Аспирационный метод отбора проб воздуха

Аспирационный метод применяется при отсутствии высокочув­ствительного метода определения исследуемого вещества в относи­тельно небольших объемах воздуха. При этом указанное вещество предварительно концентрируется (накапливается) в жидких или твердых поглотительных средах.

Принцип метода – протягивание определенного объема воздуха через поглотительные приборы с поглощающей средой. Расчет оптимального количества воздуха (V_o), требуемого для анализа, производится по формуле А. Г. Атласова:

V_o = a ´ V / C ´ K ´ V₁,

где С - предельно допустимая концентрация определяемого ве­щества, мг/л; а - чувствительность метода, мкг; V - общий объем поглотительного раствора, мл; V₁ - взятый для анализа объем поглотительного раствора, мл; К - коэффициент, выража­ющий часть (1/2, 1/3) предельно допустимой концентрации, подле­жащей определению.

Необходимость введения коэффициента К объясняется наличи­ем в воздухе одновременно несколь­ких химических веществ. При этом гигиеническая оценка воздуш­ной среды должна проводиться с учетом формулы А. Г. Аверья­нова:

.

Из этой формулы следует, что сумма отношений фактического содержания веществ (С₁, С₂, С_n) к их предельно допустимым кон­центрациям не должна превышать 1.

Присутствие в воздухе нескольких веществ создает необходи­мость определять концентрации, значительно меньше ПДК. Коэф­фициент К помогает установить нужное количество воздуха и дол­жен быть приблизительно обратно пропорционален числу веществ, находящихся в воздухе (например, при наличии трех веществ К = 1/3).

Для обеспечения точности вычисления результатов анализа объем отобранного воздуха приводится к нормальным условиям (t = 20 °С, Р = 101,31 кПа (760 мм рт. ст.) по формуле

V_o = V_t ´ 273 ´ P / [(273 + t) ´ 101,31],

где V_o - объем воздуха при нормальных условиях, л; V_t - объем воздуха, взятый для анализа при данной температуре (t) и атмо­сферном давлении (Р); 273 - коэффициент расширения газов.

Установка для отбора проб воздуха указанным методом состо­ит из трех (побудитель движения воздуха, измеритель объема протянутого воздуха, поглотительные среды, заключенные в по­глотительные сосуды) или из двух (если аспиратор оборудован устройством, измеряющим объем протянутого воздуха) звеньев.

В качестве побудителя движения воздуха при отборе проб возду­ха применяют водяные и электроаспираторы, эжекторы и другие аппараты.

 

Рис. 1. Электрический аспиратор для отбора проб воздуха:

1 — колодка для присоединения шнура к прибору;2 — тумблер для включения;3 — гнездо предохранителя; 4— предохранительный клапан;

5— ручки вентилей для регулировки скорости аспирации; 6 — реометры; 7— клемма заземления;8 — штуцеры для присоединения трубок к аллонжам или поглотительным приборам

г в б а

Рис. 2. Поглотительные приборы:

а - Петри; б - Полежаева; в - Зайце­ва; г - с микропористой пластинкой, д - поглотительный прибор Гернет.

Рис. 3. Кассеты и аллонжи для отбора проб воздуха на фильтры:

д

1 — фильтры; 2 — пластмассовый аллонж (фильтродержа-тель); 3 — ме­таллический аллонж; 4 — корпус кассеты; 5 — прокладки

 

 

При работе в помещениях с невзрывоопасными условиями используют электроаспираторы, снабженные расходомерами воздуха, рассчи­танными на скорость 0-1 и 0-20 л/мин; переносная ротаци­онная установка; электроаспирационные устройства (насосы, пылесосы).

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АСПИРАТОР состоит из воздуходувки, электромотора и реометров (рис.1).

Порядок работы с аспиратором:

ШАГ 1. Заземлить прибор и подключить к сети.

ШАГ 2. Предохранительный клапан установить в положение "1".

ШАГ 3. Вентили реометров открыть до отказа.

ШАГ 4. Присоединить резиновые трубки с поглотительными приборами
(аллонжами) к штуцерам реометров.

ШАГ 5. Отрегулировать скорость просасывания воздуха. Если она недостаточна, предохранительный клапан установить в положение "2". Скорость прохождения воздуха по шкалам отсчитывают по верхнему краю поплавка реометра.

При работе в помещениях со взрывоопасными условиями используют водяные аспираторы; автоматический эжекторный аспиратор АЭРА.

Водяной аспиратор представляет собой две стеклянные бутыли или металлические бачки одинаковой емкости, соединенные меж­ду собой резиновой трубкой по типу сообщающихся сосудов. Мак­симальная скорость протягивания воздуха, которую может обеспе­чить такой аспиратор, составляет 1,5—2 л/мин.

Поглотительные растворы или материалы, служащие для улав­ливания исследуемых веществ, помещают в поглотительные при­боры с аллонжами. Последние должны создавать наилучший кон­такт протягиваемого воздуха с поглотительными материалами. В практике санитарно-промышленной химии наиболее часто при­меняются приборы Петри, Полежаева, Зайцева, с микропористой пластинкой и др. (рис. 2, а, б, в, г, д).

При отборе проб воздуха аспирационным методом подключают одновременно два или три однотипных поглотительных прибора, соединенных последовательно. Поглотитель с микропористой плас­тинкой может присоединяться самостоятельно (в единственном числе).

Улавливание пыли, дымов, туманов из воздуха достигается при помощи различных фильтрующих волокнистых материалов, помещенных в аллонжи (фильтродержатели, рис. 3). В качестве таких материалов используются синтетические фильтры типа АФА (аналитические фильтры аэрозольные), гигроскопическая и стеклянная вата.

После завершения количественного анализа концентрацию исследуемого вещества в воздухе (X) в мг/м³ или мг/л вычисляют по формуле:

Где a – количество вещества, найденное в анализируемом объеме жидкости, мг; b – объем жидкости во всей пробе, мл; c - объем жидкости, взятой для анализа, мл; V₀ – объем воздуха, отобранный для анализа и приведенный к нормальным условиям.

 

Приложение 30

ЭКСПРЕСС-МЕТОДЫ

Для быстрого решения вопроса о степени загрязнения воздушной среды вредными веществами применяют экспрессные методы. Эти методы позволяют объединить отбор и анализ проб. В их основе почти всегда лежат цветные реакции. Все экспрессные методы могут быть разделены на три группы:

1. колориметрия растворов по стандартным шкалам;

2. колориметрия с применением реактивной бумаги;

3. линейно-колористический метод с применением индикаторных трубок (ГОСТ 12.1.014-84 "ССБТ. Воздух рабочей зоны. Метод измерения концентраций вредных веществ индикаторными трубками").

В настоящее время наиболее распространен последний метод. Сущность метода – изменение окраски индикаторного порошка в результате реакции с вредным веществом в анализируемом воздухе, протягиваемом через трубку. Концентрацию вредного вещества определяют по длине изменившего первоначальную окраску слоя индикаторного порошка с помощью шкалы. Отсчет результата измерения проводят от середины размытости границы раздела окраски слоев исходного и прореагировавшего индикаторного порошка. Для протягивания воздуха через индикаторную трубку часто используютмехо­вый аспиратор.

Мехо­вый аспиратор типа АМ-4. Схема устройства мехового аспирато­ра представлена на рис. 1.

Основу прибора составляет резиновый мех (сильфон) с пружи­нами, обеспечивающими работу аспиратора. От спадения мех удерживается распорными коль­цами, крепится к крыш­ке при помощи обвязки. В крышку вмонтирован фильтр и резиновый мунд­штук, служащий для при­соединения индикаторной трубки. В нижнее основание меха встроено седло с вы­пускным клапаном, предна­значенным для удаления воздуха из меха при сжатии

Рис. 1. Аспиратор меховый типа АМ-4:

1 – мундштук; 2 – фильтр; 3 – крышка верхняя; 4 – пружина; 5 – кольцо пружин­ное; 6 – обвязка; 7 – кольцо; 8 – цепочка; 9 – клапан; 10 – седло; 11 – мех; 12 – крышка нижняя; 13 – винт; 14 – втулка.

последнего. Воздух выходит из меха через выпускной клапан, а не через индика­торную трубку потому, что клапан создает сжатому воздуху гораздо меньшее сопротивление по сравнению с трубкой.

Две цепочки – наружная и внутренняя – соединены с нижней и верхней крышкой, служат для ограничения раскрытия меха. На­ружная цепочка присоединена к винту и втулке, с помощью кото­рых производится настройка аспиратора на нормированный объем рабочего хода (100мл+5мл). Вращая ключом втулку в ту или иную сторону и придерживая винт от проворота, изменяют объем меха; при навинчивании втулки на винт объем уменьшается, при отвинчивании – увеличивается.

На нижней крышке прибора, в передней ее части, расположена скоба с двумя отверстиями, предназначенными для сламывания концов индикаторной трубки.

Индикаторная трубка представляет собой стеклянную трубку (длина 125 мм, диаметр 7 мм), заполненную обработанным по­рошком силикагеля. Концы трубки оттянуты и запаяны. На по­верхности трубки в области реактивного слоя нанесены кольца с цифровыми значениями, соответствующими определенным концен­трациям анализируемых веществ. Стрелка показывает направление движения воздуха. Слой белой краски на поверхности одного из концов трубки служит для записи даты и места отбора пробы.

Измерительные шкалы, нанесенные на футляре-кассете газоопределителя, служат для отсчета концентрации определяемых ве­ществ в объемных процентах без проведения соответствующих пе­ресчетов.

Порядок работы с прибором. Перед выполнением анализа про­веряют герметичность прибора. Для этого в мундштук плотно вставляют закрытую индикаторную трубку и сжимают мех рукой до упора. Аспиратор считается герметичным, если в течение 10 мин сжатый мех полностью не раскрылся.

На месте отбора пробы вскрывают индикаторную трубку, от­ломав оттянутые концы ее в скобе на нижней крышке прибора, и плотно вставляют ее в мундштук так, чтобы стрелка была направлена к аспиратору. Рукой охваты­вают корпус аспиратора, держа его между большим и указательным паль­цами (большой палец охватывает кор­пус аспиратора, остальные лежат на нижней крышке). Резиновый мех сжи­мают до упора, затем отпускают. Ко­нец всасывания определяется по натя­жению цепочки. Перед следующим сжатием выдерживается пауза в 3 секунды. Пока­зания записывают либо непосредственно по индикаторным труб­кам, либо по шкалам, разработанным для каждого из указанных веществ.

Измерение концентраций вредных веществ проводят не менее трех раз, последовательно. Содержание вредного вещества рассчитывают как среднюю арифметическую величину из трех проведенных из­мерений.

В со­ответствии с требованиями ГОСТ 12.1.014–79 «Воздух рабочей зоны. Методы измерений концентраций вредных веществ индика­торными трубками» исследования должны проводиться при опре­деленных параметрах воздушной среды: атмосферное давление - 90-101 кПа (680–780 мм рт. ст.), относительная влажность – 30-80 %, температура воз­духа – 15-30°С.

В ряде случаев для устранения влияния химических соедине­ний, мешающих определению исследуемого вещества, перед индикаторными трубками устанавливаются вспомогательные. По механизму удаления сопутствующих примесей вспомогательные трубки делятся на окислительные, осушительные, фильтрующие и др.

Измерение необходимо начинать не позднее 1 мин после разгерметизации трубок.

Приложение 32

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЗАКАЛЕННОСТИ ЧЕЛОВЕКА (метод холодовой пробы Кестнера-Маршака)

Принцип метода. В основу методики холодовой пробы положено исследование сосудистой реакции организма на охлаждение, а именно времени появления и исчезновения гиперемии в ответ на холодовой раздражитель. Холодовым раздражителем служит металлический цилиндр диаметром около 3-х см, наполненный льдом. У здоровых закаленных людей гиперемия появляется быстро – в среднем через 1–12 секунд, и сравнительно быстро исчезает – в среднем через 30-60 секунд после появления. Увеличение времени появления и исчезновения гиперемии свидетельствует о низкой закаленности организма.

Оценка закаленности может проводиться как одного человека, так и коллектива, группы. При исследовании группы, кроме холодовой пробы, проводится статистическая обработка результатов (времени появления и исчезновения гиперемии в группе). Рассчитываются обычно средние значения М и показатели вариабельности, разброса данных в группе – стандартные отклонения s. Полученные данные оценки закаленности, как индивидуума, так и коллектива (М) сравнивают с нормативными значениями.

Ход работы.

1. ШАГ. Посчитать количество студентов и подготовить в тетради протокол исследования закаленности студентов группы.

 

Протокол определения закаленности Метод _____________________________________________________ Дата исследования _______Группа № __________Кол-во чел. _______
№ п/п	ФИО	Показатель V1 – время появления гиперемии, сек.	Показатель V2 – время исчезновения гиперемии, сек.
	Норматив ______ М1 ____________ s1 _____________	Норматив ______ М2 ____________ s2 _____________
Заключение ________________________________________________

2. ШАГ. Получить цилиндры со льдом и провести холодовую пробу каждому из студентов группы. Цилиндр устанавливается на кожу в средней трети предплечья левой руки на 10 секунд.

3. ШАГ. После снятия цилиндра определить показатель V₁ – время появления гиперемии и показатель V₂ – время исчезновения гиперемии. Данные занести в протокол.

4. ШАГ. Сравнить результаты оценки собственной закаленности с нормативами.

5. ШАГ. Для оценки закаленности группы провести статистическую обработку полученных результатов. Рассчитать значения средних арифметических М₁ и М₂ по формуле М = ΣV / n, где ΣV – сумма вариант; n – число обследованных.

6. ШАГ. Рассчитать значения стандартных отклонений (s₁ и s₂) обоих признаков по формуле s = (Vmax – Vmin) / К, где Vmax – максимальное значение в группе, Vmin – минимальное значение в группе, К – коэффициент, определяемый по таблице 1 в зависимости от числа обследованных.

Таблица 1 Значения коэффициента К
n
	–	–	1,13	1,69	2,06	2,33	2,53	2,7	2,85	2,97
	3,08	3,17	3,26	3,34	3,41	3,47	3,53	3,59	3,64	3,69

 

7. ШАГ. Сравнить средние величины закаленности обследованной группы с нормативами, а индивидуальные оценки – со среднегрупповыми.

8. ШАГ. Оформить заключение, сформулировать причины полученных отклонений, разработать план профилактических мер.

 

[1] Текст и нумерация пунктов приводятся в соответствии с источником.