Определение запыленности воздуха производственных помещений и рабочих зон

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФГОУ ВПО

«АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА «БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ И РАБОЧИХ ЗОН

Методические указания к выполнению лабораторной работы

Барнаул 2004 г

УДК 613.646: 613.14/15

Определение запыленности воздуха производственных помещений и рабочих зон: Методическое пособие/ Сост.: A. M. Маркова, ; под редакцией .- Барна4. - 12с.

Методические указания содержат сведения о действии пыли на организм человека, методику определения и оценки концентрации пыли в воздухе производственных помещений.

Предназначены для лабораторных занятий со студентами всех специальностей.

Рекомендованы к изданию методической комиссии ИТАИ 2004 года, протокол №3

© Алтайский государственный аграрный университет

Определение запыленности воздуха в производственных помещениях

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучить методику определения и оценки концентрации пыли в воздухе рабочей зоны

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

1.  Ознакомиться с классификацией пыли и действием ее на организм человека

2.  Изучить методику определения запыленности в производственных помещениях

3.  Определить запыленность воздуха в рабочей зоне согласно заданию

Оборудование: 1. Аспиратор для отбора проб воздуха - модель 822

2. Весы аналитические

3.  Фильтры АФА-В-18, АФА-В-10

4.  Патрон для фильтра (аллонж)

5.  Резиновые трубки

6.  Экспериментальная установка

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЫЛИ

Во многих производствах в силу особенностей технологического процесса, применяемых способов производства, характера сырьевых материалов, промежуточных и готовых продуктов и многих других причин образуется пыль, загрязняющая воздух помещений и рабочих зон. Следовательно, находящаяся в воздухе пыль становится одним из факторов производственной среды, определяющих условия труда работающих.

Пылью называют измельченные или полученные иным путем мелкие частицы твердых веществ, витающие (находящиеся в движении) в воздухе рабочей зоны. Пыль может находиться в двух состояниях: взвешенной в воздухе (аэрозоль) и осевшей на поверхности стен, оборудования, осветительных приборов (аэрогель).

Характер и выраженность вредного действия, прежде всего, зависят от химического состава пыли, который, главным образом, определяется ее происхождением. Важное значение имеет классификация пыли по размеру частиц (дисперсности). Она определяет устойчивость частиц в воздухе и глубину проникания в органы дыхания.

Таблица 1

Классификация производственной пыли

По способу образования	По происхождению	По дисперсности
I. Аэрозоль дезинтеграции Возникает при разрушении твердых пород (бурение, дробление, размол), транспортировке и упаковке сыпучих материалов, механической обработке изделий (шлифовка, полировка и др.)	I. Органическая: а) растительная (злаки, волокна и др.) б) животная (шерстяная, кожаная и др.) в) микроорганизмы и продукты их распада г) искусственная (пластмассовая, пыль красителей и др.)	I. Видимая Имеет размер свыше 10 мкм и быстро выпадает из воздуха II. Микроскопическая Имеет размер от 10 до 0,25 мкм и медленно выпадает из воздуха
II. Аэрозоль конденсации Возникает при испарении и последующей конденсации в воздухе паров металлов и неметаллов (электросварка, испарение металлов при электроплавке и других технологических процессах)	II. Неорганическая: а) минеральная (кремниевая, силикатная и др.) б) металлическая (пыль железа, цинка, свинца и др.) III. Смешанная: а) минерально-металлическая (например, смесь пыли железа и кремния) б) органическая и неорганическая (например, пыль злаков и почвы)	III. Ультрамикроскопическая Имеет размер менее 0,25 мкм, длительно витает в воздухе, подчиняясь законам броуновского движения

По способу образования различают пыли (аэрозоли) дезинтеграции и конденсации. В практических целях производственную пыль классифицируют по способу образования, происхождению, размерам частиц - дисперсности (табл. 1).

2. ДЕЙСТВИЕ ПЫЛИ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Вредное влияние производственной пыли на здоровье рабочих зависит от многих факторов.

Различные виды пыли вследствие разных физико-химических свойств представляют различную опасность для работающих и во всех случаях оказывают неблагоприятное действие на организм.

Воздействие нетоксической пыли на органы дыхания вызывает специфическое заболевание, называемые пневмокониозом.

Пневмокониозы - собирательное название, включающее в себя пылевые заболевания легких от воздействия всех видов пыли (силикоз, силикатоз, антракоз).

Наиболее распространенной и тяжелой формой пневмокониоза считается силикоз от выделения пыли, содержащей двуокись кремния. Силикатозы возникают у лиц, работающих в условиях воздействия пыли силикатов, в которых двуокись кремния находится в связанном состоянии с другими соединениями, антракоды - при выдыхании угольной пыли.

Промышленная пыль может приводить к развитию профессиональных бронхитов, пневмоний, астматических ринитов и бронхиальной астмы. Под влиянием пыли развиваются конъюнктивиты, поражения кожи - шероховатость, шелушение, утолщение, огрубение, угри, асбестовые бородавки, экземы, дерматиты и др. Систематическая работа в условиях воздействия пыли предопределяет повышенную заболеваемость рабочих с временной нетрудоспособностью, что связано со снижением защитных иммунобиологических функций организма. Действие пыли могут усугублять тяжелый физический труд, охлаждение, некоторые газы (SO3), приводящие при комбинированном влиянии к более быстрому возникновению и усилению тяжести пневмокониоза. Аэрозоли металлов (ванадий, молибден, марганец, кадмий и др.), пыль ядохимикатов при несоблюдении гигиенических условий труда у рабочих могут вызывать профессиональные заболевания.

Электрозаряженность пылевых частиц влияет на устойчивость аэрозоля и биологическую его активность. Частицы, несущие электрический заряд, в 2-8 раз дольше задерживаются в дыхательном тракте. Электрозаряженность пылинок влияет на активность фагоцитоза (Прим. Фагоцитоз - одна из защитных реакций организма, заключающаяся в активном захвате и поглощении живых клеток и неживых частиц одноклеточными организмами или особыми клетками многоклеточных организмов - фагоцитами.).

Контроль за наличием и содержанием пыли в воздухе рабочей зоны является важнейшей задачей. При анализе производственного процесса должны быть установлены источники и причины образования пыли, дана гигиеническая оценка с учетом качественного состава и количества ее в определенном объеме воздуха. На основании этого оценивается значение пылевого фактора, при необходимости привлекаются сведения о состоянии здоровья рабочих и эти данные позволяют обосновать оздоровительные мероприятия.

Кроме гигиенического значения пылевыделение имеет и другие отрицательные стороны: оно наносит экономический урон, ускоряя износ оборудования и ведя к потере ценных материалов, ухудшает общесанитарное состояние производственной среды, в частности, уменьшает освещенность вследствие загрязнения окон и осветительной арматуры. Некоторые виды пылей - угольная, сахарная и др. могут способствовать возникновению пожаров и взрывов.

3. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

3.1. Общие положения

Для проведения мероприятий по созданию здоровых и безопасных условий труда и выбора их оптимального варианта на каждом рабочем месте, где образуется пыль, следует периодически контролировать ее концентрацию. В соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» периодичность контроля (за исключением веществ с остронаправленным механизмом действия) устанавливается в зависимости от класса опасности вредного вещества: для I класса - не реже 1 раза в 10 дней, II класса - не реже 1 раза в месяц, III и IV классов - не реже 1 раза в квартал. При возможном поступлении в воздух рабочей зоны вредных веществ с остронаправленным механизмом действия должен быть обеспечен непрерывный контроль с сигнализацией о превышении ПДК. При установленном соответствии содержания вредных веществ III, IV классов опасности уровню ПДК допускается проводить контроль не реже 1 раза в год.

При определении содержания пыли в рабочей зоне пробы воздуха отбирают на высоте примерно 1,5 м. (что соответствует зоне дыхания) в непосредственной близости к месту работы. Для оценки распространения пыли по помещению пробы воздуха отбирают также в так называемых нейтральных точках, т. е. на некотором расстоянии (1-3-5 м и более) от мест образования пыли, а также в проходах.

Иногда запыленность воздуха необходимо определить для оценки эффективности существующих или реконструированных обеспыливающих устройств. В этих случаях пробы воздуха отбирают до и после их установки во включенном и выключенном состоянии. В период отбора проб воздуха обязательно регистрируются условия отбора: температура и барометрическое давление воздуха на рабочем месте, вид выполняемой операции, факторы, которые могут повлиять на запыленность воздуха (открытые или закрытые фрамуги, включенная или выключенная вентиляция и др.), время и длительность отбора, скорость протягивания воздуха.

Для определения концентрации пыли в воздухе и ее состава используют различные методы, которые можно разделить на две группы:

прямые, основанные на предварительном осаждении пылевых частиц (фильтрационные, седиментационные и др.) с их последующим взвешиванием;

косвенные (механический, вибрационно-частотный, электрический, радиационный и др.). Они обеспечивают определение массовой концентрации пыли на основе измерения, либо перепада давления на фильтрующем материале при прокачивании через него запыленного воздуха, либо частоты (амплитуды) вибрации, либо тока смещения, возникающего в результате трения частиц пыли о стенки корпуса первичного преобразователя, либо интенсивности проникающей радиации через фильтр с пылью и т. д.

Полученное разовое или среднее значение концентрации пыли сравнивают с ПДК (табл. 2).

Таблица 2

Предельно допустимые концентрации (ПДК)

пыли в воздухе рабочей зоны

(ГОСТ 12.1.005-88)

Вид пыли	Величина ПДК, Мг/м3	Преимущественное агрегатное состояние	Класс опасности	Особенности действия на организм
1	2	3	4	5
1. Пыль, образуемая при работе с:
асбестом, алюминием;	2	а	III	Ф
известняком, глиной, карбидом кремния (карборунда), цементом, чугуном	6	а	IV	А
2. Пыль растительного и животного происхождения:
а) зерновая	4	а	III	А, Ф
б) мучная, древесная и др. (с примесью диоксида кремния менее 2%)	6	а	IV	А, Ф

Продолжение таблицы 2

1	2	3	4	5
в) лубяная, хлопчатобумажная, льняная, шерстяная, пуховая и др. (с примесью диоксида кремния менее 2%	2	а	IV	А, Ф
г) с примесью диоксида кремния от 2-10%	4	а	IV	А, Ф
3. Углерода пыли:
а) коксы: каменноугольный, пековый, нефтяной, сланцевый	6	а	IV	Ф
б) антрацит с содержанием в пыли до 5% диоксида кремния	6	а	IV	Ф
в) другие ископаемые угли с содержанием свободного диоксида кремния до 5%	10	а	IV	Ф
от 5 до 10%	4	а	III	Ф
4. Пыль стеклянного и минерального волокон	4	а	III	Ф
5. Пыль табака, чая	3	а	III	А
6. Нитроаммофоска	4	а	III	Ф
7. Калия нитрат	5	а	III
8. Калия сульфат	10	а	III

Примечание: а - аэрозоль;

А - вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях;

Ф - аэрозоли преимущественно фиброгенного действия.

3.2. Определение запыленности массовым методом

Наиболее распространенный массовый метод определения концентрации пыли основан на прокачивании заданного объема загрязненного воздуха через фильтр, определении привеса пыли на фильтре и последующем вычислении концентрации пыли в воздухе. Полнота поглощения вредных веществ, загрязняющих воздух рабочей зоны, должна соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.005-88 и устанавливаться экспериментально.

В качестве фильтрующего материала чаще всего используют аэрозольные фильтры АФА с дисками из ткани ФП (фильтр Петрянова) и ФПП (фильтр перхлорвиниловый Петрянова) с высокой степенью фильтрации (близкой к 100%) за счет своих электростатических свойств. Чаще всего применяют фильтры, выполненные в виде дисков площадью 10 и 18 см, которые закрыты защитными подложками и вложены в пакет из полиэтилена (АФА-В-10, АФА-В-18).

Для протягивания запыленного воздуха через фильтр применяют аспиратор М-822 (рис. 1), работающий от переменного тока напряжением 220 В.

Рис. 1. Аспиратор М-822М для отбора проб воздуха:

1 - корпус аспиратора; 2 - ротаметры; 3 - ручка регулятора расхода просасываемого воздуха; 4 - всасывающие штуцеры ротаметра; 5 - соединительный шланг; 6 - аллонж (патрон); 7 - разгрузочный клапан; 8 - тумблер; 9 - лампочка

В корпусе аспиратора 1 размещены: электродвигатель с воздуходувкой и четыре ротаметра 2, используемых для отбора проб воздуха на содержание пыли. Объем протягиваемого воздуха за единицу времени регулируют ручкой вентилей 3. Всасывающий штуцер 4 ротаметра с помощью резинового шланга 5 соединяют с аллонжем (патроном) 6, представляющий собой полый конус с гнездом и гайкой для крепления в нем фильтра. Разгрузочный клапан 7 служит для предотвращения перегрузки электродвигателя при отборе проб воздуха с малыми скоростями и облегчения пуска аппарата. Прибор включают в работу тумблером 8. При этом загорается лампочка 9 шкал ротаметров и поплавки в них поднимаются потоком воздуха, показывая его расход.

3.3. Практическое задание

На основе изучения методики определения запыленности массовым методом определить концентрацию пыли с помощью лабораторной установки (рис. 2).

Рис. 2. Схема установки для определения запыленности воздуха:

1 - пылевсасывающее устройство (насос); 2 - ротаметр; 3 - пылевая камера; 4 - фильтр; 5 - аллонж (патрон); 6 - соединительный шланг; 7 - ручка регулятора расхода просасываемого воздуха

Последовательность взятия проб воздуха на запыленность:

-  выбрать или рассчитать время отбора пробы;

-  взвесить чистый фильтр;

-  установить на ротаметре выбранный расход воздуха;

-  установить фильтр в патрон;

-  подсоединить патрон к пылевой камере;

-  включить пылевсасывающий прибор и засечь время;

-  по истечению установленного времени прибор выключить;

-  рассчитать фактическую концентрацию пыли;

-  результаты занести в протокол отчета и сделать выводы;

-  привести рабочее место в порядок.

Отбор пыли на фильтр

Фильтр 4 в защитном кольце (рис. 2) вставить в патрон и закрепить в нем прижимной гайкой. Аналогичные операции проводят и для фильтра в кассете. Соединить патрон резиновой трубкой с пылевой камерой 3. На месте взятия пробы аллонж 5 (патрон) укрепить в штатив (или другим способом в зависимости от местных условий) и соединить резиновыми трубками 6 последовательно с ротаметром 2 и пылевсасывающим устройством 1.

Включить аспирационный прибор и установить выбранный расход воздуха по ротаметру с помощью ручки вентиля 7.

Начало и конец отбора отмечают по часам или секундомеру.

В течение всего времени проб отбора необходимо по ротаметру следить за скоростью движения воздуха через аппаратуру.

Продолжительность взятия пробы зависит от степени запыленности воздуха, скорости отбора пробы и необходимой навески пыли на фильтре. Время отбора проб воздуха для токсической пыли составляет 15 мин, для веществ преимущественно фиброгенного действия - 30 мин. За это время отбирают одну или несколько проб через равные промежутки времени, вычисляют среднее значение. Продолжительность отбора пыли можно определить и расчетным путем по формуле:

где Т - время отбора пробы, мин;

а - минимально необходимая навеска пыли на фильтре;

СДОП - предполагаемая или предельно-допустимая концентрация пыли в воздухе в мг/м;

V - выбранный воздуха, л/мин.

Минимально необходимая навеска пыли на фильтр при условии изменения температуры от +10 до +25оС и влажности от 30 до 80% составляет 1 мг.

Максимальную навеску пыли АФА-В-18 рекомендуется брать на фильтр не более 50 мг, а для фильтров АФА-В-10 - 25 мг.

После окончания взятия пробы патрон с фильтром отключают зажимом от аспирационного прибора и вынимают из патрона фильтр с отобранной пробой. Фильтр складывают пополам пылью внутрь, помещают в среду, в котором он находился до взятия пробы.

При отборе проб на каждый фильтр ведется протокол, записывается дата, место и условия взятия проб воздуха, номер фильтра, скорость и продолжительность взятия пробы.

Расчет концентрации пыли

Фактическую концентрацию пыли рассчитывают по формуле:

где СФ - фактическая концентрация пыли, мг/м3;

m1 - масса фильтра до пропускания воздуха, мг;

m2 - масса фильтра после пропускания воздуха, мг;

Vn - объем воздуха, приведенный к нормальным условиям, л/мин;

Т - время отбора пробы, мин.

Для определения Vn за нормальные условия принимают оптимальную температуру в рабочей зоне, где проводится исследование запыленности, и атмосферное давление 101,3 кПа (760 мм. рт. ст.).

Определяют значение температуры воздуха и атмосферного давления в месте отбора пробы.

В условиях в лаборатории t°С принимается равной 20°С (293°К), тогда:

где V - скорость просасывания воздуха по ротаметру, л/мин;

Р - атмосферное давление воздуха в момент отбора пробы, кПа;

t - температура воздуха в момент отбора, оС.

Полученные результаты и значение ПДК Сдоп занести в протокол отчета и сделать выводы о запыленности воздушной среды в месте отбора пробы.

Протокол отчета

Таблица 1

Условия отбора пыли

Исследуемое помещение	Дата измерения	Условия среды	Скорость отбора, л/мин	Время взятия пробы, t, мин
		t, °С	Рн, кПа	по ротаметру, V	приведенная, VП

Таблица 2

Результаты измерения

Род пыли	Концентрация пыли	Класс опасности	Действие на организм	Соответствие ПДК
Расчетная, СФ	ПДК, СДОП

Вопросы для самоконтроля:

1. Классификация пыли

2. В чем заключается действие пыли на различные организмы человека?

3. Методы определения запыленности воздуха

4. В чем заключается принцип работы аспиратора?

5. В чем заключается методика определения запыленности воздуха массовым методом?

6.  Как подготовить аспиратор к работе?

7.  Как подготовить фильтры к отбору проб?

8.  Виды применения фильтров и их отличие?

9.  Как рассчитать концентрацию пыли в воздухе?

10.  Требования к условиям отбора пробы

11.  Как определить время взятия пробы?

12.  Какова цель оценки запыленности воздуха рабочей зоны?

ЛИТЕРАТУРА К РАБОТЕ

1.  Каспаров труда и промышленная санитария. - М.; «Медицина». 1977.-С-106-128.

2.  ГОСТ 12.1.016-79 Воздух рабочей зоны. Требования к методикам измерения концентраций вредных веществ.

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

4.  Р 21.2.755-99 2.2 Гигиена труда. Гигиенические критерии оценки и классификация условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса. Руководство. Минздрав России. Москва 1999 г.