Вибрация и ее влияние на организм человека

Вибрация представляет собой процесс распространения механических колебаний в твердом теле. При воздействии вибрации на организм (рис. 2) важную роль играют анализаторы центральной нервной системы (ЦНС) – вестибулярный, кожный и другие аппараты.

Длительное воздействие вибрации ведет к развитию профессиональной вибрационной болезни. Вибрация, воздействуя на машинный компонент системы человек – машина, снижает производительность технических установок (за исключением специальных случаев), и точность считываемых показаний приборов вызывает знакопеременные напряжения, приводящие к усталостному разрушению в конструкции и т. д.

Вибрации могут быть непреднамеренными (например, из-за плохой балансировки и центровки вращающихся частей машин и оборудования, пульсирующего движения жидкости, работы перфоратора) и специально используемые в технологических процессах (вибропогружатели свай, вибрационное оборудование для производства железобетонных конструкций и укладки бетона, специальное оборудование для ускорения химических реакций и т. п.). Вибрации характеризуются частотой и амплитудой смещения, скоростью и ускорением.

Особенно вредны вибрации с вынужденной частотой, совпадающей с частотой собственных колебаний тела человека или его отдельных органов (для тела человека 6...9 Гц, головы 6 Гц, желудка 8 Гц, других органов – в пределах 25 Гц). Частотный диапазон расстройств зрительных восприятий лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок.

При работе строительных машин и технологических процессов существуют горизонтальные и вертикальные толчки и тряска, сопровождающиеся возникновением периодических импульсных ускорений. При частоте колебаний от 1 до 10 Гц предельные ускорения равны 10 мм/с и являются неощутимыми, 40 мм/с – слабоощутимыми, 400 мм/с – сильно- ощутимыми и 1000 мм/с – вредными. Низкочастотные колебания с ускорением 4000 мм/с – непереносимые.

Вибрация по способу передачи телу человека подразделяется на общую (воздействие на все тело человека) и локальную (воздействие на отдельные части тела – руки или ноги).

Общую вибрацию по источнику ее возникновения и возможности регулирования ее интенсивности оператором подразделяют на следующие категории (ГОСТ 12.1.012–90 «Вибрационная безопасность. Общие требования»).

Рис. 2. Воздействие вибрации на организм человека

Категория 1 – транспортная вибрация, воздействующая на оператора на рабочих местах самоходных и прицепных машин и транспортных средств при их движении по местности, агрофону и дорогам, в том числе при их строительстве; при этом оператор может активно в известных пределах регулировать воздействия вибрации.

Категория 2 – транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека-оператора на рабочих местах машин с ограниченной подвижностью при перемещении их по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок и горных выработок; при этом оператор может лишь иногда регулировать воздействие вибрации.

Категория 3а – технологическая вибрация, воздействующая на оператора на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.

Категория 3б – вибрация на рабочих местах работников умственного труда и персонала, не занимающегося физическим трудом. К ней относятся рабочие места на промышленных кранах, у металло- и деревообрабатывающих станков, кузнечно-прессового оборудования, литейных машин и другого стационарного технологического оборудования.

Локальная вибрация вызывает спазмы сосудов, которые начинаются с концевых фаланг пальцев рук и распространяются на всю кисть, предплечье, захватывают сосуды сердца. Диапазон частот от 35 до 250 Гц является наиболее критическим для развития вибрационной болезни.

Локальная вибрация по источнику возникновения подразделяется на:

– передающуюся от ручных машин (с двигателями), органов ручного управления машин и оборудования;

– передающуюся от ручных инструментов (без двигателей) и обрабатываемых деталей.

При гигиенической оценке двух видов вибрации следует иметь в виду, что санитарно-гигиенические требования и правила в первом случае включаются в техническую документацию на машины и оборудование, а во втором – в документацию на технологию проведения работ.

Вибрация рабочих мест операторов транспортных средств и оборудования носит преимущественно низкочастотный характер с высокими уровнями в октавах 1...8 Гц и зависит от технологической операции скорости передвижения, типа сиденья, виброзащиты, степени изношенности машины, профиля дорог и т. д. Характер спектров широкополосный, при этом максимум энергии лежит в диапазоне 1...2 Гц, 4...8 Гц. На операторов транспортных средств обычно воздействует переменная по уровням и спектрам вибрация, включающая микро- и макропаузы, причем операторы имеют возможность (в известных пределах) регулировать вибрационную экспозицию. Спектры вибраций рабочих мест технологического оборудования носят низко- и среднечастотный характер с максимумом энергии в октавах 4...16 Гц.

Благодаря наличию мягких тканей, костей, суставов, внутренних органов и особенностей конфигурации, тело человека представляет собой сложную колебательную систему, первичная механическая реакция которой на вибрационное воздействие зависит от диапазона частот, предопределяя последующие физиологические эффекты.

Для санитарного нормирования и контроля вибраций используются среднеквадратичные значения виброускорения и виброскорости, а также их логарифмические уровни в децибелах (ГОСТ 12.1.012–90). Для измерения вибрации применяются виброметры и шумомеры с дополнительным приспособлением – предусилителем, устанавливаемым вместо микрофона. Широкое распространение получили приборы ВШВ-ЗМ2 – измерители шума и вибраций.

Для борьбы с вибрацией машин и оборудования и защиты работающих от вибрации используют различные методы. Борьба с вибрацией в источнике возникновения связана с установлением причин появления механических колебаний и их устранением, например, замена кривошипных механизмов равномерно вращающимися, тщательный подбор зубчатых передач, балансировка вращающихся масс и т. п. Для снижения вибрации широко используют эффект вибродемпфирования – превращение энергии механических колебаний в другие виды энергии, чаще всего в тепловую. С этой целью в конструкции деталей, через которые передается вибрация, применяют материалы с большим внутренним трением: специальные сплавы, пластмассы, резины, вибродемпфирующие покрытия. Для предотвращения общей вибрации используют установку вибрирующих машин и оборудования на самостоятельные виброгасящие фундаменты. Для ослабления передачи вибрации от источников ее возникновения полу, рабочему месту, сиденью, рукоятке и т.п. широко применяют методы виброизоляции. Для этого на пути распространения вибрации вводят дополнительную упругую связь в виде виброизоляторов из резины, пробки, войлока, асбеста, стальных пружин. В качестве средств индивидуальной защиты работающих используют специальную обувь на массивной резиновой подошве. Для защиты рук служат рукавицы, перчатки, вкладыши и прокладки, которые изготовляют из упругодемпфирующих материалов. Важным для снижения опасного воздействия вибрации на организм человека является правильная организация режима труда и отдыха, постоянное медицинское наблюдение за состоянием здоровья, лечебно-профилактические мероприятия, такие как гидропроцедуры (теплые ванночки для рук и ног), массаж рук и ног, витаминизация и др. Для защиты рук от воздействия ультразвука при контактной передаче, а также при контактных смазках и т. д. операторы должны работать в рукавицах или перчатках, нарукавниках, не пропускающих влагу или контактную смазку.

2.8. Действие на человека теплоты и лучистой энергии.
Запыленность и загазованность учебных помещений.
Вентиляция и отопление

Внутренняя и лучистая энергия играют значительную роль в создании микроклиматических условий на рабочих местах и в различного рода помещениях. Теплопередача может происходить путем конвекции, теплопроводности и излучения. Передача тепла осуществляется при конвекции – движущейся средой: водой, паром, газом и т. п.; при теплопроводности – от одной части твердого тела к другим; при излучении – интенсивными инфракрасными лучами, которые непосредственно не нагревают воздух, но при поглощении которых твердые тела нагреваются. Чаще всего нагревание (охлаждение) тел происходит посредством всех трех или двух видов теплопередачи.

Теплообмен при излучении имеет особенность, заключающуюся в том, что в этом случае не требуется непосредственного соприкосновения тел, и среда, через которую идут лучи, практически на них не воздействует. Действие тепла при этом сказывается не только на облучаемом участке тела, но и на всем организме. Излучение может вызвать у человека тепловые ожоги всех трех степеней.

Ожоги – очень опасный вид травмы, так как они вызывают многие нарушения различных жизненных функций.

По характеру и интенсивности воздействия на организм человека энергию при излучении подразделяют на три категории: I – энергия, исходящая от тел, нагретых до 500 °С, с преобладающим тепловым воздействием; II – энергия, излучаемая телами, нагретыми до 3000 °С, с преобладающим световым воздействием; III – энергия тел, нагретых более 3000 °С, в которой преобладают ультрафиолетовые лучи, вызывающие заболевание глаз и ожоги.

Для защиты человека от теплового излучения используют различного рода экраны, защитную спецодежду. Радикальное средство защиты – устранение источника излучений. Экраны изготавливают из материалов с высокой отражательной способностью (никелированные, хромированные, полированные, с зеркальными покрытиями) и устанавливают перпендикулярно направлению излучения.

В качестве индивидуальных средств защиты используют очки одинарные и двойные со светофильтрами, брезентовые и суконные костюмы, щитки, маски, пасты от действия солнечной радиации.

В статистике несчастных случаев большое место занимают тепловые удары, возникающие под действием прямого воздействия солнечных лучей – солнечный удар (легкая, средняя и тяжелая формы) – и характеризующиеся учащенным пульсом, тошнотой, развивающимся обморочным состоянием. В этих случаях больного необходимо быстро вынести на затененную площадку, освободить от одежды, охладить тело и голову мокрым полотенцем, дать обильное питье, в дальнейшем нужно обратиться к врачу.

Несмотря на то, что работа с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений в высших педагогических учебных заведениях ограничена, а в школах запрещена, в некоторых лабораторных работах для студентов по физике, радиотехнике, технологии металлов (гамма-дефектоскопия), рентгеновских установках и некоторых других случаях они применяются, что и определяет необходимость рассмотрения способов защиты от образующихся при этом вредно действующих факторов.

Работы с радиоактивными веществами в зависимости от возможного воздействия их на человека делятся на работы:

– с открытыми радиоактивными веществами, при которых возможно загрязнение тела и атмосферы;

– с закрытыми радиоактивными изотопами, когда возможно только внешнее облучение;

– с материалами, в которых растворены радиоактивные изотопы.

Наиболее тяжелое последствие, вызванное действием ионизирующей радиации, – лучевая болезнь, при которой происходит нарушение функций всех органов и систем. Различают острую форму болезни (облучение однократное в несколько сотен радиан), молниеносную – (результат облучения дозой в несколько тысяч радиан) и хроническую, развивающуюся при длительном облучении организма в малых дозах. Лучевая болезнь возникает только в случае облучения дозами, превышающими допустимые. Поэтому большое значение имеет профилактическая работа.

К работе с радиоактивными веществами не допускаются лица моложе 18 лет и беременные женщины. Работающие с радиоактивными веществами должны проходить периодический инструктаж и медицинское обследование. Все помещения, оборудование, транспорт, приборы, предназначенные для работы и перемещения радиоактивных веществ, имеют знак радиационной опасности – желтый круг, на фоне которого нанесены три красных лепестка и внутренний красный круг. Во всех помещениях, где проводят работы с радиоактивными веществами, должен проводиться дозиметрический контроль с целью заблаговременного предупреждения работающих об опасности. Периодичность и виды дозиметрических измерений устанавливает СЭС, данные контроля регистрируют в особом журнале. Работающих обеспечивают специальной одеждой (халат, шапочка, обувь, резиновые перчатки). Для защиты органов дыхания необходимо применять специальные респираторы с принудительной подачей чистого воздуха.

Помещения, в которых работают с радиоактивными веществами, размещают отдельно. Их оборудуют специальными мерами защиты и установками контроля. Шкафы, камеры, боксы и другие помещения, где используют радиоактивные вещества, должны иметь вентиляцию и очистные устройства перед выбросом в атмосферу, а также быть удобными для мойки и уборки. Все источники радиации изолируют стационарными и нестационарными защитными устройствами из свинца, свинцового стекла, бетона, стали и т. д. Защитные свойства материала характеризуются свинцовым эквивалентом – толщиной свинца в миллиметрах, эквивалентной по защите слою данного материала. Для хранения и перевозки радиоизотопов используют ампулохранилища и контейнеры – приборы, в которых защитный экран представляет собой свинцовую заливку, а корпус сделан из чугуна. В рабочее время радиоактивные изотопы размещают в хранилищах, сейфах, оборудованных радиационной защитой и вентиляцией. Запас радиоактивных веществ в лаборатории не должен превышать ожидаемого суточного расхода.

Нормы радиационной безопасности (НРБ) устанавливают предельно допустимую дозу (ПДД) внешнего и внутреннего облучения в зависимости от группы критических органов и категории облучаемых лиц. В любом случае доза, накопленная в возрасте до 30 лет, не должна превышать 12 ПДД.

Одним из широко распространенных неблагоприятных факторов, оказывающих негативное влияние на здоровье работающих, является производственная пыль. Целый ряд технологических процессов сопровождается образованием мелкораздробленных частиц твердого вещества (пыль), которые попадают в воздух производственных помещений и более или менее длительное время находятся в нем во взвешенном состоянии.

Пылеобразование происходит при дроблении, размоле, перетирке, шлифовке, сверлении, фасовке, упаковке, переработке сельхозпродукции, складской обработке грузов, погрузочно-разгрузочных операциях, транспортировке. Пыль образуется также в результате конденсации паров тяжелых металлов и других веществ. Большая запыленность воздуха встречается в рудниках, на шахтах, фарфоро-фаянсовом производстве, цементных и литейных заводах, в цехах обработки металла, на оптовых базах, складах сыпучих товаров и сельхозпродуктов.

За последние годы с возрастанием спроса на услуги торговли, банков, предприятий сферы бытовых и других сервисных услуг появились крупные учреждения массового обслуживания населения (супер- и гипермаркеты, комбинаты сервисного обслуживания, косметические салоны, выставочные комплексы, залы для обслуживания клиентов финансовых предприятий), в которых движение больших людских и товарных потоков создает повышенное содержание пыли в помещениях.

Производственной пылью называют взвешенные в воздухе, медленно оседающие твердые частицы размерами от нескольких десятков до долей мкм. Многие виды производственной пыли представляют собой аэрозоль, т. е. дисперсную систему, в которой дисперсной средой является воздух, а дисперсной фазой твердые пылевые частицы. По размеру частиц (дисперсности) различают видимую пыль размером более 10 мкм, микроскопическую от 0,25 до 10 мкм, ультрамикроскопическую менее 0,25 мкм.

Согласно общепринятой классификации, все виды производственной пыли подразделяются на органические, неорганические и смешанные. Первые, в свою очередь, делятся на пыль естественного (древесная, хлопковая, льняная, шерстяная и др.) и искусственного (пыль пластмасс, резины, смол и др.) происхождения, а вторые – на металлическую (железная, цинковая, алюминиевая и др.) и минеральную (кварцевая, цементная, асбестовая и др.) пыль. К смешанным видам пыли относят каменноугольную пыль, содержащую частицы угля, кварца и силикатов, а также пыли, образующиеся в химических и других производствах. Специфика качественного состава пыли предопределяет возможность и характер ее действия на организм человека. Определенное значение имеют форма и консистенция пылевых частиц, которые в значительной мере зависят от природы исходного материала. Так, длинные и мягкие пылевые частицы легко осаждаются на слизистой оболочке верхних дыхательных путей и могут стать причиной хронических трахеитов и бронхитов. Степень вредного действия пыли зависит также от ее растворимости в тканевых жидкостях организма. Большая растворимость токсической пыли усиливает и ускоряет ее вредное влияние.

Неблагоприятное воздействие пыли на организм может быть причиной возникновения заболеваний. Обычно различают специфические (пневмокониозы, аллергические болезни) и неспецифические (хронические заболевания органов дыхания, заболевания глаз и кожи) пылевые поражения. Среди специфических профессиональных пылевых заболеваний большое место занимают пневмокониозы – болезни легких, в основе которых лежит развитие склеротических и связанных с ними других изменений, обусловленных отложением различного рода пыли и последующим ее взаимодействием с легочной тканью. Среди различных пневмокониозов наибольшую опасность представляет силикоз, связанный с длительным вдыханием пыли, содержащей свободную двуокись кремния. Силикоз – это медленно протекающий хронический процесс, который, как правило, развивается только у лиц, проработавших несколько лет в условиях значительного загрязнения воздуха кремниевой пылью. Однако в отдельных случаях возможно более быстрое возникновение и течение этого заболевания, когда за сравнительно короткий срок (2–4 года) процесс достигает конечной, терминальной, стадии.

Производственная пыль может оказывать вредное влияние и на верхние дыхательные пути. Установлено, что в результате многолетней работы в условиях значительного запыления воздуха происходит постепенное истончение слизистой оболочки носа и задней стенки глотки. При очень высоких концентрациях пыли отмечается выраженная атрофия носовых раковин, особенно нижних, а также сухость и атрофия слизистой оболочки верхних дыхательных путей. Развитию этих явлений способствуют гигроскопичность пыли и высокая температура воздуха в помещениях. Атрофия слизистой оболочки значительно нарушает защитные (барьерные) функции верхних дыхательных путей, что, в свою очередь, способствует глубокому проникновению пыли, т. е. поражению бронхов и легких.

Производственная пыль может проникать в кожу и в отверстия сальных и потовых желез. В некоторых случаях может развиться воспалительный процесс. Не исключена возможность возникновения язвенных дерматитов и экзем при воздействии на кожу пыли хромощелочных солей, мышьяка, меди, извести, соды и других химических веществ. Действие пыли на глаза вызывает возникновение конъюнктивитов.

Эффективная профилактика профессиональных пылевых болезней предполагает гигиеническое нормирование, технологические мероприятия, санитарно-гигиенические мероприятия, индивидуальные средства защиты и лечебно-профилактические мероприятия. Основой проведения мероприятий по борьбе с производственной пылью является гигиеническое нормирование. Соблюдение установленных ГОСТом предельно допустимых концентраций (ПДК) – основное требование при проведении предупредительного и текущего санитарного надзора.

Систематический контроль за состоянием уровня запыленности осуществляют лаборатории центров санэпиднадзора, заводские санитарно-химические лаборатории. На администрацию предприятий возложена ответственность за поддержание условий, препятствующих повышению ПДК пыли в воздушной среде.

При разработке оздоровительных мероприятий основные гигиенические требования должны предъявляться к технологическим процессам и оборудованию, вентиляции, строительно-планировочным решениям, рациональному медицинскому обслуживанию работающих, использованию средств индивидуальной защиты.

Устранение образования пыли на рабочих местах путем изменения технологии производства – основной путь профилактики пылевых заболеваний. Внедрение непрерывных технологий, автоматизация и механизация производственных процессов, устраняющих ручной труд, дистанционное управление значительно облегчают и улучшают условия труда. Широкое применение автоматических видов сварки с дистанционным управлением, роботов-манипуляторов на операциях загрузки, пересыпки, упаковки сыпучих материалов уменьшает контакт рабочих с источниками пылевыделения.

Для эффективной борьбы с пылью в технологическом процессе вместо порошкообразных продуктов используют брикеты, гранулы, пасты, растворы и т. д.; заменяют токсические вещества на нетоксические; переходят с твердого топлива на газообразное; широко применяют высокочастотный электронагрев, значительно снижающий загрязнение производственной среды дымами и топочными газами.

Предотвращению запыленности воздуха способствуют следующие мероприятия: замена сухих процессов мокрыми; герметизация оборудования, мест размола, транспортировки; выделение агрегатов, запыляющих рабочую зону, в изолированные помещения с устройством дистанционного управления. Мероприятия санитарно-технического характера играют большую роль в предупреждении заболеваний, например укрытие пылящего оборудования с отсосом воздуха из-под укрытия. Герметизация и укрытие оборудования сплошными пыленепроницаемыми кожухами с эффективной аспирацией – это рациональное средство предупреждения пылевыделения в воздух рабочей зоны. Удаление пыли должно происходить непосредственно из мест пылеобразования. Перед выбросом в атмосферу запыленный воздух очищается. В ряде случаев вентиляцию создают в комплексе с технологическими мероприятиями.

Если мероприятия по снижению концентрации пыли не приводят к уменьшению пыли в рабочей зоне до допустимых пределов, применяют индивидуальные средства защиты. К индивидуальным средствам защиты относятся противопылевые респираторы, защитные очки, специальная противопылевая одежда. То или иное средство защиты органов дыхания выбирают в зависимости от вида вредных веществ, их концентрации. Органы дыхания защищают фильтрующими и изолирующими приборами, например, респиратором типа «Лепесток». При контакте с порошкообразными материалами, неблагоприятно воздействующими на кожу, используют защитные пасты и мази.

Для защиты глаз применяют закрытые или открытые очки. Очки закрытого типа с прочными безосколочными стеками используют при механической обработке металлов. В процессах, сопровождающихся образованием мелких и твердых частиц и пыли, брызг металла, рекомендуют очки закрытого типа с боковинами или маски с экраном. Из спецодежды применяются пылезащитные комбинезоны: женский и мужской со шлемами для выполнения работ, связанных с большим образованием нетоксической пыли, костюмы – мужской и женский со шлемами, а также скафандр автономный для защиты от пыли, газов и низкой температуры.

В системе оздоровительных мероприятий важен медицинский контроль за состоянием здоровья работающих. В соответствии с действующими правилами обязательным является проведение предварительных (при поступлении на работу) и периодических медицинских осмотров.

Основная задача периодических осмотров – своевременное выявление ранних стадий заболевания и предупреждение развития пневмокониоза, определение профпригодности и проведение эффективных лечебно-профилактических мероприятий. Среди профилактических мероприятий, направленных на повышение реактивности организма и сопротивляемости пылевым поражениям легких, наибольшую эффективность обеспечивают УФ-облучение в фотариях, тормозящее склеротические процессы; щелочные ингаляции, способствующие санации верхних дыхательных путей, дыхательная гимнастика, улучшающая функцию внешнего дыхания, диета с добавлением метионина и витаминов.

Вентиляцией называется комплекс взаимосвязанных устройств и процессов для создания требуемого воздухообмена в производственных помещениях. Основное назначение вентиляции – удаление из рабочей зоны загрязненного или перегретого воздуха и подача чистого воздуха, в результате чего в рабочей зоне создаются необходимые благоприятные условия воздушной среды. Одной из главных задач, возникающей при устройстве вентиляции, является определение воздухообмена, т. е. количество вентиляционного воздуха, необходимого для обеспечения оптимального санитарно-гигиенического уровня воздушной среды помещений. В зависимости от способа перемещения воздуха в производственных помещениях вентиляция делится на естественную и искусственную (механическую). Возможно и их сочетание – смешанная вентиляция.

Если в помещении нет вредных выделений, то вентиляция должна обеспечивать воздухообмен не менее 30 м³/ч на каждого работающего (для помещений с объемом до 20 м³ на одного работающего). При выделении вредных веществ в воздух рабочей зоны необходимый воздухообмен определяют исходя из условий их разбавления до ПДК, а при наличии тепловых избытков – из условий поддержания допустимой температуры в рабочей зоне.

Естественная вентиляция производственных помещений осуществляется за счет разности температур в помещении наружного воздуха (тепловой напор) или действия ветра (ветровой напор). Естественная вентиляция может быть организованной и неорганизованной. При неорганизованной естественной вентиляции воздухообмен осуществляется за счет вытеснения внутреннего теплового воздуха наружным холодным воздухом через окна, форточки, фрамуги и двери. Организованная естественная вентиляция (или аэрация) обеспечивает воздухообмен в заранее рассчитанных объемах и регулируется в соответствии с метеорологическими условиями. Бесканальная аэрация осуществляется при помощи проемов в стенах и потолке и рекомендуется в помещениях большого объема со значительными избытками теплоты. Для получения расчетного воздухообмена вентиляционные проемы в стенах и в кровле здания (аэрационные фонари) оборудуют фрамугами, которые открываются и закрываются с пола помещения. Используя фрамуги, можно регулировать воздухообмен при изменении наружной температуры воздуха или скорости ветра (рис. 3).

Рис. 3. Схема естественной вентиляции здания:
а – при безветрии; б – при ветре;
1 – вытяжные и приточные отверстия; 2 – тепловыделяющий агрегат

В производственных помещениях небольшого объема, а также в помещениях, расположенных в многоэтажных производственных зданиях, применяют канальную аэрацию, при которой загрязненный воздух удаляется через вентиляционные каналы в стенах. Для усиления вытяжки на выходе из каналов на крыше здания устанавливают дефлекторы – устройства, создающие тягу при обдувании их ветром. Естественная вентиляция дешева и проста в эксплуатации. Основной ее недостаток заключается в том, что приточный воздух вводится в помещение без предварительной очистки и подогрева, а удаляемый воздух не очищается и загрязняет атмосферу. Естественная вентиляция применима там, где нет больших выделений вредных веществ в рабочую зону.

Искусственная (механическая) вентиляция устраняет недостатки естественной вентиляции. При механической вентиляции воздухообмен осуществляется за счет напора воздуха, создаваемого вентиляторами (осевыми или центробежными); воздух в зимнее время подогревается, в летнее – охлаждается и, кроме того, очищается от загрязнений (пыли, вредных паров и газов). Механическая вентиляция бывает приточной, вытяжной, приточно-вытяжной, а по месту действия – общеобменной и местной.

При приточной системе вентиляции производится забор воздуха извне с помощью вентилятора через калорифер, где воздух нагревается и при необходимости увлажняется, а затем подается в помещение. Количество подаваемого воздуха регулируется клапанами или заслонками, устанавливаемыми в ответвлениях. Загрязненный воздух выходит через двери, окна, фонари и щели неочищенным.

При вытяжной системе вентиляции загрязненный и перегретый воздух удаляется из помещения через сеть воздуховодов с помощью вентилятора. Загрязненный воздух перед выбросом в атмосферу очищается. Чистый воздух подсасывается через окна, двери, неплотности конструкций.

Приточно-вытяжная система вентиляции состоит из двух отдельных систем – приточной и вытяжной, которые одновременно подают в помещение чистый воздух и удаляют из него загрязненный. Приточные системы вентиляции также возмещают воздух, удаляемый местными отсосами и расходуемый на технологические нужды: огневые процессы, компрессорные установки, пневмотранспорт и др.

При общеобменной вентиляции, применяемой во всех учебных помещениях, выделяющие вредные вещества разбавляются подаваемым чистым воздухом до предельно допустимых концентраций.

Местная вентиляция бывает вытяжная и приточная. Вытяжную вентиляцию устраивают, когда загрязнения можно улавливать непосредственно у мест их возникновения. Для этого применяют вытяжные шкафы, зонты, завесы, бортовые отсосы у ванн, кожухи, отсосы у станков и т. д. К приточной вентиляции относятся воздушные души, завесы, оазисы.

Вытяжные шкафы работают с естественной или механической вытяжкой. Для удаления из шкафа избытков тепла или вредных примесей естественным путем необходимо наличие подъемной силы, которая возникает, когда температура воздуха в шкафу превышает температуру воздуха в помещении. Удаляемый воздух должен иметь достаточный запас энергии для преодоления аэродинамического сопротивления на пути от входа в шкаф до места выброса в атмосферу.

Отопительные системы бывают центральные и местные. В системах центрального отопления энергия вырабатывается за пределами отапливаемых помещений, а затем распределяется по системе труб между потребителями. Центральное отопление в зависимости от вида теплоносителя бывает водяным, воздушным, паровым. В малокомплектных школах (с числом учащихся до 500 и площадью до 1000 м²) возможно применение местных систем отопления, основой которых является совмещение генератора энергии с отопительным прибором. В настоящее время в качестве местного отопления используют газовое или электрическое. В отапливаемых помещениях для обогрева устанавливают отопительные приборы. Тип прибора зависит от системы отопления: при воздушном отоплении это калориферы, в системах водяного отопления – радиаторы, конвекторы, гладкие и ребристые трубы. В системах лучистого и панельного отопления функции отопительных приборов выполняют стены, потолок и т. д. Отопительные приборы с температурой теплоносителя свыше 100 °С должны быть ограждены во избежание ожогов людей при случайном прикосновении. В системах воздушного отопления нагретый в калориферах воздух подается в отапливаемое помещение. В промышленных зданиях при воздушном отоплении используется рециркулируемый воздух, а в большинстве случаев – наружный воздух. В школьных мастерских допускается совмещение воздушного отопления с приточной вентиляцией при температуре подаваемого воздуха не более 60 °С.

В настоящее время для поддержания комфортных условий в зоне пребывания людей все более широко используют кондиционирование. Системой кондиционирования называют совокупность технических средств, служащих для приготовления, перемещения и распределения воздуха, а также для автоматического регулирования его параметров. Системы кондиционирования включают средства для очистки от пыли, для нагрева, охлаждения и увлажнения воздуха, автоматического регулирования его параметров, контроля и управления.

2.9. Влияние ядовитых химических веществ
на организм человека

В современном производстве находит применение более 50 тысяч химических соединений, большинство из которых синтезировано человеком и не встречается в природе. В промышленности вредные вещества находятся в газообразном, жидком и твердых состояниях. Они способны проникать в организм человека через органы дыхания, пищеварения или кожу. Вредное действие химических веществ определяется как свойствами самого вещества (химическая структура, физико-химические свойства, количество попавшего в организм – доза или концентрация – сочетание вредных веществ, находящихся в организме), так и особенностями организма человека (индивидуальная чувствительность к химическому веществу, общее состояние здоровья, возраст, условия труда).

По токсическому (вредному) эффекту воздействия на организм человека химические вещества разделяют на общетоксические, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные, влияющие на репродуктивную функцию.

Общетоксические химические вещества (углеводороды, спирты, анилин, сероводород, синильная кислота и ее соли, соли ртути, хлорированные углеводороды, оксид углерода) вызывают расстройства нервной системы, мышечные судороги, нарушают структуру ферментов, влияют на кроветворные органы, взаимодействуют с гемоглобином.

Раздражающие вещества (хлор, аммиак, диоксид серы, туманы кислот, оксиды азота и др.) воздействуют на слизистые оболочки, верхние и глубокие дыхательные пути.

Сенсибилизирующие вещества (органические азокрасители, димети­ламиноазобензол и другие антибиотики) повышают чувствительность организма к химическим веществам, а в производственных условиях приводят к аллергическим заболеваниям.

Канцерогенные вещества (бенз(а)пирен, асбест, нитроазосоединения, ароматические амины и др.) вызывают развитие всех видов раковых заболеваний. Этот процесс может быть отдален от момента воздействия вещества на годы и даже десятилетия.

Мутагенные вещества (этиленамин, окись этилена, хлорированные углеводороды, соединения свинца и ртути и др.) оказывают воздействие на неполовые (соматические) клетки, входящие в состав всех органов и тканей человека, а также на половые клетки (гаметы). Воздействие му­тагенных веществ на соматические клетки вызывают изменения в гено­типе человека, контактирующего с этими веществами. Они обнаружива­ются в отдаленном периоде жизни и проявляются в преждевременном старении, повышении общей заболеваемости, злокачественных новообра­зований. При воздействии на половые клетки мутагенное влияние сказы­вается на последующее поколение, иногда в очень отдаленные сроки.

Химические вещества, влияющие на репродуктивную функцию человека (борная кислота, аммиак, многие химические вещества в больших количествах), вызывают возникновение врожденных пороков развития и отклонений от нормальной структуры у потомства, влияют на развитие плода в матке и послеродовое развитие и здоровье потомства.

Общая токсикологическая классификация вредных веществ приведена в таблице 5.

Таблица 5

Токсикологическая классификация вредных веществ

Изучение биологического действия химических веществ на человека показывает, что вредное их воздействие всегда начинается с определенной пороговой концентрации. Для количественной оценки вредного воздействия на человека химического вещества в промышленной токсикологии используются показатели, характеризующие степень его токсичности.

Средняя смертельная концентрация в воздухе ЛК₅₀ – концентрация вещества, вызывающая гибель 50 % животных при двух-, четырехчасовом ингаляционном воздействии на мышей или крыс.

Средняя смертельная доза ЛД₅₀ – доза вещества, вызывающая гибель 50 % животных при однократном введении в желудок.

Средняя смертельная доза при нанесении на кожу ЛК₅₀ – доза вещества, вызывающая гибель 50 % животных при однократном нанесении на кожу.

Порог хронического действия Lim_cr – минимальная (пороговая) концентрация вредного вещества, вызывающего вредное действие в хроническом эксперименте по 4 часа 5 раз в неделю на протяжении не менее 4 месяцев.

Порог острого действия Lim_ас – минимальная (пороговая) концентрация вредного вещества, вызывающая изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций.

Зона острого действия Z_ас – отношение среднесмертельной концентрации (ЛК₅₀ к порогу острого действия Lim_ас):

Z_ас= LK₅₀/Lim_aс.

Это соотношение показывает размах концентраций, оказывающих действие на организм при однократном поступлении, от начальных до крайних, влияющих наиболее неблагоприятно.

Зона хронического действия Z_сr – отношение порога острого действия Lim_аc к порогу хронического действия Lim_cr:

Z_cr = Lim_ac/Lim_cr.

Это соотношение показывает, насколько велик разрыв между кон­центрациями, вызывающими начальные явления интоксикации при одно­кратном и длительном поступлении в организм. Чем меньше зона острого действия, тем опаснее вещество, поскольку даже небольшое превышение пороговой концентрации может вызвать смертельный исход. Чем шире зона хронического действия, тем опаснее вещество, так как концентра­ции, оказывающие хроническое действие, значительно меньше вызываю­щих острое отравление.

Коэффициент возможного ингаляционного отравления (КВИО) – отношение максимально достигаемой концентрации вредного вещества в воздухе при 20 °С к средней смертельной концентрации вещества для мышей.

Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны ПДК_рз – такая концентрация вещества в воздухе рабочей зоны, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов или другой продолжительности, но не более 40 часов в неделю, в период всего рабочего стажа не может вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. ПДК_рз устанавливается на уровне 2–3 раза и ниже, чем порог хронического действия Lim_cr. Такое снижение называется коэффициентом запаса (К_з).

Взаимосвязь токсикологических параметров химического вещества представлена на рисунке 4.

Рис. 4. Зависимость биологического действия химических веществ
от токсикологических показателей

ГОСТ 12.1.007–76 «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» подразделяет вредные вещества по степени воздействия на организм на четыре класса опасности: 1) чрезвычайно опасные; 2) высокоопасные; 3) умеренно опасные; 4) малоопасные.

Количественные значения токсикологических параметров химических веществ в национальной системе стандартов безопасности труда представлены в таблице 6.

Отравления протекают в острой, подострой и хронической формах. Острые отравления чаще бывают групповыми и происходят в результате аварий, поломок оборудования и грубых нарушений требований безопасности труда. Они характеризуются кратковременностью действия токсичных веществ: 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.

Таблица 6

Классификация производственных вредных веществ
по степени опасности (ГОСТ 12.1.007–76)

Хронические отравления возникают постепенно, при длительном поступлении яда в организм в относительно небольших количествах. Отравления развиваются вследствие накопления массы вредного вещества в организме (материальной кумуляции) или вызываемых ими нарушений в организме (функциональная кумуляция). Хронические отравления органов дыхания могут быть следствием перенесенной однократной или нескольких повторных острых интоксикаций. К ядам, вызывающим хронические отравления в результате только функциональной кумуляции, относятся хлорированные углеводороды, бензол, бензины и другие. При повторном воздействии одного и того же яда в субтоксической дозе может измениться течение отравления и кроме явления кумуляции развиться сенсибилизация и привыкание.

Сенсибилизация – состояние организма, при котором повторное воздействие вещества вызывает больший эффект, чем предыдущее. Эффект сенсибилизации связан с образованием в крови и других внутренних средах измененных и ставших чужеродными для организма белковых молекул, индуцирующих формирование антител. Повторное, даже более слабое токсическое воздействие с последующей реакцией яда с антителами вызывает извращенный ответ организма в виде явлений сенсибилизации. Более того, в случае предварительной сенсибилизации возможно развитие аллергических реакций, выраженность которых зависит не столько от дозы воздействующего вещества, сколько от состояния организма. Аллергизация значительно осложняет течение острых и хронических интоксикаций, нередко приводя к ограничению трудоспособности. К веществам, вызывающим сенсибилизацию, относятся бериллий и его соединения, карбонилы никеля, железа, кобальта, соединения ванадия и т. д.

При повторяющемся воздействии вредных веществ на организм можно наблюдать и ослабление эффектов вследствие привыкания. Для развития привыкания к хроническому воздействию яда необходимо, чтобы его концентрация (доза) была достаточной для формирования ответной приспособительной реакции и не чрезмерной, приводящей к быстрому и серьезному повреждению организма. При оценке развития привыкания к токсическому воздействию надо учитывать возможное развитие повышенной устойчивости к одним веществам после воздействия других. Это явление называют толерантностью.

Существуют адаптогены (витамины, женьшень, элеутерококк), способные уменьшить реакцию воздействия вредных веществ и увеличить устойчивость организма ко многим факторам окружающей среды, в том числе химическим. Однако следует иметь в виду, что привыкание является лишь фазой приспособительного процесса, и уловить грань между физиологической нормой и напряжением регуляторных механизмов не всегда удается. Перенапряжение же систем регуляции приводит к срыву адаптации и развитию патологических процессов.

На производстве, как правило, в течение рабочего дня концентрации вредных веществ не бывают постоянными. Они либо нарастают к концу смены, снижаясь за обеденный перерыв, либо резко колеблются, оказывая на человека интермиттирующее (непостоянное) действие, которое во многих случаях оказывается более вредным, чем непрерывное, так как частые и резкие колебания раздражителя ведут к срыву формирования адаптации. Неблагоприятное действие интермиттирующего режима отмечено при вдыхании оксида углерода СО.

Большинство случаев профессиональных заболеваний и отравлений связано с поступлением токсических газов, паров и аэрозолей в организм человека главным образом через органы дыхания. Этот путь наиболее опасен, поскольку вредные вещества поступают через разветвленную систему легочных альвеол (100–120 м²) непосредственно в кровь и разносятся по всему организму. Развитие общетоксического действия аэрозолей в значительной степени связано с размером частиц пыли, так как пыль с частицами до 5 мкм (так называемая респирабельная фракция) проникает в глубокие дыхательные пути, в альвеолы, частично или полностью растворяется в лимфе и, поступая в кровь, вызывает картину интоксикации. Мелкодисперсную пыль трудно улавливать; она медленно оседает, витая в воздухе рабочей зоны.

Попадание ядов в желудочно-кишечный тракт возможно при несоблюдении правил личной гигиены: приеме пищи на рабочем месте и курении без предварительного мытья рук. Ядовитые вещества могут всасываться уже из полости рта, поступая сразу в кровь. К таким веществам относятся все жирорастворимые соединения, фенолы, цианиды. Кислая среда желудка и слабощелочная среда кишечника могут способствовать усилению токсичности некоторых соединений (например, сульфат свинца переходит в более растворимый хлорид свинца, который легко всасывается). Попадание яда (ртути, меди, церия, урана) в желудок может быть причиной поражения его слизистой.

Вредные вещества могут попадать в организм человека через неповрежденные кожные покровы, причем не только из жидкой среды при контакте с руками, но и в случае высоких концентраций токсических паров и газов в воздухе на рабочих местах. Растворяясь в секрете потовых желез и кожном жире, вещества могут легко поступать в кровь. К ним относятся легко растворимые в воде и жирах углеводороды, ароматические амины, бензол, анилин и др. Повреждение кожи безусловно способствует проникновению вредных веществ в организм.

Распределение ядовитых веществ в организме подчиняется определенным закономерностям. Первоначально происходит динамическое распределение вещества в соответствии с интенсивностью кровообращения. Затем основную роль начинает играть сорбционная способность тканей. Существуют три главных бассейна, связанных с распределением вредных веществ: внеклеточная жидкость (14 л для человека массой 70 кг), внутриклеточная жидкость (28 л) и жировая ткань. Поэтому распределение веществ зависит от таких физико-химических свойств, как водорастворимость, жирорастворимость и способность к диссоциации. Для ряда металлов (серебра, марганца, хрома, ванадия, кадмия и др.) характерно быстрое выведение из крови и накопление в печени и почках. Легко диссоциируемые соединения бария, бериллия, свинца образуют прочные соединения с кальцием и фосфором и накапливаются в костной ткани.

Очень важно отметить комбинированное действие вредных веществ на здоровье человека. На производстве и в окружающей среде редко встречается изолированное действие вредных веществ; обычно работающий на производстве подвергается сочетаемому действию неблагоприятных факторов разной природы (физических, химических) или комбинированному влиянию факторов одной природы, чаще ряду химических веществ. Комбинированное действие – это одновременное или последовательное действие на организм нескольких ядов при одном и том же пути поступления. Различают несколько типов комбинированного действия ядов в зависимости от эффектов токсичности: аддитивного, потенцированного, антагонистического и независимого действия (рис.5).

Аддитивное действие – это суммарный эффект смеси, равный сумме эффектов действующих компонентов. Аддитивность характерна для ве-

Рис. 5. Виды комбинированного действия смеси двух вредных веществ А и В:
1 – аддитивное действие, 2 – синергизм (потенцирование), 3 – антагонизм

ществ однонаправленного действия, когда компоненты смеси оказывают влияние на одни и те же системы организма, причем при количественно одинаковой замене компонентов друг другом токсичность смеси не меняется. Для гигиенической оценки воздушной среды при условии аддитивного действия ядов используют уравнение (4.1) в виде

где С₁, С₂, ..., С_n – концентрации каждого вещества в воздухе, мг/м³; ПДК₁, ПДК₂, ..., ПДК_n – предельно допустимые концентрации этих веществ, мг/м³.

При потенцированном действии (синергизме) компоненты смеси действуют так, что одно вещество усиливает действие другого. Эффект комбинированного действия при синергизме выше аддитивного, что учитывается при анализе гигиенической ситуации в конкретных производственных условиях. Потенцирование отмечается при совместном действии диоксида серы и хлора; алкоголь повышает опасность отравления анилином, ртутью и некоторыми другими промышленными ядами. Явление потенцирования возможно только в случае острого отравления.

Антагонистическое действие – эффект комбинированного действия менее ожидаемого. Компоненты смеси действуют так, что одно вещество ослабляет действие другого, эффект – менее аддитивного. Примером может служить антидотное (обезвреживающее) взаимодействие между эзерином и атропином.

При потенцировании и антагонизме оценку можно проводить с учетом коэффициента комбинированного действия К_кд по формуле:

где К_{кд n} > 1 – при потенцировании и К_{кд n} < 1 – при антагонизме.

При независимом действии комбинированный эффект не отличается от изолированного действия каждого яда в отдельности. Преобладает эффект наиболее токсичного вещества. Комбинации веществ с независимым действием встречаются достаточно часто, например бензол и раздражающие газы, смесь продуктов сгорания и пыли.

Наряду с комбинированным влиянием ядов возможно их комплексное действие, когда яды поступают в организм одновременно, но разными путями (через органы дыхания и желудочно-кишечный тракт, органы дыхания и кожу и т. д.).

Пути обезвреживания ядов различны. Первый и главный из них – изменение химической структуры ядов. Так, органические соединения в организме подвергаются чаще всего гидроксилированию, ацетилированию, окислению, восстановлению, расщеплению, метилированию, что в конечном итоге приводит большей частью к возникновению менее ядовитых и менее активных в организме веществ.

Не менее важный путь обезвреживания – выведение яда через органы дыхания, пищеварения, почки, потовые и сальные железы, кожу. Тяжелые металлы, как правило, выделяются через желудочно-кишечный тракт, органические соединения алифатического и ароматического рядов – в неизменном виде через легкие и частично после физико-химических превращений через почки и желудочно-кишечный тракт. Определенную роль в относительном обезвреживании ядов играет депонирование (задержка в тех или иных органах). Депонирование является временным путем уменьшения содержания яда, циркулируемого в крови. Например, тяжелые металлы (свинец, кадмий) часто откладываются в депо: костях, печени, почках, некоторые вещества – в нервной ткани. Однако яды из депо могут вновь поступать в кровь, вызывая обострение хронического отравления.

Для ограничения неблагоприятного воздействия вредных веществ применяют гигиеническое нормирование их содержания в различных средах. В связи с тем, что требование полного отсутствия промышленных ядов в зоне дыхания работающих часто невыполнимо, особую значимость приобретает гигиеническая регламентация содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны (ГОСТ 12.1.005–88 и ГН 2.2.5.685–96).

Таблица 7

Предельно допустимые концентрации вредных веществ
в воздухе рабочей зоны по ГОСТ 12.1.005–88 (извлечение)

Примечание. Условные обозначения: п – пары и (или) газы; а – аэрозоль; п + а – смесь паров и аэрозоля; О – вещество с остронаправленным механизмом действия, требующее автоматического контроля за его содержанием в воздухе; А – вещества, способные вызывать аллергические заболевания; К – канцерогены; Ф – аэрозоли преимущественно фиброгенного действия; + – требуется специальная защита кожи и глаз.

Для веществ, обладающих кожно-резорбтивным действием, обосновывается предельно допустимый уровень загрязнения кожи (мг/см²) в соответствии с ГН 2.2.5.563–96 (табл. 8).

Таблица 8

Предельно допустимые уровни загрязнения кожи рук работающих
с вредными веществами по ГН 2.2.5.563–96 (извлечение)

Гигиенические и технические требования к источникам водоснабжения и правила их выбора в интересах здоровья населения регламентируются ГОСТ 2761–84*. Гигиенические требования к качеству питьевой воды централизованных систем питьевого водоснабжения указаны в санитарных правилах и нормах СанПиН 2.1.4.559–96 и СанПиН 2.1.4.544-96, а также ГН 2.1.5.689-98.

Дата добавления: 2014-03-13; просмотров: 2053; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!