生产过程中有毒气体的监测

一、生产过程中常见的有毒、有害气体介绍

在生产过程中对财产与人的健康、生命造成危害的因素大体上可以分为物理、化学与生物三方面。其中化学因素的影响危害性最大。而有毒有害气体又是化学因素中最普遍、最常见的部分。所以本部分重点介绍有毒有害的气体知识。

根据危害我们将有毒有害气体分为可燃气体与有毒气体两大类。

有毒气体又根据他们对人体不同的作用机理分为

刺激性气体、

窒息性气体和

急性中毒的有机气体三大类。

其中刺激性气体包括

氯气、光气、双光气、二氧化硫、氮氧化物、甲醛、氨气、臭氧等气体。

刺激性气体对机体作用的特点是对皮肤、黏膜有强烈的刺激作用，其中一些同时具有强烈的腐蚀作用。刺激性气体对机体的损伤程度与其在水中的溶解度与作用部位有关。一般来说，水溶性大的化学物，如氯气、氨气、二氧化硫等对眼和上呼吸道迅速产生刺激作用，很快出现眼和上呼吸道的刺激症状；水溶性较小的化学物，如光气、二氧化氮等，对下呼吸道及肺泡的作用较明显。刺激性气体造成的病变的严重程度除化学物本身的性质外，最重要的是与接触化学物的浓度和时间密切相关。短期接触高浓度刺激性气体，可引起严重急性中毒，而长期接触低浓度则可造成慢性损伤。急性刺激性气体中毒通常先出现眼及上呼吸道刺激症状，如眼结膜充血、流泪、流涕、咽干、咳嗽、胸闷等症状，随后这些症状可减轻或消失，经过几小时至3天不等的潜伏期后症状突然重现，很快加重，严重者可发生化学性支气管肺炎、肺水肿，表现为剧烈咳嗽、咯白色或粉红色泡沫痰、呼吸困难、发绀等，可因肺水肿或并发急性呼吸窘迫症等导致残废。

窒息性气体包括

一氧化碳、硫化氢、氰氢酸、二氧化碳等气体。

这些化合物进入机体后导致的组织细胞缺氧各不相同。一氧化碳进入体内后主要与红细胞的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，以致使红细胞失去携氧能力，从而组织细胞得不到足够的氧气。氰化氢进入机体后，氰离子直接作用于细胞色素氧化酶，使其失去传递电子能力，结果导致细胞不能摄取和利用氧，引起细胞内窒息。甲烷本身对机体无明显的毒害，其造成的组织细胞缺氧，实际是由于吸入气中氧浓度降低所致的缺氧性窒息。硫化氢进入机体后的作用是多方面的。硫化氢与氧化型细胞色素氧化酶中的三价铁结合，抑制细胞呼吸酶的活性，导致组织细胞缺氧硫化氢可与谷胱甘肽的巯基结合，使谷胱甘肽失活，加重了组织细胞的缺氧另外，高浓度硫化氢通过对嗅神经、呼吸道黏膜神经及颈动脉窦和主动脉体的化学感受器的强烈刺激，导致呼吸麻痹，甚至猝死。

急性中毒的

有机溶剂有正己烷、二氯甲烷等。

上述有机挥发性化合物同以上无机有毒气体一样，也会对人体的呼吸系统与神经系统造成危害，有的致癌，比如苯。由于有机化合物大多为可燃的物质，所以对于有机化合物的检测以前大多检测他的爆炸性，但有机化合物的最低爆炸极限远远大于它的MAC（空间最大允许浓度）的值。也就是说，对有机化合物的毒性进行检测是必要的，也是必须的。

可燃性气体的危害主要是气体燃烧引起爆炸，从而对财产与人的生命造成危害。但可燃气体发生爆炸必须具备一定的条件。一定量的可燃气体、足够的氧气与点燃的火源。以上三个条件缺一不可。通常将可燃气体发生爆炸的气体浓度称为最低爆炸极限，一般用LEL表示。不同的可燃气体具有不同的LEL。所以对于可燃气体的检测一般检测它的LEL。

有毒气体 TWA（8小时统计权重平均值） STEL（15分钟短期暴露水平） IDLH（立即致死量）ppm MAC（空间最大允许浓度）mg/m3

氨气NH3 25 35 500 30

一氧化碳CO 25 / 1500 30

氯气Cl2 0.5 1 30 1

氰化氢HCH 10 4.7 50 0.3

硫化氢H2S 10 15 300 10

一氧化氮NO 25 / 100 /

二氧化硫SO2 2 5 100 15

VOC＊ 50 100 / /

＊：随气体种类不同，其TWA、STEL、IDLH、MAC等值会有一定的不同。

二、有毒有害气体的检测原理与分类

气体检测器的关键的部件为传感器。气体传感器从原理可以分为三大类：

A）利用物理化学性质的气体传感器：如半导体、催化燃烧、固体导热、光离子化等。

B）利用物理性质的气体传感器：如热导、光干涉、红外吸收等。

C）利用电化学性质的气体传感器：电流型、电势型等。

下面将结合有毒有害气体检测常用的几种检测器来介绍他们的原理。

对于常见的可燃气LEL的检测，现在一般用催化燃烧检测器。它的原理如下，传感器的核心为一惠通斯电桥，其中一桥臂上有催化剂，当与可燃气体接触时，可燃气体在有催化剂的电桥上燃烧，该桥臂的电阻发生变化，其余桥臂的电阻不变化，从而引起整个电路的输出发生变化，而该变化与可燃气体的浓度成比例，从而实现对可燃气体的检测。从以上原理可知，通过该方法检测可燃气，它以催化燃烧为基础，所以它的分辨率较低。该方法的分辨率一般为1%LEL，大约为100PPm左右。所以对于有机气体毒性的检测不能采用该检测方法。

对于常见有毒气体的检测，特别是无机毒气，一般采用专用的传感器进行检测。既定性又定量进行检测。该类传感器大多为电化学传感器。电化学传感器一般为三电极的形式。其中目标气体在工作电极上发生反应，产生的电流通过对电极构成回路，参比电极为工作电极提供合适的偏值。传感器通过参比电极与工作电极的催化剂实现选择性反应，即定性反应。回路产生的电流与气体的浓度成正比，实现定量反应。而一般的氧气传感器为两电极传感器，他的检测原理与三电极大致相似，只是采用三电极的传感器的输出更稳定，寿命更长。

对于有机挥发性气体毒性的检测，以前一般采用检测管的方法，但由于检测管的种类有限，且精度不高，操作麻烦，所以实际的应用受到影响。目前世界上比较先进的检测方法为光离子化检测方法，它的原理为，通过一紫外灯将目标气体电离，离子通过一传感器收集形成电流，该电流与目标气体的浓度成正比，从而实现对有机挥发性气体的定量检测，由于是离子级别的检测，所以该方法的分辨率高、响应时间快。该方法的分辨率达到0.1PPm,最高达到1PPb.从原理上可以知道,凡能被电离的有机物就能被仪器进行检测,而不能被电离的物质就不能被检测.由于大多书常见的无机气体的IE都很高,所以不会对检测进行干扰.而大多数的有机气体都能被电离,所以该检测器对有机挥发性气体来说,为宽带检测器.精度高、检测范围宽、响应时间短、易操作等特性决定了该仪器特别适于安全与工业卫生领域的应用。

二：室内有害气体

室内的有害气体主要有以下几种：

l、甲醛：甲醛主要来自人造木板。甲醛可以致癌，也可能导致胎儿畸形。比如新买的家具往往会有—股刺鼻辣眼的气味，这就是甲醛。密度板中的甲醛毒气有时三五年都不会消退。

2、氨气：室内氨气主要来源于混凝土防冻剂，这种含有尿素的防冻剂，会在房屋建成后释放出大量氨气。氨对人体的危害主要是对呼吸道、眼黏膜及皮肤的损害，出现流泪、头疼