и их гигиеническая оценка
Гигиеническое значение промышленных пылей обусловливается их физическими и химическими свойствами, из которых наиболее важными являются дисперсность (размер пылевых частиц), формы пыли, электрический заряд, растворимость и химический состав.
От дисперсности пыли зависит как длительность пребывания пылевых частиц в воздухе, так и глубина проникновения в дыхательные пути, физико-химическая активность, электрический заряд пылевых частиц и другие свойства.
а. Дисперсность и поведение пылевых частиц в воздухе
Видимые пылевые частицы размером более 200 мк, подчиняясь закону тяготения, не испытывают большого сопротивления воздуха и быстро оседают с возрастающим ускорением. Пылевые частицы размером менее 200 мк и до 0,1 мк (микроскопические), испытывая сопротивление воздуха, оседают с постоянной незначительной скоростью, измеряемой в миллиметрах или сантиметрах в час.
Частицы пыли менее 0,1 мк (ультрамикроскопические) практически не оседают, находясь в броуновском движении.
Таким образом, чем меньше размер пылевых частиц, тем дольше они задерживаются взвешенными в воздухе, следовательно, тем больше вероятность попадания их в дыхательные пути.
Некоторые изменения скорости оседания пылевых частиц возникают в процессе флокуляции (укрупнения частиц). Это имеет значение в основном для пылей конденсации, частицы которых даже в неподвижном воздухе, благодаря энергичному движению часто сталкиваются друг с другом, агрегируются и выпадают в виде хлопьев. Пыли дезинтеграции не поддаются агрегированию главные образом вследствие относительно больших размеров частиц. Увлажнение воздуха оказывает эффективное влияние на флокуляцию лишь в том случае, если оно интенсивное.
б. Форма пылевых частиц
Как отмечалось ранее, частицы пылей дезинтеграции имеют неправильную форму, представляют собой обломки в виде пластинок, глыбок, многогранников, вытянутых волокон с острыми зазубринами, иногда со сглаженными краями.
Пыли конденсации представляют собой чаще всего рыхлые агрегаты, состоящие из кристаллов или частиц шарообразной формы. От формы пылевой частицы зависит скорость ее оседания. Частицы неправильной формы оседают медленно, так как они падают всегда в положении наибольшей своей поверхности, встречающей наибольшее сопротивление воздуха.
в. Электрические свойства пыли
Частицы пыли, взвешенные в воздухе, несут как положительный, так и отрицательный заряды, независимо от химических свойств вещества, из которого они состоят.
Почти все пылевые частицы имеют заряд, причем количество частиц с отрицательным и положительным зарядом примерно одинаково. Пылевые частицы больших размеров могут иметь несколько элементарных зарядов, а малые - обычно один элементарный заряд.
Биологическое и гигиеническое значение электрозаряженности пыли почти не изучено. Имеются сведения о том, что процент задержки в дыхательных путях электрозаряженной пыли в 2-3 раза больше, чем нейтральной. Вероятно, поэтому характер заряда может иметь значение для вывода пыли из организма. Возможно также, что знак заряда играет определенную роль при осаждении пыли из воздуха распыленной водой, поскольку капли воды тоже несут на себе электрозаряд.
г. Химический состав пыли
Для гигиенической оценки пыли важно знать ее химический состав, от которого зависит биологическая активность, в частности фиброгенное (перерождение легочной ткани в соединительную), аллергенное, токсическое и раздражающее действие. Фиброгенность пыли зависит главным образом от содержания в ней свободной двуокиси кремния. Пыль, образующаяся при производстве огнеупорного кирпича, содержит 98\% свободной двуокиси кремния; формовочная земля в чугунолитейных цехах - 60-80\%; железная руда - до 30\%, вмещающие ее породы - кварцит - до 70\%; почти все породы угольных пластов Донбасса содержат более 10\% свободной двуокиси кремния. Чем больше содержание в пыли двуокиси кремния, тем она более агрессивна.
Многие виды пыли обладают аллергенными свойствами, вызывая такие заболевания, как носовая и бронхиальная астма. К аллергенам относятся, например, пыль канифоли, кожи, льна, муки, пихты, рисовой муки, солоны, сосны, сухих спор хлебной головни, шерсти, шелка, хрома. Известно, что к аллергенам существует индивидуальная чувствительность, поэтому не все, имеющие дело с указанными выше видами пыли, заболевают носовой или бронхиальной астмой.
д. Растворимость пыли
Растворимость пыли в воде и тканевых жидкостях может иметь положительное и отрицательное значение. Если пыль не токсична и действие ее на ткань организма сводится к механическому раздражению, хорошая растворимость такой пыли является благоприятным факторов, способствующим быстрому удалению ее из легких. В том случае, если пыль токсична, хорошая ее растворимость является отрицательным факторов.
е. Удельная поверхность пыли и физико-химическая активность
Физико-химическая активность пыли в большой степени зависит от размера ее частиц, что объясняется значительным увеличением удельной поверхности с уменьшением размера пылинок. В этом легко убедиться не следующем примере. Раздробление 1 см3 твердого тела до частиц размером 0,1 мк увеличивает общую поверхность с 6 до 600 000 см2, т. е. в 100 000 раз. Такое увеличение поверхности повышает адсорбционную способность раздробленного вещества к газовом молекулам. Например, пыль доменного газа сорбирующая оксид углерода. В спокойном состоянии сорбированный оксид углерода пыли не выделяется, при перелопачивании же она десорбируется в количестве, способном вызвать острое отравление.
Увеличение удельной поверхности мелких частиц связано с повышением их химической активности. В связи с этим пыль приобретает свойства взрывчатости. Активная сорбция кислорода пылевыми частицами делает их легковоспламеняющимися при наличии открытого огня. Взрывчатыми свойствами может обладать любая пыль, но особенно взрывоопасны органические ее виды. Хорошо известны взрывы каменноугольной, пробковой, сахарной, мучной пыли. Опасность взрыва зависит от концентрации пыли, ее дисперсности, содержания в ней летучих веществ зольности (наличия неорганических веществ), влажности. Особенно взрывоопасна каменноугольная пыль, содержащая значительное количество органических летучих веществ.
Агрессивное воздействие пыли на организм зависит от ее концентрации, химического состава, дисперсности, физико-химических свойств.
Химический состав пыли. По составу пыль может оказать на организм фиброгенное, раздражающее, токсическое, аллергическое воздействия. Пыль некоторых веществ и материалов, таких как стекловолокно, слюда, оказывают раздражающее воздействие на верхние дыхательные пути, слизистую оболочку глаз, кожу.
Пыли токсичных веществ (свинца, хрома, бериллия и др.), попадают через легкие в организм человека и оказывают токсическое действие в зависимости от их физико-химических и химических свойств. Фиброгенное воздействие - это такое воздествие пыли, когда в легких разрастается соединительная ткань и нарушает нормальное строение и функции легких.
Очень высокую фиброгенную активность имеет диоксид кремния (кремнезем). Растворимость пыли , которая зависит от ее химического состава, имеет как положительное, так и отрицательное гигиеническое значение. Если пыль не токсична, к примеру, сахарная, то хорошая растворимость такой пыли - весьма хороший фактор, способствующий быстрому удалению ее из легких. Если пыль токсична (пыли никеля, бериллия) хорошая растворимость отрицательный фактор, так как в данном случае токсичные вещества попадают в кровь и приводят к развитию у человека явлений отравления. Нерастворимая пыль, к примеру, волокнистая пыль долго задерживается в слизистой оболочке дыхательных путей, что часто приводит к патологическому состоянию.
Дисперсность -- это степень измельчения вещества. Под дисперсным (зерновым, гранулометрическим) составом имеется в виду распределение частиц пыли по размерам. Она является показателем размерности частиц пыли, а также и массы или количества частиц соответствующего размера.
Дисперсность в наибольшем количестве случаев определяет свойства пыли. После того как производят измельчение, изменяются некоторые свойства вещества и приобретаются новые. Это вызывается тем, что при диспергировании вещества в несколько крат увеличивается суммарная поверхность вещества.
При резком увеличении суммарной поверхности вещества увеличивается поверхностная энергия, которая влечет за собой повышение физической и химической активности. Реакции окисления таких веществ протекают очень быстро и интенсивно. Например, при измельчении вещества растворяются во много раз быстрее, чем исходный материал.
Взвешенная газообразная среда имеет в составе влагу, пары кислот, щелочей и в результате их поглощения, частицы имеют свойства, отличимые от исходного материала.
Дисперсный состав характеризует пыль с различных сторон. Кроме физических и химических свойств, дисперсный состав определяет в значительной мере характер и условия распространения пыли в воздушной среде. Мелкодисперсная пыль осаждается значительно медленнее, а особо мелкодисперсная пыль практически вовсе не осаждается. Таким образом, рассеивание пылевых частиц в воздухе в значительной мере определяется дисперсным составом пыли. Важнейший вопрос пылеулавливания -- выбор пылеулавливающего оборудования -- решается главным образом на основании дисперсного состава пыли.
Частицы, составляющие аэрозоль, тем вредней, чем больше дисперсность пыли. Так как при этом увеличивается суммарная поверхность раздробленного вещества, и оно активнее вступает в химические реакции, у него становится больше объемных электрических зарядов. Наибольшей агрессивной активностью обладают частицы пыли размером 0,2 - 5 мкм. Это объясняется тем, что частицы больших размеров попадают в легкие в небольшом количестве и задерживаются в альвеолах, основное же количество частиц таких размеров задерживается слизистыми верхних дыхательных путей и выводится при чихании и кашле. Частицы же размером менее 0,2 мкм легко транспортируются из альвеол в лимфатические узлы и, не задерживаясь в них, выводятся из организма.
От дисперсности пыли зависит и оседание ее частиц. Крупные частицы оседают быстрее. На частицы размером 0,1 - 1 мкм оказывают влияние воздушные тепловые потоки и броуновское движение, и они гораздо дольше находятся во взвешенном состоянии.
При движении частиц в воздухе происходит их столкновение, при этом отдельные частицы высокодисперсной пыли соединяются (коагулируют) в более крупные частицы. Чем выше степень дисперсности аэрозоля и больше частиц в единице объема, тем быстрее идет коагуляция с последующим осаждением.
Электрозаряженность пыли - это наличие на частицах дисперсной фазы электрических зарядов, которые облегчают осаждение пыли в легких. Установлено, что больший повреждающих эффект наблюдается при вдыхании частиц с отрицательным зарядом (развитие фиброза).
Пылевые частицы получают электрический заряд как в процессе образования, так и после образования, находясь во взвешенном состоянии, в результате взрыва, диспергирования, взаимного трения, трения о воздух, а также вследствие адсорбции ионов при ионизации среды. Последний способ электризации является основным для взвешенных частиц.
Электрическое состояние аэрозольной системы не остается постоянным во времени. В результате взаимодействия друг с другом и с окружающей средой взвешенные частицы получают заряд, отдают его, нейтрализуются.
Электрические свойства пыли оказывают определенное воздействие на устойчивость аэрозоля, а также на характер воздействия пылевых частиц на живой организм. Известно также, что импульсом в процессе взрывообразования может быть заряд статического электричества. Для отведения статического электричества предусматривается заземление оборудования, трубопроводов.
По данным некоторых гигиенистов, пылевые частицы, имеющие электрический заряд, в два раза интенсивнее задерживаются в дыхательных путях, чем нейтральные.
Обычно неметаллические частицы заряжаются положительно, а металлические -- отрицательно. Соли NaCl, СаС1% заряжаются положительно, а СоСО3; AZ20.3; Fe2O3; MgCO3 -- отрицательно.
Взвешенные частицы ряда аэрозолей несут электрические заряды следующего знака:
Частицы, имеющие одноименные заряды, при взаимодействии отталкиваются, разноименные -- притягиваются.
Взаимодействие двух тел, размерами которых можно пренебречь, описывается законом Кулона (рассматривается в разд. 3). При высокой концентрации частиц во взвешивающей среде кулоновские силы способствуют процессам коагуляции.
Слипаемость - это способность частиц пыли образовывать малоподвижные конгломераты, приводящие к накоплению отложений на внутренних поверхностях газоходов, бункеров и пылеспускных каналов.Устойчивая работа пылеулавливающего оборудования во многом зависит от слипаемости пыли, так как повышенная слипаемость частиц может привести к частичному или полному забиванию аппаратов.
Установлено, что чем меньше размер частиц, тем легче они прилипают к поверхности аппарата. Пыли, у которых 60-70 % частиц имеют диаметр меньше 10 мкм, ведут себя как слипающиеся.
Слипаемость пыли в большей мере зависит от ее аутогезионной и адгезионной способности, особенно в отсутствии связывающих жидкостей. Микроскопические частицы в газовой среде слипаются между собой (аутогезия ) и прилипают к поверхности более крупных частиц, либо к стенкам аппарата (адгезия ) под действием межмолекулярных капиллярных сил, кулоновского взаимодействия разноименно заряженных частиц.
Способность слипаться у пылей оценивают по величине разрывной прочности. Количественно она равна силе, отнесенной к площади контакта, необходимой для разрыва слоя. По величине разрывной прочности слоя пылевидные материалы разделяют на четыре группы.
Гигроскопичностью пыли называется способность пыли поглощать влагу из окружающей среды до равновесия с влагосодержанием этой газовой среды.
Поглощенная пылью влага оказывает влияние на такие свойства пыли, как электрическая проводимость, слипаемость, сыпучесть и др. Содержание влаги в пыли выражается величиной влагосодержания или влажности.
Влажность (%) - отношение количества влаги в пыли ко всему количеству влажной пыли.
Существуют несколько методов определения гигроскопической влаги. Наиболее распространен метод высушивания пробы до постоянной массы при температуре 105 ± 2 °С. Однако этот метод не подходит для веществ с температурой разложения или плавления ниже 110 °С.
Под смачиванием понимают способность капли жидкости растекаться по поверхности твердого тела (частицы пыли). По способности к смачиванию твердые вещества делятся на хорошо смачиваемые - гидрофильные - и плохо смачиваемые - гидрофобные .
Абразивность ? это способность частиц пыли вызывать истирание стенок конструкций и аппаратов, с которыми соприкасается пылегазовый поток. Она зависит от твердости и плотности вещества, из которого образовалась пыль, размера частиц, их формы, скорости потока.
При значительной абразивности пыли воздуховоды, газоходы, стенки пылеулавливающих аппаратов выходят из строя за весьма короткий срок.
Абразивность пыли нужно учитывать при выборе материала и толщины стенок каналов, по которым перемещается пылегазовый потоки аппаратов для очистки этих потоков, а также при необходимости ограничивать скорость движения потоков. В ряде случаев применяют специальные облицовочные защитные материалы.
Считают, что износ металлических элементов вследствие абразивности пыли возрастает по мере увеличения размера частиц вплоть до 80 мкм, а затем, по мере дальнейшего увеличения размера, абразивные свойства уменьшаются.
Способность образовывать с воздухом взрывоопасную смесь и способность к воспламенению являются важнейшими отрицательными свойствами многих видов пыли, поскольку именно эти свойства способны вызывать (провоцировать) на предприятиях несчастные случаи с людьми, разрушение и повреждение оборудования, строительных конструкций и т.д.
В наибольшей степени различие физико-химических свойств пыли и твердых веществ, из которых она образована, проявляется в ее пожаро- и взрывоопасности. Такие вещества, как зерно и сахар хотя и способны сгорать при определенных условиях, не являются взрывоопасными веществами. Будучи же приведенными в пылевидное состояние, они становятся не только пожаро-, но и взрывоопасными.
Пыль, находящаяся во взвешенном состоянии в воздухе помещений, взрывоопасна . Осевшая пыль (гель) пожароопасна . При этом взрывоопасные свойства являются значительно более опасными, нежели пожароопасные. При взрыве реакция протекает значительно быстрее, распространяясь со скоростью сотни и тысячи метров в секунду, при горении - со скоростью несколько десятков метров в секунду. Процесс горения пыли, находящейся во взвешенном состоянии, протекает гораздо интенсивнее, чем горение осевшей пыли (аэрогель).
Локальный взрыв пыли может перевести во взвешенное состояние осевшую пыль, в результате чего фронт взрыва расширится. При первом или последующем взрыве происходит встряхивание здания и расположенного в нем оборудования. Пыль, покрывающая тонким слоем их поверхности, переходит во взвешенное состояние, образуя взрывоопасную смесь, которая вновь становится питательной средой для следующего взрыва.
Последующий более мощный взрыв способен разрушить ёмкости, где хранятся пылевидные материалы. Это уже будет средой для мощного взрыва, способного разрушить здание.
Взрыв - одна из разновидностей реакции горения. Ее характерным отличием является исключительно быстрое, практически мгновенное протекание реакции в объеме. Возбуждение взрыва пыли возможно при сочетании определенных условий, необходимых для взрыва. Если отсутствует хотя бы одно из этих условий, взрыв не произойдет, несмотря на наличие остальных. Такими условиями являются:
- - концентрация пыли в воздухе между нижним и верхним пределами;
- - наличие источника возбуждения взрыва достаточной температуры и мощности в запыленной зоне;
- - питание кислородом, достаточное для обеспечения процесса горения.
Нижний концентрационный предел распространения пламени по пылевоздушным смесям (НКПРП ), г/м3, - минимальное содержание пыли в воздухе, достаточное для возникновения взрыва (при наличии других условий).
НКПРП соответствует определенному среднему значению расстояния между пылевыми частицами, при котором происходит достаточно интенсивный теплообмен между частицами. При этом накапливается необходимая для взрыва тепловая энергия. Если концентрация пыли в воздухе незначительна, расстояния между частицами пыли велики и теплообмен становится ограниченным.
Верхний концентрационный предел распространения пламени пылевоздушных смесей (ВКПРП ), г/м3 - максимальное содержание пыли в воздухе, при котором взрывообразование прекращается, несмотря на наличие прочих необходимых условий.
При концентрациях больше ВКПРП кислорода становится недостаточно для реакции, и процесс прекращается.
Между НКПРП и ВКПРП находится концентрация пыли в воздухе, которая является наиболее взрывоопасной. Ей соответствует наибольшее значение взрывного давления. Такое значение, естественно, имеется для каждого вида пыли.
НКПРП зависит от химического состава, дисперсности пыли и скорости газа в помещении. Высокодисперсный материал имеет большую поверхность контакта с окислителем (кислородом воздуха). У материала с развитой поверхностью большая электрическая ёмкость, следовательно, значительная способность получать заряды статического электричества вследствие трения частиц, что увеличивает пожарную опасность вещества.
На НКПРП пыли влияет также наличие в ее составе минеральных добавок, не участвующих во взрывообразовании. Являясь инертным компонентом, минеральная составляющая сдерживает взрывообразование в результате экранирования и поглощения теплоты.
При движении воздуха со скоростью 5 м/с нижний предел повышается в 2 - 3 раза.Уменьшить взрыво- и пожароопасность пыли можно путем ее увлажнения - мокрой уборки помещений.
Взрыво- и пожароопасные пыли делят на четыре класса. Критерием является значение НКПРП и температуры самовоспламенения.
- § I класс - наиболее взрывоопасные пыли с НКПРП до 15 г/м3;
- § II класс - взрывоопасные пыли с НКПРП 16 - 65 г/м3;
- § III класс - наиболее пожароопасные пыли с температурой самовоспламенения в куче, в токе воздуха до 250 °С;
- § IV класс - пожароопасные пыли, обладающие температурой самовоспламенения при тех же условиях выше 250 °С.
Температура самовоспламенения - самая низкая температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающееся возникновением пламенного горения.
Форма пылинок влияет на устойчивость аэрозоля в воздухе и поведение в организме. Форма пылевых частиц, образующихся в производственных условиях, может быть различной: сферической, плоской, волокнистой, оскольчатой, игольчатой и др.
При образовании аэрозолей конденсации пылинки большей частью имеют округлую форму, а в составе аэрозолей дезинтеграции - неправильную многоугольную, плоскую форму. Частицы сферической формы быстрее выпадают из воздуха, но и легче проникают в легочную ткань. Пылевые частицы, имеющие пластинчатую и игольчатую форму, могут длительно витать в воздухе, даже если размер их равен 50 мкм и более. Нитевидные частицы практически не оседают из воздуха, даже если длина их превышает сотни и тысячи микрон. Пылинки, имеющие острые края, попадая на слизистые оболочки верхних дыхательных путей, глаз и кожу, могут оказывать травмирующее и раздражающее действие.
Гигиеническое значение промышленных аэрозолей с твердой фазой обусловливается их физическими и химическими свойствами, из которых наиболее важными являются дисперсность, форма частиц, их консистенция, электрический заряд, растворимость, химический состав. С некоторыми из указанных свойств связана взрывчатость пыли.
Для гигиенической оценки пыли важным признаком является степень дисперсности ее, или размеры пылевых частиц, так как с этим связана как длительность пребывания взвешенной пылевой частицы в воздушной среде, так и глубина проникновения в дыхательные пути, патогенность и физико-химическая активность, электрозаряд частиц и другие свойства .
Физико-химические свойства пыли в основном зависят от ее природы, то есть от того материала или вещества, из которого образовалась эта пыль, и механизма ее образования - каким образом она получена: размельчением, конденсацией, сгоранием и т. п. По природе образования пыли делятся на две группы:
- · органическую
- · неорганическую.
К органической относятся: пыли растительного происхождения (древесины, хлопка, льна, различных видов муки и др.), животного (шерсти, волоса, размолотых костей и др.), химического (пластмасс, химических волокон и других органических продуктов химических реакций). В группу неорганических пылей входят пыль металлов и их окислов, различных минералов, неорганических солей и других химических соединений. Однако выделяют ещё один тип: смешанная , т.е.содержащая пыли первой и второй групп например, пыль, получающаяся при заточке инструментов и состоящая из минеральных и металлических частиц. В зависимости от происхождения пыли она может быть растворимой и нерастворимой в воде и в других жидкостях, включая и биосреды (кровь, лимфу, желудочный сок и т. п.). От происхождения пыли зависит также ее химический состав, удельный вес и ряд других свойств .
Однако наиболее важные физические и химические свойства пылей обуславливаются их дисперсностью, формой частиц, способностью к растворению и химическим составом. Структура пыли, то есть форма пылинок, зависит и от природы и от механизма образования пыли. По структуре пыль может быть аморфной (пылинки округлой формы), кристаллической (пылинки с острыми гранями), волокнистой (пылинки удлиненной формы), пластинчатой (пылинки в виде слоистых пластинок) и др.
Для гигиенической оценки пыли наиболее важным признаком является ее дисперсность . С размерами пылевых частиц связаны длительность пребывания их во взвешенном состоянии в воздухе, глубина проникновения в дыхательные пути, физико-химическая активность и другие свойства.
Дисперсность и поведение пылевых частиц в воздухе
При измельчении твердого вещества образующиеся пылинки получают то или иное количество электричества вследствие частичного перехода механической энергии в электрическую, кроме того, пылинки получают электрический заряд, адсорбируя на себе ионы из воздушной среды. Таким образом, пыль, находящаяся в воздухе, в той или иной степени несет на себе электрический заряд. Степень электрозаряженности оказывает существенное влияние на поведение пыли в воздухе. Электрозаряженные пылинки с противоположным знаком соединяются между собой (схлапливаются), образуя более крупные частицы, за счет чего быстрее осаждаются; пылинки с одинаковым зарядом, наоборот, отталкиваются друг от друга, что усиливает их движение в воздухе и замедляет осаждение. Исследования показывают, что высокодисперсная пыль в большей степени подвержена электрическим зарядам. Электрозаряженности способствует также нагревание пыли. Повышенная влажность воздуха или самой пыли снижает ее электрозаряженность.
Высокодисперсная пыль вследствие электрозаряженности обладает активной поверхностью, поэтому на ней сарбируются газы и другие мелкие частицы, находящиеся в воздухе. Чем меньше пылевые частицы, тем больше их активность. Газы, обволакивая пылевую частицу, способствуют более длительному витанию ее в воздухе, то есть сорбирование на пылевых частицах газов замедляет осаждение пыли.
При значительной запыленности воздуха высокодисперсной пылью электрические заряды пылевых частиц могут суммироваться и, достигнув определенного потенциала, образовывать электрические разряды -- взрывы. Чаще всего такие взрывы пыли возникают при наличии огня или сильно нагретого предмета в чрезмерно запыленной атмосфере, так как при повышении температуры резко увеличивается заряженность пылевых частиц, быстрее и с большей силой происходит электрический разряд .
Степень дисперсности промышленных аэрозолей зависит прежде всего от способа их образования. Только что образовавшиеся аэрозоли конденсации (дымы) имеют размеры меньше 1 мкм. С течением времени они агрегируются и в виде хлопьев выпадают из воздуха. Размеры аэрозолей дезинтеграции (пыли) зависят от вещества, из которого они получены, и интенсивности его размельчения. Чем тверже вещество и чем интенсивнее его размельчение, тем выше степень дисперсности пылевых частиц.
Благодаря сравнительно быстрому оседанию крупных пылевых частиц от 10 мкм и более, обычно в воздухе производственных помещений преобладают пылевые частицы до 10 мкм, причем 70--90% из них составляют частицы размером до 5 мкм.
Микроскопические частицы размером от 200 до 0,1 мк, как и все прочие тела, подчиняются закону тяготения. Но вследствие относительно большой поверхности на единицу массы они испытывают большое сопротивление воздуха и поэтому не оседают с постоянной скоростью по закону Стокса. В начале падения сила тяжести уравновешивает сопротивление воздуха, дальнейшее увеличение скорости падения вследствие этого прекращается и микроскопическая частица оседает с постоянной незначительной скоростью, измеряемой сантиметрами или миллиметрами в час. Сопротивление воздуха при движении в нем частицы изменяется в зависимости от ее размеров и формы, скорости ее оседания и подвижности воздуха.
В неподвижном воздухе кварцевые частицы диаметром 10 мк оседают медленно, а частицы менее 0,1 мк практически не оседают и находятся в постоянном броуновском движении. Таким образом, чем меньше размер пылевых частиц, тем дольше они задерживаются взвешенными в воздухе, следовательно, тем больше возможность попадания их в дыхательные пути.Некоторые изменения скорости оседания пылевых частиц возникают в связи с процессом флоккуляции. Это имеет значение в основном для аэрозолей конденсации, которые даже в неподвижном воздухе благодаря энергичному броуновскому движению часто сталкиваются друг с другом, агрегируются и в виде хлопьев выпадают из воздуха. Аэрозоли дезинтеграции не поддаются агрегированию главным образом вследствие относительно больших размеров-частиц; более того, пылевые частицы в них могут приобретать меньшие размеры.
Аэрозоли конденсации окиси магния минимальных размеров с течением времени превращаются в хлопья, а аэрозоли дезинтеграции мела в виде хлопьев -- в мельчайшие пылевые частицы. Влияние движения воздуха на флокуляцию незначительно. Увлажнение воздуха оказывает эффективное влияние на флокуляцию лишь в том случае, если оно интенсивное. Исследования показали, что аэрозоли дезинтеграции малого диаметра могут флокулироваться при наличии в воздухе водяных аэрозолей размером 0,55--0,4 мк в количестве, значительно превышающем количество твердых аэрозолей.
Степень дисперсности промышленных аэрозолей зависит прежде всего от способа их образования. Свежеполученные аэрозоли конденсации (дымы) имеют размеры частиц меньше 1 мк. Величина частиц аэрозолей дезинтеграции (пыль) зависит от вещества, из которого они получены, интенсивности дезинтеграции и возраста аэрозолей. Чем тверже вещество, чем интенсивнее дезинтеграция и чем больше возраст аэрозолей, тем больше пыли и тем выше степень дисперсности ее частиц .
Химический состав пыли.
Для гигиенической оценки пыли важно знать ее химический состав, от которого зависит биологическая активность, в частности фиброгенное (перерождение легочной ткани в соединительную), аллергенное, токсическое и раздражающее действие. Фиброгенность пыли зависит главным образом от содержания в ней свободной двуокиси кремния. Пыль, образующаяся при производстве огнеупорного кирпича, содержит 98% свободной двуокиси кремния; формовочная земля в чугунолитейных цехах - 60-80%; железная руда - до 30%, вмещающие ее породы - кварцит - до 70%; почти все породы угольных пластов Донбасса содержат более 10% свободной двуокиси кремния. Чем больше содержание в пыли двуокиси кремния, тем она более агрессивна.
Химическая активность пыли увеличивается с повышением ее дисперсности, т. е. с увеличением удельной поверхности размельчаемых веществ.
Большое значение имеет растворимость пыли. Если пыль не токсична и действие ее на ткань сводится к механическому раздражению, то хорошая растворимость такой пыли в тканевых жидкостях является благоприятным фактором. В случае токсичной пыли хорошая растворимость является отрицательным фактором.
Пыль оказывает вредное действие главным образом на дыхательные пути, вызывая заболевания как их верхних отделов, так и легких, а также действует на кожу и глаза.
При вдыхании пылевых частиц размером 5 мкм и более они всецело задерживаются в верхних дыхательных путях, в первую очередь в полости носа. Это вызывает травмирование и раздражение слизистой, которое при дальнейшем развитии процесса переходит в катар, вначале гипертрофический (т. е. с разрастанием ткани), а затем атрофический с заменой мерцательного эпителия плоским и гибелью железистого аппарата. Фильтрующая способность носовой полости поэтому сильно снижается, а в далеко зашедших случаях вовсе исчезает. Постепенно под влиянием длительного воздействия различных видов пылей развиваются хронические воспалительные процессы и на других участках дыхательных путей (риниты, фарингиты, трахеиты, бронхиты). Некоторые виды пыли, обладающие большой химической активностью (хром, мышьяк), могут при длительном воздействии вызвать изъязвление и прободение носовой перегородки.
Вне зависимости от физико-химических свойств все виды пылевых частиц вначале оказывают на легочную ткань механическое действие. При этом легочная ткань реагирует на них, как на инородное тело, стремясь удалить его. Защитная функция организма, способствующая очищению легких от пыли, носит название фагоцитоза и состоит в следующем.
Пыль, попавшая в легкие, поглощается так называемыми пылевыми клетками (клетками легочного эпителия), которые затем стремятся удалить пыль из легких различными путями. Один из путей -- удаление пыли вместе с мокротой. Другой путь -- удаление пыли по лимфатическим путям. Частицы пыли размером менее 1 мкм фагоцитируются легче; более крупные пылинки, а также кварцевая пыль удаляются медленно и накапливаются в легких и в лимфатических, узлах, приводя их к поражению.
Пыль, проникшая глубоко в дыхательные пути, может привести к развитию в них специфического заболевания -- пневмокониоза, сущность которого заключается в развитии фиброза, т. е. замещения легочной ткани соединительной тканью. В зависимости от характера вдыхаемой пыли различают следующие виды пневмокониозов:
- · силикатоз , вызываемый воздействием пыли, содержащей двуокись кремния в связанном состоянии (силикаты -- пыль асбеста, талька);
- · антракоз -- пневмокониоз, вызываемый воздействием угольной пыли;
- · сидероз -- пневмокониоз, вызываемый, например, пылью железа.
Силикоз -- наиболее тяжелый и наиболее распространенный вид пневмокониоза. Это медленно протекающий хронический процесс, который, как правило, развивается только у лиц, проработавших несколько лет в условиях значительного загрязнения воздуха кремниевой пылью. Силикоз развивается обычно через 5--10 или 15 лет работы, связанной с вдыханием кварцсодержащей пыли при очень высоком содержании свободной SiO 2 во вдыхаемой пыли, 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.
Силикоз следует рассматривать как тяжелое заболевание организма в целом, при котором происходят значительные изменения в различных органах и системах (нервной, сердечно-сосудистой, лимфатической и др.). Нередко он осложняется туберкулезом.
Кроме пневмокониоза, вдыхание пыли может быть причиной повышенной заболеваемости воспалением легких. Особенно это относится к томасовой пыли, образующейся в сталеплавильном производстве и содержащей в своем составе фосфорные соединения.
Пыли, оказывающие раздражающее действие на кожу (пыли синтетических смол, извести, карбида кальция), могут вызвать различные воспалительные процессы вплоть до язвенных поражений (дерматиты, экземы). При большой запыленности воздуха попадающие на кожу пылевые частицы могут проникнуть в отверстия сальных и потовых желез, вызвать их закупорку, а следовательно, нарушить нормальную деятельность кожи, чем будет снижена ее сопротивляемость к проникновению микробов .
Пыль характеризуется совокупностью свойств, определяющих поведение ее в воздухе, превращение, превращение и действие на организм человека. Из различных свойств пыли наибольшее значение имеют химический состав, растворимость, дисперсность, взрывоопасность, форма частиц, электрозаряженность, адсорбционные свойства.
Химический состав пыли . В зависимости от состава пыль может оказывать на организм фиброгенное, раздражающее, токсическое, аллергическое действие.
Пыль некоторых веществ и материалов (стекловолокна, слюды, и др.) оказывает раздражающее действие на верхние дыхательные пути, слизистую оболочку глаз и кожи.
Пыль токсичных веществ (свинца, хрома, бериллия и др.), попадая через легкие в организм человека, оказывает характерное для них токсическое действие в зависимости от их физико-химических свойств.
Фиброгенным называют такое действие пыли, при котором в легких происходит разрастание соединительной ткани, разрушающее нормальное строение и функции органа.
Очень высокой фиброгенной активностью обладает диоксид кремния или кремнезем. После кислорода кремний является наиболее распространенным элементом на земле.
Растворимость пыли , зависящая от ее химического состава, может иметь как положительное, так и отрицательное гигиеническое значение. Если пыль не токсична, как, например, сахарная, то хорошая растворяемость такой пыли - благоприятный фактор, который способствует быстрому удалению ее из легких. В случае токсичной пыли (никеля, бериллия)хорошая растворимость сказывается отрицательно, так как в этом случае токсичные вещества попадают в кровь и приводят к быстрому развитию отравления.
Нерастворимая, в частности, волокнистая пыль надолго задерживается слизистой оболочкой дыхательных путей, нередко приводя к патологическому состоянию.
Дисперсность пыли имеет большое гигиеническое значение, так как от размера пылевых частиц зависит длительность пребывания пыли в воздухе и характер воздействия на органы дыхания. В легкие при вдыхании проникает пыль размером от 0,2 до 5 мкм. Более крупные пылинки задерживаются слизистой оболочкой верхних дыхательных путей, а более мелкие - выдыхаются. От величины частиц зависит степень фиброгенного действия пыли. С повышением дисперсности степень биологической агрессивности пыли увеличивается до определенного предела, а затем уменьшается. Наибольшей фиброгенной активностью обладают аэрозоли дезинтеграции с размером пылинок от 1…2 до 5 мкм и аэрозоли конденсации с частицами менее 0,3…0,4 мкм.
Взрывоопасность пыли является важнейшим свойством некоторых пылей. Пылевые частицы, сорбируя кислород воздуха, становятся легко воспламеняющимися при наличии источников зажигания. Известны взрывы каменноугольной, сахарной и мучной пыли. Способностью взрываться и воспламеняться при наличии источника зажигания обладают также крахмал, сажевая, алюминиевая, цинковая и некоторые другие виды пылей.
Для различны пылей взрывоопасная концентрация вещества неодинакова. Для пыли крахмальной, алюминиевой и серной минимальной взрывоопасной концентрацией является 7 г/мі воздуха, для сахарной - 10,3 г/мі .
Кроме того значительные концентрации пыли в воздухе снижают видимость вследствие поглощения светового потока плотными частицами и рассеяния света.
Форма пылинок влияет на устойчивость аэрозоля в воздухе и поведение в организме. Форма пылевых частиц, образующихся в производственных условиях, может быть различной: сферической, плоской, волокнистой, оскольчатой, игольчатой и др.
При образовании аэрозолей конденсации пылинки большей частью имеют округлую форму, а в составе аэрозолей дезинтеграции - неправильную многоугольную форму. Частицы сферической формы быстрее выпадают из воздуха, но и легче проникают в легочную ткань. Пылевые частицы слюды, имеющие пластинчатую форму, могут длительно витать в воздухе, даже если размер их равен 50 мкм и более. Нитевидные частицы асбеста, хлопка, пеньки и др. практически не оседают из воздуха, даже если длина их превышает сотни и тысячи микрон. Пылинки стекловолокна, асбеста и др., имеющие острые края, попадая на слизистые оболочки верхних дыхательных путей, глаз и кожу, могут оказывать травмирующее и раздражающее действие.
Электрозаряженность пылевых частиц влияет на устойчивость аэрозоля и его биологическую активность. В момент образования пыли (бурение, дробление, измельчение твердых веществ) большинство частиц (85 - 95%) приобретает электрический заряд обоих знаков - положительный и отрицательный. Часть пыли заряжается за счет адсорбции ионов из воздуха, а также в результате трения частиц в пылевом потоке. Величина наведенных зарядов различна и зависит от размеров, условий образования и массы частиц. Наличие разноименно заряженных частиц пыли приводит к укрупнению и выпадению частиц пыли из воздуха. Установлено, что пылинки, несущие электрический заряд, несколько дольше задерживаются в организме. Аэрозоли дезинтеграции имеют большую величину заряда, чем аэрозоли конденсации.
Адсорбционные свойства пыли находятся в зависимости от дисперсности и суммарной поверхности. Чем меньше раздроблено вещество, тем больше его суммарная поверхность и адсорбционная активность.
В статье рассматриваются физико-химическая характеристика пыли, вред, который она несет организму человека, рассказывается о противопылевых мероприятиях, которые необходимы для защиты от промышленной пыли.
Пылью (аэрозолем) называются измельченные или полученные иным путем мелкие частицы твердых веществ, витающие (находящиеся в движении) некоторое время в воздухе. Такое витание происходит вследствие малых размеров этих частиц (пылинок) под действием движения самого воздуха.
Воздух всех производственных помещений в той или иной степени загрязнен пылью; даже в тех помещениях, которые обычно принято считать чистыми, не запыленными, в небольших количествах пыль все же есть (иногда она даже видна невооруженным глазом в проходящем солнечном луче). Однако во многих производствах в силу особенностей технологического процесса, применяемых способов производства, характера сырьевых материалов, промежуточных и готовых продуктов и многих других причин происходит интенсивное образование пыли, которая загрязняет воздух этих помещений в большой степени. Это может представлять определенную опасность для работающих. В подобных случаях находящаяся в воздухе пыль становится одним из факторов производственной среды, определяющих условия труда работающих; она получила название промышленной пыли.
Пыли образуются вследствие дробления или истирания (аэрозоль дезинтеграции), испарения с последующей конденсацией в твердые частицы, (аэрозоль конденсации), сгорания с образованием в, воздухе твердых частиц - продуктов горения (дымы), ряда химических реакций и т. д.
В производственных условиях с образованием пыли чаще всего связаны процессы дробления, размола, просева, обточки, распиловки, пересыпки и других перемещений сыпучих материалов, сгорания, плавления и др.
Физико-химическая характеристика пыли
Физико-химические свойства пыли в основном зависят от ее природы, то есть от того материала или вещества, из которого образовалась эта пыль, и механизма ее образования - каким образом она получена: размельчением, конденсацией, сгоранием и т. п.
Механизм образования пыли определяет в основном ее дисперсный состав, то есть размерность пылинок. Структура пыли, то есть форма пылинок, зависит и от природы и от механизма образования пыли. По структуре пыль может быть аморфной (пылинки округлой формы), кристаллической (пылинки с острыми гранями), волокнистой (пылинки удлиненной формы), пластинчатой (пылинки в виде слоистых пластинок) и др.
При измельчении твердого вещества образующиеся пылинки получают то или иное количество электричества вследствие частичного перехода механической энергии в электрическую, кроме того, пылинки получают электрический заряд, адсорбируя на себе ионы из воздушной среды. Таким образом, пыль, находящаяся в воздухе, в той или иной степени несет на себе электрический заряд. Степень электрозаряженности оказывает существенное влияние на поведение пыли в воздухе. Электрозаряженные пылинки с противоположным знаком соединяются между собой (схлапливаются), образуя более крупные частицы, за счет чего быстрее осаждаются; пылинки с одинаковым зарядом, наоборот, отталкиваются друг от друга, что усиливает их движение в воздухе и замедляет осаждение. Исследования показывают, что высокодисперсная пыль в большей степени подвержена электрическим зарядам. Электрозаряженности способствует также нагревание пыли. Повышенная влажность воздуха или самой пыли снижает ее электрозаряженность.
Высокодисперсная пыль вследствие электрозаряженности обладает активной поверхностью, поэтому на ней сорбируются газы и другие мелкие частицы, находящиеся в воздухе. Чем меньше пылевые частицы, тем больше их активность. Газы, обволакивая пылевую частицу, способствуют более длительному витанию ее в воздухе, то есть сорбирование на пылевых частицах газов замедляет осаждение пыли.
При значительной запыленности воздуха высокодисперсной пылью электрические заряды пылевых частиц могут суммироваться и, достигнув определенного потенциала, образовывать электрические разряды - взрывы. Чаще всего такие взрывы пыли возникают при наличии огня или сильно нагретого предмета в чрезмерно запыленной атмосфере, так как при повышении температуры резко увеличивается заряженность пылевых частиц, быстрее и с большей силой происходит электрический разряд.
Действие пыли на организм человека
Действие пыли на кожный покров сводится в основном к механическому раздражению. Вследствие такого раздражения возникает небольшой зуд, неприятное ощущение, а при расчесах может появиться покраснение и некоторая припухлость кожного покрова, что свидетельствует о воспалительном процессе.
Пылинки могут проникать в поры потовых и сальных желез, закупоривая их и тем самым затрудняя их функции. Это приводит к сухости кожного покрова, иногда появляются трещины, сыпи. Попавшие вместе с пылью микробы в закупоренных протоках сальных желез могут развиваться, вызывая гнойничковые заболевания кожи пиодермию. Закупорка потовых желез пылью в условиях горячего цеха способствует уменьшению потоотделения и тем самым затрудняет терморегуляцию.
Некоторые токсические пыли при попадании на кожный покров вызывают его химическое раздражение, выражающееся в появлении зуда, красноты, припухлости, а иногда и язвочек. Чаще всего такими свойствами обладают пыли химических веществ (хромовые соли, известь, сода, мышьяк, карбид кальция и др.).
При попадании пыли на слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей ее раздражающее действие, как механическое, так и химическое, проявляется наиболее ярко. Слизистые оболочки по сравнению с кожным покровом более тонки и нежны, их раздражают все виды пыли, не только химических веществ или с острыми гранями, но и аморфные, волокнистые и др.
Пыль, попавшая в глаза, вызывает воспалительный процесс их слизистых оболочек - конъюнктивит, который выражается в покраснении, слезотечении, иногда припухлости и нагноении.
Такие виды пыли, как пековая, оказывают фотосенсибилизирующее действие на кожные покровы, и особенно на глаза, то есть повышают их чувствительность к солнечному свету. На ярком солнечном свете быстро развиваются выраженные симптомы воспаления: зуд, покраснение и припухлость открытых частей кожного покрова, слизистых глаз, слезотечение, светобоязнь. В пасмурную погоду, когда нет прямого солнечного света, эти явления выражены слабее, а при искусственном освещении вообще отсутствуют; связано это с тем, что пековая пыль повышает чувствительность только к ультрафиолетовым лучам, которые в большом количестве входят в состав солнечного спектра и отсутствуют в обычном искусственном освещении.
На органы пищеварения могут оказывать действие лишь некоторые токсические пыли, которые, попав туда даже в относительно небольшом количестве, всасываются и вызывают интоксикацию (отравление). Нетоксические пыли какого-либо заметного неблагоприятного действия на органы пищеварения не оказывают.
Действие пыли на верхние дыхательные пути сводится к их раздражению, а при длительном воздействии - к воспалению. В начальных стадиях оно проявляется в виде першения в горле, кашля, отхаркивания грязной мокротой. Затем появляется сухость слизистых, сокращение отделения мокроты, сухой кашель, хрипота; в некоторых случаях при воздействии пыли химических веществ могут появиться изъязвления слизистой оболочки носа.
Наибольшую опасность представляют токсические пыли при попадании их в более глубокие участки органов дыхания, то есть в легкие, где, задерживаясь на длительный период и имея разветвленную поверхность соприкосновения с тканью легкого (в бронхиолах и альвеолах), они могут быстро всасываться в большом количестве и оказывать раздражающее и обще токсическое действие, вызывая интоксикацию организма.
Нетоксические пыли, задерживаясь в легких длительное время, постепенно вызывают разрастание вокруг каждой пылинки соединительной ткани, которая не способна воспринимать кислород из вдыхаемого воздуха, насыщать им кровь и выделять при выдохе углекислоту, как это делает нормальная легочная ткань. Процесс разрастания соединительной ткани протекает медленно, как правило, годами. Однако при длительном стаже работы в условиях высокой запыленности разросшаяся соединительная ткань постепенно замещает легочную, снижая, таким образом, основную функцию легких - усвоение кислорода и отдачу углекислоты. Длительная недостаточность кислорода приводит к одышке при быстрой ходьбе или работе, ослаблению организма, понижению работоспособности, снижению сопротивляемости организма инфекционным и другим заболеваниям, изменениям функционального состояния других органов и систем. Вследствие воздействия нетоксической пыли на органы дыхания развиваются специфические заболевания, называемые пневмокониозами.
Пневмокониозы - собирательное название, включающее в себя пылевые заболевания легких от воздействия всех видов пыли. Однако по времени развития этих заболеваний, характеру их течения и другим особенностям они различны и определяются характером воздействующей пыли. Названия этих разновидностей пневмокониозов, как правило, происходят от русского или чаще латинского названия воздействующей пыли.
Существуют различные разновидности пневмокониозов:
Сидероз.
Тяжелая разновидность пневмокониоза, которым заболевают сварщики, работающие в атмосфере, содержащей SiO 2 . Сидероз возникает от совместного действия паров расплавленных металлов и SiO 2 , и клиника этого заболевания аналогична клинике силикатоза.
Металлокониозы.
Пневмокониозы этого типа возникают при вдыхании пыли соединений ряда металлов. К таким пневмокониозам относятся:
- сидероз, развивающийся у лиц, работающих с соединениями железа;
- алюминоз ("алюминиевое легкое") - у работающих в производстве алюминия;
- станоз - заболевание плавильщиков олова;
- баритоз, наблюдающийся у рабочих баритовых карьеров и рудников, а также обрабатывающих и применяющих соединения бария;
- бериллиоз - у работающих в производстве рентгеновских трубок и люминесцентных ламп, в керамической, атомной и других отраслях промышленности; - пневмокониозы
от пыли соединений других металлов: марганца (манганокониоз), кобальта, никеля, редкоземельных (лантана, цезия) и др.
Пневмокониозы от смешанной пыли.
Пневмокониозы этого типа развиваются при комбинированном воздействии различных пылей. Клинико-клинические проявления каждого типа пневмокониоза зависят от конкретного состава пыли. Чем выше содержание в ней свободной двуокиси кремния (SiO 2), тем ближе по своим проявлениям вызванный данной пылью пневмокониоз к силикозу. К пневмокониозам, обусловленным высоким содержанием в пыли двуокиси кремния, относятся антракосиликоз, сидеросиликоз (или гематитоз), силико-силикоз.
К пневмокониозам от смешанных пылей с незначительной примесью двуокиси кремния относятся пневмокониоз электросварщиков, сталеваров, газорезчиков, шлифовальщиков (в частности, "легкое полировщиков серебра"), наждачников, когда имеет место отложение в легких, в основном пыли металлов. Заболевание обычно развивается через 10-15 лет после начала работы с профессионально вредным агентом и, как правило, проявляется явлениями хронического бронхита и эмфиземы легких. В некоторых случаях, особенно при пневмокониозе электросварщиков, возможно возникновение бронхиальной астмы, что значительно утяжеляет течение и прогноз болезни.
Силикоз.
Это наиболее частое пылевое заболевание легких, обусловленное вдыханием пыли, содержащей SiO 2 . Встречается у рабочих горнорудной, угольной, металлургической, машиностроительной промышленности, в производстве огнеупорных материалов. Время контакта с пылью, необходимое для развития силикоза, колеблется в широких пределах: у обрубщиков литья, например, через 10-30 лет. Частота возникновения, темп развития силикоза, степень поражения легких зависят от условий труда, дисперсности и концентрации кварцевой пыли, индивидуальной реакции организма.
Наиболее типичным признаком силикоза является различной степени интенсивности склеротический процесс в легких. Наряду с образованием узелков обнаруживается также разрастание соединительной ткани вдоль бронхов, сосудов, в окружности долек и альвеол. Соединительная ткань сдавливает и перетягивает бронхи, вследствие чего в одних участках легкого возникают дольковые ателектазы, в других - эмфиземы. Нарушение питания легочной ткани приводит к некротизации ее отдельных участков с образованием мелких силикотических каверн.
Пневмокониозы от пыли пластических масс.
Вызываются в основном пылью полихлорвинила (ПВХ) в производстве пластических пленок, волокон, электроизолирующих материалов, труб, линолеума и прочих изделий. Клинически определяется пневмофиброз, преимущественно в средней и нижней долях правого легкого.
Из всех перечисленных наибольшей агрессивностью обладает кварцевая пыль, вызывающая силикоз, который характеризуется относительно быстрым развитием и наиболее выраженными формами течения. Если другие виды пневмокониозов даже при значительной запыленности развиваются через 15 - 20 и более лет работы в данных условиях, то начальные формы силикоза при высокой запыленности нередко появляются через 5 - 10 лет работы, а иногда и ранее (2 - 3 года - при чрезмерно высокой запыленности). Вследствие особой агрессивности кварцевой пыли процентное содержание ее положено в основу оценки потенциальной опасности различных производственных пылей: чем выше содержание SiO 2 в пыли, тем выше опасность последней.
В развитии заболевания силикозом условно различают три стадии. В первой стадии силикоза больные жалуются на небольшую одышку при значительном физическом напряжении (тяжелая работа быстрая ходьба или бег и т. п.), легкий сухой кашель, иногда боли в груди. Часто больные не обращают внимания на эти явления и длительное время не идут к врачу и не получают необходимого лечения, а также не принимают своевременных профилактических мер (перевод на другую работу, динамическое медицинское наблюдение и др.), что способствует более быстрому развитию заболевания. Однако при обследовании уже в этой начальной стадии силикоза выявляются некоторые рентгенологическое и другие изменения в легких (рассеянные небольшие узелки на рентгенограмме, выслушиваются шумы и др.).
Вторая стадия силикоза характеризуется заметной одышкой даже при умеренной физической нагрузке, кашлем с выделением мокроты, бронхитом. Более выраженные изменения в легких отмечаются при медицинском обследовании.
В третьей стадии силикоза у больных появляется резко выраженная одышка при легкой работе и даже в покое, сильный кашель с обильным отделением мокроты, исхудание. В этой стадии иногда появляется кровохарканье, поднимается температура тела, наступает общая слабость. Это, как правило, связано с общей интоксикацией организма. Медицинское обследование в этой стадии выявляет резкие не только рентгенологические, но и другие изменения в легких, свидетельствующие об их массивном поражении.
При силикозе пораженная легочная ткань становится более восприимчивой к инфекциям, вследствие чего у силикозных больных нередки случаи пневмонии и других инфекционных заболеваний легких. Наиболее частой смешанной формой заболевания является силикотуберкулез. Силикотуберкулез, как правило, прогрессирует быстрее, чем не осложненный силикоз.
Силикоз и силикотуберкулез - прогрессирующие заболевания; развитие их иногда продолжается, несмотря на прекращение работы в условиях запыленного воздуха и дальнейшего поступления кварцевой пыли в организм. Чем раньше будут выявлены начальные формы заболевания силикозом и приняты необходимые лечебно-профилактические меры, тем легче задержать его дальнейшее развитие.
Противопылевые мероприятия
Основным направлением в комплексе мероприятий по борьбе с пылью является предупреждение ее образования или поступления в воздух рабочих помещений. Важнейшее значение в этом направлении имеют мероприятия технологического характера. Технологические процессы по возможности проводятся таким образом, чтобы образование пыли было полностью исключено или, по крайней мере, сведено до минимума. С этой целью нужно максимально заменять сухие пылящие материалы влажными, пастообразными, растворами и обработку их вести влажным способом. Если по технологическим условиям необходимо иметь материал в сухом виде, целесообразно вместо порошкообразного использовать его в виде брикетов, таблеток и т. п., которые пылят значительно меньше. Это в равной степени относится как к сырьевым материалам, так и к готовой продукции, побочным продуктам и отходам производства. Подобные меры предупреждения пылеобразования уже нашли широкое применение в промышленности. К ним относятся мокрое бурение в горнорудной промышленности, нагнетание воды в толщу пласта, гидравлическая добыча угля (гидромониторы), гидравлическая и гидропескоструйная очистка литья, влажный помол и шлифовка, выпуск пастообразных красителей, таблеток белой сажи и т. д.
При невозможности полного исключения пылеобразования необходимо путем соответствующей организации технологического процесса и использования соответствующего технологического оборудования не допускать выделения пыли в воздух рабочих помещений. Это достигается главным образом путем организации непрерывного технологического процесса в полностью герметичной или, по крайней мере, максимально закрытой аппаратуре и коммуникациях. Непрерывность процесса к тому же позволяет полностью механизировать его, а нередко и автоматизировать, что, в свою очередь, дает возможность удалить рабочих от источников пылеобразования и предупредить воздействие на них пыли. Для удаления пыли с поверхностей вместо сдувки целесообразно использовать ее отсос - аспирацию.
Хороший гигиенический эффект дает использование беспыльных видов транспорта сыпучих материалов. К ним относятся гидро- и пневмотранспорт, вибротрубы, герметично закрытые шнеки.
Если по условиям технологии неизбежно свободное падение пылящих материалов, при котором образование пыли происходит наиболее интенсивно вследствие воздействия на падающий материал ударной силы, то рекомендуется спускать пылящий материал не вертикально, а по наклонной плоскости наклонному лотку или спирали). Такое “сползание” пылящего материала по наклонной плоскости резко уменьшает ударную силу падения и значительно снижает пылеобразование. Чем больше угол наклона от вертикальной оси, тем медленнее ссыпается материал и меньше пылеобразование.
В некоторых случаях целесообразно заменять материалы, образующие агрессивные пыли, содержащие значительное количество кварца, другими материалами - с меньшим содержанием кварца или, еще лучше, совершенно без него. Именно поэтому в литейных цехах, например, вместо пескоструйной очистки литья нередко используют дробеметные установки, работающие на чугунной дроби (вместо песка). В металлургической промышленности замена динасовых и шамотных огнеупоров хромомагнезитовыми и другими снизила до ничтожных величин содержание кварца в образующейся пыли при ремонте печей, футеровке ковшей и в производстве этих огнеупоров.
В местах возможного выделения пыли, у источников ее образования или у мест выделения применяются меры пылеподавления. Наиболее распространенным мероприятием этого типа является водяное орошение, при котором пыль смачивается, за счет чего утяжеляются, слипаются пылинки и быстро оседают. Водяное орошение чаще всего применяется в местах пересыпки пылящих материалов (загрузка в бункер, перепад с одной транспортерной ленты на другую, выгрузка из бункеров и аппаратов и т. п.). Иногда мелкое водораспыление производят по всей площади рабочих помещений, там, где имеются рассеянные источники пылевыделения (при перегрузке пылящих материалов грейферным краном, приготовлении форм в грунте, очистке рассеянного литья и т. п.).
Некоторые виды пылей, как каменноугольная, слюдяная и др., плохо смачиваются водой, поэтому при применении водяного орошения должный эффект не достигается. В подобных случаях к воде, подаваемой для орошения, добавляются специальные вещества, способствующие смачиванию пылинок. Эти вещества носят общее название смачивателей. В качестве смачивателей используются мылонафт, сульфонал, контакт Петрова, сульфитно-спиртовая барда, сложные органические соединения под условными названиями ДБ, ОП-7, ОП-10 и др.
Как одно из средств пылеподавления иногда применяют водяной пар, который также смачивает пылинки, способствуя быстрому их осаждению. В отличие от водораспыления водяной пар хорошо смачивает взвешенную пыль, но гораздо меньше увлажняет сам пылящий материал, что иногда весьма важно для технологии. Однако, учитывая, что насыщение воздуха рабочих помещений водяными парами является небезразличным для людей и может стать дополнительным неблагоприятным фактором, применение этого способа можно рекомендовать лишь для пылеподавления в закрытых емкостях (аппаратах, коммуникациях и т. п.) с отсосом пыле- паро-воздушной смеси из этих емкостей.
Если по техническим причинам полного предупреждения образования и выделения пыли достигнуть невозможно, для пылеподавления используется вытяжная вентиляция. Последняя, как правило, устраивается по типу местной вытяжки от мест и источников пылевыделения, причем наиболее целесообразно источники пылеобразования максимально укрыть и производить вытяжка из-под этих укрытий.
Обще обменная вытяжная вентиляция в помещениях применяется лишь при рассеянных источниках пылевыделения, когда невозможно полностью обеспечить их местной вытяжкой. Эффективность обще обменной вытяжной вентиляции в производствах с пылевыделениями всегда ниже, чем эффективность местной вытяжки, так как малое количество отсасываемого воздуха не обеспечивает должного удаления пыли из помещения, а увеличение его ведет к созданию вихревых потоков воздуха, которые взмучивают осевшую пыль и способствуют некоторому повышению ее концентрации в воздухе. Для предупреждения последнего приточный воздух в помещения с пылеобразованием следует подавать с малыми скоростями в верхнюю зону.
Внутренние поверхности стен, полы и другие ограждения рабочих помещений, где возможно выделение пыли, должны облицовываться гладким строительным материалом, позволяющим легко удалять, а иногда и смывать осевшую пыль. Удалять пыль следует либо влажным способом, либо аспирацией (промышленными пылесосами или отсосом в вакуумную линию). Снижение запыленности воздуха до предельно допустимых концентраций и ниже путем использования вышеописанного комплекса противопылевых мероприятий является основным критерием их эффективности.
При проведении кратковременных работ в условиях значительной запыленности (ремонт, наладка пылящего оборудования) рабочие должны пользоваться индивидуальными защитными средствами, главным образом респираторами и противопылевыми очками. Для защиты кожного покрова от раздражающего действия пыли с острыми гранями пользуются спецодеждой из плотной ткани (лучше комбинезон), с плотным прилеганием ворота, рукавов и брюк (на завязках или резинках).
Все мероприятия по обеспыливанию являются одновременно и мерами предупреждения взрывов пыли, так как устранение возможности концентрирования пыли в воздухе снижает одно из основных и обязательных условий образования ее взрыва.
Кроме того, следует строго следить, чтобы в условиях значительно запыленного воздуха не было открытого огня или даже искр. Запрещается курение, зажигание, пользование вольтовой дугой (электросварка), а также искрение электропроводов, выключателей, моторов и других электроустройств и оборудования на участках со значительной запыленностью воздуха или внутри аппаратов, воздуховодов и другого оборудования, содержащего высокодисперсную пыль.
Рабочие, занятые на работах в условиях запыленного воздуха, подвергаются периодическим медицинским осмотрам с обязательной рентгенографией грудной клетки. На работу в этих условиях не принимаются лица, страдающие легочными и другими заболеваниями. От воздействия пыли эти заболевания могут прогрессировать или осложняться. Поэтому все вновь поступающие проходят предварительный медицинский осмотр.
Теги: Охрана труда, работник, промышленная пыль, пневмокониоз, силикоз, сидероз, профилактика, пыль, респиратор