Какви са последствията от ниските нива на кислород във въздуха? Концентрация на кислород във вода: разтворим ли е и как се определя? Какво определя нивото му във въздуха?

Смес от въглероден диоксид от ацетонови пари във въздуха

Решение: От таблица 3 в приложението намираме, че топлината на образуване на ацетон е 248,1∙10 3 J/mol. от химична формулаацетон (C 3 H 6 O) следва, че m c = 3, m n = 6, m 0 = 1. Стойностите на останалите параметри са избрани от таблица 2 за въглероден диоксид:

φф= 100∙0,735∙10 5 ∙248,1∙10 3 +0,584+1,292∙3+0,427∙6+0,570∙1 =48,1%

2,020-1+4,642∙3+1,160∙6-2,321∙1

φ O2 = =10,7; φ O2 без =1,2∙10,7-4,2=8,6%.

Следователно, когато концентрацията на кислород в четирикомпонентна система, състояща се от ацетон, въглероден диоксид, азот и кислородни пари, се намали до 8,6%, сместа е взривобезопасна. Със съдържание на кислород от 10,7% тази смес ще има максимална експлозивност.

Според референтни данни, MVSC на смес от ацетон и въздух при разреждане с въглероден диоксид е 14,9%. Нека определим относителната грешка при изчисление:

По този начин резултатите от изчисляването на MVSC са подценени с 28%

Контролни задачи

1. Използвайки максималната топлина на изгаряне, определете как се променя долната граница на концентрация на запалване във въздуха в зависимост от позицията на наситените въглеводороди (етан, пропан, бутан, пентан, пропан, хексан) в хомоложната серия. Постройте графика на зависимостта на NLPV от молекулно теглогориво.

2. Използвайки формулата за приближение, изчислете как се променят границите на концентрация на мастни алкохоли (метил, етил, хексил, октил) в хомоложната серия. Начертайте графика на зависимостта на долната и горната граница на запалимост от молекулното тегло на горивото.

3. Определете границите на концентрация на запалване на въглероден дисулфид при атмосферно налягане, равно на 990 GPa, ако неговите температурни граници са 223 + 299 K

5. Определете границите на концентрация на запалване на парите газова смес, състоящ се от 20% етан, 60% етилен и 20% пари на етилов алкохол.

6. Определете границите на концентрация на запалване във въздуха за смес от пари, състояща се от 50% бензен, 35% толуен и 15% фенол, когато температурата се повиши от 298 до 373 K.

7. Определете дали се образува експлозивна концентрация, когато 15 kg деканол се изпари в стая с обем 220 m3, ако температурата е 310 K, налягането е 1105 GPa?

8. Определете дали е възможно да се образува експлозивна концентрация при температура 298 К над повърхността на течна фаза, състояща се от 25% метилацетат, 40% оцетен анхидрид, 35% амилов алкохол?

9. Определете състава на двукомпонентна газова смес, състояща се от амоняк и пара на сероводород, ако е известно, че долната му граница на запалимост във въздуха е 5,8%.

10. Определете безопасната концентрация на кислород при разреждане на парите на пропилацетата (∆Н 0 𝒾 =513,7∙10 3 J/mol) във въздух с въглероден диоксид, водни пари и азот. Обяснете причината за различната флегматизираща ефективност на инертните газове.

Инерция. Ограничаваща концентрация на кислород (MCC).

Известно е, че има граница на съдържанието на запалими компоненти при атмосферни условия, тази граница се нарича долна експлозивна граница (LEL). Ако концентрацията на запалими компоненти във въздуха е под LEL, ние сме защитени от риск от пожар: сместа не е запалима.

Това важи за смеси, съдържащи въздух. Но има още една граница, която влияе върху запалимостта - намаляване на концентрацията на кислород.

Това е процесът на инерция. Типичните благородни газове са азот, аргон, въглероден диоксид и дори водни пари. Когато обемът се запълни с един от тези газове, концентрацията на кислород намалява.

Каква граница не трябва да надвишава концентрацията на кислород, така че процесът да остане безопасен, дори ако концентрацията на запалими компоненти е значително по-висока от тяхната LEL? Тази концентрация се нарича ограничаваща концентрация на кислород или LOC.

За груба оценка разгледайте диаграмата на реакцията на запалимо вещество. Например за метан ще изглежда така: CH 4 + 2 O 2 ==> CO 2 + 2 H 2 O. С други думи: за да окислим (изгорим) една молекула метан са ни необходими две молекули кислород. Следователно за кислорода стехиометричният коефициент s е равен на 2.

Сега, за да получим стойността на PCC, умножаваме стойността на LEL (5 vol.%) на метана по този коефициент: PCC = s?LEL = 2?5 = 10 vol. %.

Намаляване на концентрацията на кислород до по-малко от 10 об. % (с граница на безопасност най-малко 2 обемни %) осигурява безопасността на процеса по време на инертизация.

Разбира се, за други вещества ще имаме различни стойности, например за октан (LEL = 0,8 обемни %) C 8 H 2 0 + 13 O 2 ==> 8 CO 2 + 10 H 2 O, стехиометричен коефициент s = 13, следователно PCC = 13?0.8 = 10.4 об. %.

За водород (NIV = 4 vol.%, H 2 +? O 2 ==> H 2 O) s = ?, следователно PCC е ??4 = 2 vol. %.

Моля, не забравяйте, че тези изчисления са само груба оценка, която изглежда има граница на безопасност (в долната част) в сравнение с официалните стойности, публикувани от немския профсъюз химическа индустрия(виж таблицата). Тези данни за ПКК са получени не чрез изчисления, а експериментално. Дори стойностите за различните инертни газове се различават тук (което не е взето предвид при грубата оценка).

POC е максималната концентрация на кислород, която никога не трябва да се превишава по време на процеса на инертизиране. По отношение на PCC, ние силно препоръчваме да вземете предвид граница на безопасност от около 4 vol. %. Когато се наблюдава концентрацията на кислород в процеси, използващи въглеводороди, типичният праг е 6 vol. % O 2 за включване на подаването на азот, 4 об. % O 2 за спиране на подаването на азот и 7 об. % O 2 за спиране на процеса (главна аларма). Интересен факт- За правилна работаТермокаталитичният сензор изисква ниво на кислород, надвишаващо PAC.

Въздухът е естествена смесразлични газове. Най-вече съдържа елементи като азот (около 77%) и кислород, по-малко от 2% е аргон, въглероден двуокиси други инертни газове.

Кислород, или О2 – вторият елемент периодичната таблицаи основен компонент, без който животът на планетата едва ли би съществувал. Той участва в различни процеси, от които зависи жизнената дейност на всички живи същества.

Във връзка с

Състав на въздуха

O2 изпълнява функцията окислителни процеси V човешкото тяло , които ви позволяват да освободите енергия за нормален живот. В покой човешкото тяло изисква около 350 милилитра кислород, за тежки физическа дейносттази стойност се увеличава три до четири пъти.

Какъв процент кислород има във въздуха, който дишаме? Нормата е 20,95% . Издишаният въздух съдържа по-малко O2 – 15,5-16%. Съставът на издишания въздух включва също въглероден диоксид, азот и други вещества. Последващо намаляване на процента на кислород води до неизправност, а критична стойност от 7-8% причинява смърт.

От таблицата можете да разберете например, че издишаният въздух съдържа много азот и допълнителни елементи, но O2 само 16,3%. Съдържанието на кислород във вдишания въздух е приблизително 20,95%.

Важно е да разберете какъв е елемент като кислорода. O2 – най-разпространеният на земята химичен елемент, който е без цвят, мирис и вкус. Той изпълнява най-важната функция на окисляване в.

Без осмия елемент от периодичната таблица не можеш да запалиш огън. Сухият кислород подобрява електрическите и защитни свойствафилми, намаляват обемния им заряд.

Този елемент се съдържа в следните съединения:

1. Силикати – те съдържат приблизително 48% O2.
2. (морски и свеж) – 89%.
3. Въздух – 21%.
4. Други съединения в земната кора.

Въздухът съдържа не само газообразни вещества, но и изпарения и аерозоли, както и различни замърсители. Това може да е прах, мръсотия или други различни малки отпадъци. Съдържа микроби, което може да причини различни заболявания. Грип, морбили, магарешка кашлица, алергени и други заболявания - това е само малък списък негативни последици, които се появяват при влошаване на качеството на въздуха и повишаване на нивото на патогенни бактерии.

Процентът на въздуха е количеството на всички елементи, които го съставят. По-удобно е да се покаже ясно от какво се състои въздухът, както и процентното съдържание на кислород във въздуха на диаграма.

Диаграмата показва кой газ се намира повече във въздуха. Стойностите, показани на него, ще бъдат малко по-различни за вдишвания и издишания въздух.

Диаграма - съотношение въздух.

Има няколко източника, от които се образува кислород:

1. растения. Още от училищен курсбиологията знае, че растенията отделят кислород, когато абсорбират въглероден диоксид.
2. Фотохимично разлагане на водни пари. Процесът се наблюдава под влияние слънчева радиацияв горния слой на атмосферата.
3. Смесване на въздушните потоци в ниските слоеве на атмосферата.

Функции на кислорода в атмосферата и за тялото

За човек, т.нар парциално налягане, които газът би могъл да произведе, ако заемаше целия зает обем на сместа. Нормалното парциално налягане на 0 метра над морското равнище е 160 милиметра живачен стълб. Увеличаването на надморската височина води до намаляване на парциалното налягане. Този показател е важен, тъй като от него зависи снабдяването с кислород на всички важни органи и на тялото.

Често се използва кислород за лечение различни заболявания . Кислородните бутилки и инхалатори помагат на човешките органи да функционират нормално при наличие на кислороден глад.

важно!Съставът на въздуха се влияе от много фактори, съответно процентното съдържание на кислород може да се промени. Отрицателна екологична ситуацияводи до влошаване на качеството на въздуха. В мегаполисите и големите градски селища делът на въглеродния диоксид (CO2) ще бъде по-голям, отколкото в малките населени места или в горите и защитените територии. Надморската височина също оказва голямо влияние - процентът на кислород ще бъде по-нисък в планините. Може да се вземе предвид следващ пример– на връх Еверест, който достига височина 8,8 км, концентрацията на кислород във въздуха ще бъде 3 пъти по-ниска, отколкото в низините. За да останете безопасно по високите планински върхове, трябва да използвате кислородни маски.

Съставът на въздуха се променя през годините. Следователно еволюционните процеси и природните бедствия доведоха до промени в процентът на кислород е намалялнеобходим за нормална операциябиоорганизми. Могат да се разгледат няколко исторически етапа:

1. Праисторическа епоха. По това време концентрацията на кислород в атмосферата беше около 36%.
2. преди 150 години O2 заема 26%от общия състав на въздуха.
3. В момента концентрацията на кислород във въздуха е малко под 21%.

Последващото развитие на околния свят може да доведе до нови промени в състава на въздуха. В близко бъдеще е малко вероятно концентрацията на O2 да бъде под 14%, тъй като това би причинило нарушаване на функционирането на тялото.

До какво води липсата на кислород?

Ниският прием най-често се наблюдава в задушен транспорт, лошо проветриви помещения или на надморска височина . Намалените нива на кислород във въздуха могат да причинят Отрицателно влияниевърху тялото. Механизмите са изчерпани и са най-засегнати нервна система. Има няколко причини, поради които тялото страда от хипоксия:

1. Недостиг на кръв. Наречен за отравяне с въглероден окис. Подобна ситуациянамалява съдържанието на кислород в кръвта. Това е опасно, защото кръвта спира да доставя кислород на хемоглобина.
2. Циркулаторна недостатъчност. Възможно е за диабет, сърдечна недостатъчност. В такава ситуация транспортирането на кръвта се влошава или става невъзможно.
3. Хистотоксичните фактори, засягащи тялото, могат да причинят загуба на способността за абсорбиране на кислород. Възниква при отравяне с отровиили поради излагане на тежки...

Редица симптоми показват, че тялото се нуждае от O2. Преди всичко скоростта на дишане се увеличава. Сърдечната честота също се увеличава. Тези защитни функцииса предназначени да доставят кислород на белите дробове и да ги снабдяват с кръв и тъкани.

Липсата на кислород причинява главоболие, повишена сънливост , влошаване на концентрацията. Изолирани случаине е толкова страшно, те са доста лесни за коригиране. За нормализиране на дихателната недостатъчност лекарят предписва бронходилататори и други лекарства. Ако хипоксията отнеме тежки форми, като загуба на човешка координация или дори кома, тогава лечението става по-сложно.

Ако се открият симптоми на хипоксия, това е важно незабавно се консултирайте с лекари не се самолекувайте, тъй като използването на един или друг лекарствозависи от причините за нарушението. Помага при леки случаи лечение с кислородни маскии възглавници, хипоксията на кръвта изисква кръвопреливане, а корекцията на кръговите причини е възможна само с операция на сърцето или кръвоносните съдове.

Невероятното пътуване на кислорода през нашето тяло

Заключение

Кислородът е най-важен въздушен компонент, без които е невъзможно извършването на много процеси на Земята. Съставът на въздуха се е променил в продължение на десетки хиляди години поради еволюционни процеси, но в момента количеството кислород в атмосферата е достигнало на 21%. Качеството на въздуха, който човек диша се отразява на здравето муЕто защо е необходимо да се следи чистотата на помещението и да се опита да се намали замърсяването заобикаляща среда.

Концентрацията на разтворен кислород във водата е характеристика на полезността и качеството на веществото. В течност химичният елемент се съдържа под формата на молекули O2. Обемът им се определя от биохимичните и екологично състояниевещества. Ниската концентрация на кислород показва сериозно биологично и/или химическо замърсяване на водата.
Определянето на обема на O2 е изключително важно за проверка на състоянието на заустваните отпадъчни води, както и за природните води във водоемите, така и за питейните води. Какво трябва да бъде нормално съдържаниеразтворен кислород във водата и как неговата липса или пренасищане се отразява на здравето? Какви методи съществуват за изчисляване на обема на O2 молекулите?

Разтворимост и концентрация

СЗО не поставя конкретни изисквания за съдържанието на кислород в пия вода. Концентрацията му е по-важна за естествени източници, защото кислородният режим определя екологичната чистота и качеството на живот на едно езерце, резервоар, река и др. А те от своя страна влияят на околната среда. Следователно редовното и компетентно определяне на разтворения кислород във водата играе основна роля за поддържане на санитарно-епидемиологичната ситуация.

Основният източник на молекули O2 са атмосферните въздушни маси. Повърхностните води ги абсорбират от въздуха. Фотосинтезата е вторият източник. Зелените организми във водните тела активно произвеждат кислород в резултат на излагане на светлина. Малко количество от него влиза в резервоари и подземни източници със стопена и дъждовна вода. Но въпреки стабилното снабдяване с O2, концентрацията на разтворен кислород във водата е нестабилна и променлива:

• окислителни процеси;
• дишане на кислород, разтворен във вода, от организми, живеещи във водни тела;
• замърсяване. Коефициентът на насищане се влияе от минерализацията на веществото, неговата температура и налягане. Зависимостта е следната: колкото по-висока е температурата и минерализацията (при понижаване на налягането), толкова по-ниска е концентрацията (по-лоша разтворимост) на O2 молекулите.

Съгласно GOST, разтвореният кислород във водата на резервоари и езера трябва да бъде в диапазона от 75-80% (4,5-6,5 mg / dm3). Състоянието на повърхностните води в този случай се счита за нормално. Жизнената активност на резервоара и екологичната ситуация се считат за приемливи. Таблицата по-долу показва при каква температура кислородът е най-разтворим във вода.

Влияние на съдържанието на О2 върху характеристиките на питейната вода

Въпреки факта, че максимално допустимата концентрация на разтворен кислород във водата е установена само за естествени източници, известно е, че ниската му концентрация допринася за рязък спадкачество на течността. Ниският обем на O2 води до:

• активно освобождаване на желязо;
• редукция на нитратите в нитрити (достатъчно количество разтворен кислород в питейната и естествена водапредотвратява микробиологичното възстановяване на много химически елементи, които присъстват във водното вещество);
• заместване на сулфатите със сулфити;
• влошаване на органолептични и микробиологични показатели на чешмяна течност.

Без достатъчен обем O2 молекули, питейната субстанция става негодна за консумация. Процесите на микробиологично възстановяване го влошават висококачествен състав. Експертите препоръчват измерване на кислород, разтворен във вода, което ще позволи да се контролира ефектът на некачествената течност върху тялото. Проблемът се отстранява чрез инсталиране на системи за филтриране, озониране и минерализация.

Как да измерим обема на O2 във водата?

Можете да определите насищането на дадено вещество с кислород у дома. Не е необходимо да се предават проби в лаборатория. Производителите на оборудване предлагат преносими уреди за определяне на разтворен кислород във вода с точност ± 1,2-3 mg/dm3. Използват се за професионална оценкапараметър в полето. Оборудването може да бъде закупено в специализирани магазини.

Характеристики на преносимото оборудване:

Анализатор на разтворен кислород във вода се използва за изчисляване на масовата концентрация на O2 и температурата в повърхностните вещества, питейни течности, резервоари и други рибовъдни съоръжения, технологични процеси. След измерване получените данни трябва да се сравнят със стандартите за разтворен кислород във водата от различни източници. Някои модели устройства извършват тази операция автоматично. При нисък клас на качество се извършва по-подробен анализ.

На екологична ситуацияОколната среда е засегната и от заустваните в нея замърсени води. Те също подлежат на анализ за нива на токсичност. Преносими анализаториспособни да откриват кислород, разтворен във вода отпадъчни водии изчислете концентрацията му. Резултати и по-задълбочени методи за оценка на насищането с O2 са описани в Environment нормативни документи. Те са достъпни онлайн.

Опасностите от пожар (HFP) са пожарни фактори, които причиняват увреждане на човешкото здраве или смърт, както и материални щети.

Опасностите от пожар включват:

— намалено съдържаниекислород;

— повишена температура на околната среда;

- пламъци и искри;

- токсични продукти от горенето.

Опасностите от пожар се оценяват по определен критерий. Такъв критерий е неговата максимално допустима стойност, т.е. такава стойност, при която въздействието върху човек по време на критичната продължителност на пожара (времето на блокиране на пътищата за евакуация от физическата среда, умножено по 0,8) не води до нараняване, заболяване или отклонение в здравословното състояние в рамките на нормативно установено време.

Намалено съдържание на кислород.

По време на развитието на пожар кислородът, съдържащ се във въздуха, се изразходва за изгаряне на вещества и материали, които съставляват пожарния товар. Продукти от горенето, съдържащи газообразни и прахови частици(под формата на аерозол) се отделят в околната атмосфера и се смесват с свеж въздух. Поради това концентрацията на кислород по време на пожар намалява. Намаленото съдържание на кислород е типично за всяка пожарна зона, която съдържа дим: зоната на горене, зоната на топлинно въздействие и зоната на дим. В същото време ниското съдържание на кислород, като опасен пожарен фактор, обикновено съществува по време на пожар в дебел слой дим. Например в таванния слой в коридора на пожарен етаж или в самата горяща стая ниската концентрация на кислород представлява заплаха. Също така, намалено съдържание на кислород се наблюдава при развити пожари в помещения, контролирани от вентилация, т.е. с липса на кислород във въздуха. Разреденият дим, разположен в долния слой в помещения (коридори, стълбища), далеч от огъня, като правило не представлява заплаха поради ниското съдържание на кислород.

В нашата страна максимално допустимата стойност за такъв опасен пожарен фактор като ниското съдържание на кислород е определена на 0,226 kg/m 3 .

Повишена температура на околната среда.

Всеки пожар отделя топлинна енергия. Количеството отделена топлина зависи от условията на въздухообмен в източника на пожара, топлофизичните свойства на околните материали (включително строителни материали) и пожароопасните свойства на запалимите вещества и материали, включени в пожарния товар.

Самата концепция за „повишена температура на околната среда“ според мен не е съвсем точна. По мое мнение тази концепция все още трябва да се разбира като „повишена температура на продуктите от горенето“, тъй като околната среда при оценката опасност от пожарпочти винаги се счита за околния (без дим) въздух при първоначална температура.

Когато се разглежда повишената температура на околната среда като опасен пожарен фактор, трябва да се отбележи, че опасният ефект на нагретите продукти от горенето върху човешкото тяло се определя предимно от влажността на въздуха. Колкото по-висока е влажността на въздуха, толкова по-голяма е вероятността от изгаряне. Максимално допустима стойност за повишена температураТемпературата на околната среда у нас е 70°C.

Повишената температура на продуктите от горенето представлява опасност не само за хората, но може да причини и разпространение на пожар.

дим. Загуба на видимост в дим.

Димът е смес от продукти на горенето, в която са суспендирани малки частици течни и твърди вещества.

Поради наличието на твърди и течни частици в дима, когато светлината преминава през него, интензивността на последната намалява, което в крайна сметка води до намаляване и загуба на видимост в дима.

Директно намалената видимост в дима не представлява заплаха за живота и здравето на хората като опасност от пожар. Искам обаче да отбележа следното. Ако човек изтича в задимения коридор, тогава с критична видимост, поради страх от пожар, той може да се върне обратно. Освен това процентът на хората, които се връщат, се увеличава с намаляване на видимостта. Това се потвърждава от проучвания, проведени в Англия и САЩ.

Както показва практиката за изчисляване на опасностите от пожар, блокирането на пътищата за евакуация най-често се случва поради загуба на видимост в дима.

Граничната стойност за загуба на видимост при дим у нас е 20 м.

Пламък и искри. Топлинен поток.

Както се казва в известната поговорка: „Няма дим без огън“. Значителна част от пожарите възникват в режим на пламъчно горене. Въпреки факта, че пожарите могат да започнат с тлеене, обикновено всички след това се превръщат в огнено горене.

Пламъците или откритият огън представляват значителна заплаха за живота и здравето на хората, а също така допринасят за разпространението на огъня в цялото съоръжение. Пожарът може да се разпространи на десетки метри поради топлинното излъчване на пламъка. Критерият за оценка на пламъка като опасен пожарен фактор е топлинният поток или плътността на топлинното излъчване.

По правило в сгради (жилищни и обществени) пламъците не представляват значителна опасност, т.к Преди пожарът да се развие значително, хората имат време да се евакуират. Но, за съжаление, това не винаги се случва.

Пламъците и генерираният от тях топлинен поток представляват особена опасност в производствените съоръжения, особено там, където се работи с запалими газове, запалими и запалими течности. Авариите в такива съоръжения могат да бъдат спонтанни, а топлинният поток, създаден по време на пожари, представлява заплаха за живота и здравето на хората на значителни разстояния от огъня.

Граничната стойност на топлинния поток, приета в нашата страна, е 1,4 kW/m2, в чуждестранната практика тази стойност е 2,5 kW/m2.

Токсични продукти на горене.

Токсичните продукти на горене според мен са най-опасните от опасностите от пожар (извинете за тавтологията), особено в жилищни и обществени сгради. В нашата страна токсичните продукти на горене включват въглероден диоксид (въглероден диоксид), въглероден оксид ( въглероден окис) и хлороводород.

У нас е изключително валидни стойностиЗа всеки от токсичните газообразни продукти на горене се приемат следните опасни фактори на пожар:

— въглероден диоксид CO2 – 0,11 kg/m 3 ;

— въглероден окис CO – 1,16·10 -3 kg/m 3 ;

— хлороводород HCl– 2,3·10 -5 kg/m 3 .

В чуждестранната практика токсичните продукти на горене включват въглероден оксид и циановодород (HCN), въглеродният диоксид се класифицира като задушаващи газове, а хлороводородът се класифицира като дразнещи газове. Също така в чужбина, по-специално в САЩ, е приета така наречената концепция за „фракционна ефективна доза“ (FED), която отчита повишените токсични ефекти, когато няколко токсични компонента са изложени едновременно. Това явление се нарича "синергия".

В тази статия разгледахме основните опасности от пожар и техните максимално допустими стойности. Всяка от опасностите от пожар ще бъде разгледана по-подробно в следващите статии.