Определение содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны
Одним из необходимых условий здорового и высокопроизводительного труда является обеспечение чистоты воздуха в любом помещении, в том числе в рабочей зоне помещений
Воздух рабочей зоны производственного помещения должен соответствовать санитарно-гигиеническим требованиям по содержанию вредных веществ: газа, пара, аэрозолей, частиц пыли, [1; 2]
Вредные вещества — вещества, которые при контакте с организмом человека могут вызвать профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья.
По степени воздействия на организм человека вредные вещества в соответствии с классификацией ГОСТ 12.1.007-76 «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» подразделены на 4 класса опасности:
1 –чрезвычайно опасные вещества, ПДК < 0,1мг/м3, например, свинец, ртуть, озон;
2-высоко опасные вещества, ПДК = 0,1…1,0 мг/м3, например, марганец, хлор, азотная кислота;
3 –умеренно опасные, ПДК = 1,0…10 мг/м3, например, азота диоксид, метиловый спирт, сернистый ангидрид;
4- малоопасные, ПДК > 10 мг/м3, например, угарный газ, ацетон, аммиак.
(табл. 8) [3].
В результате производственной деятельности в воздушную среду могут поступать различные вредные вещества в виде паров, газов, пыли. Вредное вещество – это вещество, которое при контакте с организмом человека может вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, как в процессе работы, так и в последующие сроки жизни настоящего и будущего поколений.
Пары, газы, жидкости, аэрозоли, соединения, смеси при контакте с организмом человека могут вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования как в процессе контакта с ним, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Воздействие вредных веществ на человека может сопровождаться отравлениями и травмами.
В настоящее время известно около 7 млн. химических веществ и соединений, из которых 60 тыс. находят применение в деятельности человека в виде пищевых добавок, лекарств, препаратов бытовой химии.
Химические вещества классифицируются на:
- промышленные яды, используемые в производстве: органические растворители (дихлорэтан), топливо (пропан, бутан), красители (анилин);
-ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве: пестициды;
- лекарственные средства (аспирин);
- бытовые химикаты, применяемые в виде пищевых добавок (уксус),
- средства санитарии, личной гигиены, косметики;
- биологические растительные и животные яды, которые содержатся в растениях (аконит, цикута), в грибах (мухомор), у животных (змеи) и насекомых (пчелы);
- отравляющие вещества (ОБ) – зарин, иприт, фосген
Таблица 8
Показатели токсичности вредных веществ
| Показатели | Норма для классов опасности | |||
| Предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3 | Менее 0,1 | 0,1-1,0 | 1,1-10,0 | Более 10,0 |
| Средняя смертельная доза при введении в желудок,г/кг | Менее 15 | 15-150 | 151-5000 | Более 5000 |
| Средняя смертельная доза при нанесении на кожу,мг/кг | Менее 100 | 100-500 | 501-2500 | Более 2500 |
| Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/м3 | Менее 500 | 500-5000 | 5001-50000 | Более 50000 |
| Коэффициент возможности ингаляционного отравления | Более 300 | 300-30 | 29-3 | Менее 3 |
| Зона острого действия | Менее 6,0 | 6,0-18,0 | 18,1-54,0 | Более 54,0 |
| Зона хронического действия | Более 10,0 | 10,0-5,0 | 4,9-2,5 | Менее 2,5 |
В организм вредные химические вещества могут проникать через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и неповрежденную кожу. Однако основным путем поступления являются легкие. Помимо острых и хронических профессиональных отравлений, промышленные яды могут быть причиной понижения устойчивости организма и повышенной общей заболеваемости.
Вредные вещества также подразделяются:
По характеру воздействия на организм человека: общетоксические — вызывающие отравление всего организма (оксид углерода, цианистые соединения, свинец, ртуть, бензол, мышьяк и его соединения); раздражающие — вызывающие раздражение дыхательного тракта и слизистых оболочек (хлор, аммиак, сернистый газ, фтористый водород, оксиды азота, озон, ацетон и др.); сенсибилизирующие — действующие как аллергены (формальдегид, различные растворители и лаки на основе нитро- и нитрозосоединений и др.); канцерогенные — вызывающие раковые заболевания(никель и его соединения, амины, окислы хрома, асбест др.); мутагенные — приводящие к изменению наследственной информации (свинец, марганец, радиоактивные вещества и др.); влияющие на репродуктивную (детородную) функцию (ртуть, свинец, марганец, стирол, радиоактивные вещества и др.) [4].
Требование полного отсутствия вредных веществ в зоне дыхания работающих часто невыполнимо, поэтому особую важность приобретает гигиеническое нормирование, т. Е. ограничение содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны до предельно допустимых концентраций. Гигиенические нормативы 2.25.1313-03 «Предельно допустимые концентрации в воздухе рабочей зоны» устанавливают ПДК вредных веществ в рабочей зоне ПДКрз.
Предельно-допустимая концентрация вредных веществ в воздухе рабочей зоны (ПДК, мг/м3) – это концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч или другой продолжительности, но не более 41 ч в неделю в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в процессе работы или отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Максимально разовая предельно допустимая концентрация ПДКmax – это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна вызывать при вдыхании его в течении 30 мин рефлекторных реакций в организме человека (ощущение запаха, изменение световой чувствительности глаз и др.)
Среднесуточная ПДКс.с. – это такая концентрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воздействия при неопределенно долгом (годы) воздействии.
Содержание вредных веществ в воздухе регламентируется ГОСТ 12.1.005 – 88 «ССБТ Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны», СниП, отраслевыми правилами.
Установлены предельно допустимые концентрации вредных веществ qпдк (мг/м3) в воздухе рабочей зоны производственных помещений. В качестве примера в табл. 9 приведены нормативные данные для ряда веществ (всего нормируется более 700 веществ).
Основными путями поступления вредных веществ в организм человека являются: ингаляционный (через органы дыхания), пероралъный (через желудочно-кишечный тракт) и непосредственно через неповрежденную кожу и слизистые оболочки.
Статистика профессиональных заболеваний показывает, что до 90% всех производственных отравлений связано с ингаляцией вредных веществ.
Результатом воздействия вредных веществ могут быть острые и хронические отравления.
Таблица 9
Предельно допустимые концентрации веществ
| Вещество | Величина ПДК, мг/м3 | Класс опасности | Агрегатное состояние |
| Свинец | Аэрозоль | ||
| Марганец | Аэрозоль | ||
| Озон | пары и (или) газы | ||
| Хлор | пары и (или) газы | ||
| Соляная кислота | пары и (или) газы | ||
| Кремнеземсодержащие пыли | Аэрозоль | ||
| Окись углерода, аммиак | пары и (или) газы | ||
| Топливный бензин | пары и (или) газы | ||
| ацетон | пары и (или) газы |
Отравленияявляются наиболее неблагоприятной формой негативного воздействия токсичных веществ на человека. Они могут протекать в острой и хронической формах.
Острые отравлениячаще бывают групповыми и происходят в результате аварий, поломок оборудования или грубых нарушений требований безопасности; они характеризуются кратковременностью действия ядов, не более чем в течение одной смены; поступлением в организм вредного вещества в относительно больших количествах – при высоких концентрациях в воздухе, ошибочном приеме внутрь, сильном загрязнении кожных покровов.
Хронические отравлениявозникают постепенно, при длительном поступлении яда в организм в относительно небольших количествах. Отравления развиваются вследствие накопления массы вредного вещества в организме (материальная кумуляция) или вызываемых ими нарушений в организме (фунциональная кумуляция).
Токсический эффект воздействия вредных веществ зависит от физиологических особенностей человека. К некоторым ядам более чувствителен женский организм, к другим — мужской.
Характер и тяжесть выполняемой работы также влияют на восприимчивость организма к ядам. При тяжелой физической работе активизируются дыхание, кровообращение и потовыделение, что усиливает процесс проникновения ядовитых веществ в организм человека.
Помимо перечисленного результат воздействия токсических веществ зависит от таких производственных факторов, как метеорологические условия, изменение барометрического давления, шум и вибрация. В большинстве случаев они увеличивают опасность отравления из-за функциональных изменений в организме и изменения токсических свойств самих веществ.
Человек в условиях современного производства часто подвергается комбинированному действию вредных веществ, а также воздействию негативных факторов другой природы (физических – шуму, вибрации, электромагнитным и ионизирующим излучениям). При этом возникает эффект сочетанного (при одновременном действии негативных факторов различной природы) или комбинированного (при одновременном действии нескольких химических веществ) действия химических веществ.
Комбинированное действие – это одновременное или последовательное действие на организм нескольких веществ при одном и том же пути их поступления в организм..
Многие загрязняющие вещества, содержащиеся в выбросах промышленных предприятий и других источников загрязнения, обладают сходным токсическим действием на живые организмы. Кроме того, ряд веществ может усиливать свою токсичность в присутствии других. Это явление называют эффектом суммации вредного вещества.
Суммация (аддитивное действие) – суммарный эффект действия смеси равен сумме эффектов входящих в смесь компонентов. Суммация характерна для веществ общенаправленного действия, когда вещества оказывают одинаковое воздействие на одни и те же системы организма (например, смеси углеводородов);
Для гигиенической оценки воздушной среды при совместном присутствии в воздухе нескольких веществ, обладающих суммацией действия, сумма их концентраций не должна превышать единицу, т. е.
С1 / ПДК1 + С2 / ПДК2 +…+Сn / ПДКn ≤ 1(1)
где С1 , С 2, С n - концентрации каждого вещества в воздухе, обладающих эффектом суммации, мг/м3
ПДК1 …ПДКn – соответствующие им предельно допустимые концентрации этих веществ, мг/м3
Действие вредных веществ на организм человека кроме концентрации зависит также от продолжительности их воздействия на человека.
Так, для оценки степени воздействия на органы дыхания работающих аэрозолей вредного преимущественно фиброгенного действия (АВФД) определяют нагрузку вредного вещества (НВВ) за весь период реального или предполагаемого контакта с ним, т. е. величину дозы вещества, которую человек вдыхает за весь период профессионального контакта с вредным веществом:
HВВ = K ´ N ´ T ´ Q, (2)
где: К - фактическая среднесменная концентрация вредного вещества в зоне дыхания работающего человека, мг/м3; N - число рабочих дней в календарном году; Т - количество лет контакта с вредным веществом; Q - объем легочной вентиляции за рабочиц день, 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 НВВ сравнивают с величиной контрольной нагрузки вредных веществ (КНВВ), сформировавшейся при условии соблюдения среднесменной предельно допустимой концентрации вредных веществ в течение всего периода профессионального контакта с вредными веществами. Значение КНВВ рассчитывают в зависимости от фактического или предполагаемого стажа работы, ПДК вредных веществ и категории работ:
КНВВ = ПДКС.С. ´ N ´ T ´ Q, , (3)
где ПДКC.С. - среднесменная предельно допустимая концентрация вредных веществ в зоне дыхания работающего человека, мг/м3.
При соответствии фактической нагрузки вредных веществ равной контрольному уровню условия труда относят к допустимому классу условий труда и подтверждают безопасность продолжения работы в тех же условиях.
Кратность превышения контрольных нагрузок вредных веществ указывает на класс вредности условий труда по данному фактору (табл. 10).
Таблица 10
Классы условий труда в зависимости от содержания в воздухе рабочей зоны аэрозолей преимущественно фиброгенного действия (АВФД) и нагрузок вредных веществ на органы дыхания (кратность превышения ПДК и КНВВ)
| Показатель | Класс условий труда | |||||
| Допус-тимый | Вредный | Опасный (экстремальный) | ||||
| 3.1 | 3.2 | 3.3 | 3.4 | |||
| Превышение ПДК, раз | ||||||
| Концентрация вредных веществ | ≤ ПДК | 1,1-2,0 | 2,1-5,0 | 5,1-10,0 | > 10,0 | |
| Превышение КНВВ, раз | ||||||
| Нагрузка вредных веществ (НВВ) | ≤ КПН | 1,1-2.0 | 2,1-5,0 | 5,1-10,0 | > 10,0 |
При работе с вредными веществами необходимо определение класса условий труда.
Задания для выполнения
1.Выбрать вариант задания согласно последней цифре зачетной книжки студента. из табл 11.
Таблица 11
Варианты заданий к практической работе
| Номер варианта | Вещество | Фактическая концентрация мг/м3 | Номер вариан та | Вещество | Фактическая концентрация мг/м3 |
| Фенол Азот окислы Вольфрам Полипропилен Ацетон Формальдегид | 0,001 0,1 5,0 0,5 0,02 | Азот окислы Алюминий окись Фенол Бензол Формальдегид Винилацетат | 0,1 5,0 0,01 0,05 0,01 0,1 | ||
| Аммиак Ацетон Бензол Озон Дихлорэтан Фенол | 0,01 0,05 0,001 5,0 0,5 | Азотная кислота Толуол Винилацетат Оксид углерода Алюминий окись Гексан | 0,5 0,6 0,15 10,0 10,0 0,01 | ||
| Этиловый спирт Оксид углерода Озон Серная кислота Соляная кислот. Сернистый ангидр | 15,0 0,01 0,05 5,0 0,05 | Аммиак Азот окислы Вольфрам Алюминия окись Оксид углерода Фенол | 0,001 0,1 4,0 5,0 5,0 0,01 | ||
| Азота двуокись Озон Оксид углерода Дихлорэтан Сода кальции-нированная Ртуть | 5,0 0,001 10,0 5,0 1,0 0,001 | Метиловый спирт Этиловый спирт Цементная пыль Оксид углерода Ртуть Ксилол | 0,3 15,0 0,001 0,5 | ||
| Азот окислы Алюминия окислы Формальдегид Винилацетат Бензол Фенол | 0,1 5,0 0,02 0,1 0,05 0.005 | Аммиак Азот окислы Оксид углерода Фенол Вольфрам Алюминия окись | 0,05 0,1 15,0 0,005 4,0 3,0 |
2. В табл 12. перенести в табл 11 данные согласно варианту работы: наименование веществ и фактическую их концентрацию.
Таблица 12
Гигиеническая оценка условий работы с вредными веществами
| № варианта | Наименование веществ | Фактичес кая концен трация мг/м3, | ПДК веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м3 | Класс опасности | Вещества с эффектом суммации | С / ПДК | Гигиеническая оценка помещения |
3. Заполнить таблицу 12: из табл 13 перенести величины ПДК и класс
опасности выбранных вами вредных веществ
Сопоставить данные по концентрации веществ с ПДК, т.е. расчитать для каждого вещества величину С / ПДК. Сделать вывод о соответствии нормам каждого из веществ в отдельности т. е. …< ПДК, …> ПДК, … = ПДК.
Отметить соответствие или не соответствие нормам заданной по варианту совокупности веществ при их одновременном воздействии.
Из табл 14 выявить вещества, обладающие суммацией действия, обозначив их символом «å» перед названием вещества. Эффект суммации оценивают по набору веществ согласно варианта и перечню веществ, обладающих суммацией действия и затем последующим расчетом по формуле (1). . При этом считать, что эффект суммации имеет место, если хотя бы два из веществ, заданных по варианту, имеются в табл. 14. Рассчитать эффект суммации по формуле 1.
4.Оформить отчет к расчетной работе в виде таблицы 3 и сделать выводы о соответствии нормам фактических значений концентраций веществ, обладающих эффектом суммации («соответствует» или «не соответствует»).
5. Определить класс условий труда.по табл 10.В случае несоответствия вредных веществ (данных в варианте) гигиеническим нормам, предложить мероприятия по снижению выбросов и методы защиты работников от воздействия вредных веществ.
Таблица 13
Предельно допустимые концентрации вредных веществ, ПДК мг/м3
| Вредное вещество | В возду-хе рабо-чей зоны, мг/м3 | В воздухе населенных мест, макси-мально разовое воздействие не более 30 мин. | В воздухе населенных мест, средне-суточное воз- дейстие более 30 мин | Класс опасности вещества | Особенно-сти воздейст-вия на организм | |
| Азот двуокись | 0,085 | 0,04 | О | |||
| Азота окислы | 0,6 | 0,06 | О | |||
| Азотная кислота | 0,4 | 0,15 | - | |||
| Акролеин | 0,2 | 0,03 | 0,03 | - | ||
| Алюминий окись | 0,2 | 0,04 | - | |||
| Аммиак | 0,2 | 0,04 | Ф | |||
| Ацетон | 0,35 | 0,35 | - | |||
| Аэрозоль пяти-окиси ванадия | 0,1 | - | 0,02 | - | ||
| Бензол | 1,5 | 0,1 | К | |||
| Винилацетат | 0,15 | 0,15 | - | |||
| Вольфрам | - | 0,1 | Ф | |||
| Вольфрамовый ангидрид | - | 0,15 | Ф | |||
| Дихлорэтан | - | |||||
| Кремний двуокись | 0,15 | 0,06 | Ф | |||
| Ксилол | 0,2 | 0,2 | - | |||
| Метиловый спирт | 0,5 | - | ||||
| Озон | 0,1 | 0,16 | 0,03 | О | ||
| Полипропилен | - | |||||
| Ртуть | 0,01….. 0,0005 | - | 0,0003 | - | ||
| Серная кислота | 0,3 | 0,1 | - | |||
| Сернистый ангидрид | 0,5 | 0,05 | - | |||
| Сода альции-нированная | - | - | - | |||
| Соляная кислота | - | - | - | |||
| Толуол | 0,6 | 0,6 | - | |||
| Оксид углерода | Ф | |||||
| Фенол | 0,3 | 0,01 | 0,003 | - | ||
| Формальдегид | 0,5 | 0,035 | 0,003 | О, А | ||
| Гексан | - | - | ||||
| Хлор | 0,1 | 0,03 | О | |||
| Хрома окись | - | - | А | |||
| Хрома трехокись | 0,01 | 0,0015 | 0,0015 | К, А | ||
| Этилендиамин | 0,001 | 0,001 | - | |||
| Цемент. Пыль | - | - | Ф | |||
| Этиловый. Спирт | - | |||||
Примечание:О– вещества с остронаправленным механизмом воздействия, опасное для развития острых отравлений, за содержанием которых в воздухе требуется автоматический контроль; А – вещества, способные вызвать аллергические заболевания в производственных условиях; К – канцерогены; Ф–аэрозоли, преимущественно фиброгенного действия.
Таблица 14