Вопрос №37. Оценка содержания вредных веществ в воздушной среде

электромагнитный вредный вещество излучение Выполнение различных видов геологоразведочных работ (бурение шпуров, взрывные работы, погрузка, разгрузка и транспортирование горной массы) сопровождается выделением в воздушную среду вредных веществ.

Вредное вещество — это вещество, которое в случае нарушения требований безопасности может вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящих и последующих поколений.

С точки зрения БЖД при оценке состояния воздушной среды наибольшее значение имеет: 1) газовый состав воздуха; 2) уровень его атмосферного давления; 3) присутствие в воздухе механических и токсичных примесей.

1. Газовый состав воздуха. Наиболее благоприятен для дыхания атмосферный воздух, содержащий (% по объему) азота — 78.08, кислорода- 20.95, инертных газов — 0.93, углекислого газа — 0.03, прочих газов -0.01.

Вредные вещества, выделяющиеся в воздух рабочей зоны, изменяют его состав, в результате чего он существенно может отличаться от состава атмосферного воздуха.

Из химических компонентов воздуха для организма человека важным является содержание кислорода в воздухе. Главными источниками выделения кислорода являются планктоновая пленка океана и растительный мир. Его снижение до 17% приводит к ухудшению состояния человека, дальнейшее снижение вызывает смерть. Высокое содержание кислорода резко повышает взрывои пожароопасность среды.

В непроветриваемых горных выработках содержание кислорода только за счет окислительных процессов может упасть до 3%. Вход в такие выработки опасен для жизни. Содержание кислорода в действующих выработках должно быть не менее 20%.

Метан выделяется из пластов угля. Это газ без цвета и запаха, является основной составной частью рудничного газа. В угле метан находится под давлением 20−30 атмосфер и при разработке пласта вследствие разности давления выделяется в атмосферу выработок. При значительных скоплениях метана в забое возможно вытеснение кислорода и создание условий для возникновения асфиксии у работающих (асфиксия — удушье). Основная опасность выделения метана — способность образовывать с кислородом смесь, которая при наличии источников высокой температуры взрывается. Взрыв имеет максимальную силу при содержании в воздухе 9.5% метана.

Большое количество ядовитых газов выделяется при ведении взрывных работ, работе машин с двигателями внутреннего сгорания при пожарах. Газообразные продукты распада радиоактивных веществ (эманации) — радон, торен и актинон — весьма опасные примеси рудничного воздуха. Они встречаются в рудниках, разрабатывающих урановые и ториевые месторождения. Все эманации являются изотопами, которые имеют разные периоды полураспада. Так, радон имеет период полураспада 3.825 суток и способен распространяться на значительные расстояния от источника.

• 2. Уровень атмосферного давления воздуха. Уровень атмосферного давления воздуха зависит от высоты местности и температуры воздуха. Нормальное давление воздуха равно 101 кПа. Но в одной и той же местности давление воздуха меняется в течение суток. Для безопасности человека важно не само давление, а скорость его (73−126 кПа) снижения или повышения. Около 23% населения при изменении давления жалуются на головную боль и слабость, особенно страдающие сердечнососудистыми заболеваниями. При подъеме на высоту и работе в условиях высокогорья давление понижается (на высоте 5.5 км давление падает в 2 раза). Разряженный воздух вызывает у человека кислородное голодание. При работе в горной местности человеку необходимо адаптироваться к данным условиям в течение 3−4 недель. Повышенное давление на рабочих местах может быть при работе в шахтах, либо в кессоне (фр. ящик). При нахождении людей под давлением выше атмосферного, кровь и ткани человека поглощают азот. Это вызывает кессонную болезнь (боль в ушах, головокружение и т. д.). Для предупреждения этой болезни необходимо руководствоваться Правилами безопасности при производстве кессонных работ (под сжатым воздухом).
• 3. Присутствие в воздухе механических и токсических примесей.

При проведении различных технологических процессов в воздух выделяются твердые и жидкие частицы, а также пары и газы. Пары и газы образуют с воздухом смеси, а твердые и жидкие частицы аэродисперсные системы — аэрозоли. Аэрозолями называют воздух или газ, содержащие в себе взвешенные твердые или жидкие частицы. Аэрозоли принято делить на дым и туман. Дымы — это системы, состоящие из воздуха или газа и распределенных в них частиц твердого вещества, а туманы — системы, образованные воздухом или газом и частицами жидкости.

Пыль является основной производственной вредностью в горнодобывающей промышленности. Аэрозоли дезинтеграции образуются при дроблении какого-либо твердого вещества, например, в дезинтеграторах, дробилках, мельницах, при бурении и других процессах.

Для гигиенической оценки пыли важным признаком является степень ее дисперсности (размеры пылеватых частиц). Размеры твердых частиц пыли превышают 1 мкм, а размеры твердых частиц дыма меньше этого значения. Различают крупнодисперсную (размер твердых частиц более 50 мкм), среднедисперсную (от 10 до 50 мкм) и мелкодисперсную (размер частиц менее 10 мкм) пыль. Наиболее опасными для человека являются частицы размером от 0,2 до 5 мкм. Они попадают в легкие при дыхании, задерживаются в них и, накапливаясь, могут стать причиной заболевания.

Биологическая активность пыли зависит от ее химического состава.

Фиброгенность пыли определяется содержанием в ней свободной двуокиси кремния (SiO2). Пыль железной руды содержит до 30% свободной SiO2. Чем больше содержание в пыли свободной двуокиси кремния, тем она более агрессивна.

Существуют различные классификации вредных веществ, в основу которых положено их действие на человеческий организм. В соответствии с наиболее распространенной (по Е. Я. Юдину и С.В. Белову) классификацией вредные вещества делятся на шесть групп: общетоксические, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные, влияющие на репродуктивную (детородную) функцию человеческого организма.

Общетоксические вещества вызывают отравление всего организма. Это оксид углерода, свинец, ртуть, мышьяк и его соединения, бензол и др.

Раздражающие вещества вызывают раздражение дыхательного тракта и слизистых оболочек человеческого организма. К этим веществам относятся: хлор, аммиак, пары ацетона, оксиды азота, озон и ряд других веществ.

Сенсибилизирующие вещества действуют как аллергены, т. е. приводят к озникновению аллергии у человека. Этим свойством обладают формальдегид, различные нитросоединения, пикотинамид, гексахлоран и др. (Сенсибилизация — повышение реактивной чувствительности клеток и тканей человеческого организма).

Воздействие канцерогенных веществ на организм человека приводит к возникновению и развитию злокачественных опухолей (раковых заболеваний). Канцерогенными являются оксиды хрома, 3,4-бензпирен, бериллий и его соединения, асбест и др. Мутагенные вещества при воздействии на организм вызывают изменение наследственной информации. Это радиоактивные вещества, марганец, свинец и т. д.

Среди веществ, влияющих на репродуктивную функцию человеческого организма, следует в первую очередь назвать ртуть, свинец, стирол, марганец, ряд радиоактивных веществ и др.

Характер действия вредных веществ на организм человека.

Проникновение вредных веществ в организм человека происходит через дыхательные пути (основной путь), а также через кожу, с пищей, если человек принимает ее, находясь на рабочем месте. Действие этих веществ следует рассматривать как воздействие опасных или вредных производственных факторов, так как они оказывают негативное (токсическое) действие на организм человека. В результате воздействия этих веществ у человека возникает отравление — болезненное состояние, тяжесть которого зависит от продолжительности воздействия, концентрации и вида вредного вещества. Пыль, попадая в организм человека, оказывает фиброгенное воздействие, заключающееся в раздражении слизистых оболочек дыхательных путей. Оседая в легких, пыль задерживается в них. При длительном вдыхании пыли возникают профессиональные заболевания легких — пневмокониозы. При вдыхании пыли, содержащей свободный диоксид кремния (SiO2), развивается наиболее известная форма пневмокониоза — силикоз.

Для воздуха рабочей зоны производственных помещений и открытых площадок в соответствии с ГОСТ 12.1.005−88 устанавливают предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ. ПДК выражаются в миллиграммах (мг) вредного вещества, приходящегося на 1 кубический метр воздуха, т. е. мг/м3. В соответствии с указанным выше ГОСТом установлены ПДК для более чем 1300 вредных веществ. Еще приблизительно для 500 вредных веществ установлены ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ).

По ГОСТ 12.1.005−88 все вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяются на следующие классы:

• 1 — чрезвычайно опасные (ПДК менее 0,1мг/м куб),
• 2 — высокоопасные (ПДК 0,1 до 1 мг/м куб) ,
• 3 — умеренно опасные (ПДК 1 до 10 мг/м куб),
• 4 — малоопасные (ПДК более10 мг/м куб).

Например, к чрезвычайно опасным с ПДК менее 0,1 мг/м3 относится ртуть металлическая, свинец, соединения хлора и др., малоопасные с ПДК более 10 мг/м3 — аммиак, бензин, керосин, спирт этиловый и т. д.

Опасность устанавливается в зависимости от величины ПДК, средней смертельной дозы и зоны острого или хронического действия. Если в воздухе содержится вредное вещество, то его концентрация не должна превышать величины ПДК. Примеры предельно допустимых концентраций различных веществ представлены в табл.№ 1.

Таблица № 1 Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ

При одновременном присутствии в воздушной среде нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, должно соблюдаться условие: C1 С2 С3 Сn … 1; ПДК 1 ПДК 2 ПДК 3 ПДКn.

где С1 С2 Сз, …, Сn — фактические концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3;

ПДК1, ПДК2, ПДК3…, ПДКn — предельно допустимые концентрации этих веществ в воздухе рабочей зоны.

Оздоровление воздушной среды.

Оздоровление воздушной среды достигается снижением содержания в ней вредных веществ до безопасных значений (не превышающих величины ПДК на данное вещество), а также поддержанием требуемых параметров микроклимата в производственном помещении. Профилактические мероприятия, связанные с воздействием пыли на человека, можно разбить на три группы: 1) технологические и технические; 2) санитарно-технические; 3) медико-профилактические.

Снизить содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны можно, используя технологические процессы и оборудование, при которых вредные вещества либо не образуются, либо не попадают в воздух рабочей зоны.

Например, перевод различных термических установок и печей с жидкого топлива, при сжигании которого образуется значительное количество вредных веществ, на более чистое газообразное топливо, а еще лучше — использование электрического нагрева.

Большое значение имеет надежная герметизация оборудования, например, устройств для транспорта пылящих материалов, которые исключают попадание вредных различных веществ в воздух рабочей зоны или значительно снижает в нем концентрацию их.

Использование увлажненных сыпучих материалов. Наиболее часто применяется гидроорошение с помощью форсунок тонкого распыла воды. Для поддержания в воздухе безопасной концентрации вредных веществ используют различные системы вентиляции.

Если перечисленные мероприятия не дают ожидаемых результатов, рекомендуется автоматизировать производство или перейти к дистанционному управлению технологическими процессами.

В ряде случаев для защиты от воздействия вредных веществ, находящихся в воздухе рабочей зоны, рекомендуется использовать индивидуальные средства защиты работающих (респираторы, противогазы), однако следует учитывать, что при этом существенно снижается производительность труда персонала. Рассмотрим основные индивидуальные средства защиты, предназначенные для защиты органов дыхания человека от вредных веществ, находящихся в воздухе рабочей зоны. Указанные средства защиты делятся на фильтрующие и изолирующие.

В фильтрующих устройствах вдыхаемый человеком загрязненный воздух предварительно фильтруется, а в изолирующих чистый воздух подается по специальным шлангам к органам дыхания человека от автономных источников. Фильтрующими приборами (респираторами и противогазами) пользуются при невысоком содержании вредных веществ в воздухе рабочей зоны (не более 0,5% по объему) и при содержании кислорода в воздухе не менее 18%. Один из наиболее распространенных отечественных респираторов — бесклапанный респиратор ШБ-1 «Лепесток» — предназначен для защиты от воздействия мелкодисперсной и среднедисперсной пыли. Различные модификации «Лепестка» применяются для защиты от пыли, если ее концентрация в воздухе рабочей зоны в 5−200 раз превышает величину ПДК. Промышленные фильтрующие противогазы предназначены для защиты органов дыхания от различных газов и паров. Они состоят из полумаски, к которой подведен шланг с загубником, присоединенный к фильтрующим коробкам. Они наполнены поглотителями вредных газов или паров. Каждая коробка в зависимости от поглощаемого вещества окрашена в определенный цвет (табл. 2).

Таблица 2 Характеристика фильтрующих коробок промышленных противогазов

Изолирующие противогазы применяются в тех случаях, когда содержание кислорода в воздухе менее 18%, а содержание вредных веществ более 2%. Различают автономные и шланговые противогазы. Автономный противогаз состоит из ранца, наполненного воздухом или кислородом, шланг от которого соединен с лицевой маской. В шланговых изолирующих противогазах чистый воздух подается по шлангу в лицевую маску от вентилятора, причем длина шланга может достигать нескольких десятков метров.

Для контроля запыленности воздуха рабочей зоны могут быть использованы различные методы (фильтрационные, седиментационные, электрические) и др. Весьма перспективны новые методы измерения концентрации пыли в воздухе рабочей зоны с использованием лазерной техники. В нашей стране наиболее распространен прямой весовой (гравиметрический) метод измерения концентрации пыли в воздухе рабочей зоны. Он заключается в отборе всей находящейся в зоне дыхания пыли на специальные аэрозольные фильтры типа АФА ВП. Отбор проб осуществляется с помощью различных аспираторов. Определение концентрации вредных веществ, присутствующих в воздухе в виде паров и газов, может также осуществляться различными методами, например, с использованием переносных газоанализаторов типа УГ-1 или УГ-2.