Мищенко О.А

131

			Таблица 4.3
	Приборы для исследования параметров микроклимата
	Исследуемый	Приборы для	Приборы для суточных
	параметр	дискретных измерений	(недельных)
		Термометры:	Термографы:
		– ртутные
	Температура воздуха		– суточные
		– спиртовые
			– недельные
		– электронные
		Гигрометры
		Психрометры:	Гигрографы:
		– стационарные
	Относительная влажность		– суточные
		– аспирационные
			– недельные
		Термогигрометры
		Влагомеры
		Кататермометры
		Анемометры:
	Скорость движения воздуха	– крыльчатые	–
		– чашечные
		– индукционные
		– термоанемометры
	Атмосферное давление	Барометры-анероиды	Барографы
	Интенсивность теплового	Актинометр	–
	излучения

Атмосферное давление создается гравитационным притяжением молекул воздушной оболочки планеты(атмосферы) и характеризует гидростатическое давление атмосферы на земную поверхность и все находящиеся на ней предметы. Для измерения атмосферного давления служатбарометры различной конструкции.

В ртутном (жидкостном) барометре атмосферное давление измеряется по высоте столба ртути в запаянной сверху трубке, опущенной открытым концом в сосуд с ртутью. Это наиболее точные приборы, ими оборудованы метеорологические станции и по ним проверяется работа других видов барометров (анероида и гипсотермометра).

Барометр-анероид (рис. 4.1 е) имеет герметичную гофрированную металлическую анероидную коробку, расширяющуюся или сжимающуюся при изменении атмосферного давления. Деформация посредством пружин- но-рычажной системы приводит в движение стрелку, перемещающуюся по неподвижному циферблату и показывающую величину давления в Па или мм ртутного столба.

Для непрерывной регистрации изменения атмосферного давления при температуре воздуха от -10 до +45 0С служит барографы (суточных изменений – М-22с, недельных – М-22н), в которых деформация анероидной коробки через передаточную систему передается стрелке с пером, фиксирую-

132

щим изменения атмосферного давления на диаграммной ленте барабана, приводимого во вращение часовым механизмом.

Рис. 4.1. Приборы и аппараты для измерения и определения параметров метеорологических факторов: а – аспирационный психрометр «Ассмана»: 1 – заводная ручка вентилятора; 2 – приспособление для подвески психрометра на месте измерения;

3 – пружинный вентилятор; 4 – нижняя часть корпуса вентилятора; 5– термометры; 6 – металлический корпус термометра; 7 – ртутный резервуар, обернутый батистом; б – стационарный психрометр «Августа» в футляре; в – кататермометр цилиндрический; г – кататермометр чашечный; д – гигрометр ВИТ-1; е – барометр-анероид; ж – термометр чашечный; з – термоанемометр «Testo 425»; и – термоанемометр «Testo 415»; к – термогигрометр «Testo 615»; л – термогигрометр «Testo 625»; м – анемометр-термометр ИСП-МГ4; н – измеритель скорости воздуха «Testo 405-V1»; о – анемометр с зондом крыльчаткой «Testo 417»; п – анемометр ручной крыльчатый АОС-3 тип Б; р – анемометр чашечный МС-13

133

Температура воздуха ( T ) – физическая величина, отражающая среднюю энергию теплового движения молекул. Для измерения температур выше 0 0С используют ртутные термометры, так как в отличие от спирта ртуть при нагревании расширяется равномерно. Для измерения низких температур рекомендуются спиртовые термометры, так как спирт в отличие от ртути (замерзает при < -39 0С), не замерзает даже при температуре ниже -100 0С. Для определения наибольшей или наименьшей температуры воздуха в тот или иной период времени пользуются максимальными или минимальными термометрами. Также температуру воздуха измеряют и регистрируют с помощью термографов и по показаниям«сухого» термометра психрометра «Ассмана» (рис. 4.1, а) и термоанемометра «Testo 425» и «Testo 415» (рис. 4.1 соответственно з и и), анемометра-термометра ИСП-МГ4 (рис. 4.1, г).

Скорость движения воздуха (V ) – вектор усредненной скорости перемещения воздушных потоков под действием различных побуждающих сил, м/с. Определение скорости движения воздуха производится с помо-

щью: чашечных (1-50 м/с) и крыльчатых (от 0,3 до 5 м/с) анемометров,

термоанемометров «Testo 415» и «Testo 425», а если температура возду-

ха и окружающих поверхностей < 29 0С кататермометров (рис. 4.1, г и д). При замерах скорости движения воздуха ось вращения вертушки

крыльчатого анемометра (рис. 4.1, п) располагается по направлению воздушного потока, а чашечного (рис. 4.1, р) – перпендикулярно.

Записав показания счетчика (по всем трем шкалам) и не включая его, запускают вертушку и через 10-15 с (когда скорость вращения крыльчатки станет постоянной) одновременно с секундомером включают счетчик. Через 1-2 минуты счетчик останавливают и снимают его конечные показания.

По формуле определяют угловую скорость вращения вертушки анемометра

		w = (C2 - C1 ) /t ,	(4.1)
	где	w – угловая скорость вращения вертушки	анемометра, об/с;
C1	и C2 –	соответственно начальное и конечное показание счетчика, об;
t	– время экспозиции, с.
	Определив, угловую скорость вращения вертушки, в зависимости от

ее величины по прилагаемым к каждому анемометру графикам находят линейную скорость движения воздуха.

В настоящее время имеются современные приборы для проведения измерений.

Термоанемометр «Testo 415» со встроенным зондом(рис. 4.1, з) предназначен для измерения скорости и температуры воздуха внутри -по мещений. Диапазон измерения: скорости потока воздуха – 0-10 м/с, температуры – 0-50 °С.

Термоанемометр «Testo 425» (рис. 4.1, ж) с раздельным телескопическим зондом (максимальная длина – 675 мм) предназначен для измерений

134

в климатических камерах и вытяжных каналах. Диапазон измерения: скорости потока воздуха – 0-20 м/с, температуры от -20 до +70 °С.

Для замера малых ( <1,5 м/с) скоростей движения воздуха при температуре воздуха < 29 °С служит кататермометр, действие которого основано на охлаждении его резервуара в зависимости от скорости движения воздуха. Прибор представляет собой спиртовой термометр с цилиндрическим (рис. 4.1, г) или шаровым (рис. 4.1, д) резервуаром, переходящим в капилляр, расширяющийся в нижней части. Шкала кататермометра с цилиндрическим резервуаром проградуирована от 35 до 38 °С, а с шаровым резервуаром – от 33 до 40 °С, средняя точка шкалы 36,5 °С.

Термограф служит для записи изменений температуры окружающего воздуха (суточных изменений – М-16с, недельных – М-16н) от минус 85 °С до +45 °С, точностью ±1 °С. Принцип действия прибора основан на свой-

стве биметаллической пластины(вследствие различия коэффициентов теплового расширения разнородных металлов) изменять радиус изгиба с изменением температуры воздуха. Изогнутая биметаллическая пластина посредством рычага и стрелки связана с пером, отмечающим показания температуры на бумажной диаграммной ленте барабана, приводимого в движение часовым механизмом.

Влажность воздуха характеризует содержание водяного пара в воз-

духе. Различают абсолютную, максимальную и относительную влаж-

ность [8, 12].

Абсолютная влажность (А) – это масса водяного пара, находящегося в единице объема при данной температуре определяется по формуле

A = F1 -[0,5 × P ×(tc - tвл )]/101,3 ,

(4.2)

где F1 – максимальная влажность воздуха при температуре «влажного» термометра находится по табл. П.5, г/м3; 0,5 – постоянный психрометрический коэффициент для психрометра «Ассмана»; P – барометрическое давление, кПа; tc – показания «сухого» термометра, °С; tвл – показания «влажного» термометра, °С;

Максимальная влажность ( F ) – максимально возможная (насы-

щающая) масса водяного пара, находящего в единице объема воздуха при

данной температуре (температуре «сухого» термометра)	находится по
табллице, г/м3.
Относительная влажность (j ) – это отношение абсолютной влаж-
ности к максимальной влажности:
j = (100× A) F , %.	(4.3)

Относительную влажность воздуха по показаниям«сухого» и «влажного» термометров также можно определить по психрометрической таблице или психрометрическому графику.

Определение влажности воздуха производится при помощипси-

135

хрометра, гигрометра, термогигрометра или влагомера – измерителя влажности.

Для определения относительной (не зависит от температуры воздуха внутри помещения) влажности воздуха в помещении используют аспирационный психрометр «Ассмана» (рис. 4.1, а), который состоит из двух ртутных термометров. Ртутный резервуар одного из них обернут батистом, смачиваемым перед измерениями дистиллированной водой. На испарение влаги затрачивается энергия (тепло), количество которой зависит от влажности воздуха. Поэтому показания «влажного» ниже показаний «сухого» термометра.

Для обеспечения постоянной скорости испарения влаги термометры обдуваются с постоянной (4 м/с) скоростью вентилятором, встроенным в верхнюю часть (головку) прибора. Для исключения влияния теплового излучения ртутные термометры помещены в двойную трубчатую защиту с воздушным зазором между термометрами и никелированными трубками.

Взоне замеров психрометр подвешивается на штативе и находящийся в головке прибора вентилятор приводится в движение, а щеки головки психрометра закрывают ветроотбойным щитком. Затем через 4-5 минут, не выключая вентилятор, производят замеры температуры по сухому и влажному термометрам (зимой через 2-5 минут).

Гигрограф используется для регистрации изменений относительной влажности в течение суток – М-21с и недели – М-21н. Чувствительным элементом служит пучок специально обработанных волос, укрепленных на рамке прибора. С изменением относительной влажности изменятся длина пучка волос, что приводит в движение стрелку с пером. Запись показаний производится на бумажной диаграммной ленте барабана, приводимого в движение часовым механизмом. Прибор обеспечивает регистрацию изменений относительной влажности воздуха от30 до 100 % при температуре окружающего воздуха от 35 до 45 °С.

Впроизводственных помещениях, в которых допустимые нормативные величины показателей микроклимата невозможно установить из-за технологических требований к производственному процессу или экономически обоснованной нецелесообразности, условия микроклимата следует рассматривать как вредные и опасные.

Вцелях профилактики неблагоприятного воздействия микроклимата необходимо применять следующие защитные мероприятия [1, 2, 8, 10, 12, 13, 15]:

–термоизоляция и экранирование источников тепла (холода);

–устройство тамбуров при входе в здания, воздушных тепловых завес в технологических и транспортных проемах;

–системы отопления, вентиляции, местного кондиционирования воздуха и воздушное душирование;

–компенсация неблагоприятного воздействия одного параметра

136

микроклимата изменением другого;

–использование рациональной спецодежды и других СИЗ;

–оборудование помещений для отдыха и обогревания;

–организация рационального питьевого режима;

–регламентация времени (непрерывно или суммарно за рабочую смену) работы, ограничиваемое величинами, указанными в СанПиН 2.2.4.548-96 [17], а также перерывы в работе, увеличение продолжительности отпуска, уменьшение стажа работы и др.

–механизация, автоматизация и роботизация (дистанционное управление) работ и производственных процессов.

4.3. Действие вредных веществ на организм человека

По оценке Всемирной организации здравоохранения(ВОЗ) в практической деятельности человек использует около60 тысяч из 7 млн. известных химических веществ и соединений, к которым ежегодно добавляется от 500 до 1000 новых. То есть в процессе жизнедеятельности возникает вероятность нежелательного воздействия на организм человека веществ, обращающихся в технологических процессах и попадающих в окружающую среду.

Как показала практика биологическое воздействие органических, неорганических и элементорганических веществ, попадающих в организм человека через органы дыхания (основной путь), пищеварительный тракт и кожу проявляется при превышении некой пороговой концентрации(порог вредного воздействия) в результате:

·однократного (не более чем в течение одной смены) воздействия очень высоких концентраций вследствие аварий, поломок оборудования, грубых нарушений требований безопасности, ошибочного приема внутрь, сильного загрязнения кожных покровов, вызывающих острое отравление

(чаще всего групповое);

·длительного воздействия низких концентраций или ряда острых повторных интоксикаций, которые в результате материальной (накопле-

ние массы вещества) или функциональной (накопление изменений) ку-

муляции вызывают стойкое хроническое отравление.

Порог вредного воздействия– это максимальная концентрация (доза) вещества, вызывающая на организменном уровне временно компенсированную (скрытую) патологию или изменения биологических показателей, превышающие возможности комплекса систем биохимической детоксикации обеспечить гомеостаз организма.

Вредное вещество – это вещество, которое при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности может вызвать

производственные травмы, профессиональные заболевания или отклоне-

ния в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами, как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и после-

137

дующих поколений.

Изучением свойств, механизмов воздействия, сущности и диагностики отравления, методов лечения и предупреждения действия химических веществ на человека в условиях производства занимается промышленная токсикология (раздел гигиены труда), основными задачами которой являются:

–гигиеническое нормирование содержания вредных веществ в объ-

ектах (вода, воздух и почва) окружающей и биологической средах;

–гигиеническая экспертиза веществи стандартизация сырья и продуктов.

Гигиенические критерии и принципы классификации химиче-

ских веществ. Практический интерес представляют концентрации - ве ществ в воздухе, воздействие которых может вызвать функциональные и структурные изменения или гибель организма (смертельные концен-

трации). В промышленной токсикологии для количественной оценки ток-

сичности и опасности веществ используют следующие показатели ток-

сометрии и критерии токсичности [22]:

Средняя смертельная концентрация в воздухе( ЛК50 ) – концен-

трация вещества, вызывающая гибель 50 % животных при 2…4-часовом ингаляционном воздействии на мышей и крыс, мг/м3.

Средняя смертельная доза ( ЛД 50ж ) – доза вещества, которая при однократном введении в желудок вызывает гибель50 % животных, мг/кг массы животного.

Средняя смертельная доза при нанесении на кожу( ЛК50к ) – доза вещества, которая при однократном нанесении на кожу вызывает гибель 50 % животных, мг/кг.

Порог хронического действия( Limcr ) – минимальная (пороговая)

концентрация вещества, воздействие которой в течение 4 часов 5 раз в неделю на протяжении не менее 4 месяцев (хронический эксперимент) вызывает вредное действие на организм.

Порог острого действия ( Limoc ) – минимальная (пороговая) концен-

трация вещества, которая на уровне целостного организма вызывает изменение биологических показателей выходящее за пределы приспособительных физиологических реакций.

Возможность острого отравления при ингаляционном поступлении

вещества в организм характеризует коэффициент опасности внезапного острого ингаляционного отравления (КОВОИО)

КOВOИО = С20 (ЛК 50 × l) ,

(4.4)

где С20 – максимально достигаемая (насыщающая) концентрация вещества в воздухе при температуре + 20 0С; ЛК50 – средняя смертельная концентрация вещества в воздухе; l – коэффициент распределения газа

ЛК50 .

КВИО = С20

138

между кровью и воздухом.

Возможность острого отравления при утечке газа или летучего ве-

щества тем выше, чем выше насыщающая концентрация при температуре

+ 20 0С. Опасность острого отравления мала если КОВОИО меньше 1, а ес-

ли КОВОИО выражается единицами, десятками и более, то существует реальная опасность острого отравления при аварийной утечке промыш-

ленного яда (для паров этанола КОВИО < 0,001 , хлороформа » 7 , паров формальгликоля » 600).

Если возможность определения значения l отсутствует, то по фор-

муле вычисляют коэффициент возможного ингаляционного отравления

(КВИО)

(4.5)

Реальную опасность возникновения острого отравления характеризует критерий – зона острого действия ( Zoc ), рассчитываемый по формуле

Zoc = ЛК 50 Limoc .	(4.6)
Это величина разрыва между концентрациями, вызывающими соот-
ветственно начальное и наиболее неблагоприятное действие на	организм

при однократном поступлении. Чем меньше зона острого действия, тем опаснее вещество, так как даже небольшое превышение пороговой концентрации может вызвать смертельный исход.

Реальную опасность развития хронической интоксикации характе-

ризует критерий – зона хронического действия ( Zcr ),	рассчитываемый
по формуле
Zcr = Limoc Limcr .	(4.7)

Данный критерий характеризует величину разрыва между концентрациями, вызывающими начальные явления интоксикации при однократном и длительном поступлении вещества в организм. Чем шире зона хронического действия, тем опаснее вещество, так как концентрация, оказывающая хроническое действие, значительно меньше концентрации вызывающей острое отравление.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) – это величина пре-

дельного содержания веществ в воздухе рабочей зоны, которая в пределах установленного рабочего времени (не > 40 часов в неделю) на протяжении всего трудового стажа не вызывает у работающего отклонений в состоянии здоровья и развитие заболеваний, обнаруживаемых современными методами исследования в процессе трудовой деятельности или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Величина данного критерия характеризует токсичность(опасность) вещества в соответствии с эффектом токсического воздействия и регла-

ментируется ГН 2.2.5.1313-03 [9].

В зависимости от практического использования выделяют следующие группы веществ:

139

·промышленные яды – вещества, используемые в производстве как сырье, промежуточные или готовые продукты(органические растворители, топливо, красители и т. п.). Хотя нарушение нормального функционирования или стойкие патологические изменения организма вызывают, даже такие вещества, как поваренная соль в больших дозах и кислород при повышенном давлении, к ядам принято относить те, вредное действие ко-

торых проявляется в относительно небольших количествах и обычных условиях;

·ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве: пестициды

(гексахлоран), инсектициды (карбофос) и др.;

·лекарственные средства;

·бытовые химикаты, используемые в виде пищевых добавок(уксусная кислота), средства санитарии и личной гигиены, косметики и т. д.;

·биологические яды вырабатывают растения (аконит и цикута, бе-

лена, белладонна) и грибы (бледная поганка, мухомор белый и красный), животные суши (змеи, пчелы, скорпионы, пауки) и водной среды (медузы, водяные клопы и морские ежи);

·отравляющие вещества (ОВ) – зарин, иприт, фосген, хлор и др.

По избирательной токсичности выделяют яды:

·сердечные с преимущественным кардиотоксическим действием

(многие лекарственные препараты, растительные яды, соли бария, калия, кобальта и кадмия);

·кровяные, активно соединяющиеся с гемоглобином крови, что ухудшает снабжение организма кислородом(оксид углерода, анилин и его производные, нитриты, соединения ароматического ряда и др.);

·нервные – вызывают возбудимость и истощение нервной системы,

разрушение нервных тканей(угарный газ, алкоголь и его суррогаты, наркотики и спирты, сероводород, кофеин и т. п.);

·легочные – оксиды азота, озон, фосген и др.;

·печеночные – вызывают изменение и воспаление тканей печени

(спирты, дихлорэтан, четыреххлористый углерод).

Наряду с приведенными классификациями есть другие, среди которых широкое распространение получила классификация похарактеру воздействия, предложенная Е. Я. Юдиным и С. В. Беловым, согласно ко-

торой выделяют следующие группы веществ [3]:

Общетоксические – вызывают отравление всего организма или поражение отдельных органов и систем: ЦНС, печень, почки, кроветворные органы и др. При этом их общетоксическое воздействие не исключает фиброгенного эффекта вызываемого в первую очередь твердыми частицами свободного диоксида кремния, а также триоксида хрома, свинца, бериллия, мышьяка и других веществ.

Фиброгенный эффект проявляется в атрофических или гипертро-

140

фических изменениях слизистой верхних дыхательных путей, а при накоплении в альвеолах легких пыли животного и растительного происхождения, содержащей частицы свободного диоксида кремния в развитии (разрастании) или рубцевании (фиброз) соединительной ткани в воздухообменной зоне легких. Чем больше свободного диоксида кремния( SiO2 ) содержит пыль, тем более она агрессивна.

Раздражающие – вызывают раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, глаз, легких, кожных покровов (аммиак, сернистый ангид-

рид, пары кислот, оксиды азота, ароматические углеводороды и др.), а

серная и соляная кислоты, едкий натр и калий могут прожигать кожу и слизистые оболочки.

Сенсибилизирующие (аллергены) – вызывают образование в крови и других внутренних средах измененных и ставших чужеродными для организма белковых молекул, которые инициируют формирование антител, изменяющих в последующем реактивную способность организма. При повторном даже более слабом воздействии таких веществ, их взаимодействие с антителами вызывает аллергическую реакцию (еще больший извращенный ответ – явление сенсибилизации) организма, выраженность которой зависит не столько от дозы вещества, сколько от состояния организма. Аллергизация значительно осложняет течение острых и хронических интоксикаций, что нередко приводит к ограничению трудоспособности. Способностью вызывать аллергическую реакцию организма обладают формальдегид, различные нитросоединения и алкалоиды, бериллий и его соединения, карбонилы никеля, железа и кобальта, соединения ванадия и лаки на основе нитро- и нитрозосоединений, а также ряд других веществ.

Канцерогенные вещества вызывают развитие злокачественных опухолей (3,4-бенз(а)пирен, каменноугольная смола, никотин, бензол, кадмий и его соединения, радон, асбест).

Мутагенные вещества вызывают изменения генетического кода и наследственной информации (оксид этилена, соединения ртути, спирты, формальдегид, свинец, никотин и т. п.).

Вещества, влияющие на репродуктивную(детородную) функ-

цию человека, способствуют возникновению врожденных пороков развития и отклонений от нормальной структуры в период развития плода в матке, послеродовое развитие и здоровье потомства. Такие как борная кислота, аммиак, ртуть и свинец, стирол и радиоактивные изотопы, марганец и его соединения, бензол, сурьма, никотин.

Действие канцерогенных и мутагенных веществ, а также влияющих на репродуктивную функцию проявляется не в период их воздействия и после его окончания, а в отдаленные периоды, спустя годы и даже десятилетия.

Пути поступления вредных веществ в организм человека:

– основной путь поступления веществ в организм– это органы ды-

хания (ингаляционное проникновение) через которые поступает до 95 %