Совершенствование метода мониторинга концентрации частиц рм10 и рм2,5 в воздухе рабочей зоны на предприятиях стройиндустрии

На правах рукописи

БАРСУКОВ ОЛЕГ КОНСТАНТИНОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА МОНИТОРИНГА КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ РМ10 И РМ2,5 В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ СТРОЙИНДУСТРИИ

05.26.01

Охрана труда (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Волгоград-2011

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете.

Научный руководитель доктор медицинских наук, ст. н. с., доцент

БАТМАНОВ ВИКТОР ПАВЛОВИЧ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор	ЖЕЛТОБРЮХОВ ВЛАДИМИР ФЕДОРОВИЧ ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет»
кандидат технических наук	Иванов Николай Борисович ООО «Грундфос»
Ведущая организация	ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»

Защита состоится 29 декабря 2011 года в 1300 на заседании диссертационного совета ДМ212.026.05 при ФГБОУ ВПО Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1, ауд. Б-203.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан 29 ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Юрьев Ю.Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одним из основных загрязнителей воздуха рабочей зоны на предприятиях строительной индустрии является пыль, которая образуется в результате работы оборудования по измельчению и транспортировке материалов (мельницы, дробилки, грохоты узлы пересыпки), и составляет значительную часть пылевыделений в воздух рабочей зоны предприятий. Пыль вызывает целый ряд тяжелых заболеваний у людей. Причем наиболее вредными являются частицы с размерами до 10 мкм, которые относятся к респирабельным, и представляют основную опасность для здоровья человека.

Вследствие вышесказанного возникает проблема совершенствования систем и методов мониторинга опасных и вредных производственных факторов и автоматизированных систем сигнализации об опасности, обеспечивающих получение данных с высокой оперативностью и в значительных пространственных масштабах. Таким образом, актуальными являются исследования, направленные на создание аппаратурного оснащения для непрерывного контроля концентрации мелких фракций твердых частиц пыли в воздухе рабочей зоны, путем разработки автоматизированной системы контроля концентрации РМ10 и РМ2,5 в рабочих зонах как внутри помещений так и на территории предприятий.

Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВПО Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.

Цель работы – Обеспечение нормативных параметров содержания частиц мелких фракций пыли в воздухе рабочих зон на предприятиях строительной отрасли, на основе результатов непрерывного мониторинга концентрации частиц РМ10 и РМ2,5.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

• анализ запыленности воздушной среды в рабочей зоне предприятий стройиндустрии (на примере ОАО «Михайловский завод силикатного кирпича»);
• определение интенсивности и характерных точек пылевыделения от основного оборудования, характерного для строительной отрасли;
• анализ существующих методов контроля РМ10 и РМ2,5;
• разработка принципиальной схемы и аппаратурного оформления системы мониторинга концентрации частиц РМ10 и РМ2,5 в воздухе рабочей зоны;
• проведение экспериментальных натурных измерений качества воздуха на предприятии, по определению концентрации пылевых частиц размером до 2,5 мкм и до10 мкм.

Основная идея работы состоит в: использовании прибора, основанного на принципах лазерного зондирования воздуха, для непрерывного мониторинга воздуха рабочей зоны в реальном времени на содержание пылевых частиц размером до 2,5 мкм и до 10 мкм на предприятиях строительной индустрии.

Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, экспериментальные лабораторные и опытно–промышленные исследования, обработку экспериментальных данных методами математической статистики и корреляционного анализа с применением ПК и сертифицированных программ.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений теоретического анализа, планированием необходимого объема экспериментов, подтверждена удовлетворяющей требуемым критериям сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и опытно-промышленных условиях, с результатами других авторов.

Научная новизна работы состоит в том, что:

• получены зависимости изменения концентрации частиц РМ10 и РМ2,5 от определяющих факторов (время суток, коэффициент использования оборудования, подвижность воздуха в рабочей зоне, работа систем пылеподавления и пылеудаления);
• определен диапазон длин волн лазерного излучения для обнаружения частиц пыли характерных строительной отрасли (цемент, известь, гипс, каолин, кварц);
• экспериментально определено отношение размера исследуемых частиц к длине волны источника лазерного излучения для пыли различных материалов;
• экспериментально определен коэффициент рассеивания для пыли выделяющеся на производствах стройиндустрии;
• разработана принципиальная схема и аппаратурное оформление системы мониторинга, которая внедрена на ОАО «Михайловский завод силикатного кирпича»;

Практическое значение работы:

• разработан прибор для определения дисперсного состава аэрозоля, новизна конструкции которого подтверждена положительным решением №2010103652/28(005106) на выдачу патента РФ на изобретение (заявл. 03.02.2010.);
• разработана принципиальная схема и аппаратурное оформление системы мониторинга с использованием лазерного зондирования воздуха и одновременной обработкой данных на ПК;
• предложенная система мониторинга содержания частиц РМ10 и РМ2,5 в воздухе рабочей зоны внедрена на ОАО «Михайловский завод силикатного кирпича»;
• разработаны рекомендации по организации систем мониторинга состояния воздуха рабочей зоны на предприятиях строительной индустрии.

Реализация результатов работы:

- внедрена система мониторинга качества воздуха на Михайловском заводе силикатных изделий;

• предложенная методика контроля РМ10 и РМ2,5 использована ООО «ПТБ ПСО Волгоградгражданстрой» при реконструкции систем локализации пылевого загрязнения гипсового производства ОАО «Кубанский гипс КНАУФ».

На защиту выносятся:

• зависимости изменения концентрации частиц РМ10 и РМ2,5 от определяющих факторов (время суток, коэффициент использования оборудования, подвижность воздуха в рабочей зоне, работа систем пылеподавления и пылеудаления);
• диапазон длин волн лазерного излучения для обнаружения частиц пыли характерных строительной отрасли (цемент, известь, гипс, каолин, кварц);
• отношение размера исследуемых частиц к длине волны источника лазерного излучения для пыли различных строительных материалов;
• коэффициент отражающей способности для пыли выделяющейся на производствах стройиндустрии;
• принципиальная схема и аппаратурное оформление системы мониторинга концентрации частиц РМ10 и РМ2,5 в воздухе рабочей зоны.

Апробация. Основные положения и результаты работы докладывались и получили одобрение на: Ежегодная научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава ВолгГАСУ (Волгоград 2008-2011); Международной интернет–конференции «Проблемы минерально-сырьевого комплекса» (С-Петербург, 2011 г.); Международной конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды» (Самарканд, 2010г.); IV международной научно-технической конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды» (Волгоград, 2010 г.);

Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации изложены в 7 работах, в том числе в 2 статьях, опубликованных в изданиях, рекомендуемых ВАК России, и 1 патенте на изобретение.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы – 145 страницы, в том числе: 128 страниц - основной текст, содержащий 18 таблиц на 18 страницах, 28 рисунков на 26 страницах; список литературы из 163 наименований на 8 страницах, 3 приложений на 18 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, сформулированы цель, задачи и основная идея работы, ее научная новизна и практическая значимость.

В первой главе рассмотрен вопрос о загрязнений воздуха рабочей зоны частицами РМ10 и РМ2,5 на предприятиях строительной индустрии, подходы к нормированию качества воздуха рабочей зоны у нас в стране и за рубежом. Обоснована необходимость качественного анализа состава пыли в связи с разным по отношению к человеку воздействием различных фракций, влияние на здоровье и риск профессиональных заболеваний. К основным показателям состава пыли на производствах, измеряемых при проведении анализа условий работы, рекомендуется нормировать концентрацию мелкодисперсных частиц с размерами 10 мкм и 2,5 мкм (РМ10 и РМ2,5 соответственно) как наиболее опасных для здоровья человека.

Показана актуальность непрерывного контроля дисперсного состава пыли, содержащейся в воздухе рабочей зоны на предприятиях, для получения средней по времени концентрации частиц РМ10 и РМ2,5, как наиболее полно отражающей степень негативного воздействия на здоровье человека в вопросах охраны труда.

Рассмотрены методы, основанные на гравитационном осаждении, инерционном и центробежном улавливании, мокром улавливании, электростатическом осаждении и фильтрации, метод, основанный на измерении электрического заряда (трибометрия), а также оптико-электронные методы дисперсного анализа.

На основе проведенного анализа предложен метод мониторинга качества воздуха рабочей зоны, позволяющий в полной мере отразить реальную картину пылевой обстановки на предприятиях строительной индустрии. Данный метод позволяет непрерывно, в режиме реального времени контролировать дисперсный состав, концентрацию, не требуя обслуживающего лабораторного персонала, и совместно с ПК позволяет обрабатывать информацию полностью в автоматическом режиме, который, в свою очередь, позволит выявить закономерности изменения состояния окружающей среды от влияния большого числа факторов, что даст возможность прогнозировать и оценивать риски загрязнения воздушной среды и оценивать степень влияния на здоровье человека.

В выводах по первой главе отражена концепция дальнейших исследований в выбранном направлении.

Во второй главе приведено обоснование применимости принципов лазерного зондирования для решения задач локального непрерывного мониторинга воздуха рабочей зоны на предприятиях строительной отрасли на содержание пылевых частиц размером до 2,5 мкм и до 10 мкм.

Выбран порядок отбора проб пыли для экспериментальных исследований на экспериментальной установке. Приведено сравнение с порядком определения дисперсного состава пыли классическими методами. Проанализированы виды графической интерпретации данных о дисперсном составе, наиболее подходящие для решения задач охраны труда методом непрерывного мониторинга.

Проведены исследования физико-химических свойств пыли отобранной от организованных и неорганизованных источников пылевыделения на обследуемых предприятиях. Проведен дисперсный анализ пыли в данных пробах, с целью дальнейшего использования.

На отобранных пробах проведены экспериментальные исследования отражающих свойств частиц пыли. Одной из основных оптических характеристик аэрозоля является коэффициент ослабления излучения, характеризующий изменение энергии луча при прохождении им аэрозоля. Задача теоретического определения величины полидисперсных систем, в частности пылевых аэрозолей, практически затруднена, в виду сложных химических и морфологических свойств твердых частиц. Поэтому для практической реализации задачи по определению концентрации мелкодисперсных пылевых частиц, необходимо прибегнуть к ряду упрощающих допущений, и эмпирическому определению некоторых промежуточных величин.

Основное допущение принятое в оптике: совокупность реальных пылевых частиц заменяется ансамблем сферических однородных тел с одинаковыми оптическими характеристиками, которые впоследствии будут приняты как осредненные. Следует отметить, что в задачах определения РМ2,5, РМ10 подобное допущение выглядит обоснованным, в чем легко убедится анализируя микрофотографии пылевых аэрозольных частиц ряда строительных производств, например отобранных с последней ступени центробежного импактора ЦИ-260.

Анализ более чем 500 изображений полученных с 200-кратным увеличением позволяет с достаточной степенью достоверности считать форму аэрозольных частиц близкой к сферической, и как следствие, учитывая однородный химический состав исследуемой пыли, предположить однородность оптических свойств аэрозольных частиц i-того диаметра соответствующей пыли.

Общепринятое уравнение характеризующее показатель ослабления имеет вид:

(1)

где N – количество частиц аэрозоля в единице объема газа; – размер частицы; Q – фактор эффективности ослабления; - плотность среды; m – показатель преломления среды; f() – плотность вероятности обнаружения частиц размерами между и +d в единице объема.

Для решения задач охраны труда исследование запыленности рабочей зоны предприятий стройиндустрии можно принять неизменность оптических свойств газовой среды при нахождении в ней аэрозольных частиц от их размера. Данное предположение объясняется тем, что в отличии от аэрозолей образуемых капельными жидкостями, пылевые аэрозоли не создают испарений и вторичных конденсаций, являющихся причиной изменения величин и m. При этом значение Q(, m), можно считать константой.
При исследовании частиц от 0 до 10 мкм уравнение (1) примет вид:

(2)

Для определения частиц в диапазоне от 0 до 2,5 мкм следующий вид:

(3)

Очевидно, что в данном случае влияние на изменение величины показателя преломления пылевого аэрозоля состоящего из частиц однородного состава оказывает только функция распределения плотности вероятности частиц в объеме газа f().

Для определения функции плотности вероятности можно воспользоваться законом распределения массы частиц по диаметрам D(dч), полученным микроскопическим методом для фракций РМ2,5 и РМ10 для каждой конкретной пыли.

На рис. 1 представлены графики полученные в результате обработки микрофотографии пыли, исследованной при дневном и лазерном освещении соответственно линии 1 и 2.

Рис. 1.	1- интегральная кривая распределения массы частиц, отвеянный кварцевый песок 2-10 мкм при дневном освещении; 2 - отвеянный кварцевый песок 2-10 мкм при освещении от лазерного источника с длинной волны 630 нм

При обработке изображения пробы в свете лазерного излучения с длинной волны 630 нм по отношению к данным полученным при дневном освещении наблюдается смещение интегральной кривой вправо, то есть при освещении от лазера видимый диаметр частиц возрос на 20%. Из данного опыта можно сделать вывод о повышении чувствительности метода.

Определение величины фактора эффективности ослабления (Q) осуществляется в лабораторных условиях, при помощи установки представленной на рис. 2. Установка содержит аэродинамический сепаратор отделяющий фракции РМ2,5 и РМ10, лазерный излучатель и фотоприемник.

Измерения основаны на определении величины показателя ослабления яркости луча при прохождении аэрозоля. Имея закон распределения f(), измерив концентрацию частиц и получив значение, значение Q определяется расчетным путем. Полученные значения Q являются константами для конкретных типов и фракций пыли, применение которых позволяет определять концентрации частиц РМ2,5 и РМ10 лазерно-оптическим методом.

Рис. 2.	Принципиальная схема установки для определения коэффициента рассеяния.

Значительный объем работы уделен вопросу взаимодействия электромагнитного излучения с дисперсными системами. При взаимодействии электромагнитного излучения с дисперсной системой падающее излучение будет частично поглощаться веществом в дисперсной фазе и частично рассеиваться.

Классическая теория рассеяния рассматривает ситуацию, когда падающее и рассеянное излучения имеют одинаковую длину волны. Решение уравнений взаимодействия электромагнитного излучения с однородными сферическими частицами, имеющими комплексный показатель преломления () и размеры порядка длины волны излучения (r~), было получено

Г. Ми (1908г.). Оно оказалось пригодным для расчета оптических характеристик в широком диапазоне размеров однородных сферических частиц и изменений комплексного показателя преломления. Известно решение для двухслойной сферической частицы, с помощью которого приближенно можно описать рассеяние электромагнитной волны почти на любой неоднородной сферической частице. Решения уравнений взаимодействия электромагнитного излучения с несферическими аэрозольными частицами известны лишь для отдельных частных случаев, например для сильно вытянутых и сильно сплюснутых эллипсоидов. Применение электронно-вычислительной техники позволяет проводить расчеты оптических характеристик полидисперсных ансамблей сферических частиц, которые приблизительно соответствуют реальным атмосферным аэрозолям.

Анализ собранной информации показал что для целей обнаружения дисперсных частиц в диапазоне размеров от 0,1 до 10 мкм рационально использование лазерных излучателей с длинами волн от 630 до 800 нм, лежащих в ближнем инфракрасном диапазоне спектра.

Также проведен ряд исследовательских экспериментов по изучению взаимодействия отобранных проб с лазерным излучением различных длин волн для определения наиболее подходящей для целей зондирования. В ходе проведенных экспериментов были получены данные по отражательной способности пыли представленных проб, подобраны источники лазерного излучения в ближнем ИК-спектре с длинной волны 670-830 нм.

При отборе проб пыли из воздуха рабочей зоны для определения концентрации фракций PM10 и PM 2,5 стоит задача их разделения для последующей обработки. Рассмотрены приборы и методы применяемые в настоящее время для разделения пыли на подфракции, обобщены достоинства и недостатки тех или иных методов сепарирования. Исходя из предпосылок и обобщив данные по системам сепарации было принято решение по изготовлению аэросепаратора проточного типа в основе которого заложен принцип работы циклонных аппаратов на встречных закрученных потоках (ВЗП), что позволило создать последовательную систему отбора проб исследуемой пыли в воздухе рабочей зоны, с разделением на размерные группы фракций для дальнейшего исследования с помощью электронно-оптического метода.

Аэросепаратор (рис 3.) состоит из конического корпуса 1, улитки тангенциального закручивателя 2, патрубка ввода встречного закрученного потока 3, бункера отсева проб с размером более 10мкм 4, чаши первой ступени со штуцером отбора пробы РМ10 5, чаши второй ступени со штуцером отбора пробы РМ2,5 6, чаши третьей ступени со штуцером отбора пробы РМ1,0 конструктивно объединенным с выхлопным патрубком 7.

Рис 3. Конструкция аэросепаратора на основе аппаратов ВЗП

В результате разделения отобранных проб из воздуха рабочей зоны, получены подфракции с размерами по ступеням сепарации: 1 ступень (бункер) - крупные частицы с размером более 10 мкм; 2 ступень – частицы с размерами в диапазоне 10-3 мкм (РМ10); 3 ступень – частицы размерами от 3 до 1 мкм; 4 ступень – частицы менее 1 мкм.

Данная конструкция отличается высокой избирательностью, к недостаткам можно отнести необходимость периодической чистки бункера.

Результат разделения приведен на рис 4, фото под микроскопом с увеличением 200х.

а

б

Рис.4 Микрофотографии частиц силикатной пыли: а – РМ10, б – РМ2,5

Опираясь на полученные результаты, и обобщение известных конструкций предложен прибор для определения дисперсного состава аэрозоля (рис. 5). Прибор работает следующим образом: Исследуемый аэрозоль отбирается через пробоотборное устройство 7 за счет разряжения, создаваемого электроаспиратором 6, защищенного фильтром 5, и попадает в аэросепаратор 1 включающий три ступени (I, II, III), здесь происходит разделение аэрозоля на три фракции: I – крупные (>10 мкм), II – средняя (10-2,5 мкм), в III – мелкие (<2,5 мкм). Затем каждый поток проходит через объектные камеры 3 соответственно каждой из трех измерительных ячеек. Дисперсные частицы, проходя по объектной камере, входят в луч света, исходящего из лазерного излучателя 4 и отражают часть света, вспышка увеличенная линзами объектива фиксируется матрицей фотоэлектрического усилителя, сигнал с которой передается на компьютер 2 для дальнейшей обработки. Для исключения ошибки, кадры фиксируются дискретно, с частотой исключающей фиксацию одной и той же подвижной частицы дважды.

Длина волны лазерного излучателя оптимизирована под размер измеряемой частицы, поэтому в I объектной камере установлен модуль с длинной волны 670 нм, во II—650 нм, в III—635 нм.

Рис. 5. Принципиальная схема прибора для определения концентрации РМ10 и РМ2,5

Для тарирования прибора использовался метод сравнения. В основе этого метода был положен способ дисперсного анализа с помощью микроскопа и цифровой фотокамеры. Для определения размера частиц на подготовленной представительной пробе проводился анализ снимка с помощью программы DUST. После чего микроскоп оснащался темнопольной приставкой, и в качестве подсветки использовались лазерные модули с различными длинами волн в диапазоне от 635 до 850 нм. Последовательно включая отдельно взятые модули лазерной подсветки, производилось фотографирование одной и той же пробы. При этом полученные фотографии также обрабатывались с помощью программы DUST. В итоге, по полученным данным, методом сравнения выводились коэффициенты, определяющие отклонения размеров видимых частиц в полях лазерного излучения от размеров в обычном свете.

Следует отметить, что корректность результатов замеров сильно зависит от количества частиц находящихся в поле зрения регистрирующего прибора. Учитывая тенденцию к налипанию пылинок из-за статического электричества на стенки объектной трубки, и снижение чувствительности прибора в целом за счет исключения программно части поля зрения из расчетов, используется форсированная продувка объектных камер, и повторная процедура установки нуля в течение 30 секунд каждые 10 минут измерений. Данное действие позволяет восстанавливать чувствительность прибора без прерывания хода измерений.

Проведены серии натурных замеров с помощью полученного прибора, с параллельными замерами классическим методом, данные подверглись сравнению. Сравнение результатов двух параллельных серий замеров, проведенных при практически идентичных условиях, показало достаточную сходимость результатов, что позволяет сделать вывод о применимости метода лазерного зондирования воздуха рабочей зоны предприятий строительной индустрии.

Предложенный метод позволяет непрерывно, в режиме реального времени контролировать дисперсный состав, концентрацию, наличие примесей в пылегазовой смеси, не требуя обслуживающего лабораторного персонала, и совместно с ПК позволяет обрабатывать информацию полностью в автоматическом режиме. Для непосредственного контроля за определенным источником загрязнений, например территория промышленной зоны предприятия строительного производства наиболее перспективным будет являться оптико-электронный метод контроля выполненного на основе трехканального прибора для определения концентрации РМ10 и РМ2,5 в воздухе рабочей зоны.

Третья глава посвящена определению дисперсного состава пыли рабочей зоны предприятий строительной индустрии методом непрерывного лазерного зондирования. Получены данные, отражающие реальное состояние качества воздуха рабочей зоны, в зависимости от цикличности технологического процесса и воздействия внешних факторов.

Из результатов исследования видно, что изменение концентрации частиц мелких фракций носит ярко выраженный возрастающий ступенчатый характер. Данный факт объясняется цикличностью технологического процесса, и аэродинамическими свойствами данных частиц.

Непрерывный характер мониторинга запыленности воздуха рабочей зоны позволяет выявить однозначную зависимость между скачкообразным возрастанием концентрации частиц мелких фракций и фазами технологического процесса. Следует так же отметить, что увеличение концентрации частиц диаметром < 2,5 и < 10 мкм происходит не синхронно, что позволяет сделать вывод о существенном различии аэродинамических характеристик пылевых частиц данных фракций на всех обследованных предприятиях. Причем частицы фракции <2,5 мкм имеют ярко выраженную тенденцию к накоплению в воздухе рабочей зоны по сравнению с частицами с размерами 2,5-10 мкм, которые отличаются меньшей скоростью витания. Однако концентрация частиц фракции < 2,5 мкм имея ярко выраженную тенденцию к накоплению практически не превышает определенных значений..

В четвертой главе разработаны рекомендации по использованию прибора для контроля воздуха рабочей зоны на содержание частиц РМ10 и РМ2,5 на предприятиях строительной отрасли.

Разработаны рекомендации по установке, наладке и использованию системы непрерывного контроля концентрации мелких фракций пыли, даны основные принципы выявления закономерностей изменения концентрации РМ10 и РМ2,5 в зависимости от внешних факторов. Даны рекомендации для снижения влияния факторов на рост концентрации РМ10 и РМ2,5 в воздухе рабочей зоны.

Измерительный комплекс на основе прибора установлен и апробирован на Михайловском заводе силикатных изделий, выявлены закономерности появления, распространения и накопления частиц РМ10 и РМ2,5 в воздухе рабочей зоны, зависящие от множества факторов как производственных так и природных. Экспериментальные исследования дисперсного состава пыли в воздухе рабочей зоны позволили усовершенствовать метод его контроля, задача которого заключается в определении состава и концентрации мелких фракций пыли и их изменении во времени в производственной среде предприятий. Это позволило прогнозировать состояние воздуха при изменении выявленных факторов, и принимать своевременные меры по снижению запыленности, применять меры по пылеподавлению и своевременно обеспечивать работников средствами индивидуальной защиты.

Произведен расчет социально-экономического эффекта от внедрения систем непрерывного мониторинга, 503 433,48 рублей за первый год, и 549 175,00 рублей за второй и последующие года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной задачи совершенствования методов мониторинга опасных и вредных производственных факторов и автоматизации систем сигнализации об опасности, как наиболее важной в вопросах охраны труда. На основании результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие основные выводы по работе:

1. Получены зависимости изменения концентрации частиц РМ10 и РМ2,5 от определяющих факторов (время суток, коэффициент использования оборудования, подвижность воздуха в рабочей зоне, работа систем пылеподавления и пылеудаления);

2. Определен диапазон длин волн лазерного излучения для обнаружения частиц пыли характерных строительной отрасли (цемент, известь, гипс, каолин, кварц);

3. Экспериментально определено отношение размера исследуемых частиц к длине волны источника лазерного излучения для пыли различных материалов;

4. Экспериментально определен коэффициент рассеивания для пыли выделяющейся на производствах стройиндустрии;

5. Разработана принципиальная схема и аппаратурное оформление системы мониторинга, которая внедрена на ОАО «Михайловский завод силикатного кирпича» (ОАО «МЗСК»);

6. Усовершенствован метод контроля дисперсного состава пыли в воздухе рабочих зон предприятий стройиндустрии, позволяющий оценить и проследить динамику изменения состава мелких частиц в генеральной совокупности пыли в воздухе рабочих зон предприятий в зависимости от внешних факторов

7. В результате реализации мероприятий по уменьшению запыленности воздуха рабой зоны дробильно-сортировочного участка ОАО «МЗСК» после проведения по усовершенствованному методу контроля и оценки дисперсного состава пыли ожидаемый социально-экономический эффект составит 503 433,48 рублей за первый год, и 549 175,00 рублей за второй и последующие годы.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

dч, - эквивалентный размер частиц, мкм; D(), D(dч ) - интегральная функция распределения массы частиц пыли по диаметрам; N – количество частиц аэрозоля в единице объема газа; – размер частицы; Q – фактор эффективности ослабления; - плотность среды; m – показатель преломления среды; f() – плотность вероятности обнаружения частиц размерами между и ( +d ) в единице объема; - длина волны; - коэффициента рассеяния

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

Публикации в ведущих рецензируемых научно–технических журналах и изданиях, определенных ВАК РФ по направлению «Строительство»

1. Барсуков, О.К. О нормировании качества воздуха рабочей зоны [Текст] /О.К. Барсуков, В.Н. Азаров, А.Г. Круглов // Вестн. ВолгГАСУ Сер.: Стр-во и архитектура.- Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2009.- Вып 16(35).- С. 162-165.

2. Барсуков, О.К. Методы исследования дисперсного состава пыли, определение РМ10, РМ2,5 в вентиляционных выбросах на предприятиях стройиндустрии [Текст] /О.К. Барсуков // Вестн. ВолгГАСУ; Сер.: Стр-во и архитектура.- Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2008.- Вып 12(31).- С. 85-88.

Патенты

3. Положительное решение на выдачу патента на изобретение №2010103652/28(005106); заявл.03.02.2010.; Прибор для определения дисперсного состава аэрозоля: пат. / Барсуков О.К., Азаров В.Н., Маринин [и др.].; заявитель и патентообладатель ООО «ПТБ ПСО Волгоградгражданстрой»

Отраслевые издания и материалы конференций

4. Барсуков, О.К. Лазерно-оптический прибор для определения концентрации и дисперсного состава пыли в воздухе рабочей зоны [Текст]. /О.К. Барсуков, В.П. Батманов.- матер. Межвузовск. интернет-конференции // Экологические проблемы минерально-сырьевого комплекса., СПб. 2011, URL:http://www.spmi.ru/node/2833.

5. Барсуков, О.К. Совершенствование методов контроля запыленности воздуха урбанизированных территорий [Текст]. /О.К. Барсуков, Н.С. Барикаева, Е.А. Чернышова.- матер. Междунар. науч.-практ. конф //Научный потенциал молодых ученых для инновационного развития строительного комплекса Нижнего Поволжья., Волгоград: [в 2 ч.]. Изд-во ВолгГАСУ, 2010.- Ч.II.- С. 20-23.

6. Барсуков, О.К. Метод контроля концентрации и дисперсного состава аэрозоля в воздухе рабочей зоны с помощью лидара [Текст]. /О.К. Барсуков.- матер. VIII Международной научной конф //Качество внутреннего воздуха и окружающей среды., Самарканд. - Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2010.- С.510-513.

7. Барсуков, О.К. Методы исследования дисперсного состава пыли РМ10, РМ2,5 в воздухе рабочей зоны на предприятиях стройиндустрии [Текст]. /О.К. Барсуков.- сб. материалов и науч. тр. молодых инженеров-экологов // Проблемы промышленной экологии.- Изд-во ВолгГАСУ, 2009.- Вып.3.-С.25-30.

БАРСУКОВ ОЛЕГ КОНСТАНТИНОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА МОНИТОРИНГА КОНЦЕНТРАЦИИ ЧАСТИЦ РМ10 И РМ2,5 В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ СТРОЙИНДУСТРИИ

05.26.01

Охрана труда (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Подписано в печать 15.11.2011 г. Заказ № 227 Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0

Формат 60 х 84 1/16

Бумага писчая. Печать плоская.

Волгоградский государственный архитектурно–строительный университет

400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1.

Сектор оперативной полиграфии ЦИТ