受限空間氣體檢測方法研究

＊陳 曦

（沈陽計量測試院 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，并且與外界相對隔離，其出入口比較狹窄。若作業人員長時間在這種環境中工作，往往會由于受限空間內作業環境較為復雜、空間狹小而導致自然通風不良，極易產生有毒有害氣體，并積累更多的易燃易爆物等，氧含量會不斷減少，這就極易引發中毒、窒息等事故。一旦發生安全事故時，若救援人員冒然進入到受限空間，不僅會危及到其生命安全，還會造成更大的損失。基于此，企業必須做好受限空間氣體的檢測工作，以便采取科學有效的措施應對安全情況，盡最大可能避免傷亡的進一步擴大。

1.受限空間氣體檢測方法

(1)氧含量測定

對于受限空間而言，只有確保其氧含量在19.5%至23.5%之間，不可過高也不可過低，這樣才能夠確保作業人員不會受到傷害。因為受限空間環境較為特殊，通過選用泵吸式的氣體檢測設備來對受限空間內的氧含量進行檢測。以加拿大某公司的氣體檢測儀為例，這一氣體檢測儀中以電化學單元類型作為傳感器，這屬于一種毛細管控制的濃度傳感器，其中涉及到陰極與陽極，前者是涂油活性催化劑的一片聚四氟乙烯，后者是一個鉛塊。該傳感器的頂部有一個毛細微孔，便于氧氣通過并到達工作電極，氧氣的濃度與輸出的電壓信號成正比關系，通過相應處理后，送入分析儀處理器，這樣就能夠轉變成相應的濃度值，并且數值能夠顯示在液晶屏上。

在使用氣體檢測儀的過程中，相關人員必須定期校準這一儀器，并且只可以在空氣中氧含量是20.9%的無有害氣體的安全環境中對其進行校準，從而有效保障氧含量測定的準確性。在這一過程中，必須注意充電過程或是完成充電后均不能馬上校準檢測儀，不然會影響到儀器分析結構的精確性和使用年限。

(2)揮發性有機氣體測定

絕大部分受限空間往往都會含有揮發性有機氣體，該氣體既具有可燃性，還具有毒害性，故而在受限空間作業前，相關人員需要做好通風置換等工作，然而即使做好這項工作，也不能徹底消除受限空間作業環境中殘留的少量揮發性有機氣體。基于此，企業可選擇V0C氣體分析儀來對受限空間內殘留的少量揮發性有機氣體進行檢測。例如，針對美國華瑞RAE PGM-6280復合氣體檢測儀的應用，該儀器中V0C采用光離子氣體傳感器作為傳感器，可借助離子燈產生的紫外光來照射或是轟擊目標氣體，當目標氣體吸收了足夠的紫外光能量后，就可以被電離，再借助對氣體電離后出現的微小電流進行檢測，最終獲得目標氣體的濃度。

通常光離子化氣體傳感器也能夠對ppm級的有機氣體進行檢測，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轉變成原本的氣體分子，且不會破壞原氣體分子。對于V0C氣體檢測儀而言，主要是以異丁烯作為標準物質來進行檢定，在不同的有機氣體測定過程中，需要選擇不一樣的標準物質校準，只有這樣才能夠獲得準確的分析結果。PID傳感器無法對一氧化碳、甲烷、乙烷等氣體進行測定，其中需要選擇特定的電化學傳感器來對一氧化碳進行測定，需用可燃氣體分析儀或是便攜式紅外氣體分析儀來對甲烷和乙烷進行測定。

(3)可燃氣體測定

當在受限空間開展動火作業時，需要做好可燃氣體檢測工作，一般選用便攜式可燃氣檢測儀，也就是測爆儀。現階段測爆儀普遍將催化燃燒式作為傳感器，其優勢在于：使用期限較長、測量準確、響應時間比較短。工作原理則是：傳感器表面上存在一層耐高溫的催化劑，其表面能夠對可燃性氣體加以催化燃燒，燃燒出現的溫度會在一定程度上改變傳感器內的電阻值，隨著電阻值的增加，將會導致可燃性氣體濃度不斷增加。因為催化燃燒式傳感器屬于廣譜型，對很多氣體均能夠作出響應，且響應的靈敏度存在一定的差異。同時，可燃氣的組成成分較為復雜，還存在比較多的碳分子量，故而選擇以異丁烷為標準氣來對相關檢測儀器進行校檢。在校驗過程中，需在儀器設置一個爆炸下限濃度標定點，再通入適量體積濃度的異丁烷標氣，以獲得一個可靠的測量信號值，然后結合這一數值來對校正曲線進行制定，從而計算氣體中可燃氣的濃度，最后以異丁烷來表示濃度值。

除此之外，通過可燃氣檢測儀能夠對爆炸下限進行測量，一般是對1種或是2種以上的可燃氣體在相關儀器的響應值進行測量，且通過儀器換算后，可借助校正氣體濃度值來呈現可燃氣體濃度，通常可燃氣檢測儀對可燃氣分析的濃度范圍在0至100%LEL，也就是當基于異丁烷進行計算時，儀器對可燃氣的檢測濃度范圍是0至1.8%（vol），如果大于這一范圍，那么可燃氣不能夠以爆炸下限表示。

(4)有毒有害氣體測定

受限空間作業環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，這些氣體具有較強的毒害性，相關檢測設備一般配置了專門的傳感器，借助對應的標準氣體校準，能夠得到精準的分析結構。因為有毒有害氣體大多具有電化學活性，可以被電化學氧化或是還原，該反應產生的電流與出現反應的氣體濃度存在一定的比例，故而可結合這一原理對相應電信號進行輸出，從而對物質的濃度進行計算。結合電化學反應類型的差異，能夠把這類傳感器劃分成多種類型的電化學傳感器，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把恒定電位的工作電極安裝到電解質內，促使工作電極中氣體產生還原或是氧化反應來改變電極的電位，使得電流與氣體濃度形成相應的比例，最終獲得物質的濃度值。通常而言，一臺便攜式氣體檢測儀器會配以4至5個傳感器，相同的氣體可能會在多個傳感器上發生響應，若檢測環境中同時存在兩種相互干擾的物質，就需要選擇其他方法進行檢測，以此來獲得更加準確的結果。

除此之外，對于有毒有害氣體的檢測，還可以選擇檢測管比長法，該方法的測定原理是：線性比色法，也就是在此長管中放入所需檢測的氣體，使之與填充的特殊膠質發生化學反應，而產生變色柱，可結合變色柱的長度來對氣體的濃度進行快速計算。對于這一檢測方法的應用，必須選用符合《氣體檢測管裝置》相關要求的氣體檢測管，還需確保其使用簡單，然后將檢測管兩端密封口斷開，采用已充分沖洗置換的注射器量來量取一定量的氣體樣品，使其從檢測管的下端依據相關要求來均速定量通過管子，以變色柱末端對應檢測管的刻度值來表示被測氣體的濃度。

2.相關數據記錄

針對受限空間氣體檢測所得到的數據，相關人員必須嚴格按照相關規范和要求，來對可燃氣體、有毒氣體的測定值進行認真填寫，確保各數據單位的填寫準確，有毒氣體的單位是mg/m3，可燃氣體的單位是LEL%，若被檢測的氣體不僅是可燃物質也是有毒物質時，其單位是mg/m3。在運用氣體檢測儀進行受限空間氣體檢測工作時，必須做好相應的校驗工作，只有在儀器上采用合適的校準物質，才可以獲得目標物的濃度。

對于V0C氣體的檢測，如果校準物質沒有明確待測物質，那么儀器會默認是異丁烯，這就需要人為校正來獲得檢測結果。對于甲苯二異氰酸酯的檢測，當儀器顯示VOC濃度乘以校正系數1.4，則就是甲苯二異氰酸酯的實際濃度。由于各種氣體檢測儀器在運用過程中極易受到操作條件、作業環境等因素的影響，而在一定程度上降低儀器的靈敏度和校正系數的準確性，故而相關人員在使用這些儀器前，必須結合儀器所要測定物質的具體情況來對這一儀器進行定期校準，這樣才能夠確保獲得準確的測定結果。

3.結語

綜上所述，對于受限空間的氣體檢測，相關人員需要結合作業環境、所需測定氣體的特征等，最終選擇最為適宜的氣體檢測儀器，并結合使用情況定期采用標準物質來對檢測儀器進行校準，以此來確保獲得準確的分析結果，還需如實記錄所獲得的測定結果，以便后續制定相應的防護措施與安全管理辦法，從而切實確保作業人員的人身及財產安全。