ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАПЫЛЕННОСТИ ВОЗДУХА
В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ
Цель работы: ознакомление с вредным действием пыли на организм человека, влиянием ее на качество и надежность электронных изделий и приборов, требованиями санитарных и технологических норм на ПДК пыли в воздухе рабочей зоны; изучение методов и приборов для измерения запыленности и дисперсного состава пыли в производственных помещениях.
Методические указания
Основными загрязнителями воздушной среды внутри помещения являются: пыль, проникающая снаружи через неплотности оконных и дверных проемов; пыль, вносимая персоналом на одежде и обуви, на деталях, материалах и инструментах, а также при ремонтных работах; пыль и ворс технологической одежды; частицы, образующиеся в результате разрушения или изнашивания материалов; частицы, выделяемые при выполнении технологических процессов и т.п.
Аэрозолями или аэродисперсными системами называются дисперсные системы с газообразной (дисперсионной) средой и с твердой или жидкой дисперсной фазой [1].
Размер аэрозольных частиц определяет их способность проникать в дыхательные пути и задерживаться там. Наибольшую опасность для легких человека представляют частицы мелкодисперсной пыли размером 0,2-5,0 мкм (так называемой респирабельной фракции), которые проникают в глубокие дыхательные пути, в альвеолы, частично или полностью растворяются в лимфе и, поступая в кровь, вызывают интоксикации. Частицы размером более 10 мкм осаждаются в верхних дыхательных путях и практически не достигают альвеол легких. Большая группа аэрозолей не обладает выраженной токсичность, но имеет фиброгенный эффект действия на организм, вызывающий пневмокониозы, пневмосклерозы и пылевые бронхиты. К ним относятся аэрозоли дезинтеграции угля, аэрозоли кокса, саж, алмазов, углеводородных волокнистых материалов, силикатсодержащие и кремнийсодержащие пыли, аэрозоли животного и растительного происхождения. Вещества этой группы вызывают атрофию или гипертрофию слизистой верхних дыхательных путей, а задерживаясь в легких, вызывают развитие соединительной ткани и рубцевание (фиброз) легких.
Профессиональные заболевания, связанные с воздействием фиброгенных пылей занимают второе место по частоте профессиональных заболеваний в России.
Наличие фиброгенного эффекта не исключает общетоксического воздействия аэрозолей. К ядовитым пылям относят аэрозоли бериллия, мышьяка, свинца, ДДТ, триоксид хрома и др. Такие аэрозоли помимо местных изменений в дыхательных путях вызывают острое или хроническое отравление.
Нормирование допустимых концентраций токсических веществ и веществ преимущественно фиброгенного действия в воздухе производственных помещений, исходя из санитарно-гигиенических норм, установлено ГОСТ 12.1.005-88 "ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны ".
Технологические требования к воздуху (технологическая гигиена) устанавливаются ГОСТ Р 50766-95 "Требования к технологически чистым помещениям и зонам".
Исходя из санитарно-гигиенических требований в воздухе рабочей зоны производственных помещений устанавливаются ПДК - предельно допустимые концентрации вредных веществ и пыли. Это концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов или при другой продолжительности, но не более 41 часа в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. Рабочей зоной называют пространство, ограниченное по высоте 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или непостоянного (временного) пребывания работающих. Для определения содержания пыли в воздухе отбор проб должен проводиться в зоне дыхания при характерных производственных условиях с учетом основных технологических процессов, источников выделения вредных веществ и функционирования технологического оборудования. При наличии идентичного оборудования или выполнении одинаковых операций контроль проводится выборочно на отдельных рабочих местах, расположенных в центре и по периферии помещения.
Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны подлежит систематическому контролю для предупреждения возможности превышения предельно допустимых концентраций - максимально разовых рабочей зоны (ПДКмр.рз) и среднесменных рабочей зоны (ПДКсс.рз).
При контроле ПДКмр.рз длительность отбора пробы при определении токсических веществ не должна превышать 15 мин, а для веществ преимущественно фиброгенного действия - не должна превышать 30 мин. За указанный период времени может быть отобрана одна или несколько последовательных проб через равные промежутки времени. В течении смены и (или) на отдельных этапах технологического процесса в одной точке должно быть последовательно отобрано не менее трех проб. Для аэрозолей преимущественно фиброгенного действия допускается отбор одной пробы.
Периодичность контроля ПДКмр.рз устанавливается в зависимости от класса опасности вредного вещества: для I класса – не реже раза в 10 дней, II класса - не реже раза в месяц, III и IV классов - не реже раза в квартал. При возможности поступления в воздух рабочей зоны вредных веществ с остронаправленным механизмом действия должен быть обеспечен непрерывный контроль с сигнализацией о превышении ПДК. Если установлено соответствие содержания вредных веществ III и IV классов опасности уровню ПДК допускается проводить контроль не реже 1 раза в год.
Среднесменные концентрации определяют для веществ, для которых установлен норматив – ПДКсс.рз. Измерения проводят приборами индивидуального контроля, либо по результатам отдельных измерений. Обследование осуществляется на протяжении не менее чем 75 % продолжительности смены в течение не менее 3 смен. Периодичность контроля за соблюдением среднесменной ПДК должна быть не реже кратности проведения периодических медицинских осмотров.
Предельно допустимые концентрации аэрозолей преимущественно фиброгенного действия приведены в Прил.1.
Различают следующие концентрации аэрозольных частиц:
массовая - масса аэрозольных частиц в единице объема воздуха, измеряется в мг/м3;
объемная - объем аэрозольных частиц в единице объема воздуха, измеряется в м3/м3;
поверхностная - суммарная поверхность аэрозольных частиц в единице объема воздуха, измеряется в м2/м3;
счетная - число аэрозольных частиц в единице объема воздуха, выражается числом частиц, содержащихся в 1 м3 воздуха.
Учитывая, что вредное действие при работе человека в запыленной атмосфере определяется массой пыли, осевшей в органах дыхания, в основу санитарно-гигиенического нормирования содержания пыли в воздухе промышленных предприятий положена массовая концентрация.
Предельно допустимая счетная концентрация аэрозольных частиц применяется для оценки степени чистоты технологически чистых помещений и чистых зон (ЧП и ЧЗ). В соответствии с нормами отечественных стандартов (ГОСТ Р 50766-95) в воздушной среде чистых помещений и чистых зон счетная концентрация аэрозольных частиц и, при необходимости, число микроорганизмов в воздушной среде поддерживаются в пределах не выше заданного, соответствующего определенному классу чистоты. Класс чистоты обозначается следующим образом:
Класс Р Х (ХХХ) ХХМК (Х)
1 2 3 4 5
1 - классификационное число N из таблицы1; 2 - в скобках может добавляться ранее принятое обозначение класса чистых помещений в соответствии с требованиями ОСТ 11.14.3302 (дано в приложении 2); 3 - минимальный размер частиц в мкм, по которому определялась счетная концентрация частиц и который выбирается из ряда 0,1 0,2 0,3 0,5 (опускается при минимальном размере 0,5 мкм); 4 - элемент, обозначающий проведение контроля микробного загрязнения; 5 - обозначение подкласса “А” или “Б” (применяется только для помещений с классификационным числом N = 5).
Например: Класс Р 5 (100) 0,3 МК (А).
Подкласс “А”- с предельным допустимым количеством микроорганизмов не более 1 на кубический метр воздуха, а подкласс “Б”- не более 5 на кубический метр воздуха.
Предельно допустимая счетная концентрация аэрозольных частиц Сn с размерами равными и большими, чем определенный размер D, для классификационного числа N задается выражением:
Cn = 10N ×(0,1/ D)2,08
и округляется до целого числа (здесь D - размер частиц в мкм).
Таблица 1
| Класси- фикаци- | Предельно допустимая счетная Концентрация частиц Сn (частиц/м3) Размером равным и превышающим D (мкм) | МК | |||||
| онное число N | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,5 | 1,0 | 5,0 | |
| нк нк нк | нд нк нк нк | нд нд нк нк нк | нд нд | нд нд нд | нд нд нд нд нд | нд нд нд нд нд 5+ нк | |
| q | 1,0 | 4,23 | 9,83 | 28,44 | 120,23 | 3418,67 |
Обозначения в таблице 1:
МК - предельно допустимое количество микроорганизмов (шт./м3); нк - счетная концентрация частиц данного размера для данного класса не контролируется; нд - частиц указанного и больших размеров в воздухе ЧП не должно быть; 5+ - в соответствии с рекомендациями PIC разделяется на два подкласса (“А” или “Б”); q - коэффициент, определяемый из выражения:
q = (D/ 0,1)2,08
В последней строчке таблицы 1 приведены соответствующие указанным D значения коэффициента q, округленные до второго знака после запятой.
Большинство природных и искусственно получаемых аэрозолей обладают довольно значительной полидисперсностью (размеры частиц лежат в широком диапазоне). Для характеристики свойств аэрозолей в зависимости от их дисперсности используются дифференциальные (рис.1) и интегральные (рис.2) функции распределения.
Дифференциальная кривая распределения выражает счетную долю частиц, диаметры (радиусы) которых заключены между d1 и d2, а интегральная показывает, какая доля частиц имеет диаметр (радиус) меньше заданной величины.
Как показал опыт, дифференциальные функции распределения частиц по размерам в большинстве случаев имеют один, хорошо выраженный, максимум асимметричной формы с крутым спадом в сторону мелких и пологим - в сторону крупных частиц. В большинстве случаев это распределение сводится к логарифмически нормальному закону, для которого дифференциальная f(d) и интегральная F(d) функции распределения имеют вид [3,4].
; (1)
, (2)
где s - среднеквадратическое отклонение логарифмов диаметров частиц;
do - среднегеометрический диаметр частиц;
М - коэффициент перехода от натуральных логарифмов к десятичным, равный 0,4343.
Рис. 1 Рис.2
На практике при характеристике аэрозолей часто приходится ограничиваться указанием "среднего" размера частиц. Подобно счетному, массовому и т.п. распределению размеров частиц существуют различные средние величины (табл.2).
Таблица 2
| Средние диаметры частиц | Условное обозна- чение | Функциональная зависимость | Для логарифмически нормального закона |
| Средний арифмети-ческий Средний квадра- Тичный Средний кубичеcкий | 
| 
| 
|
Обозначения в таблице 2:
ni - число частиц в i-м интервале диаметров; di -средний диаметр этого интервала; N - общее количество частиц.
Методы измерения концентрации аэрозольных частиц делятся на две группы: методы, основанные на предварительном осаждении частиц из дисперсионной среды, и методы без предварительного осаждения частиц.
Основным преимуществом методов первой группы является возможность измерения массовой концентрации аэрозоля. К недостаткам их следует отнести циклический характер измерения, длительность отбора проб при измерении малых концентраций.
Преимуществом методов второй группы является возможность непосредственных измерений в самой пылевоздушной среде, непрерывность измерений, что позволяет легко автоматизировать процесс контроля запыленности технологической атмосферы.
В санитарно-гигиенической практике широкое распространение нашел метод с использованием аналитических аэрозольных фильтров (АФА). С помощью фильтров АФА проводится измерение массовых концентраций, а также радиоспектрометрический, радиометрический, радиографический и радиохимический анализ аэрозолей.
Методика определения массовой концентрации частиц с помощью фильтров АФА включает следующие этапы: предварительную подготовку и взвешивание фильтра, отбор пробы (рис. 3), определение привеса фильтра после отбора пробы, вычисление массовой концентрации аэрозольных частиц по формуле (3)
(3)
где P1 - масса чистого фильтра, мг; P2 - масса фильтра с отобранной пылью, мг; W - расход воздуха, л/мин; t - время отбора, мин.
Рис. 3. Схема включения приборов при измерении запыленности воздуха методикой АФА.
