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密閉空間中存在的危險氣體及其檢測
(2005-6-15 11:07:46)

你會想到一只死老鼠讓人斃命嗎?                
一個晴朗的日子,工人打開了水表井蓋下去查表,危險發生了,你會估計到怎樣的情況呢?對了,窒息死亡!因為事后檢測得到表井底部的氧氣濃度僅為5%!遠遠低于安全限度?墒,這個表井過去一直在進行經常性的采樣檢測,從未檢測到氧氣不足。原因是什么呢?仔細研究發現:產生這種不正常的情況是在表井底部發現的一個老鼠的粉狀尸體,就是這個小小的有機體的分解消耗了大量的氧氣,從而產生如此高的缺氧狀態。
        
這是一個典型的密閉空間存在危險的例子,而進入密閉空間工作的情況我們每天都會遇到:電信工人進了電纜溝、清潔工人下了下水道、維修工人鉆入悶罐車……等等。因此,進入密閉空間的危險也必須得到人們的重視。那么,哪些環境屬于密閉空間呢?

美國職業安全和健康協會(OSHA)在1993年4月的OSHA 29CFR 1910.146中規定了進入密閉空間的程序,它所定義的密閉空間是:
◆空間大小足以讓工人進入其間進行工作
◆工人進出受到限制    
結構設計不適合于工人在其中連續工作同時,密閉空間還應當具有以下特征:
◆含有,或者可能會含有危險氣體(氣氛)存在
◆含有可能引起侵蝕的物質
◆具有可以使進入人員陷入或窒息的結構
◆具有公認的健康危害
                                    
密閉空間的例子在我們的日常工作中處處存在:各類儲罐和容器、下水道和其它地下管道、地下設施、糧食筒倉、鐵路罐車、艦艇船艙、隧道、密閉運輸通道等等。
                                    
密閉空間內到底會有那些危險呢?事實上,除了墜落、磕碰等機械事故外,密閉空間對于工人的最大危險還是來自于其中的有毒有害氣體。美國國家職業安全和健康研究院(NIOSH)和美國國家職業安全和健康協會(OSHA)發表的研究報告都表明很多致命的密閉空間事故的發生都同所在空間的氣體組份有關。而這些危險組份既可能在工人進入密閉空間之前產生存在,也可能由于他們在其間的活動形成?梢哉f,缺乏在工人進入密閉空間之前和在其中工作過程中對于危險氣體的檢測是絕大多數密閉空間事故發生的重要原因。
                                    
密閉空間中的危險氣體大致可以分為三大類:氧氣水平(不足或過量)、可燃氣體、有毒氣體,很多情況下,一氧化碳和硫化氫被認為是致人死命的禍首。但
                                    
現實的情況可能更為復雜,某些有毒氣體并不常見,但它們引起的危害可能更為致命,尤其可能對工人造成長期的身體損壞和生命威脅。比如,工人在清洗苯罐時,可能不會遇到以上所談到的有毒有害氣體(氧氣、可燃氣、一氧化碳、硫化氫),但是罐中殘留的苯蒸氣就足以造成工人短期或長期的中毒反應(苯的立即致死量是500ppm,也就是0.05%體積比。。
氧氣不足和過量
                                    
密閉空間內的氧氣不足是經常遇到的情況。氧氣不足的原因很多,象微生物行為(比如開頭提到的老鼠分解)、置換(其它氣體,如氮氣、干冰等進入空間使得空氣量降低)、燃燒、氧化(比如生銹)以及吸收和吸附(如潮濕的活性炭)等。工作行為也是其中重要的原因,使用溶劑、涂料、清潔劑或者是加熱工作都可能影響氧氣含量。在密閉空間中的氧氣濃度檢測要考慮到兩個濃度點:氧氣濃度太低會造成窒息;而超過常量的氧氣可能會引起不可想象的對燃燒或其它的化學反應的加速或提高。氧氣在正?諝庵械臐舛却蠹s是20.9%,其它組份(超過78%)主要是氮氣,還包括少量的水蒸氣、二氧化碳和其它的微量氣體。

缺氧和富氧對人體的影響:                
氧氣濃度(%體積)         征兆(大氣壓力下)
                                
>23.5%             富氧,有強烈爆炸危險
    20.9%             氧氣濃度正常
    19.5%             氧氣最小允許濃度
    15-19%            降低工作效率,并可導致頭部、肺部和循環系統問題
    10-12%            呼吸急促,判斷力喪失,嘴唇發紫
    8-10%             智力喪失,昏厥,無意識,臉色蒼白,嘴唇發紫,惡心嘔吐
    6-8%                8分鐘,100%致命,6分鐘50%致命,4-5分鐘經治療可痊愈
    4-6%                40秒內抽搐,呼吸停止,死亡
                
以上數據可能會由于個體的健康狀態和體質有所不同
            
可燃氣體和蒸氣                                
在密閉空間中遇到的可燃氣體和蒸氣可能來自幾個方面。地下管道間泄漏(電纜管道和城市煤氣管道間)、容器內部殘存、細菌分解、工作產物等等。常見的可燃氣體包括:甲烷、天然氣、氫氣、揮發性有機化合物等等。
                                    
不論是在進入密閉空間時以及在進入工作后,我們都會遇到各種各樣的可燃氣體和蒸氣。當它們的濃度足夠時,許多物質的蒸氣和氣體都變成了可燃性危險氣體,如果此時遇到火源并提供一定的能量就會發生燃燒或爆炸。在密閉空間中的火源可能包括:產生熱量的工作活動、打火工具、光源、電動工具、電子儀器甚至靜電。
                                    
發生燃燒或爆炸必須符合四個條件:氣體中必須含有適量的氧氣、適量的燃氣(超過可燃氣體的爆炸下限)、火源以及足夠的分子能量維持火鏈反應。這四個條件一般被稱為"火四邊體"。如果這四個其中的任何一個沒有或不足,燃燒就不可能發生,這也就是為什么測量爆炸性氣體的時候一定要檢測氧氣濃度的原因。
            
有毒氣體和蒸氣                                
密閉空間內可能會存在很多的有毒氣體,它既可以是在密閉空間內已經存在的,可能是在工作過程中產生的。有時,某些物質的短期突然揮發還會出現一些莫名其妙的物質,因此密閉空間內的有毒氣體的種類可能是多種多樣的?諝庵械挠卸疚镔|一般是根據它們對于暴露在現場的工人的生理學影響進行分類。有毒物質可以對人造成兩種時間段的癥狀:急性或慢性。因此必須制訂工作場合中各類物質的暴露水平為安全防護提供依據。工人工作時間和有毒氣體的存在濃度有一定的關系,超過這些規定的暴露水平就會對工人的人身安全構成極大的威脅。

下面是一些規章和法規所規定的暴露限度:
18小時時間統計加權平均值(TWA),即正常的工作環境允許的有毒氣體濃度。
115分鐘時間統計加權平均值的短期暴露水平(STEL),工人短期工作所允許的有毒氣體濃度。
立即致死量(IDHL),引起工人短時間死亡的有毒氣體濃度。
        
OSHA列出的常見有毒氣體的TWA、STEL、IDHL值
毒氣                                            TWA                STEL             IDLH
氨氣(NH3)                                 25.0ppm        35.0ppm         500 ppm
一氧化碳(CO)                            25.0ppm -- 1500ppm
氯氣 (Cl2)                                 0.5ppm         1.0ppm            30 ppm
氰化氫(HCN)                             4.7ppm -- 50 ppm
硫化氫 (H2S)                             10.0ppm        15.0 ppm        300 ppm
一氧化氮(NO)                            25.0ppm -- 100 ppm
二氧化硫(SO2)                            2.0ppm        5.0ppm            100 ppm
揮發性有機化合物(VOC)     10.0ppm     25.0ppm
        
下面給出硫化氫氣體的濃度和人體健康的關系:                    
濃度(ppm)             癥狀和影響                                時間
10                        允許暴露濃度                                8小時
50-100                輕度眼部和呼吸系統不適             1小時
100-500             顯著眼部呼吸系統不適                 1小時
500-700             無知覺 致死                                    1/2 - 1 小時
>1000                 無知覺, 死亡                                 幾分鐘之內

如何選擇合適的有毒有害氣體檢測儀                                
綜上所述,為了保證工人的安全,在進入任何密閉空間之前,都要對其中的氣體成分進行檢測,并且要在非接觸情況下按以下順序進行檢測,首先確保有足夠的氧氣濃度存在;不存在可燃性氣體;有毒氣體濃度低于OSHA的暴露限度。在密閉空間內存在的有毒氣體包括:硫化氫(H2S)和一氧化碳 (CO),也可能存在其他的有毒氣體, 比如揮發性有機化合物氣體和蒸氣(VOC)。
        
對于各類不同的生產場合和檢測要求,選擇合適的氣體檢測儀是每一個從事安全和衛生工作的人員都必須十分注意的。
                                    
由于每一個生產部門所遇到的氣體種類都是不同的。在選擇氣體檢測儀時就要考慮到所有可能發生的情況。正確估計在工人進入密閉空間時可能遇到的各類危險氣體種類,考慮到各種情況。比如,在城市公用設施中,缺氧和可燃氣檢測是必不可少的,考慮到可能的一氧化碳和硫化氫的存在,至少需要檢測四種有毒有害氣體;而如果是在工業場合,比如石化、化工行業,還需要考慮到生產過程和工作過程中可能遇到的揮發性有機化合物(如芳香類、鹵代烴等)的存在,這些物質即使在濃度很低的情況下,可能沒有爆炸的危險,但卻會造成工人的急性和慢性中毒,這時就需要對這些物質進行檢測,比如使用RAE公司的光離子化檢測器(PID)等,而絕對不要使用可燃氣檢測器應付,因為這可能會導致人員的傷害和死亡。
                                    
考慮到實際工作,密閉空間內的氣體檢測必須在人員進入密閉空間之前進行,而且要在密閉空間外進行非接觸檢測。此時,就必須選擇帶有內置采樣泵的多氣體檢測儀。因為密閉空間中不同部位(上、中、下)的氣體分布和氣體種類有很大的不同。比如:一般意義上的可燃氣體的比重較輕,它們大部分分布于密閉空間的上部;而一氧化碳和空氣的比重差不多,一般分布于密閉空間的中部;而象硫化氫和揮發性有機化合物(VOC)等較重氣體則存在于密閉空間的下部,此時就需要通過吸氣泵在外面對空間內的各個階層進行連續檢測。
                                    
一個完整的密閉空間氣體檢測儀應當是一個便攜式并具有內置泵吸功能的多氣體(復合式)檢測儀---這樣就可以方便地以非接觸、分部位檢測不同空間分布的各類危險氣體,包括氧氣、無機氣體和有機氣體;同時它還應當具有實時數據采集顯示、瞬間聲光警報;體積小巧,不影響工人工作等特點,只有這樣才能保證進入密閉空間的工作人員的絕對安全。需要注意的是在選擇這類檢測儀時,最好選擇具有單獨開關各個傳感器功能的儀器,以防止由于一個傳感器損害影響其它傳感器使用。同時,為了避免由于進水等堵塞吸氣泵情況發生,選擇具有停泵警報的智能泵設計的儀器也要安全一些。
                                    
在進行了非接觸檢測并確認空間安全可以進入后,檢測人員可以發放進入許可,允許工人進入密閉空間進行工作,但是,氣體檢測工作還不能停止,進入其中的工人和外面的守候者一定還要對空間內的氣體進行連續的檢測。以避免由于泄漏、毒氣釋放、溫度變化等原因發生有毒有害氣體濃度的變化造成其中人員的傷害,這個過程要一直持續到工人離開密閉空間為止。
                                    
總之,有毒有害氣體檢測是保證工人進入密閉空間安全的有力措施。我們要根據具體的使用環境場合以及需要的功能,選擇合適的氣體檢測儀。目前,可供我們選擇的檢測儀包括固定式/便攜式、擴散式/泵吸式、單氣體/多氣體、無機氣體/有機氣體等等多種多樣的組合。只有選擇好了合適的氣體檢測儀器,才能真正做到事半功倍,防患于未然。

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