Ашмарин В.В., Гущин И.А. Методические указания к лабораторным работам по курсу Экология - файл n1.doc

Ашмарин В.В., Гущин И.А. Методические указания к лабораторным работам по курсу Экология
скачать (320.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc321kb.02.11.2012 08:46скачать

n1.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова


ЭКОЛОГИЯ
Методические указания к работам

Чебоксары 1998

УДК 621.3Ж658.382.3(076.5)

Составители: В.В. Ашмарин

И.А. Гущин

ЭКОЛОГИЯ: Методические указания к лабораторным работам/ Сост. В.В. Ашмарин, И.А. Гущин: Чуваш. ун-т. Чебоксары 1998г. 36с.

Дана методика выполнения лабораторных работ по курсу «Экология».

Для студентов III и IV курсов специальностей технического института.

Лабораторная работа 1 составлена доцентами Ашмариным В.В., Гущиным И.А., Поповым Ю.А.,; 2 - 4 – Ашмариным В.В., Гущиным И.А.
Ответственный редактор: С.А. Калихман.

Утверждено Методическим советом университета

Лабораторная работа 1

Определение запыленности воздуха на производстве




Цель работы


На примере определения запыленности воздуха в рабочей зоне производственных помещений изучить весовой и счетный методы и освоить их практическое применение.

Содержание работы


1. Определить концентрацию пыли в пылевой камере весовым методом и сравнить полученное значение с предельно допустимой концентрацией данной пыли.

2. Определить запыленность воздуха в той же камере счетным методом, оценить агрессивность пыли по размеру и форме пылинок.

Основные сведения

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ПЫЛИ


По характеру действия на организм человека промышленная пыль подразделяется на раздражающую и ядовитую.

К раздражающим пылям относятся минеральные (асбестовая, кварцевая, угольная, наждачная и пр.), металлические (железная, чугунная, медная, цинковая и пр.) и древесная.

Проникая в легкие и лимфатические железы, пыль вызывает их заболевание. Продолжительная работа в, условиях запыленного воздуха может привести к хроническим заболеваниям легких - пневмокониозам, которые ведут к ограничению дыхательной поверхности легких (фиброз) и изменениям во всем организме человека.

Проникновение вредностей (пыли) через легкие человека является наиболее опасным путем что ясно, например, из сравнения относительной опасности путей проникновения вредностей через кожу и легкие (носоглотка, трахеи, бронхи и альвеолы). Примем, что опасность (Оп.):

а) прямо пропорциональна площади контакта пыли;

б) обратно пропорциональна толщине зоны контакта.

Тогда

(1)

где отношение опасностей проникновения (контакта) пыли через легкие и кожу соответственно;

Sл ? 10 м - площадь альвеол легких; близка к площади красных кровяных

телец (эритроцитов), находящихся в зоне контакта между атмосферным воздухом и кровью;

?Л ? 10-5 м - толщина зоны контакта в легких (размер эритроцита);

sk ? (1...2) м2 - площадь кожи;

?к ? 10-3 м - толщина кожи (в среднем).

Пыли свинца, мышьяка, олова, марганца, селена, ртути двухлористой относятся к ядовитым и им подобным. Ядовитые пыли, растворяясь в биологических средах (крови, лимфе), вызывают отравление организма.

Вредное воздействие пыли на человека зависит: от количества вдыхаемой пыли, степени ее дисперсности (т.е. от размера пылинок), формы пылинок, химического состава пыли.

Особенно опасны пылинки размером от 1 до 10 мкм.

Пылинки размером менее 1 мкм:

Пылинки размером более 10 мкм:

По форме наиболее опасны пылинки с острыми зазубренными краями и игольчатые (асбест/стекло, металлы и пр.).

Пыль способна адсорбировать (поглощать) содержащиеся в воздухе пары и газы, в том числе ядовитые, вследствие чего неядовитая пыль может стать ядовитой. Например, угольная пыль и сажа могут адсорбировать окись углерода.

Пыль может обладать электрическим зарядом, который облегчает осаждение ее в легких, то есть увеличивает количество задерживающейся в организме пыли.

Для оценки запыленности данного помещения необходимо знать массу пыли и количество пылинок в единице объема воздуха, качественный состав пыли -растворимость и токсичность ее, а также форму пылинок.

С учетом степени токсичности веществ, их физико-химических свойств, а также пути проникновения в организм человека установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны производственных помещений.

ПДК - это такое количество вредного вещества, которое при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю, в течение всего рабочего стажа не должно вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Соблюдение ПДК не исключает нарушение здоровья у определенной категории лиц, так как остается риск (до 10%) развития заболевания и обусловленное этим сокращение продолжительности жизни.

В жилых помещениях и экологических системах необходимо уменьшать ПДК, так как

а) человек, растение, животное находятся под воздействием вредности не 8 часов, а все 24 часа;

б) промышленные рабочие в соответствии с КЗоТ проходят профессиональный отбор;

они практически здоровы; люди, животные, растения и т.п. отбора не проходят, среди них могут быть молодые и ослабленные особи, что обычно учитывается коэффициентом порядка 10.

Таким образом,

(2)

где ПДКэкол - ПДК в экологии; ПДКпром - ПДК для производства.

Отметим, что в ходе миграции в природе вредное вещество может изменить свою химическую формулу, при этом ПДК уменьшится или увеличится (например, особо опасна метилртуть, образующаяся после контакта ртути с водой).

При наличии вредных веществ в рабочей зоне. фактическая концентрация вредного вещества Сф не должна превышать предельно допустимую концентрацию этого вещества:

(3)

Для нескольких вредных веществ в рабочей зоне сумма отношений их фактических концентраций (Сф1, Сф2, ..., Сфn) к их ПДК (ПДК1, ПДК2, ..., ПДКn) должна удовлетворять

условию:

(4)

Отметим, что вредные вещества часто сенсибилизируют (усиливают) действие друг друга, так что формула (4) обычно дает нижнюю оценку опасности суммы вредных веществ.

Согласно существующим санитарным нормам на каждом производстве систематически контролируется запыленность воздуха, степень ее дисперсности и состав пыли. Запыленность воздуха можно определить весовым, счетным, электрическим и фотоэлектрическим методами.

В настоящей работе изучаются весовой и счетный методы. Весовым методом определяют массу пыли, содержащуюся в единице объема воздуха. Счетный метод служит для определения количества пылинок, находящихся в одном миллилитре воздуха, а также размеров и формы пылинок.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Применяемое оборудование


Установка для определения запыленности воздуха (рис.1) состоит из пылевой камеры 1 и электроаспиратора М-822 2, который соединяется с пылевой камерой посредством патрона с фильтром 3. Пылевая камера имитирует производственное помещение, в котором производится исследование воздуха. В камере может быть создана различная степень запыленности воздуха.

На внешней стороне камеры, расположена откидная стенка 4. При повороте откидной стенки в камеру вводится порция пыли с помощью лопатки. Пыль насыпается в чашку 5, которая установлена в центре камеры. Кроме того, в камере размещен вентилятор, создающий в ней движение воздуха. Откидная стенка выполнена из оргстекла и представляет собой смотровое окно, через которое можно визуально определить наличие пыли в камере, а также осуществлять забор воздуха при определении запыленности счетным методом. В рабочем положении патрон с фильтром закрепляется в отверстие для забора воздуха 6. Па стенд (с левой стороны) вынесен тумблер 7 вентилятора.

Электроаспиратор М-822 - прибор для просасывания запыленного воздуха с регулируемой скоростью (л/мин) через патрон с фильтром.

При определении запыленности воздуха счетным методом кроме описанной камеры требуются микроскоп и прибор для подготовки препарата пыли (прибор Труханова). Прибор состоит из двух основных частей: емкости для забора исследуемой пыли и устройства для осаждения пыли на предметное стекло с помощью электрического поля.



Рис.1. Схема установки

Емкость для забора пыли представляет собой небольшой цилиндр, выполненный из оргстекла и имеющий рукоятку.

Цилиндр имеет две съемные крышки с контактами. В нижней крышке имеется сквозное отверстие для установки предметного стекла.

Устройство для осаждения пыли представляет собой переносной прибор, в котором смонтированы аккумуляторная батарея, катушка зажигания, реле, конденсатор, тумблер и кнопочный замыкатель.

УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ


  1. Строго соблюдать инструкцию по ТБ.

  2. Не включать стенд без проверки его преподавателем.

  3. В случае неисправности отключить, стенд.



Порядок проведения работы


1. Определить исходную массу фильтра с точностью до 0,1 мг, используя аналитические весы.

2. Заложить фильтр в патрон и затем вставить его в отверстие для забора пыли воздуха.

3. Открыть откидную стенку камеры и насыпать порцию пыли с помощью лопатки в чашку. Закрыть откидную стенку и включить вентилятор.

4. Через смотровое окно убедиться в наличии пыли в камере.

5. Включить электроаспиратор и в течение 4 минут просасывать запыленный воздух через патрон с фильтром, фиксируя по верхнему краю поплавка скорость прохождения воздуха.

6. Отключить электроаспиратор и вентилятор.

7. Извлечь фильтр из патрона и произвести взвешивание фильтра с точностью до 0,1 мг.

8. Вычислить концентрацию пыли С (массу пыли) мг, содержащуюся в 1 м3 воздуха в камере, имитирующей производственное помещение, по формуле:

(5)

где G1 - начальная масса фильтра, мг; G2 - масса фильтра после фильтрации через него запыленного воздуха, мг; t - время фильтрации запыленного воздуха через фильтр, мин; U - скорость фильтрации воздуха через фильтр, л/мин.

9. Сравнить вычисленное значение концентрации пыли с ПДК. Для угольной пыли, используемой в работе, ПДК составляет 10 мг/ м3 .

10. Во время работы вентилятора и аспиратора произвести забор запыленного воздуха из камеры цилиндром. Для этого снять с цилиндра верхнюю и нижнюю крышки; в верхнюю крышку установить предметное стекло; цилиндр взять за рукоятку, открыть смотровое окно пылевой камеры и внести в камеру прибор, сделать им несколько качаний, чтобы чистый воздух в цилиндре сменился запыленным, не вынимая цилиндра из камеры, одеть на него верхнюю крышку; вынуть из камеры цилиндр и закрыть смотровое окно камеры.

11. Поместить цилиндр в устройство для осаждения пыли так, чтобы контакты крышек цилиндра касались контактов устройства и чтобы предметное стекло было внизу. Включить кнопочный замыкатель на 30...35 с; под действием электрического поля пыль, находящаяся в цилиндре, осядет на предметное стекло.

12. Предметное стекло с осажденной на него пылью осторожно вынуть из цилиндра и произвести исследование препарата пыли под микроскопом с окуляр-микрометром:

определить количество пылинок, содержащихся в единице объема воздуха, размеры пылинок и их форму.

Количество пылинок определяется следующим образом: подсчитывают пылинки в поле зрения, ограниченном большим квадратом (сетка, которая видна в квадрате, создается окуляр-микрометром); затем препарат перемещают и вновь производят подсчет пылинок. Из трех таких подсчетов вычисляют среднее арифметическое.

Одновременно следует определить размер пылинок - наибольший размер самой крупной и самой малой пылинки, встречающихся в препарате. Для этого сравнить размеры пылинок с известной ценой деления сетки окуляр-микрометра. Необходимо также выявить и зарисовать характерную форму пылинок.

Вычислить количество пылинок в миллилитре воздуха по формуле, ед./мл,

(6)

где n - среднее количество пылинок в поле зрения, ограниченном большим квадратом; а -линейный размер, которому соответствует сторона сетки (большого квадрата), мкм; h -высота цилиндра, в котором оседает пыль, см.

13. Ознакомьтесь и зарисуйте характерные формы асбестовых, кварцевых и свинцовых пылинок, изображенных на карточках, а также типичные признаки профессиональных заболеваний при работе с раздражающей и ядовитой пылями.

Содержание отчета


Отчет должен содержать:

  1. Элементарную схему установки для определения запыленности воздуха весовым методом.

  2. Протокольную запись определения запыленности воздуха весовым методом: массу фильтра до и после, фильтрации воздуха, продолжительность и скорость фильтрации воздуха через фильтр, объем исследуемого воздуха, вычисление концентрации пыли в камере и выводы о степени запыленности воздуха - сравнительную оценку отношения концентрации пыли к ПДК.

  3. Протокольную запись определения запыленности воздуха счетным методом:

  1. результаты подсчета количества пылинок в 1 мл воздуха, зарисовки характерных форм пылинок и максимальные размеры наибольшей и наименьшей пылинок.

  1. Оценку опасности данной пыли (по форме, размерам и токсичности) для человека.

  2. Предложения о способах снижения запыленности.



Контрольные вопросы


  1. Как воздействует промышленная пыль на организм человека? Примеры.

  2. От чего зависит вредное воздействие пыли на организм человека?

  3. От чего зависит величина ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны?

  4. Какие существуют пути снижения запыленности воздуха на производстве?

  5. Дайте оценку опасности пыли для человека по форме, размерам и токсичности.

  6. Какие существуют методы определения запыленности воздуха на производстве?

  7. Изложите суть счетного и весового методов определения запыленности воздуха. Какой из этих двух методов позволяет установить, соответствие воздушной среды принятым нормативам?



Список рекомендуемой литературы


  1. Охрана труда /Под ред. В.А. Князевского.-М.:Высшая школа, 1982. -С.57-66.

  2. Охрана труда в машиностроении /Под ред. Е.Я. Юдина и С.В. Белова.-М.:

  1. Машиностроение, 1983.-С. 39-103.

  2. Методические указания по определению вредных веществ в воздухе. -М.:

  3. ЦРИА "Морфлот", 1981.-252 с.

  4. Сборник методик по определению концентраций загрязняющих веществ промышленных выбросов. - Л., 1987.-270 с.

  5. Руководящий документ 52.04.186-89. Руководство по контролю загрязнений атмосферы. -М.: Гидрометеоиздат. 1991.-633 с.

  6. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

Лабораторная работа 2

ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ ИНДИКАТОРНЫМИ ТРУБКАМИ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

Цель работы


1. Определить концентрацию паров ацетона, бензина, бензола, ксилола, толуола, и этилового эфира в газовой камере экспрессным методом с помощью индикаторных трубок и сравнить полученные значения с предельно допустимой концентрацией данных вредных веществ.

2. Определить класс опасности и среднюю смертельную концентрацию паров ацетона, бензина, бензола, ксилола, толуола и этилового эфира в воздухе.

Основные исходные сведения.

СОДЕРЖАНИЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА


Атмосферный воздух, наиболее благоприятный для дыхания, представляет смесь газов с компонентами (по объему): азот 78.08%; кислород 20,95; аргон, неон и другие инертные газы 0,93; углекислый газ 0,03; прочие газы - менее 0,01%.

Однако воздух рабочих помещений может оказаться насыщенным примесями вредных газов или паров, выделяющихся при производственных процессах. Например, в литейных, термических, механических и механосборочных цехах выделяются вредные газы и пары оксида углерода, оксида азота и серы, бензола, цианистого водорода, бензина, ацетона, ксилола, толуола, этилового эфира.

Вредные пары и газы, проникая в организм человека через дыхательные пути ("-") и кожный покров ("+") вызывают отравления. Симптомы отравления могут развиваться сразу (острые отравления) или по прошествии некоторого скрытого периода(хронические отравления). Опасность отравлений зависит не только от химического состава, концентрации, длительности воздействия вредного вещества, но и от параметров окружающей среды, индивидуальных особенностей человека. Большинство случаев связано с поступлением вредных веществ в организм человека через органы дыхания. Этот путь наиболее опасен, поскольку вредные вещества через разветвленную легочную ткань поступают непосредственно в кровь и разносятся по всему организму. Следует учитывать, что при выполнении тяжелой работы человек за 1 мин. вдыхает около 0.1 м3 воздуха.

По физическому воздействию на организм человека вредные вещества разделяются на 5 групп:

раздражающие - вызывающие раздражение слизистых оболочек и дыхательного тракта (хлор, аммиак, оксиды серы, ацетон, озон и др.);

удушающие - физически инертные газы, разбавляющие содержание кислорода в воздухе (углекислый газ, ацетон, метан и др.);

общетоксичные (яды) - вызывающие, повреждение внутренних органов, кровеносной системы (бензин, фенол), нарушающие костномозговое кроветворение (бензол, толуол, ксилол) и вызывающие повреждение нервной системы (спирты, эфиры); к ним относятся также пыли токсичных металлов - олово, свинец, ртуть.

летучие наркотики - оказывающие наркотическое действие (ацетилен, летучие углеводороды);

пыли - инертные иди вызывающие аллергические (сенсибилизирующие) реакции (чугунная, железная, медная, пластмассовая, наждачная, древесная и др.);

Сенсибилизация - состояние организма, при котором повторное воздействие вещества вызывает больший эффект, чем предыдущее.

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны регламентируется величиной предельно допустимых концентраций (П1ДК) (мг/м3)

ПДК - это такое количество вредного вещества которое при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю, в течение всего рабочего стажа не должно вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Соблюдение ПДК не исключает нарушение здоровья у определенной категории лиц, так как остается риск (до 10%) развития заболевания и обусловленное этим сокращение продолжительности жизни.

Концентрацию вредных веществ определяют по результатам анализа проб состава воздуха рабочей зоны. При проведении контроля в течение смены в каждой точке необходимо последовательно отобрать не менее 5 проб. Концентрацию вредных веществ можно определить стандартными методами, основанными на химических, диффузионных и электрических принципах. Наиболее быстрые из них по получению результатов называют экспресс-методами.

В настоящей работе изучается экспрессный линейно-колористический метод анализа. Сущность метода заключается в изменении окраса индикаторного порошка в результате реакции с вредными веществами, находящимися в анализируемом воздухе пропускаемом через трубку.

Длина изменившего первоначальную окраску слоя индикаторного порошка пропорциональна концентрации вредного вещества. Концентрацию, вредного вещества измеряют по градуированной шкале, нанесенной на трубку, или по этикетке, прилагаемой отдельно.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Применяемое оборудование


Установка для определения концентрации вредных веществ в анализируемом воздухе (рис.1) состоит из газовой камеры 1 и универсального газоанализатора 2 типа УГ-2.

Газовая камера имитирует производственное помещение, в котором исследуется загрязненный воздух. Загрязненность воздуха вредными веществами оценивается их концентрацией, то есть содержанием их в единице объема. Камера имеет откидную стенку 3, которая выполнена из оргстекла. При повороте откидной стенки камера открывается, что позволяет поставить внутрь камеры емкости 4 с различными жидкими вредными веществами. На правой боковой поверхности камеры расположен штуцер 5 с резиновым шлангом 6. Резиновый шланг соединяется с индикаторной трубкой 7. Свободный конец индикаторной трубки присоединяется к резиновому шлангу 8 воздухозаборного устройства УГ-2. Универсальный газоанализатор УГ-2 - прибор для пропускания исследуемой газовой смеси заданного объема (см3) через индикаторные трубки при экспресс-определении содержания вредных газовых компонентов в воздухе. Газоанализатор представляет собой, сильфонный насос ручного действия, всасывающий воздух за счет раскрытия пружины предварительно сжатого сильфона. Объем всасываемого воздуха за один рабочий ход -100 см3.



Рис. 1. Схема установки

Индикаторная трубка для определения вредного вещества представляет собой стеклянную трубку длиной 90 мм с внутренним диаметром 2,5..2,6 мм, заполненную в соответствии с инструкцией индикаторным порошком. Концы индикаторной трубки запаяны.

УКАЗАНИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ


  1. Строго соблюдать инструкцию по ТБ.



Порядок выполнения работы


1. Открыть камеру. Открыть емкости с жидкими вредными веществами. Поставить емкости в камеру. Плотно закрыть откидную стенку.

2. Выдержать паузу в течение 3-4 мин с целью создания определенной концентрации паров исследуемых вредных веществ в воздухе камеры.

3. Обломать оба конца индикаторной трубки. Для обламывания запаянных концов индикаторной трубки перед определением содержания компонентов вредных веществ использовать подвеску со специальными отверстиями, расположенную в газоанализаторе. Измерение следует начинать не позднее чем через 1 минуту после разгерметизации трубок.

4. Соединить маркированный конец индикаторной трубки со свободным концом резинового шланга.

5. Вставить немаркированным концом вскрытую индикаторную трубку в резиновый шланг воздухозаборного устройства.

6. Провести просасывание анализируемого газа а камере с помощью газоанализатора. Объем пробы воздуха для каждого вредного вещества указан на этикетке со шкалой (приложение).

7. Определить концентрацию исследуемого вредного вещества в мг/м3 по шкале этикетки. Для этого необходимо совместить точку 0 шкалы с началом изменения окраса порошка. Цифра на шкале, совпадающая с другой границей окрашенного столбика порошка, укажет концентрацию определяемого вредного вещества (приложение).

8. Сравнить значения концентрации вредных веществ с ПДК. В работе используется ацетон (емкость 4-1), окраска индикаторного порошка - желтая, ПДК составляет 200 мг/м3, бензин (емкость 4-2), окраска индикаторного порошка - светло-коричневая, ПДК составляет 4 мг/м3, бензол (емкость 4-3), окраска индикаторного порошка - серо-бежевая, ПДК составляет 5 мг/м3 , ксилол (емкость 4-4), окраска индикаторного порошка - красно-фиолетовая, ПДК составляет 50 мг/м3, толуол (емкость 4-5), окраска индикаторного порошка - темно-коричневая, ПДК составляет 50 мг/м3 и этиловый эфир (емкость 4-6), окраска, индикаторного порошка - зеленая, ПДК составляет 10 мг/м3.

9. Определить класс опасности и среднюю смертельную концентрацию исследуемых вредных веществ, используя данные приложения.

Содержание отчета


Отчет должен содержать:

1. Элементарную схему установки для определения концентрации вредных веществ в воздухе.

2. Результаты определения концентрации вредного вещества с помощью индикаторных трубок: объем просасываемого воздуха V1, результаты измерения концентрации q вредного вещества, агрегатное состояние вредного вещества, цвет окраски индикаторного порошка, выводы о степени содержания вредных веществ воздухе - сравнительную оценку отношения концентрации вредных веществ к ПДК.

3. Результаты определения класса опасности и средней смертельной концентрации вредного вещества qcp.см. с указанием пути поступления вредных веществ в организм человека (знаки "-" и "+").

4. Результаты п. 2, 3 записать в виде таблицы.

5. Оценку опасности вредного вещества для человека,

6 Предложения о способах снижения концентрации вредного вещества.

Вредные вещества

V1.см3


q, мг/м3

Агрегатное состояние

ПДК, мг/м3

Окраска индикаторного порошка после воздействия определяемого газа (пара)

Класс опасности

qср.см., мг/м3

q/ПДК,

мг/м3

Ацетон

100х3







200













Бензин

100х3







4













Бензол

100х12







5













Ксилол

100х3







50













Толуол

100х3







50













Этиловый эфир

100х4







10













Приложения

1. Шкала этикетки трубки индикаторной для определения концентрации



Ацетона в воздухе Ксилола в воздухе



Бензина в воздухе Толуола в воздухе



Бензола в воздухе Этилового эфира в воздухе
2. Классификация вредных, веществ по степени опасности

Показатель

Нормы для класса опасности

1-го

2-го

3-го

4-го

ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3

Менее 0,1

0,1-1,0

1,1 -10,0

Более 10,0

Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/м3

Менее 500

500 - 5000

5001 - 50000

Более 50000



Контрольные вопросы


  1. Как воздействуют вредные вещества в воздухе на организм человека? Привести примеры.

  2. Как классифицируются вредные вещества по степени опасности?

  3. Что такое ПДК?

  4. От чего зависит величина ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны?

  5. Какие существуют методы определения концентрации вредных веществ в воздухе на производстве?

  6. В чем заключается суть стандартного метода, основанного на химическом принципе.

  7. Какие основные мероприятия необходимо осуществлять на производстве по оздоровлению воздуха рабочей зоны?



Список используемой литературы


  1. Охрана труда / Под ред. Б.А.Князевского, - М.: Высшая школа, 1982. - С.57-66.

  2. Чекалин Н.А., Полухина Г.Н., Тучугин Г.Г. Охрана труда в электротехнической промышленности. - М.: Энергоиздат, 1984. - С.51-60.

  3. Козьяков А.Ф., Морозова Л.Л. Охрана труда в машиностроении. - М.:

  4. Машиностроение, 1990. - С. 139-155.

  5. Руководство по контролю вредных веществ в воздухе рабочей зоны: Справочное издание/ С.И.Муравьева, М.И.Буковский, Е.К.Прохорова и др. - М.: Химия, 1991.-368с.

  6. Руководящий документ 52.04.186-89. Руководство по контролю загрязнений атмосферы. - М.: Гидрометеоиздат. 1991.-633 с,

  7. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

Лабораторная работа 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Цель работы


Изучение и исследование параметров микроклимата в производственных помещениях и порядок их нормирования.

Основные сведения


Микроклимат производственных помещений - это климат внутренней среды этих помещения, который определяется действиями на организм человека сочетанием температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха, барометрического давления и теплового излучения. На производстве указанные факторы воздействуют на человека чаще всего суммарно, усиливая или ослабляя друг друга.

Действующими нормативными документами, регламентирующими метеорологические условия производственной среды, является ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" и СанПиН 2.2.4.548-96. Они определяют оптимальные и допустимые значения температуры, влажности и скорости движения воздуха.

Допустимыми являются такие параметры микроклимата, которые при длительном воздействии могут вызвать напряжение реакции терморегуляции человека, но к нарушению состояния здоровья не приводят.

Оптимальными являются такие параметры микроклимата, которые не вызывают напряжения реакций терморегуляции и обеспечивают высокую работоспособность человека.

Температура воздуха является одним из главных параметров, характеризующих тепловое состояние микроклимата. Оптимальная температура воздуха рабочей зоны связана с сезоном года и тяжестью выполнения работы и может колебаться в весьма широких пределах от 16 до 25 °С.

Влажность воздуха - содержание в воздухе водяного пара,

Абсолютная влажность (А) - это абсолютное содержание водяных паров в воздухе при данной температуре (г/м3).

Максимальная влажность (Г) - упругость или масса водяных паров, которые могут насытить 1 м3 воздуха при данной температуре.

Относительная влажность (R), % - отношение абсолютной влажности к максимальной.

При слишком низкой влажности (менее 20%) организм человека расслабляется, результатом чего является снижение трудоспособности. Высокая влажность (более 80%) нарушает процесс терморегуляции. Этот процесс связан и со скоростью движения воздуха. При высокой температуре воздуха увеличение его подвижности действует освежающе на человека, при низкой - вызывает неприятные ощущения.

Для приближенной оценки, влияния на человека основных метеорологических факторов можно использовать метод учета эффективной и эффективно-эквивалентной температур, характеризующих пребывание человека в "зоне комфорта" или вне ее. Эти температуры определяют по номограммам.

Описание лабораторной установки


Моделирование различных метеоусловий на рабочих местах проводится на лабораторной установке, представляющей собой макет производственного помещения, внутри которого установлены: психрометр 1, барометр 2 и секундомер 3. Для создания воздушного потока на лабораторном стенде имеется вентилятор, который включается тумблером 4. Изменение влажности воздуха достигается с помощью емкости с водой 5.

В табл. 1 приведены стандартные приборы, используемые для измерения основных параметров микроклимата.

Таблица 1

Приборы для измерения параметров микроклимата

ПАРАМЕТРЫ

ПРИБОРЫ

Температура

Термометр, термограф

Влажность воздуха

Аспирационный (Ассмана) и стационарный (Августа) психрометры и гигрометры

Скорость движения воздуха

Крыльчатый или чашечный анемометр

Давление

Барометр-анероид


Относительная влажность воздуха определяется по психрометрическим номограммам. Создание воздушного потока с различными скоростями движений воздуха имитируется вентилятором, скорость вращения которого регулируется с помощью переключателя. Каждое положение переключателя соответствует определенной скорости движения воздуха, отградуированный с помощью крыльчатого анемометра в диапазон 0,3...5 м/с.

Порядок выполнения работы


Для различных бригад рекомендуются заданные преподавателем следующие варианты работ (табл.2)

Таблица 2

№ бригады

Пункты выполнения

1

1,2,3,6

2

5,1,2,3,6

3

5,4,1,2,3,6.


1. Определение влажности воздуха. Смочить дистиллированной водой ткань на влажном термометре. Через 4...5 минут снять показания сухого и влажного термометров. На психрометрической номограмме по вертикальным линиям отметить показания сухого термометра, по наклонным - оказания влажного термометра.

На пересечении этих линий найти значение относительной влажности воздуха, выраженное в процентах

2. Измерить температуру окружающею воздуха производственного помещения с помощью термометра.

3. Определить эффективную (для U = 0) или эквивалентно-эффективную температуру (U?O).

4. Включить вентилятор тумблером и поставить переключатель в положение, соответствующее определенной скорости движения воздуха.

5. Поместить в макет производственного помещения сосуд с водой.

6. Сделать выводы о состоянии микроклимата в помещении, сравнив полученные данные с нормами для данного периода года, и занести их в табл.3.

Таблица 3

Оценка метеоусловий для данного периода года

ПАРАМЕТРЫ

ФАКТИЧЕСКИЕ

ПО НОРМАМ

допустимые

оптимальные

t,°C










R,%










U,м/c












Контрольные вопросы


  1. Каковы основные метеорологические параметры производственной среды?

  2. Как влияют температура, влажность и подвижность воздушной среды на самочувствие и работоспособность человека?

  3. Что называется комфортностью?

  4. Каким образом обеспечиваются нормальные санитарно-гигиенические условия труда на рабочих местах?

  5. Какими приборами контролируются метеорологические параметры воздушной среды?



Список рекомендуемой литературы.


  1. Долин ПА. Справочник но ТБ. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 800 с. Разд. 10.

  2. Кондратьев А.И., Местечкина Н.М. Охрана труда в строительстве. - М.: Высшая школа, 1990. - 352 с. Гл.4.

  3. СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.

Лабораторная работа 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ПРЕДЕЛОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ ПО ГАЗОПАРОВОЗДУШНЫМ СМЕСЯМ




Цель работы


Определить концентрационные пределы распространения пламени (область взрываемости) газопаровоздушных смесей и противопожарные требования к зданию для размещения в нем производства, связанного с применением этой газопаровоздушной смеси.

Содержание работы


  1. Определить нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения, область взрываемости) сложного газа (задание получить у преподавателя).

  2. Определить температурные пределы распространения пламени (воспламенения) для принятого сложного газа.

  3. Вычислить давление, развиваемое при взрыве индивидуального вещества (задание получить у преподавателя).

  4. Определить противопожарные требования к зданию, в котором может быть размещено производство, связанное с применением заданного газа.

  5. Определить категорию здания по взрывопожарной и пожарной опасности.



Основные сведения

ГАЗОПАРОВОЗДУШНАЯ ГОРЮЧАЯ СИСТЕМА


При проектировании промышленных предприятий и размещении оборудования необходимо учитывать физико-химические свойства веществ, участвующих в производственных процессах, особенно веществ, склонных к воспламенению и взрыву.

Горение - химический процесс взаимодействия горючего вещества и окислителя, сопровождающийся выделением большого количества теплоты и света.

В зависимости от агрегатного состояния горючих веществ горение может быть гомогенным и гетерогенным. При гомогенном горении компоненты горючей смеси находятся в начальном газообразном, состоянии. Если компоненты перемешаны, то происходит кинетическое горение (скорость горения зависит только от кинетики химических превращений). В противном случае, происходит диффузионное горение. Горение, характеризуемое наличием раздела фаз к горючей системе, является гетерогенным.

В зависимости от скорости протекания процесса различают установившееся (скорость распространения пламени в пределах нескольких м/с), взрывное (десятки и сотни м/с) и детонационное (тысячи м/с) горение. Взрывное горение (взрыв) сопровождается быстрым выделением большого количества энергии, вызывающим нагрев продуктов горения до высоких температур и резкое повышение давления.

Известны два механизма самоускоряющихся превращений при горении, теория которых разработана ученым Н.П.Семеновым - тепловой и цепной. Тепловой заключается в возрастании скорости превращения с увеличением температуры, а цепной - в результате развития цепных разветвленных реакций.

По агрегатному состоянию различают следующие горючие вещества: газы - вещества, абсолютное давление паров которых при температуре 50°С равно или более 300 кПа (3 кгс/см2), или критическая температура которых менее 50°С; жидкости - вещества с температурой плавления (каплепадения) менее 50°С; твердые - вещества и материалы с температурой плавления (каплепадения) более 50°С; пыли - диспергированные твердые

вещества и материалы с размером частиц менее 850 мкм.

Номенклатура показателей пожаро- и взрывоопасное™ вещества и материалов, необходимых для их характеристики в условиях производства, переработки;

транспортировки и хранения, установлена ГОСТ 12.1.044-84. В число этих показателей входят: группа горючести, температура вспышки, температура воспламенения, температура самовоспламенения, нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения), температурные пределы распространения пламени (воспламенения), максимальное давление взрыва. Эти показатели можно получить экспериментально или расчетно-аналитическим методом. Показатели пожаро- и взрывоопасности веществ и материалов определяются с целью получения исходных данных для подразделения производств на категории в соответствии с требованиями строительных норм и правил на проектирование производственных зданий промышленных предприятий, правил устройства электроустановок, утвержденных Госэнергонадзором, а также для разработки систем по обеспечению пожарной безопасности и взрывобезопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.044-84, ОНТП 24-86, ГОСТ 12.1.004-91.

По горючести вещества и материалы подразделяют на три группы:

- негорючие (несгораемые) - вещества и материалы, неспособные к горению в воздухе. Негорючие вещества могут быть пожароопасными (например, окислители, а также вещества, выделяющие горючие продукты при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом;

- трудногорючие (трудносгораемые) - вещества и материалы, способные возгораться в воздухе от источника зажигания, но не способные самостоятельно гореть после его удаления;

- горючие (сгораемые) - вещества и материалы, способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления. Из группы горючих веществ и материалов выделяют легковоспламеняющиеся вещества и материалы.

Легковоспламеняющимися называют горючие вещества и материалы, способные воспламеняться от кратковременного (до 30с) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламя спички, искра, тлеющая сигарета и т.п.). Легковоспламеняющимися называются жидкости с температурой вспышки не более 61°С в закрытом тигле или 66°С в открытом тигле.

Результаты оценки группы горючести следует применять при подразделении материалов по горючести, при определении категории производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности, а также классов взрывоопасных и пожароопасных зон; при разработке мероприятий по обеспечению безопасности в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91.

Температура вспышки - самая низкая температура горючего вещества, при которой в условиях специальных испытаний над его поверхностью образуются пары и газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для устойчивого горения.

Вспышка - быстрое горение горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов.

Температуру вспышки можно определить экспериментально и расчетом с помощью эмпирической формулы Орманди и Грэвена

Tвсп= 0,736 • Ткип

где Ткип - температура кипения жидкости, К.

Температура воспламенения - наименьшая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний вещество выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после их зажигания возникает устойчивое пламенное горение.

Температуру воспламенения определяют экспериментально и расчетным путем.

Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

Основным показателем взрывной опасности газов и паров в смеси с воздухом являются нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) - минимальное и максимальное содержание горючего в смеси "горючее вещество - окислительная среда", при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания.

Температурные пределы распространения пламени (воспламенения) - такие температуры вещества, при которых его насыщенные пары образуют в конкретной окислительной среде концентрации, равные соответственно нижнему (нижний температурный предел) и верхнему (верхний температурный предел) концентрационным пределам распространения пламени.

Оценивают нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени (?П) по газопаровоздушным смесям исследуемого индивидуального вещества, %, по Формуле

(1)



mc, ms, mн, mx, mo, mp - число атомов соответственно углерода, серы, водорода, галоида, кислорода и фосфора в молекуле соединения;

ам, bм - универсальные константы, значения которых приведены в табл. 1.

Таблица 1

Рассчитываемый предел распространения пламени

ам

bм

нижний

8,684

4,679

верхний при ? < 7,5

1,550

0,560

при ? > 7,5

0,768

6,554


Например, для ацетона С3Н6О:







Область концентраций, при которых возможно воспламенение смеси, называют областью воспламенения, или диапазоном взрываемости. Пределы области не являются строго постоянными для определенной смеси и зависят от мощности источника воспламенения, наличия примесей инертных газов и паров, а также от давления горючей смеси. Увеличение мощности электрических искр, температуры и давления расширяет область воспламенения, но при неизменных условиях пределы этой области постоянны.

Концентрационные пределы воспламенения смеси, состоящей из нескольких взрывоопасных компонентов паров и газов, можно определить по формуле:

(2)

где n1, n2,..., nn - содержание компонентов в смеси, %; (?1, ?2,…, ?n - нижние и верхние концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) отдельных компонентов в смеси с воздухом, %.

С повышением температуры и давления пределы воспламенения газовых смесей с воздухом расширяются. Температурные в концентрационные пределы воспламенения связаны между собой следующими формулами:

(3)

где , - давление насыщенных паров при температурах, соответствующих нижнему и верхнему температурным пределам, кПа; Робщ - атмосферное давление, кПа.

Определив концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения), вычисляют значения и , соответствующие этим пределам. Принимая значения и равными давлению насыщенного пара, можно определить температуру насыщенного пара, т.е. температурные пределы распространения пламени (воспламенения).

Для углеводородов, спиртов, эфиров температурные пределы распространения пламени рассчитывают по формуле

Ткип =K • tкип - l(4)

где tкип - температура кипения, °С;

К, l - коэффициенты, постоянные в пределах гомологического ряда (углеводороды, спирты, эфиры).

Таблица 2

Вещество

Температурный предел

К

l,°С

Углеводороды

нижний

0,69

74

верхний

0,79

51

Спирты

нижний

0,61

38

верхний

0,69

15

Эфиры

нижний

0,61

54

верхний

0,75

33

Например, для этилового спирта С2Н6О tкип= 34,5°С;

tн = 0,61 - 34,5 - 38 = 21 - 38 = -17 °С;

tв = 0,69 - 34,5 – 15 = 23,8 – 15 = 8,8 °C.

Температурные пределы распространения пламени (воспламенения) необходимо учитывать при расчете безопасных режимов эксплуатации сосудов, трубопроводов при работе с взрыво- и пожароопасными веществами.

Расчетное давление взрыва для индивидуальных веществ определяют по формуле

(5)

где Рmax - максимальное давление взрыва стехиометрической газовоздушной или паровоздушной смеси в замкнутом объеме, определяемое экспериментально или по справочным данным (можно принять для углеводородов Рmax = 900 кПа, Ро = 101 кПа);

m - масса горючего газа или паров легковоспламеняющейся или горючей жидкости, вышедших в результате расчетной аварии в помещение, кг;

Z - коэффициент участия горючего вещества во взрыве, который может быть рассчитан на основе характера распределения газов и паров в объеме помещения (допускается принимать:

Z = 0,5 - для горючих газов,

Z = 0,3 - для воспламеняющихся жидкостей,

Z = 0,3 - для паров, содержащих аэрозоли);

Ucb - свободный объем помещения, м3 (принимается равным 80% от объема помещения);

?г,n - плотность газа или пара, кг/м3 ;

КН - коэффициент, учитывающий негерметичность помещений и недиабатность процесса горения (можно принят КH = 3);

Ccm - стехиометрическая концентрация горючих газов или паров ЛВЖ и ГЖ, %(об):



- стехиометрический коэффициент кислорода в реакциях горения;

nс, nн, nо, nх - число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего вещества. Например, для СН4 - метана:



Категории помещений и зданий


Категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности определяются по "Общесоюзным нормам технологического проектирования ОНТП 24-26" в зависимости от количества и взрыво- и пожароопасных свойств веществ и материалов с учетом технологических процессов.

Категории помещений характеризуются следующими веществами и материалами, находящимися (обращающимися) в помещении:

категория А (взрыво- и пожароопасная) - горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки менее 26°С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа;

вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышает 5кПа;

категория Б (взрыво- и пожароопасная) - горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28°С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовать взрывоопасные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа;

категория В (пожароопасная) - горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества, материалы способны при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они имеются в наличии или обращаются не относятся к категории А или Б;

категория Г - негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени; горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива;

категория Д - негорючие вещества и материалы в холодном состоянии.

Здание относится к категории А, если в нем сумма площадей помещений категории А болей 5% площадей всех помещений или 200 м2.

Степень огнестойкости здании, площадь этажа между противопожарными стенами и число этажей


Категория производства

Допускаемое число этажей

Степень огнестойкости здания

Площадь этажа между противоположными стенами, м2

Одноэтажные здания

Многоэтажные здания

Двухэтажные

Трехэтажные

А и Б

6

I

Не ограничивается

А и Б за исключением химических и нефтегазоперерабатывающих производств

б

II

Тоже

В

6

I и II

Не ограничивается

3

III

5200

3500

2600

2

IV

2600

2000

-

1

V

1200

-

-

Г

10

I и II

Не ограничивается

3

III

6500

2500

3500

2

IV

3500

2600

-

1

V

1500

-

-

Д

10

I и II

Не ограничивается

3

III

7800

6500

3500

2

IV

3500

1500

-

2

V

2600

1500

-


Степени огнестойкости зданий и сооружений, группы возгораемости и минимальные пределы огнестойкости

Степень огнестойкости

Основные строительные конструкции

Несущие стены

Наружные стены

Плиты, настилы

Внутренние стены

Противопожарные стены

I

Не сгораемые

2,5

0,5

1,0

0,5

2,5

II

Не сгораемые

Трудносгораемые

Не сгораемые

2,0

0,25

0,75

0,25

2,5

III

Не сгораемые

Трудносгораемые

Не сгораемые

2,0

0,25

0,75

0,25

2,5

IV

Трудносгораемые

Не сгораемые

0,5

0,25

0,25

0,25

2,5

V

Сгораемые

Не сгораемые

0,25

0,25

0,25

0,25

2,5



Порядок выполнения работы


1. Определить расчетным путем нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени (воспламенения) сложного газа в соответствии с заданием преподавателя.

2. Определить расчетным путем температурные пределы распространения пламени (воспламенения) для исследуемого сложного газа.

3. Рассчитать давление, развиваемое при взрыве индивидуального вещества по заданию преподавателя.

4. Определить категорию помещения и здания, в котором может быть размещено данное производство, и противопожарные требования к зданию.

Содержание отчета


Отчет должен содержать:

1. Расчет нижнего и верхнего концентрационных пределов распространения пламени (воспламенения) сложного газа.

2. Расчет температурных пределов распространения пламени (воспламенения).

3. Расчет давления, развиваемого при взрыве индивидуального вещества.

4. Все расчетные данные свести в таблицу:

Исследуемое

?н, %

?в, %

tн,°С

tв,°С

Р,кПа

горючее
















вещество

















5. Оценку взрывопожарной опасности здания, связанного с применением исследуемой газопаровоздушной смеси (категорию помещения, здания с кратким обоснованием).

6. Противопожарные требования к зданию, в котором будет размещено это производство, с кратким обоснованием их, в том числе:

а) степень огнестойкости и этажность здания;

б) группы возгораемости, минимальные пределы огнестойкости и максимальные допустимые пределы распространения огня.

Контрольные вопросы


  1. Что такое концентрационные и температурные пределы распространения пламени, как их можно определить?

  2. Что характеризует температура вспышки "горючего вещества"?

  3. Как и с какой целью определить давление, развиваемое при взрыве?

  4. Как определить категорию помещения, здания по взрывопожарной опасности?

  5. Какие противопожарные требования предъявляются к зданию?

  6. К какой категории отнести помещение, если в нем размещены технологические процессы, связанные с применением природного газа в качестве топлива?



Список рекомендуемой литературы


  1. ГОСТ 12.1.044-84. ССБТ, Пожаро- и взрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения.

  2. Охрана труда /Под редакцией Б.Д. Князевского,- М. Высшая школа, 1983. -336 с.

  1. З.ОНТП 24-86.

  1. ГОСТ 12.1.004-91. ССБТ. Пожарная безопасность.


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации