Калинин А.А. (рук.) Безопасность жизнедеятельности. Пособие

Подождите немного. Документ загружается.

193

• 50 типов пылемеров и газоанализаторов; • 50 типов средств индивидуаль-

ной защиты; • 50 наименований специфических заболеваний от воздействия

конкретных загрязнителей, но проблема всё еще не решена.

В принципе проблему можно решить в условиях конкретного произ-

водства, цеха, помещения, офиса и т.п., но во что обойдется решение этой

проблемы. В каждом конкретном случае исходят из технико-экономического

обоснования проекта. Следует сказать, что в наиболее развитых странах вве-

дены национальные нормы качества воздушной среды в производственных

цехах отдельных отраслей промышленности, что уже является одним из на-

правлений в решении проблемы.

6.2 Вредные вещества, загрязняющие воздух

Вредное вещество – вещество, которое при контакте с организмом чело-

века в случае нарушения требований безопасности может вызывать производст-

венные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии

здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе работы, так и

в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Все вредные вещества, за исключением радиоактивных и биологиче-

ских, классифицируют по ряду признаков. Например, в России специальный

стандарт системы ССБТ ГОСТ 12.1.007-99

классифицирует их по физиче-

скому состоянию и степени воздействия на организм (таблица 6. 1).

По безопасности труда и жизнедеятельности важна классификация

вредных веществ по степени воздействия на организм, которая ранжирует

вещества по классу опасности. Класс опасности (границы концентраций

вредных веществ при воздействии на организм) устанавливают в зависимо-

сти от состава вещества, санитарных норм и предельно допустимых концен-

траций (таблица 6.2). Если вещество имеет сложный состав, то отнесение его

к какому-либо классу производят по показателю, значение которого соответ-

ствует наиболее высокому классу опасности.

При анализе воздействия вредных веществ на организм человека чаще

всего используют восемь терминов:

• предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе рабо-

чей зоны (ПДК) – концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней)

работе в течение восьми часов или при другой продолжительности, но не более

194

Таблица 6.1 – Классификация вредных веществ

По физическому

состоянию

Обозна-

чение

По воздействию

на организм

Kлacc опас-

ности

Аэрозоли а Чрезвычайно опасные 1

Пары или газы п Высокоопасные 2

Смесь аэрозолей с парами а + п Умеренно опасные 3

Малоопасные 4

Таблица 6.2 – Принципы отнесения вредных веществ к какому-либо классу опасности

Наименование

показателя

Нормы для класса опасности

1 2 3 4

ПДК вредных ве-

ществ в воздухе рабо-

чей зоны, мг / м

<0.1 0.1 -1,0

1.1-10.0 > 10,0

Средняя смертель-

ная доза при вве

дении

в желудок, мг / кг

<15 15-150 151 -5000 >5000

Средняя смертель-

ная доза при нанесе-

нии на кожу. мг/кг

< 100

100- 500

501-2500 > 2500

Средняя смертель-

ная концентраци

я в

воздухе, мг / м

<500 500-

5000

5001-50000

> 50000

41 часа в неделю, в течение всего рабочего стажа не может вызвать забо-

леваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными

методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни на-

стоящего и последующего поколений;

• средняя смертельная доза при введении в желудок – доза вещества,

вызывающая гибель 50 % животных при однократном введении в желудок;

• средняя смертельная концентрация в воздухе – концентрация вещест-

ва, вызывающая гибель 50 % животных при двух-четырех часовом ингаляционном

воздействии;

195

• средняя смертельная доза при нанесении на кожу – доза вещества,

вызывающая гибель 50 % животных при однократном нанесении на кожу.

Кроме названных терминов используют понятия: коэффициент воз-

можности ингаляционного отравления; зона острого действия зона хрони-

ческого действия тест экспозиции, определяющие отдельные харатеристики

воздействия вредных веществ на организм человека.

Каждый термин устанавливает область применения в нормировании по

классу опасности вредных веществ (таблица 6.2).

Например, в деревообрабатывающих цехах имеют место две группы

веществ: пыль и газы, пары кислот, растворителей, красок, антисептиков, на-

полнителей, связующих и их смеси. По степени вредности их относят к клас-

сам опасности 2-4.

Кроме них следует назвать вредные вещества древесины, хотя они не-

посредственно не влияют на здоровье работающих (влияют через пыль). Это

– эфирные масла, терпены, танины. различные смолы, сапонины, стероиды,

алкалоиды, дубильные, красящие вещества и др.

6.3 Пыль. Термины. Классификация

В настоящее время во всем мире количество статей, трудов, докладов,

посвященных пыли, давно перевалило за несколько тысяч, но пока еще нет

единого мнения – что же такое пыль? Первым попытался ответить на этот

вопрос в 1924 г. англичанин В. Гиббс. Он предложил пылью называть сис-

тему с частицами, имеющими диаметр более 10

-3

см, опускающимися в спокойной

среде, например, в воздухе с возрастающей скоростью.

1929 г. русский гигиенист В. Рязанов дополнил расплывчатую характе-

ристику В. Гиббса. которая не устраивала ученых. Он определил пыль как

аэрозоль, возникающую при диспергировании материалов.

Примерно такое же определение дают англичане В. Лейн и X. Грин. У

них пыль – твердые частицы, диспергированные в газообразной среде в резуль-

тате механического измельчения твердых тел или под действием аэродинамиче-

ских сил на порошковые материалы.

Поляк Я. Зайончковский ввел совершенно иное определение, в котором

пыль – это зерна твердых тел крупностью в пределах 1-150 мкм.

Россиянин Г. И. Ромашов в 1935 г. дал наиболее полное научное опре-

196

деление термину “пыль”. У него пыль – это одна из аэродисперсных систем с

газообразной средой и твердой фазой, состоящей из частиц размером от квази-

молекулярной до микроскопической дисперсности и обладающей свойством быть

взвешенной в газообразной среде более или менее продолжительное время в

обычных или производственных условиях.

Определения других ученых укладываются в несколько слов или в про-

странные предложения. В чем же разногласия? Вся суть, заключена в том, .

что одни ученые начинают определение пыли со слова “аэрозоль”, а другие

– с “твердые частицы”.

Мог ли предполагать немецкий профессор В. Доннан, что впервые

предложенный им в конце первой мировой войны термин “аэрозоль” вызо-

вет столько дискуссий. Мог ли также его соотечественник А. Шмаус, кото-

рому принадлежит статья, где впервые был упомянут этот термин, знать, что

и он будет причастен к этому. И все потому, что аэрозоли представляют

чрезмерно большое многообразие и некоторые из них не укладываются в

рамки принятых понятий.

Например, термин “дым”. Раньше дымами называли аэрозоли, обра-

зующиеся при горении. Однако в настоящее время к дымам относят и многие

другие аэродисперсные системы, которые нельзя отнести ни к пыли, ни к ту-

манам. Это аэрозоли, образующиеся при возгонке и конденсации паров, а

также в результате химических и фотохимических реакций. Или по другой

классификации табачный дым приходится называть туманом. Все это пред-

ставляет большие трудности при классификации аэрозолей. Одно только не

вызывает споров – количество составляющих аэрозолей, а их три: пыль,

дым, туман.

Наиболее распространенная классификация аэрозолей дает следующие

определения:

пыль – зерна твердых тел крупностью в пределах 150-1 мкм, образующие-

ся при дроблении, размоле, растирании, бурении, а также при взрыве горных по-

род;

туманы – это частицы твердых тел или жидкости, со средним значением 1-

0,1 мкм. Они образуются в результате таких физико-химических реакций, как пе-

регонка, конденсация, сжигание, кальцинирование. Например, туманы кислот,

окисей свинца, цинка и т. п.;

дымы – пылевые частицы ультрамикроскопических размеров 0,1-0.001

мкм. Практически это частицы твердых тел или капли жидкости, образующиеся

197

при неполном сгорании таких органических веществ, как уголь, керосин, древеси-

на, табак и т. п.

С течением времени эти определения и классификации подвергались

различным уточнениям. Наиболее удачную такую классификацию дал

Франк. Она включает в себя пыли, пары, туманы, морось и другие состав-

ляющие с указанием их размеров и уловителей.

В России используют более общее определение пыли:

пыль - вид аэрозоля, дисперсная система, состоящая из мелких твердых

частиц, находящихся во взвешенном состоянии в газовой среде или

пыль – это отдельные частицы или их скопления (от ультрамикроскопиче-

ских до видимых невооруженным глазом) любой формы и состава.

В производственных условиях и в быту чаще всего используют упро-

щенное понятие:

пыль – мелкие твердые частицы веществ, находящихся в воздухе во взве-

шенном coстоянии.

Классификация пыли

В настоящее время общая таксономия пыли включает более двух де-

сятков различных классификаций пыли по самым разным признакам. Это

объясняется разным подходом ученых и заинтересованностью государствен-

ных структур, уровнем развития промышленности и т.п. В таблице 6.3 сведе-

ны наиболее распространенные классификации пыли, включающие почти все

известные их разновидности. Чаще всего рассматривают пять классификаций

пыли, отражающие происхождение, крупность, воздействие на организм че-

ловека, взрывопожароопасность и растворимость.

Например, пыль по происхождению объединяют в шесть групп: кос-

мическую, естественную земную органическую и неорганическую, техниче-

скую, животную, растительную и морскую.

Естественная пыль возникает без участия человека и не перерабатыва-

ется им. К ней относят:

• космическую пыль, находящуюся в межпланетном пространстве. По

подсчетам NASA (США), общее количество такой пыли, выпадающей на

землю, составляет до 10 тыс. т/сут. Ее происхождение еще не получило

достаточно четкого объяснения. По крупности размер частиц колеблется от

0,05 до десятков мкм. По содержанию химических элементов части-

198

Таблица 6.3 – классификации пыли

По свойствам пыли

По крупно-

сти, мкм

По воздействию

По взрывопожаро-

опасности

По знаку

заряда

Крупная

150 - 100

На органы дыха-

ния

Взрыво-опасная

Пожаро-опасная

Положительно за-

ряженные

Мелкая

100 -10

Поражающая

весь организм

Отрицательно за-

ряженные

Тонкая

10 - 0,1

Поражающая

кожу и глаза

Нейтральные

По происхождению

Естественная

земная

Органическая – от истирания губок, плесени, корал-

лов и т. п. Неорганическая – вулканическая, пожары, бури...

Техническая

При обработке каких-либо материалов;

Искусственная: цементная и т. и.

Космическая Камены и железные частицы

Животная Обработка кожи, волос и т. п.

Растительная Льняная, злаковая, пыльца и т.п.

Морская Кристаллы солей

цы подразделяют на “каменные” и “железные”. В “каменных” преобладают

магний, натрий, кремний, алюминий, кальций, калий, титан и хром, а в “же-

лезных”– железо, кобальт. Наблюдаемое возрастание потока космической

пыли в земную атмосферу может привести к эффекту пылевого экранирова-

ния, способному нарушить тепловой баланс атмосферы, что в свою очередь

окажет серьезное влияние на климат;

• земную неорганическую пыль, образующуюся и результате распада

горных пород, вулканических взрывов, песчаных бурь. Типичным примером

этого рода пыли являются мелкие частицы, переносимые ветром над землей

на расстояние 2000 - 3000 км от места образования. В период больших песча-

199

ных бурь количество срываемой пыли достигает 1 млн. т (Я. Зайончковский,

Польша). Накопление в воздухе некоторых веществ вызывает иногда уни-

кальные природные явления (Ж. Детри, Франция). Таковы, например, “кро-

вавые дожди”, выпавшие во Франции и в других южных районах Европы, ко-

гда вместе с жидкими осадками на землю хлынул поток красноватого песка,

поднятого смерчами в Сахаре. Или вошедший в историю “сухой туман”, сто-

явший в 1783 г. в течение трех месяцев над всей европейской частью и явив-

шийся результатом деятельности вулканов Исландии. Извержения вулканов

Кракатау (1883 г.) и Катмай (1903 г.) также сопровождались образованием

облаков пепла и пыли, наблюдавшиеся в различных частях света;

• земную органическую пыль, образующуюся от истирания разного ро-

да губок, плесеней и других организмов.

Техническую пыль разделяют на сопутствующую при переработке раз-

личных материалов и искусственную. К первой относятся:

• пыль, образующаяся при переработке материалов в ходе различных

технологических процессов (древесная, текстильная, металлическая, стек-

лянная, керамическая и т. п.);

• пыль от истирания дорог, тротуаров, разрушающихся домов, строе-

ний;

• пыль продуктов сгорания, уносимая в атмосферу в виде дыма из то-

пок (коксик – крупные частицы, оседающие вблизи топок, летучая зола, са-

жа).

Ко второй группе относят пыль искусственного происхождения (на-

пример, цементная, известковая, алебастровая и т. и.).

К пыли животного происхождения относят микроорганизмы, выделе-

ния от животных и пыли, образующиеся при обработке волос, шерсти, кожи,

костей.

Растительные аэрозоли – это цветочная пыльца, пыль, образующаяся при

обработке злаковых культур и т.п. Растительная пыльца является причиной ря-

да заболеваний (полиноз) различной степени тяжести. Например, в США ко-

личество болеющих аллергическим ринитом пыльцевого происхождения

ежегодно достигает 3 млн. человек. Размер таких частиц составляет 10-50

мкм. Растения выделяют большое количество пыльцы, а в разгар цветения от

одного растения в воздух поступает несколько миллионов частиц пыльцы в

200

день. Весной максимальное количество пыльцы выделяется деревьями, летом

– щавелем и подорожником, осенью – луговым крестовиком. Пыльцевые об-

лака обнаруживают на высоте до 12 тыс. м, которые, рассеиваясь, переме-

щаются на расстояние до 1000 км.

Морская пыль образуется в нижних слоях атмосферы над океаном при

испарении воды. Морские волны, разбиваясь о прибрежные скалы, образуют

мельчайшие кристаллы морских солей, которые с тепловыми потоками воз-

носятся в тропобиосферу. Наибольшее количество ее попадает в атмосферу

при больших волнах и штормах. Ветер переносит морские туманы на значи-

тельные расстояния.

По размерам частиц пыль подразделяют на:

• крупную с частицами размером 150 - 100 мкм, которая полностью

улавливается в камерах и циклонах. Она легко выпадает из потока загрязнен-

ного воздуха при небольшой его скорости;

• мелкую пыль с частицами 100 - 10 мкм, которая витает в воздухе це-

хов и может оседать в спокойной среде с постоянной скоростью. Для ее

улавливания применяют циклоны, фильтры, скрубберы;

• тонкую пыль с частицами размером 10 - 0,1 мкм, трудно оседающую

даже в спокойной газовой среде. Улавливают такую пыль рукавными фильт-

рами, мокрыми пылеуловителями или электрофильтрами;

• очень тонкую пыль или дымы с частицами размером менее 0,1 мкм,

которые находятся в броуновском движении. Ее улавливают электрофильт-

рами и частично скрубберами.

Иногда к этой классификации добавляют и ядовитые пыли: свинцовую,

ртутную, мышьяковую, урановую, асбестовую и т.д., а к неядовитым – пыль,

содержащую свободную Si0

и др. Эту подгруппу следует назвать “по воз-

действию на организм человека” и подразделить на:

• пыли, поражающие весь организм (ядовитые);

• пыли, вызывающие заболевание силикозом;

• пыли, вызывающие заболевание пневмокониозами;

• пыли, вызывающие дерматозные заболевания и конъюнктивиты;

• пыли, вызывающие заболевания верхних дыхательных путей (рису-

нок 6.1).

201

Основные свойства пыли

Для раскрытия характеристики пыли необходимо знать ее физико-

химические и механические свойства, наиболее важными из которых явля-

ются: дисперсность, плотность, форма, электрозаряженность, взрываемость,

растворимость, коагуляция, адгезия.

• Дисперсный состав – одна из важнейших характеристик тонкоиз-

мельченных материалов и пыли, определяющих физико-химические свойст-

ва, технологические качества и область практического использования.

Например:

- от дисперсного состава цемента зависит прочность бетона;

- степень измельчения абразивного порошка имеет решающее значение

для точности обработки шлифующих изделий;

- тонкость помола определяет качество муки и многих пищевых про-

дуктов.

Дисперсный состав пыли влияет на скорость витания частиц, на ее

движение, пылеулавливание и степень очистки от пыли воздуха, выбрасы-

ваемого в атмосферу или в помещение промышленных предприятий.

Размер пылевой частицы имеет большое биологическое и техническое

значение:

- чем крупнее частицы пыли, тем легче ее уловить или осадить из воз-

духа;

- в зависимости от размера, не всякая пыль проникает в легкие челове-

ка. Известно, что наиболее легко заносятся в легкие и накапливаются там

частицы пыли размером 0,2-5 мкм. Частицы менее 0,2 мкм заносятся с тру-

дом, а пылинки размером 5-10 мкм встречаются в легких редко; частицы

размером 10-50 мкм задерживаются в верхних дыхательных путях и выво-

дятся наружу вместе с мокротой.

• Плотность – это основная физическая характеристика пыли. Она

влияет на эффективность работы пылеулавливающих аппаратов. Плотность

некоторых видов пыли достигает больших значений. Так, у цементной пыли

она составляет 2,5-3,5, а у асбестовой - 2,8; у древесной муки - 1,6; у сажи 1,2

и угольной 0,3-1,8 г/см

. В зависимости от плотности выбирают различные

установки пылеулавливания.

• Форма пылевых частиц в значительной мере зависит от природы

202

материала и условий образования пыли, вида обработки. Форма пылинок

Рисунок 6.1 – Классификаций заболеваний от пыли

(игловидная, с зазубренными краями и т. п.) имеет решающее значение в

технике улавливания и определении вредности пыли.

• Электрический заряд у частиц возникает в результате различных

процессов. Он имеет большое значение как в технике обеспыливания, так и с

точки зрения гигиены труда и биологии. Известно, что в дыхательных путях

ЗАБОЛЕВАНИЯ

Поражающие

весь

организм

ядовитым воз-

действием

Болезни

верхних

дыхательных

путей

Болезни кожи

глаз

Пневмониты

кадмий

бериллий

марганец

ванадий

Металлокониозы

алюминоз

манганокониоз

и др.

Дерматозы

экземы,

конъюнк-

тивиты

ПНЕВМОКОНИОЗЫ

Силикоз

антракосиликоз

силикоантракоз

сидероз

табакоз

биссиноз

багассоз

и др.

Силикатозы:

асбестоз, талькоз,

оливиноз, нефелиноз,

аппатитоз и др.

Карбокониозы:

антракоз, графитоз и др.