Нормирование вредных веществ и методы их контроля
1. Токсичность веществ и ее показатели.
В настоящее время невозможно представить ни одно производство без использования различных химических веществ. В окружении человека находятся тысячи различных химических соединений, способных негативно отразиться на его здоровье и работоспособности. На любом производстве имеют дело с большим количеством разнообразных химических веществ, являющихся в той или иной мере вредными веществами.
По ГОСТ 12.1.007 под вредным веществом понимают вещество, которое при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности может вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами, как в процессе работы, так и в отдаленные сроки настоящего и последующих поколений.
В токсикологии (наука, изучающая физиологическую активность вредных веществ) используется понятие «яд», под которым понимают условно такое химическое соединение, которое, будучи введено в организм в малых количествах и действуя на него химически или физико-химически при определенных условиях, способно привести к болезни или смерти.
Химическое вещество становится ядом лишь при определенных условиях, а эти условия разнообразны. Ядовитое действие веществ связано, прежде всего, с их количеством (дозой), затем с физическими и химическими свойствами, условиями применения, состоянием организма и пр. Так, в зависимости от дозы одно и то же вещество может быть и ядом, и лекарством. Стрихнин, атропин, морфин, соединения мышьяка, ртути и другие хорошо известны как лекарства.
При концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны, превышающей ПДК, у человека могут проявляться острые и хронические отравления, а также профессиональные заболевания.
Острые отравления, как правило, происходят в результате аварий, поломок оборудования и грубых нарушений техники безопасности. Они характеризуются кратковременностью действия и относительно высокими концентрациями вредных веществ. Симптомы отравления проявляются либо сразу, либо через сравнительно небольшой (обычно несколько часов) скрытый (латентный) период.
Хронические отравления возникают постепенно, при длительном систематическом воздействии вредных веществ, проникающих в организм человека в относительно небольших количествах. Они могут развиваться вследствие накопления вредного вещества в организме (материальная кумуляция) или вызываемых им изменений (функциональная кумуляция).
Профессиональное заболевание – это хроническое или острое заболевание работающего, являющееся результатом воздействия вредного фактора.
При любой форме отравления характер действия вредного вещества определяется степенью его физиологической активности – токсичностью.
По степени воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются на 4 класса:
I. вещества чрезвычайно опасные (ванадий и его соединения, оксид кадмия, карбонил никеля, озон, ртуть, свинец и его соединения, терефталевая кислота, тетраэтилсвинец, фосфор желтый и др.);
II. вещества высоко опасные (оксиды азота, дихлорэтан, карбофос, марганец, медь, мышьяковистый водород, пиридин, серная и соляная кислоты, сероводород, сероуглерод, тиурам, формальдегид, фтористый водород, хлор, растворы едких щелочей и др.);
III. вещества умеренно опасные (камфара, капролактам, ксилол, нитрофоска, полиэтилен низкого давления, сернистый ангидрид, спирт метиловый, толуол, фенол, фурфурол и др.);
IV. вещества малоопасные (аммиак, ацетон, бензин, керосин, нафталин, скипидар, спирт этиловый, оксид углерода, уайт-спирит, доломит, известняк, магнезит и др.).
Спросить по предыдущему материалу.
Предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны – это концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов или при другой продолжительности, но не более 40 часов в неделю, в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений, мг/м3.
Средняя смертельная доза при введении в желудок – это доза вещества, вызывающая гибель 50 % животных при однократном введении в желудок, ЛД50, мг/кг.
Средняя смертельная концентрация в воздухе – это концентрация вещества, вызывающая гибель 50 % животных при двух–четырехчасовом ингаляционном воздействии, ЛД50, мг/м3.
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу – доза вещества, вызывающая гибель 50 % животных при однократном нанесении на кожу, ЛД50, мг/кг.
Зона острого действия – отношение средней смертельной концентрации вещества к минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций.
Зона хронического действия – отношение минимальной (пороговой) концентрации, вызывающей изменение биологических показателей на уровне целостного организма, выходящих за пределы приспособительных физиологических реакций к минимальной концентрации, вызывающей вредное действие в хроническом эксперименте по 4 часа, пять раз в неделю на протяжении не менее 4-х месяцев.
Чем меньше зона острого действия, тем опаснее вещество, так как даже небольшое повышение концентрации, начиная от пороговой, уже может вызвать крайние формы влияния на организм, т.е. смерть. Следовательно, такое вещество опасно из-за возможности развития тяжелых форм отравления.
2. Пути проникновения и характер воздействия вредных веществ на организм человека.
Основными путями поступления вредных веществ в организм человека являются: ингаляционный (через органы дыхания), пероральный (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.
Отравления, вызванные попаданием вредных веществ в пищеварительный тракт, редко бывают производственными. Попадание их в органы пищеварения возможно при нарушении правил личной гигиены, приеме пищи, курении в производственных помещениях.
Поступление ядов через кожу возможно лишь в том случае, если они являются неэлектролитами и способны растворяться в жирах и липидах, а, следовательно, и в кожном сале (углеводороды, ароматические амины, бензол и его соединения, толуол, анилин и др.).
Действие ядовитого вещества на организм может быть местным и общим.
Типичным местным действием обладают газы и пары, вызывающие раздражение слизистых оболочек носа, горла, бронхов (пощипывание, сухой кашель и др.) и глаз (резь, боль, слезотечение). Общее действие яда возникает при проникновении его в кровь и распространении по всему организму.
На производстве чаще всего работники подвергаются не изолированному воздействию одного вещества, а - сразу нескольким, т.е. в данном случае имеет место комбинированное действие.
Различают несколько видов комбинированного действия вредных веществ:
Однонаправленное действие – компоненты смеси действуют на одни и те же системы в организме, например, наркотическое действие смеси углеводородов. Как правило, сюда относятся соединения, близкие по химическому строению и характеру биологического воздействия на организм человека. В этом случае суммарный эффект смеси равен сумме эффектов действующих компонентов.
В соответствии с санитарными нормами должно соблюдаться уравнение:
.
т.е. сумма отношений фактических концентраций вредных веществ С1, С2,…..Сn в воздухе рабочей зоны к их ПДК не должна превышать единицы.
Независимое действие – компоненты смеси действуют на различные системы организма, и их токсический эффект не зависит друг от друга. В этом случае их допустимые концентрации остаются такими же, как и при изолированном действии каждого, например, смесь паров бензола и раздражающие газы.
Кроме того, некоторые вещества могут обладать свойствами усиления или ослабления действия друг друга.
Положительный синергизм и антагонизм – комбинированное действие смеси веществ, которое по своему эффекту в первом случае больше, а во втором - меньше, чем сумма действия отдельных веществ этой смеси.
Токсическое действие вредных веществ на организм человека зависит от множества факторов: дозы, токсичности, длительности поступления, химизма взаимодействия веществ, индивидуальных особенностей (пола, возраста, состояния здоровья человека, чувствительности и т.д.), метеорологических условий производственной среды, химической структуры и физических свойств вредного вещества.
3. Классификация вредных веществ по их функциональному воздействию на органы и системы человека.
1. Нервные (углеводороды, сероводород, аммиак и др.) - вызывают расстройство функций нервной системы, судороги, паралич.
2. Раздражающие (хлор, аммиак, диоксид серы, оксиды азота и др.) - поражают верхние дыхательные пути.
3. Прижигающие и раздражающие кожу и слизистые оболочки (неорганические кислоты, щелочи, некоторые органические кислоты и др.) - поражают кожные покровы, вызывают образование нарывов, язв.
4. Ферментные (мышьяк и его соединения, соли ртути (сулема)) - нарушают структуру ферментов, инактивируют их.
5. Печеночные (хлорированные углеводороды, фосфор, селен) - вызывают структурные изменения ткани печени.
6. Кровяные (оксид углерода, свинец и его неорганические соединения и др.) - ингибируют ферменты, участвующие в активации кислорода, взаимодействуют с гемоглобином крови.
7. Мутагены (соединения свинца, ртути и др.) - воздействуют на генетический аппарат клетки.
8. Аллергены (некоторые соединения никеля, алкалоиды и др.) - вызывают изменения в реактивной способности организма.
9. Канцерогены (каменноугольная смола, сажа и многие другие) - вызывают образование злокачественных опухолей.
4. Нормирование вредных веществ и методы их контроля.
Для оценки вредности и уровня безопасности химических веществ в воздухе рабочей зоны устанавливаются предельно допустимые концентрации (ПДК).
ПДК вредных веществ в воздухе рабочих помещений устанавливаются на основании специальных исследований и результатов профессиональных осмотров рабочих и утверждаются органами здравоохранения.
При отсутствии утвержденного значения ПДК временно можно пользоваться величиной ОБУВ (ориентировочно безопасного уровня воздействия). ОБУВ устанавливается, как правило, на период, предшествующий проектированию производства. Он рассчитывается исходя из физико-химических свойств веществ или путем интерполяций и экстраполяций в рядах, близких по строению соединений, или по показателям острой опасности.
Для ряда вредных веществ нормируется предельно допустимый уровень (ПДУ) загрязнения кожи работающих (мг\см2), представляющий собой количество вредного вещества для всей поверхности кожного покрова, которое при ежедневной работе (кроме выходных дней) в течение 8 ч и не более 41 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не должно вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.
Для контроля воздушной среды применяются лабораторные, индикационные и экспресс-методы. Существуют также автоматические приборы контроля газовой среды.
Лабораторные методы очень точны и дают возможность определить микроколичества токсичных веществ в воздухе. Для этой цели используют различные методы химического (объемные и весовые) и физико-химического (фотоколориметрия, спектроскопия, кулонометрия, хроматография).
Экспресс-методы служат для качественного и количественного определения концентрации вредных паров и газов непосредственно в рабочей зоне. Для проведения контроля экспресс-методами применяются газоанализаторы марок УГ, химический газоопределитель ГХ, газоанализатор типа ПГФ 2 М1– ИЗГ и др.
Индикационные методы отличаются простотой, с их помощью можно быстро определить качественный состав загрязнителей. Индикационные методы применяются в тех случаях, когда нежелательно присутствие токсичных веществ в помещениях даже в малых концентрациях, а при их наличии требуются особые срочные меры (пуск аварийной вентиляции, нейтрализация загазованного участка, применение средств индивидуальной защиты и т.д.).
В основу индикационных методов положены цветные реакции между загрязненным воздухом и поглотительным раствором или реактивной бумажкой. По интенсивности окрашивания поглотителя можно ориентировочно судить о концентрации определяемого вещества в воздухе.
Автоматические газоанализаторы непрерывного действия осуществляют обычно непрерывную регистрацию уровня загазованности на диаграммной ленте.
Для определения концентрации пыли в воздухе существует несколько методов:
1. аспирационный – основан на просасывании воздуха через пористые материалы или через жидкости (воду, масла).
2. седиментационный – основан на естественном оседании пыли на стеклянные пластинки с последующим расчетом массы пыли на 1 м2 поверхности;
3. электроосаждение пыли – заключается в создании поля высокого напряжения, в котором пылевые частицы электризуются и притягиваются к электродам;
4. фотометрический метод – регистрируются пылевые частицы с помощью сильного бокового света;
5. радиоизотопный метод – основан на определении массы задержанной фильтром пыли по степени ослабления потока β-частиц, прошедших через фильтр до его запыления и после.
Тема 2.6
Защита от воздействия производственных излучений
План занятия: