W lutym 2019 r. brytyjski organ wykonawczy ds. zdrowia i bezpieczeństwa zaostrzył wymóg ochrony pracowników przed dymami spawalniczymi. Posunięcie to było odpowiedzią na nowe badania, które zidentyfikowały spawanie stali miękkiej jako przyczynę raka płuc i nerek.

Spawanie jest bardzo energicznym procesem, który wytwarza szereg związków, z których wiele jest niezwykle szkodliwych, takich jak wysoce reaktywne wolne rodniki, które mogą uszkodzić każdą tkankę, z którą wejdą w kontakt. Jednak najbardziej szkodliwe ze wszystkich emisji spawalniczych są cząstki metalu. Nasze ciała są przystosowane do radzenia sobie z pyłami węglowymi, takimi jak pyłki, ale nie są w stanie chronić przed trwałymi uszkodzeniami powodowanymi przez pyły metalowe, które mogą trwale zakłócić naturalną ochronę płuc i pozostawić ludzi szeroko otwartymi na niebezpieczne infekcje.

Zmienione oczekiwania HSE nakładają teraz na pracodawców wymóg podjęcia specjalnych środków w celu ochrony pracowników narażonych na wszelkiego rodzaju dymy spawalnicze, ponieważ ogólna wentylacja nie zapewnia niezbędnej kontroli.

Każde spawanie generuje szereg gazów i cząstek stałych, przy czym różne rodzaje spawania i różne materiały generują szereg potencjalnych zagrożeń dla zdrowia.

Na przykład spawanie gazowe wytwarza dwutlenek azotu, którego wdychanie może powodować obrzęk płuc, podczas gdy wdychanie dymu ze spawania łukiem elektrycznym może prowadzić do przewlekłego kaszlu i zapalenia oskrzeli. Spawanie stali ocynkowanej lub galwanizowanej może powodować gorączkę cynkową, która jest powiązana z chorobą wieńcową serca, podczas gdy spawanie stali nierdzewnej generuje sześciowartościowy chrom, który może powodować raka płuc. Astma stanowi szczególne ryzyko podczas spawania stali lub rur z powłoką poliuretanową. Ponadto wiele zastosowań spawalniczych uwalnia neurotoksyczne metale, takie jak aluminium, ołów i mangan. Narażenie na działanie manganu może powodować na przykład chorobę podobną do Parkinsona.

Biuletyn HSE (STSU1 - 2019) mówi, że firmy powinny podjąć następujące działania w celu ograniczenia ryzyka związanego ze spawaniem:

1. Upewnić się, że narażenie na uwalniane dymy spawalnicze jest odpowiednio kontrolowane za pomocą środków technicznych, zazwyczaj lokalnej wentylacji wyciągowej (LEV).
2. Należy upewnić się, że zapewniono odpowiednie środki kontroli dla wszystkich czynności spawalniczych, niezależnie od czasu ich trwania. Dotyczy to również spawania na zewnątrz.
3. W przypadku, gdy same techniczne środki kontroli nie są w stanie kontrolować narażenia, należy zapewnić odpowiedni sprzęt ochrony dróg oddechowych (RPE) w celu kontrolowania ryzyka związanego z pozostałościami dymów.
4. Należy upewnić się, że wszystkie techniczne środki kontroli są prawidłowo stosowane, odpowiednio konserwowane i w razie potrzeby poddawane dokładnym badaniom i testom.
5. Należy upewnić się, że każdy sprzęt ochrony dróg oddechowych podlega programowi ochrony dróg oddechowych, który obejmuje wszystkie elementy stosowania sprzętu ochrony dróg oddechowych niezbędne do zapewnienia skutecznej ochrony.

Większość organicznych związków chemicznych ulega spaleniu. Spalanie to prosta reakcja chemiczna, w której tlen z atmosfery gwałtownie reaguje z substancją, wytwarzając ciepło.

Najprostszymi związkami organicznymi są węglowodory, które są głównymi składnikami ropy naftowej/gazu ziemnego. Związki te składają się z węgla i wodoru, a najprostszym węglowodorem jest metan, którego każda cząsteczka składa się z jednego atomu węgla i czterech atomów wodoru. Jest to pierwszy związek w rodzinie znanej jako alkany. Właściwości fizyczne alkanów zmieniają się wraz ze wzrostem liczby atomów węgla w cząsteczce, te o liczbie atomów węgla od 1 do 4 są gazami, te o liczbie atomów węgla od 5 do 10 są lotnymi cieczami, te o liczbie atomów węgla od 11 do 18 są cięższymi olejami opałowymi, a te o liczbie atomów węgla od 19 do 40 są olejami smarowymi. Węglowodory o dłuższych łańcuchach węglowych to smoły i woski.

Pierwsze dziesięć alkanów to:

_CH4 metan (gaz) _C6H14 heksan (ciecz)
_C2H6 etan (gaz) _C7H16 heptan (ciecz)
_C3H8 propan (gaz) _C8H18 oktan (ciecz)
_C4H10 butan (gaz) _C9H20 nonan (ciecz)
_C5H12 pentan (ciecz) _C10H22 dekan (ciecz)

Alkeny są podobne, ale ich struktura molekularna obejmuje wiązania podwójne (przykładami są etylen i propylen). Mają one więcej energii na cząsteczkę i dlatego palą się cieplej. Są również bardziej wartościowe w produkcji innych chemikaliów, w tym tworzyw sztucznych. Alkiny zawierają wiązania potrójne (przykładem jest acetylen), używane do spawania metali. Wszystkie powyższe związki są znane jako alifatyczne, co oznacza, że wszystkie atomy węgla są rozciągnięte w linii. Węglowodory aromatyczne, takie jak benzen, mają pierścieniową strukturę molekularną, stąd mniej wodoru na atom węgla i dlatego palą się dymiącym płomieniem.

Podczas spalania węglowodory reagują z tlenem z atmosfery, wytwarzając dwutlenek węgla i parę wodną, chociaż jeśli spalanie jest niepełne z powodu niewystarczającej ilości tlenu, powstaje również tlenek węgla.

Bardziej złożone związki organiczne zawierają pierwiastki takie jak tlen, azot, siarka, chlor, brom lub fluor, a jeśli się spalą, produkty spalania będą zawierać dodatkowe związki. Na przykład substancje zawierające siarkę, takie jak ropa naftowa lub węgiel, spowodują powstanie dwutlenku siarki, podczas gdy substancje zawierające chlor, takie jak chlorek metylu lub polichlorek winylu (PVC), spowodują powstanie chlorowodoru.

W większości środowisk przemysłowych, w których istnieje ryzyko wybuchu lub pożaru z powodu obecności łatwopalnych gazów lub oparów, można napotkać mieszaninę związków chemicznych. W przemyśle petrochemicznym surowce są mieszaniną chemikaliów, z których wiele ulega naturalnemu rozkładowi lub może zostać zmienionych w procesie przetwarzania. Na przykład ropa naftowa jest rozdzielana na wiele materiałów przy użyciu frakcjonowania (lub destylacji frakcyjnej) i "krakingu". Frakcjonowanie polega na usuwaniu wysoce lotnych gazów w temperaturach, w których same są lotne, następnie w wyższych temperaturach, w których lotne są cięższe związki, a następnie w jeszcze wyższych temperaturach w przypadku większych węglowodorów. Kraking polega na tym, że duże cząsteczki węglowodorów są rozbijane przez ciepło i działanie katalityczne, tworząc mniejsze cząsteczki węglowodorów.

Inercja

Aby zapobiec wybuchom podczas przestojów i prac konserwacyjnych, w wielu procesach przemysłowych stosuje się procedurę inertyzacji. Wystarczy napełnić pojemnik z gazem węglowodorowym powietrzem, a w pewnym momencie mieszanina stanie się wybuchowa i niebezpieczna. Zastosuj dwuetapowy proces, w którym węglowodór jest zastępowany azotem, a następnie azot jest zastępowany powietrzem, a na żadnym etapie nie ryzykujesz wybuchu. Nazywa się to oczyszczaniem zbiornika (na przykład cysterny paliwowej lub zbiorników magazynowych na tankowcu). Oczyszczanie z węglowodorów jest powszechną praktyką przed przystąpieniem do prac konserwacyjnych lub naprawczych. Przed wejściem personelu statek musi zostać oczyszczony powietrzem nadającym się do oddychania. Crowcon posiada specjalne oprzyrządowanie do monitorowania całego tego procesu w celu zapewnienia skutecznej inertyzacji i ostrzegania operatorów o obecności potencjalnie niebezpiecznych mieszanek powietrza, azotu i węglowodorów podczas prac konserwacyjnych.

Normy określające stężenie LEL

Procedury bezpieczeństwa zazwyczaj dotyczą wykrywania łatwopalnego gazu, zanim osiągnie on dolną granicę wybuchowości. Istnieją dwie powszechnie stosowane normy określające stężenie "LEL" dla substancji łatwopalnych: ISO10156 (przywołana również w zastąpionej normie EN50054) oraz IEC60079-20-1:2010. IEC (Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna) jest ogólnoświatową organizacją normalizacyjną. W przeszłości poziomy palności były określane przez jedną normę: ISO10156 (Gazy i mieszaniny gazów - Określanie potencjału pożarowego i zdolności utleniania w celu doboru wylotów zaworów butli).

Normy IEC i UE (europejskie) (IEC60079 i EN61779) definiują stężenia LEL mierzone przy użyciu "mieszanego" stężenia gazu (w przeciwieństwie do metody "nieruchomego" gazu stosowanej w normie ISO10156). Wykazano, że niektóre gazy/opary są w stanie utrzymać front płomienia przy niższych stężeniach paliwa, gdy są mieszane niż gdy są nieruchome. Niewielkie różnice w wynikach objętości 100%LEL. Jest to spowodowane tym, że średnia odległość płonącej cząsteczki od niespalonej cząsteczki jest nieco mniejsza, gdy gaz jest mieszany. Wynikowe wartości LEL różnią się nieznacznie między dwoma normami dla niektórych gazów/oparów.

Tabela na następnej stronie pokazuje niektóre z istotnych różnic w wartościach LEL między tymi dwoma normami. Wyraźnie widać, że 50% LEL metanu w normie EN60079 oblicza się jako stężenie objętościowe 2,2% w powietrzu, w przeciwieństwie do 2,5% objętości podanej w normie ISO10156. W związku z tym, jeśli detektor zostanie skalibrowany zgodnie z normą EN60079 przy użyciu mieszaniny 50% LEL metanu wykonanej zgodnie z normą ISO 10156, wystąpi błąd czułości 13,6%, potencjalnie unieważniający kalibrację. Błąd może być nawet większy w przypadku nieliniowych detektorów podczerwieni.

Europejska dyrektywa ATEX (obejmująca certyfikację i użytkowanie sprzętu w atmosferach łatwopalnych) stanowi, że producenci i użytkownicy muszą przestrzegać normy EN61779. Polityka Crowcon polega na stosowaniu nowych wartości LEL w Europie i na terytoriach, które przestrzegają norm europejskich. Jednakże, ponieważ stary standard jest nadal używany w USA i na innych rynkach, będziemy nadal kalibrować zgodnie z ISO 10156 na tych terytoriach. Produkty Crowcon z certyfikatem ATEX/IECEx będą dostarczane skalibrowane zgodnie z normami IEC60079/EN61779 (tj. czujniki metanu będą skalibrowane tak, aby 100% LEL = 4,4% objętości). Produkty z certyfikatem UL/CSA będą kalibrowane zgodnie z normą ISO10156 (tj. czujniki metanu będą kalibrowane tak, aby 100% LEL = 5% objętości), chyba że klient postanowi inaczej.

Poziomy alarmów

Systemy wykrywania gazów palnych są zaprojektowane tak, aby generować alarmy, zanim gazy/opary osiągną stężenie wybuchowe. Zazwyczaj pierwszy poziom alarmu jest ustawiony na 20% LEL (chociaż istnieją branże, które preferują 10% LEL; szczególnie firmy naftowe i gazowe). Drugi i trzeci poziom alarmu różnią się w zależności od rodzaju przemysłu i zastosowania, ale zwykle są ustawione odpowiednio na 40% LEL i 100% LEL.

Ewolucja wykrywania gazów uległa znacznym zmianom na przestrzeni lat. Nowe, innowacyjne pomysły, od kanarków po przenośne urządzenia monitorujące, zapewniają pracownikom ciągłe, precyzyjne monitorowanie gazu. Sprzęt do wykrywania gazu można podzielić na monitorowanie gazu za pomocą czujników i technologii ścieżki gazu, interfejs użytkownika, który informuje ludzi lub sprzęt o wszelkich niezbędnych działaniach, oraz wspomagający system zarządzania energią, który utrzymuje wszystko naładowane i działające. Do pakietu możemy teraz dodać czwartą kwestię - technologię komunikacji i nagrywania.

Rodzaje czujników

Detekcja fotojonizacyjna (PID)

Technologia PID jest ogólnie uważana za technologię z wyboru do monitorowania narażenia na toksyczne poziomy lotnych związków organicznych. Czujniki zawierają lampę jako źródło wysokoenergetycznego światła ultrafioletowego (UV). Energia światła UV wzbudza neutralnie naładowane cząsteczki LZO (lotnych związków organicznych), usuwając elektron i pozostawiając je naładowane. Prąd przepływa następnie między dwiema naładowanymi płytkami wewnątrz czujnika, a stężenie gazu jest proporcjonalne do tego prądu.

Elektrochemia

Czujniki elektrochemiczne mierzą gaz, który przedostaje się przez niewielki otwór w powierzchni czołowej ogniwa, przechodzi przez filtr wilgoci i oleju PTFE i trafia na elektrodę za pośrednictwem roztworu elektrochemicznego. Zakresy i czułości czujników można zmieniać, stosując otwory o różnych rozmiarach, przy czym większe otwory zapewniają wyższą czułość i rozdzielczość, a mniejsze otwory zmniejszają czułość i rozdzielczość, ale zwiększają zasięg. Rodzaj mierzonego gazu jest wybierany poprzez wybór materiału elektrody, wybór elektrolitu, a czasami użycie filtrów do blokowania niepożądanych rodzajów gazu.

Kulki katalityczne (Pellistor)

Czujniki pellistorowe składają się z dwóch dopasowanych cewek drutowych, z których każda jest otoczona kulkami ceramicznymi. Prąd przepływa przez cewki oporowe, podgrzewając je do około 230˚C. Jedna z kulek zawiera materiał katalityczny, więc gdy mieszanina powietrza i łatwopalnego gazu dostanie się do czujnika, styka się z kulkami i spala się w pobliżu tej zawierającej katalizator. Powoduje to różnicę temperatur między tą aktywną kulką a drugą kulką "referencyjną". Różnica temperatur powoduje różnicę w rezystancji, która jest mierzona; ilość obecnego gazu jest wprost proporcjonalna do zmiany rezystancji, więc stężenie gazu jako procent jego dolnej granicy wybuchowości (% LEL*) może być dokładnie określone. Czujniki pelistorowe są szeroko stosowane w przemyśle, w tym na platformach wiertniczych, w rafineriach oraz w podziemnych środowiskach budowlanych, takich jak kopalnie i tunele.

Czujniki podczerwieni

Emitery podczerwieni wewnątrz czujnika generują wiązki światła podczerwonego. Każda wiązka przechodzi przez próbkę atmosfery i jest mierzona przez fotoodbiornik. Wiązka "pomiarowa", o częstotliwości około 3,3 μm, jest absorbowana przez cząsteczki gazu węglowodorowego, więc intensywność wiązki jest zmniejszona, jeśli obecne jest odpowiednie stężenie gazu z wiązaniami C-H. Wiązka "referencyjna" (zwykle około 3,0 μm) nie jest absorbowana przez gaz, więc dociera do odbiornika z pełną mocą. Procentowa zawartość gazu jest określana przez stosunek wiązek mierzonych przez fotoodbiornik.

Spektrometr właściwości molekularnych™ (MPS™)

Czujniki MPS™ reprezentują nową generację detektorów gazów palnych. MPS™ może szybko wykrywać wiele rodzajów gazów i identyfikować ponad 15 scharakteryzowanych gazów palnych jednocześnie. Do niedawna każdy, kto potrzebował monitorować gazy palne, musiał wybrać albo tradycyjny detektor gazów palnych zawierający czujnik pelistorowy skalibrowany dla określonego gazu, albo zawierający czujnik podczerwieni (IR), którego moc wyjściowa również różni się w zależności od mierzonego gazu palnego, a zatem musi być skalibrowany dla każdego gazu. Choć są to nadal korzystne rozwiązania, każde z nich ma środowiska, w których można je stosować i środowiska, których należy unikać. Na przykład, zarówno czujniki pelistorowe, jak i czujniki podczerwieni wymagają regularnej kalibracji, a katalityczne czujniki pelistorowe wymagają również częstych testów sprawności, aby upewnić się, że nie zostały uszkodzone przez zanieczyszczenia zawierające trwałe trucizny (znane jako środki "zatruwające czujniki") lub przez trudne warunki. W niektórych środowiskach czujniki muszą być często wymieniane, co jest kosztowne zarówno pod względem finansowym, jak i czasu przestoju oraz dostępności produktu. Technologia IR nie jest w stanie wykryć wodoru, który nie ma sygnatury IR, a zarówno detektory IR, jak i pelistorowe czasami przypadkowo wykrywają inne (tj. nieskalibrowane) gazy, dając niedokładne odczyty, które mogą wywoływać fałszywe alarmy lub niepokoić operatorów. Rozwiązaniem jest czujnik MPS, który wykrywa zarówno wodór, jak i inne łatwopalne gazy, identyfikuje je i stosuje odpowiednią kalibrację dla każdego gazu lub gazu składowego każdej monitorowanej mieszaniny.

Niektóre przyrządy wykorzystują pompę do dostarczania próbek powietrza lub gazu do czujnika.

Rodzaje wykrywania

Naprawiono

Stałe detektory gazu to urządzenia montowane na stałe w jednym miejscu. Mogą być montowane w konfiguracjach z pojedynczym detektorem, w małych i dużych konfiguracjach z wieloma detektorami oraz w adresowalnej pętli łańcuchowej. Stałe detektory gazu są zazwyczaj instalowane wszędzie tam, gdzie istnieje ryzyko dla zakładu, budynków lub instalacji i mogą wykrywać powolne narastanie lub poważne wycieki, aby zapewnić wczesne lub automatyczne ostrzeżenie o wycieku gazu z określonego źródła. Często są one skonfigurowane do uruchamiania innych środków bezpieczeństwa, dzięki czemu mogą otwierać otwory wentylacyjne, uruchamiać wentylatory, zamykać zawory, a nawet automatycznie wyłączać procesy po wykryciu problemu. Dość często są one konfigurowane w celu ostrzegania dyspozytorni lub personelu ochrony o potencjalnie niebezpiecznym wycieku gazu, dzięki czemu mogą zostać podjęte działania wykonawcze. Mogą one również uruchamiać alarmy w celu rozpoczęcia ewakuacji. Z drugiej strony, stacjonarne detektory gazu zwykle nie są zaprojektowane tak, aby zapobiegać kontaktowi pracownika z gazem, choć niektóre systemy mają w swojej konstrukcji element pokrycia obszaru. Przenośne detektory gazu to najlepszy sposób ochrony osób narażonych na kontakt z toksycznymi lub łatwopalnymi gazami.

Każdy stacjonarny detektor gazu musi komunikować się z panelem sterowania. Panel sterowania jest centralą stacjonarnego systemu detekcji gazu, która porównuje ilości gazu z wcześniej ustawionymi poziomami i zapewnia różne opcje funkcji wejściowych i wyjściowych. Panele sterowania gazem są zwykle umieszczane w bezpiecznym obszarze, ale mogą być instalowane w strefach niebezpiecznych, jeśli są odpowiednio obudowane. Komunikują się one z głowicami czujników wykrywania gazu lub nadajnikami i mogą być połączone w sieć z centralnym punktem, dzięki czemu wiele paneli/systemów sterowania może być monitorowanych zdalnie. Istnieje wiele metod komunikacji ze stacjonarnymi detektorami gazu. Najpopularniejsza jest komunikacja analogowa, ale rośnie zapotrzebowanie na komunikację cyfrową i bezprzewodową. Istnieją również różne funkcje dostępne za pośrednictwem detektora, które poprawiają wydajność i skracają czas spędzany przez personel w potencjalnie niebezpiecznych lokalizacjach, zmniejszając w ten sposób ryzyko dla ludzi.

Przenośny

Przenośne detektory gazu to urządzenia ochrony osobistej, które stale monitorują strefę oddychania użytkownika. Ze względu na swoje niewielkie rozmiary, te podręczne, lekkie i wytrzymałe urządzenia są noszone przy sobie i skonstruowane tak, aby były ergonomiczne i dyskretne. Są one również czasami używane do sprawdzania zamkniętych przestrzeni, takich jak zbiorniki, w których znany jest rodzaj zagrożenia gazowego, zanim ktoś wejdzie do przestrzeni. Są one przeznaczone do monitorowania z bliskiej odległości i zwykle nie nadają się do długotrwałego ciągłego monitorowania większych przestrzeni. Przenośne detektory gazu to najbezpieczniejszy sprawdzony sposób ochrony pracowników podczas przemieszczania się.

Przenośne detektory przechowują informacje na temat ekspozycji na gaz przez cały czas trwania zmiany, a także zdarzeń takich jak alarmy lub zdarzenia potencjalnie wypadkowe. Dane te mogą być przesyłane do portalu opartego na chmurze, aby zapewnić liczne korzyści, takie jak poprawa wydajności operacyjnej i zgodności z przepisami bezpieczeństwa, a także zapewnienie solidnego i elastycznego mechanizmu dostarczania cennych, przydatnych informacji. Rozwiązania w zakresie danych oferują wymierne korzyści dla wszystkich rozmiarów flot przenośnych, niezależnie od tego, czy detektory gazu są używane na miejscu, poza nim, czy w obu miejscach. Przenośne detektory gazu zazwyczaj kosztują mniej niż systemy stacjonarne, a większość z nich jest zasilana bateryjnie. Z drugiej strony, każdy użytkownik musi zostać odpowiednio przeszkolony w zakresie obsługi przenośnego detektora. Ponadto przenośne detektory nie są zazwyczaj podłączane bezpośrednio do innych systemów bezpieczeństwa. Jeśli detektor podniesie alarm, użytkownik jest zobowiązany do samodzielnego podjęcia działań w celu zmniejszenia ryzyka dla siebie lub innych.

Poziomy alarmów

Należy zauważyć, że podczas gdy przenośne przyrządy do wykrywania gazu mierzą i alarmują przy poziomach TWA, alarmy natychmiastowe są włączone, aby zapewnić wczesne ostrzeganie o narażeniu na niebezpieczne stężenia gazu. Pracownicy są często narażeni na działanie gazu w sytuacjach, w których atmosfera nie może być kontrolowana, takich jak wejścia do zamkniętych przestrzeni, gdzie alarmowanie na poziomie TWA byłoby niewłaściwe.

Należy przeprowadzić własną ocenę ryzyka, aby upewnić się, że alarmy są ustawione na odpowiednie poziomy dla danego zastosowania oraz zgodnie z lokalnymi przepisami i praktykami.

Poniższe dane zostały zaczerpnięte z EH40 i EH40 dla niektórych powszechnie występujących gazów toksycznych:

Limity narażenia w miejscu pracy:

*C - Limit sufitowy

Gazy i opary wytwarzane w wielu okolicznościach mają szkodliwy wpływ na pracowników narażonych na ich wdychanie, wchłanianie przez skórę lub połknięcie. Wiele substancji toksycznych jest niebezpiecznych dla zdrowia w stężeniu zaledwie 1 ppm (części na milion). Biorąc pod uwagę, że 10 000 ppm odpowiada 1% objętości dowolnej przestrzeni, można zauważyć, że bardzo niskie stężenie niektórych toksycznych gazów może stanowić zagrożenie dla zdrowia.

Gazowe substancje toksyczne są szczególnie niebezpieczne, ponieważ często są niewidoczne i/lub bezwonne, a fizycznie trudniej ich uniknąć niż cieczy lub ciał stałych. Ich zachowanie fizyczne nie zawsze jest przewidywalne: temperatura otoczenia, ciśnienie i wzorce wentylacji znacząco wpływają na zachowanie wycieku gazu. Na przykład siarkowodór jest szczególnie niebezpieczny; chociaż ma bardzo charakterystyczny zapach "złego jajka" w stężeniach powyżej 0,1 ppm, narażenie na stężenia 50 ppm lub wyższe prowadzi do paraliżu nerwów węchowych, co powoduje, że zmysł węchu staje się nieaktywny. To z kolei może skutkować założeniem, że zagrożenie minęło. Długotrwałe narażenie na stężenia powyżej 50 ppm może mieć inne objawy, a w skrajnych przypadkach prowadzić do paraliżu i śmierci.

Definicje maksymalnych stężeń ekspozycji na toksyczne gazy różnią się w zależności od kraju. Limity są zazwyczaj ważone czasem, ponieważ skutki narażenia kumulują się: limity określają maksymalne narażenie podczas normalnego dnia pracy i dla krótszych okresów do 15 minut lub mniej.

UK Health and Safety Executive (HSE) i przepisy COSHH

Substancje chemiczne, opary, pyły i włókna mogą w wielu okolicznościach mieć szkodliwy wpływ na pracowników narażonych na ich wdychanie, wchłanianie przez skórę lub połknięcie. Osoby narażone na działanie szkodliwych substancji mogą zachorować (na przykład na raka) wiele lat po pierwszym kontakcie z nimi. Wiele substancji toksycznych jest niebezpiecznych dla zdrowia w stężeniu zaledwie 1 ppm (części na milion). Biorąc pod uwagę, że 10 000 ppm odpowiada 1% objętości dowolnej przestrzeni, można zauważyć, że bardzo niskie stężenie niektórych toksycznych gazów może stanowić zagrożenie dla zdrowia.

Warto zauważyć, że większość zagrożeń związanych z gazami palnymi może potencjalnie wystąpić, gdy stężenie gazów przekracza 10 000 ppm (1%) objętości w powietrzu lub więcej. Gazy toksyczne zazwyczaj wymagają wykrywania w stężeniach poniżej 100 ppm (0,01%) w celu ochrony personelu, a często w stężeniach poniżej 5 ppm.

W Wielkiej Brytanii, zgodnie z przepisami dotyczącymi kontroli substancji niebezpiecznych dla zdrowia z 1999 r. (przepisy COSHH), Health and Safety Executive (HSE) ustala limity narażenia zawodowego (OEL) i publikuje je w dokumencie zatytułowanym EH40. Listy te mają status prawny, a podobne przepisy istnieją w innych krajach; COSHH uwzględnia dyrektywę Komisji Europejskiej 80/1107/EWG. COSHH obejmuje wszystkie substancje toksyczne z wyjątkiem tych, które mają własne przepisy (azbest, ołów, materiały radioaktywne i materiały obecne w kopalniach).

Przepisy określają wymagania dla pracodawców, a w kilku przypadkach także dla pracowników (nieprzestrzeganie przepisów podlega karom przewidzianym w ustawie o bezpieczeństwie i higienie pracy z 1974 r.). Wymagania te są następujące:

• Projektowanie i obsługa procesów i działań w celu zminimalizowania emisji, uwalniania i rozprzestrzeniania się substancji niebezpiecznych dla zdrowia.
• Projektowanie i obsługa procesów w celu zminimalizowania interakcji międzyludzkich w potencjalnie niebezpiecznych środowiskach.
• Podczas opracowywania środków kontroli należy wziąć pod uwagę wszystkie istotne drogi narażenia, wdychanie, wchłanianie przez skórę i spożycie.
• Kontrola narażenia za pomocą środków proporcjonalnych do ryzyka dla zdrowia.
• Wybierz najbardziej skuteczne i niezawodne opcje kontroli, które zminimalizują wydostawanie się i rozprzestrzenianie substancji niebezpiecznych dla zdrowia.
• Jeśli nie można osiągnąć odpowiedniej kontroli narażenia za pomocą innych środków, należy zapewnić, w połączeniu z innymi środkami kontroli, odpowiedni sprzęt ochrony osobistej.
• Regularnie sprawdzaj i weryfikuj wszystkie elementy środków kontroli pod kątem ich ciągłej skuteczności.
• Informowanie i szkolenie wszystkich pracowników na temat zagrożeń i ryzyka związanego z substancjami, z którymi pracują, oraz stosowanie środków kontroli opracowanych w celu zminimalizowania ryzyka.
• Upewnienie się, że wprowadzenie środków kontroli nie zwiększa ogólnego ryzyka dla zdrowia i bezpieczeństwa.

Ocenę przeprowadza pracodawca, w razie potrzeby korzystając z pomocy HSE. Najlepszym sposobem kontrolowania ryzyka jest zapobieganie narażeniu, ale jeśli nie jest to możliwe, proces może wymagać zamknięcia lub zastosowania sprzętu wentylacyjnego i odciągowego lub specjalnych procedur obsługi. Wszyscy ludzie powinni mieć możliwość pracy w bezpiecznym środowisku każdego dnia, a HSE publikuje wytyczne EH40, aby pomóc pracodawcom w odpowiednim kontrolowaniu procesów, tak aby pracownicy nie byli narażeni na poziomy toksycznych materiałów przekraczające uznane bezpieczne poziomy.

Aspekt monitorowania COSHH jest szczególnie istotny dla produktów Crowcon, w przypadku których wymagane jest monitorowanie:

• Jeśli niepowodzenie środków kontroli doprowadziłoby do poważnego zagrożenia dla zdrowia
• Jeśli nie ma pewności, że limity ekspozycji nie są przekraczane
• Jeśli nie jest jasne, czy środki kontroli działają prawidłowo

Gdy wymagane jest monitorowanie narażenia na toksyczne gazy, pracownicy muszą zostać poinformowani o potencjalnych zagrożeniach i środkach ostrożności, których należy przestrzegać. Wyniki monitorowania i kontroli stanu zdrowia powinny być rejestrowane.

Gazowe substancje toksyczne są szczególnie niebezpieczne, ponieważ często są niewidoczne i/lub bezwonne i trudniej ich fizycznie uniknąć niż cieczy lub ciał stałych. Ich fizyczne zachowanie nie zawsze jest przewidywalne: temperatura otoczenia, ciśnienie i wzorce wentylacji znacząco wpływają na zachowanie wycieku gazu. Detektory gazów toksycznych Crowcon i ich akcesoria zostały zaprojektowane z myślą o tym, a potrzeba ciągłego monitorowania i rejestrowania doprowadziła do opracowania urządzeń do rejestrowania danych.

Coraz większy nacisk kładzie się na monitorowanie środowiska w miejscu pracy. Uznaje się, że na zdrowie i samopoczucie pracowników mogą wpływać zanieczyszczenia pochodzące z procesów przemysłowych, oparów drogowych i rozkładu odpadów. Poziomy NOx (tlenków azotu), SOx (tlenków siarki) i coraz częściej_CO2 są monitorowane w celu ilościowego określenia narażenia.

W wydaniu EH40 z 2005 r. wprowadzono nową terminologię definiowania dopuszczalnych wartości narażenia zawodowego (OEL). Poprzedni system definiował OEL jako maksymalne limity narażenia (MEL) i normy narażenia zawodowego (OES). Wartości MEL i OES zostały zniesione i zastąpione jednym typem wartości OEL, znanym jako wartość graniczna narażenia w miejscu pracy (WEL). Wartości liczbowe początkowo pozostały takie same, ale niektóre z nich zostały obniżone wraz z pojawieniem się nowych informacji. Wartości OES dla około 100 substancji zostały usunięte, ponieważ substancje te są obecnie zakazane, rzadko stosowane lub istnieją dowody sugerujące niekorzystny wpływ na zdrowie w pobliżu starej wartości granicznej.

Od 1989 r. do kwietnia 2005 r. normy narażenia zawodowego były podzielone na dwie kategorie.

Najwyższe dopuszczalne poziomy narażenia (NDS) dotyczyły bardziej niebezpiecznych substancji, które mogą powodować najpoważniejsze skutki zdrowotne (takie jak rak lub astma), a narażenie na materiały z NDS było utrzymywane na jak najniższym poziomie, a na pewno nie powyżej ich NDS.

Normy narażenia zawodowego zostały ustalone na poziomie, przy którym nie było oznak zagrożenia dla zdrowia pracowników narażonych na wdychanie dzień po dniu.

Jak wspomniano powyżej, nowa lista limitów narażenia w miejscu pracy (WEL) będzie łączyć OEL i MEL przy użyciu tych samych wartości liczbowych. Lista zawiera długoterminowe (8-godzinne) limity narażenia (LTEL) mające zastosowanie do narażenia podczas normalnego dnia pracy oraz krótkoterminowe (15-minutowe) limity narażenia (STEL) mające zastosowanie do sporadycznego narażenia na wyższe poziomy. Dlatego też NDS to stężenia substancji toksycznych w powietrzu, uśrednione w określonym czasie i określane jako średnia ważona czasem (TWA).

Wartości NDS mogą być wyrażone jako części na milion (ppm) i miligramy na metr sześcienny (mg/m3), jeśli substancja występuje jako gaz lub para w normalnej temperaturze pokojowej i pod normalnym ciśnieniem. Związki, które nie tworzą oparów w temperaturze i ciśnieniu pokojowym, są wyrażane tylko w mg/m3. Informacje na temat przeliczania wartości NDS wyrażonych w PPM na mg/m3 można znaleźć w sekcji Kalibracja detektora niniejszego dokumentu.

W przypadku napotkania mieszanin toksycznych gazów, ich wpływ na zdrowie jest często addytywny i należy to wziąć pod uwagę (narażenie na dwa gazy o podobnym działaniu, każdy na poziomie 50% ich NDS może być równoważne pracy na NDS lub oba gazy razem mogą mieć wzmocniony efekt). Szczegółowe wyjaśnienie ekspozycji mieszanych znajduje się w dokumencie EH40/2005.

Gazy i opary wytwarzane w wielu okolicznościach mają szkodliwy wpływ na pracowników narażonych na ich wdychanie, wchłanianie przez skórę lub połknięcie. Wiele substancji toksycznych jest niebezpiecznych dla zdrowia w stężeniu zaledwie 1 ppm (części na milion). Biorąc pod uwagę, że 10 000 ppm odpowiada 1% objętości dowolnej przestrzeni, można zauważyć, że bardzo niskie stężenie niektórych toksycznych gazów może stanowić zagrożenie dla zdrowia. Ale jakie są właściwości gazów?

Charakterystyka toksycznych gazów:

Chcesz dowiedzieć się więcej o gazach toksycznych? Sprawdź nasze artykuły na temat monitorowania gazów toksycznych lub limitów narażenia na gazy toksyczne i poziomów alarmowych.

Masz pytania dotyczące Twojej branży, aplikacji lub firmy? Skontaktuj się z nami, aby uzyskać więcej informacji!

Monitory tlenu zwykle zapewniają alarm pierwszego poziomu, gdy stężenie tlenu spadnie do 19% objętości. Większość ludzi zacznie zachowywać się nienormalnie, gdy poziom tlenu osiągnie 17%, a zatem drugi alarm jest zwykle ustawiany przy tym progu. Narażenie na atmosferę zawierającą od 10% do 13% tlenu może bardzo szybko doprowadzić do utraty przytomności; śmierć następuje bardzo szybko, jeśli poziom tlenu spadnie poniżej 6% objętości.

Zagrożenie związane z niedoborem tlenu jest łatwo niedoceniane; zwłaszcza że ryzyko może istnieć w środowiskach nieprzemysłowych, takich jak piwnice lub bary, w których stosuje się_CO2 i azot. Niedobór tlenu spowodowany korozją lub działalnością bakterii stanowi znaczne zagrożenie w zamkniętych przestrzeniach, takich jak rury, zbiorniki, kanały ściekowe i tunele. Czujniki tlenu są często instalowane w laboratoriach, gdzie gazy obojętne (np. azot) są przechowywane w zamkniętych pomieszczeniach.

Wzbogacanie w tlen:

Zwiększony poziom tlenu może drastycznie zwiększyć palność wszelkich materiałów palnych. Jeśli poziom tlenu przekroczy 24% objętości, nawet materiały takie jak odzież, które normalnie mogłyby się tylko tlić, mogą stanąć w płomieniach.

Ryzyko związane z wzbogacaniem tlenu istnieje tam, gdzie przechowywany jest czysty tlen, na przykład w szpitalach i zakładach przemysłowych zajmujących się produkcją i dystrybucją gazu. W takich środowiskach zwykle stosowane są czujniki tlenu z alarmem narastającym ustawionym na 23,5% objętości.

Nazwa gaz pochodzi od słowa chaos, które zgrabnie podsumowuje główną cechę najprostszego stanu materii.

Gaz to rój cząsteczek poruszających się losowo i chaotycznie, nieustannie zderzających się ze sobą i ze ściankami dowolnego pojemnika. Rzeczywista objętość cząsteczek jest niewielka w porównaniu z całkowitą przestrzenią, którą zajmują, dlatego gazy wypełniają każdą dostępną objętość i są łatwe do skompresowania. Średnie prędkości cząsteczek gazu są rzędu setek metrów na sekundę i zderzają się one ze sobą miliardy razy na sekundę. To dlatego gazy szybko się mieszają i wywierają ciśnienie.

Ten ciągły ruch można łatwo zademonstrować, uwalniając niewielką ilość gazu o nieprzyjemnym zapachu do pomieszczenia. W ciągu kilku sekund gaz może być wyczuwalny we wszystkich częściach pomieszczenia. Właściwości te dotyczą również parujących cieczy.

Objętość dowolnego gazu w tej samej temperaturze i pod tym samym ciśnieniem zawiera taką samą liczbę cząsteczek, niezależnie od rodzaju gazu. Oznacza to, że pomiar objętości gazu jest bardzo wygodny. Pomiary gazu w wysokich stężeniach są podawane w % (objętość), a w niskich stężeniach w częściach na milion, ppm (objętość).

Podczas gdy różne gazy mają różne gęstości, nie rozdzielają się one całkowicie na warstwy w zależności od ich gęstości. Gazy ciężkie mają tendencję do opadania, a gazy lekkie mają tendencję do unoszenia się, ale ich ciągły ruch oznacza, że zachodzi ciągłe mieszanie (tj. nie gromadzą się razem i nie odpychają innych rodzajów, jak to często robią ciecze).

Tak więc w pomieszczeniu, w którym doszło do wycieku gazu ziemnego (metanu), gaz będzie miał tendencję do unoszenia się, ponieważ jest lżejszy od powietrza, ale ciągły ruch oznacza, że na poziomie podłogi będzie występować znaczne stężenie. Dzieje się tak w warunkach idealnego bezruchu, ale jeśli występują jakiekolwiek prądy powietrza, mieszanie zostanie zwiększone.

Powietrze jest zazwyczaj mieszaniną gazów:

Azot 77,2%
Tlen 20,9%
Para wodna 0,9% (w zależności od temperatury)
Argon 0,9%
Dwutlenek węgla 0,04% i rośnie w tempie 0,0002% rocznie
Inne gazy 0,07%

Ponieważ jego skład jest w miarę stały, powietrze o składzie wymienionym powyżej jest zwykle uważane za podstawową mieszaninę gazów. Mierzymy odchylenia od tej mieszaniny, co upraszcza pomiar gazów toksycznych i łatwopalnych w zastosowaniach związanych z bezpieczeństwem i zdrowiem.