Контроль содержания вредных газов и паров в воздухе рабочей зоны

Чистый и свежий воздух представляет собой смесь, состоящую из азота (78%), кислорода (21%), аргона (0,7%), диоксида углерода (углекислого газа) и других газов (0,3%). Однако в производственных условиях воздух, как правило, загрязняется вредными и опасными для человека газами и парами. Основные источники загрязнения воздуха: автомобильный транспорт, химические и металлургические заводы [1, 5].

При повышенной концентрации вредные газы и пары, попадая в организм через органы дыхания, отрицательно влияют на человека: ухудшают самочувствие, снижают работоспособность, а при постоянном воздействии приводят к профессиональным заболеваниям. При очень высокой концентрации таких газов (например, в колодцах, жижесборниках, внутри емкостей) может наступить смерть от удушья после 2-3 вдохов. Некоторые газы (аммиак, ацетилен, метан и др.) создают взрывоопасные смеси. Поэтому для обеспечения безопасных условий труда концентрация каждого вредного газа или пара в воздухе рабочей зоны не должна превышать предельно допустимую (табл. 7.1).

Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны – это концентрации, которые при ежедневной работе (кроме выходных дней) в течение 8 ч или при другой продолжительности, но не более 40 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 последующих поколений.

Значения ПДК зависят от степени влияния вредного вещества на здоровье и окружающую среду. Для разработки оптимальных мероприятий по нормализации воздушной среды при наличии выделяющихся вредностей на предприятиях периодически контролируют ее состояние. Кроме того, измеряют концентрации вредных газов и паров в воздухе рабочей зоны при изменении технологии, установке новых машин или оборудования, реконструкции отдельных цехов и участков, а также перед началом работ в колодцах, жижесборниках и других закрытых емкостях.

 

Таблица 7.1

Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ
в воздухе рабочей зоны [3, 4]

Наименование вещества	ПДК, мг/м	Преимущественное агрегатное состояние в условиях производства	Класс опасности	Особенности воздействия на организм
Азота оксиды (в пересчете на NO )		п	III	О
Акролеин	0,2	п	II	–
Аммиак		п	IV	–
Ацетон		п	IV	–
Бензин		п	IV	–
Бензол		п	II	К
Керосин (в пересчете на С)		п	IV	–
Кислота серная		а	II	–
Корунд белый		а	IV	Ф
Масла минеральные нефтяные		а	III	–
Натрия хлорид		а	III	–
Озон	0,1	п	I	о
Ртуть металлическая	0,005	п	I	–
Сероводород		п	II	о
Спирт этиловый		п	IV	–
Тетраэтилсвинец	0,005	п	I	о
Углерода оксид (II)		п	IV	о
Формальдегид	0,5	п	II	О, А
Этиленгликоль		п + а	III	–

 

Условные обозначения: п – пары и/или газы; а – аэрозоль; п + а – смесь паров и аэрозоля; О – вещества с остронаправленным механизмом действия; требующие автоматического контроля за их содержанием в воздухе; А – вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях; К – канцерогены; Ф – аэрозоли преимущественно фиброгенного действия.

Концентрацию газа в воздухе рабочей зоны определяют с помощью специальных приборов, для чего отбирают пробы воздуха на высоте расположения органов дыхания работающих (1,5 м от пола). По результатам анализа пробы воздуха судят о состоянии воздушной среды, об эффективности работы систем вентиляции и аспирации. При оценке условий труда сравнивают фактическую концентрацию вредного газа с предельно допустимой концентрацией и в случае превышения последней нормализуют условия труда с помощью соответствующих мероприятий – изменения технологического процесса, его механизации и автоматизации, герметизации источников выделения вредностей, установки фильтров-поглотителей, увеличения воздухообмена и т. д. Если с помощью этих мероприятий не снижается концентрация вредностей до предельно допустимого значения, то работникам выдают средства индивидуальной защиты.

Перед началом проведения санитарно-химических исследований тщательно изучают производственный процесс и устанавливают, поступление каких вредных веществ и в какие периоды возможно в воздух рабочей зоны. После ознакомления с физико-химическими свойствами этих веществ составляют схематический план участка работ или цеха, на котором указывают точки отбора проб воздуха и время их проведения.

По длительности выполнения различают продолжительный и одномоментный методы отбора проб воздуха. Первый метод (аспирационный) основан на протягивании анализируемого воздуха через твердые или жидкие среды для задержки в них определяемого вещества за счет механического разделения или растворения. Кроме большой продолжительности недостатком этого метода является получение усредненной концентрации вредностей, не учитывающей изменения их содержания в воздухе в течение времени (такие отклонения в некоторых случаях могут быть значительными). Второй метод заключается в отборе в рабочей зоне в определенный момент времени заданного объема воздуха для последующего его анализа.

Состояние воздушной среды исследуют различными методами: индикационным, колориметрическим, нефелометрическим, фотометрическим, люминесцентным, полярографическим, хроматографическим и др.

Индикационный метод наиболее прост и позволяет быстро определить наличие в воздухе вредных примесей (например, полоска бумаги, пропитанная уксуснокислым свинцом, чернеет в присутствии сероводорода). Данный метод применяют в случае срочной необходимости, когда присутствие токсичных веществ даже в сравнительно малой концентрации нежелательно. Однако количественная оценка содержания вредного вещества в этой ситуации связана с большими погрешностями.

Наиболее распространены колориметрические и нефелометрические методы. Первый из них основан на образовании окрашенных растворов, второй – на осаждении в результате химического взаимодействия тех или иных реагентов с анализируемым веществом. Так как между интенсивностью окрашивания или помутнения и концентрацией вещества в растворе существует прямая зависимость, то на этом основании можно определить количество вещества, задержанное поглотительным раствором, а затем и его концентрацию в воздухе.

Концентрацию газов можно определять широко распространенным экспресс-методом с помощью газоанализаторов типа аспиратора АС-1 или газоопределителей, например ГХ-М (рис. 7.1). Метод основан на цветной реакции между индикаторным порошком, засыпанным в стеклянную трубку, через которую протягивают анализируемый воздух, и исследуемым веществом. Универсальные газоанализаторы применимы для определения многих веществ: аммиака, бензола, ксилола, оксидов азота и углерода, сероводорода, хлора и др. Для разных веществ подбирают различные реагенты, но принцип работы остается неизменным: в зависимости от концентрации вещества при протягивании анализируемого воздуха столбик твердого сорбента в стеклянной трубке окрашивается на большую или меньшую высоту. Преимущество экспресс-метода – получение результатов контроля в течение нескольких минут без участия специально обученного персонала.

При использовании универсальных газоанализаторов следует учитывать возможное наличие в воздухе паров других веществ или газов, искажающих результаты исследований. Например, при анализе воздуха на содержание паров бензина определению их фактической концентрации мешают оксид углерода и углеводорода, а при анализе содержания в нем хлора – бром и фтор.

 

Рис. 7.1. Аспиратор АС-1 и индикаторные трубки к нему

 

Существуют и автоматические газоанализаторы непрерывного действия с различной чувствительностью. Приборы с высокой чувствительностью определяют воздушные загрязнения на уровне ПДК, а при пожаро- и взрывоопасных концентрациях дают световой или звуковой сигнал [3, 5, 6].