Bartłomiej Mazurek

Adam Todryk

I TME

SZCZECIN

TEMAT: Badanie składu powietrza w ładowniach statków oraz przestrzeni magazynowej

Powietrze zawiera składniki występujące w stężeniach stałych i zmiennych, biologicznie czynne i bierne. Biologicznie czynnym i stałym składnikiem powietrza jest tlen, który ma największy wpływ na czynności życiowe organizmu ludzkiego. Zapas tlenu w organizmie wynosi ok. 1 dm, co wystarcza na ok. 4 min. Zmiany w zdolności do pracy występują po obniżeniu stężenia tlenu w powietrzu poniżej 17 %. Do tych warunków organizm przystosowuje się przez zwiększenie wentylacji płuc i przyspieszenie rytmu serca.

Do stałych, biologicznie biernych składników powietrza należą azot i gazy szlachetne, których stężenie w powietrzu wynosi 79 procentów objętościowych.

Do zmiennych, biologicznie czynnych składników powietrza należą dwutlenek węgla i ozon.

Stężenie CO w powietrzu wynosi 0.03 proc. objętościowych i może znacznie wzrosnąć w pomieszczeniach zamkniętych. Niebezpieczne dla organizmu stężenia COmogą powstawać przy niedostatecznej wymianie powietrza i zachodzących jednocześnie procesach spalania lub utleniania. Maksymalne stężenie CO, tolerowane przez dłuższy czas, wynosi 0.8-1.5 proc. objętościowych. Niebezpieczne dla życia jest wdychanie powietrza zawierającego więcej niż 5 proc. obj. CO

Ozon należy do gazów najbardziej chemicznie i toksycznie aktywnych. jego zawartość w powietrzu świeżym wynosi 0.001 ppm (ang. ppm - parts per milion - część na milion) i może wzrosnąć (np. wskutek wyładowań elektrycznych). Przy stężeniu 0.2 ppm ozon działa drażniąco na drogi oddechowe, wywołuje kaszel, senność, znużenie.

Negatywny wpływ na organizm mają również pyły wprowadzone przez drogi oddechowe, a ich szkodliwość zależy od rodzaju płynu, wielkości ziaren , ich ciężaru właściwego, stopnia zapylenia i czasu narażenia. Dla substancji przenikających do organizmu przez drogi oddechowe, opracowano wartości najwyższych dopuszczalnych stężeń na stanowisku pracy, tzw. NDS.

NDS są równe stężeniom progowym (dawce) powodującej zaburzenia funkcji biologicznej organizmu, pomniejszonym o współczynnik bezpieczeństwa.

W przypadku pracy na zbiornikowcach może wystąpić zagrożenia wdychania par ropy naftowej, które również działają na organizm toksycznie. Nawet małe ilości przytępiają zmysł powonienia , mogą wywołać symptomy ograniczonej odpowiedzialności i oszołomienie, podobne do upojenia alkoholowego.

Stosunek składników par ropy naftowej może być różny i różna ich toksyczność. Jako ogólnie dopuszczalne stężenia dla tej pary przyjmuje się 500 części na 1 milion - 500 ppm (0.05 proc.).

Graniczne, dopuszczalne stężenie w powietrzu wynoszące 500 ppm nie przesądza o stanie toksyczności, ponieważ ropa naftowa zawiera siarkowodór, benzen lub organiczne związki ołowiu.

Siarkowodór jest gazem, jego pary znajdujące się w przestrzeni ulażowej ma stężenie wielokrotnie wyższe niż w płynnej surowej ropie. Potwierdzeniem wysoce toksycznego charakteru tego gazu jest bardzo niskie dopuszczalne stężenie w powietrzu, wynoszące 10 mg/m.

Jest on gazem palnym, lecz jego stężenie w powietrzu nie jest rejestrowane przez analizatory gazów palnych. Pomiary te dokonuje się specjalnym indykatorem.

Podczas transportu morskiego ładunków pochodzenia roślinnego i zwierzęcego w ładowniach statku przebiegają naturalne procesy biochemiczne, zachodzące w masie towarowej. Należy również uwzględnić procesy życiowe mikroorganizmów, które są przyczyną wydzielania się w określonym stopniu pary wodnej, produktów gazowych (np. CO, CO) oraz energii cieplnej, co w konsekwencji prowadzi do zmian warunków mikroklimatycznych w ładowni.

Oddychanie to proces polegający na utlenianiu węglowodanów, kwasów organicznych, alkoholi i tłuszczów przy udziale właściwych enzymów. Podczas oddychania wydziela się ciepło, CO, woda i czasami niewielkie ilości innych substancji. Proces ten przebiega według uproszczonego równania:

CO

Omówione procesy uzasadniają konieczność kontroli składu powietrza w ładowniach statków, również w przypadku transportu towarów pochodzenia roślinno-zwierzęcego.

W czasie transportu morskiego węgla zachodzą skomplikowane procesy fizykochemiczne, prowadzące do zmian składu atmosfery w ładowni. W wyniku tych reakcji nad powierzchnią węgla może gromadzić się CO, CO oraz metan. Wydzielająca się energia cieplna może doprowadzić do samozagrzania, a nawet samozapalenia węgla. Zjawiska te zależą do wielu czynników: skład ziarnowy węgla, skład petrograficzny, wpływy atmosferyczne, przewodnictwo cieplne, obecność zanieczyszczeń i mikroorganizmów. Na przebieg samozagrzewania wskazuje wzrost stężenia tlenu i dwutlenku węgla oraz podwyższenie temperatury masy węgla.

Metan powstaje w węglu w czasie uwęglania roślinnej substancji organicznej i występuje w postaci gazu zaabsorbowanego, tj. związanego fizykochemicznie z węglem oraz gazu swobodnego, zawartego w porach i szczelinach węgla. Jest gazem bezbarwnym, bez zapachy, lżejszym od powietrza i dlatego w ładowniach statków gromadzi się pod pokładem i pokrywami lukowymi oraz wszelkich zagłębieniach i nieregularnych różnych częściach ładowni. Metan posiada właściwości palne, a w odpowiednim stosunku z powietrzem tworzy mieszaninę wybuchowa. Granicę zapalności metanu z powietrzem wynoszą od 5 do 14 % metanu w powietrzu. W warunkach statkowych jako granicę wskazującą na powstanie niebezpiecznej koncentracji należy przyjąć 2% zawartości metanu w powietrzu ładowni. Jeżeli wystąpi większe stężenie należy stosować natychmiast wentylację wyłącznie powietrzem atmosferycznym. Nie wolno przewietrzać ładowni przy stężeniu metanu poniżej 2%, gdyż wprowadzenie dodatkowej ilości powietrza do masy węgla może przyczynić się do przyspieszenia procesów samozagrzewania.

Część doświadczalna:

Doświadczenie 1.

Badamy procentową zawartość CO w powietrzu przy użyciu Wykrywacza Rurkowego CO 0.5%

Wskaźnik zmienił barwę na fioletową

CO% objętości 5=91.7 mg/l

Doświadczenie 2.

Oznaczamy stężenie gazów palnych i tlenu w powietrzu za pomocą eksplozymetru MX11

Zawartość tlenu = 20.8%

Podłączamy pojemnik zawierający mieszaninę powietrza i metanu.

20.7%

20 LEL; 22 LEL

Sygnał alarmowy, który się pojawił wskazuje na sprawność działania instrumentu pomiarowego.

Doświadczenie 3.

Badamy zawartość metanu za pomocą eksplozymetru EX10

Początkowy wskaźnik 5

Zawartość w mieszaninie powietrza wynosi:

1. 7 LEL

2. 20 LEL

3. 19 LEL

100 jednostek LELA to górna granica wybuchowości dla metanu

100 LEL = 5%

%

20 LEL = 1%

19 LEL = 0.95%

Wnioski:

Z doświadczeń wynika, że nasza próbka powietrza zawiera 20 LELI metanu, czyli 1% co jeszcze nie stanowi zagrożenia wybuchowego (doświadczenie. 3).

Ilość dwutlenku węgla też nie jest szkodliwa.

3

---