Экология и безопасность жизнедеятельности / Egorov - Posobiye po bezopasnosti zhiznedeyatelnosti 2003

Канцерогенные (бластомогенные) вещества, попадая в организм человека, вызывают развитие злокачественных опухолей. К их числу, прежде всего, относятся полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), мазут, гудрон, битум, масла, сажа, пыль асбеста.

Вещества, обладающие мутагенной активностью, влияющие на генетический аппарат зародышевых и соматических клеток организма. Мутационной активностью обладают этиленами, уретан, органические перекиси, иприт, формальдегид.

Вещества, влияющие на репродуктивную функцию (функцию воспроизведения потомства). К ним относятся бензол, сероуглерод, хлоропрен, свинец, сурьма, марганец, ядохимикаты, никотин, соединения ртути.

По степени воздействия на организм человека все вредные вещества подразделяются на четыре класса (ГОСТ 12.1.007-76).

1-й класс – вещества чрезвычайно опасные (3,4 – бенз(а)пирен, ртуть, свиней, озон, фосген и др. ).

2-й класс – вещества высокоопасные (оксиды азота, бензол, йод, марганец, медь, сероводород, едкие щелочи, хлор и др.).

3-й класс – вещества умеренно опасные (ацетон, ксилол, сернистый ангидрид, метиловый спирт и др.).

4-й класс – вещества малоопасные (аммиак, бензин, скипидар и др.). Производственная пыль является очень распространенным опасным и вредным

производственным фактором.

Пыль оказывает на организм человека фиброгенное раздражающее и токсическое действие.

Поражающее действие пыли определяется ее дисперсностью (размером частиц пыли). Наибольшей фиброгенной активностью обладают аэрозоли с частицами с частицами до 5 мкм и более всего с частицами 1…2 мкм, а также аэрозоли конденсации с частицами менее 0,3 …0,4 мкм, наиболее глубоко проникающие и задерживающиеся в легких.

Под предельно-допустимой концентрацией (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны принимают концентрацию, которая при ежедневной работе в течении 8 часов или при другой продолжительности (но не более 41 ч в неделю) во время всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдельные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Предельно-допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны приведены в ГОСТ 12.1.005-76, там же указаны их классы опасности.

Наиболее часто встречающиеся на промышленных предприятиях вредные вещества и их предельно-допустимые концентрации (ПДК) в воздухе рабочей зоны представлены в табл.5.6 [33].

Средства защиты работающих. Все средства защиты от производственных вредностей, направленные на их ликвидацию и снижение, принято подразделять на коллективные и индивидуальные. Последние используются как дополнение при недостаточной эффективности коллективных.

Кколлективным средствам защиты относятся:

-изменение технологического процесса с целью ликвидации уменьшения влияния вредного фактора, замена вредных веществ менее опасными и др.;

-рациональная планировка производственных помещений, механизация, автоматизация технологических процессов, герметизация оборудования;

361

-снижение вредности санитарно-техническими средствами: вентиляция, виброзвукоизоляция и др.;

-использование организационных, законодательных, санитарно-гигиенических и лечебно-профилактических средств.

Борьба должна вестись в направлении от источника вредности к путям передачи и далее - человеку.

Средства индивидуальной защиты предназначены для защиты как всего человека, так

иотдельных его органов и систем. Они выдаются рабочим бесплатно в соответствии с типовыми отраслевыми нормами.

Категории тяжести труда. О степени тяжести труда можно судить по реакциям и изменениям в организме человека. Они, в конечном счете служат показателем качества условий труда.

Различают три функциональных состояния организма человека: нормальное, пограничное (между нормой и патологией) и патологическое. Их можно использовать в качестве физиологической шкалы, позволяющей установить категорию тяжести любой работы. Так, были установлены основные категории тяжести работы.

Кпервой категории тяжести отнесены работы, выполняемые при оптимальных условиях внешней производственной среды и при оптимальной величине физической, умственной и нервно-эмоциональной нагрузки.

Ко второй относятся работы, выполненные в условиях, когда предельно-допустимые концентрации (ПДК) и предельно-допустимые уровни (ПДУ) вредных и опасных производственных факторов не превышают требований нормативно-технических документов. При этом работоспособность не нарушается, отклонений в состоянии здоровья, связанных с профессиональной деятельностью, не наблюдается в течение всего периода трудовой деятельности человека.

Ктретей отнесены работы, выполняемые в условиях, при которых у практически здоровых людей возникают реакции, свойственные пограничному состоянию организма. Наблюдается некоторое снижение производственных показателей. Улучшение условий труда

иотдыха сравнительно быстро устраняют отрицательные последствия.

Кчетвертой категории тяжести отнесены работы, при которых воздействие неблагоприятных (опасных и вредных) факторов приводит к формированию более глубокого пограничного состояния у практически здоровых людей. Большинство физиологических показателей при этом ухудшается, особенно в конце рабочих периодов (смены, недели).

Кпятой категории тяжести относятся работы, при которых в результате весьма неблагоприятных условий труда в конце рабочего периода формируется реакция, характерные для патологического функционального состояния организма у практически здоровых людей, исчезающие у большинства работников после полноценного отдыха. Однако у некоторых лиц они могут перейти в производственно обусловленные и профессиональные заболевания.

Таблица 5.6 Вредные вещества и их предельно-допустимые концентрации в воздухе рабочей зоны [33]

362

363

К шестой отнесены работы, выполняемые в особо неблагоприятных (критических) условиях труда. При этом патологические реакции развиваются очень быстро, могут иметь необратимый характер и нередко сопровождаются тяжелыми нарушениями функций жизненно важных органов.

5.3.2 Метеорологические условия производственной среды

Современный человек не всегда пребывает в комфортных или допустимых условиях. Опасные и даже чрезвычайные опасные условия жизнедеятельности пока вероятны в условиях техносферы. Отклонение от допустимых условий деятельности всегда сопровождаются воздействием негативных факторов на человека и принуждают его к толерантности, что отрицательно влияет на производительность труда, ухудшает самочувствие, приводит к травмам и заболеваниям, а иногда и к гибели людей.

Толерантность – способность организма переносить неблагоприятное влияние того или иного фактора среды.

О влиянии параметров микроклимата на самочувствие человека в состоянии покоя и при выполнении работ средней тяжести свидетельствуют следующие данные таблицы 5.7[1].

Таблица 5.7 Влиянии параметров микроклимата на самочувствие человека в состоянии покоя

и при выполнении работ средней тяжести[1]

С ростом температуры воздуха рабочей зоны сверхоптимального значения (16…18 С) снижается относительная работоспособность (таблица 5.8) [1].

Таблица 5.8 Влияние температуры воздуха рабочей зоны на относительную работоспособность [1]

Метеорологические условия производственных помещений определяются действующими на организм сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих поверхностей. В помещениях предприятий

364

метеорологические условия зависят от технологического процесса и от внешних погодных условий.

Температура воздуха оказывает большое влияние на самочувствие человека и производительность его труда. Она является основным фактором, раздражающим нервные окончания поверхностных частей тела. От температуры зависят глубина и частота дыхания, скорость циркуляции крови, характер кроветворения, интенсивность окислительных и биохимических процессов.

Одним из важных интегральных показателей теплового состояния организма является средняя температура тела (внутренних органов) значение которой порядка 36,5 °С. Она зависит от степени нарушения теплового баланса и уровня энергозатрат при выполнении физической работы. Максимально допустимая температура внутренних органов человека + 43 °С, минимальная - + 25 °С. Температура кожи которая играет основную роль в теплопередачи составляет 30…34 °С , при определенных условиях она может понижаться до 20 °С, а в некоторых случаях и ниже.

При повышении температуры окружающего воздуха происходит перегрев организма. При температуре 30 °С работоспособность человека начинает падать. Предельная температура вдыхаемого воздуха 116 °С, при которой человек в состоянии находится в течении нескольких минут.

При высокой температуре воздуха легко расходуются углеводы, жиры, разрушаются белки. Длительное воздействие высокой температуры особенно в сочетании с повышенной влажностью может привести к перегреву организма – гипертермии (температура тела 38…39 °С).

Перегрев тела наступает раньше, чем больше относительная влажность окружающего воздуха. Недостаточная влажность воздуха вследствие интенсивного испарения влаги со слизистых оболочек, и их пересыхания может оказать неблагоприятное воздействие на них и способствовать загрязнению болезнетворными микроорганизмами. Для длительного пребывания людей в закрытых помещениях рекомендуемая величина относительной влажности - 30…70 %.

Влажность воздуха оценивается содержанием в нем водных паров. Повышенная влажность воздуха приводит к нарушению терморегуляции организма человека (уменьшается отдача тепла за счет испарения пота), к его перегреванию при высокой температуре воздуха, ухудшает состояние и работоспособность.

Низкая относительная влажность воздуха приводит к ускорению отдачи тепла организмом человека за счет испарения пота, что неблагоприятно при низких температурах воздуха.

Величина потовыделения не зависит от недостатка воды в организме или от ее чрезмерного потребления. При потреблении воды вдвое большего потерянного количества наблюдается увеличение потовыделения всего на 6% по сравнению со случаем, когда вода

возмещалась на 100%.

Считается допустимым для человека снижение его массы на 2…3 % путем испарения влаги – обезвоживание организма. Обезвоживание на 6% влечет за собой нарушение умственной деятельности, снижение остроты зрения; испарение влаги на 15…20 % приводит к смертельному исходу. При больших потерях жидкости 8…10 л вымывается до 60 г поваренной соли ( общее содержание NaCl в организм человека около 140 г). Потери соли лишают кровь способности удерживать воду, что приводит к нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы.

365

Понижение температуры, увеличение подвижности и влажности воздуха приводят к охлаждению, а иногда переохлаждению организма человека гипотермии. Движение воздуха внутри производственных помещений вызывается естественной и механической вентиляцией, за счет возмущения воздушных потоков движущимся и вращающимся деталям. Большая скорость движения воздуха, особенно в холодный и переходный периоды года, приводит к сквознякам и, как следствие, к простудным заболеваниям.

Лучистая энергия выделяется в пространство в следствии сильного нагрева различного оборудования. Нагретые до 500 °С поверхности предметов излучают тепловые (инфракрасные) лучи с длиной волны 740…0,76 мкм, а при более высокой температуре видимые световые и ультрафиолетовые лучи. Инфракрасные лучи оказывают на организм человека в основном тепловое воздействие. В результате чего уменьшается кислородная насыщенность крови, понижается венозное давление, замедляется кровоток и как следствие наступает нарушение деятельности сердечно-сосудистой и нервной систем.

Коротковолновые лучи ( λ = 0,76…1,5 мкм) глубоко проникают в ткани и разогревают их, вызывая быструю утомляемость, понижение внимания, усиленное потовыделение, а при длительном облучении – тепловой удар. Длинноволновые лучи ( λ >1,5 мкм) в ткани не проникают и поглощаются в основном в эпидермисе кожи. Результатом их негативного воздействия на человека, может быть, ожог кожи и глаз. Наиболее частыми и тяжелыми поражениями глаз вследствие воздействия инфракрасных лучей длинноволнового диапазона является катаракта глаз.

Время пребывания в зоне теплового облучения лимитируется в первую очередь температурой кожи 40…45 °С. Тепловое облучение интенсивностью до 350 Вт/м2 не вызывает неприятного ощущения, при интенсивности 1050 Вт/м2 уже через 3..5 мин на поверхности кожи появляется неприятное жжение (температура кожи повышается на 8…10 °С), а при 3500 Вт/м2 уже через несколько секунд возможны ожоги.

При сварочных работах на работающих воздействуют инфракрасные лучи с длиной волны 0,72 -1,5 мкм (лучи Фохта), которые вызывают катаракту глаз.

инфракрасного излучения. Классификация. Общие технические требования”).

Атмосферное давление оказывает существенное влияние на процесс дыхания и самочувствие человека. Если без воды и пищи человек может прожить несколько дней, то без кислорода – всего несколько минут. Главным органом дыхания человека, посредством которого осуществляется газообмен с окружающей средой (в основном О2 и СО2), является трахибронхиальное дерево и большое число легочных пузырей (альвеол), стенки которых пронизаны густой сетью капиллярных сосудов. Через стенки альвеол кислород поступает в кровь для питания тканей организма. Интенсивность диффузии кислорода в кровь определяется парциальным давлением кислорода в альвеолярном воздухе (po2 мм рт.ст.). Эффективная диффузия кислорода в кровь происходит при значениях парциального давления кислорода 95…120 мм рт.ст. При низкой диффузии кислорода в кровь может наступить кислородное голодание – гипоксия.

Исследования показали, что удовлетворительное самочувствие человека при дыхании воздухом сохраняется до высоты 4 км, чистым кислородом до высоты около 12 км. При нахождении человека на высоте более 4 км необходимо применять кислородные маски, скафандры, либо герметизацию аппарата. При разгерметизации аппарата и резком снижении давления в нем происходит процесс, который называется взрывной декомпрессией. Эффект воздействия взрывной декомпрессии на организм зависит от начального значения и скорости

366

понижения давления, от сопротивления дыхательных путей человека и общего состояния организма. Установившееся давление после взрывной декомпрессии может привести к высотному метеоризму и высотным эмфиземам. Высотный метеоризм – это расширение газов, имеющихся в свободных полостях тела человека. Высотные эмфиземы, или высотные боли – это переход газа из растворенного состояние в газообразное.

Параметры метеорологических условий. К метеорологическим условиям, определяющим микроклимат производственной среды, относятся температура воздуха, °С; его относительная влажность, %; подвижность воздуха на рабочем месте, м/с; тепловое излучение, Вт/м2. Эти параметры влияют на тепловое самочувствие человека, зависящее от двух взаимосвязанных процессов - теплопродукции и теплоотдачи.

Величина теплопродукции в организме человека определяется степенью физического напряжения человека и составляет от 75 до 400 ккал/ч, в том числе до 150 ккал/ч (172 Дж/с) - при легкой физической работе; от 150 до 250 ккал/ч (172-293 Дж/с) - при работе средней, тяжести и свыше 250 ккал/ч (293 Дж/с) - при тяжелой физической работе.

Для сохранения постоянства температуры тела теплопродукция должна сопровождаться соответствующей теплоотдачей.

Теплообмен между человеком и окружающей средой осуществляется конвекцией Qк в результате омывания тела воздухом, теплопроводностью Qт, излучением на окружающие поверхности Qл, и в процессе тепломассообмена (Qтм = Qп + Qд), при испарении влаги, выводимой на поверхности кожи потовыми железами Qп и при дыхании Qд;

Qт = Qк + Qт + Qл + Qтм

Конвективный теплообмен определяется законом Ньютона:

Qk =αk Fэ(tпов −tос),

где αk - коэффициент теплоотдачи конвекцией; при нормальных параметрах микроклимата αk = 4,06 Вт/(м2 °С); tпов - температура поверхности тела человека (для расчетов принимаем: 27,7 °С – зимой и 31,5 °С – летом); tос - температура воздуха, омывающего тело человека; Fэ - эффективная поверхность тела человека (которая зависит от положения тела в

пространстве и составляет приблизительно 50…80 % геометрической внешней поверхности тела человека для расчетов принимается – 1,8 м2);

Передача теплоты конвекцией тем больше, чем ниже температура окружающей среды и чем выше скорость движения воздуха. Заметное влияние оказывает и относительная влажность воздуха, так как коэффициент теплопроводности воздуха является функцией атмосферного давления и влагосодержания воздуха. Таким образом величина и направление конвективного теплообмена человека с окружающей средой определяется температурой окружающей среды, атмосферным давлением, подвижность и влагосодержанием воздуха,

т.е. Qк = f(tос; В; w;ϕ ).

Передачу теплоты теплопроводностью можно описать уравнением Фурье:

QТ = ∆λ0 Fэ (tпов − tос ),

0

где λ0 - коэффициент теплопроводности тканей одежды человека, Вт/(м °С); ∆0 - толщина

367

одежды человека м.

Лучистый поток при теплообмене излучением тем больше, чем ниже температура окружающих человека поверхностей. Он может быть определен с помощью закона Стефана

– Больцмана:

где спр – приведенный коэффициент излучения, Вт/(м2 К4); F1 – площадь поверхности, излучающей лучистый поток, м2; ψ1−2 - коэффициент облучаемости, зависящий от

расположения и размеров поверхностей F1 и F2 и показывающий долю лучистого потока, приходящуюся на поверхность F2 от всего потока, излучаемого поверхностью F1; Т1 – средняя температура поверхности тела и одежды человека, К; Т2 – средняя температура окружающих поверхностей, К.

Для практических расчетов в в диапазоне температур окружающих человека предметов 10…60 °С приведенный коэффициент излучения спр ≈ 4,9 Вт/(м2 К4), коэффициент облучаемости ψ1−2 = 1,0.

Значение лучистого потока зависит в основном от степени чернотыε и от температуры окружающих человека предметов, т.е. Qл = f (Tоп ;ε ) .

Количество теплоты, отдаваемое человеком в окружающее среду при испарении влаги, выводимой на поверхность потовыми железами,

Qп = Gпr

где Gп – масса выделяемой и испаряющейся влаги, кг/с; r – скрытая теплота испарения выделяющейся влаги, Дж/кг.

Данные о потовыделении в зависимости от температуры воздуха и физической нагрузки человека приведены в таблице 5.9 [1].

Таблице 5.9. Зависимость потовыделения от температуры воздуха и физической нагрузки человека [1]

Количество теплоты, отдаваемой в окружающий воздух с поверхности тела при испарении пота, зависит не только от температуры воздуха и интенсивности работы, выполняемой человеком, но и от скорости окружающего воздуха и его относительной влажности, т.е. Qп = f(tос; В; w; ϕ ; J), где J – интенсивность труда, производимого

человеком, Вт.

Зависимость теплоотдачи и потоотделения от температуры воздуха приведена на рис. 5.4, а, б.

368

Теплоотдача организма человека в окружающую среду происходит конвекцией, излучением и испарением влаги с поверхности тела. Исследованиями установлено, что величина теплоотдачи через кожу составляет: конвекцией – 25 %; излучением – 50 %; испарением – 10 % (испарительное охлаждение).

Существенное влияние на интенсивность теплоотдачи оказывает изменение температуры воздуха, скорости его движения и относительной влажности.

Рис.5.5. .Номограмма для определения эффективной температуры и зоны комфорта

Повышенная температура воздуха, особенно в сочетании с повышенной температурой ограждений (30…33°С), тормозит теплоотдачу конвекцией и излучением; резко возрастает испарительное охлаждение. При таких условиях внешней среды организм человека за смену теряет 10...15 л воды, а вместе с ней минеральные соли. Результатом являемся обессолившие организма и, как следствие, возникновение судорожной болезни. При сочетании высокой температуры с повышенной влажностью воздуха тормозится испарительное охлаждение. При интенсивной физической работе в таких производственных условиях может произойти перегревание организма работающего, которое ведет к тепловому удару.

Понижение температуры воздуха ведет к спазмам кровеносных сосудов, переохлаждению поверхности кожи и слизистой оболочки и, как следствие, появлению простудных заболеваний, обморожений.

Повышение подвижности воздуха при высокой температуре благоприятно лишь до тех пор, пока существует перепад между температурой воздуха и кожи: чем больше перепад

370