Лабораторна робота № 7

Тема: Дослідження загазованості атмосферного повітря

Мета роботи: вивчити теоретичний матеріал теми, засвоїти методику визначення концентрації шкідливих газів і парів в повітрі, визначити їх фактичні значення, співставити з допустимими і зробити відповідно висновки.

План підготовки до вивчення і виконання роботи

1. Вивчити матеріал теми.

2.Ознайомитися з будовою і принципом роботи газоаналізатора УГ-2.

3.Засвоїти методику підготовки газоаналізатора УГ-2 до роботи і порядок виконання роботи.

4.Визначити концентрації шкідливих газів і парів у повітрі.

5.Результати досліджень записати в таблицю і дати їм оцінку.

6.Дати відповіді на питання для контролю та самоконтролю.

Загальні відомості

Атмосферне повітря – це суміш (% об'єм) азоту (78, 09%), кисню (20, 95%), інертних газів (0, 93%), вуглекислого газу (0, 03%). Але повітря постійно забруднюється шкідливими для здоров'я людини газами, парами і пилом різноманітного походження. Шкідливими називаються речовини, які можуть викликати різні види захворювань, розлади здоров’я, а також травми як у момент контакту, так і через певний проміжок часу. В організм людини шкідливі речовини можуть проникати через органи дихання, органи травлення, а також шкіру та слизові оболонки. Через дихальні шляхи потрапляють пари, газо- та пилоподібні речовини, через шкіру переважно рідкі речовини. Через шлунково-кишкові шляхи потрапляють речовини під час ковтання або при внесенні їх рот забрудненими руками.

За характером впливу на організм людини хімічні речовини поділяються на:

- загальнотоксичні, що викликають отруєння всього організму аюо впливають на окремі системи людського організму (наприклад, на кровотворення, центральну нервову систему). До них належать ртуть, оксид вуглецю, селітра, концентровані розчини кислот, толуол, аміни;

- подразнювальні, що викликають подразнення дихальних шляхів та слизових оболонок, очей, легень, шкіри (хлор, аміак, сірководень, азот, пари кислот, лугів);

- сенсибілізуючі, що діють як алергени (альдегіди, формалін, розчинники, лаки на основі нітросполук);

- канцерогенні, що викликають злоякісні новоутворення –пухлини (ароматичні вуглеводні, аміносполуки, азбест, нікель, хром);

- мутагенні, що викликають зміни спадкової інформації(свинець, радіоактивні речовини, формальдегід);

- речовини, що впливають на репродуктивну (народжувальну)функцію (ртуть, свинець, радіоактивні ізотопи, нікотин, бензол);

- задушливі, що приводять до токсичного набряку легенів(оксид вуглецю, оксиди азоту).

Ступінь отруєння шкідливими речовинами залежить від токсичності речовини, її концентрації, часу дії, шляху проникнення, вибіркової дії, метеорологічних умов, індивідуальних особливостей організму. Потрапивши в організм людини, шкідливі речовини можуть викликати гострі чи хронічні отруєння. Гострі отруєння виникають в результаті одноразової дії великих доз шкідливих речовин (чадний газ, метан), хронічні – внаслідок тривалої дії на людину невеликих концентрацій (свинець, ртуть, марганець).

За вибірковою дією шкідливі речовини поділяються на:

- серцеві – кардіотоксична дія (солі калію, кобальту, кадмію);

- нервові – порушення психічної активності (чадний газ, фосфорорганічні сполуки);

- печінкові – альдегіди, феноли, хлоровані вуглеводні;

- ниркові – сполуки важких металів, етиленгліколь, щавлева кислота;

- кров'яні – анілін та його похідні, нітрити;

- легеневі – оксиди азоту, озон, фосген.

За тривалістю дії шкідливі речовини поділяються на три групи:

- летальні, що призводять або можуть, призвести до смерті (у 5% випадків) – термін дії до 10 діб;

- тимчасові, що призводять до нудоти, блювоти, набрякання легенів, болю у грудях – термін дії від 2 до 5 діб;

- короткочасні – тривалість дії декілька годин. Призводять до подразнення у носі, ротової порожнини, головного болю, задухи, загальної слабості, зниження температури.

Для послаблення впливу шкідливих речовин на організм людини, встановлені ГДК (Гранично допустимі концентрації). ГДК деяких шкідливих речовин в повітрі робочої зони приведені в табл.1, додаток. ГДК (мг/м³) шкідливої речовини – це максимальний вміст шкідливої речовини в одиниці об'єму повітря, який протягом 8-и годинного робочого дня (не більше 40 годин на тиждень) під час всього робочого стану не шкодить здоров’ю у разі постійного контакту, а також не викликає негативних наслідків у нащадків.

За величиною ГДК в повітрі робочої зони шкідливі речовини поділяються на чотири класи небезпеки:

- надзвичайно небезпечні: ГДК менше 0, 1 мг/м³ (свинець, ртуть, озон, бензапілен, фосген);

- високонебезпечні: ГДК 0, 1-1, 0 мг/м³ (кислота сірчана та соляна, хлор, їдкі луги, азоту оксиди, йод, марганець, бензол);

- помірно небезпечні: ГДК 1, 0-10, 0 мг/м³ (толуол, ксилол, спирт метиловий, тютюн, ангідрид сірки);

- мало небезпечні: ГДК понад 10, 0 мг/м³ (ацетон, аміак, бензин, гас, вуглецю оксид, етиловий спирт, скипидар).

В списку ГДК, поряд з величиною нормативу, може стояти літера, яка вказує на особливість дії цієї речовини на організм людини.

О – гостронаправленої дії;

А – алергічної дії;

К – канцерогенної дії;

Ф – фіброгенної дії.

При вмісті в повітрі робочої зони декількох речовин односпрямованої дії слід дотримуватись наступної умови:

С₁/ГДК₁ + С₂/ГДК₂ +... + С_n/ГДК_n< =1, (2.1)

де С₁, С₂,... С_п - фактичні концентрації шкідливих речовин у повітрі, мг/м³; ГДК₁ ГДК₂,... ГДК_n - гранично допустимі концентрації (табличні дані) шкідливих речовин, мг/м³.

До шкідливих речовин односпрямованої дії відносяться шкідливі речовини, які близькі за хімічною будовою та характером впливу на організм людини.

Шкідливі речовини в виді газів, парів, аерозолів проникають в організм людини головним чином через органи дихання.

Цей шлях дуже небезпечний, тому що шкідливі речовини потрапляють в кров і попадають в велике коло кровообігу, розносяться по всьому організму. При цьому дія їх набагато сильніша і швидша, ніж при попаданні в організм іншими шляхами. Поступаючи в кров, вони викликають інтоксикацію.

Вуглецю оксид (чадний газ, СО) – газ без запаху, без кольору, виникає під час неповного спалювання органічних з'єднань. Попадаючи в легені, надзвичайно легко (в 250-300 разів швидше кисню) з'єднується з гемоглобіном крові, позбавляє еритроцити (червоні кров'яні тільця) здатності транспортувати кисень, настає кисневе голодування, запаморочення, задуха, втрата свідомості й навіть смерть. При вмісті в повітрі 0, 16% СО отруєння наступає через 1 год., а концентрація 0, 4% СО смертельнонебезпечна навіть при короткочасному перебуванні. Необхідно також відмітити, що СО допомагає відкладанню ліпідів на стінах кровоносних судин, погіршуючи їх проходимість, особливо в коронарних судинах серця і головного мозку.

Азоту оксиди (N0, N0₂) – надзвичайно небезпечні гази. їх багато є в районах ТЕС, хімічних та металургійних заводів. З'єднуючись з водою в дихальних шляхах, вони утворюють азотну та азотисту кислоти, що спричиняє сильні подразнення слизових оболонок, тяжкі захворювання.

Свинець і його сполуки проникають в організм людини через шкіру, органи дихання, з питною водою та продуктами харчування і накопичуються в крові людини. Це в свою чергу призводить до анемії (важкого свинцевого отруєння), головного і м'язового болю, втрати свідомості, функціональних змін у центральній нервовій системі.

Автомобільний бензин – при кімнатній температурі випаровується із швидкістю 40 г/год з поверхні м². Концентрація бензину 3-4 г м³ через 2-3 хв. викликає кашель, сльози; концентрація 30-40 г/м³ призводить до отруєння із втратою свідомості після 3-4 вдохів.

Сірки двооксид (сірчаний ангідрид, SО₂) – газ без кольору, з різким запахом. Надзвичайно токсичний, особливо для людей, які хворіють на серцево-судинні і легеневі захворювання. Подразнює слизову оболонку очей, органи дихання, викликає важкі форми бронхіту. При концентрації 50 мг/м³ утворює, з'єднуючись з вологою, сірчисту і сірчану кислоти.

Сірководень (Н₂S) – викликає порушення внутрішньо-тканинного дихання, тканини перестають засвоювати кисень. При концентрації 0, 02% вже через 5-10 хв. з’являється пекучий біль слизових оболонок очей і органів дихання; при 0, 06-0, 07% – набухання легенів; понад 0, 08% – втрата свідомості і може настати смерть від паралічу дихання.

Коротка характеристика деяких інших шкідливих речовин наведена в табл. 2, додатку.

До основних засобів захисту людини від впливу шкідливих речовин відносять:

- гігієнічне нормування їх вмісту у повітрі;

- герметизація виробничого устаткування, локалізація шкідливих речовин за рахунок місцевої вентиляції;

- різні методи очищення газових викидів в атмосферу(адсорбція, абсорбція, хімічне перетворення);

- нормальне функціонування загально обмінної вентиляції, кондиціонування повітря;

- контроль за вмістом шкідливих речовин у повітрі.

Для визначення концентрації шкідливих речовин в повітрі використовують наступні методи:

- лабораторний метод, що полягає у відборі проб повітря і проведенні фізико-хімічного аналізу (хромамографічного, фотоколоритричного) в лабораторних умовах. Цей метод дозволяє одержати точні результати, однак вимагає значного часу;

- метод неперервної автоматичної реєстрації в повітрі шкідливих хімічних речовин з використанням газоаналізаторів та газосигналізаторів (наприклад “Сирена-2” на аміак, “Фотон” – на сірководень);

- експрес-метод, який базується на явищі колориметрії (зміна кольору індикатору в результаті дії відповідної шкідливої речовини) і дозволяє швидко і з достатньою точністю визначити концентрацію шкідливої речовини безпосередньо у робочій зоні. Для цього методу використовують газоаналізатори УГ-2, ГХ-4 та інші.

Прилади та обладнання, що використовуються в роботі

Для визначення в повітрі концентрації шкідливих газів і парів (оксидів азоту, парів бензину, бензолу, ацетону, толуолу, оксиду вуглецю, хлору і інших) використовують універсальний газоаналізатор УГ-2 з набором індикаторних поршнів і скляних трубок.