韩 颖

《有毒有害/易燃易爆气体现场快速检测技术及应用》针对领域内技术严重滞后现状,综合开发了拥有自主知识产权的系列产品,系统解决了当前对现场有毒有害/易燃易爆气体的快速检测的问题。

“目前,国家职业安全领域每年都有事故发生,比如工厂化学品泄漏、有限空间急性中毒和作业场所急性中毒等。这些紧急事件都需要做出准确快速的响应,而这需要依靠现场快速检测设备提供的测定数据找到事故原因,制定行之有效的应急救援措施。但目前国内针对有毒有害、易燃易爆气体现场快速检测设备相对匮乏,仅限于有限的几种气体检测管和气体报警仪,而国外相应的现场检测设备又存在价格昂贵,供货与运输时间长等缺点,所以我们在这种紧迫形势下开展了《有毒有害/易燃易爆气体现场快速检测技术及应用》的项目研究。”

简单的一席话,概括出了《有毒有害/易燃易爆气体现场快速检测技术及应用》这一项目提出的背景。这一项目的成功研发,获中国职业安全健康协会科学技术奖一等奖。为了更加深入的了解这个项目,记者采访了该项目的主要完成人之一,北京市劳动保护科学研究所赵寿堂研究员。

快速检测技术的现状及问题

赵寿堂介绍了我国在有毒有害、易燃易爆气体现场检测技术方面的发展过程。

首先在检测管方面,我国从上世纪50年代末开始研究气体检测管,到70年代,气体检测管开始应用于工矿企业的安全检测工作,最初,检测管常用于煤矿中检测一氧化碳、二氧化碳、氧气、硫化氢等气体浓度;90 年代初,气体检测管开始应用于职业安全卫生检测及事故检测等领域。到现在能够生产气体检测管的厂家有60多家,但其中绝大部分生产能力较低,产品单一,仅服务于周边煤矿,能够具有一定生产规模的厂家不足十家,且绝大部分为手工生产,外观长短不一,产品质量不稳定。

其次是在电化学传感器原理的气体报警仪方面,最早的电化学传感器可以追溯到20世纪50年代,当时用于氧气监测。到了20世纪80年代中期,小型电化学传感器开始用于检测PEL范围内的多种不同有毒气体,比如一氧化碳、硫化氢、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫等,并显示出了良好的敏感性与选择性。目前,为了保护工人的人身安全,各种电化学传感器气体报警仪被广泛应用于职业安全各个领域。

第三,便携式气相色谱,国产便携式检测仪器受关键部件传感器的制约,使用成本高,标定难度大,品种较少,目前多用于石油化工等生产部门。

北京市劳动保护科学研究所针对国内现场快速检测设备相对匮乏,国外设备价格昂贵,企业等待时间长的现状,开展了《有毒有害/易燃易爆气体现场快速检测技术及应用》的研究工作。在研究过程中,赵寿堂的研究团队,也碰到了一些问题。

首先,要做到便携式气相色谱的小型化,这就需要技术路线有别于常规气相色谱,不能选用钢瓶提供载气、不能采用空间大的柱箱、光火焰离子化检测器必须重新设计等技术难题,针对这3个主要难题,在载气方面,北京市劳动保护科学研究所设计加工了小型气体发生器,采用小型电解水氢气发生器产生的氢气作为载气和补充气,产生的氧气作为助燃气,气体可以随用随时发生;柱箱方面,设计加工了小型柱箱,采用柱上加热技术,内置风道,有利于加速柱箱升降温;检测器方面设计加工了微型火焰离子化检测器。

其次,为了在气体检测管的研制方面做到检测管种类多样化和制作产业化,北京市劳动保护科学研究所在国内首次研发了气体检测管自动化先进制作工艺来实现气体检测管产业化。选择新型载体及指示粉制备选择性不同的多种气体检测管。

第三个要解决的难题就是研制气体标准管,为了解决现场仪器标定的问题,北京市劳动保护科学研究所国内首次采用扩散管动态配制标准气体/固体吸附管收集方式制备气体标准管,改变传统气瓶储气方式,便于携带,安全可靠。

最后一个问题是怎样扩大气体快速检测箱的应用范围,北京市劳动保护科学研究所根据市场需求,将气体检测管技术、便携式检测仪器技术、个体防护技术等有机结合,针对典型的危险场所和作业环境设计了气体快速检测箱,可应用于化学事故应急和有限空间作业。

实现有毒有害易燃易爆气体现场快速检测

通过赵寿堂的介绍,记者了解到,《有毒有害/易燃易爆气体现场快速检测技术及应用》在一定程度上也填补了国内相关技术的空白。

首先,该项目综合采用气相色谱技术、气体检测管技术、电化学传感器技术以及气体采样技术形成的有毒有害/易燃易爆气体现场快速检测技术,可实现常见无机气体和有机气体现场快速定性定量检测,基本解决了现场定性定量检测各种有毒有害/易燃易爆气体技术手段。

其次,该项目实现了气相色谱/氢火焰离子化检测技术在现场的快速检测分析,研制的氢火焰离子化便携式气相色谱仪在国际上首次使用自发生气源。

第三,该项目实现了气相色谱/光离子化检测技术在现场的快速检测分析,研制的光离子化便携式气相色谱仪在国内首次使用光离子化原理现场检测混合气体中的苯系物。

第四,项目完善了气体检测管技术,国内首次开发出无机气体检测管和有机气体检测管,检测管品种增加到了18种,可定性定量检测常见的无机气体和部分有机气体。

第五,实现气体检测管生产产业化和自动化,建成了国内首条气体检测管自动化生产线,摆脱了手工作坊式生产方式,实现了生产的机械化和自动化,极大地提高了产品质量,保证了检测结果的准确性和一致性。

第六,该项目采用机械恒流与直流调速技术,研制的恒流气体采样器在国内首次实现低流量恒流采样。仪器性能与国外同类产品相当。

第七,该项目在国内首次采用扩散管动态配制标准气体/固体吸附管收集方式制备气体标准管,改变传统气瓶储气方式,便于携带,安全可靠,适于校准现场快速检测仪器。

赵寿堂说:“这一项目的完成,解决了职业安全、职业卫生、事故应急、抢险救援、奥运安保与抗震救灾等多个领域的有毒有害/易燃易爆气体的快速检测手段问题。防止和杜绝了有毒有害、易燃易爆气体引起的潜在危害,如硫化氢、氧气(缺氧)、一氧化碳、可燃气等气体。同时有毒有害、易燃易爆气体现场快速检测技术应用在这些领域也取得了令人满意的结果。”

经济和社会效益双丰收

有毒有害/易燃易爆气体现场快速检测技术对企业的职业安全健康工作有着重大的实际意义,因为其能够快速、准确的检测作业场所职业危害因素,使企业管理者和职工对作业场所的职业危害种类和浓度随时掌握,能够预防职业危害事故的发生。即使有职业危害事故发生,企业利用有毒有害/易燃易爆气体快速检测设备,也能够快速准确的找到事故发生的根本原因,快速制定切实可行的应急救援措施,减少人员伤害和物力损失。

2008年北京奥运会期间,北京市科学技术研究院将该项目研制的“化学事故气体应急检测箱”应用于奥运反恐防化应急侦检,运用科技的力量为奥运会的顺利举办做出了贡献;2003年,北京大红门肉联厂发生液氨泄漏事故,为保障居民生活及救援人员安全,需要迅速了解事故污染情况,北京市丰台区政府和丰台区环境监测站聘请北京市劳动保护科学研究所检测现场氨气浓度,检测人员利用气体检测管技术为救援工作提供了快速准确可靠的数据,为政府和企业及时采取防控措施争取到了宝贵的时间,最大限度地减少了对周边环境的污染。

化学事故气体应急检测箱被广泛应用于有限空间作业安全检测,现场快速检测氧气、硫化氢、可燃气,保护了作业人员安全,遏制了事故发生;气体检测管、气体报警仪和便携式气相色谱仪在北京经济技术开发区职业危害量化调查中的应用也得到了比较满意的结果。

2008年“5·12”汶川地震,使当地一些化工厂遭到破坏,释放出大量有毒有害或易燃易爆气体,造成严重的次生灾害。北京市科学技术研究院组织有毒有害、易燃易爆气体快速检测专家赶赴什邡地震灾区现场实施救援,并成立了应急检测中心。运用有毒有害、易燃易爆气体快速检测技术,尽快找到危险源,进行相应的防护和补救,减少灾情的进一步扩大。

北京市宣武区环境卫生四队在日常工作中常会进入地下污水井等有限空间进行作业,存在缺氧窒息或中毒伤害等危险。该队于2008年4月为下井作业的工人配备了本项目开发的有限空间气体快速检测箱。在下井作业前对井下氧气含量、可燃气、一氧化碳、硫化氢、苯系物等浓度进行检测,如果氧气浓度达标且有毒有害/易燃易爆气体浓度不超标,才下井作业,从而保证了作业人员的安全,作业过程中也要随时检测。经使用表明,该检测箱使用简单,操作方便,普通工人即可掌握,极大地方便了环卫工人的工作,避免了工人下井时因井内氧气不足或有毒有害气体超标而造成的伤亡。

目前,该成果已经成功应用于重大事故救援、奥运安保、抗震救灾等重大活动,且广泛应用于安全生产、职业卫生等领域。产品销售额已达8200万元,取得了良好的社会、经济效益。

企业在应用该项目时,首要条件便是企业应有专门的部门负责职业安全工作,并配有一定的资金支持,配用相关的有毒有害/易燃易爆气体快速检测设备。然后企业对负责职业安全的人员进行专门的职业安全培训,内容包括企业所涉及的职业危害因素种类、危害、检测方法和气体快速检测设备的使用方法,从而保证职业安全人员能够正确进行职业危害因素检测和事故应急。

编辑 韩 颖