Метеорологические условия на производстве (Часть I)


 1 Воздушная среда рабочей зоны

Одним из необходимых условий здорового и высокопроизводительного труда является обеспечение чистоты воздуха и нормальных метеорологических условий в рабочей зоне помещений, т. е. пространстве высотой до 2м над уровнем пола или площадки, где находятся рабочие места.

Атмосферный воздух в своем составе содержит (% по объему):

·                        азота - 78,08;

·                        кислорода - 20,95;

·                        аргона,  неона и других инертных газов - 0,93;

·                        углекислого газа - 0,03;

·                        прочих газов - 0,01.

Воздух такого состава наиболее благоприятен для дыхания. Однако в рабочей зоне он редко имеет приведенный выше химический состав, так как многие технологические процессы сопровождаются выделением в производственные помещения вредных веществ - паров, газов, твердых и жидких частиц.

Пары и газы образуют с воздухом смеси, а твердые и жидкие частицы вещества - дисперсные системы - аэрозоли, которые делятся на:

·                        пыль (размер твердых частиц более 1 мкм),

·                         дым (менее 1 мкм)

·                        туман (размер  жидких частиц менее 10 мкм).

Пыль бывает крупно- (размер частиц более 50 мкм), средне- (50 - 10 мкм) и мелкодисперсной (менее 10 мкм).Поступление в воздух рабочей зоны того или иного вредного вещества зависит от технологического процесса, используемого сырья, а также от промежуточных  и конечных продуктов. Причины пылеобразования могут быть основными, или первичными. Кроме этого в условиях производства может возникать и вторичное пылеобразование, например, при уборке помещений, движении людей и т. п.

Вредные вещества проникают в организм человека главным образом через:

·                        дыхательные пути,

·                        кожу,

·                        пищу.

Большинство этих веществ относится  к опасным и вредным производственным факторам, поскольку они оказывают токсическое действие на организм человека.

Эти вещества, хорошо растворяясь в биологических средах, способны вступать с ними во взаимодействие,вызывая нарушение нормальной жизнедеятельности.

В результате их действия у человека возникает болезненное состояние - отравление, опасность которого зависит от продолжительности воздействия, концентрацииС(мг/м3)и вида вещества. По характеру воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются на:

·        общетоксические - вызывающие отравление всего организма (окись углерода, цианистые соединения, свинец, ртуть, бензол, мышьяк и его соединения и др.);

·        раздражающие - вызывающие раздражение дыхательного тракта и слизистых оболочек (хлор, аммиак, сернистый газ, фтористый водород, окислы азота, озон, ацетон и др.);

·        сенсибилизирующие - действующие как аллергены (формальдегид, различные растворители и лаки на основе нитро - и нитрозосоединений и др.);

·        канцерогенные - вызывающие раковые заболевания (никель и его соединения, амины, окислы хрома, асбест и др.);

·        мутагенные - приводящие к изменению наследственной информации (свинец, марганец, радиоактивные вещества и др.);

·        влияющие на репродуктивную (детородную) функцию (ртуть, свинец, марганец, стирол, радиоактивные вещества и др.).

 

         Около 7 000 000 вредных веществ находится в окружающей среде.

         Более 1 000 ежегодно появляется новых.

         Более 3 000 используется на химически опасных объектах (ХОО).

         Около 100 называются химически вредные вещества (ХВВ)  - концентрация 100мг/м3 вызывает летальный исход.

 

Нормирование содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны

Согласно ГОСТ 12.1.005 - 88 установлены предельно допустимые  концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны ПДК р.з. (мг/м3) производственных помещений.

ПДК р.з. – это концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов или при другой продолжительности, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья человека. Вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяются на четыре классы опасности:

 

·                        1-й класс - чрезвычайно опасные,           ПДК р.з. < 0,1 мг/м3 ;

·                        2-й класс - высокоопасные,            ПДК р.з. = 0,1 - 1,0 мг/м3 ;

·                        3-й класс -  умеренно опасные,      ПДК р.з. = 1,0 – 10,0 мг/м3;

·                        4-й класс- малоопасные.                ПДК р.з.> 10,0 мг/м3.


 

Механизмы действия вредных веществ

 

pr59


         В качестве примера в таблице 1 приведены нормативные данные загрязняющих веществ (всего нормируется более 700).

Таблица 1

Значения предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ

Вещество

Величина ПДК, мг/м3

Класс
опасности

Агрегатное
состояние

Бериллий и его соединения

0,001

1

аэрозоль

Свинец

0,01

1

аэрозоль

Марганец

0,05

1

аэрозоль

Озон

0,1

1

пары и (или) газы

Хлор

1

2

пары и (или) газы

Соляная кислота

5

2

пары и (или) газы

Кремнеземсодержащие пыли

1

3

аэрозоль

Окись железа

4 - 6

4

аэрозоль

Окись углерода, аммиак

20

4

пары и (или) газы

Топливный бензин

100

4

пары и (или) газы

Ацетон

200

4

пары и (или) газы

 

 

2 Показатели микроклимата и их характеристика

         Микроклимат это комплекс физических факторов внешней среды, оказывающих преимущественное влияние на терморегуляцию организма.

         Терморегуляция организма – это физиологический процесс поддержания температуры тела в определенных границах (36,1 – 37,2°С), что необходимо для сохранения и поддержания жизненно важных биологических процессов.

         Микроклимат производственной среды характеризуется  следующими параметрами:

·                        температурой воздуха t (°С);

·                        относительной влажностью j  ( % );

·                        скоростью движения воздуха на рабочем месте V(м/с);

·                        атмосферным давлением Р (мм.рт.ст., Па).

Кроме этих параметров, являющихся основными, не следует забывать об , инфракрасном и ультрафиолетовом излучении (лучистое тепло) от нагретого оборудования и других нагретых поверхностей.

         Температура воздуха - параметр, отражающий его тепловое состояние. Характеризуется кинетической энергией движения молекул газов воздуха и выражается в градусах.

  Тепловой режим производственных помещений определяется количеством тепловыделений внутрь цеха от горячего оборудования, изделий и полуфабрикатов, а также от солнечной радиации, проникающей в цех через открытые и остекленные проемы или нагревающей кровлю и стены здания, а в холодный период года - от степени отдачи тепла за пределы помещения и от отопления.

Определенную роль играют тепловыделения от различного рода электродвигателей, которые при работе нагреваются и отдают тепло в окружающее пространство. Часть поступившего в цех тепла отдается наружу через ограждения, а остальное, так называемое явное тепло нагревает воздух рабочих помещений.

Явная теплота - теплота, поступающая в рабочее помещение от оборудования, отопительных приборов, нагретых материалов, людей и других источников, в результате инсоляции и воздействующая на температуру воздуха в этом помещении.

Согласно санитарным нормам проектирования промышленных предприятий (СН 245-71) производственные помещения по удельному тепловыделению делятся на две группы: холодные цехи, где явное тепловыделение в помещении не превышает 20 ккал/м3ч, и горячие цехи, где они выше этой величины.

Воздух цеха, постепенно соприкасаясь с горячими поверхностями источников тепловыделений, нагревается и поднимается вверх, а его место замещает более тяжелый холодный воздух, который, в свою очередь, также нагревается и поднимается вверх. В результате постоянного движения воздуха в цехе происходит его нагрев не только в месте нахождения источников тепла, но и на более отдаленных участках. Такой путь отдачи тепла в окружающее пространство называется конвекционным. Особенно высокая температура наблюдается на рабочих местах, не имеющих достаточного притока наружного воздуха или расположенных в непосредственной близости от источников тепловыделений.

Противоположная картина наблюдается в тех же цехах в холодный период года. Нагретый горячими поверхностями воздух поднимается вверх и частично уходит из цеха через проемы и неплотности в верхней части здания (фонари, окна, шахты); на его место подсасывается холодный наружный воздух, который до соприкосновения с горячими поверхностями нагревается очень мало, в силу чего нередко рабочие места омываются холодным воздухом.

         Влажность воздуха - параметр, отражающий содержание в воздухе водяных паров. Различают абсолютную, максимальную и относительную влажность воздуха. Абсолютной влажностью называется плотность водяного пара в воздухе, выраженная в г/м3или мм.рт.ст.Максимальной влажностью называют упругость водяных паров при полном насыщении воздуха влагой. Относительной влажностью воздуха называется отношение абсолютной влажности к максимальной при одинаковых температуре и давлении. Относительная влажность выражается в %.

Как в наружном, так и в воздухе производственных помещений содержится некоторое количество водяных паров, создавая определенную влажность воздуха. Увеличение количества водяных паров при одной и той же температуре может происходить лишь до определенного предела, после чего пары начинают конденсироваться (состояние максимальной влажности). Чем выше температура воздуха, тем больше надо водяных паров, чтобы довести этот воздух до максимальной влажности. Следовательно, максимальная влажность воздуха при разных температурах различна, причем для каждой температуры эта величина постоянна.

Помимо влагосодержания поступающего наружного воздуха, внутри цеха могут быть дополнительные источники влаговыделения. Главным образом это открытые технологические процессы, сопровождающиеся использованием воды или водных растворов, особенно если эти процессы идут с подогревом. Определенная часть влаги выделяется также от самих работающих при дыхании и потовыделении, однако практически это не играет существенной роли.

В производственных условиях наблюдается весьма различная влажность воздуха - от 5 - 10 до 70 - 80%, при наличии обильных влаговыделений (моечные отделения различных производств, прачечные) - иногда до 90 - 95%, а в холодный период года - до 100%, то есть до туманообразования.

         Движение воздуха в рабочей зоне может быть вызвано неравномерным нагревом воздушных масс, действием вентиляционных систем или технологического оборудования и измеряется в м/с.

В каждом помещении, и тем более в производственных цехах, воздух всегда находится в состоянии движения, которое создается вследствие разности температур в различных частях здания и по площади и по высоте. Разность температур образуется в результате инфильтрации и подсоса более холодного наружного воздуха через окна, фонари, фрамуги, ворота.

Более сильное движение наблюдается в тех случаях, когда в цехе имеются источники тепловыделения, которые нагревают воздух и заставляют его быстро подниматься вверх иногда со скоростью 4 - 5 м/сек. Особенно большие скорости движения создаются вблизи открытых проемов (ворот, окон и т. п.), где имеется возможность подсоса более холодного наружного воздуха. Вследствие больших скоростей холодные струи проходят значительные расстояния без достаточного разбавления теплым воздухом цеха, обдувая рабочих и создавая резкие колебания температур, что в быту называют сквозняками.

На отдельных же участках могут создаваться неблагоприятные условия для естественного конвекционного потока. Чаще всего такое положение наблюдается на участках, удаленных от проемов, ограниченных стенами или громоздким оборудованием, и особенно там, где подъему нагретого воздуха вверх препятствуют какие-либо глухие перекрытия (потолки). Подвижность воздуха сокращается до минимальных величин (0,05 - 0,1 м/сек), что приводит к его застою и перегреванию, особенно если участки расположены вблизи от источников тепловыделений.

         Лучистое тепло (инфракрасная радиация) представляет собой электромагнитные излучения нагретых тел с длиной волны от 780 до 106нм.

Все нагретые тела со своей поверхности излучают поток лучистой энергии. Характер этого излучения зависит от степени нагрева излучающего тела. При температуре выше 500oС спектр излучения содержит как видимые - световые лучи, так и невидимые - инфракрасные лучи; при меньших температурах этот спектр состоит только из инфракрасных лучей. Гигиеническое значение имеет в основном невидимая часть спектра, то есть инфракрасное, или, как его иногда не совсем правильно называют, тепловое излучение.

Чем ниже температура излучаемой поверхности, тем меньше интенсивность излучения и больше длина волны; по мере увеличения температуры увеличивается интенсивность, но уменьшается длина волны, приближаясь к видимой части спектра.

Источники тепла, имеющие температуру 2500 - 3000oС и более, начинают излучать также ультрафиолетовые лучи (вольтова дуга электросварки или электродуговых печей).

Инфракрасные лучи, попадая на какое-либо тело, нагревают его, что и послужило поводом называть их тепловыми. Это явление объясняется способностью различных тел в той или иной степени поглощать инфракрасные лучи, если температура облучаемых тел ниже температуры излучающих; при этом лучистая энергия превращается в тепловую, вследствие чего облучаемой поверхности передается то или иное количество тепла. Этот путь передачи тепла называется радиационным. Различные материалы обладают различной степенью поглощения инфракрасных лучей, и, следовательно, при облучении они нагреваются по-разному.

Воздух совершенно не поглощает инфракрасные лучи и поэтому не нагревается, или, как принято говорить, он является теплопрозрачным. Блестящие, светлые поверхности (например, алюминиевая фольга, полированные листы жести) отражают до 94 - 95% инфракрасных лучей, а поглощают всего 5 - 6%. Черные матовые поверхности (например, покрытие сажей) поглощают почти 95 - 96% этих лучей, поэтому нагреваются более интенсивно.

При полном поглощении инфракрасных лучей в результате полного превращения лучистой энергии в тепловую облучаемый предмет получает определенное количество тепла, которое принято измерять в малых калориях на 1 см2 облучаемой поверхности в минуту (гкал/см2мин). Эту величину принимают за единицу интенсивности облучения. Интенсивность инфракрасного облучения возрастает по мере повышения температуры источника излучения и увеличения площади его поверхности и уменьшается в квадратной пропорции по мере удаления от источника излучения. Инфракрасное излучение, как правило, происходит от тех же источников, что и выделение конвекционного тепла.

Рабочие горячих цехов постоянно или периодически подвергаются воздействию инфракрасного излучения, в результате чего они получают извне то или иное количество тепла. Интенсивность облучения на рабочих местах в зависимости от размеров и температуры источников излучения и расстояния от него рабочих мест колеблется в широких пределах: от нескольких десятых долей до 8 - 10 гкал/см2мин. При выполнении отдельных кратковременных операций интенсивность облучения достигает 13 - 15 гкал/см2мин. Для сравнения следует указать, что интенсивность солнечной радиации в летний безоблачный день достигает лишь 1,3 - 1,5 гкал/см2мин.

  Несмотря на то, что инфракрасное излучение не оказывает прямого действия на воздух, все же косвенным путем оно способствует его нагреву. Подвергающиеся облучению различные предметы, оборудование, конструкции и даже стены нагреваются и сами становятся источниками тепловыделения как радиационным, так и конвекционным путем. От них-то и нагревается воздух цеха.

         Атмосферное давление характеризуется интенсивностью силы тяжести вышестоящего столба воздуха на единицу поверхности и измеряется в Па.