ПДК углеводородов: химические факторы производственной среды

Загрязнение воздуха и воды разного рода химическими веществами крайне неблагоприятно сказывается на состоянии окружающей среды. На любом современном предприятии, конечно же, в обязательном порядке должны соблюдаться разного рода экологические нормативы. Это станет гарантией безопасности как самих работников завода, так и проживающих рядом с ним людей.

Химических веществ, способных оказывать вредное влияние на организм человека, существует множество. К примеру, на настоящий момент в России разработаны определенные нормативы на ПДК углеводородов. На такие соединения сегодня, к сожалению, приходится около 70% всех загрязнений в атмосфере. Соблюдать нормативы в отношении концентраций углеводородов должны, к примеру, предприятия химической отрасли и нефтепереработки.

Для чего предусматриваются нормы ПДК

Вред разного рода химические вещества, включая углеводороды, человеку могут наносить на самом деле очень серьезный. Поэтому нормативами и предусматриваются предельно допустимые концентрации (ПДК) тех или иных соединений. Разрабатываются такие документы так, чтобы химические вещества, содержащиеся в воздухе, не вызывали в первую очередь именно нарушения здоровья людей или заболеваний. Также при расчете подобных норм специалисты учитывают и такой фактор, как влияние соединений в отдаленные сроки для нынешнего и последующих поколений.

Что такое углеводороды

В общей сложности в нашей стране предусмотрены нормативы ПДК для более чем 1200 разного рода химических веществ. Собственно углеводородами называют органические вещества, состоящие только из атомов водорода и углерода. В химии такие соединения считаются базовыми. Все остальные вещества во многих случаях рассматриваются как их производные.

В природе углеводороды встречаются как в жидком, так и в твердом или газообразном состоянии. Помимо всего прочего, на нашей планете существуют и концентрированные залежи таких веществ.

Виды углеводородов

Все такие вещества делятся в первую очередь на незамкнутые или ациклические и замкнутые (карбоциклические). Первая разновидность соединений при этом классифицируется на:

• насыщенные — метан, алканы, парафины;
• ненасыщенные с кратными связями — олифиновые углеводороды, ацетиленовые, диеновые.

Насыщенные соединения метановой группы являются основной частью нефти и нефтепродуктов, а также природных горючих газов.

Карбоциклические углеводороды, в свою очередь, подразделяются на:

• алициклические;
• ароматические.

Последний вид соединений также может присутствовать в нефти. Однако вещества этой группы редко преобладают в ее составе над другими углеводородами.

Также все углеводороды классифицируются на:

• предельные (С2-С5);
• непредельные (С1-С10).

На каких предприятиях должен производиться контроль

Сфера использования соединений групп С2-С5 и С1-С10 в народном хозяйстве на данный момент очень широка. Контроль за соблюдением ПДК смесей углеводородов должен производиться в первую очередь, конечно же, на нефте- и газоперерабатывающих предприятиях. Также такие соединения довольно-таки широко используются:

• в химической промышленности;
• топливной;
• легкой;
• пищевой;
• в сельском хозяйстве.

Добываются углеводороды при этом, в том числе и у нас в стране, на месторождениях:

• нефтяных;
• газовых;
• угольных;
• горючих сланцев.

Наиболее распространенные углеводороды и связанные с ними вещества

Наносить вред людям и окружающей среде, таким образом, могут все соединения этой группы. Но чаще всего человек сталкивается с негативным влиянием следующих видов веществ:

• сероводорода (содержится в углеводородных газах);
• углекислого газа (образующегося при сжигании углеводородов);
• топливного бензина и его паров (содержат углеводороды);
• бензапирена;
• ацетона (производное углеводородов) и пр.

Вред для организма человека

Некоторые виды С2-С5 и С1-С10 способны оказывать на людей даже очень серьезное мутогенное влияние. Именно поэтому на предприятиях должны в точности соблюдаться нормативы в отношении ПДК в воздухе рабочей зоны углеводородов нефти и пр. В первую очередь такие соединения наносят вред сердечно-сосудистой системе человека. Также при длительном нахождении в среде с повышенной концентрацией углеводородов у людей обычно меняются в худшую сторону показатели крови. Прежде всего у пострадавших понижаются уровень гемоглобина и эритроцитов.

Также при превышении в воздухе ПДК углеводороды могут крайне негативно влиять и на печень людей. Помимо этого, такие соединения наносят значительный вред эндокринной системе. При длительном их воздействии у человека нарушается работа эндокринных желез. Кроме того, такие вещества оказывают крайне вредное воздействие на нервную систему и легкие.

В масштабах города углеводороды, помимо всего прочего, способны образовывать так называемый фотохимический смог. В процессе сложных превращений в атмосферном воздухе из соединений этого типа образуются крайне токсичные вещества. Это могут быть, к примеру, альдегиды или кетоны.

Вред сероводорода и углекислого газа

Эти два вещества для организма человека при определенных условиях могут становиться очень опасными. Нахождение в среде, насыщенной сероводородом в концентрации 0.006 мг/дм³ в течение 4 часов, к примеру, может привести к таким негативным последствиям, как:

• головная боль;
• светобоязнь;
• насморк;
• слезотечение.

При повышении же концентрации до 0.2-0.28 мг/дм³ у человека наблюдается жжение в глазах, раздражение в носу и зеве. Увеличение же количества сероводорода в 1 мг/дм³ приводит к острому отравлению, сопровождающемуся судорогами, потерей сознания и в конечном итоге оканчивающемуся смертью. В особенности тщательно на предприятиях должны соблюдаться нормативы в отношении ПДК смеси сероводорода с углеводородами. В комбинации эти вещества способны наносить людям еще больший вред, чем по отдельности.

Углекислый газ, образующийся при сгорании углеводородов, оказывает на организм человека прежде всего наркотическое влияние. Также это вещество раздражающие действует на слизистые людей. В результате его длительного воздействия у пострадавших наблюдаются следующие негативные симптомы:

• головокружение;
• кашель;
• повышение АД.

При вдыхании же очень высоких доз углекислого газа у человека может даже наступить смерть. К летальному исходу, к примеру, приводит пребывание в комнате, где концентрация этого вещества в воздухе достигает 20%.

Вред бензина

Это топливо, являющееся продуктом нефтепереработки и содержащее большое количество углеводородов, может быть крайне опасным как для человека, так и для окружающей среды. К примеру, всего 300 г пролитого при заправке бензина загрязняет 200 тыс. м³ воздуха.

Нормативы в отношении ПДК углеводородов нефти в воздухе при использовании бензина должны, таким образом, соблюдаться в точности. При вдыхании паров этого топлива в течение некоторого времени у человека возникают:

• головная боль;
• головокружение;
• потливость;
• чувство опьянения;
• вялость;
• тошнота, рвота и пр.

Считается, что легкое отравление парами бензина наступает уже через 5-10 минут пребывания человека в помещении с их концентрацией в пределах 900-3612 мг/м³. При этом при повышении этого показателя до 5000-10000 мг/м³ наступает острое токсическое поражение организма. У человека понижается температура тела, падает пульс и пр.

Вред бензапирена

Это вещество относится к классу ароматических углеводородов. Образуется бензапирен, к примеру, при сжигании жидких и твердых органических веществ (включая нефтепродукты), древесины, антропогенных отходов. Из природных источников выделения в воздух этого вещества можно отметить прежде всего лесные пожары и извержения вулканов.

Очень много бензапирена выделяется при курении. Также источником загрязнения воздуха, воды и почвы этим веществом является автомобильный транспорт.

Как и многие другие углеводороды, ПДК которых должны строго контролироваться, бензапирен относится к веществам первого класса опасности. Проникать в организм человека он может путем вдыхания, через кожу, а также с пищей и водой. При этом, помимо канцерогенного влияния, это соединение способно оказывать на людей мутогенное, гематотоксическое, эмбриотоксическое действие.

Вред ацетона

Это вещество может оказывать негативное влияние на организм человека при концентрации в воздухе свыше 500 частиц на миллион. Основными симптомами отравления парами ацетона являются головокружение и тошнота. Если сотрудник предприятия будет постоянно подвергаться воздействию этого вещества, у него обязательно снизится иммунитет и разовьются в дальнейшем респираторные заболевания.

Предельно допустимые концентрации в воздухе рабочей зоны

Согласно нормативам, в рабочей зоне ПДК углеводородов не должны превышать 300 мг/м³. При этом за среднесуточный промежуток времени разовый максимальный показатель не должен быть выше 900 мг/м³.

Конечно же, нормативы предусматривают максимальные показатели и для конкретных разновидностей углеводородов. Так, согласно федеральному закону, предусматриваются ПДК в рабочей зоне для углеводородов разных видов (и связанных с ними веществ):

• бензапирена — 0.00015 мг/м³;
• бензина — 300 мг/м³;
• ацетона — 0.9 мг/м³;
• сероводорода — 10 мг/м³ (в смеси с углеводородами — 3 мг/м³);
• нефти — 10 мг/м³;
• углекислого газа — 27000 мг/м³ (разовая доза).

Предельно допустимые концентрации в воде

ПДК углеводородов в питьевой воде, конечно же, также предусматриваются нормативами. Организации, поставляющие ГВ и ХВ населению, должны прежде всего следить за концентрацией в ней соединений этого типа ароматической группы. Так, к примеру, питьевая вода не должна содержать больше (по российским нормативам СанПиН):

• бензола — 10 мкг/см³;
• стирола — 100 мкг/см³;
• бензапирена — 5 мкг/см³.

В природных же водоемах должно содержаться, к примеру, не более:

• нефти — 0.3 мг/м³;
• бензина — 0.1 мг/м³.

Допустимые концентрации в почве

Земля разного рода углеводородами, конечно же, также загрязнена быть не должна. Нормативы на территории России регулируют предельные концентрации содержания разного рода химических веществ, включая углеводороды, в почвах сельскохозяйственного назначения, населенных пунктов, зон санитарной охраны источников водоснабжения, курортов и отдельных предприятий.

По нормативам, предусмотренным федеральным законом, к примеру, в земле ПДК углеводородов нефти предусмотрены следующие:

• для бензапирена — 0.02 мг/кг;
• для бензина — 0.1 мг/кг.

Предельные углеводороды

Наносить значительный вред здоровью человека могут и предельные, и непредельные соединения этой разновидности. Разумеется, нормативы, конечно же, регламентируют и ПДК предельных углеводородов. Такие соединения, в свою очередь, подразделяются на:

• алканы;
• циклоалканы.

Примерами предельных углеводородов являются метан, бутан, этан. Относятся к этой группе и некоторые другие вещества. Нормативы предусматривают ПДК для предельных углеводородов в рабочей зоне, как и для непредельных соединений, в 300 мг/м³. Соблюдение этих правил станет гарантией безопасности труда персонала предприятия.

Законодательство РФ

При превышении ПДК углеводородов в рабочей зоне предприятия здоровью работников может быть, как мы выяснили, нанесен на самом деле значительный вред. Ответственность за это, конечно же, в первую очередь несет работодатель. Именно администрация должна производить самый тщательный контроль за концентрацией вредных веществ в воздухе цехов завода.

Законодательство России в плане ПДК опасных соединений на предприятиях постоянно меняется, причем в сторону ужесточения. К примеру, еще в 1968 г. ПДК непредельного углеводорода бензола в воздухе был равен 20 мг на м³. На настоящий же момент этот показатель не должен превышать уже 5 мг/м³.

Чем производят измерения

Вред организму человека прямо или косвенно могут наносить, конечно же, в том числе и углеводороды, содержащиеся в воде и почве. Но в особенности опасны такие вещества, растворенные в воздухе. Контроль за содержанием углеводородов в атмосфере цехов у нас в стране производится обычно с использованием особого оборудования — газоанализаторов.

Такие приборы, помимо всего прочего, могут производить непрерывные замеры содержания в воздухе вредных соединений. Соответственно, и сотрудники, отвечающие за недопущение превышения ПДК углеводородов, могут оперативно реагировать на те или иные выявленные отклонения в отношении содержания в атмосфере углеводородов. Также современные газоанализаторы способны:

• записывать и хранить данные мониторинга;
• подключаться к общей системе оповещения и контроля.

Виды газоанализаторов

Использоваться для контроля ПДК углеводородов нефти и других вредных веществ может оборудование этого типа:

• стационарное;
• переносное;
• индивидуальное.

Стационарные газоанализаторы предназначены для непрерывного контроля за содержанием углеводородов в воздухе, к примеру, в цеху предприятия. Переносное оборудование этого типа применяется для единичных замеров концентрации таких соединений. Индивидуальные газоанализаторы выдаются работникам для их защиты от отравления углеводородами. Такие современные приборы, помимо всего прочего, способны замерять не только процент содержания в воздухе опасных для здоровья веществ или горючих газов, но и кислорода.

Какие газоанализаторы полагается применять для углеводородов

Для этого цели на предприятиях газовой, нефтяной, химической промышленности нормативы допускают использовать контролирующие приборы следующих разновидностей:

• фотоионизационные;
• с недисперсными инфракрасными детекторами.

В наше время для контроля за атмосферным воздухом в цеху при этом чаще всего применяются специальные ИК-детекторы. В таких приборах концентрация углеводородов измеряется по интенсивности поглощения ИК-излучения на одной длине волны. К примеру, содержание соединений С₂-С₁₀ в воздухе определяется по поглощению на длине 3.4 мкм. Связано это в первую очередь с валентными колебаниями связей С-Н алкильных групп.

Идентификация углеводородов с использованием ИК-детекторов возможна только при условии измерения полного спектра поглощения в ИК-области. Также такие приборы не могут обеспечивать селективное определение концентрации алифатических углеводородов С₂-С₁₀. Такой контроль на предприятии обеспечивается посредством газовой хроматографии (разделение смесей летучих соединений).

Допустимые концентрации в атмосферном воздухе и как избежать загрязнения

Контроль за ПДК углеводородов в воздухе рабочей зоны предприятий должен производиться, таким образом, самый тщательный. Несоблюдение норм по содержанию в воздухе цехов таких соединений обязательно приведет к болезням сотрудников завода или фабрики.

Однако, конечно же, предприятия, работающие с углеводородами, должны следить в том числе и за тем, чтобы эти вещества ни в коем случае не загрязняли окружающую среду. Попадают в атмосферу, в воду и почву соединения этого типа чаще всего при транспортировке их по трубопроводам. При этом потери таких веществ в результате испарения и утечек могут происходить как по всей длине магистрали, так и на насосных станциях.

Для предельных и непредельных углеводородов ПДК в атмосферном воздухе на настоящий момент в России никакими федеральными документами, к сожалению, не регламентируются. Однако существуют гигиенические нормативы в отношении концентрации некоторых конкретных соединений этой разновидности. К примеру, ПДК в атмосфере составляет:

• для метана — 50 мг/м³;
• бутана — 200 мг/м³;
• пентана — 100/25 мг/м³;
• гексана — 60 мг/м³.

Для того чтобы не допустить превышения ПДК в атмосферном воздухе углеводородов предельных и непредельных, при прокладке трубопроводов применяют разного рода изоляционные покрытия. Чаще всего при этом предприятия используют для этой цели битумную мастику. Также компаниями могут применяться и электрохимические методы защиты магистралей. Помимо этого, для предотвращения загрязнения атмосферы, почвы и воды специалисты проводят систематический контроль за состоянием трубопроводов с помощью детекторов утечек.

Загрязнять атмосферу углеводородами могут, безусловно, и сами химические и нефтяные предприятия. Чтобы избежать выбросов большого количества таких соединений в окружающую среду, на заводах этой специализации часто используется современный метод улавливания углеводородов. При больших концентрациях (170-250 г/м³) таких соединений для этого применяют конденсацию охлаждением, при средних (140-175 г/м³) - абсорбцию, при низких (50-140 г/м³) — также абсорбцию. В большинстве случаев такие несложные методики позволяют без особых трат в точности соблюдать в газовой и в нефтяной промышленности ПДК углеводородов, выбрасываемых в окружающую среду.