IV. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА
НА РАБОЧИХ МЕСТАХ
Цель работы:
ü ознакомление с общими характеристиками пылей и воздействием их на организм человека;
ü ознакомление с пожароопасными свойствами пылей;
ü ознакомление с оборудованием и приборами для изучения пыли;
ü ознакомление с нормативными документами по нормированию пыли;
ü определение фактической концентрации пыли в воздухе.
Обеспечение работы:
ü ПК с установленным пакетом программ MS Office, Media Player;
ü методические указания к выполнению работы (электронный вариант) и обучающий видео материал.
Порядок выполнения работы:
1. Ознакомиться с теоретическим материалом данных методических указаний и с видео материалом, который прилагается к лабораторной работе;
2. Изучить и зарисовать строение пылеуловительных камер, циклона, электрических и ультразвуковых фильтров, законспектировать принцип работы;
3. Разобрать производственную ситуацию по определению концентрации пыли весовым методом, провести расчеты.
4. Оформить отчет.
Содержание отчета:
ü тема, цель и порядок выполнения работы;
ü описание, схемы, принцип работы камер и фильтров;
ü определение концентрации пыли в воздухе;
ü ответы на контрольные вопросы;
ü выводы.
Теоретические положения
|
|
|
I . ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Пыльюназывают дисперсную систему, состоящую из мельчайших твердых частиц, находящихся в газовой среде во взвешенном состоянии (аэрозоль) или осевших (аэрогель). Пыль подразделяется на атмосферную и промышленную.
Промышленные пыли (аэрозоли) – это тонкодисперсные частицы, образующиеся при различных производственных процессах и способные длительное время находиться в воздухе во взвешенном состоянии.
Источниками образования промышленной пыли являются технологические процессы и производственное оборудование, связанное с измельчением (дробление, помол, резание) и поверхностной обработкой материалов (шлифование, полирование, ворсование и т.п.), транспортировкой, перемещением и упаковкой измельченных материалов и т.д. Атмосферная пыль включает промышленную (загрязнение атмосферного воздуха выбросами промышленных предприятий) и естественную, возникающую при выветривании горных пород, вулканических извержениях, пожарах, ветровой эрозии пахотных земель, пыли космического и биологического происхождения (пыльца растений, споры, микроорганизмы). К промышленным предприятиям, выбрасывающим в атмосферу частицы пыли, относятся предприятия черной металлургии, теплоэнергетики, химической, нефтеперерабатывающей промышленности, промышленности строительных материалов и др.
|
|
|
Гигиеническими нормативами ГН 2.2.5.686–98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны» и ГОСТ 12.1.005–88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» установлены предельно допустимые концентрации для более чем 800 различных веществ (в мг/м3).
ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны считается такая концентрация, которая при ежедневной работе в течение 8 часов или другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. В прил. 1 приведены ПДК веществ в воздухе рабочей зоны. Пыль классифицируют по следующим признакам: по роду вещества, из которого состоят частицы, степени дисперсности (измельчения), степени вредного влияния на организм человека, взрыво- и пожароопасности.
|
|
|
Промышленную пыль классифицируют по различным признакам: происхождению, составу, действию на организм человека, степени дисперсности, химическому составу, электрическим и магнитным свойствам, пожаро- и взрывоопасности и т. д.
По происхождению аэрозоли подразделяются на пыли дезинтеграции и пыли конденсации.
Пыли дезинтеграции образуются при дроблении, измельчении, помоле, резании и других механических процессах. Они характеризуются полидисперсностью, а частицы пыли имеют неправильную форму.
Пыли конденсации образуются в результате охлаждения и конденсации паров расплавленных масс (металлов, стекломассы, расплавов солей, насыщенных растворов и т. п.). В этом случае образующиеся частицы пыли имеют округлую, овальную, более правильную форму, они характеризуются высокой дисперсностью.
По составу пыль подразделяют на органическую, неорганическую и смешанную.
– органическая пыль:
а) растительная (древесная, хлопковая и др.);
б) животная (шерстяная, костная и др.);
в) искусственная (пыль пластмасс, резины);
– неорганическая пыль:
а) минеральная (кварцевая, силикатная и др.);
б) металлическая (железная, алюминиевая и др.).
– смешанная пыль (пыль, образующаяся при шлифовке металла, при зачистке литья и др.).
|
|
|
По размеру мелкодисперсные частицы разделяют на три основные группы:
1) частицы с размером более 10 мкм, оседающие в неподвижном воздухе с возрастающей скоростью, недиффундирующие;
2) частицы с размером от 0,1 до 10 мкм, оседающие в воздухе с постоянной скоростью, условно называемые «туманом»;
3) частицы с размером менее 0,1 мкм, находящиеся в постоянном броуновском движении и энергично диффундирующие. Пыль такой крупности почти не оседает и по своим свойствам приближается к молекулам газа.
Характер биологического действия пыли обусловливается главным образом дисперсностью пылевых частиц. С этим фактором связана как длительность пребывания взвешенной пылевой частицы в воздушной среде, так и глубина ее проникновения в дыхательные пути. Однако при оценке влияния пыли на организм определенное значение имеют и ее физико-химическая активность, электрозаряд и другие свойства.
Известно, что частицы пыли с диаметром более 10 мкм практически не содержатся во взвешенном состоянии в неподвижном воздухе, поскольку скорость их оседания достаточно велика (например, для кварцевой частицы она составляет порядка 8 мм/с). Кроме того, такая пыль практически не проникает глубоко в органы дыхания. Она задерживается в основном в верхних дыхательных путях.
Наибольшую опасность для человека представляют пыли дезинтеграции с размером пылинок до 5 мкм (особенно фракция 1–2 мкм) и пыли конденсации с частицами менее 0,3–0,4 мкм, наиболее глубоко проникающие и задерживающиеся в легких.
В соответствии с современными представлениями форма и консистенция частиц решающего значения на возникновение патологических изменений в организме не оказывают. Однако доказано, что с гигиенической точки зрения весьма важными характеристиками пылей являются:
– электрические свойства пыли. Имеются данные, указывающие на то, что процент задержки в дыхательных путях электрически заряженных пылинок в 2–3 раза больше, чем нейтральных. Знак заряда не является решающим фактором в оценке токсикологии пыли;
– химический состав пыли влияет на ее биологическую активность. Различают четыре вида биологического воздействия пыли:
- фиброгенное воздействие, т. е. свойство пыли вызывать фиброз – разрастание соединительной ткани (рубцовой ткани), которая не обладает свойством обеспечивать диффузий газов из легких в кровеносные сосуды; фиброгенность пыли зависит главным образом от содержания в ней свободной двуокиси кремния;
- аллергенное воздействие, т. е. свойство пыли вызывать у человека повышенную чувствительность к повторному воздействию пыли (например, пыль канифоли, хлопка, соломы, сосны, шерсти и т. д.);
- токсическое воздействие, т. е. способность некоторых видов пыли (в основном металлов) всасываться в кровь, вызывая общее отравление организма;
- раздражающее действие – свойство пыли некоторых веществ вызывать раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, которое сопровождается чиханием, кашлем, местными воспалительными процессами;
- биологическое действие (микроорганизмы, споры).
- канцерогенное действие (сажа, асбест).
- ионизирующее действие (пыль урана, радия).
К раздражающим пылям относятся:
а) минеральная – песочно-кварцевая, корундовая пыль, образующаяся, например, при заточных и шлифовальных процессах на станках с абразивными кругами; пыль, образующаяся при различных технологических операциях (размоле, просеивании, смешивании, транспортировке и т. п.);
б) металлическая – чугунная, железная, медная, алюминиевая, цинковая и другие, образующиеся при разных видах механической обработки металлов;
в) древесная, образующаяся при обработке древесины;
г) полимерная, возникающая на различных стадиях технологических процессов переработки полимеров (полиэтиленовая, полистирольная, фенолформальдегидная и т. д.).
– растворимость пыли в воде и тканевых жидкостях может иметь положительное и отрицательное значение. Если пыль нетоксична и действие ее на ткань сводится к механическому воздействию, хорошая растворимость такой пыли относится к благоприятным факторам, способствующим быстрому удалению ее из легких. В случае токсичной пыли хорошая растворимость является отрицательным фактором.
В легкие глубоко проникают пылинки размером от 0,1 до 10 мкм. Более мелкие выдыхаются обратно, а крупные оседают на слизистых оболочках полости носа, глотки, трахеи и выводятся наружу со слизью при кашле и чихании. Часть пыли задерживается в носу и носоглотке, вместе со слюной и слизью попадает в органы пищеварения. Более мелкие, не осевшие, пылевидные частицы при вдохе проникают в глубокие дыхательные пути, вплоть до ткани легких. В легких задерживаются частицы, не превышающие 7 мкм. При проникновении в дыхательные пути пыль может вызывать профессиональные заболевания – пневмокониозы (ограничение дыхательной поверхности легких и изменения во всем организме человека), хронические бронхиты, заболевания верхних дыхательных путей. Химический состав пыли определяет характер тех или иных профессиональных заболеваний. Например, при вдыхании угольной пыли возникает разновидность пневмокониоза – антракоз, алюминиевый алтинноз, свободного диоксида кремния SiO2 – силикоз и т.д. Попадая на кожу, пыль проникает в сальные и потовые железы и нарушает систему терморегуляции организма.
Негативным свойством многих видов пыли является их способность к воспламенению и взрыву. В зависимости от величины нижнего предела воспламенения пыли подразделяются на взрывоопасные и пожароопасные. К взрывоопасным относятся пыли с нижним пределом воспламенения до 65 г/м3 (сера, сахар, мука), к пожароопасным – пыли с нижним пределом воспламеняемости выше 65 г/м3 (табачная, древесная и др.). Для защиты от пыли на производстве применяется комплекс санитарно-гигиенических, технических, организационных и медико-биологических мероприятий.
Эффективными средствами защиты являются: внедрение комплексной механизации и автоматизации производственных операций с автоматическим или дистанционным управлением и контролем, герметизация оборудования, приборов и коммуникаций, размещение опасных узлов и аппаратов вне рабочих зон, замена сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми, применение местных отсосов от оборудования и аппаратуры, автоблокировка пусковых устройств технологического и санитарно-гигиенического оборудования, гидрообеспыливание. Эти средства относятся к общим методам защиты работающих и оборудования от пыли. В качестве индивидуальных средств защиты от пыли используются респираторы, противогазы, пневмошлемы, пневмомаски, непроницаемая противопыльная спецодежда, защитные очки и т.п. Важную роль играют также защита временем, ультрафиолетовое облучение в фотариях, щелочные ингаляции, проведение медосмотров, соблюдение личной гигиены, применение специального питания.
Воздух рабочей зоны (пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного и временного пребывания работающих) очищается следующими способами: при сухом разломе материалов устанавливают улавливатели взвешенной в воздухе пыли, применяют пневматическое транспортирование полученного продукта, обеспечивают отсасывание (аспирацию) пыли из-под укрытий в местах ее образования. Создаваемое при аспирации разрежение в укрытии, соединенном с воздуховодом вытяжной вентиляции, не позволяет загрязненному воздуху поступать в воздух рабочей зоны. Отсосы от оборудования и аппаратуры выполняют сблокированными с пусковым устройством основного оборудования. Перед выбросом в атмосферу или рабочее помещение запыленный воздух подвергают предварительной очистке. Важным показателем работы обеспыливающего оборудования является степень очистки воздуха:
(1.1)
где m1 и m2 – содержание пыли в воздухе соответственно до и после очистки, мг/м3;
V1 и V2 – объем воздуха соответственно до и после очистки, м3.
Очистка воздуха от пыли может быть грубой (задерживается крупная пыль – размеры частиц более 100 мкм), средней (задерживается пыль с размером частиц менее 100 мкм, а ее конечное содержание не должно быть более 100 мг/м3) и тонкой (задерживается мелкая пыль (до 10 мкм) с конечным содержанием в воздухе приточных и рециркуляционных систем до 1 мг/м3). Обеспыливающее оборудование подразделяется на пылеуловители и фильтры. К пылеуловителям относятся пылеосадочные камеры, одиночные и батарейные циклоны, инерционные и ротационные пылеуловители. Фильтры в зависимости от принципа действия классифицируют на электрические, ультразвуковые, масляные, матерчатые, рукавные и др. (см. рис. 1–2).
Рис. 1. Пылеуловительные камеры:
а – простая, б – лабиринтная
Для определения качества воздуха на рабочем месте существуют методы контроля, которые подразделяются на две группы: первая – с выделением дисперсной фазы из аэрозоля (весовой и счетный методы), вторая – без выделения дисперсной фазы из аэрозоля (фотоэлектрические, электрометрические, радиационные и оптические методы). Наиболее часто применяются весовой и счетный методы. Обычно в практике инспекторского контроля предпочтение отдают весовому методу.
Рис. 2. Схема циклона: Рис. 3. Электрический (а) и ультразвуковой (б) фильтры:
1 – входной патрубок; 2 – дно конической части; 1 – изолятор; 2 – стенка фильтра; 3 – коронирующий электрод; 4 –
3 – центробежная труба заземление; 5 – генератор ультразвука; 6 – циклон
II. ВЕСОВОЙ МЕТОД
Весовой метод является наиболее гигиенически обоснованным методом оценки запыленности воздуха рабочей зоны. Он положен в основу действующей системы стандартов безопасности труда (ССБТ) как стандартный. Сущность метода заключается в том, что определенный объем запыленного воздуха пропускают через высокоэффективный фильтр и по увеличению массы и объему профильтрованного воздуха рассчитывают массовую концентрацию пыли:
(2.1)
где с – массовая концентрация пыли, мг/м3;
Gn – масса пыли, осевшей на фильтре, мг;
V 0 – объем профильтрованного воздуха, приведенного к нормальным условиям (температуре 0 ˚С и барометрическому давлению B 0 = 760 мм рт. ст.), м3.
(2.2)
где P 0, P – барометрическое давление, Па, соответственно при нормальных и рабочих условиях (P 0 = 101325 Па, P = B133,322 Па);
Т – температура воздуха в месте отбора пыли, ˚С;
V – объем воздуха, пропущенного через фильтр при температуре Т и давлении В, м3,
(2.3)
где ω – объемная скорость просасывания воздуха через фильтр, л/мин;
τ– продолжительность отбора пробы, мин. Рассчитать массовую концентрацию пыли можно также с помощью подстановки значения V из формулы (2.3) в формулу (2.2) и V 0 из формулы (2.2) в формулу (2.1):
(2.4)
Запыленность воздуха определить из выражения
(2.5)
где g2 – масса фильтра с пробой, мг;
g1 – масса чистого фильтра, мг;
V – скорость отбора пробы, л/мин;
t – продолжительность отбора пробы, мин.
III. СЧЕТНЫЙ МЕТОД
В ряде отраслей промышленности предъявляются повышенные требования к чистоте воздушной среды, например для изготовления радиоэлектронной аппаратуры, кинофотоматериалов, медицинских препаратов и т.п. Здесь действуют ведомственные нормы к качеству воздуха, которые устанавливают предельно допустимые концентрации пыли в счетных показателях, выражающихся в числе частиц на литр или на см3. Контроль запыленности воздуха в этом случае осуществляется счетным методом. Сущность его заключается в предварительном выделении пыли из воздуха и осаждении ее на предметных стеклах с последующим подсчетом числа частиц с помощью микроскопа. Разделив определенное расчетом число частиц на объем воздуха, из которого они осаждены, получают счетную концентрацию пыли (частиц/л):
(3.1)
где К п – количество полей зрения (клеток сетки) в 1 см2 окуляра микроскопа;
n ср – среднее количество пылинок в одном поле зрения, определенное на основе подсчета в пяти различных клетках;
F – площадь основания емкости, из которой осаждены пылинки, см2;
V, h – объем и высота этой емкости соответственно, см3 и см.
Для определения счетной концентрации пыли применяются кониметры, состоящие из увлажнительной трубки, поршневого насоса, приемной камеры и предметного стекла, поточные ультрамикроскопы ВДК, фотоимпульсные приборы и др. Наиболее распространен автоматический счетчик частиц типа АЗ-2М, позволяющий одновременно с замером счетной концентрации определять дисперсный состав пыли.
IV. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Задание. Определить концентрацию пыли весовым методом.
Ситуация.
Для определения концентрации пыли проводится отбор пробы воздуха в рабочем помещении. Для этого используется весовой метод, при котором пропускается определенный объем воздуха (от 200 до 1000 л) через фильтр. Выбор места отбора воздуха зависит от цели исследования. При проверке санитарных условий в производственных помещениях пробу воздуха отбирают на рабочих местах в зоне дыхания работающих, т.е. на высоте 1,2–1,5 м от уровня рабочей площади. На каждом рабочем месте отбирают две пробы. При проведении лабораторной работы пробу воздуха отбирают из специальной пыльной камеры (рис. 4). Предварительно взвешивают фильтр на аналитических весах с точностью до 0,2 мг и вкладывают в патрон 2. Начальная масса фильтра составила – 444,5 мг. В пыльную камеру 1 помещают пыль, которую поддерживает во взвешенном состоянии генератор 3. Объем воздуха, который необходимо пропустить через фильтр, зависит от степени запыленности и контролируется с помощью реометра 5, соединенного с патроном (фильтром) 2 резиновым шлангом 4. Запыленный воздух из пыльной камеры просасывают через фильтр при помощи компрессора.
Рис. 4. Установка для отбора пробы воздуха
Включают генератор пыли, затем реометр, регулируя им расход воздуха, отбирают пробу, отмечая время начала и окончания отбора. Пропустив данный объем воздуха, включают генератор пыли и реометр. Продолжительность отбора воздуха занимает 2 мин, при скорости 15 л/мин. Для восстановления первоначальной влажности фильтра его выдерживают в камере 20 – 15 мин, затем взвешивают. Таким образом отбирают пробу. Конечная масса фильтра составила – 444,7 мг. Показания реометра – 15 л/мин.
Расчет результатов анализа.
В данной ситуации необходимо провести расчет результатов. Определить запыленность воздуха можно по формуле (2.5). Все полученные значения записать в табл. 4.1. Для гигиенической оценки запыленного воздуха на рабочем месте (по ГОСТ 12.1.005–88) экспериментально найденную концентрацию пыли сравнить с предельно допустимой величиной (см. табл. 4.2).
Таблица 4.1
Результаты измерений
| № пробы | Масса фильтра, мг | Продолжительность отбора t, мин | Скорость отбора пробы V, л/мин | Запыленность воздуха, мг/м³ | Вид пыли, ПДК, мг/м3 | |
| начальная | конечная | |||||
Таблица 4.2
Дата добавления: 2021-04-23; просмотров: 137; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!