Wprowadzenie i charakterystyka niektórych powszechnych gazów i toksycznych gazów niebezpiecznych Część 2

19. Sześciofluorek siarki (SF₆)

SF₆ to bezbarwny, bezzapachowy, nietoksyczny, niepalny gaz. Jest chemicznie stabilny i charakteryzuje się wysoką stabilnością termiczną. Posiada doskonałe właściwości izolacyjne, a jego zdolność do gaszenia łuku elektrycznego jest około 100 razy większa niż powietrza.

Dopuszczalne stężenia: W miejscu pracy, PC-TWA dla SF₆ wynosi 6000 mg/m³. W warunkach standardowych (0°C, 101,325 kPa), 1 mg/m³ ≈ 0,133 ppm, więc 6000 mg/m³ ≈ 798 ppm. Oznacza to, że w normalnych warunkach pracy, długoterminowe stężenia ekspozycji powinny być kontrolowane poniżej tego limitu, aby chronić zdrowie pracowników.

Zastosowania: Głównie w przemyśle energetycznym, szeroko stosowany w urządzeniach elektrycznych, takich jak wyłączniki wysokiego napięcia, transformatory i przekładniki pomiarowe, jako medium izolacyjne i gaszące łuk elektryczny. Jest również stosowany w hutnictwie metali i produkcji czystego krzemu klasy elektronicznej jako gaz ochronny.

20. Ozon (O₃)

Ozon ma silne właściwości utleniające i podrażnia drogi oddechowe i oczy człowieka. Wdychanie wysokich stężeń ozonu powoduje kaszel, trudności w oddychaniu, ból w klatce piersiowej itp. Długotrwała ekspozycja może prowadzić do zmniejszenia funkcji płuc i zwiększenia liczby chorób układu oddechowego. Negatywnie wpływa również na wzrost roślin, powodując uszkodzenia tkanki liści i wpływając na fotosyntezę.

W atmosferze ozon jest głównie generowany przez reakcje fotochemiczne tlenków azotu i lotnych związków organicznych pod wpływem światła słonecznego. Na ruchliwych obszarach miejskich i w skupiskach przemysłowych, NOx ze spalin pojazdów i LZO z procesów przemysłowych oddziałują na siebie, łatwo tworząc zanieczyszczenie ozonem. Dodatkowo, niektóre urządzenia elektryczne, takie jak kserokopiarki i drukarki laserowe, podczas pracy produkują niewielkie ilości ozonu.

21. Formaldehyd (CH₂O)

Znany również jako metanal, jest bezbarwnym gazem o ostrym zapachu, który podrażnia oczy i nos. Pochodzi głównie z materiałów budowlanych, produkcji mebli, kosmetyków itp. Długotrwała ekspozycja może powodować raka.

Dopuszczalne stężenia:

• Środowisko wewnętrzne: Zgodnie z chińską normą GB/T 18883-2002, limit stężenia formaldehydu w pomieszczeniach wynosi 0,1 mg/m³ (ok. 0,08 ppm). Według Ministerstwa Mieszkalnictwa i Rozwoju Obszarów Wiejskich, po silnej wentylacji i 1 godzinie uszczelnienia w nowo wyremontowanym domu, emisja formaldehydu ≤ 0,1 mg/m³ (ok. 0,07 ppm) jest uważana za standardową.

• Miejsce pracy: Wartość progowa ACGIH dla formaldehydu wynosi 2 ppm, co oznacza, że przy tym stężeniu prawie wszyscy pracownicy mogą być wielokrotnie narażeni dzień po dniu bez negatywnych skutków.

• Zalecenia dla grup wrażliwych: Dla kobiet w ciąży, dzieci i innych osób o mniejszej odporności, stężenie formaldehydu w pomieszczeniach powinno być poniżej 0,06 mg/m³ (ok. 0,05 ppm).

22. Benzen (C₆H₆)

Benzen jest bezbarwną, przezroczystą cieczą o specyficznym aromatycznym zapachu, łatwo ulatniającą się w postaci toksycznego gazu. Pochodzi głównie z przemysłu petrochemicznego, rozpuszczalników, produkcji tworzyw sztucznych itp. Długotrwała ekspozycja wpływa na szpik kostny, prowadząc do anemii aplastycznej, a nawet zwiększając ryzyko białaczki.

Dopuszczalne stężenia: Zgodnie z 1. poprawką do GBZ 2.1-2019, PC-TWA dla benzenu wynosi 3 mg/m³, a PC-STEL 6 mg/m³. Po przeliczeniu, PC-TWA ≈ 0,95 ppm, PC-STEL ≈ 1,9 ppm.

23. Fosgen (COCl₂)

Fosgen to bezbarwny gaz o zapachu stęchłej słomy lub zepsutych jabłek. Występuje przy produkcji fosgenu, wysokotemperaturowym spalaniu chlorowanych węglowodorów, syntezie organicznej z użyciem fosgenu oraz w produkcji barwników, pestycydów, farmaceutyków itp. Głównie powoduje podrażnienie błony śluzowej dróg oddechowych, a w ciężkich przypadkach może powodować skurcz oskrzeli, zapalenie chemiczne, obrzęk płuc i uduszenie.

Dopuszczalne stężenia: Zgodnie z GBZ 2.1-2007, MAC dla fosgenu wynosi 0,5 mg/m³ (ok. 0,29 ppm).

24. Cyjanowodór (HCN)

HCN to wysoce toksyczny gaz o zapachu gorzkich migdałów. Jest powszechnie stosowany w produkcji chemicznej, rafinacji metali i produkcji tworzyw sztucznych. Hamuje oddychanie komórkowe, powodując bóle głowy, niewydolność oddechową i może być śmiertelny w ciężkich przypadkach.

Dopuszczalne stężenia: MAC wynosi 0,3 mg/m³ (ok. 0,11 ppm); w przypadku prac w przestrzeniach zamkniętych, limit TWA wynosi 5 ppm, a krótko-terminowy limit ekspozycji 10 ppm.

25. Silan (SiH₄)

Silan to toksyczny, łatwopalny gaz, który może samoczynnie zapalić się w powietrzu, produkując dwutlenek krzemu i wodę jako produkty spalania. Silnie podrażnia drogi oddechowe, oczy i skórę. Wdychanie wysokich stężeń powoduje ból głowy, zawroty głowy, nudności, trudności w oddychaniu, a w ciężkich przypadkach obrzęk płuc i zapalenie chemiczne płuc.

W przemyśle fotowoltaicznym silan jest ważnym gazem, stosowanym głównie w procesach osadzania z fazy gazowej (CVD) do produkcji półprzewodników i ogniw słonecznych, takich jak przygotowanie cienkich warstw polikrzemowych.

26. Fosfina (PH₃)

Fosfina (ponownie, patrz również #17) – tekst zawiera dodatkowe szczegóły. Jest to wysoce toksyczny gaz o zapachu czosnku, wpływający na układ oddechowy i nerwowy. Wdychanie powoduje kaszel, trudności w oddychaniu, zawroty głowy i zmęczenie. Wysokie stężenia powodują ciężkie zatrucia, takie jak obrzęk płuc, drgawki i śmierć.

W produkcji ogniw fotowoltaicznych fosfina jest stosowana w procesach domieszkowania, szczególnie do przygotowania materiałów półprzewodnikowych typu N.

Dopuszczalne stężenia:

• PC-TWA: 0,3 mg/m³ (ok. 0,22 ppm)

• PC-STEL: 0,6 mg/m³ (ok. 0,44 ppm)

• IDLH: 200 ppm (natychmiastowe zagrożenie dla życia i zdrowia).

27. Chlor (Cl₂)

Chlor jest wysoce toksycznym gazem o silnym, drażniącym zapachu. Silnie podrażnia drogi oddechowe, oczy i skórę. Wdychanie powoduje kaszel, trudności w oddychaniu, ucisk w klatce piersiowej i pieczenie oczu. Wysokie stężenia mogą prowadzić do obrzęku płuc i niewydolności oddechowej.

W przemyśle fotowoltaicznym chlor może być stosowany w niektórych procesach czyszczenia i trawienia, np. do usuwania zanieczyszczeń z płytek krzemowych lub jako środek utleniający.

Dopuszczalne stężenia: Zgodnie z GBZ2.1-2007, MAC dla chloru wynosi 1 mg/m³ (ok. 0,315 ppm).

28. Chlorowodór (HCl)

HCl jest gazem kwasowym o ostrym zapachu, silnie drażniącym drogi oddechowe i oczy. Wdychanie wysokich stężeń powoduje kaszel, ból gardła, trudności w oddychaniu, a w ciężkich przypadkach zapalenie chemiczne płuc i obrzęk płuc.

W produkcji ogniw fotowoltaicznych HCl może powstawać podczas procesów trawienia z użyciem reagentów zawierających chlor. Na przykład, gdy kwas solny reaguje z innymi substancjami w celu usunięcia określonych warstw materiału z płytek krzemowych, jednym z produktów ubocznych jest gaz HCl.

Dopuszczalne stężenia: Zgodnie z GBZ 2.1-2007, MAC dla HCl wynosi 7,5 mg/m³ (ok. 4,5 ppm).

29. Fluorowodór (HF)

HF jest wysoce toksycznym gazem, który silnie koroduje drogi oddechowe, oczy i skórę. Wiąże się z wapniem i magnezem w organizmie, powodując zaburzenia fizjologiczne, takie jak hipokalcemia. Wdychanie wysokich stężeń powoduje kaszel, trudności w oddychaniu, ból w klatce piersiowej, a kontakt ze skórą powoduje ciężkie oparzenia.

W przemyśle fotowoltaicznym kwas fluorowodorowy jest powszechnie stosowanym odczynnikiem chemicznym do czyszczenia i trawienia płytek krzemowych w celu usunięcia zanieczyszczeń, takich jak dwutlenek krzemu. Podczas użycia HF ulatnia się, tworząc toksyczny gaz fluorowodór.

Dopuszczalne stężenia: Zgodnie z GBZ 2.1-2019, MAC dla HF (jako F) wynosi 2 mg/m³ (ok. 1,19 ppm).

30. Dwusiarczek węgla (CS₂)

CS₂ jest trucizną uszkadzającą nerwy i naczynia krwionośne. Długotrwała ekspozycja na niskie stężenia powoduje zespół neurasteniczny i dysfunkcję autonomicznego układu nerwowego. Wdychanie wysokich stężeń prowadzi do ostrego zatrucia, z objawami obejmującymi ból głowy, zawroty głowy, nudności, wymioty, a w ciężkich przypadkach utratę przytomności i niewydolność oddechową.

Pochodzi głównie z produkcji chemicznej, np. w produkcji włókien wiskozowych CS₂ jest używany do rozpuszczania celulozy. Jest również stosowany do produkcji czterochlorku węgla, akceleratorów wulkanizacji gumy itp. Podczas tych procesów CS₂ może być uwalniany do powietrza z powodu nieszczelności urządzeń lub niewłaściwej eksploatacji.

Dopuszczalne stężenia w środowisku pracy: PC-TWA: 5 mg/m³, PC-STEL: 10 mg/m³. W warunkach standardowych, 1 ppm ≈ 4,1 mg/m³, więc PC-TWA ≈ 1,22 ppm, PC-STEL ≈ 2,44 ppm.

31. Chlorek winylu (C₂H₃Cl)

Chlorek winylu jest substancją rakotwórczą; długotrwała ekspozycja zwiększa ryzyko raka wątroby i innych nowotworów. Uszkadza również ośrodkowy układ nerwowy i wątrobę, powodując zawroty głowy, senność, nudności, a w ciężkich przypadkach śpiączkę i śmierć.

Jest to ważny monomer do produkcji tworzywa sztucznego polichlorek winylu (PVC). W produkcji chemicznej chlorek winylu jest syntetyzowany przez reakcję addycji acetylenu i chlorowodoru. W zakładach PVC, jeśli uszczelnienia urządzeń są słabe lub wystąpią wycieki podczas transportu/magazynowania, chlorek winylu jest uwalniany do powietrza.

Dopuszczalne stężenia w środowisku pracy: PC-TWA: 10 mg/m³. W warunkach standardowych, 1 ppm ≈ 4,1 mg/m³, więc PC-TWA ≈ 2,44 ppm.

32. Dwutlenek chloru (ClO₂)

ClO₂ jest silnym utleniaczem, który podrażnia drogi oddechowe, oczy i skórę. Wdychanie wysokich stężeń powoduje kaszel, świszczący oddech, trudności w oddychaniu, a w ciężkich przypadkach obrzęk płuc. Jego toksyczność jest nieco niższa niż chloru, ale nadal wymaga ostrożnego obchodzenia się.

Jest on głównie stosowany w uzdatnianiu wody, wybielaniu masy celulozowej i innych procesach przemysłowych. W dezynfekcji wody pitnej jest używany do zabijania bakterii i wirusów. W przemyśle papierniczym jest używany do wybielania masy celulozowej. W przypadku niewłaściwego obchodzenia się, na przykład wycieków z urządzeń lub uszkodzonych pojemników, ClO₂ może zostać uwolniony do powietrza.

Dopuszczalne stężenia: PC-TWA: 0,3 mg/m³, PC-STEL: 0,8 mg/m³. W warunkach standardowych, 1 ppm ≈ 4,1 mg/m³, więc PC-TWA ≈ 0,073 ppm, PC-STEL ≈ 0,195 ppm.

33. Wodorek selenu (H₂Se)

H₂Se jest wysoce toksycznym gazem, bardziej toksycznym niż siarkowodór. Podrażnia drogi oddechowe, powodując kaszel i trudności w oddychaniu. Po dostaniu się do organizmu uszkadza wiele narządów, zwłaszcza wątrobę, nerki i układ nerwowy, i może być śmiertelny.

Może powstawać podczas przetwarzania selenków metali, takich jak selenki kadmu lub cynku, w środowisku kwaśnym. W przemyśle elektronicznym selen jest stosowany w ogniwach fotoelektrycznych i prostownikach, a H₂Se może powstawać podczas przetwarzania.

Dopuszczalne stężenia: TWA: 0,15 mg/m³ (ok. 0,036 ppm), STEL: 0,3 mg/m³ (ok. 0,073 ppm).

34. Lotne związki organiczne (LZO)

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) definiuje LZO jako związki organiczne o punkcie wrzenia między 50-260°C w temperaturze pokojowej. Związki te są lotne i mogą występować jako cząsteczki gazowe w powietrzu w temperaturze i ciśnieniu pokojowym.

• Przemysł chemiczny: Wiele rozpuszczalników organicznych stosowanych w procesach produkcji, magazynowania i aplikacji uwalnia LZO. Na przykład, produkcja farb i powłok wykorzystuje duże ilości rozpuszczalników, takich jak toluen, ksylen itp., które ulatniają się podczas mieszania, magazynowania i aplikacji.

• Przemysł poligraficzny: Rozpuszczalniki w tuszach są również głównym źródłem LZO, uwalnianym podczas wysychania tuszu.

• Przemysł petrochemiczny: Jednostki rafineryjne i produkcja petrochemiczna generują duże ilości LZO, w tym lekkie węglowodory z rafinacji ropy naftowej i półprodukty z różnych produktów chemicznych.

• Przemysł elektroniczny: Procesy czyszczenia wykorzystują rozpuszczalniki organiczne (np. trójchloroetylen, izopropanol), które ulatniają się po czyszczeniu płytek drukowanych i innego sprzętu.

• Dekoracja wnętrz: Główne źródło LZO w życiu codziennym. Materiały budowlane (np. produkty z drewna inżynieryjnego z użyciem żywic mocznikowo-formaldehydowych, izolacja, tapety) i meble (farby, powłoki, kleje) uwalniają różne LZO. Na przykład, formaldehyd może być stale uwalniany z nowych produktów drewnianych i powierzchni mebli przez lata.

• Codzienne produkty gospodarstwa domowego: Produkty czyszczące, kosmetyki (niektóre balsamy, perfumy zawierające lotne składniki, takie jak etanol) i materiały do wnętrz samochodów (siedzenia, plastikowe części deski rozdzielczej) uwalniają LZO podczas użytkowania.

• Spaliny pojazdów: Zawierają różne LZO, takie jak węglowodory, pochodzące z niepełnego spalania i emisji par z układów paliwowych.

Dopuszczalne stężenia:

• Środowisko wewnętrzne: GB/T 18883-2022 określa limit TVOC na poziomie 0,6 mg/m³. GB 50325-2020 określa dla budynków cywilnych klasy I (mieszkania, szpitale, szkoły itp.) limit TVOC na poziomie 0,45 mg/m³; dla klasy II (biura, sklepy, hotele itp.) limit TVOC na poziomie 0,5 mg/m³.

• Powietrze atmosferyczne: Obszary ogólne: dzienny średni limit LZO 0,3 mg/m³, godzinowy średni 0,2 mg/m³; Obszary kluczowe: dzienny średni 0,2 mg/m³, godzinowy średni 0,1 mg/m³.

• Środowisko produkcji przemysłowej: GB 16297-1996 określa maksymalne dopuszczalne stężenia i wskaźniki emisji dla benzenu, toluenu, ksylenu itp. Na przykład, maksymalne stężenie emisji benzenu: 17 mg/m³ (źródła istniejące) i 12 mg/m³ (źródła nowe); toluen: 60 mg/m³ (istniejące) i 40 mg/m³ (nowe).

Podsumowując, te toksyczne i niebezpieczne gazy są powszechnie obecne w przemyśle, transporcie, życiu codziennym i innych dziedzinach, stanowiąc poważne zagrożenie dla zdrowia ludzkiego i środowiska. Zrozumienie ich charakterystyki i zagrożeń pomaga w podejmowaniu skutecznych środków zapobiegawczych i kontrolnych.