1. Wstęp

Przyrządy do pomiaru składu powietrza kopalnianego można podzielić na następujące grupy:

• aparatura laboratoryjna do analizy gazów,

• stacjonarne i przenośne analizatory gazów,

• wykrywacze i rurki wskaźnikowe.

Pobieranie próbek powietrza kopalnianego odbywa się z odpowiednich miejsc w górniczych wyrobiskach, do specjalnych naczyń zwanych pipetami. Wyróżnia się następujące rodzaje pipet:

• pipety szklane próżniowe,

• pipety szklane z pompką próżniową,

• pipety szklane napełniane wodą,

• pipety metalowe.

Rodzaje stężeń:

NDS - najwyższe dopuszczalne stężenie średnie ważone, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8h czasu pracy, przez okres aktywności zawodowej, nie powinno spowodować zmian w stanie jego zdrowia i jego przyszłych pokoleń.

NDSCH - najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe jako średnie, które nie powinno spowodować ujemnych zmian w stanie zdrowotnym pracownika i jego przyszłych pokoleń, jeżeli nie utrzymują się w czasie pracy nie dłużej niż 30 minut w czasie zmiany.

NDSP - najwyższe dopuszczalne stężenie progowe, którego ze względu na zagrożenie zdrowia i życia pracownika nie może być przekroczone na stanowisku pracy w żadnym momencie.

Wykrywacze z rurkami wskaźnikowymi.

Do prostego i szybkiego oznaczania ilościowego gazów w powietrzu kopalnianym służą wskaźniki rurkowe. Zasada ich działania jest oparta na metodzie kalorymetrycznej analizy chemicznej. Wskaźnik rurkowy składa się z bezbarwnej rurki szklanej, zatopionej na obu jej końcach i wypełnionej masą wskaźnikową. Do oznaczania poszczególnych gazów stosuje się różne rurki wskaźnikowe. Przed pomiarem odłamuje się zatopione końce rurki, wkłada do wykrywacza i przepompowuje się przez nią określone ilości badanego powietrza za pomocą wykrywacza harmonijkowego. Pompka tego przyrządu jest wykonana w kształcie mieszka, podczas jednego naciśnięcia zasysa około 100 cm³ powietrza. Przy przepływie powietrza zawierającego badany gaz przez wskaźnik rurkowy, masa wskaźnikowa ulega zabarwieniu. Długość zabarwionej masy wskaźnikowej jest miarą zawartości badanego gazu w powietrzu, co odczytuje się ze skali naniesionej na rurce. Dokładność pomiaru wynosi od 10 do 25%.

- Wskaźnik rurkowy CO

W Polsce produkowane są dwa typy wskaźników rurkowych tlenku węgla: 0,002% CO oraz 0,1% CO. Pierwszy wskaźnik 0,002% CO ma dwa zakresy wskazań, a mianowicie od 0,002% do 0,05% objętościowych CO, przy wykonaniu 10 zassań wykrywaczem, oraz od 0,02% do 0,5% objętościowych CO, przy wykonaniu jednego zassania. Drugi typ wskaźnika CO ma także dwa zakresy wskazań: od 0,1% do 0,3% objętości CO, przy jednym zassaniu wykrywaczem, i od 0,01% do 0,03% objętości CO przy wykonaniu 10 zassań wykrywaczem.

Obydwa typy wskaźników rurkowych mają podobną budowę. Wewnątrz rurki szklanej mieszczą się dwie warstwy: pierwsza tzw. ochraniająca, stanowi ją żel krzemowy nasycony kwasem siarkowym i pięciotlenkiem jodu. W warstwie tej pod wpływem działania tlenku węgla zassanego wraz z powietrzem zachodzi następująca reakcja chemiczna:

J₂O₅ + 5CO = 5CO₂ + J₂

Podczas zachodzącej reakcji chemicznej CO zostaje utleniony do CO₂ i wydziela się wolny jod, który zabarwia warstwę wskaźnikową na kolor zielony.

- Wskaźnik rurkowy CO₂

Produkuje się dwa typy tych wskaźników o zakresie wskazań od 0 do 5% obj. z podziałką co 0,5% jak i o zakresie wskazań od 0 do 18% z podziałką co 2%. Oba typy mają tylko jedną warstwę wskaźnikową, którą stanowi żel krzemowy nasycony hydrazyną i wskaźnikiem redoks. Pod wpływem przepływającego z powietrzem przez rurkę CO₂, w warstwie wskaźnikowej zachodzi następująca reakcja:

CO₂ + H₂O + NH₂ - NH₂ = NH₂ - NH₂ ⋅ H₂CO₃

Po reakcji warstwa wskaźnikowa zmienia zabarwienie z białego na kolor fioletowy. Długość zabarwienia wskaźnika jest miarą objętościowego stężenia CO₂ w badanym powietrzu.

2. Opis pomiarów

1. Pomiar CO₂

Badany gaz: wydychane z płuc powietrze oraz gaz laboratoryjny.

Dane techniczne wykrywacza: Wykrywacz rurkowy CO₂ - 0,5% jednorazowy,

• zakres pomiarowy: 0 - 5%,

• dopuszczalny błąd wskazań wynosi ± 25%,

• wymiary: średnica 7,3 mm, długość 134 mm, masa 0,0051 kg.

Wynik przeprowadzonego pomiaru: masa wskaźnikowa zabarwiła na fioletowo co świadczy o obecności w wydychanym z płuc powietrzu oraz w spalinach samochodowych dwutlenku węgla (CO₂).

	Zawartość CO2 [mg/m^3]	Zawartość CO2 [% obj.]
Wydychane z płuc powietrze	73300	4
Gaz laboratoryjny	9200	0,5
NDSCH	27000	1

Wnioski:

• przekroczenie NDSCH zawartości CO₂ w powietrzu wydychanym z płuc,

• brak przekroczenia NDSCH zawartości CO₂ w gazie laboratoryjnym, wystąpiło natomiast przekroczenie NDS (dopuszczalne 9000 mg/m³).

2. Pomiar powietrza w sali wykładowej

Do wykonania pomiaru użyto analizatora gazów TMX-410

CO [ppm]	337	264	327
O2 [%]	20,6	20,7	20,9
SO2 [ppm]	0	0	0
CH4 [%]	0	0	0

3. Pomiar CO

Badany gaz: spaliny samochodowe.

Dane techniczne wykrywacza: Wykrywacz rurkowy CO - 0,002% jednorazowy,

• posiada dwa zakresy pomiarowe: 0 - 0,05% i 0 - 0,5%,

• dopuszczalny błąd wskazań: ± 25%,

• wymiary: średnica 7,3 mm, długość 134 mm, masa 0,006kg.

Wynik przeprowadzonego pomiaru: masa wskaźnikowa zabarwiła na zielono co świadczy o obecności w spalinach CO.

	Zawartość CO [mg/m^3]	Zawartość CO [% obj.]
Spaliny samochodowe	210	0,018
NDSCH	180	0,015

Wniosek:

Na podstawie przeprowadzonego pomiaru stwierdzono przekroczenie NDSCH zawartości CO w spalinach samochodowych.

3. Obliczenia komputerowe

Substancje toksyczne.

W warsztacie mechanicznym o wymiarach 8 × 4 × 3,5m znajduje się jedno stanowisko spawalnicze. Osoba zatrudniona przy spawaniu stali węglowej (niskostopowej) elektrodą rutylową ma kontakt z dymami tlenków żelaza, manganu oraz azotu. W warsztacie nie ma wentylacji mechanicznej. Efektywny czas pracy (czas narażenia na warunki szkodliwe) wynosi 6h. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów stwierdzono stężenia gazów:

• Tlenki żelaza (mg/m³) : 4,3 ; 3,6 ; 3,3 ; 2,9 ; 2,8 ; 3,1

• Tlenki manganu (mg/m³) : 0,15 ; 0,21 ; 0,18 ; 0,14 ; 0,21 ; 0,11

- Tlenki azotu (mg/m³) : 3,6 ; 2,8 ; 3,1 ; 2,9 ; 1,9 ; 3,8

Należy określić łączną wartość ekspozycji.

Zasady interpretacji wyników i oceny zagrożenia toksykologicznego.

• pomiary powinny obejmować co najmniej 75% czasu trwania zmiany roboczej,

• określenie logarytmu wyników poszczególnych pomiarów oraz średni logarytm wyniku :

, gdzie n - liczba wykonywanych pomiarów

• obliczenie logarytmu geometrycznego standardowego odchylenia ze wzoru :

• logarytm górnej granicy przedziału ufności dla średniej wyników pomiarów ze wzoru

,

t - wartość parametru rozkładu studenta dla prawdopodobieństwa 0,95 i liczby stopni

swobody n - 1

• logarytm dolnej granicy przedziału ufności

• wyznaczenie dolnej DG i górnej GG granicy przedziału ufności dla średniej wyników pomiarów wyznacza się przez odlogarytmowanie lgDG i lgGG

Analiza dla wartości chwilowych.

Najwyższe stężenia chwilowe oblicza się jako średnią geometryczną uzyskanych wyników pomiarów zgodnie ze wzorem (1) i odlogarytmowanie średniego wyniku pomiarów.

Analiza kilku składników gazów.

Cw_1,2 - wartości średnich ważonych poszczególnych substancji toksycznych w powietrzu na stanowiskach pracy,

NDS_1,2 - najwyższe dopuszczalne stężenia

Wyniki pomiarów toksykologicznych zamieszczone są na wydruku komputerowym.

Wnioski

Obliczenia przeprowadzono przy pomocy programu komputerowego. Jako wynik obliczeń traktuje się sumę wielokrotności przekroczeń NDS-ów. W rozpatrywanym przypadku wyniosła ona 1,69 co oznacza, że warunki pracy są niezgodne z normami higienicznymi.

---