при какой концентрации кислорода во время работы

Каково содержание кислорода в воздухе: процентный состав и норма

Воздух – это естественная смесь различных газов. Больше всего в нем содержатся такие элементы, как азот (около 77%) и кислород, менее 2% составляют аргон, углекислый газ и прочие инертные газы.

Кислород, или О2 – второй элемент периодической таблицы и важнейший компонент, без которого вряд ли бы существовала жизнь на планете. Он участвует в разнообразных процессах, от которых зависит жизнедеятельность всего живого….

Состав воздуха

О2 выполняет функцию окислительных процессов в человеческом теле, которые позволяют выделить энергию для нормальной жизнедеятельности. В состоянии покоя человеческий организм требует около 350 миллилитров кислорода, при тяжелых физических нагрузках это значение возрастает в три-четыре раза.

Сколько процентов кислорода в воздухе, которым мы дышим? Норма равна 20,95%. Выдыхаемый воздух содержит меньшее количество О2 – 15,5-16%. Состав выдыхаемого воздуха также включает углекислый газ, азот и другие вещества. Последующее понижение процентного содержания кислорода приводит к нарушению работы, а критическое значение 7-8% вызывает летальный исход.

Содержание прочих элементов в воздухе в различных условиях представлено в таблице ниже.

Из таблица можно понять, например, что в выдыхаемом воздухе содержится очень много азота и дополнительных элементов, а вот О2 всего 16,3%. Содержание кислорода во вдыхаемом воздухе примерно составляет 20,95%.

Важно понять, что представляет собой такой элемент, как кислород. О2– наиболее распространенный на земле химический элемент, который не имеет цвета, запаха и вкуса. Он выполняет важнейшую функцию окисления в атмосфере.

Без восьмого элемента периодической таблицы нельзя добыть огонь. Сухой кислород позволяет улучшить электрические и защитные свойства пленок, уменьшать их объемный заряд.

Содержится этот элемент в следующих соединениях:

Воздух содержит в себе не только газообразные вещества, но и пары и аэрозоли, а также различные загрязняющие примеси. Это может быть пыль, грязь, другой различный мелкий мусор. В нем содержатся микробы, которые могут вызывать различные заболевания. Грипп, корь, коклюш, аллергены и прочие болезни – это лишь малый список негативных последствий, которые появляются при ухудшении качества воздуха и повышении уровня болезнетворных бактерий.

Процентное соотношение воздуха – это количество всех элементов, которые входят в его состав. Показать наглядно, из чего состоит воздух, а также процент кислорода в воздухе удобнее на диаграмме.

Диаграмма отображает, какого газа содержится больше в воздухе. Значения, приведенные на ней, будут немного отличаться для вдыхаемого и выдыхаемого воздуха.

Диаграмма соотношение воздуха.

Выделяют несколько источников, из которых образуется кислород:

Функции кислорода в атмосфере и для организма

Для человека огромное значение имеет так называемое парциальное давление, которое мог бы производить газ, если бы занимал весь занимаемый объем смеси. Нормальное парциальное давление на высоте 0 метров над уровнем моря составляет 160 миллиметров ртутного столба. Увеличение высоты вызывает уменьшение парциального давления. Этот показатель важен, так как от него зависит поступление кислорода во все важные органы и в кровяную систему.

Кислород нередко используется для лечения различных заболеваний. Кислородные баллоны, ингаляторы помогают органам человека нормально функционировать при наличии кислородного голодания.

Состав воздуха изменялся с течением лет. Эволюционные процессы, природные катаклизмы привели к изменениям в биосфере, поэтому уменьшился процент кислорода, необходимый для нормальной работы биоорганизмов. Можно рассмотреть несколько исторических этапов:

Последующее развитие окружающего мира может привести к дальнейшему изменению состава воздуха. На ближайшее время маловероятно, что концентрация О2 может быть ниже 14%, так как это вызовет нарушение работы организма.

Изменение содержания кислорода в воздухе на потяжении нескольких веков.

К чему приводит недостаток кислорода

Малое поступление чаще всего наблюдается в душном транспорте, плохо проветриваемом помещении или на высоте. Понижение уровня содержания кислорода в воздухе может вызвать негативное влияние на организм. Происходит истощение механизмов, наибольшему влиянию подвергается нервная система. Причин, по которым организм страдает от гипоксии, можно выделить несколько:

По ряду симптомов можно понять, что организму требуется О2. В первую очередь повышается частота дыхания. Также увеличивается частота сердечных сокращений. Эти защитные функции призваны поставить кислород в легкие и обеспечить им кровь и ткани.

Недостаток кислорода вызывает головные боли, повышенную сонливость, ухудшение концентрации. Единичные случаи не так страшны, их довольно просто подкорректировать. Для нормализации дыхательной недостаточности врач выписывает бронхорасширяющие лекарства и другие средства. Если же гипоксия принимает тяжелые формы, такие как потеря координации человека или даже коматозное состояние, то лечение усложняется.

Если обнаружены симптомы гипоксии, важно незамедлительно обратиться к доктору и не заниматься самолечением, так как применение того или иного лекарственного средства зависит от причин нарушения. Для легких случаев помогает лечение кислородными масками и подушками, кровяная гипоксия требует переливания крови, а корректировка циркулярных причин возможна только при операции на сердце или сосуды.

Невероятное путешествие кислорода по нашему организму

Заключение

Кислород – важнейшая составляющая воздуха, без которой невозможно осуществление многих процессов на Земле. Воздушный состав менялся в течение десятков тысяч лет из-за эволюционных процессов, но в настоящее время количество кислорода в атмосфере достигло значения в 21%. Качество воздуха, которым дышит человек, влияет на его здоровье, поэтому необходимо следить за его чистотой в помещении и постараться сократить загрязнение окружающей среды.

Источник

Руководство по проведению анализа атмосферы в замкнутых пространствах

Это руководство по применению содержит общую информацию, а также является напоминанием об угрозах, сопряженных с опасными атмосферными факторами в замкнутых пространствах.

В руководстве рассматриваются следующие темы:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАМКНУТОГО ПРОСТРАНСТВА

Работа в замкнутых пространствах является частью повседневных рабочих процессов на производстве.

Замкнутым считается пространство:

Замкнутое пространство, требующее разрешения на доступ, можно охарактеризовать как:
обычное замкнутое пространство, для которого правдиво хотя бы одно из следующих утверждений:

Ниже приведены примеры замкнутых пространств:

АТМОСФЕРНЫЕ ОПАСНОСТИ В ЗАМКНУТЫХ ПРОСТРАНСТВАХ

Под атмосферными опасностями в замкнутых пространствах подразумевается воздействие на тех, кто входит в помещение, которое может привести к смерти, попаданию в ловушку, травмам или острым заболеваниям, по одной или нескольким из перечисленных ниже причин.

Концентрация кислорода в воздухе ниже 19,5% (дефицит кислорода) или выше 23,5% (переизбыток кислорода).

Возможные последствия пребывания в атмосферах с недостаточным или избыточным содержанием кислорода

Указанные значения являются приблизительными и могут отличаться в зависимости от состояния здоровья и физической активности конкретного человека.

Содержание легковоспламеняющихся газов или паров в воздухе на уровне более 10% нижнего предела взрывоопасной концентрации (LEL/НПВК), но ниже верхнего предела взрывоопасной концентрации (UEL/ВПВК).

Сравнение нижнего (LEL) и верхнего (UEL) пределов взрывоопасной концентрации

ТЕТРАЭДР ПОЖАРА

Для воспламенения требуется наличие четырех составляющих:

Это называют тетраэдром пожара (ранее известный как треугольник пожара). Если хотя бы один из этих элементов отсутствует, воспламенение будет невозможным. Четвертая составляющая (цепная реакция) предполагает, что не все смеси топлива с кислородом при нагревании способны поддерживать горение. Необходимы особые пропорции, чтобы пламя могло распространяться. Это означает, что при обычном составе воздуха концентрация топлива должна находиться между LEL и UEL.

ГОРЮЧИЙ ГАЗ: ПРОЦЕНТНЫЙ ОБЪЕМ

LEL пропана составляет 2,1 об. %; LEL пентана — 1,5 об. %; LEL гексана — 1,1 об. %, а LEL бензина — 1,3 об. %.

ТОКСИЧНЫЕ ГАЗЫ

Содержание токсичных соединений в атмосфере выше предельно допустимой концентрации, учрежденной организациями OSHA, NIOSH и ACGIH. Ниже приведены примеры распространенных токсичных газов, характерных для замкнутых пространств.

Опасное для жизни воздействие: CO и H2S

Последствия от воздействия окиси углерода

Последствия от воздействия сероводорода

МОНИТОРИНГ ЗАМКНУТЫХ ПРОСТРАНСТВ НА ПРЕДМЕТ НАЛИЧИЯ ОПАСНЫХ АТМОСФЕРНЫХ ФАКТОРОВ

Прежде чем войти в замкнутое пространство, следует проверить состояние воздуха в нем. Анализ атмосферы в замкнутом пространстве на предмет опасностей необходимо производить удаленно, непосредственно перед входом в такое пространство и в указанном ниже порядке.

Чтобы определить неоднородную концентрацию газов и паров в замкнутом пространстве, важно отбирать несколько образцов: в верхней, средней и нижней части пространства. Газы могут скапливаться в высокой концентрации вверху или внизу замкнутого пространства, в зависимости от их плотности по сравнению с воздухом (большая или меньшая). Разреженные газы и пары в пределах миллионных долей распределяются в замкнутом пространстве равномерно.

Особенно важно брать образцы на некотором расстоянии от проема, поскольку из-за проникновения воздуха в зону возле входа извне может сложиться ложное впечатление о достаточности кислорода в воздухе.

После завершения удаленной проверки, если по ее результатам зона является безопасной для пребывания человека, необходимо оформить соответствующие разрешения на вход в замкнутое пространство и соблюдать их. После первого входа в замкнутое пространство в нем должен непрерывно производиться мониторинг воздуха. Сопровождающий или наблюдатель при работе в замкнутом пространстве должен постоянно следить за составом воздуха. Условия в замкнутом пространстве могут незаметно измениться из-за утечек, токсичных испарений или вследствие определенных действий с содержимым помещения.

Отказ от ответственности. Это руководство по применению содержит только общее описание анализа атмосферы в замкнутых пространствах. Ни при каких обстоятельствах не разрешается входить в замкнутое пространство или использовать оборудование для мониторинга никому, кроме квалифицированного и специально обученного персонала, и только после внимательного ознакомления со всеми инструкциями, а также при соблюдении всех правил техники безопасности.

Источник

Требования безопасности

Опасные факторы кислорода

Кислород не является горючим газом, но сильно поддерживает горение. Когда в воздухе имеется больше, чем 21% кислорода, сгораемые материалы воспламеняются легче и горят сильнее. Чем больше содержание кислорода в воздухе, тем ярче происходит это явление.

Работа с кислородом сопряжена со следующими опасностями:

Из металлов интенсивно горят в кислороде титан, алюминий и его сплавы, углеродистые и нержавеющие стали. Медь и ее сплавы не горят в кислороде, но при воздействии источников большой энергии (при горении неметаллического материала) возможно оплавление медных и латунных деталей.

Кислород тяжелее воздуха. При утечках газообразного кислорода из-за неплотностей соединений оборудования и трубопроводов он может накапливаться в низких местах, траншеях и т.д.

Меры безопасности при обращении с кислородом

Запрещено курить и пользоваться открытым огнем в работы с кислородом. Лица не должны заходить в зоны с повышенной концентрацией кислорода в воздухе. После работы в помещении с повышенной концентрацией кислорода в воздухе необходимо хорошо проветрить одежду.

Инструмент и одежда должны быть свободными от масла и жира. Ни один узел, применяемый с кислородом, не должен соприкасаться с маслом или жиром.

При работе с жидким кислородом необходимо употреблять надлежащие перчатки, защитные очки, защитную обувь и защитные средства для тела.

Кислород применять только в узлах и местах, предназначенных для кислорода. Очень опасно использовать кислород взамен азота, инертного газа или воздуха в следующих или подобных случаях:

Меры безопасности при обращении с баллонами, наполненными кислородом, должны быть направлены на исключение:

Для предотвращения загораний при наполнении кислородных баллонов необходимо исключить:

Для предотвращения разрушения баллона необходимо:

Меры безопасности при обращении с баллонами

1. К обращению с газовыми баллонами допускать только лиц, имеющих достаточный опыт и квалификацию.

2. Газовый баллон представляет собой сосуд под высоким давлением и с ним необходимо обращаться осторожно.

3. Никогда не снимать и не портить этикетки, прикрепленные изготовителем на баллонах.

4. До того как использовать баллон, убедиться в правильном его содержимом.

5. До того как использовать газ, ознакомиться с его свойствами и риском, связанным с его использованием.

6. В случае неуверенности в правильном обращении с каким-нибудь газом, связаться с изготовителем газа.

Обращение и применение

1. Всегда пользоваться защитными перчатками.

2. Не поднимать баллон за колпак и крышку.

3. Для перемещения баллонов всегда пользоваться тележкой или ящиками для баллонов.

4. При перемещении баллона защитный колпак должен всегда находиться на своем месте.

5. Для выявления утечек использовать мыльный раствор.

6. Всегда пользоваться регулятором давления, предназначенным для данного газа. Использовать вставки запрещено.

7. Перед подключением оборудования к баллону, проверить его правильный класс давления.

8. Предотвратить обратный поток газа в баллон (например, обратным клапаном), прежде чем подключать баллон.

9. Вентиль баллона открывать медленно.

10. Никогда не нагревать газовый баллон.

11. Подача газа из баллона в другой баллон запрещена.

12. Никогда не использовать баллон в качестве катка или рабочей подставки.

13. Содержать вентиль баллона и оборудование чистыми от масла и грязи.

14. Не допускать падения баллонов.

15. Защитить баллоны от механических ударов.

16. Всегда, когда баллоном не пользуются, закрывать вентиль.

17. С пустыми баллонами всегда обращаться как с полными.

В случае повреждения баллона в работе, он должен быть четко замаркирован и возвращен поставщику. Ни в коем случае не пытаться ремонтировать баллон или скрывать дефекты, так как это может вызвать риск опасности других.

1. Вызвать пожарную охрану.

2. Обеспечить эвакуацию территории.

3. Если возможно, убрать баллоны из зоны пожара.

4. При отсутствии возможности вывоза баллонов, охлаждать баллоны водой из защищенного места.

5. Четко пометить баллоны, потерпевшие пожар, и сообщить поставщику.

1. Баллоны должны храниться в отведенном для них хорошо вентилируемом месте.

2. Баллоны хранить в помещении с отсутствием риска пожара и расположенном далеко от источников тепла и возгорания.

3. Склад баллонов должен содержаться в порядке с разрешением доступа в него только уполномоченным лицам. Территория должна быть четко отмечена надлежащими щитами.

4. Курение и открытое пламя на складе и вблизи него запрещены.

5. Газовые баллоны должны храниться в вертикальном положении. Вентили баллонов должны быть хорошо закрыты с установленными на место колпаками.

6. Пустые баллоны хранить отдельно от полных.

На складе баллоны с разными видами газов хранить отдельно от других.

Поставщик даст дополнительную информацию по проблемам, связанным с хранением газов и обращением с ними.

Источник

Противопожарная защита

Системы предотвращения пожара/системы снижения концентрации кислорода

1. Предварительное замечание

Снижение содержания кислорода — это технология предотвращения пожаров, которая используется все чаще и чаще в различных областях, особенно в информационных технологиях (IТ и серверных комнатах), на складах (например, высокостеллажных, складах опасных материалов, низкотемпературных складах и др.) и в архивах. Содержание кислорода в помещении уменьшается, чтобы исключить горение.

Эта технология называется системой предотвращения возгораний или системой снижения и постоянного поддержания пониженной концентрации кислорода.

2.Система пониженной концентрации кислорода

Примерно каждые две минуты в Германии вспыхивает пожар и нередко наносит значительный ущерб. Будь то склады, центры обработки данных или архивы — все компании зависят от противопожарной защиты. Чтобы защитить чувствительные участки не только от огня, но и от продуктов горения и огнетушащих веществ, была разработана система понижения концентрации кислорода.

Традиционные системы противопожарной защиты являются пассивными, то есть они не реагируют, пока огонь не вспыхнул. С другой стороны, профилактическое снижение содержания кислорода в системе начинается до возникновения пожара: в закрытых помещениях система создает атмосферу за счет постоянного снижения концентрации кислорода посредством подачи азота, при которой образование или распространение огня может быть исключено.

3. Принцип работы

Для развития пожара должны присутствовать три компонента: кислород, температура (энергия) и горючий материал. Если один из этих трех компонентов удален, огня не будет. По этому принципу строится технология предотвращения пожара. Уменьшая содержание кислорода, огонь буквально лишается «воздуха для дыхания».

Воспламеняемость горючих материалов напрямую связана с концентрацией кислорода в окружающем воздухе и, соответственно, снижается с уменьшением этой концентрации. Если содержание кислорода в воздухе уменьшается, для возгорания горючего материала требуется гораздо больше энергии. Энергия, требуемая для этого, выше для воспламенения, чем для поддержания горения. Снижение концентрации кислорода вызывает решающее замедление скорости химических и физических процессов во время горения. Это означает, что возможность образования пожара и интенсивность пожара в среде с пониженной концентрацией кислорода существенно меньше, чем при нормальных условиях. Ниже предельного значения концентрации кислорода в окружающем воздухе самостоятельное горение веществ становится невозможным. Это значение, которое называется «граница воспламенения», специфично для различных веществ.

При снижении концентрации кислорода ниже 20,9 об.% 0₂ увеличивается противопожарная защита горючих веществ, так как скорость химических реакций уменьшается. При достижении расчетной концентрации, противопожарная защита полностью обеспечивается.

Для поддержания постоянного содержания кислорода в защищаемой зоне на заранее заданном значении, датчики кислорода постоянно контролируют его концентрацию. Этот контроль обеспечивается, по меньшей мере, двумя кислородными датчиками, которые устанавливаются в разных местах в пределах зоны, подлежащей защите, для достижения точного результата измерений.

4. Азот — основной компонент воздуха

Чтобы уменьшить концентрацию кислорода в защищаемой области до такой степени, пока не будет достигнут предел воспламенения присутствующего там материала, азот будет подаваться в защищаемую зону. Состав воздуха изменяется: азот вытесняет кислород из воздуха, так что остаточного содержания кислорода уже недостаточно для горения.

Использование природного инертного газа азота имеет решающие преимущества: азот нетоксичен, и на 78,09 об. % является основным компонентом нормального окружающего воздуха. Таким образом, достигается то, что области, где используется система снижения концентрации кислорода остается доступной для людей. Свойства азота гарантируют равномерную концентрацию азота во всем объеме защиты.

Источник

Содержание кислорода в атмосфере. Информация для газоспасателей

Качество воздуха, необходимого для поддержания жизненных процессов всех живых организмов на Земле, определяется содержанием в нем кислорода.
Зависимость качества воздуха от процентного содержания в нем кислорода рассмотрим на примере рисунка 1.

Рис. 1 Процентное содержание кислорода в воздухе

Благоприятный уровень содержания кислорода в воздухе

Зона 1-2: такой уровень содержания кислорода характерен для экологически чистых районов, лесных массивов. Содержание кислорода в воздухе на берегу океана может достигать 21,9%

Уровень комфортного содержания кислорода в воздухе

Зона 3-4: ограничена законодательно утвержденным стандартом минимального содержания кислорода в воздухе для помещений (20,5%) и «эталоном» свежего воздуха (21%). Для городского воздуха нормальным считается содержание кислорода 20,8%.

Недостаточный уровень содержания кислорода в воздухе

Зона 5-6: ограничена минимально допустимым уровнем содержания кислорода, когда человек может находиться без дыхательного аппарата (18%).
Пребывание человека в помещениях с таким воздухом сопровождается быстрой утомляемостью, сонливостью, снижением умственной активности, головными болями.
Длительное пребывание в помещениях с такой атмосферой опасно для здоровья

Опасно низкий уровень содержания кислорода в воздухе

1.Содержание кислорода менее 20%.
Газоопасные работы проводятся при содержании кислорода в воздухе рабочей зоны менее 20%.
— Типовая инструкция по организации безопасного проведения газоопасных работ (утв. Госгортехнадзором СССР 20 февраля 1985 г.):
1.5. К газоопасным относятся работы … при недостаточном содержании кислорода (объемная доля ниже 20%).
— Типовая инструкция по организации безопасного проведения газоопасных работ на предприятиях нефтепродуктообеспечения ТОИ Р-112-17-95 (утв. приказом Министерства топлива и энергетики РФ от 4 июля 1995 г. N 144):
1.3. К газоопасным относятся работы … при содержании кислорода в воздухе менее 20% по объему.
— Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 55892-2013 «Объекты малотоннажного производства и потребления сжиженного природного газа. Общие технические требования» (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 декабря 2013 г. N 2278-ст):
К.1 К газоопасным относят работы… при содержании кислорода в воздухе рабочей зоны менее 20%.

3. Содержание кислорода менее 17%.
Запрещается применение фильтрующих СИЗОД при содержании кислорода менее 17%.
— ГОСТ Р 12.4.233-2012 (ЕН 132:1998) Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Термины, определения и обозначения (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 ноября 2012 г. N 1824-ст)
2.87… атмосфера с дефицитом кислорода: Окружающий воздух, содержащий менее 17% кислорода по объему, в котором нельзя использовать фильтрующие СИЗОД.
— Межгосударственный стандарт ГОСТ 12.4.299-2015 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания. Рекомендации по выбору, применению и техническому обслуживанию (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 июня 2015 г. N 792-ст)
B.2.1 Дефицит кислорода. Если анализ условий окружающей среды указывает на наличие или возможность дефицита кислорода (объемная доля менее 17%), то СИЗОД фильтрующего типа не применяют…
— Решение Комиссии Таможенного союза от 9 декабря 2011 г. N 878 О принятии технического регламента Таможенного союза «О безопасности средств индивидуальной защиты»
7) …не допускается использование фильтрующих средств индивидуальной защиты органов дыхания при содержании во вдыхаемом воздухе кислорода менее 17 процентов
— Межгосударственный стандарт ГОСТ 12.4.041-2001 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующие. Общие технические требования (введен в действие постановлением Госстандарта РФ от 19 сентября 2001 г. N 386-ст)
1 …фильтрующие средства индивидуальной защиты органов дыхания предназначенные для защиты от вредных для здоровья аэрозолей, газов и паров и их сочетаний в окружающем воздухе при условии содержания в нем кислорода не менее 17 об. %.

Источник