Гранични стойности на въглеводородите: химични фактори на работната среда

Замърсяването на въздуха и водата с всякакви химикали е много вредно за околната среда. Разбира се, всеки съвременен завод трябва задължително да отговаря на различни екологични стандарти. Това ще гарантира безопасността самите те работниците в завода и хората, живеещи около него.

Химикали, които могат да имат вредно вредно въздействие върху човешкото тяло, Има много. Например, в момента съществуват определени руски стандарти за максимално допустими концентрации на въглеводороди. За съжаление тези съединения съставляват около 70 % от всички атмосферни замърсители. Концентрациите на въглеводороди, например в химическата промишленост и рафинериите, трябва да бъдат спазвани.

Защо са предвидени стандартите на MPC?

Всички видове химикали, включително въглеводородите, могат да причинят сериозни вреди на хората. Поради тази причина в нормативните актове са предвидени максимално допустими концентрации (МДК) на някои съединения. Такива документи се изготвят по такъв начин, че химикалите във въздуха да не причиняват никакви здравословни проблеми или заболявания. При изчисляването на тези стандарти експертите отчитат и дългосрочното въздействие на съединенията върху настоящите и бъдещите поколения.

Какво представляват въглеводородите?

Общо в нашата страна съществуват стандарти за повече от 1200 различни вида химични вещества. Природните въглеводороди са органични вещества, състоящи се само от водородни и въглеродни атоми. В химията такива съединения се смятат за основни. Всички останали вещества често се разглеждат като техни производни.

В природата въглеводородите се срещат в течно, твърдо или газообразно състояние. Освен всичко останало, на нашата планета има концентрирани резервоари от тях.

Видове въглеводороди

Всички такива вещества се делят основно на неконюгирани или ациклични и затворени (карбоциклични). Първият тип съединения се класифицират като:

• наситени - метан, алкани, парафини;
• Ненаситени - олифенови въглеводороди, ацетилени, диени.

Наситените метанови съединения са основна част от петрола и петролните продукти, както и от природните горими газове.

Карбоцикличните въглеводороди от своя страна се подразделят на

• алициклични;
• ароматни.

Последният вид съединение може да се съдържа и в маслото. Въпреки това веществата от тази група рядко преобладават над другите въглеводороди.

Също така всички въглеводороди се разделят на:

• ограничаване (C2-C5);
• ненаситени (C1-C10).

Кои растения трябва да се наблюдават

Групите съединения C2-C5 и C1-C10 понастоящем се използват в широк спектър от промишлени приложения. Спазването на МПК за смеси от въглеводороди е особено важно за мониторинга в заводите за преработка на нефт и газ. Такива съединения също се използват доста широко:

• в химическата промишленост;
• гориво;
• светлина;
• храна;
• в селското стопанство.

В този случай въглеводородите се добиват в находищата, включително и в нашата страна:

• петрол;
• газообразен;
• въглища;
• нефтени шисти.

Най-често срещаните въглеводороди и сродни вещества

Всички съединения от тази група могат да причинят вреди на хората и околната среда. Но най-често срещаните вещества, с които хората се сблъскват, са следните:

• сероводород (съдържа се във въглеводородните газове)
• Въглероден диоксид (образува се при изгарянето на въглеводороди);
• бензин и неговите пари (съдържащи въглеводороди);
• бензапирен;
• ацетон (въглеводородно производно) и др.

Вреди на човешкото тяло

Някои типове C2-C5 и C1-C10 могат дори да предизвикат много сериозни мутогенни ефекти при хората. Поради това инсталациите трябва стриктно да спазват ПДК на нефтени въглеводороди и др. във въздуха на работното място. Тези съединения са особено вредни за сърдечносъдовата система. Освен това хората са склонни да страдат от недостатъци, когато са изложени на високи концентрации на въглеводороди за дълъг период от време кръвна картина. Преди всичко се понижава броят на хемоглобина и червените кръвни клетки на жертвите.

Също така, ако се превиши ПДК във въздуха, въглеводородите могат да окажат изключително негативно въздействие върху черния дроб при хората. Освен това тези съединения причиняват значителни увреждания на ендокринната система. Продължителната експозиция води до неправилно функциониране на ендокринните жлези. Освен това тези вещества имат изключително вредно въздействие върху нервната система и бял дроб.

В градски мащаб въглеводородите, наред с другото, са способни да предизвикат т.нар. фотохимичен смог. В процеса на сложни трансформации в атмосферния въздух съединенията от този тип образуват силно токсични вещества. Те могат да бъдат например алдехиди или кетони.

Вредното въздействие на сероводорода и въглеродния диоксид

Тези две вещества са за човешкото тяло При определени условия може да стане много опасен. В среда, наситена с водороден сулфид, с концентрация 0.006 mg/dm³ в рамките на 4 часа, например, може да доведе до нежелани ефекти като:

• главоболие;
• фотофобия;
• хрема;
• сълзене.

Когато концентрацията се повиши до 0.2-0.28 mg/dm³ Човек има усещане за парене в очите, дразнене в носа и гърлото. Увеличаване на съдържанието на сероводород с 1 mg/dm³ водят до остро отравяне, придружено от конвулсии, загуба на съзнание и евентуална смърт. По-специално, инсталациите трябва внимателно да поддържат максимално допустимите концентрации на сероводород, смесен с въглеводороди. В комбинация тези вещества могат да причинят още по-голяма вреда на хората, отколкото самостоятелно.

Въглеродният диоксид, който се получава при изгарянето на въглеводороди, има особено наркотично действие върху човешкия организъм. Това вещество има и дразнещо действие върху лигавиците на хората. Следните симптоми се появяват в резултат на продължителна експозиция:

• замайване;
• Кашлица;
• хипертония.

Вдишването на много високи дози въглероден диоксид може да доведе дори до смърт. Пребиваването в помещение с 20% концентрация на това вещество във въздуха например може да бъде фатално.

Вредите, причинени от бензина

Това гориво, което е продукт на рафинерията и съдържа големи количества въглеводороди, може да бъде изключително опасно както за хората, така и за околна среда. Например, само 300 г бензин, разлят на бензиностанция, ще замърси 200 000. м³ въздух.

Поради това трябва да се спазват точно стандартите на MPC за нефтени въглеводороди във въздуха при използване на бензин. Ако човек вдишва изпаренията на това гориво за известно време, той/тя ще изпита

• главоболие;
• замайване;
• изпотяване;
• интоксикация;
• летаргия;
• Гадене, повръщане и др.

Счита се, че след 5-10 минути престой в помещение с концентрация на бензинови пари в диапазона 900-3612 mg/m настъпва лека интоксикация³. При увеличаване на този показател до 5000-10000 mg/m³ настъпва остър токсичен ефект върху организма. Ниска телесна температура, нисък пулс и др.

Опасностите от бензапирен

Това вещество е класифицирано като клас ароматни въглеводороди. Бензапиренът се получава например при изгарянето на течни и твърди органични вещества (включително нефтопродукти), дървесина, антропогенни отпадъци. От естествените източници най-значими са горските пожари и вулканичните изригвания.

При пушене се отделят много високи нива на бензапирен. Превозните средства също са източник на замърсяване на въздуха, водата и почвата с това вещество.

Подобно на много други въглеводороди, чиито ПДК трябва да бъдат строго контролирани, бензапиренът е вещество от клас 1 клас на опасност. Той може да проникне в човешкия организъм чрез вдишване, през кожата, както и с храната и водата. В допълнение към канцерогенния си ефект това съединение може да има мутогенен, хематотоксичен и ембриотоксичен ефект върху хората.

Вредата от ацетона

Това вещество може да има неблагоприятно въздействие при концентрации във въздуха над 500 ppm (части на милион). Основните симптоми на отравяне с ацетонови пари са замайване и гадене. Ако служителят е изложен на това вещество непрекъснато, той със сигурност ще получи имунокомпрометиране и ще развие респираторни заболявания на по-късен етап от живота си.

Максимално допустимите концентрации във въздуха на работното място са

Съгласно нормативната уредба въглеводородните ПДК в работната зона не трябва да превишават 300 mg/m³. В този случай единичната максимална стойност не трябва да надвишава 900 mg/m за среднодневния период³.

Разбира се, в нормативните документи са посочени и максималните стойности за определени класове въглеводороди. По този начин федералният закон предвижда МПК в работната зона за различни видове въглеводороди (и свързани с тях вещества):

• бензапирен - 0.00015 mg/m³;
• бензин - 300 mg/m³;
• ацетон - 0.9 mg/m³;
• сероводород - 10 mg/m³ (в смес с въглеводороди - 3 mg/m³);
• масло - 10 mg/m³;
• въглероден диоксид - 27000 mg/m³ (еднократна доза).

Максимално допустими концентрации във вода

ПДК на въглеводороди в питейната вода, разбира се, са предвидени и в нормативни актове. Организациите, които доставят ХУ и ХЗТ на населението, трябва преди всичко да наблюдават концентрацията на този вид съединения от ароматна група. Например, питейната вода не може да съдържа повече (според руските стандарти SanPiN)

• бензен - 10 микрограма/см³;
• стирен - 100 µg/cm³;
• бензапирен - 5 µg/cm³.

Естествените водни басейни трябва да съдържат, например, не повече от

• масло - 0.3 mg/m³;
• бензин - 0.1 mg/m³.

Допустими концентрации в почвата

Разбира се, земята може и да не е замърсена с въглеводороди. На територията на Русия те регулират максималните концентрации на различни химични вещества, включително въглеводороди, в почвите със селскостопанско предназначение, населените места, зоните за санитарна защита на водоизточниците, курортите и някои предприятия.

Според разпоредбите на федералното законодателство например ПДК за нефтени въглеводороди в земята е следният

• за бензапирен - 0.02 mg/kg;
• за бензин - 0.1 mg/kg.

Максимално количество въглеводороди

Значителна вреда човешкото здраве както крайните, така и ненаситените съединения на този вид могат да надхвърлят ПДК. Разбира се, нормативната уредба налага и максимално допустими концентрации на въглеводороди. Такива съединения от своя страна се подразделят на

• алкани;
• циклоалкани.

Примери за крайни въглеводороди са метан, бутан, етан. Някои други вещества също принадлежат към тази група. Нормативната уредба предвижда максимални допустими концентрации на въглеводороди в работната зона, както за ненаситените съединения, от 300 mg/m³. Спазването на тези правила ще гарантира безопасността на труда на персонала на предприятието.

Руско законодателство

Ако ПДК за въглеводороди в работната зона на предприятието са превишени здраве работниците могат да бъдат, както установихме, в действителност значително увредени. Разбира се, работодателят носи основната отговорност за това. Концентрацията на вредни вещества във въздуха в цеховете на предприятието трябва да се контролира много внимателно от ръководството.

Законодателството в Русия по отношение на ПнС за опасни съединения непрекъснато се променя и става все по-строго. Например, още през 1968 г. Максимално допустимата концентрация на ненаситен въглеводород бензен във въздуха е 20 mg/m³. Понастоящем обаче граничната стойност е не повече от 5 mg/m³.

Как да измерваме

Естествено, въглеводородите във водата и почвата също могат да причинят вреди на човешкия организъм, пряко или косвено. Но особено опасни са веществата, разтворени във въздуха. Контролът на съдържанието на въглеводороди в атмосферата на цеховете в нашата страна обикновено се извършва с помощта на специално оборудване - газоанализатори.

Устройствата могат, наред с другото, да измерват непрекъснато нивата на опасни съединения във въздуха. Съответно служителите, които са отговорни за избягване на превишаване на максимално допустимата концентрация на въглеводороди, могат да реагират незабавно на всяко установено отклонение от съдържанието на въглеводороди в атмосферата. Също така съвременните газови анализатори могат да:

• записване и съхраняване на данните от мониторинга;
• Свързване към система за обществено оповестяване или обща алармена система; - Свързване към система за обществено оповестяване или обща алармена система.

Видове детектори за газ

Този тип оборудване може да се използва за наблюдение на МПК на петролни въглеводороди и други опасни вещества:

• стационарни;
• преносими;
• индивидуално.

Стационарните газоанализатори са предназначени за непрекъснат контрол на съдържанието на въглеводороди във въздуха, например в заводски цех. Преносимите монитори за въглеводороди са подходящи за измервания на единични газове. На работниците се издават персонални газови анализатори, за да се предпазят от отравяне с въглеводороди. Такива съвременни устройства, наред с други неща, могат да измерват не само процентното съдържание на опасни вещества или горими газове във въздуха, но и кислород.

Кои газови анализатори са подходящи за въглеводороди

В газовата, нефтената и химическата промишленост за тази цел са разрешени следните видове инструменти:

• фотойонизация;
• с недисперсивни инфрачервени детектори.

В днешно време за наблюдение на атмосферния въздух в цеха най-често се използват специални инфрачервени детектори. В такива уреди концентрацията на въглеводороди се измерва чрез интензивността на поглъщане на инфрачервено лъчение с една дължина на вълната. Например, концентрацията на C₂-С₁₀ във въздуха се определя чрез абсорбция при 3.4 µm. Това се дължи предимно на валентните трептения на C-H връзките на алкилните групи.

Идентифицирането на въглеводороди с помощта на инфрачервени детектори е възможно само чрез измерване на общия спектър на поглъщане в инфрачервената област. Освен това тези уреди не могат да определят селективно концентрацията на алифатни въглеводороди C₂-С₁₀. Това се контролира в завода чрез газова хроматография (разделяне на смеси от летливи съединения).

Допустими концентрации в атмосферния въздух и как да се избегне замърсяването

Поради това следва да се извършва най-задълбочен мониторинг на МПК на въглеводороди във въздуха на работната зона на предприятията. Неспазването на нормите за съдържанието на такива съединения във въздуха на цеховете със сигурност ще доведе до заболявания на служителите на предприятието или фабриката.

Предприятията, работещи с въглеводороди, обаче, разбира се, трябва да гарантират, че тези вещества не замърсяват по никакъв начин околната среда. Постъпване на съединения в атмосферата, водата и почвата от този тип най-често когато се транспортират по тръбопроводи. Загуби на такива вещества поради изпаряване и изтичане обаче могат да възникнат по цялата дължина на тръбопровода, както и в помпените станции.

За съжаление в Русия понастоящем ПДК за специфични и ненаситени въглеводороди не са установени с федерален документ. Съществуват обаче хигиенни разпоредби относно концентрацията на някои специфични съединения от този сорт. Например MPC в атмосферата е:

• за метан - 50 mg/m³;
• бутан - 200 mg/m³;
• Пентан - 100/25 mg/m³;
• Хексан - 60 mg/m³.

За да се гарантира, че МПК във въздуха не се превишава от наличието на наситени и ненаситени въглеводороди, за тръбопроводите се използват различни видове изолационни покрития. За тази цел фирмите обикновено използват битумна мастика. Компаниите могат да използват електрохимични методи за защита на тръбопроводите. Освен това, за да се предотврати замърсяването на атмосферата, почвата и водата, специалистите извършват системно наблюдение на тръбопроводите с помощта на детектори за течове.

Разбира се, въглеводородите могат да замърсяват атмосферата и от самите химически и петролни индустрии. За да се избегне изпускането на големи количества такива съединения в околната среда, предприятията от тази специалност често използват най-съвременен метод улавяне на въглеводороди. При високи концентрации (170-250 g/m³) на тези съединения са кондензация при охлаждане, за средни концентрации (140-175 g/m³) - абсорбция, при по-ниски концентрации (50-140 g/m³) - също и поглъщане. В повечето случаи тези прости методи позволяват на газовата и нефтената промишленост да поддържа точно максимално допустимите концентрации на въглеводороди, изхвърляни в околната среда, по икономически ефективен начин.