jednostki pomiarowe stosowane w … jonizującego. obszary zastosowań przyrządów pomiarowych •...

JEDNOSTKI POMIAROWE

STOSOWANE W IDENTYFIKACJI

MATERIAŁÓW

NIEBEZPIECZNYCH

Literatura:

1. P.Guzewski „Rurki wskaźnikowe w działaniach jednostek straży pożarnej” - SA PSP Poznań,

1999 r.

2. J.Ranecki „Ratownictwo chemiczno - ekologiczne” - SA PAP Poznań, 1998 r.

3. M.Świerżewski „Uwaga wybuch” - IW CRZZ Warszawa, 1976 r.

4. Materiały naukowo-techniczne i prospekty firmy Dräger

5. Materiały naukowo-techniczne i prospekty firmy Auer

6. Dekontaminacja w działaniach ratownictwa chemicznego jednostek straży pożarnych –

P.Guzewski, R.Pawłowski

7. Encyklopedia multimedialna PWN – Warszawa 2001

8. A Marciniak: Działania ratownicze w obszarze zagrożenia radiologicznego. SGSP

Warszawa 1998 r.

9. Porozumienie z dnia 28.04.1994 r. o współpracy w zakresie zagrożeń radiacyjnych zawarte

pomiędzy Komendantem Głównym PSP a Prezesem PAA.

10. Ustawa z dnia 29 listopada 2000 r. - Prawo Atomowe

11. Rozporządzeniu Rady Ministrów z dnia 18 stycznia 2005 r. w sprawie dawek granicznych

promieniowania jonizującego.

Obszary zastosowań przyrządów pomiarowych

• Analiza składu powietrza w czasie trwania

pożaru.

• Analiza składu powietrza w trakcie

prowadzenia akcji ratownictwa

chemicznego.

• Określenie stref i dawek promieniowania.

Obszary zastosowań przyrządów pomiarowych

• Badania zawartości tlenu w powietrzu.

Jest to bardzo istotne działanie w trakcie działań ratowniczych gdyż

wiąże się z koniecznością zadysponowania odpowiedniego stopnia

ochrony ratowników jak i osób poszkodowanych, ewakuowanych.

Jeżeli zawartość tlenu spadnie poniżej dopuszczalnego minimum

należy bezzwłocznie stosować aparaty izolujące na sprężone

powietrze lub tlenowe aparaty oddechowe.

Obszary zastosowań przyrządów pomiarowych

Typowy skład powietrza naturalnego wg normy PN-EN 132 wynosi:

azot 78,084%

tlen 20,9476 %

argon 0,934 %

dwutlenek węgla 0,0314 %

wodór 0,00005 %

neon 0,001818 %

hel 0,000524 %

krypton 0,000144 %

ksenon 0,0000087 %

WARTOŚCI

I JEDNOSTKI

POMIAROWE

Jednostki stosowane w pomiarach stężenia gazów

• Porównanie jednostkowych wartości pomiarowych w

odniesieniu do 1 m3 objętości

w powietrzu jest 21% obj. O2

w 1m3 jest to 210 dm3

1% obj. w 1m3

jest to 10 dm3

1ppm - 1cm3

1ppb - 1mm3

• Wartości mierzone w % objętościowych dotyczą pomiarów

stężeń wybuchowych, pozostałe toksycznych.

w jednostkach masowych:

mg/m3

mg/dm3 (g/m3)

g/dm3 (kg/m3)

ppm – ang. „parts per milion” - „części na milion” - zawartość

jednostek objętości związku w milionie jednostek objętości powietrza

(ilość cm3 w m3).

w jednostkach objętościowych:

% obj. (% vol.)

ppm

ppb

Jednostki stosowane w pomiarach stężenia gazów

• Stężenia substancji w powietrzu mogą być wyrażone:

ppb – ang. „parts per bilion” - „części na miliard” - zawartość

jednostek objętości związku w miliardzie jednostek objętości powietrza

(ilość mm3 w m3).

Pomiar eksplozywności w „%DGW”

0 %

100%DGW GGW

100 % obj.

obszar

wybuchowości

5 % obj. 16,5 % obj.

Obszar pomiarowy dla czujnika skalibrowanego na metan do

100% DGW

1 % obj.= 10 000 ppm = 10 000 000 ppb24,45 dm3 - objętość jednego mola gazu w warunkach standardowych

• Przeliczanie jednostek masowych i objętościowych.

• C – stężenie, M - masa atomowa

Jednostki stosowane w pomiarach stężenia gazów

• Przeliczanie jednostek masowych i objętościowych - przykład.

• Substancja: amoniak - NH3,

• Masa atomowa amoniaku Mcz = 14+1+1+1 = 17

• Stężenie masowe C = 7600 mg/m3

7600

17

Cppm = 10930,58 ppm = 1,093 % obj.

Parametry toksykologiczne TSP.

Dawka trująca

Dawka śmiertelna

Średnia dawka śmiertelna

Najwyższe dopuszczalne stężenie na stanowisku pracy

Najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe

Najwyższe dopuszczalne stężenie progowe

Próg wyczuwalności węchowej

Dawka

(Czas ekspozycji) długość oddziaływania

pewnej ilości środka w określonym czasie

na organizm człowieka.

Ilość substancji trującej, konieczna do

wywołania widocznych objawów zatrucia.

Dawka trująca

(DT) - Oznacz najmniejszą ilość substancji

trującej wywołującej wyraźne objawy

zatrucia.

Dawka śmiertelna

(TDL lub LD) – oznacza najmniejszą ilość substancji trującej powodującej zejście śmiertelne

–podanie doustne.

(TCL lub LCL) – oznacza najmniejszą ilość substancji trującej powodującej zejście śmiertelne

–wchłanianie inhalacyjne.

Średnia dawka śmiertelna

(LD50 , DL50, LC50)– jest to ilość substancji,

która po przyjęciu przez szczury o wadze

200 – 300 g żywej masy, powoduje śmierć

połowy grupy zwierząt doświadczalnych

przed upływem 14 dni.

Wynik podaje się w mg/ kg lub mg/m3

Najwyższe dopuszczalne

stężenie na stanowisku pracy

NDS (TWA) – jest to takie stężenie substancji trującej, które przy stałym kontakcie z nią w ciągu 8-godzinnego dnia pracy przez wieloletni nawet okres nie wywołuje żadnych objawów zatrucia.

Najwyższe dopuszczalne

stężenie chwilowe

NDSCh (STEL) – jest to stężenie czynników szkodliwych dla zdrowia –ustalone jako wartości średnie – które nie powinno powodować ujemnych zmian w stanie zdrowia pracownika oraz jego przyszłych pokoleń, jeśli utrzymuje się ono w środowisku pracy nie dłużej niż 30 minut w czasie zmiany roboczej.

Najwyższe dopuszczalne

stężenie progowe

NDSP (PEAK) – jest to stężenie czynników szkodliwych dla zdrowia, które ze względu na zagrożenie zdrowia lub życia pracownika nie mogą być przekroczone w środowisku pracy.

Próg wyczuwalności węchowej

(zapachu)

Jest to dana liczbowa określająca minimalną ilość danej substancji w atmosferze, która może być już wyczuwalna przez zmysł powonienia człowieka.

Zapachy charakterystyczne

• 2188 – arsenowodór AsH3: zapach czosnku,

• 1005 – amoniak NH3 : zapach drażniący,

• 1045- fluor F , 1052- fluorowodór HF: o gryzącej woni,

• 1017 – chlor Cl2: zapach drażniący,

• 1050, 2186 – chlorowodór HCl; zapach drażniący,

• 1076- fosgen COCl2: zapach butwiejących liści,

• 1697- chloroacetofenon C6H5COCH2Cl: zapach

czeremchy,

• 1184- trójchloroetylen CHCl=CCL2: zapach słodkawy,

aromatyczny,

• 1051, 1614 – cjanowodór HCN: zapach gorzkich migdałów,

• 1053- siarkowodór H2S: zapach zgniłych jaj

Przykłady materiałów toksycznych:

tlenek węgla LCL- 5000 ppm (5 min)

arszenik, LD50 - 20 mg/kg

cyjanowodór, LD50 - 1,5 mg/kg

kwas octowy TCL – 2040mg/m3 (3 min)

amoniak LCL – 10000 ppm (3 min)

chlor TCL – 15 ppm

Stężenia i Dawki

Stężenia i dawki

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

NDS

NDSC

h

NDSP DT

LC50

szc

zur

LC0

czlo

wiek

mg

/m3

Chlor

CO

mg/m3

wyczuwalność

zapachu NDS NDSCh NDSP DT

LC50

szczur

LC0

czlowiek

Chlor 0,5 1,5 9

nie

ustalone 120 864 2530

CO bezwonny 30 180 572 1145 2114 5850

Parametry pożarowe i

wybuchowe niebezpiecznych

związków chemicznych

1. Granice wybuchowości

2. Temperatura zapłonu

3. Temperatura zapalenia

4. Temperatura samozapalenia

Obszary zastosowań przyrządów pomiarowych

Dla określenia stopnia powstałej atmosfery wybuchowej wprowadzono dwa pojęcia:

1. Dolna granica wybuchowości:DGW, LELnajniższe stężenie substancji palnej (gazów, par, pyłów) w mieszaninie z powietrzem, przy którym może już nastąpić zapalenie się tej substancji (wybuch) pod wpływem bodźca termicznego.

2. Górna granica wybuchowości:GGW UELnajwyższe stężenie substancji palnej (gazów. par, pyłów) w mieszaninie z powietrzem, przy którym może jeszcze nastąpić zapalenie się tej substancji (wybuch) pod wpływem bodźca termicznego.

Temperatura zapłonu

Jest to najniższa temperatura, przy której

ciecz palna ogrzana w określonych

warunkach, wydziela taką ilość palnych

gazów, które nad powierzchnią wytworzą z

powietrzem mieszaninę palną zdolną zapalić

się od bodźca termicznego (płomienia).

Temperatura zapalenia

Jest to najniższa temperatura, do której należy

ogrzać substancję palną, aby zapaliła się

ona bez udziału otwartego źródła ognia.

Temperatura samozapalenia

Jest to najniższa temperatura przy której następuje samozapalenie, bez dodatkowego bodźca termicznego np.iskry.

Substancje mające w określonych warunkach temperatury zapalenia niższe od temperatury otoczenia, w odróżnieniu od innych substancji mających wysokie temperatury zapalenia, nazywamy samozapalającymi.

Proces, którego kosztem następuje wydzielenie ciepła,aż do samorzutnego zapalenia się nazywamy samozapaleniem.

Wartości pomiarowe w pomiarach stężeń wybuchowych• DGW – dolna granica wybuchowości – minimalne stężenie

substancji palnej, wyrażone zwykle w % obj., przy którym może

już nastąpić wybuch.

• GGW – górna granica wybuchowości – maksymalne stężenie

substancji palnej, wyrażone zwykle w % obj., przy którym może

jeszcze nastąpić wybuch.

• Stężenie stechiometryczne – stężenie przy

którym siła wybuchu może być największa.

Przykłady stężeń wybuchowych:

benzen LEL/UEL 1,4%-7,1%

kwas octowy LEL/UEL 4 %-17%

metan LEL/UEL 5 %-15%

chlorek etylenu LEL/UEL 6,2 %-16%

amoniak LEL/UEL 15%-28%

chlorek metylenu LEL/UEL 13%-22%

benzyna LEL/UEL 0,76%-7,6%

olej napędowy LEL/UEL 1,3%-6%

acetylen LEL/UEL 1,5%-82%

tlenek węgla LEL/UEL 12,5%-74%

Promieniowanie jonizujące

• stale obecne w naszym

środowisku, którego

źródłem są naturalne

izotopy promieniotwórcze

i promieniowanie

kosmiczne. Terminem

tym określamy również

promieniowanie

zarejestrowane, a nie

związane z prowadzonym

pomiarem

Pomiary radiacyjnePromieniotwórczość jest to samorzutna przemiana jąder atomów

jednego rodzaju w jądra innego rodzaju połączona z wysyłaniem

promieniowana jądrowego (alfa, beta, gamma).

Pierwiastki promieniotwórcze oraz ich związki nazywane są substancjami

promieniotwórczymi lub radioaktywnymi.

Zastosowanie promieniotwórczości

Wyróżnia się promieniotwórczości naturalną (naturalne szeregi

promieniotwórcze) występująca w przyrodzie oraz promieniotwórczość

sztuczną uzyskaną wskutek sztucznie wywołanej reakcji jądrowej.

Głównie promieniotwórczość wykorzystuje się w medycynie (diagnoza

chorób, wpływ leków na organizm), celach militarnych (bomby atomowe),

elektrownie jądrowe (pozyskanie ogromnych ilości energii, którą można

zastosować jako napęd do wielu pojazdów), datowaniu, czyli określania

wieku minerałów, skał, Ziemi, wykopalisk archeologicznych, zabytków

starożytnych kultur itp., sterylizacji żywności, farmacja jądrowa.

Rodzaje promieniowaniaWyróżnia się trzy rodzaje promieniowania naturalnego:

Promieniowanie jonizujące α - o zasięgu w powietrzu do 10 cm,

Promieniowanie jonizujące β - zasięgu w powietrzu do 10 m,

Promieniowanie γ lub X (promieniowanie elektromagnetyczne) jest

bardzo przenikliwe i może przedostawać się nawet przez grube warstwy

betonu czy stali. Najlepiej przechodzi przez materię, stąd druga nazwa -

promieniowanie przenikliwe najbardziej niebezpieczne dla żywych

organizmów.

Przenikliwość promieniowania

absorbenty- pochłaniacze

• Dowolny materiał osłabiający promieniowanie jonizujące.

• Ołów, beton i stal silnie osłabiają promieniowanie γ

• Cienka warstwa papieru lub metalu zatrzymuje promieniowanie α

z naturalnych rozpadów promieniotwórczych.

• Dla promieniowania β z naturalnych rozpadów podobny efekt

osiągniemy stosując kilkumilimetrową warstwę metalu lub plastiku lub

grubą deską.

Skutki działania promieniowana jądrowego na organizmy żywe zależą od dawki pochłoniętej przez organizm. Wielkość skutków biologicznych zależy od wielu czynników: wielkości dawki (na przykład jednorazowa dawka większa od 0,75 Sv powoduje objawy choroby popromiennej), rodzaju promieniowania, czasu biologicznego połowicznego zaniku radioizotopu, mocy dawki, rodzaju napromieniowanej tkanki (różne narządy i tkanki wykazują rozmaitą wrażliwość na działanie promieniowania), sposobu ekspozycji (zewnętrznej lub wewnętrznej) - skażenie wewnętrzne powoduje zdecydowanie większe szkody w organizmie, ogólnego stanu organizmu, czasu pochłaniania (dawka jednorazowa czy też kilka mniejszych),

Skutki napromieniowania

Skutki napromieniowania• Promieniowanie uszkadza kwasy nukleinowe w jądrze komórkowym, co

prowadzi do rozregulowania podstawowych funkcji komórki (syntezy białek i enzymów, zaburzeń podziału, tworzenie wolnych rodników i aktywnego tlenu oraz rozerwania wiązań komórkowych)

• Szkodliwe skutki dzieli się na somatyczne, ujawniające się bezpośrednio u osoby napromieniowanej (choroba popromienna) i genetyczne, ujawniające się dopiero w następnym pokoleniu.

• Skutki somatyczne dalej można podzielić na wczesne i późne oraz stochastyczne (odznaczają się tym, że ich wystąpienie zależne jest od wielkości dawki, ale stopień ich nasilenia nie zależy od dawki; należą do nich białaczka lub inne nowotwory) i niestochastyczne (stopień nasilenia tych skutków zwiększa się wraz z dawką pochłoniętą).

• Skutki te dotknęły naszą rodaczkę Marię Skłodowską-Curie, która była jedną z pierwszych ofiar promieniowania. W jej czasach początkowo nie zdawano sobie sprawy z biologicznych skutków dużych dawek promieniowania.

Skutki napromieniowania

Wartość dawki

pochłoniętej

[mGy]

Charakterystyczne objawy

UWAGA

0-250

(zakres dawek niskich)

Brak potwierdzonych

natychmiastowych lub długofalowych

skutków biologicznych i

medycznych.

Zaobserwowano,

że dawka

przekraczająca

250 mGy

oznacza odległe

skutki (ryzyko

zachorowania na

raka rośnie wraz

z dawką)

250-1000 Możliwe nudności, nieznaczny

spadek liczby krwinek białych.

1000-2500 Wymioty, zmniejszona liczba krwinek

białych, zapewniony pełny powrót do

zdrowia.

2500-5000 Niezbędna hospitalizacja, dawka

5000 mSv otrzymana jednorazowo

jest śmiertelna dla co drugiego

człowieka.

Ponad 5000 Pewna śmierć.

jednostki stosowane w ratownictwie radiacyjnym.

Wielkość Jednostki i ich symbole

Obecnie używane Dawne

Aktywność bekerel

Bq

kiur

Ci

Dawka ekspozycyjna kulomb na kilogram

C/kg

rentgen

R

Dawka pochłonięta grej

Gy

rad

rd

Dawka równoważna siwert

Sv

rem

Moc dawki ekspozycyjnej amper na kilogram

A/kg

rentgen na godzinę

R/h

Moc dawki pochłoniętej grej na sekundę

Gy/s

rad na godzinę

rd/h

• Aktywność jest to liczba rozpadów promieniotwórczych zachodzących w źródle w jednostce czasu.

• W układzie SI podstawową jednostką aktywności jest bekerel (Bq). źródło ma aktywność jednego bekerela, jeżeli w ciągu jednej sekundy następuje w nim jeden rozpad.

1 Bq = 1:1 s

• Dawną jednostką aktywności jeszcze dotychczas używaną jest kiur (Ci).1 Ci = 3,7·1010 s-1 = 3,7·1010 Bq = 37 GBq.

• Ogromnie ważnym pojęciem jest dawka, a właściwie dawki promieniowania jonizującego tj.:

• - dawka ekspozycyjna,

• - dawka pochłonięta,

• - dawka równoważna.

• Dwa pierwsze pojęcia wiążą się z fizycznym oddziaływaniem promieniowania z materią, trzeci uwzględnia również oddziaływanie na organizm żywy.

Aktywność

• Dawka ekspozycyjna jest miarą jonizacji zachodzącej w powietrzu pod

wpływem promieniowania elektromagnetycznego X lub γ.

• Dawką ekspozycyjną X nazywamy stosunek wartości sumy ładunków

jonów jednego znaku wytworzonych w warunkach równowagi

elektronowej do masy powietrza

X = Q / m (C/kg)

W układzie SI jednostką dawki ekspozycyjnej jest kulomb na kilogram

(C/kg). Do niedawna używano jednostki zwanej rentgenem (R).

• Obie jednostki związane są ze sobą zależnością:

1 R = 2,58·10-4 C/kg

Dawka ekspozycyjna

Skutki działania promieniowania zależą od

dawki pochłoniętej, czy ekspozycyjnej, ale

również i od czasu i masy, na którą ta dawka

została dostarczona. Dlatego też ważne jest

również pojęcie mocy dawki, które określa

natężenie promieniowania przypadającą na

jednostkę masy.

– 1A = 1C/1s

– Jednostką mocy dawki ekspozycyjnej w

układzie SI jest A/kg.

Moc dawki ekspozycyjnej

Dawka pochłonięta / moc dawki

pochłoniętej

Dawka pochłonięta to energia promieniowania pochłonięta przez jednostkową masę materii, uśrednioną w tkance lub narządzie.

D = dE/dm

– Jednostka dawki pochłoniętej Grej (Gy) : 1 Gy =1J/kg 1 J energii promienistej pochłoniętej przez 1 kg masy

– Dawniej mierzono dawkę pochłoniętą w radach (rd).

1 rd = 0,01 Gy.

Moc dawki pochłoniętej jest przyrost dawki pochłoniętej w czasie :

PD = dD/dt

Jednostką mocy dawki pochłoniętej w układzie SI jest Gy/s

Dawka równoważna– Dawka równoważna oznacza dawkę pochłonięta w danej tkance

lub narządzie z uwzględnieniem rodzaju i energii promieniowania jonizującego

– Dawkę równoważną możemy obliczyć ze wzoru:

H = Q · Dgdzie: Q – współczynnik jakości promieniowania,

D – dawka pochłonięta w tkance lub narządzie.

– Wartości współczynnika jakości Q dla różnych rodzajów promieniowania podaje tabela.

Rodzaj promieniowania Wartość Q

X, γ i β o energii powyżej 30 keV

β – trytu

neutrony

neutrony termiczne

α

1

2

25

4,5

25

Obowiązująca w układzie SI jednostką równoważnika dawki i

efektywnego równoważnika dawki jest siwert (Sv), dawniej natomiast

był rem, przy czym

1 Sv = 100 rem

Pomiary radiacyjne - strefy

• Wyróżnia się:

• strefę ograniczonego czasu przebywaniadotyczy to sytuacji podczas normalnej pracy urządzenia zawierającego źródło promieniowania.

• strefę awaryjną bardziej istotną ze względu na prowadzenie działań ratowniczych.

Dawka Graniczna• Największa dawka promieniowania

określona dla poszczególnych grup osób, której poza przypadkami określonymi w ustawie „PRAWO ATOMOWE” nie wolno przekraczać.

• Wartości dawek granicznych są określone w rozporządzeniu Rady Ministrów z dnia 18 stycznia 2005 r. w sprawie dawek granicznych promieniowania jonizującego.

„ Prawo Atomowe” wyszczególnia 3 grupy

osób:

1. Osoby narażone w związku z pracą (również strażacy),

2. Osoby narażone w związku z miejscem zamieszkania lub przebywania w sąsiedztwie źródeł promieniowania,

3. Osoby narażone w skutek stosowania przedmiotów powszechnego użytku emitujących takie promieniowanie

Dawka Graniczna

• Dawki graniczne dla osób narażonych w związku z

pracą wynoszą:

1. 50 mSv na całe ciało,

2. 150 mSv w soczewkach oczu,

3. 500 mSv w innych tkankach i

narządach (w tym na skórze)

• Strefa ograniczonego czasu

przebywania . Jest to obszar wokół źródła

promieniowania, gdzie ze względu na

narażenie ludzi czas przebywania jest

krótszy niż normalny czas pracy.

Wyznaczana jest ona dla 40-godzinnego

tygodnia pracy. Kryterium kwalifikującym

dany obszar jako strefy ograniczonego

czasu przebywania jest moc dawki na

granicy strefy, wynosząca: 0,002 cGy/h

• Strefa awaryjna -. Jest to obszar wokół źródła promieniowania, gdzie w wyniku awarii radiacyjnej nastąpiło przekroczenie jednej z podanych wartości

• mocy dawki równoważnej - 2 mSy/h,

• mocy dawki pochłoniętej w powietrzu 0,17 cGy/h.

• skażenia emiterami alfa - 370 Bq/cm 2,

• skażenia emiterami beta - 3700 Bq/cm 2,

• skażenia powietrza 100 razy większego od normalnego stężenia danego izotopu.

• Oprócz tego warunku wprowadzono dodatkowy: promień strefy awaryjnej nie może być mniejsza niż 3m.

Działania podczas zdarzenia

radiologicznego• Działania wstępne:

• Powiadomić PAA i Inspektora OR

• - izolować rejon w promieniu 50 - 100 m, oznakować go,

• - podchodzić od strony zawietrznej,

• - usunąć osoby postronne,

• - odizolować wszystkie osoby poszkodowane i skażone wyposażenie,

• - w sytuacji nagromadzenia dużej ilości materiałów promieniotwórczych oraz rozwiniętego pożaru należy zorganizować wstępną ewakuację w promieniu 800 m.

PYTANIA ?