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