Методы, принципы и средства борьбы и защиты от пылей

Quot;Исследование запыленности воздушной среды

в производственных помещениях"

ЦЕЛИ РАБОТЫ

Целями лабораторной работы являются:

- определение концентрации пыли в воздухе весовым методом и оценка полученного результата;

- оценка класса условий труда по найденному показателю вредности в соответствии с требованиями санитарно-гигиенических норм.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Промышленная пыль - это образующиеся в процессе производства мельчайшие частицы твердого вещества, которые, поступая в воздух, находятся в нем более или менее длительное время во взвешенном состоянии. Пыли также называют аэрозолями*.

Пыль выделяется в результате измельчения твердых веществ (при дроблении, размоле, очистке, литья, шлифовке и полировке изделий и т. д.). Превращение различных материалов в порошкообразное состояние перед их переработкой составляет основную операцию при производстве строительных материалов, керамики, стекла, при обогащении руд, в порошковой металлургии. Почти все твердые топлива сжигаются также в пылеобразном состоянии. Значительное количество порошкообразных материалов в процессе их изготовления, транспортирования, хранения и переработки под действием воздушных потоков переходит в аэрозольное состояние.

Пыль, продолжительное время находясь в воздухе, представляет один из вредных и опасных факторов производственной среды.

Пыли твёрдых веществ и материалов, способных гореть, также может воспламеняться и при определенных концентрациях в смеси с воздухом взрываться.

Наиболее выраженное негативное влияние пыль оказывает на органы дыхания, зрения, слуха и кожные покровы человека.

Характер и последствия воздействия пыли на человека главным образом зависят от её химического и дисперсного состава и концентрации в воздухе. В производственных условиях при воздействии пыли на органы дыхания у человека могут развиваться профессиональные заболевания - пневмокониозы**.

*Аэрозоли (от греч. aer – воздух и нем. sol – раствор) – коллоидные системы, состоящие из дисперсной фазы (твердых или жидких частиц диаметром 0,1-0,001 мкм), взвешенной в газовой (обычно - воздушной) дисперсионной среде.

**Пневмокониозы (от греч . pneumon - легкие и konia - пыль) группа хронических профессиональных заболеваний легких, обусловленных длительным вдыханием производственной пыли.

К числу наиболее опасных разновидностей пневмокониозов относят:

- силикозы, возникающие при воздействии пылей, содержащих в своем составе кварц (ангидрид кремниевой кислоты в свободном состоянии);

- силикатозы, возникающие от проникновения в дыхательные пути SiO₂ в связном состоянии в виде кремниевой кислоты;

- антракозы – заболевания от каменноугольной пыли, антрацита;

- асбестозы – от асбестовой пыли;

- сидерозы – от железистой пыли и др.

К ядовитым относят пыли содержащие в своем составе свинец, ртуть, мышьяк и др.

Пыль также влияет на санитарное состояние производственных помещений, территории предприятий и жилых массивов, городов и рабочих поселков.

Гигиенические требования к состоянию воздушной среды в производственных помещениях установлены в целом ряде нормативных документов [1-4]. Так ГОСТ 12.1.005 и ГН 2.2.5.686 устанавливают класс опасности и предельно допустимую концентрацию в воздухе рабочей зоны (ПДК), мг/м³ для более 2250 вредных веществ (см. табл. 3.1).

Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны- это такая концентрация, которая при ежедневной работе (кроме выходных дней) в течение 8 часов в смену и не более 40 часов в неделю не вызывает у работающего каких-либо заболеваний или отклонений от нормы в состоянии здоровья, которые могли бы быть обнаружены современными медицинскими методами исследования непосредственно во время работы или в отдаленные сроки.

Рабочая зона - пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на котором находятся места постоянного или временного (непостоянного) пребывания работающих.

Постоянное рабочее место - место, на котором работающий находится большую часть своего рабочего времени (более 50% или более 2 часов непрерывно). Если при этом работа осуществляется в различных пунктах рабочей зоны, постоянным рабочим местом считается вся рабочая зона.

ПДК для большинства веществ, приведённых в ГН 2.2.5.686, установлены максимально разовые (ПДК_М.Р.). Для высококумулятивных веществ, наряду с максимальной, установлена среднесменная ПДК (ПДК_С.С.) - средняя концентрация, полученная при непрерывном или прерывистом отборе проб воздуха при суммарном времени не менее 75% продолжительности рабочей смены или концентрация средневзвешенная во времени длительности всей смены в зоне дыхания работающих (пространство радиусом 0,5 м от лица человека) на местах постоянного или временного их пребывания.

В течение смены продолжительность действия на работающего концентрации, равной максимальной разовой ПДК, не должна превышать 15 минут и 30 минут - для аэрозолей преимущественно фиброгенного действия и она может повторяться не чаще 4 раз в смену.

Таблица 3.1.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) некоторых аэрозолей в воздухе рабочей зоны(извлечение из ГН 2.2.5.686)

№	Наименование веществ	Величина ПДК, мг/м3	Класс опасности	Особенности действия на организм
	Алмазы природные и искусственные			ф
	Алюминий и его сплавы (в пересчете на Al)			ф
	Алюминия оксид в виде аэрозоля конденсации			ф
	Абразивный порошок из медеплавильного шлака			ф
	Асбестоцемент			Ф,К
	Вольфрам			ф
	Винилхлорид	5/1		К
	Глинозем			ф
	Железо триоксид			ф
	Зола			ф
	Кремний диоксид аморфный и стеклообразный в виде аэрозоля дезинтеграции (диатомит, кварцевое стекло, плавленый кварц, трепел)			ф
	Кремния диоксид кристаллический (кварц, кристобалит, тридимит) при содержании в пыли более 70% (кварцит, динас и др.).			Ф
	Кремния двуокись кристаллическая при содержании ее в пыли до 70% (гранит, слюда-сырец, углепородная пыль и др.)			ф
	Марганец в сварочных аэрозолях при его содержании: до 20% от 20 до 30%	0,2 0,1
	Медь	1/0,5
	Молибден	3/0,5
	Моющие синтетические средства Био-С, Лотос, Лотос - автомат, Ока, Эра, Эра-А, Юка			А

Окончание табл. 3.1.

	Никель, никель оксиды, сульфиды и смеси соединений никеля (файнштейн, никелевый концентрат и агломерат, оборотная пыль очистных устройств) (по никелю)	0,5		К,А
	Поливинилхлорид
	Полиэтилен
	Пыль растительного и животного происхождения: а) с примесью диоксида кремния от 2 до 10% б) зерновая в) лубяная, хлопчатобумажная хлопковая, льняная, шерстяная, пуховая и др. (с примесью диоксида кремния более10%) г) мучная, древесная и др. (с примесью диоксида кремния менее 2%)			А,Ф А,Ф   А,Ф   А,Ф
		Сажи черные промышленные с содержанием бенз(а)пирена не более 35 мг/кг
		Сера			ф
		Силикатсодержащие пыли, силикаты, алюмосиликаты: а) асбесты природные (хризотил, антофиллит, актинолит, тремолит, магнезиарфведсонит) и синтетические асбесты, а так же смешанные асбестопородные пыли при содержании в них асбеста более 20% б) асбестопородные пыли при содержании в них асбеста от 10 до 20% в) пыль стекла и стеклянных строительных материалов	2/0,5   2/1		Ф,К   Ф,К   Ф,К
		Цемент
		Чай
		Чугун			ф

Примечания: 1.По степени воздействия на организм человека вредные вещества подразделены на четыре класса опасности:

1 - вещества чрезвычайно опасные,

2 - вещества высоко опасные,

3 - вещества умеренно опасные,

4 - вещества мало опасные,

в соответствии с классификацией ГОСТ 12.1.007-76. "ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности".

2.Если в столбце 4 приведены две величины, то это означает, что в числителе максимальная разовая, а в знаменателе - среднесменная ПДК.

3. В столбце 5 использованы следующие обозначения:

А - вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях,

К - канцерогены,

Ф - аэрозоли преимущественно фиброгенного действия.

Для отдельных 494 веществ в гигиенических нормативах ГН 2.2.5.685 установлены ориентировочно безопасные уровни воздействия (ОБУВ, мг/м³) вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Через каждые 3 года ОБУВ подлежат пересмотру.

Для веществ, проникающих в организм человека через кожный покров, гигиенические нормативы (ГН 2.2.5.563) устанавливают предельно допустимый уровень (ПДУ) загрязнения вредными веществами кожного покрова, выражаемый в мг/см².

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия (действуют на одни и те же системы организма) сумма отношений фактических концентраций каждого из них (К₁, К₂,…,К_n) в воздухе и их ПДК (ПДК₁, ПДК₂,…,ПДК_n) не должна превышать единицы:

(3.1)

Перечень веществ однонаправленного действия приведен в [7, табл. П.9].

Действие пылей на организм человека кроме концентрации зависит также от продолжительности их воздействия на человека.

Так, для оценки степени воздействия на органы дыхания работающих аэрозолей преимущественно фиброгенного действия (АПФД) определяют пылевую нагрузку за весь период реального или предполагаемого контакта с фактором, т. е. величину дозы пыли, которую рабочий вдыхает за весь период профессионального контакта с пылью:

ПH = K ´ N ´ T ´ Q,(3.2)

где: К - фактическая среднесменная концентрация пыли в зоне дыхания работника, мг/м³;

N - число рабочих смен в календарном году;

Т - количество лет контакта с пылевым фактором;

Q - объем легочной вентиляции за смену, м³ (рекомендуется использование следующих усредненных величин объемов легочной вентиляции, которые зависят от уровня энергозатрат и соответственно категорий работ согласно СанПиН 2.2.4.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений":

· для работ категорий Iа-Iб объем легочной вентиляции за смену - 4 м³;

· для работ категорий IIa-II6 -7м³;

· для работ категории III - 10 м³).

Полученные значения фактической ПН сравнивают с величиной контрольной пылевой нагрузки (КПН), сформировавшейся при условии соблюдения среднесменной предельно допустимой концентрации пыли в течение всего периода профессионального контакта с пылевым фактором. Значение КПН рассчитывают в зависимости от фактического или предполагаемого стажа работы, ПДК пыли и категории работ:

КПН = ПДК_С.С. ´ N ´ T ´ Q, , (3.3)

где ПДК_C.С. - среднесменная предельно допустимая концентрация пыли в зоне дыхания* работника, мг/м³.

При соответствии фактической пылевой нагрузки контрольному уровню условия труда относят к допустимому классу вредности условий труда и подтверждают безопасность продолжения работы в тех же условиях.

Классификация условий труда по показателям вредности приведена в Руководстве [6].

Кратность превышения контрольных пылевых нагрузок указывает на класс вредности условий труда по данному фактору (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Классы условий труда в зависимости от содержания в воздухе рабочей зоны аэрозолей преимущественно фиброгенного действия (АПФД) и пылевых нагрузок на органы дыхания (кратность превышения ПДК и КПН)

Показатель	Класс условий труда
Допус-тимый	Вредный	Опасный (экстремальный)**
	3.1	3.2	3.3	3.4
Превышение ПДК, раз
Концентрация пыли	≤ ПДК	1,1-2,0	2,1-5,0	5,1-10,0	> 10,0
Превышение КПН, раз
Пылевая нагрузка (ПН)*	≤ КПН	1,1-2.0	2,1-5,0	5,1-10,0	> 10,0
Пылевая нагрузка для пылей с выраженным фиброгенным действием (ПДК£1 мг/м3), а также для асбестсодержащих пылей	≤ КПН	1,1-1,5	1,6-3,0	3,1-5,0	> 5,0

* За исключением пылей, обладающих выраженным фиброгенным действием и имеющих ПДК 1 мг/м³ и менее, а также для асбестсодержащих пылей.

** Органическая пыль в концентрациях, превышающих 200-400 мг/м³, представляет опасность для возникновения пожаров и взрывов.

МЕТОДЫ, ПРИНЦИПЫ И СРЕДСТВА БОРЬБЫ И ЗАЩИТЫ ОТ ПЫЛЕЙ

С основными понятиями о методах и принципах обеспечения безопасности можно ознакомиться по пособию [7 c.11-20].

Наиболее распространенными из известных принципов, методов и средств профилактики профессиональных заболеваний, связанных с воздействием пылей являются следующие:

- замену вредных веществ в производстве наименее вредными, выпуск конечных продуктов в не пылящих формах (принцип ликвидации или снижения опасности);

- применение технологических процессов и оборудования, снижающих или исключающих пылеобразование, в том числе: перевод с твердого топлива на жидкое и газообразное; замена пламённых нагревательных печей на электрические и индуктивные; внедрение микрокапсулирования, гранулирования и гидротранспорта пылящих материалов; замена пескоструйных аппаратов на электрогидравлические и др. (принцип ликвидации или снижения опасности);

- предупреждение пылеобразования при разрушении, дроблении, измельчении и обработке пылящих материалов, продуктов и предметов путем их увлажнения и орошения водой, смачивающими растворами или пеной (принцип ликвидации или снижения опасности);

- коагуляция и осаждение из воздуха рабочей зоны паром или водой (пылесмачивающими водными растворами), диспергированной с помощью оросителей и туманообразователей (принцип ликвидации или снижения опасности);

- предупреждение проникновения пыли в воздух рабочей зоны и окружающую атмосферу, в том числе надежная герметизация мест пылеобразования, аспирация выделяющейся пыли и её укрупнение или подавление в специальных аппаратах: циклонах (гидроциклонах), пылеосадительных камерах, электрофильтрах, инерционных камерах и фильтрах различной конструкции (рукавных, каркасных, рулонных, металлических, масляных и др.) (принцип герметизации);

- снижение концентрации пыли в воздухе рабочей зоны до уровня ПДК, удалением загрязнённого и подачей чистого (очищенного) воздуха в помещение за счет общеобменной вентиляции (принцип нормирования). Необходимое в этом случае количество подаваемого в помещения воздуха можно определить по формуле:

, (3.4)

где: L - объем приточного или удаляемого воздуха, м³/ч; q - интенсивность образования пыли и ее поступления в воздух рабочей зоны, г/ч (определяется экспериментально или принимается по расчетам и справочным данным); ПДК - предельно допустимая концентрация данной пыли в воздухе рабочей зоны, мг/м³; К_ПР - концентрация пыли в приточном воздухе, мг/м³ (согласно санитарным нормам допускается принимать не более 30% от ПДК_Р,З, т.е. К_ПР £ 0,3 ПДК);

- устранение контакта людей с запыленным воздухом за счет механизации и автоматизации производственных процессов, дистанционного управления, применения автоматических манипуляторов, промышленных роботов (принцип замены оператора);

- контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны в сроки, установленные госсанэпиднадзором (принцип контроля);

- применение спецодежды (халаты, комбинезоны и т.п.) и средств индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) с помощью противопылевых респираторов типа "Лепесток-40", "Лепесток-5", "Астра-2", ШБ-2, Ф-62Ш, У-2К и др. (метод адаптации человека к среде, где присутствует опасность). При этом использование СИЗ уменьшает уровень профессионального риска повреждения здоровья, но не изменяет класс условий труда работающих;

- включение в стандарты или технические условия на сырье, продукты и материалы токсикологических характеристик вредных веществ (принцип нормирования); включение данных токсикологических характеристик вредных веществ в технологические регламенты; специальную подготовку и инструктаж обслуживающего персонала (принцип информации);

- проведение предварительных и периодических медицинских осмотров лиц, имеющих контакт с вредными веществами (метод адаптации человека к среде, где присутствует опасность);

- уменьшение вредного действия пылей на работающих за счет снижения времени их действия: введение внутрисменных перерывов, сокращение рабочего дня, увеличение продолжительности отпуска, ограничение стажа работы в данных условиях (принцип защиты временем).

Для оценки возможности продолжения работы в конкретных условиях труда, расчета допустимого стажа работы в этих условиях (для вновь принимаемых на работу) проводят сопоставление фактических и контрольных уровней пылевой нагрузки.

В том случае, когда фактические ПН не превышают КПН, подтверждается возможность продолжения работы в тех же условиях.

При превышении КПН необходимо рассчитать стаж работы (Т₁), при котором ПН не будет превышать КПН. При этом КПН рекомендуется определять за средний рабочий стаж, равный 25 годам. В тех случаях, когда продолжительность работы более 25 лет, расчет производят, исходя из реального стажа работы.

, (3.5)

где Т₁ - допустимый стаж работы в данных условиях;

КПН₂₅ - контрольная пылевая нагрузка за 25 лет работы в условиях соблюдения ПДК, мг.

К - фактическая среднесменная концентрация пыли в зоне дыхания работника, мг/м³;

N - число рабочих смен в календарном году;

Т - количество лет контакта с пылевым фактором;

Q - объем легочной вентиляции за смену, м³ (рекомендуется использование следующих усредненных величин объемов легочной вентиляции, которые зависят от уровня энергозатрат и соответственно категорий работ согласно СанПиН 2.2.4.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений":

· для работ категорий Iа-Iб объем легочной вентиляции за смену - 4 м³;

· для работ категорий IIa-II6 -7м³;

· для работ категории III - 10 м³).

При этом значение К принимается как средневзвешенная величина за все периоды работы:

, (3.6)

где: К₁, К₂ - фактические среднесменные концентрации за отдельные периоды работы, мг/м³; t₁ – t_n - периоды работы, за время которых фактические концентрации пыли были постоянны, год.

Аналогично за все периоды работы рассчитывается величина Q.

В случае изменения уровней запыленности воздуха рабочей зоны или категории работ (объема легочной вентиляции за смену) фактическая пылевую нагрузку рассчитывают как сумму фактических пылевых нагрузок за каждый период, когда указанные показатели были постоянными. При расчете контрольной пылевой нагрузки также учитывают изменение категории работ в различные периоды времени.