Характерные вредные факторы металлургического производства, влияние на организм

3.5.1. Пыль.

Пыль в производственных помещениях образуется большей частью через сырьевые промежуточные материалы и готовую продукцию, при их перегрузке и выпуске продуктов плавки и других технологических процессов переработки и обработки металла.

Степень действия пыли на организм зависит от физико-химических свойств, токсичности, дисперсности и концентрации. Различают пыль органическую, неорганическую и смешанную.

К органической относится пыль животного и растительного происхождения, например хлопчатобумажная, древесная; к неорганической – кремний, железо, углерод, карбиды, силикаты и другие соединения. Наиболее распространенной болезнью от действия пыли является пневмокониоз ,как разновидность – силикоз .

Надо отметить, что при вдыхании запыленного воздуха часть пыли выводится из организма. Это обусловленное его защитными рефлексами (чиханье, кашель, деятельность бронхов). Другая часть пылевых частиц проникает в глубь легочных тканей и оседает на альвеолах, то есть развивается пневмокониоз.

Дисперсность пыли определяет также возможность и глубину проникновения ее в дыхательные пути. При вдыхании проникают в альвеолы и поражают их частицы размером преимущественно до 5 мкм.

Наиболее вредными для организма человека является пыль с размерами частиц от 0,1 до 10,0 мкм.

Форма пылевых частичек может быть разнообразнейший (сферическая, плоская, неправильная), и она влияет на постоянство пыли в воздухе и ее поведение в организме. Так, пилинки сферической формы более легко проникают в легочную ткань, а те, что с острыми гранями и иглистые вызовут более сильное раздражение при попадании на слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей. Частицы, которые несут электрический заряд в 2,5 раза больше задерживаются в дыхательных путях. Наиболее опасное действие имеет токсичная пыль, которая оказывает физико-химическое влияние на ткани верхних дыхательных путей и легких (аэрозоли металлов и т.п.).

3.5.2. Газы. В металлургической промышленности используются как топливо или образуются вследствие производственной деятельности разные газы. Наиболее распространенные доменный, коксовый, природный, сопутствующий и т.п.. Горючая часть этих газов состоит из метана (СН₄), этана (С₂Н₆), пропана (С₃Н₈), бутана (С₄Н₁₀), водорода (Н₂), окиси углерода (СО) и некоторых тяжелых углеводородов, которые обозначаются общей формулой L_n H_m. К негорючей части газов относятся азот (N), углекислый газ (СО₂), водные пары (Н₂О), а также кислород (О₂), который, хотя и поддерживает горение, но является для газового топлива вредной примесью.

В зависимости от степени загрязнения воздуха вредными газами Правила безопасности в газовом хозяйстве заводов черной металлургии предусматривают четыре группы газоопасных мест. К первой группе относятся места, где кратковременное пребывание людей без газозащитной аппаратуры смертельно опасно; к второй – места, где содержимое вредных газов в воздухе значительно превышает предельно допустимую концентрацию и где продолжительное пребывание людей без газозащитной аппаратуры смертельно опасно; к третьей – места, где возможно появление вредных газов в количествах, которые превышают предельно допустимые концентрации; к четвертой – места, где возможно выделение только природного газа.

3.5.3. Тепловыделения

Температура воздуха выше от комфортной неблагоприятна для организма человека, у которого, чтобы сохранить нормальную температуру, перестраиваются функции теплоотдачи. Так же неблагоприятная для организма температура воздуха в рабочей зоне ниже от комфортной, поскольку в таком случае усиливается теплоотдача организма и человек ощущает холод.

Микроклимат помещений горячих металлургических цехов в значительной мере зависит от метеорологических условий и температуры ограждающих поверхностей тепловых агрегатов.

Виды передачи теплоты от нагретой поверхности к человеку: теплопроводность, конвекция и теплоизлучение (радиация).

Человеческий организм защищает себя от тепловых воздействий за счет терморегуляции. Терморегуляцией называется способность организма регулировать теплообмен с внешней окружающей средой, сохраняя при этом температуру тела на определенном, приблизительно постоянном уровне – в среднем 36,5⁰С. Организм человека в нормальных условиях осуществляет терморегуляцию четырьмя способами: конвекционным (15-20%), радиационным (70%), теплопроводностью (2-4%), выделением пота (5% - около 1 кг в час). Последний является наиболее неблагоприятным способом терморегуляции, так как ткани обедняются на жидкость и соли, что приводит к сгущению крови и нарушению сердечно-сосудистой и нервной деятельности.

На результат тяжести действия тепловых излучений значительно влияет продолжительность действия на человека тепловой радиации.

Допустимая продолжительность действия на человека тепловой радиации

Тепловая радиация, Вт/м² Время действия, с

Слабая 280-560 Неограниченно енно длительное время

Воздержанная 560-1050 180-300

Средняя 1050-1600 40-60

Значительная 1600-2100 20-30

Высокая 2100-2800 12-24

Сильная 2800-3500 8-12

Очень сильная 3500 2-5

3.5.4.Шум и вибрация

Шум – это совокупность беспорядочных колебаний материальных частичек или тел, которые передаются твердыми, жидкими или газообразными средам и воспринимаются человеческим органом слуха.

С физиологической точки зрения шум – вредный раздражающий фактор, который действует на органы слуха человека и на весь его организм, мешает нормально выполнять рабочие функции и нормально воспринимать необходимые звуковые сигналы и речь. Шум , как физическое явление – совокупность звуков разной частоты (высоты) и интенсивности (громкости).

Звук – это волновое движение, связанное с распространением упругих колебаний в воздухе.

Диапазон слышимых частот звука лежит в границах 16-20000 Гц. При частоте ниже 16 Гц – инфразвуки, свысше 20 кГц – ультразвуки.

Продолжительное влияние шума или вибрации на организм приводит к снижению остроты зрения, слуха, к повышению давления, расстройствам нервной и сердечно-сосудистой систем, а также опорно-двигательного аппарата. Функциональные изменения сердечно-сосудистой и нервной систем, тяжелые формы вибрационной болезни ведут к частичной или полной потере трудоспособности.

Основными физическими характеристиками звука являются: частота (Гц); интенсивность (сила (Н); звуковое давление (Па). Скорость распространения звуковых волн в атмосфере при t=20⁰ равняется 344 м/с.

Шум, в котором звуковая энергия распределена по всему спектру частот, называется широкополоснымм. Шум, в котором преобладает звук определенной частоты, называется тональным. Шум, который воспринимается как отдельные импульсы, удары, называется импульсным.

Минимальное звуковое давление Р й интенсивность I, которые начинают различаться органами человеческого слуха, называют пороговими. Интенсивность и давление звука, которые отвечают пороговим уровням звука при частоте 1000 Гц, составляют: І = 10^-14 Вт/м², Р = 2,10^-5 Па. Сила звука на границе болевого ощущения в 10 раз превышает силу звука на пороге слышимости.

В акустике принято измерять на абсолютные величины интенсивности звука или давления, а их относительные логарифмические уровни lg , взятые относительно порогового значения в беллах (Б) или децибеллах (дБ).

Относительно характера спектра шумы делятся на низкочастотные (максимум звукового давления в диапазоне частот низший 400 Гц), на средне-частотные (400-1000 Гц) и высокочастотные (выше 1000 Гц).

В зависимости от уровня и частотного спектра шума различают несколько степеней его действия на человека.

Шум с уровнями выше 120-140 дБ,-выше от болевого порога, спосоен служить причиной механического повреждения органов слуха.

Шум с уровнями 100-120 дБ на частотах до 200 Гц и 80-90 дБ на более высоких частотах может послужить причиной необратных изменений в органах слуха: тугоухость, глухоту. Продолжительное действие такого шума ведет к общему болезненному состоянию организма человека.

Шум влияет не только на органы слуха. Через волокна слуховых нервов раздражения шумом передается в центральную и вегетативную нервные системы , а через них влияет на внутренние органы, приводя к значительным изменениям в функциональном состоянии организма, действует на психическое состояние человека, вызывая чувства беспокойства и раздражение. Человек, который испытать действие интенсивного шума, тратит в среднем на 10-20% больше физических и нервно-психических усилий, чтобы сохранить производительность, достигнутую им при уровне звука ниже 70 дБа.

Вибрации – это колебания частей аппаратов, машин, коммуникаций и сооружений, вызванные динамической неравновесностью деталей, которые вращаются, пульсацией давления при транспортировании жидкостей и газов и другими причинами. Под действием вибрации происходят изменения в нервной системе, сердечно-сосудистой системе и опорно-двигательном аппарате. Вредное влияние вибрации проявляется в повышенной усталости, головной боли, боли в суставах пальцев рук, повышенной раздражительности, в нарушении координации движений. Продолжительное действие интенсивных вибраций приводит к развитию вибрационной болезни, которая характеризуется тяжелыми, часто необратными изменениями в разных системах организма человека.

По физическим параметрам вибрация характеризуются: амплитудами (величиной наибольшего отклонения точки, которая колеблется, от положения равновесия); колебательной скоростью, колебательным ускорением, периодом и частотой колебаний.

3.5.5.Ионизирующие излучения. Радиоактивные вещества находят все более широкое применение в промышленности. К ионизирующим излучениям относятся:

гамма-излучение -электромагнитное (фотонное) излучения при ядерных превращениях;

характеристическое фотонное излучение с дискретным спектром – при изменении энергетического состояния атома;

тормозное – фотонное излучение с беспрерывным спектром, при изменении кинетической энергии заряженных частиц. Тормозное излучение возникает в среде вокруг источников бета-излучения, в рентгеновских трубках, в ускорителях электронов и т.п.;

рентгеновское – совокупность тормозного и характеристического излучений, диапазон энергии фотонов который составляет 1-1000 кеВ; корпускулярное – ионизирующее излучение, которое состоит из частиц с массой покоя, отличной от нуля (альфа- и частей бета-частиц, протонов, нейтронов и др.).

Действуя на организм, ионизирующие излучения вызывает несвойственные для его нормального состояния окислительные реакции в клетках, которые, в свою очередь, предопределяют ряд соответствующих реакций организма. В результате изменяется нормальное функционирование отдельных органов и организма в целом, которое приводит к изменениям в центральной нервной системе, крови и кроветворных органах, в кровеносных сосудах и железах внутренней секреции.

При работе с источниками ионизирующих излучений возможны случаи внешнего, внутреннего и смешанного облучений. Внешнее облучение возможное при роботах с рентгеновскими аппаратами, нейтронными ускорителями и радиоактивными веществами без непосредственного контакта с ними. Внутреннее облучение происходит при работе с неизолированными радиоактивными веществами вследствие попадания их вглубь организма при вдыхании паров, газов и аэрозолей.

Характер поражающего действия радиоактивных излучений зависит от ряда условий: от вида излучения, его активности и энергии, срока жизни изотопа (периода полураспада), внутреннего или внешнего облучения, времени облучения и т.д.

Виды радиоактивных излучений могут быть такие.

Альфа-частицы – это положительно заряженные яда гелия. Они имеют очень высокую ионизирующую способность, большую энергию, но длина их пробега в воздухе достигает лишь нескольких сантиметров, которые при внешнем облучении практически не является для человека опасными, так как одежда и поверхностный роговой слой кожи защищают организм от облучения.

Бета-частицы – это поток электронов или позитронов, которые имеют значительную энергию. Их ионизирующая способность на порядок меньше, чем у альфа-частиц, но длина пробега в воздухе может достигать нескольких метров, а в ткани человека – сантиметров.

Рентгеновское и гамма-излучение – это электромагнитные волны разной длины. Они имеют большую проникающую способность, длина пробега их в биологической ткани достигает метров. Ионизирующая способность их в сто раз меньшая, чем у альфа-частиц, однако это не означает, что они безопасные.

Работа с радиоактивными веществами связана с невидимой опасностью: чрезмерное действие этого луча на организм человека может иметь тяжелые последствия. Вместе с тем установлено, что при правильной организации работы и соблюдении необходимых мероприятий защиты использование радиоактивных веществ безопасно.

3.5.6. Нормирование вредностей .

В основу нормирования работы человека в функциональной системе человек – трудовой процесс – производственная среда должен быть положен системный подход, который предусматривает необходимость комплексного исследования функционального состояния и трудоспособности человека с выделением основного системообразующего фактора функциональной системы человек – машина – производственная среда,

Вредные вещества могут приводить к острым или хроническим отравлениям и профессиональных болезней.

Острая форма отравления возникает при кратковременном действии на организм вредных веществ в высоких концентрациях. Хроническая форма отравления развивается при продолжительном действии малых концентраций вредных веществ, способных накапливаться (аккумулироваться) в организм.

Отравление вредными веществами возможно только при их концентрации в воздухе рабочей зоны, превышающей определенную границу.

Концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе на протяжении восьмичасовой и другой продолжительности рабочего дня, но не более чем 41 часа в неделю, в период всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, выявленных современными исследовательскими приемами в процессе работы или в отдельные периоды жизни нынешнего и следующего поколений, называются предельно допустимыми концентрациями (ПДК).

По степени влияния на организм в зависимости от ПДК вредные вещества делятся на четыре класса опасности:

І – вещества чрезвычайно опасные, ПДК – не более чем 0,1 мг/м³,

ІІ – вещества особо опасные- ПДК – 0,1-1,0 мг/м³,

ІІІ – вещества умеренно опасные, ПДК – 1,0-10 мг/м³,

ІV – вещества малоопасные, ПДК – свыше 10 мг/м³.

Предельно допустимые концентрации вредностей в воздушной среде для рабочих зон производственных помещений нормируются в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88

Нормирование помещений по избыткам явного тепла осуществляется следующим образом. Все производственные помещения делятся на помещения с незначительными избытками явного теплоа, которые приходятся на 1 м³ объема помещения, 23,2 Дж/(м³ ∙ с) и меньше, и со значительными избытками – свыше 23,2 Дж/(м³ ∙ с). Первые считаются холодными, вторые – горячими. Допустимая интенсивность облучения не должна превышать 350 Вт/м².

Допустимые уровни шума на рабочих местах, общие требования к шумовым характеристикам машин, механизмов, средств транспорта и другого оборудования устанавливаются ГОСТ 12.1.003-83. Относительно временных характеристик шумы делятся на постоянные и непостоянные. К постоянным относятся шумы, уровень звука которых за восьмичасовый рабочий день меняется не более чем на 5 дБ. К непостоянным принадлежат шумы, уровень звука которых за восьмичасовый рабочий день меняется не менее чем на 5 дбБ

Нормированными характеристиками постоянного шума на рабочих местах есть уровни звуковых давлений в октавных полосах в дБ с ереднегеометрическими частотами 4,8,16,32,63,125,250,500,1000,2000,2000,4000,8000 Гц .

Нормированными характеристиками вибрации, которые определяют ее действие на человека, являются среднеквадратичные значения виброскорости и ее логарифмические уровни в октавных полосах частот.

Относительно способа передачи на человека вибрация делится на общую , что передается черезые поверхности на тело человека, который сидит или стоит, и на локальную, что передается через руки человека.

Для измерений на рабочих местах уровней звукового давления шума в октавных полосах, общего уровня шума и вибрации и уровней звукового давления во времени и т.п. применяется комплект приборов, среди которых основными являются измеритель шума и вибрации ИШВ-1, шумомеры типа Ш-71, низкочастотная измерительная аппаратура типа ИВА .

На практике для измерения шума, как правило, ограничиваются комплектом, который состоит из шумомера и частотного анализатора (фильтра). Шумомер, например типа Ш-71, имеет микрофон, который воспринимает звуковую энергию и превращает ее на слабые электрические сигналы, усилитель, корректирующие фильтры, детектор и стрелочный индикатор со шкалой в дБ.

В шумомере имеется три комплекта фильтров, которые обеспечивают форму частотной характеристики на трех уровнях громкости (при частоте 1000 Гц , уровни громкости равняются уровням звукового давления).

Общая схема шумомеру построенная так, чтобы его свойства приближались к особенностям человеческого уха, чувствительность которого зависит от частоты звуковых волн.

В современных шумомерах используют две частотные характеристики чувствительности – А і С. Характеристика С практически прямолинейная, она применяется при больших значениях громкости. Для ориентировочной оценки шума, спектр которого неизвестный, используется характеристика А, которая показывает уровень звука.

Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука в дБА на рабочих местах следует принимать: для широкополосного шума – по таблице из ГОСТ 12 . 1 . 003 -83, для тонального и импульсного шума – на 5 дБ меньше значений, указанных в таблице; для шума, который создается в помещениях установками кондиционирования воздуха, вентиляции и воздушного отопления, - на 5 дБ меньше фактического уровня шума в этих помещениях, если последние не превышают значений таблицы.

Общая вибрация относительно источника его возникновения делится на транспортную, которая возникает вследствие движения по местности; транспортно-техническую, которое появляется при работе машин, выполняющих технологические операции в стационарном положении или при перемещении по специально подготовленной части производственного помещения, промышленной площадки; технологическую, которая возникает при работе стационарных машин или передается на рабочие места, которые не имеют источников вибрации.

Вибрация, которая действует на человека, в соответствии с ГОСТ 12.1.012-78 нормируется для каждого установленного направления в каждой октавной полосе.

Гигиеничные нормы вибрации установлены для 8-часового рабочего времени, Характер соотношений может отвечать форме предельного (наибольшего) спектра вибрации. Базовая частота предельного спектра для общей вибрации равняется 63 Гц, для локальной – 125 Гц.

Ионизирующее излучение. За единицу измерения активности радиоактивных веществ и ионизирующих излучений берут число распадов ядер за одну секунду. Кюри – специальная единица активности (3,7 ∙ 10^-10) ядерных преобразований на секунду. Для измерения активности рентгеновского и гамма-лучей берут миллиграмм-эквивалент радия; 1 мг-екв радия – это активность вещества, излучение которого при идентичных условиях создает в воздухе такую самую дозу излучения, что и излучение 1 мг. Для оценки степени влияния ионизирующего излучения на организм пользуются единицами разных доз излучения. Для оценки поглощенной энергии излучения любого вида тканью (веществом) пользуются понятием поглощенной дозы излучения. За единицу излучения поглощенной дозы берут Дж/кг или внесистемную единицу “рад” (1 рад = 0,01 Дж/кг).

Для оценки радиационной опасности хронического облучения человека берут еквивалентну дозу, за единицу измерения которой взят биологический еквивалент рада – бэр. Бэр – это такое количество энергии, поглощенной 1 г ткани, при котором наблюдается один и тот же биологический эффект, что и при поглощенной дозе излучения в 1 рад рентгеновского или гамма излучения.

Допустимые уровни и условия безопасной работы с источниками ионизирующих излучений определенные в “Основных санитарных правилах работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений” (ОСП-72), “Правилах устройства оборудования и эксплуатаци рентгеновских кабинетов и аппаратов при дефектоскопии”. “Санитарных правилах по радиоизотопной дефектоскопии”, “Санитарных правилах работы с источниками мягких рентгеновских лучей”, а также в “Нормах радиационной безопасности” (НБР-76).

По допустимым основным дозовим границам установлены такие категории облучения лиц:

категория А – персонал, который непосредственно работает с ионизирующими излучениями;

категория Б – те, что находятся в зоне наблюдения;

категория У – население области, страны.

ПДД (предельно допустимые дозы) внешнего и внутреннего облучения устанавливаются для трех групп критических органов или тканей человека: 1 – все тело, красный костный мозг; ІІ - мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкого, хрусталик глаза и прочие органы (за исключением тех, что относятся к группам І і ІІІ; ІІІ – костная ткань, кожный покров кисти, предплечье, кости (щиколотки) и стопы.

При действии ионизирующих излучений ПДД для персонала категории А – 5 бэр на год (100 мбер за 36-часовую рабочую неделю, или 2,8 мбер/ч), а для категории Б – 0,5 бэр на год.