Ad 102 Gazy kopalniane duszące - własności i sposób ich pomiaru ?
Zatrucie gazami rozgranicza się na dwie grupy: gazem drażniącym i gazem duszącym.
Gazy drażniące powodują denaturację lub utlenianie białek, działając w większości na powierzchnię z którą mają kontakt. Do gazów takich można zaliczyć: chlor, dwutlenek siarki, amoniak, fosgen oraz tlenki azotu. Stężenia tych gazów, w zależności od czasu działania wywołują różne skutki, od drażnienia spojówek poprzez podrażnienia górnych dróg oddechowych do obrzęku płuc. W początkowej fazie zatrucia objawami będą: łzawienie, światłowstręt i pieczenie oczu, oraz kaszel i kichanie. W późniejszej fazie, po trwającym do kilku godzin okresie bezobjawowym może wystąpić obrzęk płuc oraz piekący ból w klatce piersiowej i duszność.
Gazy duszące działają dwojako. Zmniejszają cząstkowe ciśnienie tlenu w atmosferze poprzez swoją obecność (wodór, neon, hel, azot, metan, argon), lub działają chemicznie na organizm, powodując zmniejszenie w nim poziomu tlenu (tlenek i dwutlenek węgla, siarko- i cyjanowodór). Pierwsze dwa z nich są bezwonne.
Siarkowodór ma intensywny zapach zgniłych jaj i swoim działaniem uniemożliwia oddychanie w komórce blokując enzymy oddechowe.
Cyjanowodór ma zapach gorzkich migdałów, blokuje układy oddechowe komórek co pomimo dostatecznej ilości tlenu prowadzi do niedotlenienia komórki, która się po prostu dusi.
Dwutlenek węgla jest gazem cięższym od powietrza i z tego powodu zalega nad samą ziemią oraz w zagłębieniach. Poprzez narastający poziom tego gazu w organizmie prowadzi do kwasicy oddechowej, czego wynikiem jest obrzęk mózgu i utrata przytomności.
Tlenek węgla uniemożliwia przyłączanie tlenu do hemoglobiny poprzez około 300razy silniejsze od tlenu łączenie się z nią tworząc tzw. karboksyhemoglobinę. Objawami zatrucia tlenkiem węgla są bóle i zawroty głowy oraz nudności i wymioty, niepokój, zobojętnienie na niebezpieczeństwo i osłabienie, blada skóra, utrata świadomości oraz drgawki.
Poszkodowanego należy jak najszybciej wynieść na świeże powietrze i kontrolować jego podstawowe funkcje życiowe. Sami w strefie zagrożenia musimy przebywać jak najkrócej (najlepiej wstrzymując oddech).
Pamiętać musimy również o tym, aby nie włączać urządzeń elektrycznych oraz nie zapalać ognia (zagrożenie wybuchem).
Do każdego przypadku musimy wezwać karetkę pogotowia.
Takie samo postępowanie jest przy zatruciu gazem ziemnym (próba samobójstwa lub nieszczelna instalacja gazowa)
W tym wypadku, jeśli nam starczy odwagi, należy wyłączyć dopływ do palnika, lub całkowicie odłączyć gaz zaworem głównym !!!
Ad 107 Do czego służyła w przeszłości i do czego służy obecnie górnicza lampa benzynowa - lampa bezpieczeństwa ?
lampa wskaźnikowa benzynowa - wychodząca z użytku ręczna lampa górnicza płomienna, stosowana jako detektor metanu (również dwutlenku węgla lub braku tlenu), zaopatrzona w górnej części w podwójną siatkę drucianą, zabezpieczającą przed przedostaniem się płomienia na zewnątrz lampy.
Ad 103 Gazy kopalniane trujące - własności i sposób ich pomiaru ?
Trucizną nazywamy taki związek chemiczny, który po dostaniu się do organizmu człowieka wywołuje zaburzenia czynnościowe różnego stopnia albo wywołuje uszkodzenia organiczne, a w następstwie zaburzenia czynnościowe.
Trucizny mogą wnikać i dostawać się do organizmu człowieka przez:
przewód pokarmowy, drogi oddechowe i płuca,
nieuszkodzoną skórę i błony śluzowe,
uszkodzoną skórę lub błony śluzowe bezpośrednio do krwioobiegu.
Zawartość trucizn gazowych określa się w miligramach na litr (mg/l), lub w % objętościowych lub w “ppm” (z ang. "part per million”) - w częściach na milion części powietrza.Tlenek węgla - CO
Zatrucie tlenkiem węgla powoduje szereg objawów, takich jak:
uczucie ucisku i bóle głowy,
uczucie tętnienia w skroniach i zaburzenia równowagi,
zawroty głowy,
zaburzenia wzroku,
nudności,
wymioty,
ogólne osłabienie,
utrata przytomności,
śmierć.
Górnicze przepisy bezpieczeństwa dopuszczają w miejscach pracy zawartość tlenku węgla maksymalnie 0,0026 % objętościowo.
Dwutlenek węgla CO2
Dwutlenek węgla nie jest gazem trującym lecz duszącym, pozbawiającym organizm ludzki tlenu.
Przy zawartości:
4 % objętościowo dwutlenku węgla w powietrzu pojawiają się bóle i zawroty głowy, szum w uszach, następuje wzrost ciśnienia krwi oraz pojawia się niepokój, lęk,
przy 5 % do 8 % CO2 występuje znaczne przyśpieszenie i pogłębienie oddychania, występują duszności,
powyżej 8 % CO2 we wdychanym powietrzu występuje utrata przytomności, sinica, porażenie oddychania,
przy dużych stężeniach CO2 przy równoczesnym braku tlenu śmierć następuje w ciągu 5 do 10 minut.
Górnicze przepisy bezpieczeństwa dopuszczają w miejscach pracy zawartość dwutlenku węgla maksymalnie 1,0 % objętościowo.
Tlenki azotu
stanowią mieszaninę NO, NO2, N2O4, N2O5. Najbardziej trwałymi w powietrzu są NO2 i N2O4.
• Objawy zatrucia tlenkami azotu występują po kilku, a nawet po kilkunastu godzinach.
• Oddychając powietrzem skażonym tlenkami azotu nie odczuwa się żadnych groźniejszych objawów, prócz kaszlu i podrażnienia błon śluzowych.
• Po kilku lub kilkunastu godzinach występują objawy silnych duszności, silnego kaszlu z wyksztusinami pienistej krwawej plwociny, wymioty, sinica i śmiertelna trwoga. Zatrucia z takimi objawami najczęściej kończą się śmiercią.
Górnicze przepisy bezpieczeństwa dopuszczają w miejscach pracy zawartość tlenków azotu maksymalnie 0,00026 % objętościowo.
siarkowodór H2S
powoduje porażenie mechanizmu oddychania komórkowego przez zablokowanie enzymów, podobnie jak przy trującym działaniu cyjanowodoru.
• Oddychanie powietrzem skażonym siarkowodorem w większych stężeniach powoduje porażenie ośrodka oddechowego, utratę przytomności i śmierć.
• Oddychanie powietrzem zawierającym 0,06% siarkowodoru powoduje w ciągu 1/2 godziny śmierć.
• Niższe stężenia siarkowodoru w powietrzu wynoszące ok. 0,005% działają silnie drażniąco na spojówki oczu, powodując ich przekrwienie, łzawienie, obrzęk, ból i światłowstręt oraz wyzwalają silny kaszel.
Górnicze przepisy bezpieczeństwa dopuszczają w miejscach pracy zawartość siarkowodoru maksymalnie 0,0007 % objętościowo.
Dwutlenek siarki SO2
Długotrwałe oddychanie powietrzem zawierającym dwutlenek siarki powoduje podrażnienie dalszych odcinków dróg oddechowych ze wszystkimi jego następstwami, takimi jak:
• przekrwienie,
• wysięk,
• silny kaszel,
• obrzęk płuc,
• a nawet uduszenie.
Górnicze przepisy bezpieczeństwa dopuszczają w miejscach pracy zawartość dwutlenku siarki maksymalnie 0,00075 % objętościowo.
Ad104 Gazy wybuchowe - własności i sposób ich pomiaru ?
Metan, gaz błotny, gaz kopalniany, CH4, najprostszy węglowodór nasycony (z grupy alkanów, czyli parafin), gaz o temperaturze skraplania -164°C, bezbarwny, bez zapachu, palny (pali się niebieskim płomieniem, ciepło spalania 1 kg metanu - 55600 kJ; z powietrzem tworzy mieszaniny wybuchowe).Główny składnik gazu ziemnego, gazów występujących w kopalniach i gazów powstających przy beztlenowym rozkładzie szczątków organicznych (ognie błędne).
Powszechnie stosowany jako paliwo, a także w syntezie organicznej. Metan powstaje w wyniku fermentacji celulozy pod wpływem bakterii metanowych. W laboratoriach metan najczęściej otrzymuje się przez ogrzewanie mieszaniny wodorotlenku sodu z octanem sodu: NaOH + CH3COONa → CH4 + Na2CO3. Jest jednym z gazów powodujących efekt cieplarniany.
Największym dostarczycielem metanu do atmosfery jest rolnictwo (uprawa ryżu, hodowla bydła).
Butan, C4H10, acykliczny węglowodór nasycony (alkan); palny, bezbarwny gaz rozpuszczalny w wodzie, alkoholu etylowym i eterze dietylowym; temperatura wrzenia 0°C. Występuje w ropie naftowej i gazie ziemnym. Wykorzystywany jest w syntezie organicznej, jako paliwo pędne, do produkcji kauczuku syntetycznego itp.
Ad 105 to jest mieszanina stechiometryczna ?
Liczba stechiometryczna reakcji (współczynnik stechiometryczny) - Określa liczbę cząsteczek w równaniu reakcji.
Mieszanina stechiometryczna to współczynnik nadmiaru powietrza lambda określa stosunek masy powietrza w jakiej spalane jest paliwo, do ilości masy powietrza jaka potrzebna jest co całkowitego spalenia paliwa.
Ad 106 Zasady pomiaru CO i CO2 ?
Pomiary stężenia CO2 dokonywane są za pomocą specjalistycznych czujników, których zasady działania oparte są o określone metody pomiaru. Do najbardziej powszechnych czujników zaliczamy:
Czujniki elektrochemiczne Czujniki tego typu oparte są na reakcji zachodzącej pomiędzy dwoma elektrodami czujnika. Jedna z nich stanowi elektrodę odniesienia, natomiast druga jest elektrodą pomiarową, której potencjał zależy od stężenia dwutlenku węgla. Ze względu na stosowanie stałych elektrolitów w tego typu czujnikach, do prawidłowej pracy wymagają one wysokiej temperatury. Dodatkowym elementem jest więc grzałka utrzymująca temperaturę elementu pomiarowego w zakresie od 300 do 600°C.
Czujniki elektrochemiczne posiadają wyższą od pozostałych typów czujników granicę detekcji CO2. Główną ich wadą jest ograniczona żywotność elementu pomiarowego wynosząca ok. 2 lata. Znajdują one zastosowanie głównie w przemyśle. Dla potrzeb artykułu, analiza tego typu czujników i całej metody pomiaru wydaję się wystarczająca.
Skupmy się zatem na czujnikach wykorzystujących podczerwień do pomiarów stężenia CO2.
, Czujniki wykorzystujące podczerwień, które występują w dwóch zasadniczych wersjach:
Czujniki foto-akustyczne CNa skutek działania źródła podczerwieni, dochodzi do wibracji cząsteczek dwutlenku węgla. W wyniku tego, dochodzi do zmian ciśnienia. Zmiany te rejestrowane są przez mikrofon i przetwarzane na sygnał wyjściowy. Niestety, system ten jest czuły na zmiany ciśnienia oraz odbite dźwięki i wibracje. Dodatkowo, obróbka informacji z czujnika na sygnał wyjściowy, jest dość skomplikowana.
Czujniki niedyspersyjnej absorpcji podczerwieni (NDIR)
Czujniki te pracują na zasadzie podczerwieni, która w wąskim zakresie długości swoich fal jest absorbowana przez dwutlenek węgla. Część energii promieniowania zostaje zaabsorbowana przez badany gaz, a pozostała część dociera do detektora. Zastosowanie filtra daje pewność, że badanym gazem jest tylko i wyłącznie interesujący nas dwutlenek węgla. Poniższy wykres przedstawia współczynnik absorpcji dla różnych typów gazów. Dla dwutlenku węgla największy współczynnik absorpcji występuje przy ok. 4,3µm.