Основные способы и средства оздоровления воздушной среды на производстве

Гигиеническое нормирование метеоусловий

 

Метеорологические условия – оптимальные и допустимые – регламентируются в зависимости от периода года, категории работ по энергозатратам, избыткам явного тепла.

Оптимальные показатели распространяются на всю рабочую зону, а допустимые – дифференцированно для пространств и непостоянных рабочих мест. Допустимые показатели

устанавливаются в случаях, когда по технологическим требованиям, техническим и экономическим причинам не обеспечиваются оптимальные нормы.

Нормами устанавливаются теплый, холодный и переходные периоды года. Теплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха +10^оС и выше; холодный и переходный периоды - ниже +10^оС.

В зависимости от общих энергозатрат работы подразделяются на легкие (I категория), средней (II категория) тяжести и тяжелые (III категория).

 

Акустический шум определяется как совокупность различных по силе и частоте звуков, возникающих в результате колебательного движения частиц в упругих средах (твердых, жидких, газообразных).

Звуковые ощущения возникают в органах слуха при воздействии на них звуковых волн в диапазоне от 16 Гц до 22 тыс. Гц. Звук распространяется в воздухе со скоростью 344 м/с.

Величина порога слышимости зависит от частоты ощущаемых звуков и равна 10^-12 Вт/м² (2·10^-5 Па) на частотах близких 1000 Гц. Верхней границей является порог болевого ощущения, который в меньшей степени зависит от частоты и лежит в пределах 130 – 140 дБ (на частоте 1000 Гц по интенсивности 10 Вт/м², по звуковому давления 2·10² Па).

Основными количественными характеристиками шума являются интенсивность I (Вт/м²), звуковое давление P (Па), звуковая мощность W (Вт), логарифмические уровни интенсивности или силы звука L_I (дБ) и звукового давления L_P (дБ).

Соотношение уровня интенсивности и частоты определяет ощущение громкости звука, т.е. звуки, имеющие различную частоту и интенсивность, могут оцениваться человеком как равногромкие. Это явление иллюстрируется кривымиравной громкости (рис. 3.).

 

Рис.3.Кривые равной громкости

 

При восприятии звуковых сигналов на определенном акустическом фоне может наблюдаться эффект маскировки сигнала.

Эффект маскировки может отрицательно сказываться в акустических индикаторах и может быть использован для улучшения акустической обстановки (например, в случае маскировки высокочастотного тона низкочастотным, который менее вреден для человека.

Защита от неионизирующих электромагнитных излучений

Естественные и искусственные источники

Электромагнитное поле (ЭМП) представляет собой особую форму материи.

Всякая электрически заряженная частица окружена электромагнитным полем, составляющим с ней единое целое. ЭМП может существовать и в свободном,

отделенном от заряженных частиц состоянии в виде движущихся со скоростью близкой к 3×10⁸ км/с фотонов или в виде излучений движущихся с этой скоростью

электромагнитных волн.

Спектр электромагнитных колебаний по частоте охватывает свыше 20

порядков, от 5·10^-3 до 10²¹ Гц. В зависимости от энергии фотонов его

подразделяют на область неионизирующих и ионизирующих излучений. В

гигиенической практике к неионизирующим излечениям относят также

электрические и магнитные поля.

Движущееся ЭМП (электромагнитное излучение – ЭМИ) характеризуется

векторами напряженности электрического Е и магнитного Н полей, которые

отражают силовые свойства ЭМП.

В электромагнитной волне векторы Е и Н всегда взаимно перпендикулярны.

В вакууме и в воздухе Е =377 Н. Длина волны λ, частота колебаний f и скорость

распространения электромагнитных волн в воздухе с связаны соотношением:

λ=⋅c f

Около источника ЭМП выделяют ближнюю зону, или зону индукции, которая находится на расстоянии r≤λ/2π, и дальнюю зону, или зону излучения, в которой r>λ/2π. В зоне индукции электрическое и магнитное поля можно считать независимыми друг от друга. Поэтому количественными характеристиками поля в этой зоне являются напряженность электрической Е и магнитной Н

Составляющих.

В зоне излучения (волновой зоне), где уже сформировалась бегущая электромагнитная волна, наиболее важным параметром является плотность потока энергии (интенсивность), которая в общем виде определяется векторным произведением Е и Н, а для сферических волн при распространении в воздухе может быть выражена в следующем виде:

 

где Р_ист – мощность излучения; r – расстояние от источника.

Многие тысячелетия электромагнитный фон Земли формировался, главным образом, естественными источниками, основными из которых являются геоэлектрическое и геомагнитное поля, излучения космического, солнечного и околоземного происхождения, а также излучения живых организмов.

Электрическое поле Земли направлено перпендикулярно к земной

поверхности, заряженной отрицательно относительно верхних слоев атмосферы.

У поверхности Земли напряженность его составляет порядка 130 В/м и с высотой убывает приблизительно по экспоненциальному закону. На высоте около 9 км напряженность уменьшается до 5 В/м.

Годовые изменения электрического поля Земли сходны по характеру на всем

земном шаре и достигают максимума в январе – феврале (до 150-250 В м) и минимума в июне – июле (100-120 В/м). Суточные вариации, обусловлены в основном грозовой деятельностью как по земному шару, так и местной грозовой активностью.

Частотный спектр атмосферного электричества простирается в диапазоне от сотен Гц до десятков МГц. Максимум интенсивности (напряженности) находится вблизи 10 кГц и убывает с частотой. Интенсивность грозовой деятельности

всегда и везде минимальна в утренние часы и повышается к ночи. В холодное время максимум отмечается среди ночи, в теплое – в 15-18 часов. Во время вспышек на Солнце интенсивность грозовой деятельности усиливается.

Магнитное поле Земли характеризуется двумя параметрами – горизонтальной и вертикальной составляющими.

Горизонтальная составляющая имеет максимальную напряженность у

экватора (20-30 А/м), которая убывает к полюсам до единиц А/м.

Вертикальная составляющая у полюсов имеет напряженность порядка 50-60 А/м, уменьшаясь у экватора до пренебрежительно малой величины.

При высокой солнечной активности к Земле могут подходить высокоэнергетические частицы солнечной плазмы. Они вызывают магнитные

бури, нарушающие структуру геомагнитного поля (магнитосферу).

Спектр космического и солнечного излучения занимает область приблизительно от 10 МГц до 10 ГГц. В «спокойном» состоянии интенсивности

(плотность истока энергии) солнечного излучения находится в пределах 10^-10 – 10^-8 Вт/м². Во время вспышек излучение усиливается в несколько раз.

Спектр и интенсивность излучения галактик близки к спектру и интенсивности

солнечного излучения.

Электромагнитная энергия различных диапазонов частот в настоящее время широко применяется в промышленности, науке, быту. Высокие и ультравысокие частоты используются в радиосвязи, радиовещании, телевидении, в промышленных установках и технологических процессах для нагрева, закалки и ковки металла, термической обработки диэлектриков и полупроводников.

Сверхвысокие частоты применяются в радиолокации различного назначения, ядерной физике, медицине, промышленности, быту, в системах наземной и спутниковой связи и других коммуникационных системах (сотовая связь и др.).

В процессе эволюционного развития все живые существа на Земле приспособились к определенным изменениям природных электромагнитных полей

и, по мнению большинства исследователей, вынуждены были выработать по отношению к ним не только защитные механизмы, но и в какой-то степени

включить их в свою жизнедеятельность. Поэтому увеличение или уменьшение параметров ЭМП, значительно отличающихся от адекватных, могут вызывать в организмах функциональные сдвиги, в ряде случаев перерастающих в патологические.

Биологических систем. При этом установлено, что воздействие искусственных ЭМП на биообъекты обусловлено не только энергетическими, но и информационными его характеристиками, вызывая тепловое и нетепловое

Действие.

Тепловой механизм воздействия современная теория признает при относительно высоких уровнях (к примеру, в диапазоне сверхвысоких частот это более 1 мВт/см2). Информационные биоэффекты проявляются при более низких уровнях ЭМП. В этом случае механизмы воздействия ЭМП еще мало изучены, хотя достоверно установлено, что на биологическую реакцию, в таких случаях кроме интенсивности, влияют частота и комбинация частот излучения, продолжительность облучения, модуляция сигнала, периодичность действия и др.

Сочетание этих параметров может привести к существенно различающимся реакциям и последствиям облучаемого организма.

Многочисленные исследования позволили установить также, что наиболее чувствительными к действию ЭМП является нервная, сердечно-сосудистая,

иммунная и эндокринная системы, при этом выявлена повышенная опасность ЭМП для растущих организмов, а также людей с заболеваниями указанных критических систем организма.

При хроническом облучении более ранние и более выраженные реакции обнаруживаются со стороны нервной системы, на уровне нервной клетки и

структурных образований по передаче нервных импульсов. Изменяется проницаемость гемато-энцефалическогобарьера, угнетается высшая нервная деятельность. Психоневрологические симптомы проявляются в виде постоянной головной боли, повышенной утомляемости, слабости, нарушении сна, повышенной раздражительности, ослаблении памяти и внимания, могут развиваться стрессовые реакции. При многолетнем облучении биоэффекты могут накапливаться, в результате чего, возможно развитие отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы в центральной нервной системе, опухоли

мозга, лейкозы, гормональные заболевания и др.

Нарушение функции сердечно-сосудистой системы чаще всего проявляется в виде нейроциркуляторной дистонии, наклонности к гипотонии, болей в области сердца и др. Возможны фазовые изменения и состав периферической крови с последующим развитием умеренной лейкопении, нейропении и эритроцитопении.

В развитии информационных (нетепловых) реакций организма важную роль играют некоторые формы модуляции, возможность возникновения так называемых резонансных эффектов, наличие частотных и амплитудных окон, обладающих высокой биологической активностью на клеточном уровне, при

воздействии ЭМП на центральную нервную и иммунную системы.

Воздействие ЭМП незначительных интенсивностей на фоне действияфизических и химических факторов усугубляет негативные последствия, а при некоторых их сочетаниях могут развиваться ярко выраженные патологические реакции.

При длительном воздействии СВЧ-излучений могут иметь место изменения в крови, помутнение хрусталика (катаракта), трофические нарушения (выпадение волос, похудение, ломкость ногтей) и др.

Таким образом, признанная биологическая значимость ЭМП, все возрастающая роль искусственных источников ЭМП в формировании электромагнитной обстановки в производственной и окружающей среде являются важной предпосылкой для освоения будущими специалистами и руководителями производств методик гигиенической оценки и прогнозирования электромагнитных

полей в рабочей зоне и жилой территории, определения санитарно – защитных зон и применения других инженерно – технических способов и средств по снижению вредного воздействия ЭМП на организм человека.

 

 

Способы и средства защиты

При выборе защиты персонала от электромагнитных излучений необходимо учитывать особенности производства, условия эксплуатации оборудования, рабочий диапазон частот, характер выполняемых работ, интенсивность поля, продолжительность облучения и др.

Для снижения интенсивности поля в рабочей зоне рекомендуется применять различные инженерно-технические способы и средства, а также организационные и лечебно-профилактические мероприятия.

В качестве инженерно-технических методов и средств применяются: экранирование излучателей, помещений и рабочих мест; уменьшение напряженности и плотности потока энергии в рабочей зоне за счет уменьшения мощности источника (если позволяют технические условия) и использование ослабителей (аттенюаторов) мощности и согласованных нагрузок (например, эквивалентов антенн); применение средств индивидуальной защиты.

При экранировании используются такие явления как поглощение электромагнитной энергии (ЭМЭ) материалом экрана и ее отражение от поверхности экрана. Поглощение обусловливается тепловыми потерями ЭМЭ в толще материала экрана за счет индукционных токов и зависит от электромагнитных свойств материала экрана (электрической проводимости, магнитной проницаемости и др.). Отражение обусловливается несоответствием электромагнитных свойств воздуха (или другой среды, в которой распространяется электромагнитная энергия) и материала экрана (главным образом, волновых сопротивлений).

Толщина экрана (d) из металлического листа выбирается исходя из соображений механической прочности, но не менее 0,5 мм, и должна быть больше глубины проникновения ЭМ волны в толщу экрана (ч):

 

 

где ϖ – круговая частота, рад/с (ϖ =2πf, где f – частота, Гц); µ – магнитная проницаемость материала, Г/м; σ – электрическая проводимость среды, См/м.

Глубина проникновения ЭМП высоких и сверхвысоких частот очень мала (например, для меди она составляет десятые и сотые доли миллиметра), поэтому толщину экрана выбирают по конструктивным соображениям.

Большая отражательная способность металлов, обусловленная значительным несоответствием волновых сопротивлений воздуха и металла, в ряде случаев может оказаться нежелательной, т.к. в результате образования стоячих волн может увеличиваться интенсивность поля в рабочей зоне и влиять на режим работы генератора (излучателя). Поэтому в подобных ситуациях следует применять экраны, преимущественно с малым коэффициентом отражения (1-3%), т.е. поглощающие экраны. С этой целью используются радиопоглощающие материалы в виде тонких резиновых ковриков с проводящими добавками, гибких или жестких листов поролона, пропитанного соответствующим составом, ферромагнитные пластины и др.

Металлические сетки, применяемые для экранирования, обладают худшими экранирующими свойствами по сравнению с листовыми. Их, обычно, применяют в тех случаях, когда необходимо производить осмотр и наблюдение экранированных установок, вентиляцию и освещение экранированного пространства. Экранирующая эффективность сеток не превышает 20-30 дБ.

Требуемое ослабление поля (L_ТР) и эффективность экранирования (Э_ЭКР) определяются по формулам:

 

 

где Е_Р, Е_ПД, Н_Р, Н_ПД - соответственно, напряженность электрического и магнитного поля на рабочем месте (или жилой зоне) и предельно допустимые их значения; Е₁, Е₂, Н₁, Н₂ - соответственно, напряженность электрического и магнитного поля до и после экранирования; П₁, П₂ - плотность потока энергии до и после применения экрана.

На расстоянии, равном длине волны (λ), ЭМП в проводящей среде почти полностью затухает, поэтому для эффективного экранирования толщина стенки экрана должна быть примерно равна длине волны в металле.

Металлические экраны за счет отражения и поглощения практически непроницаемы для ЭМ энергии радиочастотного диапазона (при d > λ, где λ - длина волны).

Применение поглощающих нагрузок и аттенюаторов позволяет ослабить интенсивность излучения электромагнитной энергии в окружающее пространство на 60 дБ и более.

Для защиты от ЭМП при работе в антенном поле, проведении испытательных и регулировочных работ на объектах, устранении аварийных ситуаций и ремонте рекомендуется использование индивидуальных средств защиты. Для защиты всего тела применяются комбинезоны, халаты и капюшоны. Их изготавливают из трех слоев ткани. Внутренний и наружный слои делают из хлопчатобумажной ткани (диагональ, ситец), а средний, защитный слой – из радиотехнической ткани, имеющей проводящую сетку. Для защиты глаз используют специальные радиозащитные очки из стекла, покрытого полупроводниковым оловом.

Эффективность таких очков составляет 20 – 22 дБ.

Организационные мероприятия включают в себя: требования к персоналу (возраст, медицинское освидетельствование, обучение, инструктаж и т.п.), выбор рационального взаимного размещения в рабочем помещении оборудования, излучающего ЭМ энергию, и рабочих мест; установление рационального режима работы оборудования и обслуживающего персонала; ограничение работы оборудования во времени (например, за счет сокращения времени на проведение наладочных и ремонтных работ); защита расстоянием (удаление рабочего места от источника ЭМП, когда имеется возможность использовать дистанционное управление оборудованием); применение средств предупреждающей сигнализации (световой, звуковой и т.п.) и др.

Защита расстоянием применяется в тех случаях, когда невозможно ослабить облучение другими мерами, в том числе и сокращением времени пребывания людей в опасной зоне. В этом случае увеличение расстояния между источниками излучения и персоналом позволяет снизить уровень излучения, что видно из ниже приведенных выражений. Для расчета напряженности электрической и магнитной составляющих в ближней зоне, т.е. на расстоянии r ≤ λ 2π, где λ – длина волны излучения, равная

 

В дальней зоне (r >>λ 2π) при увеличении рассматриваемого расстояния

уменьшается плотность потока энергии, как видно из следующей формулы:

 

где P – мощность излучения, Вт; G – коэффициент усиления антенны.

Лечебно-профилактические мероприятия направлены на предупреждение

заболевания, которое может быть вызвано воздействием ЭМП, а также на

своевременное лечение работающих при обнаружении заболеваний.

Для предупреждения профессиональных заболеваний у лиц, работающих в условиях ЭМП, применяются такие меры как предварительный (для поступающих на работу) и периодический (не реже одного раза в год) медицинский контроль за состоянием здоровья, а также ряд мер, способствующих повышению устойчивости организма человека к действию ЭМП (регулярные физические упражнения,рационализация труда, отдыха, а также использование некоторых лекарственных препаратов и общеукрепляющих витаминных комплексов).

 

Основные способы и средства оздоровления воздушной среды на производстве

Наибольший эффект в защите воздушной среды от загрязнения может быть достигнут при сочетании следующих мероприятий:

- совершенствование технологических процессов, создание их непрерывности, герметичности аппаратуры и коммуникаций, применение гидро- и пневмотранспорта для пылящих веществ и материалов;

- внедрение комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, применение дистанционного управления и автоматизации контроля за ходом технологического процесса, что способствует устранению ручного труда и контакта с вредными веществами;

- замена вредных веществ в производстве на безвредные или менее вредные;

- гигиеническая стандартизация химического сырья и продукции (например, ограничение содержания мышьяка в серной кислоте; бензола, ксилола, углеводородов и серы в бензине и других видах топлива);

- эффективная вентиляция производственных помещений и др.

 

 

Метеорологические условия труда (микроклимат)

 

Метеорологические условия или микроклимат характеризуются физическими параметрами воздуха в рабочей зоне – его температурой (t^оС), относительной влажностью (ϕ, %), скоростью движения (V, м/с), а также интенсивностью теплового облучения работающих от нагретых поверхностей оборудования, изделий и открытых источников (I, Вт/м²).

Первостепенное значение в терморегуляции организма, т.е. поддержания температуры тела в пределах 36-37^оС имеют температура воздуха, его относительная влажность и скорость движения. Температурная чувствительность свойственна организмам, обладающим постоянной температурой тела, обеспечиваемой терморегуляцией. Абсолютный порог температурной области чувствительности определяются по минимальному ощущаемому изменению температуры участка кожи относительно физиологического нуля, то есть собственной температуры данной области кожи. Для тепловых рецепторов онравен примерно 0,2°С, а для холодовых - 0,4°С. Терморегуляция организма как физиологический процесс обеспечивается физической и химической терморегуляцией. Физическая терморегуляция осуществляется отдачей тепла организмом в окружающую среду путем его излучения в направлении окружающих

предметов с более низкой температурой (при этом теряется до 45% всей тепловой энергии); путем конвекции, т.е. нагревом воздуха вокруг поверхности тела (до 30%), а также в результате испарения пота. При этом теряется примерно 13% тепла через органы дыхания и около 5% – на нагревание принимаемой пищи, воды и вдыхаемого воздуха. При физической терморегуляции изменяется деятельность сердечно-сосудистой системы (расширение кровеносных сосудов и увеличение кровопритока к коже) и работы мышечных тканей.

Химическая терморегуляция осуществляется за счет изменения интенсивности процессов обмена веществ и окислительных процессов.

В состоянии покоя человек отдает в сутки в среднем 2400-2700 ккал тепла. При выполнении работы обмен веществ в организме усиливается, увеличивается и его теплопродукция, следовательно, требуется более интенсивная отдача тепла в окружающую среду, в противном случае возможнонарушение теплового баланса, что ведет к гипертермии. Перегрев организма возможен при затруднении теплоотдачи испарением пота в результате

повышенной температуры и относительной влажности воздуха (более 75-80%), что может в дальнейшем привести к судорожной болезни и тепловому удару, протекающему с потерей сознания, повышенной температурой тела (40-410С), нарушением белкового и витаминного баланса, а также выделению и накоплению в крови азота. Интенсивное потоотделение чревато угрозой обезвоживания организма и нарушением водно-солевого баланса.

Неблагоприятное воздействие на организм человека оказывает также и пониженная температура воздуха. Систематическое переохлаждение организма может явиться причиной заболевания периферической нервной системы.

Сочетание низкой температуры, высокой влажности и большой подвижности воздуха приводит к переохлаждению организма с возможностью смертельного исхода.

Микроклимат в производственных помещениях формируется под влиянием следующих факторов:

- наличия источников теплообразования (в том числе работающего персонала);

- теплопоступлений от солнечной радиации;

- теплообразования при работе электрического оборудования;

- кратности воздухообмена в помещении;

- теплопередачи через ограждающие конструкции;

- температуры поверхностей оборудования и ограждающих конструкций.