Определение концентрации вредных газообразных веществ в воздухе производственных помещений

Приборы и оборудование

Газоанализатор

Для быстрого и оперативного количественного анализа воздушной среды производственных помещений применяют экспресс-метод с помощью переносных химических универсальных газоанализаторов УГ-2 (рис. 2).

Универсальный газоанализатор типа УГ-2 предназначен для определения в воздухе производственных помещений следующих вредных паров и газов:

1. Сернистого ангидрида 11. Толуола

2. Ацетона 12. Ксилола

3. Окиси углерода 13. Ацетилена

4. Сероводорода 14. Углеводородов нефти

5. Хлора 15. Метилового спирта

6. Аммиак 16. Этилового спирта

7. Окислов азота 17. Хлористого водорода

8. Этилового эфира 18. Двуокиси углерода

9. Бензина 19. Скипидара

10. Бензола 20. Трихлорэтилена

С помощью этого прибора можно определить перечисленные выше вредные пары и газы в воздухе, характеризуемом следующими данными: содержание кислорода, водорода, азота – любое; содержание инертных газов – любое; содержание пыли – не более 40 мг/м³; относительной влажности – не более 90%; температура от + 10 до + 30°С.

Принцип работы газоанализатора основан на измерении длины окрашенного столбика, полученного в процессе просасывания через индикаторную трубку воздуха, содержащего вредные примеси.

Просасывание воздуха осуществляется воздухозаборным устройством. Длина окрашенного столбика индикаторного порошка в трубке, пропорциональная концентрации анализируемого газа в воздухе, измеряется по шкале, градуированной в мг/м³. Погрешность показаний прибора не более + 10% от верхнего предела каждой шкалы.

Пределы измерений анализируемых газов (паров) и продолжительность проведения одного анализа, а также требуемые объёмы просасываемого воздуха для некоторых газов приведены в Приложении 2.

Газоанализатор состоит из воздухозаборного устройства со съемной подставкой для шкал, штоков, измерительных шкал, индикаторных трубок, фильтрующих патронов и набора принадлежностей, необходимых для приготовления трубки и патронов.

Воздухозаборное устройство

В закрытой части корпуса воздухозаборного устройства помещается резиновый сильфон 3 с двумя фланцами и пружиной 2. Во внутренних гофрах сильфона установлены распорные кольца для придания сильфону жесткости и сохранения постоянного объема.

На верхней плате расположены неподвижная втулка 7 для направления штока 6 сильфона при его работе и штуцер, на который надета отводная резиновая трубка 8.

В центральной части платы на неподвижной направляющей втулке 7 находятся стопор 5 для фиксации штоком объема воздуха, забираемого сильфоном.

Просасывание исследуемого воздуха через индикаторную трубку производится после растяжения пружины 2 штоком 6, сильфон при этом сжимается.

На гранях (под головкой) штока обозначены объёмы просасываемого при анализе воздуха. На цилиндрической поверхности штока имеются четыре продольные канавки, каждая с двумя углублениями, служащими для фиксации объема просасываемого воздуха.

Набор принадлежностей

К газоанализатору УГ-2 прилагаются для каждого из анализируемых газов (паров) коробки с набором принадлежностей. На крышке каждой коробки обозначены химическая формула или наименование газа (пара).

В коробке имеются:

запасные стеклянные трубки;

запас индикаторного порошка в запаянных ампулах;

две шкалы для измерения концентраций;

гигроскопическая вата;

узкогорловая пробирка для наполнения порошком индикаторных трубок;

воронка для пересыпания индикаторного порошка из ампулы в узкогорлую пробирку;

стержень для установки пыжей в стеклянные трубки,

запасные трубки фильтрующих патронов,

воронка с резиновым наконечником для заполнения патронов,

стеклянные заглушки для патронов,

ампулы с поглотителем для фильтрации исследуемого воздуха.

Измерительные шкалы

В зависимости от пределов измерений на каждый определяемый газ имеются одна или две шкалы, проградуированные в мг/м³. На шкале указаны: наименование газа и объём просасываемого при анализе воздуха в см³, а также общее время просасывания воздуха в с. На рис. 3 приведена измерительная шкала для углеводородов нефти.

При проведении анализа объём просасываемого воздуха, указанные на головке штока и шкале, по которой производится отсчёт, должны совпадать.

Индикаторные трубки

Индикаторная трубка для определения концентрации анализируемого газа в воздухе производственного помещения представляет собой стеклянную трубкудлиной 90-91 мм свнутренним диаметром 2,5-2,6 мм, заполненную индикаторным порошком, который удерживается с обоих концов прослойкой из ваты (пыжами), толщиной 0,5-1,0 см. Индикаторный порошок, соответствующий определяемому газу (согласовывается с преподавателем), засыпается с помощью воронки в индикаторную трубку, затем уплотняется путем постукивания о стенки трубки штырьком. Длина уплотненного столбика порошка в трубке должна составлять 68-70 мм. Если предусматривается использование фильтрующей трубки, то она заполняется порошком (поглотителем) таким же образом, как и индикаторная трубка.

Когда анализ воздуха производится в производственных условиях, то подготовленные индикаторные и фильтрующие трубки необходимо герметизировать колпачками из сургуча с прокладкой из алюминиевой фольги.

ВНИМАНИЕ. При работе с порошками для определения примесей этилового эфира, ацетилена, бензина, бензола, толуола, ксилола, углеводородов нефти во избежание повреждения ими одежды (прожигания) рекомендуется работать над столом с соблюдением мер предосторожности.

Установка для создания искусственной загазованности воздуха

Установка состоит из мерной бюретки (капельницы), заполненной легко испаряющейся жидкостью (ацетон, бензол, бензин, и др.), и эксикатора (колбы), в объёме которого создается определенная концентрация паров жидкости.

Для создания загазованности необходимо из мерной бюретки подать в эксикатор 3-4 капли жидкости, после чего закрыть отверстие в крышке
эксикатора пробкой и подождать, пока жидкость в эксикаторе испарится.

Порядок выполнения работы

Получить заранее подготовленные, соответственно анализируемому газу, название которого указано в условном объеме (сосуде) помещения, индикаторные трубки.

По шкале, предназначенной для данного газа, определить объем прокачиваемого воздуха.

Отвести стопор 5 (рис. 2) и во втулку 7 вставить шток 6 так, чтобы стопор скользил по канавке, над которой указан объем прокачиваемого воздуха. Нажать рукой на шток и сжать сильфон 3 до тех пор, пока стопор 5 не зайдет в верхнее отверстие канавки штока.

Индикаторную трубку одним концом герметично соединить со свободным концом резиновой трубки 8 прибора, вторым концом – с резиновым шлангом сосуда с исследуемым воздухом.

Открыть кран на трубке сосуда с исследуемым воздухом и отвести стопор 5, при этом шток 6 начнет двигаться. В это время происходит просасывание загазованного воздуха через индикаторную трубку. После прекращения движения штока необходимо сделать выдержку, так как просасывание загазованного воздуха еще продолжается вследствие вакуума в сильфоне, чтобы обеспечить общее время просасывания воздуха, указанное на шкале.

Закрыть кран сосуда с исследуемым воздухом, вынуть индикаторную трубку, приложить ее к индикаторной шкале так, чтобы начало изменения окраски порошка совпало с нулевым делением шкалы, на которой обозначен объем прокачиваемого воздуха. Верхняя граница окрашенного индикаторного порошка укажет на шкале концентрацию вредного вещества С, мг/м³.

Результат измерения концентрации вредного вещества привести к нормальным условиям С _н: температура 293°К (20°С), атмосферное давление 760 мм. рт. ст., относительная влажность 60 %.

Концентрацию С _н при нормальных условиях вычисляют по формуле

где С (мг/м³) – результат измерения концентрации вредного вещества при температуре окружающего воздуха в помещении t °С, относительной влажности 60 %, и атмосферном давлении Р, мм.рт.ст., К_в – коэффициент учитывающий влияние температуры и влажности окружающего воздуха на показания индикаторных трубок, значение которого в лабораторной работе принимается равным единице.

Определить величину абсолютной погрешности измерения по формуле

где d – относительная погрешность измерения, которая не должна превышать ±35 %, если концентрация С _н в диапазоне от 0,5 до 2,0 ПДК, и ±25 % при концентрациях С _н, превышающих ПДК более чем в два раза.

Результат измерения представить в виде , мг/м³.

Составить протокол исследований по форме, приведенной в табл. 2.

Таблица 2

Протокол исследований

Наименование газа	Объем просасываемого воздуха, мл	Концентрация вредностей	L, м³/ч	N, ч ^–1
С	С _н		С_пдк	С_пр

Определить воздухообмен L, необходимый для ассимиляции вредностей, выделяющихся в воздух рабочей зоны, м³/ч:

где G – количество вредного вещества, выделяющегося в помещении, мг/ч, С _пдк – ПДК вредного вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м³; С _пр – концентрация исследуемых вредностей в приточном воздухе, мг/м³,

Количество вредных веществ, выделяющихся в помещении, определяется из выражения

где V – объем принятого к расчету помещения, м³ (в лабораторной работе для одного из исследуемых газов 4800 м³); m – коэффициент, учитывающий неорганизованный воздухообмен, m = 1, ч^–1.

Определить кратность воздухообмена

При оформлении отчета сделать общие выводы по лабораторной
работе.

В выводах необходимо дать заключение о степени опасности полученных концентраций, сравнить их с ПДК (Приложение 1) и предложить организационные и технические мероприятия по снижению уровней загрязнения воздушной среды производственных помещений.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте определение понятия «вредные вещества».

2. Приведите классификацию вредных веществ характеру воздействия на организм человека.

3. Как и какие вредные вещества попадают в организм человека?

4. Дайте определение понятию «пыли» и приведите их классификацию по дисперсности, по строению, структуре и характеру воздействия на организм человека.

5. От чего зависит опасность пыли?

6. Приведите распределение пылевых частиц, оседающих в легких, в зависимости от дисперсного состава.

7. Какие травмы и профессиональные заболевания могут возникнуть при воздействии вредных веществ на организм человека и в каких случаях?

8. Дайте определения понятиям «острое отравление» и «хроническое отравление» и к чему они приводят?

9. Какие побочные явления в организме человека могут вызывать вредные вещества».

10. Какими нормативными актами нормируется содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны?

11. Дайте определение предельно допустимой концентрации (ПДК).

12. Приведите классификацию вредных веществ по степени опасности в зависимости от ПДК.

13. Как нормируется содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны при одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного и разнонаправленного действия?

14. Как производится нормирование содержания пыли в воздухе производственных помещений?

15. Какие методы используется для определения содержание пыли в воздухе производственных помещений?

16. Какова периодичность контроля за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны?

17. Каков принцип работы передвижной промышленной ротационной установки типа ПРУ-4 и стационарной лабораторной ротационной установки?

18. Опишите принцип действия аналитических весов.

19. Каким образом на основании экспериментальных данных определяется концентрация пыли в воздухе?

20. Назовите метод для определения загазованности воздуха производственных помещений. В чем его сущность?

21. Опишите приборы, их устройство и работу для определения концентрации вредных газообразных веществ в воздухе производственных помещений.

22. Приведите последовательность экспериментальной части определения загазованности воздуха производственных помещений.

23. Приведите ПДК и класс опасности наиболее распространенных вредных веществ на предприятиях промышленности и на транспорте.

24. Как выполняются работы при аварийных ситуациях с превышением концентрации вредных веществ?

25. Назовите основные меры защиты человека от воздействия вредных веществ и профилактики профессиональных заболеваний.

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ 12.1.005-88. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования.

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

3. ГН 2.2.5.686-98. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Предельно допустимые концентрации и классы опасности
некоторых веществ

Наименование вещества	Величина ПДК, мг/м³	Класс опасности	Агрегатное состояние
Ртуть металлическая	0,01		п
Озон	0,1		п
Акролеин	0,2		п
Бензол	5,0		п
Бром	0,5		п
Кислота серная	1,0		а
Фосген	0,5		п
Щелочи едкие	0,5		п
Ангидрид сернистый			п
Кислота уксусная			п
Ксилол			п
Толуол			п
Аммиак			п
Ацетон			п
Бензин			п
Керосин			п
Скипидар			п
Спирт этиловый			п
Этиловый эфир			п
Окись углерода			п
Пыль растительного и животного происхождения:
а) с примесью SiO₂, более 10% (хлопчатобумажная, водорослевая)			а
б) с примесью SiO₂, от 2 до 10% (рыбная и крилевая мука, зерновые)			а
в) с примесью SiO₂, менее 2% (мучная, бумажная, древесная)			а
Пыль цементная, известняк			а
Пыль сахарная		–	а
Пыль угольная с содержанием менее 2 %			а

Примечание: п- пары или газы, а - аэрозоли

ПРИЛОЖЕНИЕ 2