受限空間氣體檢測(cè)方法研究

＊陳 曦

（沈陽(yáng)計(jì)量測(cè)試院 遼寧 110179）

引言

受限空間也就是密閉空間，即封閉或是部分封閉的狀態(tài)，并且與外界相對(duì)隔離，其出入口比較狹窄。若作業(yè)人員長(zhǎng)時(shí)間在這種環(huán)境中工作，往往會(huì)由于受限空間內(nèi)作業(yè)環(huán)境較為復(fù)雜、空間狹小而導(dǎo)致自然通風(fēng)不良，極易產(chǎn)生有毒有害氣體，并積累更多的易燃易爆物等，氧含量會(huì)不斷減少，這就極易引發(fā)中毒、窒息等事故。一旦發(fā)生安全事故時(shí)，若救援人員冒然進(jìn)入到受限空間，不僅會(huì)危及到其生命安全，還會(huì)造成更大的損失。基于此，企業(yè)必須做好受限空間氣體的檢測(cè)工作，以便采取科學(xué)有效的措施應(yīng)對(duì)安全情況，盡最大可能避免傷亡的進(jìn)一步擴(kuò)大。

1.受限空間氣體檢測(cè)方法

(1)氧含量測(cè)定

對(duì)于受限空間而言，只有確保其氧含量在19.5%至23.5%之間，不可過(guò)高也不可過(guò)低，這樣才能夠確保作業(yè)人員不會(huì)受到傷害。因?yàn)槭芟蘅臻g環(huán)境較為特殊，通過(guò)選用泵吸式的氣體檢測(cè)設(shè)備來(lái)對(duì)受限空間內(nèi)的氧含量進(jìn)行檢測(cè)。以加拿大某公司的氣體檢測(cè)儀為例，這一氣體檢測(cè)儀中以電化學(xué)單元類型作為傳感器，這屬于一種毛細(xì)管控制的濃度傳感器，其中涉及到陰極與陽(yáng)極，前者是涂油活性催化劑的一片聚四氟乙烯，后者是一個(gè)鉛塊。該傳感器的頂部有一個(gè)毛細(xì)微孔，便于氧氣通過(guò)并到達(dá)工作電極，氧氣的濃度與輸出的電壓信號(hào)成正比關(guān)系，通過(guò)相應(yīng)處理后，送入分析儀處理器，這樣就能夠轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的濃度值，并且數(shù)值能夠顯示在液晶屏上。

在使用氣體檢測(cè)儀的過(guò)程中，相關(guān)人員必須定期校準(zhǔn)這一儀器，并且只可以在空氣中氧含量是20.9%的無(wú)有害氣體的安全環(huán)境中對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，從而有效保障氧含量測(cè)定的準(zhǔn)確性。在這一過(guò)程中，必須注意充電過(guò)程或是完成充電后均不能馬上校準(zhǔn)檢測(cè)儀，不然會(huì)影響到儀器分析結(jié)構(gòu)的精確性和使用年限。

(2)揮發(fā)性有機(jī)氣體測(cè)定

絕大部分受限空間往往都會(huì)含有揮發(fā)性有機(jī)氣體，該氣體既具有可燃性，還具有毒害性，故而在受限空間作業(yè)前，相關(guān)人員需要做好通風(fēng)置換等工作，然而即使做好這項(xiàng)工作，也不能徹底消除受限空間作業(yè)環(huán)境中殘留的少量揮發(fā)性有機(jī)氣體?；诖?，企業(yè)可選擇V0C氣體分析儀來(lái)對(duì)受限空間內(nèi)殘留的少量揮發(fā)性有機(jī)氣體進(jìn)行檢測(cè)。例如，針對(duì)美國(guó)華瑞RAE PGM-6280復(fù)合氣體檢測(cè)儀的應(yīng)用，該儀器中V0C采用光離子氣體傳感器作為傳感器，可借助離子燈產(chǎn)生的紫外光來(lái)照射或是轟擊目標(biāo)氣體，當(dāng)目標(biāo)氣體吸收了足夠的紫外光能量后，就可以被電離，再借助對(duì)氣體電離后出現(xiàn)的微小電流進(jìn)行檢測(cè)，最終獲得目標(biāo)氣體的濃度。

通常光離子化氣體傳感器也能夠?qū)pm級(jí)的有機(jī)氣體進(jìn)行檢測(cè)，相較于紅外傳感器等大部分常用傳感器，這一傳感器的精度顯然更高，且其體積小、靈敏度高，也就是插即用等，且電離后的氣體分子在放電后會(huì)轉(zhuǎn)變成原本的氣體分子，且不會(huì)破壞原氣體分子。對(duì)于V0C氣體檢測(cè)儀而言，主要是以異丁烯作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來(lái)進(jìn)行檢定，在不同的有機(jī)氣體測(cè)定過(guò)程中，需要選擇不一樣的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)校準(zhǔn)，只有這樣才能夠獲得準(zhǔn)確的分析結(jié)果。PID傳感器無(wú)法對(duì)一氧化碳、甲烷、乙烷等氣體進(jìn)行測(cè)定，其中需要選擇特定的電化學(xué)傳感器來(lái)對(duì)一氧化碳進(jìn)行測(cè)定，需用可燃?xì)怏w分析儀或是便攜式紅外氣體分析儀來(lái)對(duì)甲烷和乙烷進(jìn)行測(cè)定。

(3)可燃?xì)怏w測(cè)定

當(dāng)在受限空間開(kāi)展動(dòng)火作業(yè)時(shí)，需要做好可燃?xì)怏w檢測(cè)工作，一般選用便攜式可燃?xì)鈾z測(cè)儀，也就是測(cè)爆儀。現(xiàn)階段測(cè)爆儀普遍將催化燃燒式作為傳感器，其優(yōu)勢(shì)在于：使用期限較長(zhǎng)、測(cè)量準(zhǔn)確、響應(yīng)時(shí)間比較短。工作原理則是：傳感器表面上存在一層耐高溫的催化劑，其表面能夠?qū)扇夹詺怏w加以催化燃燒，燃燒出現(xiàn)的溫度會(huì)在一定程度上改變傳感器內(nèi)的電阻值，隨著電阻值的增加，將會(huì)導(dǎo)致可燃性氣體濃度不斷增加。因?yàn)榇呋紵絺鞲衅鲗儆趶V譜型，對(duì)很多氣體均能夠作出響應(yīng)，且響應(yīng)的靈敏度存在一定的差異。同時(shí)，可燃?xì)獾慕M成成分較為復(fù)雜，還存在比較多的碳分子量，故而選擇以異丁烷為標(biāo)準(zhǔn)氣來(lái)對(duì)相關(guān)檢測(cè)儀器進(jìn)行校檢。在校驗(yàn)過(guò)程中，需在儀器設(shè)置一個(gè)爆炸下限濃度標(biāo)定點(diǎn)，再通入適量體積濃度的異丁烷標(biāo)氣，以獲得一個(gè)可靠的測(cè)量信號(hào)值，然后結(jié)合這一數(shù)值來(lái)對(duì)校正曲線進(jìn)行制定，從而計(jì)算氣體中可燃?xì)獾臐舛龋詈笠援惗⊥閬?lái)表示濃度值。

除此之外，通過(guò)可燃?xì)鈾z測(cè)儀能夠?qū)Ρㄏ孪捱M(jìn)行測(cè)量，一般是對(duì)1種或是2種以上的可燃?xì)怏w在相關(guān)儀器的響應(yīng)值進(jìn)行測(cè)量，且通過(guò)儀器換算后，可借助校正氣體濃度值來(lái)呈現(xiàn)可燃?xì)怏w濃度，通?？扇?xì)鈾z測(cè)儀對(duì)可燃?xì)夥治龅臐舛确秶?至100%LEL，也就是當(dāng)基于異丁烷進(jìn)行計(jì)算時(shí)，儀器對(duì)可燃?xì)獾臋z測(cè)濃度范圍是0至1.8%（vol），如果大于這一范圍，那么可燃?xì)獠荒軌蛞员ㄏ孪薇硎尽?/p>

(4)有毒有害氣體測(cè)定

受限空間作業(yè)環(huán)境中還極易存在一些有毒有害氣體，例如，一氧化碳、氨氣、氯氣、光氣、硫化氫等，這些氣體具有較強(qiáng)的毒害性，相關(guān)檢測(cè)設(shè)備一般配置了專門(mén)的傳感器，借助對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)氣體校準(zhǔn)，能夠得到精準(zhǔn)的分析結(jié)構(gòu)。因?yàn)橛卸居泻怏w大多具有電化學(xué)活性，可以被電化學(xué)氧化或是還原，該反應(yīng)產(chǎn)生的電流與出現(xiàn)反應(yīng)的氣體濃度存在一定的比例，故而可結(jié)合這一原理對(duì)相應(yīng)電信號(hào)進(jìn)行輸出，從而對(duì)物質(zhì)的濃度進(jìn)行計(jì)算。結(jié)合電化學(xué)反應(yīng)類型的差異，能夠把這類傳感器劃分成多種類型的電化學(xué)傳感器，具體包括：恒定電位電解型、濃差電池型、原電池型及極限電流型等。這類傳感器主要是通過(guò)把恒定電位的工作電極安裝到電解質(zhì)內(nèi)，促使工作電極中氣體產(chǎn)生還原或是氧化反應(yīng)來(lái)改變電極的電位，使得電流與氣體濃度形成相應(yīng)的比例，最終獲得物質(zhì)的濃度值。通常而言，一臺(tái)便攜式氣體檢測(cè)儀器會(huì)配以4至5個(gè)傳感器，相同的氣體可能會(huì)在多個(gè)傳感器上發(fā)生響應(yīng)，若檢測(cè)環(huán)境中同時(shí)存在兩種相互干擾的物質(zhì)，就需要選擇其他方法進(jìn)行檢測(cè)，以此來(lái)獲得更加準(zhǔn)確的結(jié)果。

除此之外，對(duì)于有毒有害氣體的檢測(cè)，還可以選擇檢測(cè)管比長(zhǎng)法，該方法的測(cè)定原理是：線性比色法，也就是在此長(zhǎng)管中放入所需檢測(cè)的氣體，使之與填充的特殊膠質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而產(chǎn)生變色柱，可結(jié)合變色柱的長(zhǎng)度來(lái)對(duì)氣體的濃度進(jìn)行快速計(jì)算。對(duì)于這一檢測(cè)方法的應(yīng)用，必須選用符合《氣體檢測(cè)管裝置》相關(guān)要求的氣體檢測(cè)管，還需確保其使用簡(jiǎn)單，然后將檢測(cè)管兩端密封口斷開(kāi)，采用已充分沖洗置換的注射器量來(lái)量取一定量的氣體樣品，使其從檢測(cè)管的下端依據(jù)相關(guān)要求來(lái)均速定量通過(guò)管子，以變色柱末端對(duì)應(yīng)檢測(cè)管的刻度值來(lái)表示被測(cè)氣體的濃度。

2.相關(guān)數(shù)據(jù)記錄

針對(duì)受限空間氣體檢測(cè)所得到的數(shù)據(jù)，相關(guān)人員必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和要求，來(lái)對(duì)可燃?xì)怏w、有毒氣體的測(cè)定值進(jìn)行認(rèn)真填寫(xiě)，確保各數(shù)據(jù)單位的填寫(xiě)準(zhǔn)確，有毒氣體的單位是mg/m3，可燃?xì)怏w的單位是LEL%，若被檢測(cè)的氣體不僅是可燃物質(zhì)也是有毒物質(zhì)時(shí)，其單位是mg/m3。在運(yùn)用氣體檢測(cè)儀進(jìn)行受限空間氣體檢測(cè)工作時(shí)，必須做好相應(yīng)的校驗(yàn)工作，只有在儀器上采用合適的校準(zhǔn)物質(zhì)，才可以獲得目標(biāo)物的濃度。

對(duì)于V0C氣體的檢測(cè)，如果校準(zhǔn)物質(zhì)沒(méi)有明確待測(cè)物質(zhì)，那么儀器會(huì)默認(rèn)是異丁烯，這就需要人為校正來(lái)獲得檢測(cè)結(jié)果。對(duì)于甲苯二異氰酸酯的檢測(cè)，當(dāng)儀器顯示VOC濃度乘以校正系數(shù)1.4，則就是甲苯二異氰酸酯的實(shí)際濃度。由于各種氣體檢測(cè)儀器在運(yùn)用過(guò)程中極易受到操作條件、作業(yè)環(huán)境等因素的影響，而在一定程度上降低儀器的靈敏度和校正系數(shù)的準(zhǔn)確性，故而相關(guān)人員在使用這些儀器前，必須結(jié)合儀器所要測(cè)定物質(zhì)的具體情況來(lái)對(duì)這一儀器進(jìn)行定期校準(zhǔn)，這樣才能夠確保獲得準(zhǔn)確的測(cè)定結(jié)果。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于受限空間的氣體檢測(cè)，相關(guān)人員需要結(jié)合作業(yè)環(huán)境、所需測(cè)定氣體的特征等，最終選擇最為適宜的氣體檢測(cè)儀器，并結(jié)合使用情況定期采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)來(lái)對(duì)檢測(cè)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，以此來(lái)確保獲得準(zhǔn)確的分析結(jié)果，還需如實(shí)記錄所獲得的測(cè)定結(jié)果，以便后續(xù)制定相應(yīng)的防護(hù)措施與安全管理辦法，從而切實(shí)確保作業(yè)人員的人身及財(cái)產(chǎn)安全。