в приложении 2.
Нормируемые метрологические характеристики индикаторных трубок и воздухозаборных устройств к ним приведены в приложении 3.
Характеристики выпускаемых индикаторных порошков для
снаряжения индикаторных трубок
| Определяемый газ (пар) | Просасываемый объем воздуха, см3 | Диапазон измерения, мг/м3 | Общее время просасывания воздуха, с | Газ (пар), улавливаемый фильтрующим патроном | Газ (пар), мешающий определению |
| Азота оксиды | 2,5-50 | - | Галогены (хлор, бром, йод), озон в концентрациях выше 10 ПДК | ||
| Аммиак | 2,5-30 | - | Пары кислот, щелочей и аминов | ||
| 20-100 | |||||
| Ангидрид сернистый | 5-30 | Сероводород, аммиак, азота диоксид, туман серной кислоты, пары воды | - | ||
| 20-120 | |||||
| Ацетилен | 50-1400 | Сероводород, фосфористый водород, кремнистый водород, аммиак, пары ацетона и воды | - | ||
| 1000-3000 | |||||
| Ацетон | 100-2000 | Ангидрид сернистый, пары уксусной кислоты, уксусного ангидрида, соляной кислоты в концентрациях до 10 ПДК | Пары кетонов и сложных эфиров, пары уксусной кислоты, уксусного ангидрида, соляной кислоты и ангидрида сернистого в концентрациях выше 10 ПДК | ||
| Бензин | 50-1000 | Углеводороды ароматические и непредельные, пары воды | - | ||
| Бензол | 400x3 | 2-25 | 360x3 | Пары воды | Пары углеводородов жирного и ароматического рядов |
| Ксилол | 25-500 | Пары воды | Пары углеводородов жирного и ароматического рядов | ||
| Сероводород | 5-30 | - | Меркаптаны | ||
| Толуол | 25-500 | Пары воды | Пары углеводородов жирного и ароматического рядов | ||
| Углеводороды нефти | 100-1500 | Углеводороды непредельные и ароматические, пары воды | - | ||
| Углерода оксид | 5-120 | Ацетилен, этилен, метан, смесь бутана и пропана, азота оксиды, хлор, ангидрид сернистый, водород, пары бензина, бензола и его гомологов, воды, ацетона, кислоты муравьиной, формальдегида, спиртов этилового и метилового, дихлорэтана, сероуглерода | Пары карбонилов металлов | ||
| Хлор | 0,15-15 | - | Пары брома, йода, окислителей, хлораминов | ||
| Этиловый эфир | 100-3000 | Пары воды, этилового спирта, органических кислот, фенола | - |
| Индикаторная трубка | Первичный измерительный преобразователь, конструктивно представляющий собой стеклянную трубку, заполненную зерненным наполнителем (индикаторным порошком) |
| Фильтрующая трубка | Стеклянная трубка, заполненная одним или несколькими поглотителями, служащими для улавливания газов, паров, мешающих измерению вредного вещества |
| Индикаторный порошок | Зерненный хемосорбент, изменяющий цвет при прохождении через него непосредственно определяемого вредного вещества или его летучих продуктов взаимодействия с хемосорбентом во фильтрующей трубке |
| Поглотитель | Зерненный сорбент или хемосорбент, полностью пропускающий определяемое вредное вещество и улавливающий сопутствующие вещества, мешающие анализу |
Цвета, приобретаемые индикаторным порошком после просасывания исследуемого воздуха, указаны в таблице 2.2.
Таблица 2.2
| Анализируемые газы (пары) | Цвет порошка после анализа | Анализируемые газы (пары) | Цвет порошка после анализа |
| Сернистый ангидрид | Белый | Окислы азота | Красный |
| Этиловый эфир | Зеленый | Бензин | Светло-коричневый |
| Ацетилен | Светло-коричневый | Бензол | Светло-зеленый |
| Окись углерода | Коричневый | Толуол | Темно-коричневый |
| Сероводород | Коричневый | Ксилол | Красно-фиолетовый |
| Хлор | Красный | Ацетон | Желтый |
| Аммиак | Синий | Углеводороды нефти | Светло-коричневый |
Прибор УГ-2 состоит из воздухозаборного устройства с тремя штоками и набора реактивов и принадлежностей.
1.3.2 Воздухозаборное устройство состоит из корпуса, в котором помещается сильфон с двумя фланцами и стаканом с пружиной. Конструкция сильфона обеспечивает постоянство объема.
На верхней плате имеются неподвижная втулка для направления хода штока, отверстия для хранения штоков в нерабочем положении и штуцер, который внутри корпуса соединен с внутренней полостью сильфона. На наружную часть штуцера надета резиновая трубка, к которой присоединяют индикаторную трубку.
Шток служит для сжатия сильфона. На гранях штока под его головкой обозначены объемы просасываемого при анализе воздуха.
На цилиндрической поверхности штока имеются четыре продольные канавки, каждая с двумя углублениями, служащими для фиксации шток в верхнем и нижнем положении. При ходе штока от одного углубления до другого сильфон забирает необходимо для анализа количеств исследуемого воздуха.
1.3.3 Набор реактивов и принадлежностей. К воздухозаборному устройству прилагаются коробки ЗИП в количестве 14 штук, по числу вредных веществ, концентрацию которых прибор позволяет определять.
Каждая коробка содержит:
- ампулы с индикаторным порошком;
- ампулы с поглотительным порошком для фильтрующих патронов (в условиях лаборатории патроны хранятся в стеклянных флаконах, закрытых пробками);
- образцы приготовленных индикаторных трубок и фильтрующих патронов;
- стеклянны трубки для приготовления фильтрующих патронов и индикаторных трубок;
- запасные пустые ампулы;
- воронки с оттянутым концом для заполнения трубок индикаторным порошком;
- воронку с широким концом для заполнения фильтрующего патрона;
- стеклянные заглушки для герметизации фильтрующего патрона;
- резиновые трубки;
- стержень для установки ватных заглушек в стеклянные трубки;
- штырек;
- фольгу;
- малую коробку. На крышке коробки имеется таблица со шкалой измерения концентрации, с указанием объема просасываемого воздуха и времени просасывания.
Методические рекомендации по выполнению работы
2.1 Лабораторную работу выполняет группа в составе 3-4 человека.
Перед началом работы преподаватель дает конкретное задание на определение концентрации определенного вещества.
Отчет по выполняемой работе составляется каждым курсантом (студентом) индивидуально и предоставляется преподавателю для проверки и зачета.
2.2 Практической частью лабораторной работы предусмотрено: приготовление индикаторной трубки, приготовление фильтрующего патрона, проведение анализа состояния воздуха в определенном объеме.
2.2.1 Приготовление индикаторной трубки.
В один из концов стеклянной трубки вставляют стержень, в другой конец закладывают слой ваты. Вату сжимают штырьком до толщины 0,5 мм. Вынимают стержень и через воронку с оттянутым концом в трубку до края насыпают индикаторный порошок. Постукиванием по стенке трубки стержнем порошок уплотняют, накладывают слой ваты с другого конца толщиной 0,5 мм и сжимают штырьком. Расстояние от ватных заглушек до концов трубки составляет около 5 мм.
Необходимо иметь в виду, что слабое уплотнение порошка в трубке способствует увеличению длины окрашенной части и размытости границы. Остатки порошка из ампулы пересыпают в запасную ампулу и заливают её. Для герметизации концы индикаторной трубки обертывают фольгой и заливают сургучом или воском.
2.2.2 Приготовление фильтрующего патрона.
Фильтрующий патрон предназначен для улавливания посторонних веществ и поглощения водяных паров. Фильтрующий патрон представляет собой стеклянную трубку (гладкую или перетяжками), имеющую сужения с обоих концов.
В узкий конец трубки вкладывают ватную заглушку толщиной 5 мм. К более широкому концу с помощью отрезка резиновой трубки присоединяют воронку с широким концом и насыпают из ампулы поглотительный порошок. Сняв воронку, уплотняют порошок и закрывают ватной заглушкой. Герметизируют фильтрующий патрон, надевая на его концы отрезки резиновых трубок, в которые вставляются стеклянные заглушки (рис.2.1).
Остатки поглотительного порошка запаиваются в запасную ампулу.
2.2.3 Проведение анализа.
- открыть крышку воздухозаборного устройства, отвести пружиной стопор, вставить шток в направляющую втулку таким образом, чтобы необходимый для просасывания объем воздуха, указанный на головке штока был направлен в сторону стопора:
- давлением руки на головку стопора сжать сильфон до защелкивания стопора в верхнем положении;
- освободить индикаторную трубку от сургучной заливки и присоединить к резиновой трубке воздухозаборного устройства;
- вынуть стеклянную трубку из конца фильтрующего патрона и через отрезок резиновой трубки соединить патрон с индикаторной трубкой;
- свободный конец фильтрующего патрона присоединить к гибкому шлангу сосуда, из которого производится забор воздуха;
- освободить гибкий шланг от зажима;
- слегка надавить рукой на головку штока, другой рукой отвести отпор. Как только шток пойдет вверх, стопор отпустить;
- выдержать общее время просасывания исследуемого воздуха, указанное на крышке малой коробки. Ход штока вверх для просасывания нужного объема воздуха ограничен захождением стопора в нижнее фиксирующее углубление. При этом слышен щелчок. После защелкивания движение штока прекращается,
Рис.2.1- Лабораторная установка в сборе
1 – сосуд с загрязненным воздухом. 2 – фильтрующий патрон. 3 – индикаторная трубка.
4 – стопор. 5 – шток. 6 – воздухозаборное устройство.
- но просасывание воздуха продолжается вследствие остаточного вакуума в сильфоне;
- снять индикаторную трубку, приложить к измерительной шкале и по высоте окрашенной части порошка определить концентрацию газа (паров) в воздухе;
- сравнить полученный результат с ПДК (табл.2.1).
2.2.4 Составление отчета
В оформление и содержание отчета входит:
- титульный лист;
- целевая установка;
- краткие теоретические сведения;
- краткое описание прибора;
- таблица результатов исследования по форме (табл. 2.3);
Таблица 2.3
| Исследуе-мый газ (пары) | Объем просасы-ваемого воздуха, мл | Продол-жительно-сть хода штока, с | Общее время просасы-вания, с | Цвет индикаторного порошка после просасывания | Измеренная концентра-ция, мг/м3 | ПДК, мг/м3 |
- выводы.
2.2.5 Разберите лабораторную установку, уложите детали в коробку ЗИП.
Меры безопасности
3.1 Неосторожность при обращении с лабораторным оборудованием может привести к разрушению стеклянных принадлежностей, травмированию рук и загрязнению воздуха помещения порошком или исследуемой жидкостью.
3.2 При нарушении последовательности действий при соединении элементов прибора можно разрушить мембрану сильфона УГ-2, тем самым вывести из эксплуатации сам прибор.
3.3 В связи с возможностью возникновения опасностей при выполнении лабораторной работы необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:
3.3.1 При подготовке универсального газоанализатора к проведению анализа строго руководствоваться п.2.2.3, не меняя последовательности проведения операций. Сжимать штоком сильфон можно только до подсоединения индикаторной трубки и фильтрующего патрона к воздухозаборному устройству, не наклоняя лицо над прибором.
3.3.2 При приготовлении индикаторной трубки и фильтрующего патрона пользоваться только специальными приспособлениями из комплекта прибора. Набивку трубок производить осторожно, не прикладывая излишних усилий.
3.3.3 При соединении стеклянных трубок с резиновыми соблюдать особую осторожность, не прикладывая излишних усилий.
3.3.4 Не допускать просыпания порошков, попадания их на кожу, в глаза, дыхательные пути.
Контрольные вопросы
1. Дайте качественную и количественную характеристику атмосферного воздуха?
2. Какие вещества называются вредными?
3. Как классифицируются вредные вещества по характеру воздействия на человека?
4. Как классифицируются вредные вещества по степени опасности?
5. Что такое предельно допустимая концентрация? Приведите примеры.
6. Какое условие должно соблюдаться для обеспечения безопасности работы при наличии в воздухе нескольких вредных веществ однонаправленного и разнонаправленного действия?
7. Средства и способы защиты от воздействия вредных веществ?
8. На чем основан принцип действия прибора УГ-2 и его устройство?
9. Как приготовить и загерметизировать индикаторную трубку и фильтрующий патрон?
10. Как правильно собрать прибор и приготовить его к работе?
11. Что означает время хода штока и общее время просасывания воздуха?
12. Что означают цифры под головкой штока и расстояние между углублениями на канавках штока?
13. Как определить концентрацию вредного вещества после проведения исследования?
14. Какие меры предосторожности необходимо соблюдать при проведении эксперимента?
Список использованной литературы
1. Безопасность жизнедеятельности / Под ред. В.Б. Белова. - М., 1999.
1. Шарапов В.И. Охрана труда на судах ФРП. – М.: Агропроимздат, 1989.
2. ГОСТ 12.1.005-88.
3. ГОСТ 12.1.007-76.
4. ГОСТ 12.0.003-74.
5. Арустамов Э.А. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов. – М.: Изд. дом «Дашков и К», 2001.
6. Русак О.Н., Милаян К.Р., Занько И.Г. Безопасность жизнедеятельности. Учебное пособие. – Санкт-Петербург.: Изд. «Лань», 2002.