Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

Ивановский государственный химико-технологический университет

СБОРНИК

лабораторных работ по дисциплине

«Безопасность жизнедеятельности»

Составители: Л.В.Шведова

Т.А. Чеснокова

А.П. Куприяновская

Н.В. Тукумова

И.А. Кузьмина

А.В. Невский

Под редакцией В.А. Шарнина

Иваново 2005

Составители: Л.В. Шведова, Т.А. Чеснокова, А.П. Куприяновская, Н.В. Тукумова, И.А. Кузьмина, А.В. Невский.

Под ред. В.А. Шарнина.

УДК 658.345

Сборник лабораторных работ по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности» / Сост.: Л.В. Шведова, Т.А. Чеснокова, А.П. Куприяновская, Н.В. Тукумова, И.А. Кузьмина, А.В. Невский; Под редакцией В.А. Шарнина; ГОУВПО Иван. гос.хим.-технол. ун-т.- Иваново, 2005, 96 с.

производственный техника безопасность

Сборник составлен в помощь студентам химико-технологических специальностей, изучающим дисциплину «Безопасность жизнедеятельности». Он включает теоретические основы по отдельным факторам производственной среды и трудового процесса, варианты заданий по оценке степени опасности их воздействия на человека, эффективности мероприятий по обеспечению безопасности. Приведен порядок проведения этих оценок и по каждой работе имеется инструкция по технике безопасности. Даны вопросы для самоконтроля и список литературы для углубленного самостоятельного изучения дисциплины. Сборник составлен в соответствии с требованиями Государственного общеобразовательного стандарта по направлениям:

653800 - Стандартизация, сертификация и метрология,

654 100 - Электроника и микроэлектроника,

654 800 - Химическая технология полимерных волокон и текстильных материалов,

654 900 - Химическая технология неорганических веществ и материалов,

655 000 - Химическая технология органических веществ и топлива,

655 100 - Технология высокомолекулярных соединений и пластических масс,

655 400 - Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии,

655 600 - Производство продуктов питания из растительного сырья,

655 800 - Пищевая инженерия,

656 600 - Защита окружающей среды.

Табл.53. Библиогр.: 39 назв.

Рецензенты: доктор химических наук, В.И. Светцов (ГОУВПО Ивановский государственный химико-технологический университет); кандидат технических наук Н.М. Махов (Ивановская государственная текстильная академия).

1. ВРЕДНЫЕ ВЕЩЕСТВА В ВОЗДУХЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СРЕДЫ

Цель работы: освоение методов оценки степени загрязнения воздуха и изучение влияния различных факторов на качество воздуха в рабочей зоне.

1.1 Основные положения

В настоящее время все отрасли народного хозяйства характеризуются широким использованием разнообразных химических веществ. Большинство этих веществ оказывают неблагоприятное действие на человека, вызывая нарушения в обмене веществ, коллоидном состоянии и физико-химической структуре клеток и тканей, в результате чего в организме возникают патологические изменения. Для предупреждения возникновения нежелательных последствий воздействия вредных веществ на организм человека необходим контроль за их содержанием в воздухе производственных помещений.

В данном разделе изложены основные принципы организации контроля вредных веществ, даны описания некоторых существующих методов оценок уровня загрязнения воздуха рабочей зоны.

Вредными (токсичными) называют вещества, которые при контакте с организмом человека, в случае нарушения требований безопасности, могут вызывать острые или хронические отравления или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами, как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Организация работы с вредными веществами, которые применяются или образуются в ходе технологического процесса, состоит из следующих этапов:

- изучение технологического процесса, с целью выявления качественного состава воздуха рабочей зоны;

- изучение токсикологических характеристик веществ, находящихся в воздухе рабочей зоны;

- определение концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны;

- нахождение параметров, характеризующих качество воздуха;

- оценка уровня загрязненности воздуха вредными веществами, определение класса условий труда;

- разработка и реализация мероприятий по нормализации воздуха рабочей зоны (при необходимости).

1.2 Токсикологическая характеристика вредных веществ

Качественный состав загрязнения воздуха устанавливают на основании изучения технологического процесса и параметров его проведения (температуры, давления и т.д.), а также физико-химических свойств обращаемых веществ (летучести, агрегатного состояния и т.п.).

При работе с токсичными веществами возможно их поступление в организм при вдыхании загрязненного воздуха (ингаляционный путь), через желудочно-кишечный тракт (пероральный путь) или через кожу при контакте с токсичными веществами (резорбтивный путь). Попав в организм человека, токсичные вещества разносятся кровотоком и вступают в биохимические взаимодействия, вызывая хронические токсикозы (при длительном воздействии относительно небольших количеств химических веществ) или острые отравления (при кратковременном действии больших концентраций).

Под токсичностью понимают способность веществ вступать в биохимические реакции, вызывая нарушения нормального функционального состояния организма или приводя его к гибели. Для большинства химических веществ, используемых в различных областях народного хозяйства, токсикологическая характеристика приводится в справочной литературе [1-5].

По характеру токсического воздействия на организм человека все вещества делятся на две большие группы: общетоксического действия и специфические. К первой группе относятся вещества, оказывающие общее влияние на организм, например, нервные, кровяные, печеночные яды. Вторую группу составляют вещества, действующие на определенный орган или группу органов. В этой группе можно выделить вещества, обладающие раздражающим, прижигающим, канцерогенным, аллергенным, мутагенным действием. Степень токсичности зависит от природы химического соединения (летучести, агрегатного состояния, биологической энергии молекулярных связей и т.д.), дозы, пути попадания в организм, внешних характеристик окружающей среды (температуры, влажности, наличия излучения и т.п.), а также от индивидуальных особенностей самого человека (возраста, пола, функционального состояния и т.д.).

Изолированное действие вредных веществ в химической промышленности встречается редко, обычно работающие подвергаются одновременному воздействию нескольких веществ. При совместном воздействии нескольких токсичных веществ на организм человека они могут действовать однонаправлено (на одни и те же органы человека) и разнонаправлено (на разные системы). При этом суммарная токсичность может усиливаться (синергизм), ослабляться (антагонизм) или суммироваться из токсичностей отдельных компонентов смеси (аддитивное действие).

Одним из широко распространенных неблагоприятных факторов, оказывающих негативное влияние на организм человека, является производственная пыль. Аэрозоли (мелкодисперсная составляющая твердой или жидкой фаз в воздушной среде) оказывают на человека двоякое действие - токсическое и фиброгенное. Первые попадают в организм путем растворения их в биологических средах и действуют как газы и пары, вторые - преимущественно нерастворимы, они накапливаются в легких и верхних дыхательных путях, вызывая профессиональные заболевания легких и дыхательных путей - пневмокониозы. Степень опасности аэрозолей фиброгенного действия зависит от природы вещества, дисперсности пыли, формы частиц, их заряженности и т.д.

1.3 Определение концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны

Для оценки уровня загрязнения воздуха рабочей зоны вредными веществами используют различные методы, характеристика которых определяется природой вещества, степенью его токсичности, диапазоном концентраций, агрегатным состоянием и другими параметрами [1-6].

Для качественного и полуколичественного определения содержания токсичных веществ широко используются экспресс-методы (индикационные), которые позволяют оперативно установить наличие или отсутствие в воздухе токсичного вещества. Недостатком этих методов является малая точность результатов и отсутствие индикационных тестов для определения многих химических веществ.

Наиболее распространенными для санитарно-гигиенического контроля уровня загрязнения воздуха являются лабораторные методы анализа, включающие отбор пробы загрязненного воздуха и определение концентрации токсичного вещества в отобранной пробе.

Отбор воздуха проводят с помощью специальных аспирационных установок, состоящих из воздуходувки и ротаметров, фиксирующих скорость отбора. Воздух отбирают на уровне дыхания работающего не менее трех раз за смену (в начале, в средине и в конце рабочего дня). При отборе воздуха загрязняющее вещество выделяется за cчет адсорбции (твердый сорбент) или абсорбции (жидкий сорбент). При адсорбционном улавливании токсичного вещества, в лаборатории проводят десорбцию. Концентрацию загрязняющего вещества в отобранной пробе определяют физико-химическими методами анализа такими, как колориметрия, фотоколориметрия, спектрофотометрия и т.п., по аттестованным методикам. По результатам измерения находят среднесменную концентрацию вещества.

К лабораторным методам определения уровня запыленности воздуха относят весовой и счетный методы. При весовом методе концентрация пыли находится по привесу фильтра, через который с помощью аспирационной установки отобран определенный объем воздуха. Сущность счетного метода состоит в получении «пылевого препарата» - тонкого стеклышка, смазанного специальным прозрачным клеем, на которое тем или иным способом осаждены пылинки пропорционально их содержанию в воздухе. В зависимости от способа получения «пылевого» препарата существуют разновидности счетного метода: седиментационный - частички осаждаются под действием силы тяжести, электропреципитационный - за счет сил электростатического отталкивания, термопреципитационный - за счет «теплового эффекта» пыли и т.п. После получения «пылевой» препарат исследуется под микроскопом. При этом подсчитывают количество пылинок в поле зрения микрометрической сетки, вставляемой в окуляр микроскопа. Счетным методом можно определить не только количество пыли, но и размер, дисперсность и форму частиц, хотя он требует затрат большего времени и является более трудоемким по сравнению с весовым методом.

Для непрерывного контроля качества воздуха рабочей зоны применяют автоматические газоанализаторы, газосигнализаторы и автоматические пылемеры. Эти приборы фиксируют изменение уровня загрязнения воздуха во времени. Они могут быть настроены на определение концентраций, соизмеримых с ПДК_рз (для сильно ядовитых, чрезвычайно токсичных и радиоактивных веществ), или на параметры, характеризующие степень взрывопожароопасности (для особо взрывоопасных веществ). При этом чувствительность приборов первого типа на несколько порядков выше, чем второго.

1.4 Санитарно-гигиеническое нормирование содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны

Для оценки степени токсичности химических веществ используются различные показатели: предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны - ПДК_рз, средняя смертельная доза при введении в желудок - ЛД_50ж, средняя смертельная доза при нанесении на кожу - ЛД_50к, средняя смертельная концентрация в воздухе - ЛК₅₀, коэффициент возможного ингаляционного отравления - КВИО и другие. Наиболее часто используют значения ПДК_р.з, мг/м³ - это концентрации при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов или при любой другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, в течение всего рабочего стажа, не могут вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. ЛК₅₀, мг/м³ - концентрация вещества, вызывающая гибель 50 % животных при двух-четырех часовом ингаляционном воздействии. ЛД_50ж, мг/кг - доза вещества, вызывающая гибель 50 % животных при однократном введении в желудок. ЛД_50к - доза вещества, вызывающая гибель 50 % животных при однократном нанесении на кожу [7,8].

Значения предельно допустимых концентраций получают экспериментальным путем на подопытных животных. Порядок установления ПДК_р.з является довольно сложной, продолжительной и дорогостоящей операцией. Для большинства веществ величины ПДК_р.з приведены в справочной литературе [1-5,7,8]. При отсутствии значений ПДК_р.з используют величины временно допустимых концентраций (ВДК_р.з) и ориентировочно безопасных уровней воздействия (ОБУВ), значения которых находят расчетным способом [7]. ВДК_р.з и ОБУВ устанавливают сроком на три года. Если за это время ПДК_р.з не определены, то срок действия нормативов ВДК и ОБУВ пересматривается и продлевается.

По степени токсичности вещества делятся на четыре класса опасности:

1 - чрезвычайно опасные;

2 - высоко опасные;

3 - умеренно опасные;

4 - мало опасные.

Класс опасности вредных веществ устанавливают в зависимости от норм и показателей, указанных в табл.1.1.

Таблица 1.1

Классификация опасности веществ по степени воздействия на организм человека

Показатель	Нормы для класса опасности
	1	2	3	4
ПДКрз, мг/м3 ЛД50ж, мг/кг ЛД50к, мг/кг ЛК50, мг/м3 КВИО	Менее 0,1 Менее 15 Менее 100 Менее 500 Более 300	0,1 - 1,0 15 - 150 100 - 500 500 - 5000 300 - 30	1,1 - 10,0 151 - 5000 501 - 2500 5001 - 50000 29 - 3	Более 10,0 Более 5000 Более 2500 Более 50000 Менее 3

1.5 Оценка уровня загрязнения воздуха вредными веществами

Оценку уровня загрязнения воздуха рабочей зоны проводят по кратности превышения предельно допустимой концентрации в воздухе рабочей зоны (ПДК_р.з):

, (1.1)

где С_ссм - среднесменная концентрация загрязняющего вещества, мг/м³.

При К 1 - воздух считается чистым,

1<К<3 - воздух слабо загрязнен,

3,1<К<10 - воздух средне загрязнен,

10,1<К<20 - воздух сильно загрязнен,

К>20 - воздух чрезвычайно загрязнен.

При наличии в воздухе рабочей зоны нескольких веществ однонаправленного действия общая кратность превышения ПДК_рз находится как сумма отношений концентрации i-го загрязняющего вещества к значению его ПДК_рз:

, (1.2)

где n - это количество загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны.

В зависимости от уровня загрязнения воздуха устанавливаются классы условий труда: оптимальные, допустимые (для них К 1), вредные (1<К<20) и опасные (К>20) (см. прил., табл.1.3) [9].

Для веществ разнонаправленного действия класс вредности условий труда по химическому фактору устанавливают с учетом следующих принципов [9]:

- по наиболее токсичному веществу;

присутствие любых количеств веществ, уровни которых соответствуют классу 3.1 (см. прил., табл.1.3), не увеличивает степень вредности условий труда;

наличие в воздухе рабочей зоны трех и более веществ с уровнями класса 3.2 переводит условия труда в класс 3.3;

присутствие двух и более веществ с уровнями класса 3.3 переводит условия труда в класс 3.4;

если воздухе рабочей зоны находятся два или более веществ с уровнями класса 3.4, то условия труда переводятся в 4 класс - опасные условия труда.

Если условия труда относятся к вредным или опасным, необходимо проводить мероприятия по нормализации воздуха рабочей зоны.

Для оценки уровня загрязнения воздуха рабочей зоны пылью преимущественно фиброгенного действия кроме кратности превышения ПДК_р.з рассчитывают пылевую нагрузку на органы дыхания (ПН) и сравнивают ее значение с уровнем контрольной пылевой нагрузки (КПН), а также определяют допустимое время работы в условиях данной ПН.

ПН (мг/период времени) - это реальная или прогностическая величина суммарной экспозиционной дозы пыли, которую рабочий вдыхает за весь период фактического или предполагаемого профессионального контакта с фактором. ПН рассчитывается по формуле:

ПН = С_ссм^. N ^{. .} V, (1.3)

где С_ссм - фактическая среднесменная концентрация пыли в зоне дыхания работника, мг/м³;

N - число рабочих смен в календарном году;

- количество лет контакта с пылью;

V - объем легочной вентиляции за смену, м³/смену.

Согласно Руководству Р 2.2.755-99 [9] для работ категории I (легкие) - V = 4 м³/смену, для работ категории II (средней тяжести) - 7 м³/смену, для работ категории III (тяжелые) - V = 10 м³/смену.

КПН (мг/период времени) - это пылевая нагрузка, сформировавшаяся при условии соблюдения среднесменной ПДК пыли в течение всего периода профессионального контакта с фактором. КПН рассчитывается по формуле:

КПН = ПДК_сс ^. N ^{. .} V, (1.4)

Если ПН КПН, то условия труда относятся к допустимым. В том случае, если ПН > КПН, условия труда относятся к вредным, и по степени превышения ПН /КПН определяется класс вредности (см. прил., табл.1.4) [9].

1.6 Основные мероприятия по снижению уровня загрязнения воздуха рабочей зоны

Для снижения неблагоприятного воздействия токсичных веществ и пылей фиброгенного действия предусматриваются следующие мероприятия [8,10]:

1) замена токсичных веществ на вещества, обладающие меньшей токсичностью;

2) замена сухих способов переработки пылящих материалов мокрыми;

3) исключение непосредственного контакта работников с вредными и пылящими веществами путем комплексной механизации, автоматизации, применения дистанционного управления;

4) укрытие и герметизация оборудования, являющегося источником выделения вредных веществ;

5) применение эффективной системы общеобменной приточно-вытяжной и местной вытяжной вентиляции;

6) снабжение работающих средствами индивидуальной защиты (СИЗ);

7) контроль за содержанием вредных веществ в производственной среде.

Задания и порядок выполнения работы

Задание №1. Анализ уровня загрязнения воздуха рабочей зоны токсичными веществами экспресс-методом (универсальными газоанализаторами - УГ различных марок).

Оценить уровень загрязнения воздуха токсичным веществом (по заданию преподавателя) в рабочей зоне (на модельной установке) экспресс-методом и установить зависимость концентрации этого вещества от подвижности воздуха. Привести токсикологическую характеристику исследуемого вещества, определить его класс опасности, указать, к каким условиям труда относится работа при найденной степени загрязнения воздуха. В случае необходимости предложить мероприятия по улучшению качества воздуха.

Порядок выполнения работы

1. Изучить устройство и принцип работы универсального газоанализатора (УГ-2) (см. описание к прибору).

2. Подготовить прибор к работе. Для этого с помощью штока с выбранным объемом сжать резиновый сильфон таким образом, чтобы шток углубился до верхней выемки на нем. Для некоторых токсичных веществ (например, аммиака) в руководстве указаны два объема отбираемого воздуха, что позволяет определять концентрацию вещества в широком диапазоне значений.

3. Создать загрязнение воздуха в модельной установке. Для этого в камеру поместить чашечку с заданным объемом исследуемого вещества и подождать определенное время для того, чтобы пары вещества распространились по камере.

4. Поглотительную трубку, заполненную соответствующим индикаторным порошком закрепить в резиновый шланг между УГ-2 и камерой.

5. Произвести отбор воздуха из камеры с помощью УГ-2 по методике, приведенной в описании к прибору. Время выхода штока необходимо фиксировать и сравнивать с временным интервалом, указанным в описании к прибору для определяемого вещества. После прекращения движения штока, что определяется по характерному щелчку, необходимо сделать выдержку, чтобы общее времени соответствовало времени, приведенному в описании.

5. При освобождении штока резиновый сильфон начинает разжиматься, при этом через поглотительную трубку прокачивается загрязненный воздух из камеры. Определяемое вещество адсорбируется на поглотителе и вступает в химическое взаимодействие, сопровождаемое изменением окраски индикатора. Длина окрашенного столбика в трубке пропорциональна концентрации паров токсичного вещества в камере.

6. По завершении колориметрической реакции, трубку освободить от резиновых шлангов и определить концентрацию исследуемого вещества в воздухе рабочей камеры путем сравнения длины столбика, изменившего окраску в индикаторной трубке, со стандартной шкалой (мг/м³). При этом совмещают начало индикаторного порошка с нулевым делением стандартной шкалы с учетом протягиваемого объема воздуха.

7. Рабочую камеру проветрить (открыть створки камеры и включить вентилятор), вновь внести такое же количество загрязняющего вещества, включить вентилятор на время по заданию преподавателя и повторить все элементы анализа, как указано выше.

8. Полученные концентрации сравнить со значением ПДК_рз исследуемого вещества и найти кратность превышения, как отношение измеренной концентрации к величине ПДК_р.з. Используя данные приложения (табл.1.3), определить уровень загрязнения воздуха рабочей зоны и установить класс опасности условий труда.

9. Привести токсикологическую характеристику исследуемого вещества, которая включает действие его на человека, характер воздействия и класс опасности [1-6].

10. Проанализировать влияние подвижности воздуха на концентрацию загрязняющего вещества в воздухе.

11. Разработать мероприятия по безопасной работе с исследуемым веществом, выбрать средства индивидуальной защиты.

Задание № 2. Анализ уровня загрязнения воздуха рабочей зоны токсичными веществами экспресс-методом (универсальными газоанализаторами - УГ различных марок).

Изучить зависимость концентрации токсичного вещества в воздухе от времени с помощью прибора УГ-2. Установить через какое время концентрация токсичного вещества в воздухе будет превышать ПДК_рз. Привести токсикологическую характеристику исследуемого вещества, объяснить изменение концентрации вещества во времени.

Порядок выполнения работы

1. Подготовить универсальный газоанализатор УГ-2 к работе, как описа-но в предыдущем задании.

2. В камеру поместить чашку с заданным преподавателем количеством легколетучего вещества. Момент внесения вещества в камеру принять за начало отсчета времени. Провести опыт с включенным или выключенным вентилятором (по заданию преподавателя).

3. Отобрать первую пробу загрязненного воздуха согласно методике описанной в предыдущем задании. При этом заметить время от момента внесения раствора в камеру до момента оттягивания фиксатора на штоке УГ-2 (₁).

4. Прибор перезарядить путем нового сжатия сильфона и подсоединения новой поглотительной трубки. Заметить время последующего отбора загрязненного воздуха из камеры (₂). При этом камеру не открывать, а если эксперимент проводится при включенном вентиляторе, то оставляют его работающим.

5. Провести аналогичные измерения в третий раз и более (по заданию преподавателя).

6. Построить график в координатах концентрация токсичного вещества С, мг/м³ - время , мин (с момента внесения в камеру загрязняющего вещества).

7. Найти значение ПДК_р.з исследуемого вещества, отложить эту величину по оси ординат, провести прямую параллельную оси абсцисс, до пересечения с экспериментальной кривой и определить время, когда концентрация вещества будет превышать значения ПДК_р.з.

8. Привести токсикологическую характеристику изучаемого вещества и объяснить зависимость изменения концентрации во времени.

Задание №3. Анализ уровня загрязнения воздуха рабочей зоны токсичными веществами с использованием лабораторных методов контроля.

Оценить уровень загрязнения воздуха парами гидроксида натрия при химическом обезжиривании деталей и установить влияние параметров обезжиривания (температуры, интенсивности перемешивания технологического раствора и т.д.) на концентрацию паров NaOH в воздухе рабочей зоны. Привести токсикологическую характеристику исследуемого вещества и установить класс условий труда людей, обслуживающих эту установку. Объяснить наблюдаемые закономерности. Предложить мероприятия по улучшению условий труда.

Порядок выполнения работы

Определение основано на сравнении окраски подготовленного исследуемого раствора с окраской растворов стандартной серии, содержащих известное количество щелочи с использованием смешанных индикаторов. Последние имеют в нейтральной среде желто-оранжевую окраску, в щелочной - зеленую, в сильнощелочной - фиолетовую. Выполнение анализа включает следующие операции:

1. Приготовить серию стандартных растворов в соответствии с табл. 1.2. В каждую пробирку внести определенный объем стандартного раствора исследуемого вещества, дистиллированной воды (так, чтобы общий объем в пробирке был равен 5 мл) и по 2 капли смешанного индикатора. Растворы осторожно перемешать.

Таблица 1.2

Стандартная шкала для определения аэрозоля щелочи

Номер стандарта	0	1	2	3	4	5	6	7	8
Объемы стандартного раствора щелочи, содержащего 0,01 мг/см3	0	0,4	0,6	0,8	1,0	1,5	2,0	3,0	5,0
Объемы дистиллированной воды, см3	5,0	4,6	4,5	4,2	4,0	3,5	3,0	2,0	0
Содержание щелочи в растворе, мкг	0	4	6	8	10	15	20	30	50

2. Подготовить ячейку для обезжиривания. Для этого поместить в нее 20% раствор гидроксида натрия, установить на магнитную мешалку и задать нужный режим работы (температуру и интенсивность перемешивания).

3. Произвести отбор проб воздуха, содержащего исследуемое вещество. Для этого установить над ячейкой патрон с фильтром и включить аспирационную установку, предварительно установив с помощью регулятора заданную преподавателем скорость отбора воздуха и заметить время отбора.

4. Достать фильтр из патрона, осторожно поместить его в фарфоровую чашечку, добавить 2-3 капли спирта и 10 мл горячей дистиллированной воды. Для перехода задержанного на фильтре аэрозоля щелочи фильтр помешать в чашке стеклянной палочкой. Раствор слить в мерную колбу на 100 (50 или 25) мл в зависимости от концентрации паров NaOH в воздухе (определяется расстоянием расположения патрона с фильтром над ванной). Обработку фильтра нагретой водой повторить и раствор слить опять в колбу.

5. Довести объем полученного после обработки фильтра раствора до метки дистиллированной водой и содержимое колбы тщательно перемешать.

6. В три пробирки отобрать пипеткой по 5 мл раствора из мерной колбы и добавить 3-4 капли универсального индикатора, перемешать содержимое стеклянной палочкой до появления окраски.

7. По полученной окраске раствора в пробирке подобрать подходящую окраску раствора в пробирке стандартной шкалы и найти массу вещества в анализируемой пробе.

8. Усреднить результаты, полученные в 3-х параллельных пробах.

9. Рассчитать концентрацию аэрозоля щелочи в воздухе над ванной обезжиривания по формуле:

мг/м³, (1.5)

где а - объем раствора в мерной колбе или объем раствора в поглотительных сосудах (определение формальдегида), см³;

m - масса вещества, найденная в анализируемой пробе раствора, мкг;

b - объем раствора, взятый для анализа, см³;

V_о - объем воздуха (дм³), отобранный на анализ с помощью аспирационной установки и приведенный к стандартным условиям по формуле:

, (1.6)

где V_t - объем воздуха, протянутый через фильтр при существующих в помещении на момент проведения эксперимента микроклиматических параметрах (давлении Р_t мм рт.ст. и температуре t ⁰C), см³.

10. При наличии в задании других параметров процесса обезжиривания, отбор проб и определение концентрации гидроксида натрия проводят аналогично, предварительно установив эти параметры.

11. Найти значение ПДК_рз для NaOH и сравнить с полученной концентрацией. Рассчитать кратность превышения ПДК, найти уровень загрязнения воздуха, определить класс вредности условий труда (см. прил., табл.1.3).

Привести токсикологическую характеристику гидроксида натрия.

13. В случае высокого уровня загрязнения, предложить мероприятия по снижению содержания в воздухе паров NaOH.

Задание № 4. Анализ уровня загрязнения воздуха рабочей зоны токсичными веществами с использованием лабораторных методов контроля.

Оценить уровень загрязнения воздуха парами формальдегида при производстве формальдегидной смолы и установить влияние параметров процесса (температуры, интенсивности перемешивания) на содержание паров формальдегида в воздухе. Привести токсикологическую характеристику исследуемого вещества и установить категорию условий труда людей, обслуживающих эту установку. Объяснить наблюдаемые закономерности. В случае необходимости предложить мероприятия по улучшению условий труда.

Порядок выполнения работы

1. Собрать реактор с раствором формалина (водный раствор формальдегида ~ 40%) и установить заданные параметры (температуру раствора, интенсивность перемешивания).

2. Подготовить к работе установку для отбора пробы загрязненного воздуха над реактором. Для этого в два поглотительных сосуда пипеткой внести по 5 мл дистиллированной воды, соединить их между собой, а также с аспирационной установкой с помощью резиновых шлангов (см. схему на рабочем месте).

3. Включить аспирационную установку, предварительно установив регулировочным винтом заданную скорость отбора воздуха над реактором и заметить время отбора. При этом пары формальдегида, содержащиеся в воздухе, абсорбируются водой, образуя в поглотительных сосудах разбавленный раствор формалина.

4. По окончании отбора пробы воздуха, растворы из поглотительных сосудов перелить в чистый сухой лабораторный стакан, отобрать пипеткой 2,7 мл раствора в конические пробирки. Далее добавляют в каждую пробирку по 0,4 мл хромотроповой кислоты (1 г хромотроповой кислоты или ее динатриевой соли растворяют в 100 мл воды) и по 1,9 мл H₂SO₄ (d = 1,83 г/см³). Пробирки закрывают пробками и помещают в кипящую водяную баню на 30 минут.

5. Изучить устройство и принцип работы фотоэлектроколориметра (см. описание прибора).

6. Растворы из пробирок налить в кювету (L = 10 мм) и определить оптическую плотность растворов при = 540 нм.

7. По величине оптической плотности по калибровочному графику найти концентрацию формальдегида в исследуемом растворе.

8. Рассчитать концентрацию формальдегида в воздухе по формулам 1.5- 1.6.

9. Найти значение ПДК_рз для формальдегида, определить кратность превышения ПДК_рз, установить степень загрязненности воздуха парами формальдегида и класс вредности условий труда (см. прил., табл.1.3).

10. Привести токсикологическую характеристику формальдегида, предложить мероприятия по снижению концентрации паров формальдегида в воздухе.

Задание № 5. Оценка уровня запыленности воздуха гравиметрическим методом.

Оценить уровень запыленности воздуха при проведении технологического процесса с пылящим материалом (по заданию преподавателя) и установить влияние параметров ведения процесса (природы, степени дисперсности, количества пылящего материала и т.п.) на содержание пыли в воздухе рабочей зоны (модельной установки). Рассчитать пылевую и контрольную пылевую, провести их сравнение. Привести токсикологическую характеристику пылящего материала. В случае необходимости указать мероприятия по снижению запыленности воздуха.

Порядок выполнения работы

1. На технических весах взвесить 0,5-1,0 грамм пылящего материала и поместить его на капроновую сетку внутри модельной установки.

2. Взвесить на аналитических весах с точностью до четвертого знака фильтр (без колец), вставить его осторожно в кольца, которые поместить в патрон, находящийся внутри установки.

3. Закрыть крышку установки, включить вентилятор для образования в ней аэрозоля и выждать 2-3 минуты.

4. Включить аспирационную установку для отбора запыленного воздуха из установки, предварительно установив регулирующим винтом скорость отбора воздуха (по заданию преподавателя). Зафиксировать время отбора.

5. Выключить вентилятор и аспирационную установку, осторожно вынуть фильтр из патрона, освободить его от бумажных колец, сложить вчетверо пылью внутрь и вновь взвесить на аналитических весах.

6. Вычистить камеру и повторить все операции с другим пылящим веществом (или при других параметрах) в той же последовательности.

7. Рассчитать массовую концентрацию пыли в воздухе по формуле:

мг/м³ , (1.7)

где а, b - масса фильтра после и до протягивания запыленного воздуха соответственно, мг;

q - привес массы фильтра, мг;

V₀ - объем пропущенного через фильтр воздуха, приведенный к стандартным условиям [см. формула (1.6)].

8. Сравнить полученные концентрации с ПДК_р.з., найти кратность превышения ПДК_рз, привести токсикологическую характеристику исследуемого пылящего материала.

9. Рассчитать значения ПН и КПН по формулам (1.3 и 1.4), по кратности превышения КПН определить класс вредности условий труда (см. прил., табл.1.4).

10. Предложить мероприятия по снижению запыленности воздуха при работе с пылящими материалами.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Токсичность и опасность веществ. Влияние различных факторов на эти показатели.

2. Пути поступления вредных веществ в организм человека и процессы, происходящие с этими веществами в организме.

3. Классификация токсичных веществ по характеру воздействия на организм человека.

Острые и хронические отравления и условия их возникновения.

5. Показатели токсичности веществ: ПДК_р.з, ЛД_50ж, ЛД_50к, ЛК₅₀, КВИО, зона острого отравления, зона хронического действия, ВДК_рз, ОБУВ. Методы установления показателей.

6. Классификация веществ по степени токсичности и области использования данной классификации.

7. Влияние различных факторов на степень опасности пыли фиброгенного действия. Понятие пылевая и контрольная пылевая нагрузки, область их использования. Виды профессиональных заболеваний при работе в пыльных помещениях.

8. Зависимость токсичности вещества от его физико-химических свойств и использование ее для прогноза.

9. Порядок проведения оценки уровня загрязнения воздуха рабочей зоны вредными веществами (в том числе пылью).

10. Мероприятия по снижению уровня загрязнения воздуха токсичными веществами и пылью.

11. Средства индивидуальной защиты и доврачебная помощь при химических отравлениях и ожогах.

ПРИЛОЖЕНИЕ

к разделу «Вредные вещества в воздухе производственной среды»

Таблица 1.3

Классы условий труда и уровни загрязнения воздуха рабочей зоны

Вредные вещества	Класс условий труда (превышение ПДКр.з, раз)
	допусти-мый	Вредный	опасный
	2	3.1	3.2	3.3	3.4	4
1-2 класс опасности	ПДК	1,1-3,0	3,1-6,0	6,1-10,0	10,1-20,0	>20,0
3-4 класс опасности	ПДК	1,1-3,0	3,1-10,0	>10,0
С остронаправленным механизмом действия, раздражающего действия	ПДК	1,1-2,0	2,1-4,0	4,1-6,0	6,1-10,0	>10,0
Канцерогены	ПДК	1,1-3,0	3,1-6,0	6,1-10,0	>10
Аллергены	ПДК		1,1-3,0	3,1-10,0	>10
Наркотические анальгетики			+
Противоопухолевые лекарственные средства, гормоны					+
Уровень загрязнения воздуха	Воздух мало загрязнен	Воздух слабо загрязнен	Воздух средне загрязнен	Воздух сильно загрязнен	Воздух чрезвы-чайно загрязнен

Таблица 1.4

Классы условий труда в зависимости от содержания в воздухе рабочей зоны аэрозолей преимущественно фиброгенного действия и пылевых нагрузок на органы дыхания (кратность превышения ПДК и КПН)

Показатели	Классы условий труда
	допустимый	Вредный	опасный
	2	3.1	3.2	3.3	3.4	4
Превышение ПДК, раз
Концентрация пыли	ПДК	1,1-2,0	2,1-5	5,1-10	>10
Превышение КПН, раз
Пылевая нагрузка	КПН	1,1-2	2,2-5	5,1-1-	>10
Пылевая нагрузка для пылей с выраженным фиброгенным действием (ПДКрз1 мг/м3), а также для асбестосодержащих пылей	КПН	1,1-1,5	1,6-3	3,1-5	>5

2. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

Цель работы: освоение метода оценки соответствия метеорологических условий в помещении санитарно-гигиеническим требованиям и оценка эффективности некоторых средств обеспечения параметров микроклимата.

2.1 Понятие о метеорологических параметрах

К метеорологическим условиям относят температуру воздуха (Т,^оС), относительную влажность (В, %) , скорость движения (W, м/с), давление (P,мм. рт. ст.) и тепловое облучение (Q,вт/м²). Показатели микроклимата обеспечивают сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма, а это зависит от степени тяжести работ (легкие, средней тяжести, тяжелые), времени года (холодный, переходный, теплый) и характера помещения по теплоизбыткам (помещение со значительными и незначительными теплоизбытками).

Человек чувствует себя нормально при определенных значениях метеорологических параметров, которые могут быть оптимальными (комфортными) или допустимыми. Отклонение метеорологических показателей от допустимых значений может приводить к различным профессиональным заболеваниям (гипертермии, судорожной болезни, хроническим простудным заболеваниям и т. п.). Особо неблагоприятные метеорологические условия могут стать причиной несчастных случаев (тепловые удары, ожоги, обморожения).

Метеорологические параметры влияют на процесс отдачи тепла организмом человека в окружающую среду, который происходит за счет конвекции, излучения, выделения и испарения пота. Способность организма поддерживать постоянной температуру тела (36,6 ^оС) за счет регулирования теплообмена с окружающей средой называется терморегуляцией. Организм человека адаптируется к изменяющимся параметрам микроклимата, увеличивая теплоотдачу за счет выделения и испарения пота при высоких температурах воздуха, и уменьшает теплопотери при низких температурах.

Параметры микроклимата оказывают сочетанное воздействие на процесс теплообмена человека с окружающей средой, вызывая неадекватное восприятие температуры воздуха при разных значениях его влажности или подвижности. Поэтому для оценки степени воздействия метеорологических параметров на человека правильнее пользоваться понятиями охлаждающий или нагревающий микроклимат. Охлаждающий микроклимат - сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место изменение теплообмена организма, приводящее к образованию общего или локального дефицита тепла в результате снижения температуры тела. Нагревающий микроклимат- это такое сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место нарушение теплообмена человека с окружающей средой, выражающееся в накоплении тепла в организме выше верхней границы оптимальной величины (более 0,87 кДж/кг), и/или увеличении доли потерь тепла с испарением пота (более 30%) в общей структуре теплового баланса, появлении общих или локальных дискомфортных теплоощущений (слегка тепло, тепло, жарко).

Принадлежность микроклимата к нагревающему или охлаждающему устанавливается по значениям комплексных показателей: эффективной (ЭТ) и эффективно-эквивалентной температуры (ЭЭТ), тепловой нагрузки среды (ТНС). Эффективная температура (ЭТ) - показатель, учитывающий сочетанное действие температуры и влажности воздуха. Эффективно-эквивалентная температура - (ЭЭТ) показатель, учитывающий сочетанное действие температуры, влажности и подвижности воздуха. Тепловая нагрузка среды (ТНС) - это эмпирический интегральный показатель (выраженный в ^оС), отражающий сочетанное влияние температуры, влажности, подвижности воздуха и теплового облучения на теплообмен человека с окружающей средой.

2.2 Оценка состояния микроклимата в помещении. Нормирование

Для оценки соответствия микроклиматических условий в помещениях или на постоянных рабочих местах санитарно-гигиеническим требованиям установлены диапазоны оптимальных и допустимых значений параметров микроклимата (температуры, относительной влажности и подвижности воздуха).

Оптимальные микроклиматические условия установлены по критериям оптимального теплового и функционального состояния человека. Они обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение восьмичасовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности.

Допустимые микроклиматические условия установлены по критериям допустимого теплового и функционального состояния человека на период восьмичасовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений и нарушений состояния здоровья, но могут приводить к возникновению общих и локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизма терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности. Допустимые величины показателей микроклимата устанавливают в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономическим обоснованным причинам не могут быть обеспечены оптимальные показатели.

При разработке оптимальных и допустимых параметров микроклимата учитывают тяжесть выполняемых работ по энерготратам (легкие, средней тяжести, и тяжелые работы), продолжительность работ и период года (холодный, переходный или теплый). Нормативные значения отдельных метеорологических параметров, а также допустимые уровни теплового облучения приведены в литературе [11,12] и прил.2.3. Допустимое сочетанное действие метеорологических условий установлено по значениям тепловой нагрузки среды - ТНС и приведено в СанПиН 2.2.4.548-96 [12] и прил. 2.4 .

Если метеорологические параметры в помещении соответствуют оптимальным или допустимым значениям, то условия труда считаются допустимыми, если нет, то в зависимости от степени несоответствия условия труда могут быть вредными или опасными [9]. Работа в таких помещениях ограничивается временным фактором (см. прил.2.4).

2.3 Мероприятия по обеспечению допустимых параметров микроклимата

Для соблюдения соответствия условий микроклимата санитарно-гигиеническим требованиям в производственных помещениях используют комплекс мероприятий и средств [13]:

- эффективную систему вентиляции;

снижение теплового излучения за счет теплоизоляции стенок технологического оборудования и/ или установки теплозащитных экранов;

воздушное душирование рабочих мест;

отопление помещений в холодный период года;

укрытие испаряющихся поверхностей водных растворов;

устройство воздушно-тепловых завес у холодных или горячих источников ;

систематический контроль метеорологических параметров;

использование средств индивидуальной защиты и т. п.

2.4 Вентиляция

Приоритетным мероприятием в обеспечении нормативов микроклимата является эффективная система вентиляции, которая может быть естественной, искусственной и комбинированной. Эффективность вентиляции оценивается путем сравнения нормативной кратности ( К_н) с фактической (К_ф). Кратность воздухообмена - величина, показывающая сколько раз в течение часа воздух в помещении полностью обменивается на чистый. Вентиляция считается эффективной при К _ф К_н.

Задания и порядок выполнения работ

Задание №1. Измерить температуру (ртутным и спиртовым термометрами), влажность (психрометрами Августа и Ассмана) и скорость движения воздуха (кататермометром и крыльчатым анемометром) в помещении … (по заданию преподавателя). Объяснить наблюдаемые расхождения в показаниях приборов. Установить, можно ли при найденных метеорологических условиях комфортно выполнять работы … категории тяжести (тяжесть работы задает преподаватель).

Порядок выполнения работы

1. Температуру воздуха в помещении определить по показаниям спиртового и ртутного термометров на высоте 0,1 и 1 м от пола в нескольких точках помещения. Найти среднюю, максимальную и минимальную температуры.

2. Влажность воздуха измерить на высоте 1м от пола психрометрами Августа и Ассмана. Работа с психрометрами приведена в прил.2.1.

3. Включить бытовой вентилятор и измерить подвижность воздуха с помощью крыльчатого анемометра (см. прил.2.2).

4. В этой же точке при включенном вентиляторе измерить подвижность воздуха с помощью кататермометра. Работа с кататермометром приведена в прил.2.

5. Объяснить наблюдаемые расхождения при измерении метеорологических показателей различными приборами.

6. Найти диапазоны оптимальных метеорологических параметров для заданной категории тяжести работ и соответствующего периода года (см. прил.2.3 или в литературе [11,12]) и установить, входят ли измеренные выше параметры микроклимата в эти диапазоны. Сделать выводы.

Задание №2. Оценить соответствие температуры, относительной влажности и подвижности воздуха в помещении (по заданию преподавателя) гигиеническим требованиям, предъявляемым к работам … категории тяжести (по заданию преподавателя). По найденным параметрам микроклимата установить, каким условиям труда они соответствуют.

Порядок выполнения работы

1. Измерить температуру воздуха термометром на высоте 0,1 и 1 м от пола не менее чем в 3-х местах помещения (вблизи и при удалении от оконных проемов), рассчитать среднюю температуру.

2. Измерить влажность воздуха психрометром Августа или Ассмана (по заданию преподавателя) на высоте 1 м от пола и давление по барометру. Работа с психрометрами описана в прил.2.1.

3. Рассчитать абсолютную и относительную влажность (см. прил.2.1).

4. Найти относительную влажность по таблице (для психрометра Августа) или по номограмме (для психрометра Ассмана) и сравнить расчетные значения с табличными.

5. Измерить подвижность воздуха на рабочем месте с помощью кататермометра. Работа с кататермометром описана в прил.2.2.

6. По полученным результатам измерений метеорологических параметров найти, работы какой категории тяжести можно выполнять при найденных метеорологических условиях (см. прил.2.3 или литературу [11,12]).

7. Определить соответствует ли разница температур, измеренных в различных точках помещения, допустимым перепадам по СанПиН [12] (см. прил. 2.3).

8. Установить допустимое время работы при найденных значениях температуры воздуха (см. прил.2.4.).

9. По руководству Р 2.2.755-99 (см. прил.2.4) или по литературе [9] найти, каким условиям труда соответствует работа при найденных параметрах микроклимата.

Задание №3. По частоте пульса и дыхания установить, к какой категории тяжести относятся работы, выполняемые в лаборатории. Определить, соответствуют ли метеорологические условия в лаборатории оптимальным (допустимым) значениям, предъявляемым к условиям микроклимата в помещениях, где выполняются работы найденной категории тяжести, а также состояние условий труда.

Порядок выполнения работы

1. Несколько раз пройти по лаборатории, затем нащупать на запястье руки пульс и определить количество ударов пульса за минуту.

Аналогично измерить частоту дыхания.

3. По результатам измерений установить энерготраты и категорию тяжести работ (по прил.2.3 или по литературе [5]).

4. Измерить температуру, относительную влажность и подвижность воздуха в помещении лаборатории (смотри задание 2).

5. Найти диапазоны оптимальных и допустимых параметров микроклимата для работ найденной категории тяжести по прил.2.3 или литературе [11,12] и сравнить полученные значения с нормативными.

6. Установить каким условиям труда соответствуют работы, выполняемые при найденных метеорологических условиях (по прил.2.4).

Задание №4. Оценить эффективность естественной, искусственной и комбинированной общеобменной вентиляции в помещении … (по заданию преподавателя). Определить, отвечают ли указанные виды общеобменной вентиляции санитарно-гигиеническим требованиям, предъявляемым к воздухообмену в помещениях, где одновременно работает много людей.

Порядок выполнения работы

1. Обследовать существующую систему вентиляции в указанном помещении. Найти вытяжные (приточные) отверстия, через которые воздух удаляется (поступает) из помещения.

2. Измерить скорость движения воздуха в вытяжном (приточном) отверстии с помощью крыльчатого анемометра. Измерения провести не менее трех раз в разных участках вытяжного (приточного) отверстия. Найти среднее значение скорости воздушного потока;

3. Измерить площадь вытяжного (приточного) отверстия и рассчитать объем воздуха, удаляемого (подаваемого) через это отверстие с помощью естественной вытяжной вентиляции по формуле:

L_е = 3600WS , (2.1)

где L_е - объем удаляемого ( подаваемого) воздуха, м ³/ч;

W- скорость воздушного потока в вытяжном отверстии, м/с;

S- площадь вытяжного отверстия, м²;

- коффициент, учитывающий рабочую площадь в вытяжном (приточном) отверстии.

4. Если механическая вентиляция осуществляется при помощи вытяжных шкафов, то включить механическую вентиляцию и измерить крыльчатым анемометром (см. прил.2.2) не менее, чем в 3-х точках, скорость воздушного потока в плоскостях отверстий вытяжных шкафов, образованных при опускании передних стекол на высоту 10-20 см.

5. Измерить площади отверстий, в которых проводились измерения. Объем удаляемого с помощью механической вентиляции воздуха (L_м, м³/ч) рассчитывают по формуле (2.1).

6. Объем воздуха, удаляемый из помещения комбинированной системой вентиляции (L_к, м³/ч), найти сложением двух предыдущих объемов (L_к= L_е+ L_м).

7. Рассчитать кратности воздухообмена для естественной ( К_е,ч^-1_.), искусственной ( К_и, ч^-1) и комбинированной (К_к.,ч^-1) систем вентиляции путем деления соответствующих объемов воздуха на свободный объем помещения (V_св берется как 80% от геометрического объема V_г).

8. Найти нормативную кратность воздухообмена (К_н ) по формуле:

К_н= LN/V_св, (2.2)

где L- удельный расход воздуха, приходящийся на одного человека по санитарным нормам. Этот расход зависит от объема помещения, приходящегося на одного человека. Если этот объем менее 20 м³/чел., то L 30 м³/ччел, если объем более 20 м³/чел., то L 20 м³/ччел.;

...