Помощникам промышленно-санитарных врачей приходится принимать участие в отборе проб воздуха на промышленных предприятиях для исследования содержания в них пыли и токсических веществ (газов, паров и аэрозолей), а также самим производить этот отбор проб.
При этом важное значение имеет определение точек отбора проб и организация самой работы по отбору проб. Для правильной характеристики состояния загрязненного воздуха в производственных помещениях место отбора проб должны выбираться на рабочих местах, подлежащих обследованию на уровне 1,5 м от пола, т. е. на уровне дыхания рабочего. При этом учитывая большую подвижность воздушной среды производственных помещений и неравномерность распределения в ней загрязняющих веществ, следует приборы для отбора проб воздуха располагать по возможности ближе к постоянному месту пребывания во время работы рабочего, в то же время не мешая ему выполнять производственные операции. Для лучшей характеристики состояния воздушной среды в пунктах отбора проб следует на протяжении рабочей смены производить по два – три отбора проб: в начале, в середине и конце смены. Производить в одном и том же пункте отбора проб двух параллельных проб нет никакой необходимости. Для оценки распространения загрязнений воздуха по рабочему помещению производят в ряде случаев одновременно отбор проб воздуха на самом рабочем месте и на расстоянии 1-2 м от него. Во всяком случае необходимо в период отбора проб воздуха в рабочем помещении производить забор пробы в нейтральной точке помещения – месте, удаленном от основных источников загрязнения.
При взятии проб воздуха на запыленность и загрязнение его токсическими веществами необходимо обязательно производить измерения температуры и относительной влажности воздуха в месте отбора проб.
Для получения результатов исследования воздуха, могущих характеризовать действительное состояние загрязнения воздуха, и правильной гигиенической трактовки этих результатов необходимо при отборе проб составлять краткое санитарное описание условий, при которых производилось исследование воздуха. В этом описании необходимо указывать: технологический процесс и его стадии в моменты отбора проб, степень загруженности производственного оборудования, наличие герметичности оборудования или укрытий мест выделения вредностей, состояние вентиляции, время отбора проб, а также, сколько времени от начала смены производится этот отбор (если процесс производится круглосуточно, в описании следует указать и это). Если в момент отбора проб воздуха наблюдались какие-либо отклонения от нормального хода технологического процесса, следует отметить со слов лица технического надзора, присутствующего при отборе проб, в чем состоит это отклонение. Вообще же говоря, следует организовать отбор проб воздуха при полной загрузке оборудования и правильно идущем технологическом процессе, так как задачей гигиенического исследования состояния загрязненности воздуха является определение обычных условий, а не случайно возникших в день производства исследований, так как в результате неправильно организованной работы по отбору проб воздуха можно получить заниженные или завышенные показатели загрязненности воздушной среды, и сделать вследствие этого неправильные выводы о состоянии условий труда в обследуемом рабочем помещении.
Чтобы избежать этого, необходимо перед выходом на предприятие для исследования детально ознакомиться с ходом технологического процесса обследуемого производства, отметить участки, где возможны выделения в воздухе пыли и токсических веществ, и составить план проведения отбора проб. При этом, если воздух производственного помещения загрязняется несколькими веществами, особенно одинаково влияющими на организм человека (например, растворителями разного состава), следует производить отбор проб воздуха на все эти вещества и при составлении гигиенического заключения по результатам исследований учитывать суммарную загрязненность воздуха этими веществами, ориентируясь на наиболее токсические вещества, входящие в состав загрязнений воздуха.
Способы отбора проб воздуха делятся на две основные группы:
а) аспирационный
б) способ заполнения различных сосудов исследуемым воздухом.
В основе аспирационного способа лежит протягивание воздуха через поглотительные среды, предназначенные для задержания исследуемого вещества. При этом способе в поглотителе можно сконцентрировать значительное количество этого вещества, что облегчит в дальнейшем проведение химического анализа для его определения. Результаты анализов проб, отобранных этим способом, характеризуют среднее загрязнение воздуха за период взятия пробы.
При отборе проб воздуха аспирационным способом нужно следить за скоростью просасывания исследуемого воздуха через поглотитель. Для большинства газов и паров эта скорость равняется 15-30 л/час. В отдельных случаях допускается большая скорость (до 100 л).
Для отбора проб воздуха аспирационным способом применяются аспираторы или воздуходувки, приводимые в движение электромоторами.
Аспиратор (рис. 15) состоит из двух стеклянных бутылей емкостью 5-6 л каждая, градуированных по 0,5 л, отверстие бутылей закрывают резиновыми пробками, через которые вставляют стеклянные трубки. Внутренний конец одной из трубок заканчивается под пробкой, не доходя до уровня воды. Внутренний конец второй трубки доходит почти до дна бутылки (немного ниже нулевого деления шкалы). Наружные концы обеих трубок загнуты под углом 60°. Наружные концы длинных трубок соединены резиновой трубкой. На наружные концы коротких трубок надеты отрезки резиновых трубок длиной 0,5 м. Вся собранная система аспиратора должна быть герметична, чтобы не было подсоса воздуха через неплотности.
Рис. 15. Схема установки для отбора проб воздуха аспирационным способом.
При пользовании аспиратором в одну бутыль наливают воду до верхней отметки. К короткой трубке этой бутыли подсоединяют поглотительный прибор. Резиновая трубка, соединяющая длинные стеклянные трубки бутылей, должна быть зажата винтовым зажимом. Бутыль, заполненную водой, ставят на возвышение и открывают зажим. При вытекании воды из нее создается разрежение, за счет которого в бутыль входит через поглотитель воздух обследуемого помещения. Скорость протягивания воздуха регулируется с помощью винтового зажима. Так как требуемый объем просасываемого воздуха обычно превышает объем бутыли, периодически по мере опорожнения верхней бутыли меняют их местами, предварительно закрыв винтовой зажим и пересоединив бутыли с поглотительными приборами. С помощью аспираторов можно просасывать воздух с любой скоростью (до 60 л/час).
Электрические воздуходувки позволяют просасывать воздух с еще большими скоростями. Количество протянутого с их помощью воздуха учитывается либо газовыми счетчиками, либо реометрами, включаемыми между поглотительным прибором и воздуходувкой.
СПОСОБ ЗАПОЛНЕНИЯ СОСУДОВ
Исследуемым воздухом применяется для одномоментного отбора проб. Для этого применяются бутыли емкостью 1-5 л. При мокром способе бутыль заполняют жидкостью, не растворяющей исследуемые вещества, и закрывают резиновой пробкой с двумя отверстиями, через которые вставлены две стеклянные трубки: короткая и длинная, доходящая до дна бутыли. На наружные концы трубок надеты резиновые трубочки с зажимами. В месте взятия пробы воздуха бутыль опрокидывают, жидкость из нее вытекает через короткую трубку, а через длинную входит исследуемый воздух. По заполнении бутыли воздухом зажимы на резиновых трубочках закрывают и затыкают их отверстия стеклянными палочками.
При сухом способе исследуемый воздух в десятикратном объеме продувают с большой скоростью через пустую сухую бутыль при помощи аспиратора или воздуходувки, после чего в бутыль наливают поглотительный раствор и плотно ее закрывают.
Если можно ограничиться для анализа небольшим объемом воздуха (100-200 см3), употребляют газовые пипетки. Воздух через них продувается при помощи резинового баллона, насоса или аспираторов.
В бутыли и в газовые пипетки исследуемый воздух может быть забран и вакуумным способом. Предварительно из них вакуум-насосом откачивают воздух до остаточного давления в 20-50 мм рт. ст. На месте забора пробы открывают кран на стеклянной трубочке, опущенной в бутыль, или винтовой зажим, или кран на газовой пипетке и исследуемый воздух заполняет пустой сосуд.
Поглотительные приборы, применяемые для задержки исследуемого вещества в отбираемой пробе воздуха, бывают разных типов (рис. 16). В основном они представляют собой стеклянные пробирки, запаянные сверху с впаянными двумя стеклянными трубочками: длинной, через которую поступает из помещения исследуемый воздух, и короткой, присоединяемой к аспиратору или через реометр к воздуходувке. В нижнюю часть поглотителя наливается поглощающая жидкость, через которую барботирует исследуемый воздух. В некоторых модификациях поглотителей (Полежаева) нижняя часть пробирки сужена для увеличения столба поглощающей жидкости.
Рис. 16. Поглотительные приборы:
а – Петри; б – Полежаева; в – с пористой пластинкой; г – Гернет; д – Рихтера.
В качестве примера разных способов отбора проб воздуха ниже приводятся способы отбора проб на содержание в воздухе некоторых веществ (свинец, ртуть, бензол).
Свинец
Согласно техническим условиям на метод определения содержания свинца и его соединений в воздухе (ТУ 122–1/326), утвержденным Главной государственной санитарной инспекцией СССР 30/IX 1959 г., для отбора проб воздуха на свинец применяются: плексигласовый или металлический патрон (рис. 17), электроаспиратор, реометр на скорость до 25 л/мнн, фильтры бензольные бумажные или из перхлорвиниловых волокон, проверенные на отсутствие иона свинца.
Рис. 17а. Металлический патрон для бумажного и других фильтров.
Рис. 17 б. Плексигласовый патрон для бумажного и других фильтров.
Отбор проб производят на бумажный фильтр или фильтр из перхлорвиниловых волокон, помещенных в патрон. Скорость протягивания воздуха 20 л/мин. При содержании свинца в воздухе в пределах допустимой концентрации (0,01 мг/м3) протягивается не менее 500 л исследуемого воздуха.
Ртуть
По техническим условиям на метод определения содержания паров ртути в воздухе (ТУ 122–1/196), утвержденным Главной государственной санитарной инспекцией СССР 7 мая 1958 г., применяются: приборы поглотительные, аспираторы или воздуходувки с реометрами и поглощающий раствор, приготовленный из очищенного возгонкой кристаллического йода (2,5 г) и йодид кальция (30 г), растворенных в 1 л дистиллированной воды.
Поглощение паров ртути производят со скоростью 2 л/мин в два последовательно соединенных поглотителя а или в с 10 мл поглощающего раствора в каждом. Можно применять один поглотитель в и просасывать воздух со скоростью 10 л/мин или поглотитель и просасывать воздух со скоростью 4-5 л/мин. При содержании в воздухе паров ртути в количествах, близких к предельно допустимым (0,01 мг/м3), необходимо отобрать не менее 60 л воздуха.
Бензол
По техническим условиям на метод определения содержания паров бензола в воздухе (ТУ 122–1/198), утвержденным Главной государственной санитарной инспекцией СССР 7 мая 1958 г., для отбора проб воздуха применяются: поглотительные приборы или бутыль емкостью 0,5–1 л с притертой пробкой и с краном, аспиратор и вакуум-насос а также поглощающий раствор, в качестве которого используют нитрационную смесь, приготавливаемую путем разведения 10 г нитрита аммония в 100 мл серной кислоты удельного веса не ниже 1,82.
Отбор проб воздуха можно производить двумя способами: аспирационным и вакуумным.
В первом случае исследуемый воздух со скоростью 10 л/час протягивают через два последовательно соединенных поглотителя б с 2 мл нитрационной смеси в каждом. Для анализа отбирают не более 3 л воздуха. Непосредственно у источника выделения паров бензола достаточно отобрать 0,5-1 л воздуха.
Во втором случае в эвакуированную бутыль емкостью 0,5-1 л наливают 8 мл нитрационной смеси и с помощью вакуум- насоса откачивают воздух. При отборе пробы воздуха на отводной трубке бутыли открывают зажим и по истечении 1–2 минут его закрывают. Бутыль оставляют на 1-2 часа, время от времени встряхивая и омывая раствором стенки бутыли. Вакуумный способ отбора проб применяется при пневматической окраске и во всех случаях, когда бензол находится в воздухе в виде аэрозоля.
ЗАПЫЛЕННОСТЬ ВОЗДУХА
В настоящее время лабораторией промышленных аэрозолей Института гигиены труда и профессиональных заболеваний АМН СССР разработана методика определения запыленности воздуха с 'использованием фильтров АФА-В-10 из ткани ФПП-15, утвержденная в 1964 г. Главным санитарно-эпидемиологическим управлением Министерства здравоохранения СССР в качестве технического условия на метод определения запыленности воздуха.
Принцип, заложенный в этой методике,, заключается в протягивании определенного объема запыленного воздуха через фильтры с последующим определением привеса фильтра и расчета концентрации пыли в весовых единицах на единицу объема воздуха.
Фильтр АФА-В-10 (аналитический фильтр аэрозольный для весового анализа с рабочей площадью 10 см2) применяется в виде комплекта, состоящего из собственно фильтра и металлической кассеты (рис. 18), обеспечивающей герметизацию фильтра в патроне. Края фильтра опрессованы. Зарядка кассет фильтрами производится в лаборатории.
Рис. 18. Кассета для закрепления фильтров АФА-В-10:
1 – корпус; 2 – кольцо-прокладка; 3 – зажимная гайка; 4 – ключ.
Изготовляются фильтры АФА-В-10 в виде комплекта, состоящего из собственно фильтра и бумажных колец. Фильтры могут быть использованы как с кассетами, так и без них. В последнем случае кассету заменяет бумажное защитное кольцо.
Для отбора проб воздуха применяют специальный патрон (рис. 19), сделанный из антикоррозийных материалов, предпочтительно из алюминия или пластмассы. Перед бЗятием проб в лаборатории проверяют исправность аппаратуры и взвешивают фильтры на аналитических весах (после выдерживания фильтров в условиях комнатной температуры и влажности в течение 40–60 минут). После взвешивания фильтры помещают в корпуса кассет, сверху накладывают кольцо-прокладку и затягивают гайкой. Собранные кассеты заворачивают в кальку и укладывают в ящик для переноски.
Рис. 19. Патрон для отбора проб пыли на фильтры АФА-В-10:
1 – корпус патрона; 2 – гайка.
На месте взятия пробы воздуха патрон укрепляют в штатив (или другим способом) и соединяют резиновыми трубками последовательно с реометром и воздуходувкой (рис. 20) или другим аспирационным прибором. Затем фильтр в кассете вставляют в патрон и закрепляют в нем прижимной гайкой. Включают аспирационный прибор и устанавливают необходимый расход воздуха по реометру, который может быть доведен до 100 л/мин. Продолжительность взятия пробы зависит от степени запыленности воздуха, скорости отбора пробы и необходимой навески пыли на фильтре и вычисляется по формуле:
t = (α х 1000): (с х Q),
где t – продолжительность взятия проб в минутах; α – минимально необходимая навеска пыли на фильтре в миллиграммах; с – предполагаемая или предельно допустимая концентрация пыли в мг/м3 воздуха; Q – расход воздуха в л/мин.
Рис. 20. Схема установки для отбора весовой пробы пыли:
1 – воздуходувка; 2 – реометры; 3 – патроны.
Минимально необходимая навеска пыли на фильтре 1 мг, максимальная навеска рекомендуется не больше 25 мг.
После окончания взятия пробы на фильтр производят смену кассет. Освободившийся патрон подготавливается для взятия новой пробы.
В лаборатории фильтры снова выдерживают в исходных условиях и взвешивают на тех же весах. Если отбор проб происходил в условиях повышенной влажности воздуха (около 100%), следует перед взвешиванием поместить фильтры в эксикатор не менее чем на 2 часа или термостат при 55-60° на 20-30 минут, а затем 40-60 минут выдержать в условиях комнатной температуры и влажности.
Запыленность воздуха вычисляется по формуле:
n=[(q2 – q1) x 1000]: (Q x t),
где n – весовая концентрация пыли в мг/м3 воздуха; q1 – вес чистого фильтра в миллиграммах; q2 – вес фильтра с пылью в миллиграммах; t – продолжительность взятия пробы в минутах; Q – расход воздуха в л/мин.
Для оценки полученных результатов необходимо сравнить их с табл. 64 предельно допустимых концентраций.
Рис. 21. Пневмометрическая трубка:
1 – внешний вид; 2 – продольный разрез; 3 – поперечный разрез;
а – отверстие для измерения полного давления; б–отверстие для измерения статического давления;
в – полость наружной трубки; г – полость внутренней трубки.
КОНТРОЛЬ ЗА ВЕНТИЛЯЦИОННЫМИ УСТАНОВКАМИ
Проверка эффективности вентиляции должна производиться только после того, как вентиляционные установки будут приведены в исправное состояние. У приточных установок должны быть открыты клапаны в отверстиях для поступления воздуха, исправны калориферы. Следует проверять температуру и давление поступающей в них воды или пара, а также чистоту подаваемого воздуха. Загрязнение последнего может зависеть либо от забора наружного загрязненного воздуха, либо от загрязнения его в приточной камере. Необходимо также измерять температуру и скорость движения воздуха, выходящего из патрубков в рабочее помещение.
При проверке действия вытяжных устройств главное внимание должно быть уделено на герметичность воздуховодов, особенно в местах присоединения патрубков к укрытиям и магистральным воздуховодам, а также на плотность соединений во флянцах воздуховодов и на отсутствие в воздуховодах скоплений пыли и грязи. Все всасывающие отверстия должны быть открыты, а устройства для очистки удаляемого из помещения воздуха находиться в исправном состоянии.
Для контроля за эффективностью вентиляционных установок определяется содержание в воздухе рабочих помещений пыли и газов при полностью работающем технологическом оборудовании.
Важное значение имеет и инструментальная проверка производительности (т.е. объема подаваемого или удаляемого воздуха) вентиляционных установок и соответствия ее проектным данным, для чего используются либо анемометры, либо пневматические трубки с тягомером. Помножая полученные анемометром скорости движения воздуха на площадь вентиляционного отверстия в квадратных метрах и 3600 (число секунд в часе), получим объем воздуха, проходящего через это отверстие. При наличии в отверстиях решеток для получения объема воздуха, проходящего через вытяжные отверстия, полученный результат умножают на коэффициент 0,8. Для получения объема воздуха, проходящего через приточные отверстия с решетками вместо площади вентиляционного отверстия, берут половину суммы габаритной площади отверстия и площади свободного сечения решетки.
Так как введение анемометра в воздуховоды изменяет характер воздушного потока, нельзя производить- им измерения скорости движения воздуха в воздуховодах. В таком случае применяются пневмо- метрические трубки (рис. 21) с тягомером (рис. 22) для определения динамического напора воздуха в воздуховодах, по которому вычисляется скорость движения воздуха. Эти измерения производятся специально обученным техническим персоналом вентиляционных групп промышленно-санитарных лабораторий санитарно-эпидемиологических станций или специальных вентиляционных лабораторий предприятий и ведомств. Самостоятельные измерения этими приборами силами помощников промышленно-санитарных врачей производить не рекомендуется, так как из-за неимения соответствующих знаний и навыков ими могут быть получены неправильные данные, не позволяющие дать оценку действительной производительности вентиляционных установок.
Рис. 22. Тягомер.