Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Санитарно-гигиеническое обеспечение производственной безопасности. Учебное пособие
.pdf
ровья человека, особенно контактирующего с ними профессионально.
Учитывая, что на сегодняшний день не разработаны специфические стандарты безопасного нормирования содержания наноматериалов в окружающей среде, в том числе производственной, специальные средства защиты работников, и методы безопасного обращения, следует относиться к
новым материалам на основе наноструктур с максимальной осторожностью и
рассматривать их как потенциально опасные для здоровья.
В целом существует очевидный разрыв между развитием и внедрением нанотехнологий, наноматериалов и знаниями о возможных вредных
последствиях для человека, что определяет необходимость проведения исследований, целью которых должна стать безопасность применения нанотехнологий и наноматериалов. «Гигиена, Токсикология,
Контроль наноматериалов в воздухе осуществляется
в соответствии
с МР 1.2.0037-11 (Методические рекомендации от 17.10.12г.) [9].
Основные задачи гигиены труда, возникающие в связи с развитием нанотехнологических производств:
- изучение воздействия наночастиц, наноматериалов и нанотехнологий
на организм человека с учетом непосредственных и отдаленных эффектов,
сбор и накопление эпидемиологических данных, их интерпретация;
- разработка методов оценки экспозиции;
- установление дозо-эффективных
зависимостей;
- разработка гигиенических критериев и норм оценки степени про-
фессионального риска для здоровья работников и иных нормативных документов по безопасному обращению с наноматериалами;
- изучение возможностей использования достижений нанотехнологий в
целях предотвращения вреда для здоровья и профилактики профессиональных заболеваний в различных отраслях человеческой деятельности;
- разработка организационно-правовых и
этических проблем меди-
цинского обслуживания работников, занятых в наноиндустрии;
- развитие международных связей и научного сотрудничества в области защиты здоровья работников наноиндустрии.
4.2. Практическая работа
«Исследовательские инструменты нанотехнологий.
Мониторинг наночастиц в среде рабочих мест»
Задание студентам:
1) Ознакомиться с приборами и методами определения наночастиц.
Исследовательские инструменты нанотехнологий. Основными инструментами, применяемыми исследователями для визуализации нанообъектов, являются сканирующие микроскопы. Основные типы таких микроскопов – туннельный и атомно-силовой.
51
Основой сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) является
острая игла, скользящая над исследуемой поверхностью на расстоянии менее 1 нм. Вследствие так называемого туннельного эффекта между острием иглы и поверхностью образца возникает туннельный ток. Зависимость
туннельного тока от расстояния велика, что обеспечивает высокую чувствительность микроскопа. Измеряя величины сигналов, определяют высоту
исследуемой
области, перемещая иглу вдоль поверхности образца, определяют профиль поверхности с точностью до отдельных атомов. Основанные
на измерении туннельного тока изображения, получаемые с помощью этого микроскопа, дают информацию о пространственном распределении
плотности электронных состояний вблизи поверхности [2].
Существенный недостаток СТМ, ограничивающий его применение, –
способность сканировать только проводящие ток образцы. Для изучения
диэлектрических материалов на их поверхность требуется напылять металлическую пленку. Этот недостаток исправлен в атомно-силовом микроскопе.
Принцип его действия основан на регистрации изменения силы притяжения иглы к поверхности. Игла расположена на конце кантилевера,
способного изгибаться под действием небольших межатомных сил, которые возникают между исследуемой поверхностью и
кончиком острия.
Отклонения кантилевера детектируются с помощью лазерного луча,
отражающегося от его тыльной поверхности на фотодиод. По изменению
показаний фотодиода судят о рельефе исследуемого объекта.
Помимо сканирующих микроскопов применяются электронные микроскопы, в частности трансмиссионный электронный микроскоп. Также
применяется диффузионный аэрозольный спектрометр, предназначенный
для измерения концентраций и спектра размеров частиц
. Он может работать в режиме мониторинга, охватывая диапазон размеров от 3 до 200 нм.
Все параметры аэрозольной системы и воздушной среды выводятся на монитор и меняются через каждые 1–2 мин. Результаты измерений отображаются на дисплее монитора в графической и табличной формах.
Растровый электронный микроскоп – это компактный многоцелевой
микроскоп с предельной
простотой управления и высоким качеством оптики (см. Рис. 4.2). Все операции по управлению микроскопом могут выполняться с помощью мышки и дополнительного выносного пульта. С помощью новой системы сканирования можно работать на очень малых увеличениях. Электронная пушка полностью автоматизирована. При изменении ускоряющего напряжения не требуется каких-либо дополнительных
настроек. Качество стереоизображений напрямую зависит от того, насколько точно сохраняется исходное положение образца при его вращении
и наклоне. На колонну микроскопа можно повесить одновременно от одного до трех дополнительных спектрометров (например, спектрометр с
дисперсией по энергиям, по длинам волн и детектор картин дифракции отраженных электронов)[12].
52
Рис. 4.2 Растровый электронный микроскоп
Диаметр зонда в основном зависит от конструктивных особенностей
и качества узлов микроскопа и прежде всего электронной оптики. В современных РЭМ достигнуто высокое совершенство компонентов конструкции, что позволило уменьшить диаметр зонда до 5–10 нм.
Технические возможности растрового электронного микроскопа:
а) Микроскоп позволяет непосредственно исследовать большие
площади поверхностей на массивных образцах
и даже деталях в широком
диапазоне увеличений от 10 до 50000 и выше с достаточно высоким разрешением. При этом не требуется как для ПЭМ выполнение сложных и
длительных операций по изготовлению специальных объектов – реплик,
прозрачных для электронного луча. Исключается возможность погрешностей вследствие деформации реплик при снятии их с объекта и под
дейст-
вием электронного луча.
б) На РЭМ можно исследовать общий характер структуры всей поверхности объекта при малых увеличениях и детально изучить любой интересующий исследователя участок при больших увеличениях. При этом
отпадает необходимость в разработке специальных прицельных методов.
Нужно также иметь ввиду, что изображение будет точно сфокусировано,
когда область
зондирования пучком на образце меньше, чем размер элемента изображения. Переход от малых увеличений к большим на РЭМ
осуществляется быстро и просто. Возможность быстрого изменения увеличения в процессе работы микроскопа от 10 до 50000 позволяет легко устанавливать полезное увеличение.
в) РЭМ имеет большую глубину фокуса, что позволяет наблюдать
объемное изображение структуры
с возможностью ее количественной
оценки. Создаются условия прямого изучения структуры поверхностей с
сильно развитым рельефом.
53
г) РЭМ обычно снабжен микроанализаторами химсостава, что по-
зволяет получать более полную информацию о поверхности изделия [12].
Мониторинг наночастиц в среде рабочих мест. Задачу дозиметрии
и определения экспозиции на рабочих местах в настоящее время нельзя
считать решенной. До сих пор не установлено окончательно, какие именно
параметры среды, содержащей наночастицы, наилучшим образом
отражают биологическое воздействие этой среды, а также какие параметры самих
наночастиц определяют их биологические эффекты. Исследования показывают, что определение массовой концентрации наночастиц в среде (в частности в воздухе) не информативно для прогнозирования выраженности их
биологического действия. Для целей определения экспозиции и дозиметрии предполагается использовать показатели площади поверхности
и /или
численной концентрации наночастиц.
Для определения численной концентрации наночастиц в аэрозоле
(именно ингаляционный путь экспозиции рассматривается как основной)
при размерности частиц свыше 10 нм применяются конденсационные
счетчики частиц.
К сожалению, измерения численной концентрации не дают представления о размерности частиц в аэрозоле, что затрудняет отделение фона
и установление источников загрязнения
среды наночастицами. Метод может быть использован для грубой идентификации источников наночастиц
на рабочих местах при выполнении измерений вблизи предполагаемых
мест возможной утечки.
Для измерения площади поверхности частиц в аэрозоле предложены несколько методов, среди которых – исследование образца с использованием
трансмиссионной электронной микроскопии, однако наиболее применимым
на практике при обследовании
рабочих мест сегодня представляется анализ
при помощи диффузионного зарядового монитора. Принцип действия прибора основан на измерении степени присоединения положительных ионов к частицам, откуда вычисляется активная площадь поверхности частиц аэрозоля.
Работы над созданием и усовершенствованием методов и приборов
для оценки экспозиции находятся на относительно ранних этапах, однако в
ближайшие годы
ожидается появление приборов, пригодных для применения в рутинных экспонометрических исследованиях в условиях нанотехнологических производств.
2) Заполнить Таблицу 4.2
Таблица 4.2
Название
наноструктур
1. Фуллерены
2. Нанотрубки
3. …
Характеристика основных наноструктур
Использование в
различных сферах
Воздействие на
организм человека
Меры профилактики
54
Контрольные вопросы:
1. Дайте определения понятий «нанотехнологии», «наночастицы».
2. В чем заключается опасность наночастиц для здоровья человека?
3. Назовите наночастицы, имеющие широкое применение.
4. Какими путями обеспечивается поступление наночастиц в организм
человека.
5. Перечислите основные методы крупномасштабного производства
наночастиц.
6. Назовите общие подходы к решению проблем безопасности нано-
технологий для
здоровья работников.
7. Перечислите исследовательские инструменты нанотехнологий.
8. Каковы основные направления осуществления мониторинга нано-
частиц в среде рабочих мест?
9. Укажите основные задачи гигиены труда, возникающие в связи с
развитием нанотехнологических производств.
55
5. ПОКАЗАТЕЛИ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ МИКРОКЛИМАТ.
ВИДЫ МИКРОКЛИМАТА. НОРМИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ
МИКРОКЛИМАТА, ПОНЯТИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ
И ДОПУСТИМЫХ ПАРАМЕТРОВ. РАСЧЕТ ТНС-ИНДЕКСА
5.1 Терморегуляция. Виды микроклимата.
Нормирование показателей микроклимата.
Все жизненные процессы в организме человека сопровождаются непрерывным выделением теплоты в окружающую среду. Для нормального
протекания физиологических процессов необходимо, чтобы выделяемая
организмом человека теплота (теплопродукция) полностью отводилась в
окружающую среду. Нарушение теплового баланса может привести к перегреву или переохлаждению.
Способность человеческого организма
поддерживать постоянной
температуру тела (в подмышечной впадине – 36,5... 36,9 °С с колебаниями
в течение суток в пределах 0,5...0,7°С) при изменении параметров микроклимата и при выполнении различной по тяжести работы называется тер-
морегуляцией [5].
Терморегуляторные процессы в организме человека осуществляются
под контролем центральной нервной системы.
Различают три основных пути отдачи тепла с
поверхности кожи:
1.Излучением тепла на более холодные окружающие предметы и по-
верхности. Этим путем теряется около 45 % тепла.
2.Теплопроведением (теряется 30% тепла), т.е. послойным нагрева-
нием прилегающего воздуха, находящегося в движении – конвекция (20%),
или путем соприкосновения тела человека с предметами (пол, стена) –
кондукция (10%).
3. Испарением влаги (пота) с поверхности
кожи и слизистых оболо-
чек верхних дыхательных путей. Данным путем теряется около 25 % тепла.
Микроклимат представляет собой комплекс физических факторов,
оказывающих влияние на теплообмен человека с окружающей средой, его
тепловое состояние и определяющих самочувствие, работоспособность,
здоровье и производительность труда.
Показателями, характеризующими микроклимат, являются:
• температура воздуха, °С;
• температура поверхностей ограждающих конструкций (стены
,
пол, потолок, технологическое оборудование и т.д.) °С;
• относительная влажность воздуха, %;
• скорость движения воздуха, м/с;
• интенсивность теплового облучения, Вт/м
2
.
Микроклимат по степени влияния на тепловой баланс человека под-
разделяется на нейтральный, нагревающий, охлаждающий.
56
Нейтральный микроклимат при воздействии на человека в течение
рабочей смены обеспечивает тепловой баланс организма. Разность между
величиной теплопродукции и суммарной теплоотдачей находится в пределах 2 Вт, доля теплоотдачи испарением влаги не превышает 30%.
Охлаждающий микроклимат – сочетание параметров, при котором
суммарная теплоотдача в окружающую среду превышает величину теплопродукции организма. Это приводит к
образованию общего и (или) ло-
кального дефицита тепла в теле человека (> 2 Вт).
Нагревающий микроклимат – сочетание параметров, при котором
имеет место изменение теплообмена человека с окружающей средой, проявляющееся в накоплении тепла в организме (> 2 Вт) и (или) в увеличении
доли потерь тепла испарением влаги (> 30%).
Пониженная температура, большая подвижность и влажность воздуха,
могут быть причиной охлаждения и даже переохлаждения организма - гипотермии. Появление мышечной дрожи, при которой внешняя работа не
совершается, а вся энергия превращается в теплоту, может в течение некоторого времени задерживать снижение температуры внутренних органов.
Длительное воздействие высокой температуры, особенно в сочетании
с повышенной влажностью, может привести к значительному
накоплению
теплоты в организме и развитию перегревания организма выше допустимого уровня – гипертермии.
Влажность воздуха определяется содержанием в нем водяных паров
и измеряется в абсолютных и относительных единицах. Различают максимальную, абсолютную и относительную влажность.
Абсолютной влажностью называется количество водяных паров в
граммах, содержащееся в данное время в 1 м
3
воздуха. Максимальной
влажностью называется количество водяных паров в граммах, которое
содержится в 1 м
3
воздуха в момент насыщения. Относительной влажно-
стью называется отношение абсолютной влажности к максимальной, вы-
раженное в процентах. Физиологически оптимальной является относительная влажность 40-60%.
Повышенная влажность воздуха (более 75%) в сочетании с низкими
температурами оказывает значительное охлаждающее действие, с высокими (более 30°С) способствует перегреванию, так как при этом выделяемая
организмом человека
теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. При повышении влажности пот не испаряется, а стекает каплями
с поверхности кожного покрова. Возникает «проливное» течение пота, изнуряющее организм и не обеспечивающее необходимую теплоотдачу.
Недостаточная влажность воздуха (менее 25%) также неблагоприятна для человека, так как приводит к интенсивному испарению влаги со
слизистых оболочек, их пересыханию и растрескиванию. Человек начинает
ощущать движение воздуха при его скорости примерно 0,1 м/с. Легкое
движение воздуха при обычных температурах способствует хорошему са-
57
мочувствию, сдувая обволакивающий человека насыщенный водяными
парами и перегретый слой воздуха. В то же время большая скорость движения воздуха, особенно в условиях низких температур, вызывает увеличение теплопотерь конвекцией и испарением и ведет к сильному охлаждению организма. Особенно неблагоприятно действует сильное движение
воздуха на открытом воздухе в зимних условиях
.
Нормирование показателей микроклимата осуществляется в соответствии с СанПиН 2.2.4.3359-16 «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах», раздел II «Микроклимат на рабочих местах» [17].
Оптимальные микроклиматические условия (см. Табл. 5.1) установлены по критериям оптимального теплового состояния человека, одетого в
комплект одежды с теплоизоляцией 1 кло в холодный период года и
0,7-0,8
кло в теплый период года. Они обеспечивают общее и локальное ощущение
теплового комфорта в течение рабочей смены при минимальном напря-
жении механизмов терморегуляции, не вызывают отклонений в состоянии
здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности.
1 кло (от англ. «clothes») – это количество одежды, необходимой че-
ловеку для того, чтобы чувствовать себя комфортно
. Обычно под этим количеством подразумевают легкий костюм плюс нижнее белье. Важно то,
что эта единица выведена для человека, находящегося в состоянии покоя.
Таблица 5.1
Оптимальные величины параметров микроклимата
Период
года
Холодный Iа (до 139) 22-24 21-25 60-40 0,1
Iб (140-174) 21-23 20-24 60-40 0,1
IIа (175-232) 19-21 18-22 60-40 0,2
IIб (233-290) 17-19 16-20 60-40 0,2
III (более 290) 16-18 15-19 60-40 0,3
Теплый Iа (до 139) 23-25 22-26 60-40 0,1
Iб (140-174) 22-24 21-25 60-40 0,1
IIа (175-232) 20-22 19-23 60-40 0,2
IIб (233-290) 19-21 18-22 60-40 0,2
III (более 290) 18-20 17-21 60-40 0,3
на рабочих местах производственных помещений
Категория
работ по
уровням
энерготрат, Вт
Температура воз-
духа, °С
Температура
поверхностей,
°С
Относи-
тельная
влажность
воздуха, %
Скорость
движения
воздуха, м/с,
не более
Разграничение работ по категориям осуществляется на основе ин-
тенсивности общих энергозатрат организма [18]:
легкие физические работы (категория I-la /энерготраты до 139 Вт,
сидя, незначительное физическое напряжение/ и 1б /140-174 Вт,
сидя, стоя, ходьба, с некоторым физическим напряжением/),
58
средней тяжести физические работы (категория II-IIа /175-232 Вт,
постоянная ходьба перемещение веса до 1 кг/ и II б / 233- 290Вт, до
10кг/),
тяжелые физические работы (категория III /более 290 Вт, свыше
10кг/).
Допустимые микроклиматические условия (см. Табл. 5.2) установлены по критериям допустимого теплового состояния человека, одетого в
комплект одежды с теплоизоляцией 1 кло в холодный
период года и 0,7-0,8
кло в теплый период года на период 8-часовой рабочей смены. Они не вызывают повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут приво-
дить к возникновению общих и/или локальных ощущений теплового дискомфорта, напряжению механизмов терморегуляции, ухудшению самочувствия и понижению работоспособности [17].
Таблица 5.2
Допустимые величины параметров микроклимата на рабочих местах
производственных помещений
Температура
воздуха,°С
Категория
Период
года
Холод-
ный
IIа (175-232) 17,0-18,9 21,1-23,0 16,0-24,0 15-75 0,1 0,3
IIб (233-290) 15,0-16,9 19,1-22,0 14,0-23,0 15-75 0,2 0,4
III (более 290) 13,0-15,9 18,1-21,0 12,0-22,0 15-75 0,2 0,4
Теплый Iа (до 139) 21,0-22,9 25,1-28,0 20,0-29,0 15-75 0,1 0,2
Iб (140-174) 20,0-21,9 24,1-28,0 19,0-29,0 15-75 0,1 0,3
IIа (175-232) 18,0-19,9 22,1-27,0 17,0-28,0 15-75 0,1 0,4
IIб (233-290) 16,0-18,9 21,1-27,0 15,0-28,0 15-75 0,2 0,5
III (более 290) 15,0-17,9 20,1-26,0 14,0-27,0 15-75 0,2 0,5
работ по
уровню
энерготрат,Вт
Iа (до 139) 20,0-21,9 24,1-25,0 19,0-26,0 15-75 0,1 0,1
Iб (140-174) 19,0-20,9 23,1-24,0 18,0-25,0 15-75 0,1 0,2
диапазон
ниже
опти-
мальных
величин
диапазон
выше
опти-
мальных
величин
Темпе-
ратура
поверхностей,
°С
Отно-
ситель
тель-
ная
влажность
возду-
ду-
ха,%
Скорость движения
воздуха, м/с
для диапа-
зона тем-
ператур
воздуха
ниже
оптималь-
ных вели-
чин, не
более
для диапа-
зона тем-
ператур
воздуха
выше оп-
тималь-
ных
величин,
не более
5.2. Практическая работа
«Санитарно-гигиеническая оценка показателей микроклимата»
Задание студентам:
1) Ознакомиться с приборами и методами определения показателей
микроклимата.
59
Определение температуры воздуха. Температуру воздуха в помещениях обычно измеряют термометрами. Термометр оставляют в месте
измерения на 5 мин, после чего производят регистрацию температуры.
Рис. 5.1. Термограф
Рис. 5.2. Аспирационный психрометр Ассмана
С целью длительной регистрации температуры воздуха (в течение
суток, недели) применяют термографы (рис.5.1), состоящие из воспринимающего элемента (изогнутая полая металлическая, наполненная толуолом, или биметаллическая пластинка), связанного с записывающим устройством, и лентопротяжного механизма. Для определения средней температуры воздуха в помещении производят три измерения по горизонтали на
высоте 1,5
м от пола (в середине комнаты, в 10 см от наружной стены и у
внутренней стены) и вычисляют среднее значение. По этим же данным судят о перепаде температуры в горизонтальном направлении. Для определения перепадов температуры по вертикали измерение производят у пола
(на высоте 10 см) и на высоте 1,1 м.
Определение
влажности воздуха. Для определения влажности воздуха используют психрометры и гигрометры. Аспирационный психрометр
(рис. 5.2) состоит из двух термометров, воспринимающие части которых
заключены в металлические трубки, через которые просасывают воздух с
помощью вентилятора. Такое устройство прибора обеспечивает защиту
термометра от лучистой энергии и постоянную скорость движения воздуха, что делает
возможным проведение исследования при постоянных условиях. Конец одного из термометров обернут тонкой материей и перед каждым наблюдением его смачивают дистиллированной водой при помощи
пипетки. Вентилятор заводят ключом и отсчет показаний производят через
3-4 мин от начала работы вентилятора после установления постоянной
скорости просасывания воздуха.
Расчет абсолютной влажности производят по
формуле:
К= F – 0,5 (t – t1) ∙ B/ 755 (5.1)
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]