Вредные и опасные вещества

В процессе производственной деятельности работникам ряда профессий (горнякам, геологам, нефтяникам, газовикам, металлур­гам, химикам и др.) приходится выполнять работу в горных выра­ботках, производственных и бытовых помещениях, а также вблизи фонтанирующих скважин, нефте- и газопроводов, действующих вулканов, фумарол, гидросольфатаров, находиться в зданиях буро­вых установок и местах, в которых состав воздуха может значитель­но отличаться от состава атмосферного воздуха, вследствие обедне­ния его кислородом, обогащения углекислотой, загрязнения ядо­витыми и взрывчатыми газами, вредными и взрывчатыми пылями и другими компонентами.

Незнание свойств этих газов и способов их распознавания мо­жет послужить причиной взрывов, удушья или отравления.

Известны случаи возгорания и взрывов метана в угольных шах­тах и на буровых установках, отравления ядовитыми газами (оки­сью углерода в жилых домах при закрытых дымоходах, в шахтах при пожарах и взрывах, выхлопными газами в гаражах и кабинах авто­мобилей и др.).

Для предупреждения отравления людей газами, предотвраще­ния аварий, производственного травматизма каждый должен хоро­шо знать свойства основных составляющих атмосферного воздуха, ядовитых и взрывчатых газов и паров, места их возможного скоп­ления и способы обнаружения.

Атмосферный воздух

Химический состав атмосферного воздуха отличается большим постоянством. В воздухе содержится 78,1 % азота, 20,93 % кисло­рода, около 0,03 % углекислоты и менее 1 % водорода и инертных газов.

Кислород (0₂) — газ без цвета, запаха, удельный вес по отноше­нию к воздуху 1,11, необходим для поддержания дыхания и горе­ния, слабо растворим в воде.

В течение суток человек вдыхает около 15 м³ воздуха. Человек потребляет из вдыхаемого воздуха только часть кислорода — око­ло 4 % (если вдыхает чистый воздух, то выдыхает 16,6 % 0₂и 4,23 % С0₂). В состоянии покоя человек поглощает в минуту около 50 см³ кислорода, а при тяжелой физической работе это количество увеличивается в 10 раз и более.

С уменьшением количества кислорода во вдыхаемом воздухе наступает кислородное голодание (аноксимия). При содержании 0₂в воздухе менее 12 % наступает смертельная опасность. Однако для организма важно не столько процентное содержание 0₂в воз­духе, сколько его абсолютное количество, определяемое парциаль­ным давлением. Парциальное давление может падать и при сохра­нении в воздухе нормального процентного содержания 0₂, но при уменьшении атмосферного давления, что наблюдается при подъе­ме на высоту в горной местности (табл. 1.7).

Таблица 1.7

Соответствие атмосферного давлениявысоте над уровнем моря

Высота, м	0	1000	1500	2000	2500	3000	3500	4000	5000	5500	6000
Давление, мм рт. ст.	760	674,1	634,2	596,2	560,1	525,8	493,2	462,8	405,1	378,7	353,8

На высоте выше 2000 м (иногда 2500 м) возможно заболевание горной болезнью. Признаки горной болезни: одышка и сердцеби­ение, особенно при физических усилиях, головокружение, головная боль, шум в ушах, слабость, быстрая утомляемость, сонливость. В тяжелых случаях возможны кровотечения из носа, рвота, судоро­ги, потери сознания.

Углекислый газ (С0₂) — газ без цвета, со слабокислым вкусом, удельный вес 1,52, вследствие чего он скапливается в вертикальных и наклонных выработках внизу, а в горизонтальных — у почвы.

В горных выработках С0₂ образуется за счет дыхания людей, при горении пламенных ламп, взрывании ВВ, а в глубоких выработках (например, эксплуатационные угольные шахты) может выделять­ся (иногда до нескольких десятков м³ на тонну добываемого угля) из полезного ископаемого и вмещающих пород. Нередко углекислый газ выделяется из карбонатных пород под воздействием кислых вод, а также из минеральных источников. Причем в тех случаях, когда источник пересекается подземной выработкой или расположен в естественной пещере, газовыделение может представлять опасность для жизни людей.

Углекислый газ является возбудителем дыхательного центра, вследствие чего увеличение в воздухе содержания СО_г вызывает учащение дыхания: при 3 % С0₂ частота дыхания удваивается, а при 5 % утраивается, возникает одышка.

В больших концентрациях С0₂ обладает наркотическим дей­ствием, раздражающе влияет на кожу и слизистые оболочки. При высоком содержании углекислого газа может последовать быстрая гибель человека, причем, по мнению гигиенистов, определяющую роль в этом играет недостаток кислорода, возникающий при боль­шом содержании С0₂.

Легкая степень отравления углекислотой выражается в чувстве сдавливания головы, головной боли, сонливости, понижении вни­мания и сообразительности, мышечной слабости, кратковремен­ной потере сознания, исчезающей после вдыхания кислорода.

Тяжелая степень: замедление дыхания, кровотечение из носа, рта, потеря сознания. Смертельная опасность возникает при содер­жании С0₂ 15-20 %.

Ядовитые газообразные и парообразные примеси к воздуху

Ядовитые газообразные примеси в атмосфере могут встречаться в производственных помещениях химических, металлургических и энергетических предприятий при сжигании топлива и работе ДВС, горных выработках, при бурении скважин, осмотре естественных пещер и старых заброшенных горных выработок, а также при иссле­довании минеральных источников и вулканических проявлений.

В горных выработках ядовитые газы появляются за счет выделе­ния из полезного ископаемого и вмещающих пород, а также обра­зуются при подземных пожарах, взрывах метана, угольной и кол­чеданной пыли и взрывчатых веществ.

При бурении скважин выделяется природный газ, который не­редко содержит в значительных количествах ядовитые и взрывча­тые примеси.

Газы действующих, извергающихся и находящихся в сольфатар- ном состоянии камчатских вулканов содержат Cl, H₂S. Бурные вы­деления газов, содержащих примесь H₂S, происходят в гидросоль- фатарах (вулкан Кошелева на Камчатке), представленных озерца­ми, вода в которых кипит и периодически выбрасывается на полуметровую высоту.

Выпускник вуза, независимо от специальности, должен ясно представлять места возможной встречи с ядовитыми газами как в горных выработках, так и в производственных помещениях, а так­же знать их токсические свойства и способы обнаружения.

Наиболее часто встречаются такие ядовитые газы, как окись уг­лерода, сероводород, сернистый газ, окислы азота, формальдегид.

Окись углерода (СО) — газ без цвета и запаха, удельный вес 0,97; при концентрациях 12,8 — 75 % взрывается.

Этот газ может быть встречен в горных выработках, при ведении взрывных работ (при взрыве 1 кг ВВ образуется 40 л так называемой условной окиси углерода), при пожарах и взрывах метана или взрывчатой пыли, в производственных и жилых помещениях при сжигании топлива. Окись углерода в больших количествах содер­жится в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Отравляющие действия угарного газа объясняются тем, что ге­моглобин крови в 300 раз легче (активнее) соединяется с ним, чем с 0₂. При этом образуется карбоксигемоглобин (вместо оксигемо- глобина), который не способен доставлять тканям кислород, вслед­ствие чего наступает кислородное голодание.

Степень отравления зависит от количества гемоглобина, насы­щенного QO. В легких случаях отравление дает головокружение, дав­ление в висках, шум в ушах, сердцебиение, позывы на рвоту. В более тяжелых случаях, кроме того, теряется способность к произвольным движениям, затемняется сознание, краснеет лицо. В очень тяжелых случаях — потеря сознания, судороги, смерть. Слабое отравление на­ступает при вдыхании в течение 1 ч воздуха с концентрацией СО — 0,13 %; смертельно опасное отравление наступает при очень корот­ком воздействии СО в концентрации 0,4 %.

В последнее время доказано экспериментально, что малые кон­центрации СО, не вызывающие отравления (например, при куре­нии), также оказывают вредное воздействие на человеческий орга­низм, вызывая слабость мышц, нижних конечностей, гипертрофию сердца и расстройство нервной высшей деятельности. (В дыму си­гар содержится до 5—6 % СО.)

При оказании первой помоши пострадавшему рекомендуется делать искусственное дыхание на свежем воздухе, а также вдыхание карбогена (0₂ + 5—7 % С0₂), стимулирующего дыхательный центр и способствующего тем самым увеличению легочной вентиляции и выведению яда из организма. . .

Предельно допустимая концентрация СО в воздухе рабочих по­мещений и в подземных выработках — 0,0017 %.

Сероводород (H₂S) — газ без цвета, обладающий неприятным за­пахом тухлых яиц, удельный вес 1,19. При концентрациях 4,3—45,5 % взрывается. Образуется за счет гниения органических веществ, вы­деляется из горных пород вместе с другими газами, а также из мине­ральных источников и при взрывных работах в результате разложения колчедана. Наиболее часто встречается при производстве геологораз­ведочных работ на нефтяных, озокеритовых и серных месторождени­ях. Имеют место внезапные выбросы сероводорода совместно с дру­гими газами при бурении глубоких скважин на нефть и газ, при колонковом бурении, а иногда и при бурении шпуров в разведоч­ных выработках.

Сероводород хорошо растворяется в воде. При нормальных ус­ловиях в 1 объеме воды растворяется 3,24 объема H₂S. Это обстоя­тельство следует учитывать и проявлять особую осторожность при осмотре старых заброшенных выработок и пещер; если выработка обводнена, а в воздухе ощущается запах сероводорода, то при воз­мущении воды (в которой растворен H₂S) запах сероводорода мож­но обнаружить только при малых концентрациях, а при больших этот газ производит анестезирующее действие и органами обоня­ния не ощущается.

Сероводород в больших концентрациях обладает сильным отрав­ляющим действием, нарушая внутритканевое дыхание, вследствие чего ткани перестают усваивать кислород. При легких отравлениях (когда концентрация H₂S не превышает 0,01—0,02 %) возникают раз­дражение верхних дыхательных путей, острые конъюнктивиты, го­ловная боль, одышка, сердцебиение, состояние возбуждения, высту­пает холодный пот; при тяжелых отравлениях, вызываемых концен­трациями сероводорода более 0,05 %, человек теряет сознание, в дальнейшем возможен отек легких, смерть.

Предельно допустимая концентрация H₂S — 0,00071 %.

Сернистый газ (S0₂) — газ без цвета, удельный вес 2,2, обладает резким запахом, раздражает слизистые оболочки глаз и дыхатель­ных путей.

Выделяется иногда из пород и полезных ископаемых органичес­кого происхождения вместе с другими газами (например, из угля одновременно с метаном), может образовываться в больших коли­чествах при сжигании содержащих серу углей, нефтей в топках ТЭС, котельных, печей и пр., при производстве взрывных работ по серным и колчеданным рудам за счет сгорания и взрывов пыли, осевшей на стенках шпуров и в выработке, близ забоя.

Сернистый газ весьма ядовит. Ощутим уже при концентрации 0,0005 %. Вызывает жжение глаз, так как при соединении его с вла­гой образуется серная кислота (H₂S0₄), поэтому горняки называют

4. А. В. Фролов. Т. Н. Бакаева его «глазоедкой». При длительном вдыхании малых концентраций S0₂ может возникнуть хронический гастрит, бронхит, ларингит и др. При высоком содержании S0₂ может возникнуть тяжелый бронхит и спазм голосовой щели.

При вдыхании в течение одного часа воздуха, содержащего око­ло 0,02 % S0₂, может развиться опасное для жизни острое отравле­ние. Концентрация S0₂ 0,05 % опасна для жизни даже при кратков­ременном воздействии.

Предельно допустимая концентрация S0₂ — 0,00038 %.

Окислы азота. Существует несколько окислов азота — NO, N0₂, N₂0₄, N₂O_s. Наиболее устойчивым является двуокись азота N0₂ — газ бурого цвета, удельный вес 1,6. Образуется в больших количе­ствах при взрывных работах (особенно при взрывании нитроглице­риновых ВВ), при работе двигателей внутреннего сгорания, при сжигании топлива.

Весьма ядовит: человеку грозит смерть через короткое время при концентрации N0₂b 0,02 %. При более низкой концентрации этих газов весьма серьезная опасность для здоровья человека состоит в том, что если неосторожно глубоко вдохнуть воздух, содержащий окислы азота, можно вызвать отек легких. Такие случаи неоднократно наблюдались в рудниках.

Характерной особенностью действия окиси азота на легкие че­ловека является то, что патологическое действие их проявляется не сразу, а лишь через некоторое время. Человек, уже обреченный на смерть, ничего не ощущая, возвращается с работы домой, а через 20—30 ч (иногда и 6 ч) погибает вследствие заполнения легких жид­костью, образующейся при отеке. По этой причине окислы азота являются наиболее опасными газами. Первые симптомы отравле­ния: кашель, удушье, одышка.

Окислы азота хорошо растворяются в воде. Поэтому для борь­бы с ними применяют водяные завесы, орошение.

Предельно допустимая концентрация окислов азота в пересче­те на N0₂ - 0,00025 %.

Формальдегид (НСНО) — одна из ядовитых газообразных при­месей, выделяющихся совместно с СО и Ы0₂при работе ДВС.

Формальдегид бесцветен, удельный вес 1,04. Обладает резким удуш­ливым запахом, действует на слизистые оболочки и центральную нервную систему. Вызывает конъюнктивиты, насморк, бронхит. Хорошо растворяется в воде.

Предельно допустимая концентрация НСНО — 0,000037 %.

Акролеин (СН₂СНСНО) — бесцветная легколетучая жидкость с резким неприятным запахом пригорелых жиров. Образуется наряду с формальдегидом при работе ДВС в результате разложения дизель­ного топлива под действием высоких температур. В выхлопных га­зах акролеин находится в парообразном состоянии, пары его в 1,9 раза тяжелее воздуха. Встречаются в глубоких карьерах, где они могут скапливаться, особенно в безветренную погоду около авто­самосвалов и в кабинах водителей.

Акролеин весьма ядовит, пары его вызывают раздражение сли­зистых оболочек, головокружение, боли в животе, тошноту, рвоту и т. п. Десятиминутное пребывание в атмосфере, содержащей 0,014 % акролеина, смертельно.

Предельно допустимая концентрация акролеина — 0,000009 %.

Бензин. Пары бензина взрывчаты при концентрации от 1 до 6 % и ядовиты. Они тяжелее воздуха.

Легкие отравления возможны при содержании паров бензина в воздухе 5—10 мг/л. Острое отравление характеризуется состоянием опьянения, иногда с временными галлюцинациями, а также при­падками истерического характера. При хроническом отравлении наблюдаются головные боли, головокружение и другие симптомы.

Предельно допустимая концентрация паров бензина — 300 мг/м³.

Особенно опасен этилированный бензин. Для улучшения антиде- тонационных свойств бензина к нему прибавляют от 1,5 до 4 мл/кг этиловой жидкости РЬ(С₂Н₅)₄, которая представляет собой сильно ядовитое вещество, обладающее сладко-фруктовым запахом.

При попадании этиловой жидкости в организм в нем происхо­дит накопление соединений свинца, и при определенном количе­стве его возможно тяжелое заболевание.

Признаки отравления могут появиться за период от нескольких часов до нескольких суток с момента попадания этилированного бензина в организм.

Метиловый спирт. Отравление происходит только при приеме внутрь и может привести к полной слепоте или смерти. При слабых отравлениях, которые могут произойти при приеме 5—30 г метило­вого спирта, возникают общая слабость, головная боль, головокру­жение, тошнота, в тяжелых случаях — потеря сознания и падение сердечной деятельности. Смертельная доза 25—100 г в зависимости от индивидуальной чувствительности человека к метиловому спир­ту. Пары метилового спирта взрывчаты при концентрации 6,0—6,5 %.

Ртуть. Пары чистой ртути и пыль ртутных минералов (кроме киновари, которая трудно растворяется в соках организма) являют­ся ядовитыми. Поступает ртуть в организм через дыхательные пути. При быстром поступлении в организм паров ртути возможно ост­рое отравление, сопровождающееся кровавым поносом, рвотой и коликами в животе.