7.3. Воздействие на организм человека вредных веществ, содержащиеся в воздухе рабочей зоны

Выполнение различных видов работ в промышленности 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.

Важно также и содержание в воздухе заряженных частиц – ионов, поскольку известно благотворное влияние на организм человека отрицательно заряженных ионов кислорода воздуха.

При проведении различных технологических процессов воздух попадают 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 пыль, дым и туман. Пыли или дымы – это системы, состоящие из воздуха или газа и распределенные в них частиц твердого вещества, а туман – системы, образованные воздухом или газом и частицами жидкости.

Проникновение вредных веществ в организм человека происходит через дыхательные пути, кожу, с водой и пищей, если человек принимает их, находясь на рабочем месте. Действие этих веществ необходимо рассматривать как воздействие опасных и вредных производственных факторов, так как они оказывают отрицательное действие на организм человека, в результате которого у него возникает отравление – болезненное состояние, тяжесть которого зависит от продолжительности воздействия на человеческий организм.

Вредные вещества по классификации делятся на шесть групп: общетоксичные, раздражающие, сенсибилирующие, канцерогенные, мутагенные, терратогенные

Общетоксичные вещества вызывают отравление всего организма. Это монооксид углерода, свинец, ртуть, мышьяк и его соединения, бензол, сурьма и др.

Раздражающие вещества раздражают дыхательный тракт и слизистые оболочки. Сюда относят хлор, аммиак, пары азота, оксиды азота, озон и ряд других веществ.

Сенсибилирующие вещества (повышающие реакционной чувствительности клеток и тканей) действуют как аллергены, то есть приводят к возникновению аллергии. Таким свойством обладают формальдегид, нитросоединения, никотинамид, гексохлоран и др.

Воздействие канцерогенных веществ на организм человека приводит к возникновению и развитию злокачественных опухолей. К ним относятся оксид хрома, 3,4 – бенз(а)пирен, бериллий и его соединения, асбест и др.

Мутагенные вещества при воздействии на организм вызывают изменение наследственной информации. Сюда входят радиоактивные вещества, марганец, свинец и т.д.

Терратогенные вещества - воздействуя на организм человека, вызывают рождение детей-уродов

Среди веществ, влияющих на репродуктивную функцию человеческого организма, необходимо назвать в первую очередь свинец, ртуть, стирол, марганец, ряд радиоактивных веществ и т.д. Последствия воздействия вредных веществ зависят от концентрации их в воздухе рабочей зоны и длительности их воздействия на работника в течение всей смены.

Гост 12.1.005 – 88 устанавливает предельно допустимые концентрации (ПДК) примерно около 2-м тыс. вредных веществ, используемых в промышленности.

ПДК – это такая максимальная концентрация вредных веществ, воздействие которой в течение ежедневной 8 часовой продолжительности рабочего времени на протяжении всего трудового стажа не приводит к изменениям в состоянии здоровья, регистрируемым современными методами.

В настоящее время все вредные вещества разделены на группы по характеру действия и поражаемым органам, тканям. Многие вредные вещества, воздействующие по одному направлению на одни и те же органы (или ткани), могут находиться в воздухе рабочей зоны одновременно. В данном случае их безопасные концентрации (С_{i без}) должны удовлетворять соотношению:

или+++ ----- +

ГОСТ устанавливает среднесменное значение ПДК, а, следовательно, и сравниваться оно должно со среднесменным значением концентрации:

С_сс= ,

где Сi – концентрация данного вредного вещества в i-й рабочей зоне или

в i-й промежуток времени, мг/м³;

Тi – относительная продолжительность пребывания человека в i-й рабочей зоне или относительная продолжительность I – го промежутка времени.

Методами защиты от вредных веществ являются следующие:

1. Уменьшение доли оборудования, являющееся источником выброса вредных веществ;

2. Уменьшение продолжительности пребывания работника в помещениях или в зонах с повышенной концентрацией вредных и опасных веществ;

3. Использование средств индивидуальной защиты (ватно-марлевая повязка, респиратор, противогаз, спецодежда и т.д.);

4. Применение наименее вредных аналогичного действия веществ;

5. Оздоровление воздушной среды производственных помещений, содержащих в воздухе рабочей зоны вредных веществ.

Оздоровление воздушной среды достигается снижением содержания в ней вредных веществ до безопасных значений (не превышающих величины ПДК на данные вещества), также поддержанием требуемых параметров микроклимата в производственном помещении.

Для поддержания в воздухе безопасной концентрации вредных веществ используют различные системы вентиляции. Существуют принудительная и естественная вентиляция. В первом основывается на применение вентиляторов, вторая – на проветривании помещения.

Наиболее часто для снижения содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны используется механическая вентиляция, иногда комплексная – естественная и принудительная.

Необходимое количество воздуха, подаваемого в помещение для снижения содержания в нем вредных веществ до нормы, может быть определено из выражения:

G + L_пр · g_пр = L_выт · g_пр ,

где L_пр - требуемое количество поступающего (приточного) воздуха, м³/ч;

g_пр - концентрация вредного вещества в поступающем воздухе, мг/м³;

L _выт - требуемое количество удаляемого (вытяжного) воздуха, м³/ч;

g _выт – концентрация вредного вещества в удаляемом воздухе, мг/м³

G – Выделяющегося в помещении с внутренним объемом V (м³) вредные пары или газы, мг/ч.

Учитывая, что L_пр L_выт и обозначая количество приточного и удаляемого воздуха через L (м³/ч), перепишем равенство:

G + L · g_пр = L · g_выт отсюда L = ,

Если воздух не содержит вредного вещества (g_пр = 0), то формула примет вид: L =

Рассматривая теперь какие требования предъявляются к концентрациям g_пр и g_выт. Для обеспечения безопасной концентраций вредного вещества воздушных выбросах g_вытПДК. Создание эффективной системы вентиляции предполагает g_пр 0,3 ПДК вредного вещества. Если в воздух рабочей зоны выделяется несколько веществ обладающих однонаправленным действием, то требующие количество приточного воздуха L должно рассчитываться для каждого из этих веществ, после чего выбирают наибольшие из полученных значений L.

В случае выделения в воздух рабочей зоны нескольких веществ, обладающих однонаправленным действием (например, паров кислот), по уравнению L = рассчитывают количество воздуха, требуемое для разбавления каждого вещества до его предельно допустимой концентрации при совместном действии вредных веществ, а затем суммируют полученные значения L. Сумма значений L в этом случае используется для расчётов вентиляции.

Если неизвестны состав и концентрация выделяющихся в воздух рабочей зоны вредных веществ, то для ориентировочных расчетов L можно использовать следующее выражение L =k·V,

где k – кратность воздухообмена, показывающая, сколько раз в течение часа воздух меняется в помещении, r ^-1;

V – объем вентилируемого помещения, м³.

Например, k для следующих технологических процессов и производств:

участок окраски и сушки машин – 17;

участок сварки - 26;

участок ремонта электрооборудования – 15;

кузнечное отделение - 20;

помещение очистных сооружений - 8.

1) Нейтронное излучение представляет особую опасность, так как обладает большой проникающей способностью и способствует активизации материала, с которым оно взаимодействует. Снизить нейтронный поток возможно, если только включить в состав материала защищающие вещества, хорошо поглощающие нейтроны (бор, кадмий, дейтерий).

Для того, чтобы вещество поглотило нейтроны, необходимо предварительно их замедлить до определенной энергии. При поглощении нейтронов образуется радиоактивной изотоп, переход которого в стабильное состояние сопровождается вторичным ИИ (выбрасывается -квант, реже-частиц).

При создании защиты от нейтронов, исходя из выше отмеченного, нужно учитывать необходимость защиты от захватного - излучения. В общем виде уменьшение потока любых частиц или фотонов ионизирующего излучения описывается следующим соотношением:

F = F₀ e ,

где F₀ – начальная плотность потока; - линейный коэффициент ослабления, зависящий от вида ионизирующего излучения, его энергии и материала, через который ионизирующее излучение проходит;х – толщина материала.

2. Мощность фотонного излучения при прохождении его через вещество изменяется по закону:

Д_п = Д_по - ,

где линейный коэффициент ослабления фотонного излучения, зависящий от вида материала и энергии фотонов.

Проходя через вещество, фотоны испытывают рассеяние, в результате чего на выходе из защитного экрана мощность поглощенной дозы заметно повышается по сравнению со значением, даваемым последним соотношением.

Классы условий труда по показателю температуры воздуха (⁰С, нижняя граница при работе в производственных помещениях с охлаждающим микроклиматом).

Категория работ	Общие энерго- затраты Вт/м2	Класс условий труда
		оптима- мальный	допусти-мый	вредный
				1 степ.	2 степ.	3 степ.	4 степ.
		1	2	3,1	3,2	3,3	3,4
1 а	58-77	По СанПин	По СанПин	18	16	14	12
1 б	78-97	- // -	-//-	17	15	13	11
II а	98-127	- // -	- // -	14	12	10	8
II б	130-160	- // -	- // -	13	11	8	7
III	161-193	- // -	- // -	12	10	8	6

Классы условий труда по показателю температуры воздуха (⁰С, нижняя граница) для открытых территорий в холодный период года и в холодных (неотопляемых) помещениях

Климатиче-ская зона	Теплоизо-ляция одежды, 0С, Вт/м	Класс условий труда
		Доспу-стимый	Вредный				Опасный (экстрем.)
			1 степ.	2 степ.	3 степ.	4 степ.
		2	3,1	3,2	3,3	3,4	4
1 А	0,71	- 30	- 36	-38,5	- 40,8	- 60	<- 60
1Б	0,82	- 38	- 46,2	- 48,9	- 54,4	- 70	<- 70
II	0,61	- 23	- 29,4	- 31,5	- 35,7	- 48	<- 48
III	0,51	- 15,8	- 21,3	- 23	- 26	- 37	<- 37

При этом нужно учитывать, что градация условий труда проведена для относительно монотонного микроклимата.

Поправочные коэффициенты для работ в динамичном микроклимате (переход от нагревающей к охлаждающую среду и наоборот), а также учёта полового возрастного состава и тепловой устойчивости работающих могут быть даны после проведения дополнительных медицинских (на основе физиологических критериев термического состояния организма) исследований.

Нагревающий микроклимат – это сочетание параметров микроклимата

(температура воздуха, влажность, скорость его движения, относительная влажность, тепловое излучение), при котором имеет место нарушение теплообмена человека с окружающей средой, выражающееся в накоплении тепла в организме выше верхней границы относительной величины (более 87 кДж/кг) и или увеличение доли потерь тепла испарением тела (более 30 %) в общей структуре теплового баланса. появлении общих или локальных дискомфортных теплоощущений (слегка тепло, тепло и жарко).

Для оценки нагревающего микроклимата в помещении (вне зависимости от периода года), а также на открытой территории в тёплый период года используется интегральный показатель (выраженный в ⁰С), отражающий сочетание влияния температуры воздуха, скорости его движения, влажности и теплового облучения на теплообмен человека с окружающей средой.

Тепловое облучение человека (<=25 % его поверхности), превышающее 1000 Вт/м², характеризует условия труда как вредные и опасные, даже если ТНС- индекс имеет допустимые параметры. При этом класс условий труда определяется по наиболее выраженному показателю ТНС – индексу или тепловому облучению.

При облучении большей поверхности тела необходимо производить соответствующий перерасчёт с учетом доли (%) каждого участка тела: голова и шея – 9 %, грудь и живот – 16 %, спина – 18 %, руки -18. ноги – 39 %. При облучении тела свыше 1000 Вт/м² необходимо исследовать СИЗ.

Охлаждающий микроклимат – это сочетание параметров микроклимата, при котором имеет место изменение теплового обмена организма, приводящее к образованию общего или локального дефицита тепла в организме (более 0,87 кДж/кг) в результате снижения температуры поверхностных и/или глубоких внутренних слоёв тканей. Класс условий труда при работе в производственных помещениях с охлаждающим микроклиматом (при отсутствии теплового облучения) определяется применительно к работающим, одетым в комплект обычной одежды с теплоизоляцией 1 кло (1 кло= 0,155⁰С – м²/Вт).

При работе в производственных помещениях с охлаждающим микроклиматом, по согласованию с территориальным центром Госсанэпидемнадзора, класс условий труда может быть снижен (но не ниже класса 3,1) при условии соблюдения режима труда и отдыха и обеспечения работников одеждой с соответствующей изоляцией.

Для работающих в производственных помещениях с охлаждающим микроклиматом и при наличии источников теплового облучения класс условий труда устанавливают по показателю теплового облучения, если его интенсивность выше 1000 Вт/м². При тепловом облучении от 141 до 1000 Вт/м², оценка условий труда проводится специалистами по гигиене труда на основе определения конкретной термической нагрузки на организм.

Отнесение условий труда к тому или иному классу вредности и опасности по показателям микроклимата (нагревающего и охлаждающего) осуществляется в соответствии с требованиями СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений», указанных в приложении этого документа.

Классы условий труда по показателям микроклимата для производственных помещений независимо от периодов года и открытых территорий в тёплый период года

Показатель	Класс условий труда
	Оптим- альный	Допуст- имый	вредный				Опасный (экстрем.)
	1	2	3,1	3,2	3,3	3,4
По показателю ТНС - индекса
Влажность Воздуха, %	По СанПиН	По СанПиН	14-10	< 10
Тепловое Облучение, Вт/м2	- // -	- // -	1001- 1500	1501- 2000	2001- 2500	2501- 2800	> 2800