Оздоровление воздушной среды

Виды вредных веществ

Выполнение различных видов работ в промышленности со­провождается выделением в воздушную среду вредных веществ. Вредное вещество — это вещество, которое в случае нарушения требований безопасности может вызвать производственные трав­мы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые как в процессе работы, так и в отда­ленные сроки жизни настоящих и последующих поколений.

Наиболее благоприятен для дыхания атмосферный воздух, со­держащий (% по объему) азота — 78, 08, кислорода — 20, 95, инерт­ных газов — 0, 93, углекислого газа — 0, 03, прочих газов — 0, 01.

Необходимо обращать внимание и на содержание в воздухе заряженных частиц — ионов. Так, например, известно благо­творное влияние на организм человека отрицательно заряжен­ных ионов кислорода воздуха.

Вредные вещества, выделяющиеся в воздух рабочей зоны, изменяют его состав, в результате чего он существенно может отличаться от состава атмосферного воздуха.

При проведении различных технологических процессов в воздух выделяются твердые и жидкие частицы, а также пары и газы. Пары и газы образуют с воздухом смеси, а твердые и жид­кие частицы — аэродисперсные системы — аэрозоли. Аэрозолями называют воздух или газ, содержащие в себе взвешенные твер­дые или жидкие частицы. Аэрозоли принято делить на пыль, дым, туман. Пыли или дымы — это системы, состоящие из воз­духа или газа и распределенных в них частиц твердого вещества, а туманы — системы, образованные воздухом или газом и части­цами жидкости.

Размеры твердых частиц пылей превышают 1 мкм, а разме­ры твердых частиц дыма меньше этого значения. Различают крупнодисперсную (размер твердых частиц более 50 мкм), среднедисперсную (от 10 до 50 мкм) и мелкодисперсную (размер частиц менее 10 мкм) пыль. Размер жидких частиц, образующих туманы, обычно лежит в пределах от 0, 3 до 5 мкм [1мкм (1 микрометр) = 10 ^-6 м].

Проникновение вредных веществ в организм человека про­исходит через дыхательные пути (основной путь), а также через кожу и с пищей, если человек принимает ее, находясь на рабо­чем месте. Действие этих веществ следует рассматривать как воздействие опасных или вредных производственных факторов, так как они оказывают негативное – токсическое (Токсичность — ядовитость, способность некоторых химических и биологиче­ских веществ оказывать вредное воздействие на живые организмы) действие на организм человека. В результате воздействия этих веществ у че­ловека возникает отравление — болезненное состояние, тяжесть которого зависит от продолжительности воздействия, концен­трации и вида вредного вещества.

Существуют различные классификации вредных веществ, в основу которых положено их действие на человеческий организм. В соответствии с наиболее распространенной (по Е.Я. Юдину и С.В. Белову) классификацией вредные вещества делятся на шесть групп: общетоксические, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные, влияющие на репродуктивную (дето­родную) функцию человеческого организма.

Общетоксические вещества вызывают отравление всего орга­низма. Это оксид углерода, свинец, ртуть, мышьяк и его соеди­нения, бензол и др.

Раздражающие вещества вызывают раздражение дыхатель­ного тракта и слизистых оболочек человеческого организма. К этим веществам относятся: хлор, аммиак, пары ацетона, оксиды азота, озон и ряд других веществ.

Сенсибилизирующие вещества (Сенсибилизация — повышение реактивной чувствительности клеток и тканей человеческого организма) действуют как аллергены, т.е. приводят к возникновению аллергии (Аллергия — необычные, ненормальные, реакции организма, например появ­ление сыпи) у человека. Этим свойством обладают формальдегид, различные нитросоединения, ни-котинамид, гексахлоран и др.

Воздействие канцерогенных веществ на организм человека при­водит к возникновению и развитию злокачественных опухолей (раковых заболеваний). Канцерогенными являются оксиды хрома, 3, 4-бензпирен, бериллий и его соединения, асбест и др.

Мутагенные вещества при воздействии на организм вызыва­ют изменение наследственной информации. Это радиоактивные вещества, марганец, свинец и т.д.

Среди веществ, влияющих на репродуктивную функцию челове­ческого организма, следует в первую очередь назвать ртуть, сви­нец, стирол, марганец, ряд радиоактивных веществ и др.

Пыль, попадая в организм человека, оказывает фиброгенное воздействие, заключающееся в раздражении слизистых оболочек дыхательных путей. Оседая в легких, пыль задерживается в них. При длительном вдыхании пыли возникают профессиональные заболевания легких — пневмокониозы. При вдыхании пыли, со­держащей свободный диоксид кремния (SiO2), развивается наи­более известная форма пневмокониоза — силикоз. Если диоксид кремния находится в связанном с другими соединениями со­стоянии, возникает профессиональное заболевание — силикатоз. Среди силикатозов наиболее распространены асбестоз, цемен-тоз, талькоз.

Для воздуха рабочей зоны производственных помещений в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 устанавливают предельно до­пустимые концентрации (ПДК) вредных веществ. ПДК выража­ются в миллиграммах (мг) вредного вещества, приходящегося на 1 кубический метр воздуха, т. е. мг/м³.

В соответствии с указанным выше ГОСТом установлены ПДК для более чем 1300 вредных веществ. Еще приблизительно для 500 вредных веществ установлены ориентировочно безопас­ные уровни воздействия (ОБУВ).

По ГОСТ 12.1.005-88 все вредные вещества по степени воз­действия на организм человека подразделяются на следующие классы:

1 — чрезвычайно опасные,

2 — высокоопасные,

3 — уме­ренно опасные,

4 — малоопасные.

Опасность устанавливается в зависимости от величины ПДК, средней смертельной дозы и зо­ны острого или хронического действия.

Если в воздухе содержится вредное вещество, то его концен­трация не должна превышать величины ПДК.

При одновременном присутствии в воздушной среде не­скольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, должно соблюдаться условие:

+ + +..+

где С₁, С₂, Сз,..., С_n — фактические концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны, мг/м³;

ПДК₁, ПДК₂, ПДК₃,..., ПДКп — предельно допустимые концентра­ции этих веществ в воздухе рабочей зоны.

Примеры предельно допустимых концентраций различных веществ представлены в табл.1.

Таблица 1. Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ

Оздоровление воздушной среды

Оздоровление воздушной среды достигается снижением со­держания в ней вредных веществ до безопасных значений (не превышающих величины ПДК на данное вещество), а также поддержанием требуемых параметров микроклимата в производ­ственном помещении.

Снизить содержание вредных веществ в воздухе, рабочей зо­ны можно, используя технологические процессы и оборудова­ние, при которых вредные вещества либо не образуются, либо не попадают в воздух рабочей зоны. Например, перевод различ­ных термических установок и печей с жидкого топлива, при сжигании которого образуется значительное количество вредных веществ, на более чистое — газообразное топливо, а еще лучше — использование электрического нагрева.

Большое значение имеет надежная герметизация оборудова­ния, которая исключает попадание различных вредных веществ в воздух рабочей зоны или значительно снижает в нем концен­трацию их. Для поддержания в воздухе безопасной концентра­ции вредных веществ используют различные системы вентиля­ции. Если перечисленные мероприятия не дают ожидаемых ре­зультатов, рекомендуется автоматизировать производство или перейти к дистанционному управлению технологическими про­цессами. В ряде случаев для защиты от воздействия вредных ве­ществ, находящихся в воздухе рабочей зоны, рекомендуется ис­пользовать индивидуальные средства защиты работающих (респи­раторы, противогазы), однако следует учитывать, что при этом существенно снижается производительность труда персонала.

Устройство и принцип работы общеобменной вентиляции, а также ее использование для поддержания требуемых параметров микроклимата были рассмотрены ранее. Движение воздуха в этой системе достигается за счет использо­вания специальных воздуходувных машин — вентиляторов. Та­кая система общеобменной вентиляции носит название механи­ческой. В ряде случаев, особенно в горячих цехах и помещениях со значительным избытком явной теплоты, может быть исполь­зован и другой тип общеобменной вентиляции — естественная. Перемещение воздуха при естественной вентиляции достигается за счет разности температур в производственном помещении и наружного воздуха (холодный воздух вытесняет из помещения теплый), а также в результате действия ветра (ветрового давле­ния). Простейшим способом естественной вентиляции является проветривание помещений через окна, форточки или фрамуги. Кроме того, воздух может поступать в помещение и удаляться из него через различные щели и неплотности стен, окон и т.д. (инфильтрация воздуха). Кроме того, естественная вентиляция производственных помещений может осуществляться с помо­щью специальных технических приемов: аэрацией и с использо­ванием дефлекторов. Наиболее часто для снижения содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны используется механи­ческая вентиляция, иногда возможно использование вентиля­ции, состоящей из естественной и механической систем.

Необходимое количество воздуха, подаваемого в помещение для снижения содержания в нем вредных веществ до нормы, может быть определено из выражения:

G+L_прq_пр=L_вытq_выт

где L_пр— требуемое количество поступающего (приточного) воздуха, ^м3/⁴;

L_выт ^— требуемое количество удаляемого (вытяжного) воздуха, мЭ/ч;

q_пр — концентрация вредного вещества в поступающем воздухе, мг/м³;

q_выт - концентрация вредного вещества в удаляемом воздухе, мг/м³;

G — выделяющиеся в помещении с внутренним объемом V (м³) вредные пары или газы, мг/ч.

Учитывая, что L_пр= L_выт и обозначая количество приточного или удаляемого воздуха через L (м³/ ч), находим:

Рассмотрим теперь, какие требования предъявляются к кон­центрациям q_{пр и} q_выт. Для обеспечения безопасной концентра­ции вредного вещества в воздушных выбросах ^выт ^ ПДК. Для создания эффективной системы вентиляции должно соблюдать­ся условие q_выт ПДК вредного вещества.

Если в воздух рабочей зоны выделяется несколько веществ, не обладающих однонаправленным действием, то требуемое ко­личество приточного воздуха L должно рассчитываться для каж­догоиз этих веществ, после чего выбирают наибольшее из полу­ченных значений L.

В случае выделения в воздух рабочей зоны нескольких ве­ществ, обладающих однонаправленным действием (например, паров кислот), рассчитывают по уравнению количество воздуха, требуемое для разбавления каждого вещества до его предельно допустимой концентрации при совместном действии вредных веществ, а затем суммируют полученные значения L.

Если неизвестны состав и концентрация выделяющихся в воздух рабочей зоны вредных веществ, для ориентировочных расчетов L может быть использовано выражение:

L= k V,

где k — кратность воздухообмена, показывающая, сколько раз в тече­ние часа воздух меняется в помещении;

V — объем вентилируемого помещения, м³.

В качестве примера приведем рекомендуемые значения k для следующих технологических процессов и производств:

Участок окраски и сушки машин - 17

Участок сварки - 26

Участок ремонта электрооборудования -15

Кузнечное отделение -20

Помещение очистных сооружений - 8

Для удаления вредных веществ у источников их образования служит местная вытяжная вентиляция. Использование устройств местной вытяжной вентиляции практически полностью позво­ляет удалить пыль и другие вредные вещества из производствен­ного помещения. Устройства местной вентиляции изготавлива­ют в виде отсосов открытого типа и отсосов от полных укрытий.

Отсосы открытого типа находятся за пределами источников выделения вредных веществ. Это вытяжные зонты, вытяжные панели, бортовые отсосы и другие устройства.

Отсосы от полных укрытий — это вытяжные шкафы, кожухи и вытяжные камеры, а также ряд других устройств, внутри кото­рых находятся источники выделения вредных веществ.

Для более эффективного удаления из помещений вредных веществ система общеобменной вентиляции обычно комбиниру­ется с местной.

В производственном помещении необходим постоянный контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Отбор проб на определение этих веществ обычно прово­дят на рабочем месте на уровне дыхания работающего.

Для контроля запыленности воздуха рабочей зоны могут быть использованы различные методы (фильтрационные, седиментационные, электрические) и др. Весьма перспективны но­вые методы измерения концентрации пыли в воздухе рабочей зоны с использованием лазерной техники. В нашей стране наи­более распространен прямой весовой (гравиметрический) метод измерения концентрации пыли в воздухе рабочей зоны. Он за­ключается в отборе всей находящейся в зоне дыхания пыли на специальные аэрозольные фильтры типа АФА ВП. Отбор проб осуществляется с помощью различных аспираторов.

Определение концентрации вредных веществ, присутствую­щих в воздухе в виде паров и газов, может также осуществляться различными методами, например, с использованием переносных газоанализаторов типа УГ-1 или УГ-2.

Рассмотрим основные индивидуальные средства защиты, предназначенные для защиты органов дыхания человека от вредных веществ, находящихся в воздухе рабочей зоны. Указан­ные средства защиты делятся на фильтрующие и изолирующие.

В фильтрующих устройствах вдыхаемый человеком загряз­ненный воздух предварительно фильтруется, а в изолирующих — чистый воздух подается по специальным шлангам к органам ды­хания человека от автономных источников. Фильтрующими при­борами (респираторами и противогазами) пользуются при невы­соком содержании вредных веществ в воздухе рабочей зоны (не более 0, 5% по объему) и при содержании кислорода в воздухе не менее 18%. Респираторы предназначены для защиты человека от пыли и делятся на фильтр-маски, в которых закрывающая лицо человека маска является одновременно фильтром, и патронные, в которых лицевая маска и фильтрующий элемент разделены.

Один из наиболее распространенных отечественных респи­раторов — бесклапанный респиратор ШБ-1 «Лепесток» — пред­назначен для защиты от воздействия мелкодисперсной и среднедисперсной пыли. Различные модификации «Лепестка» при­меняются для защиты от пыли, если ее концентрация в воздухе рабочей зоны в 5—200 раз превышает величину ПДК.

Промышленные фильтрующие противогазы предназначены для защиты органов дыхания от различных газов и паров. Они состоят из полумаски, к которой подведен шланг с загубником, присоединенный к фильтрующим коробкам, наполненным по­глотителями вредных газов или паров. Каждая коробка в зави­симости от поглощаемого вещества окрашена в определенный цвет (табл. 2).

Изолирующие противогазы применяются в тех случаях, когда содержание кислорода в воздухе менее 18%, а содержание вред­ных веществ более 2%. Различают автономные и шланговые противогазы. Автономный противогаз состоит из ранца, напол­ненного воздухом или кислородом, шланг от которого соединен с лицевой маской. В шланговых изолирующих противогазах чистый воздух подается по шлангу в лицевую маску от вентилятора, при­чем длина шланга может достигать нескольких десятков метров.