Дослідження загазованості атмосферного повітря
Мета: Вивчити теоретичний матеріал, засвоїти методику визначення концентрації шкідливих газів і парів у повітрі, визначити фактичну їх концентрацію, порівняти з допустимими нормами і зробити відповідні висновки.
Теоретичні відомості
Атмосферне повітря - це суміш 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 до роту забрудненими руками.
За характером впливу на організм людини хімічні речовини поділяються на:
- загально токсичні, що викликають отруєння всього організму та впливають на окремі системи людського організму (наприклад, на кровотворення, центральну нервову систему). До них належать ртуть, оксид вуглецю, селітра, концентровані розчини кислот, толуол, аміни;
- подразнюючі, 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 – кардіотоксичної дії (солі калію, кобальту, кадмію);
- нервові, що спричиняють порушення психічної активності людини (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 яких декілька годин, що призводить до подразнення у носі, ротової порожнини, головного болю, задухи, загальної слабості, зниження температури.
Для послаблення впливу шкідливих речовин на організм людини, встановлені гранично допустимі концентрації (ГДК). ГДК деяких шкідливих речовин у повітрі робочої зони приведені в табл. 4. додатку.
ГДК (мг/м3) шкідливої речовини – це максимальний вміст шкідливої речовини в одиниці об'єму повітря, який протягом 8-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 у повітрі робочої зони шкідливі речовини поділяються на чотири класи небезпеки:
- надзвичайно небезпечні: ГДК менше 0,1 мг/м3 (свинець, ртуть, озон, бензопілен, фосген);
- високо небезпечні: ГДК 0,1-1,0 мг/м3 (кислота сірчана та соляна, хлор, їдкі луги, оксиди азоту, йод, марганець, бензол);
- помірно небезпечні: ГДК 1,0-10,0 мг/м (толуол, ксилол, спирт метиловий, тютюн, ангідрид сірки);
- мало небезпечні: ГДК понад 10,0 мг/м3 (ацетон, аміак, бензин, гас, оксид вуглецю, етиловий спирт, скипидар).
В списку ГДК, поряд з величиною нормативу, може стояти літера, яка вказує на особливість дії цієї речовини на організм людини.
О - гостро направленої дії;
A - 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+ ... + С3/ГДК3 
1, (2.1)
де С1, С2, ... С3 – фактичні концентрації шкідливих речовин у повітрі, мг/м3; ГДК1, ГДК2, ... ГДК3 – гранично допустимі концентрації (табличні дані) шкідливих речовий, мг/м3.
До шкідливих речовин односпрямованої дії відносяться шкідливі речовини, які близькі за хімічною будовою та характером впливу на організм людини.
Шкідливі речовини у виді газів, парів, аерозолів проникають в організм людини головним чином через органи дихання. Цей шлях дуже небезпечний тому, що шкідливі речовини потрапляють у кров, а саме в велике коло кровообігу і розносяться по всьому організм. 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 0,16% СО в повітрі отруєння наступає через 1 год., а при концентрації СО 0,4% смертельно небезпечно навіть при короткочасному перебуванні. Необхідно також відзначити, що СО сприяє відкладанню ліпідів на стінах кровоносних судин, погіршуючи їх прохідність, особливо в коронарних судинах серця і головного мозку.
Азоту оксиди (N0, N02) – надзвичайно небезпечні гази. Велика їх концентрація 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, що 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 в 1м2. Концентрація бензину 3-4 г/м3 через 2-3 хв. викликає кашель, виділення сліз; концентрація 30-40 г/м3 призводить до отруєння із втратою свідомості після 3-4 вдихів.
Сірки двооксид (сірчаний ангідрид, SO2) – 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 (H2S) – викликає порушення внутрішньо тканинного дихання, тканини перестають засвоювати кисень. При концентрації 0,02% вже через 5-10хв. 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. 5. 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 загальної обмінної вентиляції, кондиціювання 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 в лабораторних умовах (хроматографічного, фото колориметричного). 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 індикатора в результаті дії відповідної шкідливої речовини) і дозволяє швидко із достатньою точністю визначити концентрацію шкідливої речовини безпосередньо у робочій зоні.
Для цього методу використовують газоаналізатори УГ-2, ГХ-4 та інші.