Нормирование вредных веществ в воздухе рабочей зоне

1. Нормирование  вредных веществ  в воздухе рабочей  зоне.             

 

      Для того чтобы обеспечить безопасную для жизни и здоровья производственную среду, не наносить вред окружающей среде (ст. 50. и ст. 16 Конституции Украины) необходимо осуществлять контроль над загрязнением. С этой целью разработан целый ряд нормативных документов и критериев. Для предупреждения отравлений и профессиональных заболеваний вводится контроль, в основе которого положены величины предельно допустимых концентраций (ПДК).

                 Под предельно допустимой концентрацией веществ в воздухе рабочей зоны понимаются концентрации, которые при ежедневной работе в течение 8 часов, но не более 40 часов в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы или отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений (ГОСТ 12.1.005-88).

                   По ГОСТу 12.1.007 - 76 (ССБТ), по степени воздействия на организм человека, вредные вещества разделяются на четыре класса опасности. Первый класс - вещества чрезвычайно опасные. ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны должна быть менее 0,1 мг/м³. Второй класс - вещества высоко опасные, ПДК равна от 0,1 до 1,0 мг/м³. Третий класс - вещества умеренно опасные, ПДК равна 1,1 - 10,0 мг/м³. Четвертый класс - вещества малоопасные, ПДК более 10,0 мг/м³. В каждом классе вещества обладают различной токсичностью, поэтому в ГОСТ 12.1.005-88 определены ПДК для 646 веществ и 57 аэрозолей рабочих зон (703). Кроме того, согласно СНиП Ш-4-80?, приложение 9, приведены величины ПДК для веществ, широко применяемых в строительной практике.

            Для гигиенической оценки воздуха необходимо отобрать пробы, определить содержание вредных веществ и сравнить с предельно допустимой концентрацией.

          При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ (ГОСТ 12.1.005 - 88) однонаправленного действия допустимыми для проектирования и санитарного надзора считаются такие концентрации /С/ вредных веществ, которые отвечают уравнению:   (2.3.1.)т.е. сумма отношений фактических концентраций веществ (С₁;С₂;…С_n) в воздухе к их предельно допустимым концентрациям (ПДК₁, ПДК₂,…, ПДК₃) не должна превышать единицы.

          К веществам однонаправленного воздействия относятся вещества, которые близки по химическому составу и характеру воздействия на организм.  Примерами веществ однонаправленного действия являются:

    а) различные  хлорированные углеводороды (предельные и непредельные);

    б) различные  бромированные углеводороды (предельные и непредельные);

    в) различные  спирты;

    г) различные  щелочи;

    д) различные  кислоты;

    е) различные  ароматические углеводороды (толуол, ксилол, бензол);

    ж) различные  аминосоединения;

    з) различные  нитросоединения.

          При одновременном содержании в воздухе нескольких вредных веществ, которые не проявляют однонаправленного действия ПДК остается таким же, как и при изолированном воздействии каждого вещества. В таблице 2.3.1 проведены концентрации некоторых вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

        В государственных стандартах приведено более 700 веществ, для которых установлено ПДК. Риском последствий (R) ,обуславливающих возникновение профессиональных заболеваний является присутствие в рабочей зоне токсических веществ, концентрация которых превышает ПДК, т.е. R ПДК Риском последствий при остром отравлении вредными отравляющими веществами и сильнодействующими, ядовитыми веществами (СДЯВ) является токсическая доза (Д, гминм³). При ингаляции токсическая доза равна концентрации вещества в воздухе (С_ф; г/м³) на время воздействия (t, мин): Д_г = С_фt При воздействии вещества на кожу, через желудочно-кишечный тракт, при попадании в кровь величина токсодозы (мг/кг) определяется количеством отравляющих веществ (к; мг) на килограмм живой массы (m; кг): Д_Г = к · m

              Для контроля концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны (рабочих мест) используют экспресс-методы; лабораторные методы; методы непрерывного контроля.

    Таблица 2.3.1.   ПДК некоторых вредных  веществ в воздухе рабочей  зоны

         Примечание : п - пар; а - аэрозоли; п +а - смесь паров и аэрозолей; О - остронаправленное действие; А - аллергическое действие; Ф - фиброгенное действие; ПДК 0,01/0,05 - максимальная разовая ПДК (числитель), среднемесячная ПДК (знаменатель).

         Экспресс-метод нашел наиболее широкое применение и позволяет быстро и с достаточной точностью определять концентрацию вредных веществ, непосредственно, на рабочем месте. Суть его заключается в протягивании определенного объема воздуха через контрольные трубки с индикаторным порошком, который реагирует изменением цвета на содержание вредных веществ в воздухе. К приборам экспресс-метода относятся газоанализаторы: УГ-2; ГХ-100; ГХ-4 и др. (рис. 2.3.1., 2.3.2). Рис. 2.3.1. Химический газоанализатор АМ-5( ГХ-100):

    а - разрез по воздухозаборной части; б - общий  вид;

    1 - дистанционные  цепочки, ограничивающие ход меха;

    2 - пружины,  удерживающие мех;

    3 - резиновый  мех; 

    4- выпускной  клапан;

    5 - проушина  для отламывания концов индикаторной  трубки;

    6- мундштук  с резиновой шайбой, являющейся  гнездом для вставки индикаторной  трубки.

               Лабораторный метод является более точным, но требует отбора проб воздуха в рабочей зоне с последующим анализом его состава в лабораторных условиях в течение ближайшего времени. К таким методам относятся: хроматорафический, фотокалорометрический и др.

              Метод непрерывного автоматического контроля применяется на рабочих местах с постоянным воздействием вредных веществ, которые могут вызвать серьезные нарушения в состоянии здоровья людей или привести к авариям за счет возникновения взрывоопасности и пожароопасности. Контроль проводится автоматизированными системами с записью изменений вредностей в воздухе во времени с применением газоанализаторов: Сирена-2 для аммиака, Фотон для сероводорода, ФКГ-3М для хлора и др.    Рис.2.3.2. Универсальный газоанализатор УГ-2   а - общий вид; б - схема;   1 -сильфон; 2 - корпус; 3 - шток; 4 - воздухозаборная трубка; 5 - пружина.

                    Контроль запыленности воздуха в рабочей зоне производится следующими методами: весовой, счетный, фотоэлектрический, ультразвуковой и т.д. В нашей стране наиболее широко применяется весовой аспирационный метод контроля. Суть его заключатся в протягивании определенного объема загрязненного воздуха за определенное время через специальный фильтр. Зная вес фильтра до и после протягивания воздуха и объем протянутого воздуха, вычисляется загрязненность воздуха (рис.3.2.3.).

    Массовая  концентрация пыли, мг/м³

                                                   Q = m₂-m₁/V₀, (2.3.2)

    где: m₁ и m₂ - масса фильтра до и после отбора пробы пыли, мг; V₀ - объем воздуха, протянутогочерез фильтры в 1 мин, приведенный к нормальным условиям, л; - время отбора пыли, мин.

           Счетный электрический метод служит для определения числа пылинок, находящихся в 1см³ воздуха. Подсчет производится с помощью микроскопа:

                                      X = N/V = K_cр/ h (2.3.3)

    где: Х - искомое число пылинок в 1см³ исследуемого воздуха; N - общее количество пылинок в воздухе; V - вместимость емкости, см³; K - количество клеток в 1см³ окуляра микроскопа; _ср - среднее число пылинок, подсчитываемых в пяти различных полях зрения окуляра микроскопа; h - высота емкости, равна 3см.

                Фотоэлектрический метод основан на изменении светового потока, проходящего через слой исследуемого воздуха, падающего на фотоэлемент. Изменение в фотоэлементе тока, возбуждаемого световым потоком, фиксируется гальванометром, отградуированном в мг пыли, отнесенных к 1л воздуха.   Рис. 2.3.3. Аспиратор для отбора проб воздуха.

                 При определении концентрации вредных веществ в воздухе результаты должны приводится к нормальным условиям: температура 20⁰С, атмосферное давление 760 мм ртутного столба, относительная влажность 50%.

                   Для анализа проб воздуха строителям при ведении работ в колодцах, емкостях, отделочных работах очень удобен газоанализатор ГХ-100. Этот компактный прибор прост в конструктивном решении, в применении не требует особых условий его хранения. В приложении 10, СНиП 111-4-80^* приведен перечень приборов для определения содержания газов в воздухе строительного производства.

                   Пары и газы могут быть причинами крупных аварий и взрывов. Основную опасность представляет взрыв горючих газов, скопившихся в изолированном пространстве. Горение в смесях горючих газов или паров с воздухом способно распространяться в определенных соотношениях, называемых концентрационными пределами воспламенения (взрыва).

                      Минимальную и максимальную концентрацию газов и паров в воздухе, способных воспламеняться, называют нижним и верхним концентрационными пределами воспламенения (взрыва). Физический смысл нижнего концентрационного предела заключается в том, что если в воздухе, при появлении источника воспламенения, концентрация паров и газов достаточна для химического процесса, то происходит его развитие и, как следствие, взрыв при горении. При более низких концентрациях горючих газов не хватает вещества или веществ для поддержания процесса горения и взрыв не происходит. При больших концентрациях больше верхнего концентрационного предела процесс горения (взрыва) не происходит т.к. не хватает кислорода на развитие процесса.

                 Если на рабочем месте в помещении содержание газов в воздухе ниже нижнего предела, то при участии пыли, повышении температуры или мощности источника этот предел может снижаться. А при больших концентрациях, выше верхнего предела воспламенения, при выходе из замкнутого объема, и обогащении кислородом - способны гореть.

            Концентрации, которые находятся между верхним и нижним концентрационными пределами, называются взрывоопасными. Концентрационные пределы воспламенения определяются в лабораторных условиях. ССБТ и ГОСТ 12.1.004 - 91 даны нижние пределы воспламенения газов, паров, веществ и их продуктов. Нижний (верхний) концентрационный предел воспламенения (С_Нt) газа или пара в воздухе при атмосферном давлении и температуре газо-воздушной системы равен:

                                  С_Ht = C_H х (1,020 - 0,000799t) (2.3.4)

    где С_H - нижний концентрационный предел воспламенения газа или пара в воздухе при атмосферном давлении и температуре 20⁰С.

    t - температура  пара или газа, К.

         Согласно ССБТ и ГОСТ 12.1.010 - 76 производственные процессы должны осуществляться так, чтобы вероятность возникновения взрыва на любом участке работ не превышала 10^-6. Поэтому предельно допустимая взрывобезопасная концентрация (ПДВК) при степени надежности невоспламеняемости смеси равной 0,999999 определяется по формуле:

                                           ПДВК = C_H1t / K₃ (2.3.5)

    где K₃ - коэффициент безопасности к нижнему концентрационному пределу воспламенения.

           Значения C_H1 приведены для веществ (табл.1), продуктов и смесей (табл.2) в ГОСТ 12.1.004 - 91. Обычно для вычисления нижнего и верхнего пределов воспламенения смеси горючих газов или паров в воздухе применяется формула Ле-Шателье:

                                  C_н = 100/ (C₁/ C¹н+ C₂/ C²н+ C_n/ Cⁿн ) (2.3.6)

    где С_н - нижний концентрационный предел воспламенения смеси нескольких горючих компонентов в объемных процентах: С₁; С₂; С_n; концентрация горючих компонентов в объемных процентах, причем С₁+С₂+ +С_п=100%; C¹н, C²н, Cⁿн - нижние приделы воспламенения горючих компонентов смеси в объемных процентах.

          По этой же формуле вычисляются и верхние концентрационные пределы. В практике широкое распространение получили как объемные, так и весовые проценты. Пересчет мг/л в объемные проценты производится по следующей формуле: