1 Красовський В.О. 1 Халфин Р.Р. 2 Галіулліна А.Р. 1
1 ФБУН «Уфимський НДІ медицини праці та екології людини»
2 ФГБОУ ВО «Уфимський державний авіаційний технічний університет»
Стаття присвячена пошуку рішення задачі визначення найбільш реальних кількостей аерозолю, які можуть потрапити в органи дихання людини при електрозварювальних роботах. Висока температура дугового зварювання створює конвенційні потоки тепла, які нерівномірно розносять утворюється аерозоль в плані робочого місця. Процеси дифузії в «хмарі частинок» з розмірами від 0.4 до 50 мкм і більше, рух гарячого повітря, інші причини створюють непередбачувані концентрації пилу на різних відстанях від зварювальної дуги. Викликає сумнів те, що відбираються проби в зоні дихання зварника (простір з радіусом до 50 см від обличчя працівника), як того вимагають нормативні документи, можуть показати реальні кількості інгаляційної шкідливості. Під зварювальної маскою або щитком у особи працівника є простір, в якому можливе накопичення пилу і освіту концентрацій вище, ніж в зоні дихання або у зварювальної дуги. Для вирішення поставленого завдання були відібрані проби повітря в період зварювальних робіт на стаціонарному посту, розміщеному в гаражному боксі. Відбір повітря проводився у зварювальної дуги (на відстані до 15-20 см), під зварювальним щитком, в зоні дихання і на відстані 2.5 м від місця зварювання. Виявилося, що концентрації під зварювальним щитком трохи вище, ніж в зоні дуги (достовірних відмінностей концентрацій не виявлено). Разом з тим в зоні дихання і на відстані до 2.5 м зміст аерозолю істотно відрізняється від величини забруднення біля джерела. Такі факти змушують припускати, що відбір проб повітря на робочих місцях зварників коректніше проводити з напівзамкненого простору під зварювальним щитком або маскою.
відбір проб
електрозварник
зварювальний аерозоль
професійні шкідливості
гігієна праці
1. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Санітарно-гігієнічні вимоги до повітря робочої зони. Введ. 1989 - 01 - 01. - М .: Изд-во стандартів, 1989. - 47 с.
2. Методичні вказівки по контролю повітря при зварювальних і плазмових процесах: затв. Зам. Головного державного санітарного лікаря СРСР А.І. Заїченко 22 грудня 1988 р № 4945-88 [Електронний ресурс]. - М., 1988. - URL: http://docs.cntd.ru/document/1200007475 (дата звернення: 26.06.2017).
3. Шкідливі речовини в промисловості: довідник для хіміків, інженерів і лікарів. У 3 т. / Під ред. Н.В. Лазарева, Е.Н. Льовіной [Електронний ресурс]. - М., Хімія, 1976. - URL: http://www.vixri.com/ d2 / Lazarev% 20N.% 20V._ Vrednye% 20veshestva% 20v% 20promysh lennosti_Spravochnik% 20dlja% 20ximikov,% 20inzhenerov% 20i% 20vrachej .pdf (дата звернення: 16.06.2017).
4. Дубейковскій Л.С. Зварювальний аерозоль як основний несприятливий фактор у зварювальників / Л.С. Дубейковскій, Е.В. Зибарев, М.В. Чашин // Профілактична клінічна медицина. - Північно-Західний державний медичний університет ім. І.І. Мечникова (Санкт-Петербург). - 2009. - № 1. - С. 87-90.
5. Професійні хвороби + CD: підручник / Н.А. Мухін, В.В. Косарев, С.А. Бабанов і ін. - М., 2013. - 496 с.
6. Трушкова Е.А., Гарна Є.В. Особливості професійних захворювань електрозварників при виконанні зварювальних робіт на виробництві // Молодий учений. - 2016. - № 18.1. - С. 25-27.
7. ГОСТР 56164-2014. Викиди забруднюючих речовин. Метод розрахунку викидів під час зварювальних робіт на основі питомих показників. Введ. 2015-07-01. - М .: Стандартинформ, 2015.
8. Про затвердження інструкції по складанню санітарно-гігієнічної характеристики умов праці працівника при підозрі у нього професійного захворювання: Наказ № 103 від 31.03.2008 р Федеральної служби у сфері захисту прав споживачів і благополуччя людини [Електронний ресурс]. - URL: http://docs.cntd.ru/document/902095345 (дата звернення: 26.06.2017).
9. Про затвердження СанПин 2.2.2776-10 «Гігієнічні вимоги до оцінки умов праці при розслідуванні випадків професійних захворювань»: Постанова Головного державного санітарного лікаря Російської Федерації від 23 листопада 2010 року № 153 [Електронний ресурс]. - URL: http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/12082110/ (дата звернення: 26.06.2017).
10. Про введення в дію санітарних правил СП 1.1.1058-01 «Організація і проведення виробничого контролю за дотриманням санітарних правил і виконанням санітарно-протиепідемічних (профілактичних) заходів»: Постанова Головного державного санітарного лікаря РФ від 13 липня 2001 г. Дата початку дії : 01 січня 2002 р // Бюлетень нормативних актів федеральних органів виконавчої влади, № 45 від 05.11.2001 р (із змінами на 27 березня 2007 року) [Електронний ресурс]. - URL: http://docs.cntd.ru/document/901793598 (дата звернення: 26.06.2017).
11. Про затвердження Методики проведення спеціальної оцінки умов праці, Класифікатора шкідливих і (або) небезпечних виробничих факторів, форми звіту про проведення спеціальної оцінки умов праці та інструкції по її заповненню: Наказ Міністерства праці та соціального захисту РФ від 24 січня 2014 р № 33н [Електронний ресурс]. - URL: http://base.garant.ru/70583958/ #friends (дата звернення: 26.06.2017).
12. Керівництво Р.2.2.2006-05 «Посібник з гігієнічної оцінки факторів робочого середовища і трудового процесу. Критерії та класифікація умов праці »: затв. Головним державним санітарним лікарем РФ 29 липня 2005 р Введ. 01 листопада 2005 // Бюлетень нормативних та методичних документів Держсанепіднагляду. Вип. 3 (21), вересень 2005 р рік. - М., 2005 - 245 с. [Електронний ресурс]. - URL: http://docs.cntd.ru/document/ 1200040973 (дата звернення: 26.06.2017).
13. Ферстер Е., Рёнц Б. Методи кореляційного і регресійного аналізу: керівництво для економістів / пер. з німецької та передмова В.М. Іванової. - М .: Фінанси і статистика, 1983. - 302 с.
Незважаючи на постійне вдосконалення техніки, технологій, виробничі процеси із застосуванням зварки і раніше слід відносити до шкідливих і небезпечних робіт, які вимагають відповідного контролю і специфічних заходів попередження шкоди здоров'ю. Різноманітність застосовуваних зварювальних матеріалів, що зварюються конструкцій, а також різноманітність умов зварювання, зміна місць зварювальних робіт (від приміщень і закритих ємностей до зварювання на відкритій місцевості), без сумніву, впливає на поширеність специфічних хвороб серед працівників. У комплексі превентивних заходів особливе місце належить лабораторно-інструментальному контролю забруднення повітря в місці зварювальних робіт з відповідними інженерно-технічними, санітарно-технічними, проектними та іншими рішеннями. Санітарно-хімічний аналіз забруднення повітря багато в чому може визначити права працівника на компенсації за шкідливі умови праці. Однак коректність ідентифікації концентрацій зварювального аерозолю залежить від безлічі причин і обставин, і в першу чергу від точки відбору проби. Наша практика і облік фізичних, хімічних особливостей у розподілі забруднень при ручній зварці в приміщеннях дозволяє запропонувати наступні області, можливо, що відрізняються змістом шкідливості.
Перша область - у зварювальної дуги (15-20 см); друга область - «полузамкнутое простір під зварювальним щитком або маскою» ближче до джерела, ніж зовнішня межа зони дихання, і ближче, ніж інші зони до ротової порожнини (особі) людини. Третя область - «зона дихання» - до 50 см від обличчя працівника або до 70 см від точки зварювання. Четверта область - «нейтральна зона» - з 250-270 см від місця зварювання.
Відповідно до вимог стандарту і інших документів [1; 2] відбір проб повітря на вміст будь-яких шкідливих речовин слід проводити в зоні дихання працівника, тобто в просторі радіусом до 50 см від обличчя працюючого. Дана вимога визначено результатами численних досліджень, які довели, що і миттєве, і максимальне разове, і Середньозмінний зміст забруднень у зоні дихання може значно відрізнятися від концентрацій в точках, що знаходяться на відстані всього 200-300 см від працюючої людини. Викликає сумнів те, що ідентифікуються концентрації, які виявляються в зоні дихання, досить точно відображають максимальні (реальні) обсяги пилу, що потрапляють в легені працівника. Питання про вибір точок для розміщення пробовідбірних пристроїв і пристосувань, в яких слід очікувати найбільші концентрації зварювального аерозолю з метою оптимізації коректності лабораторного контролю і виявлення максимальних (реальних) кількостей пилу, що потрапляють в легені зварників, на наш погляд, є актуальним для теорії і практики гігієни і охорони праці.
Мета дослідження - в експерименті здійснити пошук точок відбору проб в аналізі розподілу концентрацій зварювального аерозолю для вирішення завдання визначення найбільш реальних кількостей аерозолю, які можуть потрапити в органи дихання людини при електрозварювальних роботах.
Матеріали і методи дослідження. Проблема раціональної оцінки впливу умов праці на здоров'я зварників включає в себе такі аспекти: фізику і хімію освіти і поширення конденсату в місці зварювання, специфічну клініку від впливу аерозолю, а також недосконалість лабораторно-інструментального контролю, наявність спірних моментів і неточностей в нормативно-технічної документації , яка регламентує безпеку і нешкідливість робіт.
Наша практика доводить, що після 10 років стажу на час зварювальних робіт людини можна сміливо вносити в «групу ризику», так як є всі підстави припускати розвиток професійних уражень легенів. Специфічні захворювання електрозварників можна розділити на дві групи: ураження очей і легких [3-5]. Порушення в органах зору пов'язані з ультрафіолетовим впливом зварювальної дуги і найчастіше проявляються у формі «Електроофтальмія» - в першу чергу у недосвідчених працівників. Існуючі правила профілактики очних хвороб зварників досить ефективні, і відповідні рівні захворюваності у багато разів нижче, ніж рівні поширеності хвороб органів дихання. У їх патогенезі найбільше місце займає інгаляційне вплив зварювальної пилу з розвитком професійної марганцевих інтоксикацій, пневмокониозов, зварювальної екземи, бронхіальної астми, пилового ( «зварювального») бронхіту [3-6].
У науковій літературі досить багато повідомлень про розміри пилового забруднення повітря при зварюванні металів [3; 4; 6]. І навіть є стандарт, що дозволяє розраховувати концентрації в залежності від застосовуваних електродів і зварювального дроту [7]. Так, питома кількість пилу, що утворюється при спалюванні електродів з марганцевих покриттям (рудокіслого типу), становить від 18,6 до 36,5 г / кг, для фтористо-кальцієвих - від 11,3 до 13,5 г / кг, а для рутилових (рутил карбонатних) - від 7,1 до 15,3 г / кг.
Утворений під час зварювальних робіт аерозоль містить дві шкідливості: газову (летючу) і аерозольну (пилову, тверду). Висока температура зварювальної дуги сприяє інтенсивному окислювання і випаровування металу, флюсу, легуючих елементів. Пари металів, марганцю, конденсуючись на повітрі, утворюють зварювальну пил - аерозоль конденсації. Виникаючі при зварюванні конвективні потоки повітря забирають пил і гази вгору, створюючи спільно з дифузійними процесами нерівномірну запиленість і загазованість приміщень.
Дисперсна фаза аерозолю містить суміш частинок простих і складних оксидів металів: заліза, марганцю і кремнію. Найбільш дрібні частинки зварювальної пилу від 0,4 до 5 мкм (видно тільки під променем світла) мають здатність проникати в альвеоли легенів. Більші (видимі неозброєним оком) від 5 до 40-50 мкм осідають у верхніх дихальних шляхах і носоглотці (частки цієї фракції здатні переносити патогенні мікроорганізми). Летюча компонента зварювального аерозолю є сумішшю оксиду і діоксиду вуглецю, інших газів, що утворюються при термічній дисоціації повітря. Від присадок електродів можуть виникати забруднення фтором, фтористим воднем і іншими речовинами. Фотохімічний ефект від ультрафіолетового випромінювання дугового розряду призводить до утворення оксидів азоту, озону.
Діючі санітарні правила СП 1.1.1058-01 [8] регламентують порядок проведення, організації виробничого контролю виконання вимог санітарних правил і профілактичних заходів з охорони здоров'я працюючих. Санітарно-хімічний контроль забруднень повітря на робочих місцях зварників (в основному на стаціонарних постах) в великих підприємствах здійснюють відповідні підрозділи центральних заводських лабораторій за планами, погодженими з місцевим управлінням Росспоживнагляду [8]. Однак, на нашу думку, більш 80% зварювальних робіт залишаються без лабораторного та іншого контролю, що впливає на якість діагностики, лікування і профілактики соматичних та професійних захворювань працівників. Так, для підтвердження або спростування діагнозу «зварювальний бронхіт» та інших професійних захворювань необхідний провідний доказовий документ «санітарно-гігієнічна характеристика умов праці хворого з підозрою на професійне захворювання» [8-10]. Найчастіше ці документи не завжди містять об'єктивні відомості про забруднення повітряного середовища на робочому місці і не тільки зварників, що ускладнює і діагностику, і створює правові колізії, що вимагають численних судових засідань.
Існує досить чіткий і дієвий контроль - документи державної системи охорони праці визначають порядок допуску та вимоги до безпечної організації та виконання зварювальних робіт. Але в прерогативи служб охорони праці на першому місці стоїть інженерно-технічна, психофізіологічна і інша профілактика в першу чергу травматизму і гострих отруєнь (нещасних випадків). Специфіка попередження хвороб залишається за медико-профілактичними заходами, здійснюваними лікувально-профілактичними установами під контролем санітарної служби.
Існуючий Закон РФ (ФЗ-426) і «Методика спеціальної оцінки умов праці» [11] (в подальшому «Методика») передбачають необхідність відбору проб для контролю концентрацій зварювальної пилу в місці проведення електрозварювальних робіт з дотриманням найбільш типових для виконуваних робіт умов.
При наявності на робочих місцях зварників дієвих засобів особистої і колективної захисту експерт по спеціальній оцінці умов праці може обмежити оцінку робочого місця декларацією відповідності вимогам державної системи охорони праці. Однак такий прийом, формально виключає «вплив шкідливих умов», переводить більшість робочих місць із застосуванням зварки в категорію «з допустимими умовами» через те, що в «Методиці» в повному обсязі враховуються всі «діючі шкідливості». Так, незважаючи на те що в основу документа за замовчуванням покладено принцип вимірювання «від виробничого джерела», набір використовуваних критеріїв, в порівнянні з прийнятою «Класифікацією умов праці» (гігієнічним документом - [12]), звужений до межі. Наприклад, з двадцяти трьох позицій оцінки напруженості будь-трудової діяльності таблиці 18 цього документа [12] «Методика» використовує тільки шість. Приблизно половина зварювальних робіт здійснюється на відкритій місцевості, але параметри мікроклімату в зовнішніх зварювальних роботах (як і при інших роботах) в «Методиці» не враховуються, незважаючи на те що давно відомо: несприятливі мікрокліматичні умови підсилюють дію пилу і аерозолів, хімічних отрут нарівні з фізичними навантаженнями збільшують обсяги інгаляції шкідливостей. Тому при зварюванні з мінімальною кількістю аерозолю, що потрапляє в органи дихання зварника, можливо несподіване посилення шкідливого ефекту за рахунок впливу інших факторів, що також вимагає обліку в діагностиці розлади здоров'я. На наш погляд, причини та обставини, що виникають при використанні «Методики» впровадження Закону РФ (ФЗ-426), незважаючи на їх прогресивність, знижують ефективність заходів попередження хвороб не тільки зварників, і навіть, по суті, відкидають необхідність медичної реабілітації та санітарно курортного оздоровлення зварників.
Забруднення повітря зварювальної пилом є провідною професійною шкідливістю, що доводиться клінікою і структурою професійних хвороб працівників [3; 4; 6]. Тому, думається, що необхідно посилити і підвищити точність лабораторно-інструментального контролю забруднень при ручній зварці для розробки більш дієвих рішень з охорони здоров'я представників цієї професії.
Сучасний санітарно-хімічний аналіз на визначення Речовини, что утворюються в повітрі РОБОЧОЇ зони при зварюванні, вікорістовує найбільш прогресивні методики [2], что відрізняються скроню чутливістю, селектівністю, точністю визначення та оператівністю Отримання результатів. Однако точність АНАЛІЗУ часто зніжується деякої некоректністю самой процедури відбору проб Повітря. Метрологічну повірку підлягають аспіраторі різніх тіпів (АЦ-4С, АЦ-2С, АПВ-6 та ін.) І секундомірі. Пристосування для кріплення поглиначів, алонжі, штативи з Цапка і аерозольні патрони, фильтродержатели, пилеотборние пристрої різних типів та інше - не піддаються стандартизації і уніфікації. Крім того, раціональний вибір розташування, установка і закріплення пробоотборника при роботах, дотримання експозиції залежить від підготовки дослідника, що може бути найбільш серйозною причиною похибок аналізів.
Постановка експерименту передбачала відбір проб повітря під час зварювальних робіт на стаціонарному посту, який знаходився в приміщенні гаражного боксу асфальтобетонного заводу. Дослідження виконували в теплий сезон року. На час відбору проб витяжну вентиляцію (витяжний парасоль) відключали, проте ворота боксу були відкриті для забезпечення постійно існуючих умов дифузії забруднень. Зварювання здійснювалася електродами УОНИ 13/45 із застосуванням дроту СВ 07СГ, флюс АН345. Зварювалися невеликі залізні конструкції. Відбір проб повітря здійснювали на аналітичні аерозольні фільтри АФА-ХП, АФА-ВП або АФА-ХА (згідно з чинними документами [2]). Вони призначені для уловлювання і визначення змісту зварювальних аерозолів в газовому середовищі при температурі від -20 до + 60 ° C. Допустима повітряна навантаження на полотно фільтра становить від 7 до 25 л / хв. Як фільтротримачем найчастіше застосовують відкриті пластмасові алонжі (типу ІРА-10-1 і ІРА-20-1), з площею робочої поверхні 10 і 20 см2. У відборі використовували пристрої з діаметром 20 см 2. У загальному випадку через фільтр треба протягнути не менше 100 л повітря зі швидкістю 20 л / хв [2]. Концентрації аерозолю визначали ваговим способом на аналітичних лабораторних вагах 1 класу точності. Щоб отримати найбільш валідний результат, на кордоні зони дихання і в інших точках встановлювали по три алонжа з фільтрами: з боків і над місцем зварювання. Для відбору повітря з «подщіткового простору» застосували спеціальне пристосування (трубка з мікрокомпресором і фільтротримачем), яке кріпилося на внутрішній поверхні щитка. Відбір проб проводили протягом однієї зварювальної операції, одномоментно, у всіх раніше зазначених точках: у зварювальної дуги, в напівзамкнутому просторі під зварювальним щитком, на зовнішній межі зони дихання, і в нейтральній зоні.
Всього було відібрано 72 проби, в кожній точці (зоні) - 18 проб. Всього вивчено 6 зварювальних циклів тривалістю від 3 до 8 хвилин, що змусило перераховувати отримані вагові концентрації по швидкості утворення аерозолю на усереднене час відбору проби - 5 хвилин. Статистична обробка отриманих концентрацій передбачала застосування додатків методу найменших квадратів: зокрема, використовували методики кореляційного аналізу [13].
Результати та Обговорення. На малюнку показані середні вагові концентрації аерозолю (мг / м3) в кожній точці. Видно, що під щитком зварювальника вагова концентрація забруднення вище на 2 мг / м3, ніж в радіусі до 15-20 см від зварювальної дуги.
З іншого боку, на зовнішній межі зони дихання - 50 см від ротової порожнини працівника (або на відстані до 70 см від зварювальної дуги) зміст аерозолю нижче на 2,4 мг / м3 у порівнянні з концентрацією в місці утворення аерозолю. Якщо порівняти зміст забруднень у джерела і в подщітковом просторі, то різниця складе вже 4,4 мг / м3.
У нейтральній зоні визначається найменшу кількість зварювальної пилу. Такі факти вказують на особливості розподілу потоків забруднення в обстеженій приміщенні і можливе накопичення конденсату в подщітковом просторі. При цьому достовірність відмінностей середніх (коефіцієнт Фішера-Стьюдента [13]) величин забруднень у зварювальної дуги і під щитком зварювальника відсутня, що свідчить лише про тенденції в акумуляції зварювальної пилу під щитком зварювальника.
Для підвищення ілюстративності обговорюваного малюнка запропонуємо розглянути таблицю, яка містить обчислені парні коефіцієнти кореляції між чотирма рядами концентрацій (n = 18) у формі двох трикутних матриць. Аналіз таблиці показує, що залежність між кількістю пилу у зварювальної дуги і під щитком зварювальника пряма, але слабка - за типом «закономірності», що знову-таки вказує на відсутність відмінностей між величинами забруднень в цих місцях. Тому для підвищення коректності лабораторного контролю можливий відбір проб і в районі електричної дуги, і під зварювальним щитком. Зв'язок між концентраціями зварювального аерозолю в районі дуги і зовнішньої межі зони дихання - пряма, середньої сили, що вказує на особливості впливу джерела: на поширення частинок в цій області. Можливо, воно обумовлено тільки конвенцією нагрітого повітря. Негативний коефіцієнт парної кореляції між концентраціями у джерела і в нейтральній зоні (Rxy = - 0.020) пояснює, що вміст пилу в цій зоні, можливо, визначено і тепловими потоками, і процесами розведення аерозолю (дифузії).
Коефіцієнти кореляції між виявленими концентраціями
Місця відбору проб
/ № точок їх відбору
У зварювальної
дуги
Під зварювальним щитком
У зоні
дихання
У нейтральній
зоні
(1)
(2)
(3)
(4)
У зварювальної дуги (1)
1,000
0,145
0,646
- 0,020
Під щитком (2)
0,646
1,000
0,326
0,108
У зоні дихання (3)
- 0,020
0,372
1,000
0,372
У нейтральній зоні (4)
0,561
0,217
-0,310
1,000
Проблема підвищення коректності лабораторного контролю пилових і хімічних забруднень повітря в нових соціальних і економічних відносинах актуальна і щодо відповідальності бізнесу за здоров'я працівників, і щодо справедливої оплати праці та відшкодування шкоди їх здоров'ю. Отримані факти уточнюють особливості поширення зварювального аерозолю від місця освіти тільки в тому приміщенні, в якому проводився експеримент, і показують керуючу роль джерела.
Практичний позитив нашого дослідження в тому, що він націлює дослідника на більш усвідомлене розміщення пробовідбірних пристроїв: під щитком і / або у зварювальної дуги. Залишаються неясними питання про розподіл забруднень на відкритій місцевості при тих чи інших метеоумовах, або в закритому просторі з застосуванням мобільних воздухопріёмніков і без них. З теоретичних позицій, результати експерименту змушують замислитися: чи завжди жорстке виконання вимоги відбору проб в зоні дихання виправдано, оскільки існують легколетучие і важкі забруднення, а також забруднення «керовані (зварювальний аерозоль) і некеровані їх джерелом».
Висновок. Від коректного знання реального обсягу пилу, що надходить у внутрішні середовища організму зварника, багато в чому залежить оцінка умов праці в роботах із застосуванням ручного дугового електрозварювання, а також процедури підтвердження пільг, доплат та компенсацій, діагностики, лікування і профілактики хвороб зварників.
Отриманий розподіл забруднень пояснює можливість і необхідність відбору проб повітря на вміст аерозолю для підвищення коректності аналізу з напівзамкненого простору під зварювальним щитком і / або у зварювальної дуги. Розкрита нова особливість зварювального аерозолю: «розподіл забруднень залежить від джерела і відбувається під управлінням джерела».
бібліографічна ПОСИЛАННЯ
Красовський В.О., Халфин Р.Р., Галіулліна А.Р. ДО ПОШУКУ РЕАЛЬНИХ КОНЦЕНТРАЦІЙ АЕРОЗОЛЮ, ЧИННОГО НА електрозварник // Сучасні проблеми науки та освіти. - 2017. - № 5.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=26750 (дата звернення: 08.06.2019).
Пропонуємо вашій увазі журнали, что видають у видавництві «Академія природознавства»
(Високий імпакт-фактор РИНЦ, тематика журналів охоплює всі наукові напрямки)
Ru/ru/article/view?