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密閉空間有毒有害氣體的危害與檢測

[2011/10/26]

　　一個(gè)晴朗的日子，工人打開了水表井蓋下去查表，危險(xiǎn)發(fā)生了，你會估計(jì)到怎樣的情況呢?對了，窒息死亡!因?yàn)槭潞髾z測得到表井底部的氧氣濃度僅為5%!遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于安全限度？墒，這個(gè)表井過去一直在進(jìn)行經(jīng)常性的采樣檢測，從未檢測到氧氣不足。原因是什么呢?仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)：產(chǎn)生這種不正常的情況是在表井底部發(fā)現(xiàn)的一個(gè)老鼠的粉狀尸體，就是這個(gè)小小的有機(jī)體的分解消耗了大量的氧氣，從而產(chǎn)生如此高的缺氧狀態(tài)。

　　這是一個(gè)典型的密閉空間存在危險(xiǎn)的例子，而進(jìn)入密閉空間工作的情況我們每天都會遇到：電信工人進(jìn)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(jìn)入密閉空間的危險(xiǎn)也必須得到人們的重視。那么，哪些環(huán)境屬于密閉空間呢?

　　美國職業(yè)安全和健康協(xié)會(OSHA)在1993年4月的OSHA29CFR1910.146中規(guī)定了進(jìn)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(jìn)入其間進(jìn)行工作

　　§工人進(jìn)出受到限制

　　§結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不適合于工人在其中連續(xù)工作同時(shí)，密閉空間還應(yīng)當(dāng)具有以下特征：

　　§含有，或者可能會含有危險(xiǎn)氣體(氣氛)存在

　　§§具有公認(rèn)的健康危害含有可能引起侵蝕的物質(zhì)

　　§具有可以使進(jìn)入人員陷入或窒息的結(jié)構(gòu)

　　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(shè)施、糧食筒倉、鐵路罐車、艦艇船艙、隧道、密閉運(yùn)輸通道等等。

　　密閉空間內(nèi)到底會有那些危險(xiǎn)呢?事實(shí)上，除了墜落、磕碰等機(jī)械事故外，密閉空間對于工人的最大危險(xiǎn)還是來自于其中的有毒有害氣體。美國國家職業(yè)安全和健康研究院(NIOSH)和美國國家職業(yè)安全和健康協(xié)會(OSHA)發(fā)表的研究報(bào)告都表明很多致命的密閉空間事故的發(fā)生都同所在空間的氣體組份有關(guān)。而這些危險(xiǎn)組份既可能在工人進(jìn)入密閉空間之前產(chǎn)生存在，也可能由于他們在其間的活動(dòng)形成？梢哉f，缺乏在工人進(jìn)入密閉空間之前和在其中工作過程中對于危險(xiǎn)氣體的檢測是絕大多數(shù)密閉空間事故發(fā)生的重要原因。

　　密閉空間中的危險(xiǎn)氣體大致可以分為三大類：氧氣水平(不足或過量)、可燃?xì)怏w、有毒氣體，很多情況下，一氧化碳和硫化氫被認(rèn)為是致人死命的禍?zhǔn)。但現(xiàn)實(shí)的情況可能更為復(fù)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(shí)，可能不會遇到以上所談到的有毒有害氣體(氧氣、可燃?xì)、一氧化碳、硫化?，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(yīng)(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(nèi)的氧氣不足是經(jīng)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?dú)、干冰等進(jìn)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(gè)濃度點(diǎn)：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(xué)反應(yīng)的加速或提高。氧氣在正常空氣中的濃度大約是20.9%，其它組份(超過78%)主要是氮?dú)，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(qiáng)烈爆炸危險(xiǎn)

　　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(dǎo)致頭部、肺部和循環(huán)系統(tǒng)問題

　　10-12%呼吸急促，判斷力喪失，嘴唇發(fā)紫

　　8-10%智力喪失，昏厥，無意識，臉色蒼白，嘴唇發(fā)紫，惡心嘔吐

　　6-8%8分鐘，100%致命，6分鐘50%致命，4-5分鐘經(jīng)治療可痊愈

　　4-6%40秒內(nèi)抽搐，呼吸停止，死亡

　　以上數(shù)據(jù)可能會由于個(gè)體的健康狀態(tài)和體質(zhì)有所不同

　　可燃?xì)怏w和蒸氣

　　在密閉空間中遇到的可燃?xì)怏w和蒸氣可能來自幾個(gè)方面。地下管道間泄漏(電纜管道和城市煤氣管道間)、容器內(nèi)部殘存、細(xì)菌分解、工作產(chǎn)物等等。常見的可燃?xì)怏w包括：甲烷、天然氣、氫氣、揮發(fā)性有機(jī)化合物等等。

　　不論是在進(jìn)入密閉空間時(shí)以及在進(jìn)入工作后，我們都會遇到各種各樣的可燃?xì)怏w和蒸氣。當(dāng)它們的濃度足夠時(shí)，許多物質(zhì)的蒸氣和氣體都變成了可燃性危險(xiǎn)氣體，如果此時(shí)遇到火源并提供一定的能量就會發(fā)生燃燒或爆炸。在密閉空間中的火源可能包括：產(chǎn)生熱量的工作活動(dòng)、打火工具、光源、電動(dòng)工具、電子儀器甚至靜電。

　　發(fā)生燃燒或爆炸必須符合四個(gè)條件：氣體中必須含有適量的氧氣、適量的燃?xì)?超過可燃?xì)怏w的爆炸下限)、火源以及足夠的分子能量維持火鏈反應(yīng)。這四個(gè)條件一般被稱為“火四邊體”。如果這四個(gè)其中的任何一個(gè)沒有或不足，燃燒就不可能發(fā)生，這也就是為什么測量爆炸性氣體的時(shí)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(nèi)可能會存在很多的有毒氣體，它既可以是在密閉空間內(nèi)已經(jīng)存在的，可能是在工作過程中產(chǎn)生的。有時(shí)，某些物質(zhì)的短期突然揮發(fā)還會出現(xiàn)一些莫名其妙的物質(zhì)，因此密閉空間內(nèi)的有毒氣體的種類可能是多種多樣的？諝庵械挠卸疚镔|(zhì)一般是根據(jù)它們對于暴露在現(xiàn)場的工人的生理學(xué)影響進(jìn)行分類。有毒物質(zhì)可以對人造成兩種時(shí)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(zhì)的暴露水平為安全防護(hù)提供依據(jù)。工人工作時(shí)間和有毒氣體的存在濃度有一定的關(guān)系，超過這些規(guī)定的暴露水平就會對工人的人身安全構(gòu)成極大的威脅。

　　下面是一些規(guī)章和法規(guī)所規(guī)定的暴露限度：

　　8小時(shí)時(shí)間統(tǒng)計(jì)加權(quán)平均值(TWA)，即正常的工作環(huán)境允許的有毒氣體濃度。

　　15分鐘時(shí)間統(tǒng)計(jì)加權(quán)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(shí)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TWASTELIDLH

　　氨氣(NH3)25.0ppm35.0ppm500ppm

　　一氧化碳(CO)25.0ppm--1500ppm

　　氯氣(Cl2)0.5ppm1.0ppm30ppm

　　氰化氫(HCN)--4.7ppm50ppm

　　硫化氫(H2S)10.0ppm15.0ppm300ppm

　　一氧化氮(NO)25.0ppm--100ppm

　　二氧化硫(SO2)2.0ppm5.0ppm100ppm

　　揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)10.0ppm25.0ppm隨物質(zhì)改變

　　下面給出硫化氫氣體的濃度和人體健康的關(guān)系：

　　濃度(ppm)癥狀和影響

　　時(shí)間

　　10允許暴露濃度

　　8小時(shí)

　　50-100輕度眼部和呼吸系統(tǒng)不適1小時(shí)

　　100-500顯著眼部呼吸系統(tǒng)不適1小時(shí)

　　500-700無知覺致死1/2-1小時(shí)

　　>1000無知覺,死亡幾分鐘之內(nèi)

　　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(jìn)入任何密閉空間之前，都要對其中的氣體成分進(jìn)行檢測，并且要在非接觸情況下按以下順序進(jìn)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(nèi)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(fā)性有機(jī)化合物氣體和蒸氣(VOC)。

　　對于各類不同的生產(chǎn)場合和檢測要求，選擇合適的氣體檢測儀是每一個(gè)從事安全和衛(wèi)生工作的人員都必須十分注意的。

　　由于每一個(gè)生產(chǎn)部門所遇到的氣體種類都是不同的。在選擇氣體檢測儀時(shí)就要考慮到所有可能發(fā)生的情況。正確估計(jì)在工人進(jìn)入密閉空間時(shí)可能遇到的各類危險(xiǎn)氣體種類，考慮到各種情況。比如，在城市公用設(shè)施中，缺氧和可燃?xì)鈾z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(yè)場合，比如石化、化工行業(yè)，還需要考慮到生產(chǎn)過程和工作過程中可能遇到的揮發(fā)性有機(jī)化合物(如芳香類、鹵代烴等)的存在，這些物質(zhì)即使在濃度很低的情況下，可能沒有爆炸的危險(xiǎn)，但卻會造成工人的急性和慢性中毒，這時(shí)就需要對這些物質(zhì)進(jìn)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?xì)鈾z測器應(yīng)付，因?yàn)檫@可能會導(dǎo)致人員的傷害和死亡。

　　考慮到實(shí)際工作，密閉空間內(nèi)的氣體檢測必須在人員進(jìn)入密閉空間之前進(jìn)行，而且要在密閉空間外進(jìn)行非接觸檢測。此時(shí)，就必須選擇帶有內(nèi)置采樣泵的多氣體檢測儀。因?yàn)槊荛]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?xì)怏w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(fā)性有機(jī)化合物(VOC)等較重氣體則存在于密閉空間的下部，此時(shí)就需要通過吸氣泵在外面對空間內(nèi)的各個(gè)階層進(jìn)行連續(xù)檢測。

　　一個(gè)完整的密閉空間氣體檢測儀應(yīng)當(dāng)是一個(gè)便攜式并具有內(nèi)置泵吸功能的多氣體(復(fù)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(xiǎn)氣體，包括氧氣、無機(jī)氣體和有機(jī)氣體;同時(shí)它還應(yīng)當(dāng)具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集顯示、瞬間聲光警報(bào);體積小巧，不影響工人工作等特點(diǎn)，只有這樣才能保證進(jìn)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(shí)，最好選擇具有單獨(dú)開關(guān)各個(gè)傳感器功能的儀器，以防止由于一個(gè)傳感器損害影響其它傳感器使用。同時(shí)，為了避免由于進(jìn)水等堵塞吸氣泵情況發(fā)生，選擇具有停泵警報(bào)的智能泵設(shè)計(jì)的儀器也要安全一些。在進(jìn)行了非接觸檢測并確認(rèn)空間安全可以進(jìn)入后，檢測人員可以發(fā)放進(jìn)入許可，允許工人進(jìn)入密閉空間進(jìn)行工作，但是，氣體檢測工作還不能停止，進(jìn)入其中的工人和外面的守候者一定還要對空間內(nèi)的氣體進(jìn)行連續(xù)的檢測。以避免由于泄漏、毒氣釋放、溫度變化等原因發(fā)生有毒有害氣體濃度的變化造成其中人員的傷害，這個(gè)過程要一直持續(xù)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(jìn)入密閉空間安全的有力措施。我們要根據(jù)具體的使用環(huán)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(kuò)散式/泵吸式、單氣體/多氣體、無機(jī)氣體/有機(jī)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。推薦使用有限空間氣體檢測箱和化學(xué)事故綜合檢測箱。