u_cours

193

• 50 типов пылемеров и газоанализаторов; • 50 типов средств индивидуаль- ной защиты; • 50 наименований специфических заболеваний от воздействия конкретных загрязнителей, но проблема всё еще не решена.

В принципе проблему можно решить в условиях конкретного произ- водства, цеха, помещения, офиса и т.п., но во что обойдется решение этой проблемы. В каждом конкретном случае исходят из технико-экономического обоснования проекта. Следует сказать, что в наиболее развитых странах вве-

дены национальные нормы качества воздушной среды в производственных цехах отдельных отраслей промышленности, что уже является одним из на- правлений в решении проблемы.

6.2 Вредные вещества, загрязняющие воздух

Вредное вещество – вещество, которое при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности может вызывать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

Все вредные вещества, за исключением радиоактивных и биологиче- ских, классифицируют по ряду признаков. Например, в России специальный стандарт системы ССБТ ГОСТ 12.1.007-99* классифицирует их по физиче- скому состоянию и степени воздействия на организм (таблица 6. 1).

По безопасности труда и жизнедеятельности важна классификация вредных веществ по степени воздействия на организм, которая ранжирует вещества по классу опасности. Класс опасности (границы концентраций вредных веществ при воздействии на организм) устанавливают в зависимо- сти от состава вещества, санитарных норм и предельно допустимых концен- траций (таблица 6.2). Если вещество имеет сложный состав, то отнесение его к какому-либо классу производят по показателю, значение которого соответ- ствует наиболее высокому классу опасности.

При анализе воздействия вредных веществ на организм человека чаще всего используют восемь терминов:

• предельно допустимая концентрация вредных веществ в воздухе рабо-

чей зоны (ПДК) – концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение восьми часов или при другой продолжительности, но не более

			194
Таблица 6.1 – Классификация вредных веществ
По физическому	Обозна-	По воздействию	Kлacc опас-
состоянию	чение	на организм	ности
Аэрозоли	а	Чрезвычайно опасные	1
Пары или газы	п	Высокоопасные	2
Смесь аэрозолей с парами	а + п	Умеренно опасные	3
		Малоопасные	4

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

Наименование					Нормы для класса опасности
показателя
				1	2	3	4
ПДК	вредных		ве-
ществ в воздухе рабо-				<0.1	0.1 -1,0	1.1-10.0	> 10,0
чей зоны,	мг / м3
Средняя		смертель-
ная доза при введении				<15	15-150	151 -5000	>5000
в желудок, мг / кг
Средняя		смертель-
ная доза при нанесе-				< 100	100500	501-2500	> 2500
нии на кожу. мг/кг
Средняя		смертель-
ная концентрация			в	<500	500-	5001-50000	> 50000
воздухе, мг / м3					5000

41 часа 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 последующего поколений;

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

вызывающая гибель 50 % животных при однократном введении в желудок;

•средняя смертельная концентрация в воздухе – концентрация вещест-

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

195

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

вызывающая гибель 50 % животных при однократном нанесении на кожу.

Кроме названных терминов используют понятия: коэффициент воз-

можности ингаляционного отравления; зона острого действия зона хрони-

ческого действия тест экспозиции, определяющие отдельные харатеристики воздействия вредных веществ на организм человека.

Каждый термин устанавливает область применения в нормировании по классу опасности вредных веществ (таблица 6.2).

Например, в деревообрабатывающих цехах имеют место две группы веществ: пыль и газы, пары кислот, растворителей, красок, антисептиков, на- полнителей, связующих и их смеси. По степени вредности их относят к клас- сам опасности 2-4.

Кроме них следует назвать вредные вещества древесины, хотя они не- посредственно не влияют на здоровье работающих (влияют через пыль). Это

– эфирные масла, терпены, танины. различные смолы, сапонины, стероиды, алкалоиды, дубильные, красящие вещества и др.

6.3 Пыль. Термины. Классификация

В настоящее время во всем мире количество статей, трудов, докладов, посвященных пыли, давно перевалило за несколько тысяч, но пока еще нет единого мнения – что же такое пыль? Первым попытался ответить на этот вопрос в 1924 г. англичанин В. Гиббс. Он предложил пылью называть сис-

тему с частицами, имеющими диаметр более 10-3 см, опускающимися в спокойной среде, например, в воздухе с возрастающей скоростью.

1929 г. русский гигиенист В. Рязанов дополнил расплывчатую характе- ристику В. Гиббса. которая не устраивала ученых. Он определил пыль как аэрозоль, возникающую при диспергировании материалов.

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

них пыль – твердые частицы, диспергированные в газообразной среде в результате механического измельчения твердых тел или под действием аэродинамических сил на порошковые материалы.

Поляк Я. Зайончковский ввел совершенно иное определение, в котором

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

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

196

деление термину “пыль”. У него пыль – это одна из аэродисперсных систем с газообразной средой и твердой фазой, состоящей из частиц размером от квазимолекулярной до микроскопической дисперсности и обладающей свойством быть взвешенной в газообразной среде более или менее продолжительное время в обычных или производственных условиях.

Определения других ученых укладываются в несколько слов или в про- странные предложения. В чем же разногласия? Вся суть, заключена в том, . что одни ученые начинают определение пыли со слова “аэрозоль”, а другие

– с “твердые частицы”.

Мог ли предполагать немецкий профессор В. Доннан, что впервые предложенный им в конце первой мировой войны термин “аэрозоль” вызо- вет столько дискуссий. Мог ли также его соотечественник А. Шмаус, кото- рому принадлежит статья, где впервые был упомянут этот термин, знать, что и он будет причастен к этому. И все потому, что аэрозоли представляют

чрезмерно большое многообразие и некоторые из них не укладываются в рамки принятых понятий.

Например, термин “дым”. Раньше дымами называли аэрозоли, обра- зующиеся при горении. Однако в настоящее время к дымам относят и многие другие аэродисперсные системы, которые нельзя отнести ни к пыли, ни к ту- манам. Это аэрозоли, образующиеся при возгонке и конденсации паров, а также в результате химических и фотохимических реакций. Или по другой классификации табачный дым приходится называть туманом. Все это пред- ставляет большие трудности при классификации аэрозолей. Одно только не вызывает споров – количество составляющих аэрозолей, а их три: пыль,

дым, туман.

Наиболее распространенная классификация аэрозолей дает следующие определения:

пыль – зерна твердых тел крупностью в пределах 150-1 мкм, образующиеся при дроблении, размоле, растирании, бурении, а также при взрыве горных пород;

туманы – это частицы твердых тел или жидкости, со средним значением 1- 0,1 мкм. Они образуются в результате таких физико-химических реакций, как перегонка, конденсация, сжигание, кальцинирование. Например, туманы кислот, окисей свинца, цинка и т. п.;

дымы – пылевые частицы ультрамикроскопических размеров 0,1-0.001 мкм. Практически это частицы твердых тел или капли жидкости, образующиеся

197

при неполном сгорании таких органических веществ, как уголь, керосин, древесина, табак и т. п.

С течением времени эти определения и классификации подвергались различным уточнениям. Наиболее удачную такую классификацию дал Франк. Она включает в себя пыли, пары, туманы, морось и другие состав- ляющие с указанием их размеров и уловителей.

В России используют более общее определение пыли:

пыль - вид аэрозоля, дисперсная система, состоящая из мелких твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в газовой среде или

пыль – это отдельные частицы или их скопления (от ультрамикроскопических до видимых невооруженным глазом) любой формы и состава.

В производственных условиях и в быту чаще всего используют упро- щенное понятие:

пыль – мелкие твердые частицы веществ, находящихся в воздухе во взвешенном coстоянии.

Классификация пыли

В настоящее время общая таксономия пыли включает более двух де- сятков различных классификаций пыли по самым разным признакам. Это объясняется разным подходом ученых и заинтересованностью государствен- ных структур, уровнем развития промышленности и т.п. В таблице 6.3 сведе- ны наиболее распространенные классификации пыли, включающие почти все известные их разновидности. Чаще всего рассматривают пять классификаций пыли, отражающие происхождение, крупность, воздействие на организм че- ловека, взрывопожароопасность и растворимость.

Например, пыль по происхождению объединяют в шесть групп: кос- мическую, естественную земную органическую и неорганическую, техниче- скую, животную, растительную и морскую.

Естественная пыль возникает без участия человека и не перерабатыва- ется им. К ней относят:

• космическую пыль, находящуюся в межпланетном пространстве. По подсчетам NASA (США), общее количество такой пыли, выпадающей на землю, составляет до 10 тыс. т/сут. Ее происхождение еще не получило достаточно четкого объяснения. По крупности размер частиц колеблется от 0,05 до десятков мкм. По содержанию химических элементов части-

				198
Таблица 6.3 – классификации пыли
		По свойствам пыли
По крупно-		По воздействию	По взрывопожаро-	По знаку
сти, мкм			опасности	заряда
Крупная		На органы дыха-	Взрыво-опасная	Положительно за-
150 - 100		ния		ряженные
Мелкая		Поражающая	Пожаро-опасная	Отрицательно за-
100 -10		весь организм		ряженные
Тонкая		Поражающая		Нейтральные
10 - 0,1		кожу и глаза
		По происхождению
Естественная		Органическая – от истирания губок, плесени, корал-
земная		лов и т. п. Неорганическая – вулканическая, пожары, бури...
Техническая		При обработке каких-либо материалов;
		Искусственная: цементная и т. и.
Космическая		Камены и железные частицы
Животная		Обработка кожи, волос и т. п.
Растительная		Льняная, злаковая, пыльца и т.п.
Морская		Кристаллы солей

цы подразделяют на “каменные” и “железные”. В “каменных” преобладают магний, натрий, кремний, алюминий, кальций, калий, титан и хром, а в “же- лезных”– железо, кобальт. Наблюдаемое возрастание потока космической пыли в земную атмосферу может привести к эффекту пылевого экранирова- ния, способному нарушить тепловой баланс атмосферы, что в свою очередь окажет серьезное влияние на климат;

• земную неорганическую пыль, образующуюся и результате распада горных пород, вулканических взрывов, песчаных бурь. Типичным примером этого рода пыли являются мелкие частицы, переносимые ветром над землей на расстояние 2000 - 3000 км от места образования. В период больших песча-

199

ных бурь количество срываемой пыли достигает 1 млн. т (Я. Зайончковский, Польша). Накопление в воздухе некоторых веществ вызывает иногда уни- кальные природные явления (Ж. Детри, Франция). Таковы, например, “кро- вавые дожди”, выпавшие во Франции и в других южных районах Европы, ко- гда вместе с жидкими осадками на землю хлынул поток красноватого песка, поднятого смерчами в Сахаре. Или вошедший в историю “сухой туман”, сто- явший в 1783 г. в течение трех месяцев над всей европейской частью и явив- шийся результатом деятельности вулканов Исландии. Извержения вулканов Кракатау (1883 г.) и Катмай (1903 г.) также сопровождались образованием облаков пепла и пыли, наблюдавшиеся в различных частях света;

•земную органическую пыль, образующуюся от истирания разного ро- да губок, плесеней и других организмов.

Техническую пыль разделяют на сопутствующую при переработке раз- личных материалов и искусственную. К первой относятся:

•пыль, образующаяся при переработке материалов в ходе различных технологических процессов (древесная, текстильная, металлическая, стек- лянная, керамическая и т. п.);

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

ний;

•пыль продуктов сгорания, уносимая в атмосферу в виде дыма из то- пок (коксик – крупные частицы, оседающие вблизи топок, летучая зола, са- жа).

Ко второй группе относят пыль искусственного происхождения (на- пример, цементная, известковая, алебастровая и т. и.).

К пыли животного происхождения относят микроорганизмы, выделе- ния от животных и пыли, образующиеся при обработке волос, шерсти, кожи, костей.

Растительные аэрозоли – это цветочная пыльца, пыль, образующаяся при обработке злаковых культур и т.п. Растительная пыльца является причиной ря- да заболеваний (полиноз) различной степени тяжести. Например, в США ко-

личество болеющих аллергическим ринитом пыльцевого происхождения ежегодно достигает 3 млн. человек. Размер таких частиц составляет 10-50 мкм. Растения выделяют большое количество пыльцы, а в разгар цветения от

одного растения в воздух поступает несколько миллионов частиц пыльцы в

200

день. Весной максимальное количество пыльцы выделяется деревьями, летом

– щавелем и подорожником, осенью – луговым крестовиком. Пыльцевые об- лака обнаруживают на высоте до 12 тыс. м, которые, рассеиваясь, переме- щаются на расстояние до 1000 км.

Морская пыль образуется в нижних слоях атмосферы над океаном при испарении воды. Морские волны, разбиваясь о прибрежные скалы, образуют мельчайшие кристаллы морских солей, которые с тепловыми потоками воз- носятся в тропобиосферу. Наибольшее количество ее попадает в атмосферу при больших волнах и штормах. Ветер переносит морские туманы на значи- тельные расстояния.

По размерам частиц пыль подразделяют на:

•крупную с частицами размером 150 - 100 мкм, которая полностью улавливается в камерах и циклонах. Она легко выпадает из потока загрязнен- ного воздуха при небольшой его скорости;

•мелкую пыль с частицами 100 - 10 мкм, которая витает в воздухе це- хов и может оседать в спокойной среде с постоянной скоростью. Для ее улавливания применяют циклоны, фильтры, скрубберы;

•тонкую пыль с частицами размером 10 - 0,1 мкм, трудно оседающую даже в спокойной газовой среде. Улавливают такую пыль рукавными фильт- рами, мокрыми пылеуловителями или электрофильтрами;

•очень тонкую пыль или дымы с частицами размером менее 0,1 мкм, которые находятся в броуновском движении. Ее улавливают электрофильт- рами и частично скрубберами.

Иногда к этой классификации добавляют и ядовитые пыли: свинцовую, ртутную, мышьяковую, урановую, асбестовую и т.д., а к неядовитым – пыль, содержащую свободную Si02 и др. Эту подгруппу следует назвать “по воз- действию на организм человека” и подразделить на:

•пыли, поражающие весь организм (ядовитые);

•пыли, вызывающие заболевание силикозом;

•пыли, вызывающие заболевание пневмокониозами;

•пыли, вызывающие дерматозные заболевания и конъюнктивиты;

•пыли, вызывающие заболевания верхних дыхательных путей (рису-

нок 6.1).

201

Основные свойства пыли

Для раскрытия характеристики пыли необходимо знать ее физико- химические и механические свойства, наиболее важными из которых явля- ются: дисперсность, плотность, форма, электрозаряженность, взрываемость, растворимость, коагуляция, адгезия.

•Дисперсный состав – одна из важнейших характеристик тонкоиз- мельченных материалов и пыли, определяющих физико-химические свойст- ва, технологические качества и область практического использования.

Например:

- от дисперсного состава цемента зависит прочность бетона; - степень измельчения абразивного порошка имеет решающее значение

для точности обработки шлифующих изделий; - тонкость помола определяет качество муки и многих пищевых про-

дуктов.

Дисперсный состав пыли влияет на скорость витания частиц, на ее движение, пылеулавливание и степень очистки от пыли воздуха, выбрасы- ваемого в атмосферу или в помещение промышленных предприятий.

Размер пылевой частицы имеет большое биологическое и техническое значение:

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

духа;

- в зависимости от размера, не всякая пыль проникает в легкие челове- ка. Известно, что наиболее легко заносятся в легкие и накапливаются там частицы пыли размером 0,2-5 мкм. Частицы менее 0,2 мкм заносятся с тру- дом, а пылинки размером 5-10 мкм встречаются в легких редко; частицы размером 10-50 мкм задерживаются в верхних дыхательных путях и выво- дятся наружу вместе с мокротой.

•Плотность – это основная физическая характеристика пыли. Она влияет на эффективность работы пылеулавливающих аппаратов. Плотность некоторых видов пыли достигает больших значений. Так, у цементной пыли она составляет 2,5-3,5, а у асбестовой - 2,8; у древесной муки - 1,6; у сажи 1,2

иугольной 0,3-1,8 г/см3. В зависимости от плотности выбирают различные установки пылеулавливания.

•Форма пылевых частиц в значительной мере зависит от природы

202

материала и условий образования пыли, вида обработки. Форма пылинок

ЗАБОЛЕВАНИЯ

Поражающие

Болезни

весь

Болезни кожи

верхних

организм

дыхательных

и

ядовитым воз-

путей

глаз

действием

Пневмониты

Металлокониозы

Дерматозы

кадмий

экземы,

бериллий

алюминоз

конъюнк-

марганец

манганокониоз

тивиты

ванадий

и др.

ПНЕВМОКОНИОЗЫ

Силикатозы:

Силикоз

асбестоз, талькоз,

оливиноз, нефелиноз,

антракосиликоз

аппатитоз и др.

силикоантракоз

сидероз

табакоз

Карбокониозы:

биссиноз

антракоз, графитоз и др.

багассоз

Рисунок 6.1 – Классификаций заболеваний от пыли

(игловидная, с зазубренными краями и т. п.) имеет решающее значение в технике улавливания и определении вредности пыли.

• Электрический заряд у частиц возникает в результате различных процессов. Он имеет большое значение как в технике обеспыливания, так и с точки зрения гигиены труда и биологии. Известно, что в дыхательных путях