4 Дослідження повітряного середовища приміщень
4.1 Мета роботи: вивчення аномальних параметрів повітряного середовища побутових та виробничих приміщень, методів та засобів захисту від небезпек, що можуть при цьому виникнути.
4. 2 Загальні положення
Повітряне середовище характеризується параметрами мікроклімату (температурою, вологістю, швидкістю руху повітря і тепловим випромінюванням нагрітих поверхонь), атмосферним тиском, хімічним і іонним складом.
Теплообмін між тілом людини і середовищем відбувається за рахунок теплопровідності, конвекції, випаровування, випромінювання, і залежить від параметрів мікроклімату. Для забезпечення комфортних умов людини необхідно, щоб кількість тепла, що виділяється організмом людини за одиницю часу, дорівнювало кількості відведеного тепла:
,
(4.1)
где
- кількість тепла, яке виділяється
організмом за одиницю часу внаслідок
метаболізму (розщепленню хімічних
субстратів їжі);
;
;
;
- відповідно, тепло, яке відводиться від
тіла людини за одиницю часу завдякитеплопровідності
(кондукції), конвекції, випаровування
та випромінювання. Вираз (1) називається
рівнянням
теплового
балансу
тіла
людини.
Порушення
цієї умови
призведе
до перегріву
або
до
переохолодження,
через що людині
знадобиться
додатковий
відпочинок
на остигання
або
нагрів.
Величини в правій частині рівняння (1) залежать від параметрів мікроклімату, які нормовані. При відхиленні якого-небудь з перелічених параметрів від норми порушується здатність організму підтримувати тепловий баланс, через що може настати перегрів, зневоднення або переохолодження. Слід пам'ятати, що зі збільшенням відносної вологості і швидкості руху повітря перегрів і переохолодження посилюються. Тому параметри мікроклімату нормовані комплексно (не можна пред'являти вимоги до якогось одного параметру без урахування інших). Нормування параметрів мікроклімату проводиться залежно від категорії роботи, яку виконує людина, і пори року.
Перегрів (гіпертермія) настає при температурі тіла 38...40°С. При перегріві і як наслідок, тепловому ударі, спостерігається головний біль, запаморочення, загальна слабкість, зміна колірного сприйняття, сухість в роті, нудота, блювота. Частота дихання і пульс швидшає, в крові збільшується зміст залишкового азоту і молочної кислоти. Шкіра набуває синього відтінку. Спостерігається блідість, розширення зіниць. Можливі судоми і втрата свідомості. Переохолодження (гіпотермія) наступає при низькій температурі тіла (менш 33°С) і приводить до зниження частоти дихання, збільшенню об'єму вдиху, його неритмічності. З'являється мускульне скорочення з метою підтримки температури. При тривалій дії низьких температур можуть виникати холодні травми (обмороження).
Переохолодження (гіпотермія) настає при низькій температурі тіла (нижче 33°С) і призводить до зниження частоти дихання, збільшення об'єму вдиху, його неритмічності. З'являються м'язові скорочення з метою підтримки температури. При тривалій дії низьких температур можуть виникати холодні травми (обмороження). Навіть незначні переохолодження можуть викликати у людини простудні захворювання та запальні процеси.
Обезводнення відбувається при інтенсивному випаровуванні, яке зростає із збільшенням температури, швидкості руху і зменшенні вологості повітря. Обезводнення організму на 6% викликає порушення розумової діяльності і зниження гостроти зору. Обезводнення на 15…20% приводить до смерті. Для відновлення водного балансу робітникам «гарячих цехів» рекомендується вживати підсолену (0,5% NaCl) воду і білково-вітамінні напої.
В повітрі побутових або виробничих приміщень можуть знаходитися шкідливі речовини різного походження у вигляді газів, пари і аерозолів. За характером дії на організм людини вони можуть бути:
- загально токсичні, які викликають отруєння всього організму (ртуть, оксид вуглецю, толуол, анілін);
- дратівливі, що викликають роздратування дихальних шляхів і слизистих оболонок (хлор, аміак, сірководень, озон);
- сенсибілізуючі, які діють як алергени (альдегіди, розчинники і лаки на основі нітроз’єднань );
- канцерогенні, які викликають онкологічні захворювання (ароматичні вуглеводні, азбест);
- мутагенні, що приводять до зміни спадкової інформації (свинець, радіоактивні речовини, формальдегід);
- такі, що впливають на репродуктивну функцію людини (бензол, свинець, марганець, нікотин).
Нормування шкідливих речовин в повітрі виробничих приміщень здійснюється за допомогою гранично допустимих концентрацій. Гранично - допустима концентрація – це така концентрація забруднювача в атмосферному повітрі, яка не надає людині прямої або непрямої несприятливої дії.
Для виробничих приміщень використовують гранично допустимі концентрації робочої зони (ГДКрз). Під ГДКрз розуміють таку максимальну концентрацію, яка при щоденній (окрім вихідних днів) роботі протягом 8 годин або іншої тривалості (але не більше 40 годин в тиждень) протягом всього трудового стажу не викликає професійних захворювань або відхилень в стані здоров'я знайдених сучасними методами досліджень в процесі роботи або у віддалені терміни життя теперішнього часу або наступних поколінь.
Нормування
шкідливих речовин в повітрі побутових
приміщень здійснюється за допомогою
максимально разових (ГДК
),
або середньо добових гранично допустимих
концентрацій (ГДК
).
Максимально разову гранично допустиму
концентрацію використовують, коли
речовина діє на людину короткочасно.
Середньо добову - при тривалій дії
речовини.
ГДК
-
максимально
разова гранично допустима концентрація,
яка
встановлюється
для
попередження
рефлекторних
реакцій
у
людини
(відчуття
запаху,
зміна біоелектричної
активності
головного
мозку,
світлової
чутливості
очей
тощо)
при
короткочасному
впливі
атмосферних
забруднень
(до
20
хв.).
ГДК
-
середньодобова
гранично
допустима
концентрація
хімічної
речовини
в
повітрі
населених
місць,
яка
не надає
людині
прямого
або
непрямого
шкідливого
впливу
при
невизначено
тривалому
(роки)
вдиханні.
При одночасному вмісті у повітрі приміщення декількох речовин однонаправленої дії для забезпечення безпеки необхідно дотримувати умову:
, (4.2)
де
- концентрації відповідних шкідливих
речовин в повітрі, мг/ м
;
- гранично допустимі концентрації
відповідних речовин в повітрі, мг/ м
.
Чисте повітря містить приблизно 21% кисню. Поява в повітрі приміщення домішок, у тому числі інертних газів, викликає зменшення його вмісту. Концентрація кисню менше 14% небезпечна для життя. Така концентрація кисню може виникнути при пожежі. Пожежа – це внерегламентний процес знищення чи пошкодження вогнем майна під час якого виникають чинники, що небезпечні для живих істот та навколишнього середовища. Пожежа завжди супроводжується горінням. Горіння – це екзотермічна реакція окислення речовини, при якій можливо виділення диму, поява полум'я і свічення. Воно може виникнути під дією тепла, удару, стиснення, тертя і світла.
Горіння має наступні різновиди (види горіння):
- вибух - надзвичайно швидке хімічне перетворення, що має супроводжуватися виділенням енергії і утворенням стислих газів, здатних проводити механічну роботу;
- детонація - горіння, при якому незгоріла суміш переміщається перед фронтом полум'я за допомогою ударної хвилі з надзвуковою швидкістю;
- спалах - швидке згоряє горючої суміші без утворення стислих газів, що не переходять в стійке горіння;
- запалювання - спалах, що супроводжується появою полум'я;
- самозагорання - початок горіння без впливу джерела запалення;
- самозаймання - самозагорання, що супроводжується появою полум'я;
- тління - горіння без свічення, звичайно що супроводжується появою диму.
Залежно від джерела процеси самозагорання (самозаймання) підрозділяються на теплові, мікробіологічні і хімічні:
- теплове самозагорання виникає при зовнішньому нагріві до відповідної температури на певній відстані (через повітря);
- мікробіологічне самозагорання виникає під дією життєдіяльності живих організмів. Йому схильні речовини рослинного походження (зерно, сіно, тирса, торф і ін.);
- хімічне самозагорання виникає унаслідок нагрівання речовини при дії на нього окислювача (кисню, повітря, води, хлору, азотної кислоти і ін.). Наприклад, стислий кисень викликає самозагорання мінеральних масел, які не займаються на повітрі.
При горінні вміст шкідливої речовини в повітрі збільшується нелінійно (асимптотично), оскільки зменшується концентрація кисню і вогнище горіння поступово угасає При горінні вуглеводнів окрім вуглекислого газу повітря насищається вологою. При горінні вміст шкідливої речовини в повітрі збільшується нелінійно (асимптотично), оскільки зменшується концентрація кисню і вогнище горіння поступово угасає При горінні вуглеводнів окрім вуглекислого газу повітря насищається вологою.
Для захисту людини від аномального повітряного середовища виробничих приміщень використовуються:
- своєчасна профілактика і ремонт технологічного устаткування;
- заміна шкідливих технологічних процесів і речовин на нешкідливі (менш шкідливі);
- автоматизація і дистанційне управління технологічними процесами;
- своєчасна евакуація;
- контроль за змістом шкідливих речовин в повітрі робочої зони;
- використовування засобів індивідуального захисту (респіратори, захисні окуляри, противогази);
- використовування фільтрації, місцевої і загальної вентиляції, кондиціонування повітря.
Вентиляція класифікується за наступними ознаками:
- за способом переміщення повітря: природна, штучна і суміщена;
- за напрямком повітряного потоку: приточна, витяжна і приточно-витяжна;
- за місцем дії: загальнообмінна, місцева і комбінована;
- за призначенням: робоча і аварійна.
Важливо розуміти, що розглянуті питання необхідні для вирішення завдань БЖД:
- ідентифікації небезпек. Розпізнання небезпек, встановлення можливих причин і наслідків, кількісна та якісна оцінка ризиків неможливі без розуміння фізичних процесів та відповідного математичного апарату;
- вжиття заходів превентивної безпеки. Попередження дії факторів
небезпеки неможливе без знання методів та засобів захисту людини;
- ліквідації негативних наслідків впливу факторів небезпек;
- створення комфортного стану довкілля, наприклад, за допомогою системи "розумний дім".