Энтропия и опасности техносферы

В обратном случае направление потока лучистой энергии меняется на противоположное, и уже тело человека будет получать извне дополнительную тепловую энергию. Воздействие ИК лучей приводит к перегреву организма и тем быстрее, чем больше мощность излучения, выше температура и влажность воздуха в рабочем помещении, выше интенсивность выполняемой работы.

ИК-излучение, помимо усиления теплового воздействия окружающей среды на организм работающего, обладает специфическим влиянием.

С гигиенической точки зрения важной особенностью ИК-излучения является его способность проникать в живую ткань на разную глубину.

Лучи длинноволнового диапазона (от 3 мкм до 1 мм) задерживаются в поверхностных слоях кожи уже на глубине 0,1…0,2 мм. Поэтому их физиологическое воздействие на организм проявляется главным образом, в повышении температуры кожи и перегреве организма.

Лучи коротковолнового диапазона (от 0,78 до 1,4 мкм) обладают способностью проникать в ткани человеческого организма на несколько сантиметров. Такое ИК-излучение легко проникает через кожу и черепную коробку в мозговую ткань и может воздействовать на клетки головного мозга, вызывая его тяжелые поражения.

В частности, ИК-излучение может привести к возникновению специфического заболевания - теплового удара, проявляющегося в головной боли, головокружении, учащении пульса, ускорении дыхания, падении сердечной деятельности, потере сознания и др.

При облучении коротковолновыми ИК-лучами наблюдается повышение температуры легких, почек, мышц и других органов.

В крови, лимфе, спинномозговой жидкости появляются специфические биологически активные вещества, наблюдаются нарушения обменных процессов, изменяется функциональное состояние центральной нервной системы.

Интенсивность теплового обучения человека регламентируется исходя из субъективного ощущения человеком энергии облучения. Согласно ГОСТ 12.1.005-88 интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов не должна превышать:

35 Вт/м² при облучении более 50 % поверхности тела;

70 Вт/м² при облучении от 25 до 50 % поверхности тела;

100 Вт/м² при облучении не более 25 % поверхности тела и обязательном использовании средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

Нормы ограничивают также температуру нагретых поверхностей оборудования в рабочей зоне, которая не должна превышать 45єС, а для оборудования, внутри которого температура близка к 100єС, температура поверхности не должна превышать 35єС.

Для обеспечения безопасных условий работы применяется тепловая изоляция.

В производственных условиях не всегда возможно выполнить нормативные требования. В этом случае должны быть предусмотрены мероприятия по защите работающих от возможного перегрева (8):

дистанционное управление ходом технологического процесса;

воздушное душирование рабочих мест;

устройство специально оборудованных комнат, кабин или рабочих мест для кратковременного отдыха с подачей в них кондиционированного воздуха;

использование защитных экранов, водяных и воздушных завес;

применение средств индивидуальной защиты, спецодежды, спецобуви и др.

В кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами, в залах вычислительной техники и других производственных помещениях при выполнении работ операторского типа, связанных с нервно-эмоциональным напряжением, должны соблюдаться оптимальные величины температуры воздуха 22-24^оС, его относительной влажности 60-40% и скорости движения (не более 0,1 м/с).

Перечень других производственных помещений, в которых должны соблюдаться оптимальные нормы микроклимата, определяется отраслевыми документами, согласованными с органами санитарного надзора в установленном порядке.

При обеспечении оптимальных показателей микроклимата температура внутренних поверхностей конструкций, ограждающих рабочую зону (стен, пола, потолка и др.), или устройств (экранов и т.п.), а также температура наружных поверхностей технологического оборудования или ограждающих его устройств не должны выходить более чем на 2^оС за пределы оптимальных величин температуры воздуха, установленных в таблице 3.2 для отдельных категорий работ (8).

Таблица 3.1 Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещении

Период года	Категория работ	Температура, 0С	Относ. влажность, % оптимальная	Скорость движения, м/с. Оптимальная, не более
		Оптимальная	Верхняя граница	Нижняя граница
			На рабочих местах не постоянных
	Легкая - Iа	22-24	26	18	40-60	0,1
	Легкая - Iб	21-23	25	17	40-60	0,1
Холодный	Средней тяжести - IIа	18-20	24	15	40-60	0,2
	Средней тяжести - IIб	17-19	23	13	40-60	0,2
	Тяжелая - III	16-18	20	12	40-60	0,3
	Легкая - Iа	23-25	30	20	40-60	0,1
	Легкая - Iб	22-24	30	19	40-60	0,2
Теплый	Средней тяжести - IIа	21-23	29	17	40-60	0,3
	Средней тяжести - IIб	20-22	29	15	40-60	0,3
	Тяжелая - III

При обеспечении допустимых показателей микроклимата температура внутренних поверхностей конструкций, ограждающих рабочую зону (стен, пола, потолка и др.), или устройств (экранов и т.п.) не должна выходить за пределы допустимых величин температуры воздуха, установленных в таблице 3.1, для отдельных категорий работ.

Перепад температуры воздуха по высоте рабочей зоны при всех категориях работ допускается до 3^оС.

Колебания температуры воздуха по горизонтали в рабочей зоне, а также в течение смены, допускаются до 4 ⁰С - при легких работах, до 5 ⁰С - при средней тяжести работах и до 6 ⁰С - при тяжелых работах, при этом абсолютные значения температуры воздуха, измеренной на разной высоте и в различных участках помещений в течение смены, не должны входить за пределы допустимых величин, указанных в табл. 3.1.

4.4 Организация чистых помещений рабочей зоны

Чистое помещение (ЧП) - помещение, в котором счетная концентрация аэрозольных частиц и, при необходимости, число микроорганизмов в воздушной среде поддерживаются в пределах не выше заданного, соответствующего определенному классу чистоты. Предельно допустимая счетная концентрация аэрозольных частиц с размерами равными и большими, чем определенный размер , для классификационного числа (класса чистоты) задается выражением (8):

(3.8)

и округляется до целого числа. Здесь - размер частиц в мкм; 0,1 - постоянная с размерностью, мкм.

Поскольку загрязненность воздуха влияет на чистоту собираемых систем, то она должна быть регламентирована. Основные параметры ЧП приведены в таблице 3.2.

Улучшение микроклиматических условий в производственных помещениях осуществляется, прежде всего, технологическими средствами еще на стадии проектирования. Обеспечение нормальных условий достигается также в результате снижения тепловых потерь, теплоизоляции аппаратов и трубопроводов, экранирования оборудования, обеспечения герметичности, рациональной организации воздухообмена.

Поскольку санитарными нормами предусмотрено, что температура поверхности оборудования и ограждений не должна превышать 45⁰С, а для оборудования, внутри которого температура равна или ниже 100⁰ С не должна превышать 35⁰ С; то уменьшение тепловых потерь достигается изменением конструкции оборудования, утолщением кладки, применением огнеупорных материалов с малой теплопроводимостью, защитой наружной поверхности теплоизоляционным материалом.

Тепловая изоляция не только улучшает условия труда, но и повышает производительность оборудования и интенсифицирует технологический процесс. Для тепловой изоляции применяют огнеупорные материалы, жаропрочные бетоны, асбоцемент, пенопласт, пробку, войлок и т.д. При окраске поверхностей аппаратов алюминиевой краской лучистая часть теплоотдачи снижается в два раза.

Применение экранов позволяет не только защитить работников от воздействия теплового излучения, но и экранизировать источники излучения. Экраны могут быть стационарными и передвижными, одно- и многослойными. Их изготавливают из кирпича, листовой стали, асбеста, стекловолокна и т.п.

Таблица 3.2. Основные параметры чистых производственных помещений

Параметр	Классы чистоты помещений
	1	2	3	4
1	2	3	4	5
Тип помещения	С вертикальным ламинарным потоком	С горизонтальным ламинарным потоком	ЧП по схеме “сверху-вниз”	ЧП по схеме “сверху-вниз”
Число частиц в 1 л воздуха размером 0,5 мкм и более, шт.	4	400	4 000	10 000
Температура, 0С Холодный период	220,5	241	202	202
Теплый период	220,5	241	222	222
Относительная влажность, %	455	507	507	5510
Размер помещений	По технологическим обоснованиям	Не более 200м2 (дли на по горизонтальному потоку не более 24 м)	Не более 200 м2	Не более 1000 м2
Кратность обмена воздуха	С учетом поддержания скорости в вертикальном потоке не менее 0,25 м/с	С учетом поддержания скорости в горизонт. потоке не менее 0,25 м/с	Не менее 20 объемов/ч	Не менее 10 объемов/ч
Избыточное давление, Па (мм вод.ст.)	19,6.29,4 (2…..3)	19,6.29,4 (2….3)	19,6.29,4 (2…..3)	19,6.29,4 (2…..3)

Экраны подразделяются на теплопоглощающие, теплоотражающие и теплоотводящие. В зависимости от возможности наблюдения за технологическим процессом - на непрозрачные, полупрозрачные и прозрачные.

К полупрозрачным относятся металлические сетки, водяные завесы (снижающие интенсивность теплового излучения на 80% и более). Для прозрачных экранов используют силикатное, кварцевое и органическое стекло. Герметичность оборудования имеет важное значение, поскольку из-за нарушения герметичности разъемных и неразъемных соединений загрязняется воздушная среда и ухудшаются микроклиматические условия производственных помещений.

Для предупреждения перегрева организма в цехах с повышенным тепловыделением (более 23 ) работников обеспечивают подсоленной газированной водой, содержащей от 0,2 до 0,5 % хлорида натрия.

Следует помнить и о неблагоприятном влиянии резкой смены температуры. Например, при температуре на рабочем месте 40⁰С температура воздуха в комнате отдыха не должна быть ниже 25...28⁰С.

Важным техническим средством обеспечения нормальных микроклиматических условий является вентиляция. По способу организации воздухообмена вентиляция подразделяется на общеобменную, местную вытяжную и местную приточную. Большое значение для создания нормальных условий имеет рациональное размещение оборудования. Так оборудование с большим тепловыделением (если это возможно) размещают на открытых площадках (или в изолированных помещениях). При этом его размещают таким образом и на таком расстоянии друг от друга и от стен здания, чтобы исключить скрещивание и попадание тепловых потоков на рабочие места.

При обеспечении оптимальных и допустимых показателей микроклимата в холодный период года следует применять средства защиты рабочих мест от радиационного охлаждения от стеклянных поверхностей оконных проемов, в теплый период года - от попадания прямых солнечных лучей.

Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать 35 Вт/м ² при облучении 50% поверхности тела и более, 70 Вт/м ² - при величине облучаемой поверхности от 25 до 50 % и 100 Вт/м ² - при облучении не более 25 % поверхности тела.

Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретый металл, стекло, "открытое" пламя и др.) не должна превышать 140 Вт/м², при этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

При наличии теплового облучения температура воздуха на постоянных рабочих местах не должна превышать указанные в табл. 3.1 верхние границы оптимальных значений для теплового периода года, на непостоянных рабочих местах - верхние границы допустимых значений для постоянных рабочих мест.

В производственных помещениях, расположенных в четвертом строительно-климатическом районе, определяемым, в соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП) по климатологии и геофизике при соблюдении требований по предупреждению перегревания работающих, верхнюю границу допустимой температуры воздуха в теплый период года, указанную в табл.1.1, допускается повышать на постоянных и непостоянных рабочих местах соответственно:

не выше 31 и 32^оС - при легких работах;

не выше 30 и 31^оС - при работах средней тяжести;

не выше 29 и 30^оС - при тяжелых работах.

Скорость движения воздуха при этом должна увеличиваться на 0,1 м/с, а относительная влажность воздуха понижаться на 5% на каждый градус повышения температуры, начиная от верхних границ допустимых температур воздуха, установленных в таблице 3.2, для отдельных категорий работ по тяжести в теплый период года.

В производственных помещениях, расположенных в строительно-климатическом подрайоне IV Б, определяемым в соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП) по климатологии и геофизике, допускается в теплый период года на постоянных и непостоянных рабочих местах повышать относительную влажность воздуха, но не более чем на 10% по отношению к допустимым величинам, приведенным в таблице 3.1 для различных параметров воздуха.

В производственных помещениях, в которых допустимые нормативные величины показателей микроклимата невозможно установить из-за технологических требований к производственному процессу или экономически обоснованной нецелесообразности, должна быть обеспечена защита работающих от возможного перегревания и охлаждения: системы местного кондиционирования воздуха, воздушное душирование, помещения для отдыха и обогревания, спецодежда и другие средства индивидуальной защиты, регламентация времени работы и отдыха и т.п. В целях профилактики тепловых травм температура наружных поверхностей технологического оборудования или ограждающих его устройств не должна превышать 45⁰С (8).

Температуру, относительную влажность и скорость движения воздуха измеряют на высоте 1,0 м от пола или рабочей площадки при работах, выполняемых сидя, и на высоте 1,5 м - при работах, выполняемых стоя.

В помещениях с большой плотностью рабочих мест, при отсутствии источников локального тепловыделения, охлаждения или влаговыделения, участки измерения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха распределяются равномерно по всему помещению в соответствии с табл.3.3.

Температуру и относительную влажность воздуха следует измерять аспирационными психрометрами. При отсутствии в местах измерения источников лучистого тепла температуру и относительную влажность воздуха можно измерять психрометрами типа ПБУ-1М, суточными и недельными термографами и гигрографами при условии сравнения их показаний с показаниями аспирационного психрометра.

Таблица 3.3. Минимальное количество участков измерения параметров микроклимата

Площадь помещения, м2	Количество участков измерения
До 100	4
От 101 до 400 включительно	8
Свыше 400	Количество участков определяется расстоянием между ними, которое не должно превышать 10 м

Скорость движения воздуха измеряют анемометрами ротационного действия (крыльчатые анемометры). Малые величины скорости движения воздуха (менее 0,3 м/с), особенно при наличии разнонаправленных потоков, измеряют электроанемометрами, а также цилиндрическими и шаровыми катетермометрами и т.п.

Тепловое облучение, температуру поверхностей ограждающих конструкций (стен, пола, потолка) или устройств (экранов и т.п.), наружных поверхностей технологического оборудования или его ограждающих устройств следует измерять приборами типа актинометров, болометров, электротермометров и т.п.

4.5 Электромагнитные поля рабочих помещений

Электромагнитные поля (ЭМП) генерируются токами, изменяющимися во времени. Спектр электромагнитных (ЭМ) колебаний находится в широких пределах по длине волны л от 1000 км до 0,001 мкм и менее, а по частоте f от 3·102 до 3·1020 Гц, включая радиоволны, оптические и ионизирующие излучения. В настоящее время наиболее широкое применение в различных отраслях находит ЭМ энергия неионизирующей части спектра. Это касается, прежде всего, ЭМ полей радиочастот. Они подразделяются по длине волны на ряд диапазонов (табл. 3.4) (8).

Электромагнитное поле (ЭМП) складывается из электрического поля, обусловленного напряжением на токоведущих частях электроустановок, и магнитного, возникающего при прохождении тока по этим частям. Волны ЭМП распространяются на большие расстояния.

В промышленности источниками ЭМП являются электрические установки, работающие на переменном токе частотой от 10 до 106 Гц, приборы автоматики, электрические установки с промышленной частотой 50…60 Гц, установки высокочастотного нагрева (сушка древесины, склеивание и нагрев пластмасс и др.). В соответствии с ГОСТ 12.1.006-84 значения предельно допустимой напряженности ЭМП радиочастот в диапазоне 0,06…300 МГц на рабочих местах приведены в таблице 3.5.

Предельно допустимые уровни (ПДУ) по электрической составляющей не должны превышать 20 В/м, а по магнитной составляющей - 5 А/м. ЭМП характеризуется совокупностью переменных электрических и магнитных составляющих.

Таблица 3.4

Название диапазона	Длина волны	Диапазон частот	частота	По междунар. регламенту
				Наз. диапазона частот	номер
Длинные волны ДВ	10…1 км	Высокие частоты ВЧ	3…300 кГц	Низкие частоты НЧ	5
Средние волны СВ	1 к100 м	ВЧ	0,3…3 мГц	Средние частоты СЧ	6
Короткие волны КВ	100…10 м	ВЧ	3…30 мГц	Высокие частоты ВЧ	7
Ультракороткие волны УКВ	10…1 м	Высокие частоты УВЧ	30…3000 мГц	Очень высокие частоты ОВЧ	8
Микроволны ДМ СМ ММ	1м…10 см 10…1 см 1 см…1 мм	Сверхвысокие СВЧ	0,3…3 ГГц 3…30 ГГц 30…300 ГГц	Ультравысокие УВЧ Сверхвысокие СВЧ Крайневысокие КВЧ	9 10

Таблица 3.5

Составляющая ЭМП, по которой оценивается его воздействие, и диапазон частот, мГц	Предельно допустимая напряженность ЭМП в течение рабочего дня
Электрическая составляющая 0,06…3 3…30 30…50 50…3000	50 В/м 20 В/м 10 В/м 0,5 В/м
Магнитная составляющая 0,06…1,5 30…50	5,0 А/м 0,3 А/м

Различные диапазоны радиоволн объединяет общая физическая природа, но они существенно различаются по заключенной в них энергии, характеру распространения, поглощения, отражения, а, в следствие этого, - по действию на среду, в том числе и на человека.

Чем короче длина волны и больше частота колебаний, тем больше энергии несет в себе квант ЭМ излучения.

Связь между энергией Y и частотой f колебаний определяется как (6,8):

Y = hf, (3.9)

поскольку длина волны л и частота связаны соотношением f = c/л,

Y = hc/л, (3.10)

где:

c - скорость распространения электромагнитных волн в воздухе (c = = 3·108 м/с);

h - постоянная Планка, равная 6,6·1034 Вт/см².

ЭМП вокруг любого источника излучения разделяют на 3 зоны: ближнюю - зону индукции;

промежуточную - зону интерференции;

дальнюю - волновую зону.

Если геометрические размеры источника излучения меньше длины волны излучения л (т.е. источник можно рассматривать как точечный), границы зон определяются следующими расстояниями R:

ближняя зона (индукции) R < л/2р;

промежуточная зона (интерференции) л/2р < R < 2рл;

дальняя зона (волновая) R > 2рл.

Работающие с источниками излучения НЧ, СЧ и, в известной степени, ВЧ и ОВЧ диапазонов находятся в зоне индукции. При эксплуатации генераторов СВЧ и КВЧ диапазонов работающие часто находятся в волновой зоне.

В волновой зоне интенсивность поля оценивается величиной плотности потока энергии (ППЭ), т.е. количеством энергии, падающей на единицу площади поверхности. В этом случае ППЭ выражается в Вт/м² или производных единицах: мВт/см², мкВт/см².

ЭМП по мере удаления от источника излучения быстро затухает. ЭМ волны диапазона УВЧ, СВЧ и КВЧ (микроволны) используются в радиолокации, радиоастрономии, радиоспектроскопии, геодезии, дефектоскопии, физиотерапии. Иногда ЭМП УВЧ диапазона применяются для вулканизации резины, термической обработки пищевых продуктов, стерилизации, пастеризации, вторичного разогрева пищевых продуктов. СВЧ-аппараты используются для микроволновой терапии.

Наиболее опасными для человека являются ЭМП высокой и сверхвысокой частот. Критерием оценки степени воздействия на человека ЭМП может служить количество электромагнитной энергии, поглощаемой им при пребывании в электрическом поле. Величина поглощаемой человеком энергии зависит от квадрата силы тока, протекающего через его тело, времени пребывания в электрическом поле и проводимости тканей человека.

По законам физики изменения в веществе может вызвать только та часть энергии излучения, которая поглощается этим веществом, а отраженная или проходящая через него энергия действия не оказывает. Электромагнитные волны лишь частично поглощаются тканями биологического объекта, поэтому биологический эффект зависит от физических параметров ЭМП радиочастотного диапазона: длины волны (частоты колебаний), интенсивности и режима излучения (непрерывный, прерывистый, импульсно-модулированный), продолжительности и характера облучения организма, а также от площади облучаемой поверхности и анатомического строения органа или ткани.

Степень поглощения энергии тканями зависит от их способности к ее отражению на границе раздела, определяемой содержанием воды в тканях и другими их особенностями. Колебания дипольных молекул воды и ионов, содержащихся в тканях, приводят к преобразованию электромагнитной энергии внешнего поля в тепловую, что сопровождается повышением температуры тела или локальным избирательным нагревом тканей, органов, клеток, особенно с плохой терморегуляцией (хрусталик глаза, стекловидное тело, семенники и др.). Тепловой эффект зависит от интенсивности облучения.

Пороговые интенсивности теплового действия ЭМП на организм животного составляют (8):

для диапазона средних частот - 8000 В/м²;

высоких - 2250 В/м²;

очень высоких - 150 В/м²;

дециметровых - 40 мВт/см²;

сантиметровых - 10 мВт/см²;

миллиметровых - 7 мВт/см².

ЭМП с меньшей интенсивностью не обладает термическим действием на организм, но вызывает слабовыраженные эффекты аналогичной направленности, что согласно ряду теорий считается специфическим нетепловым действием, т.е. переходом ЭМ энергии в объекте в какую-то форму нетепловой энергии.

Нарушение гормонального равновесия при наличии СВЧ-фона на производстве следует рассматривать как противопоказания для профессиональной деятельности, связанной с нервной напряженностью труда и частыми стрессовыми ситуациями.

Постоянные изменения в крови наблюдаются при ППЭ выше 1 мВт/см2. Это фазовые изменения лейкоцитов, эритроцитов и гемоглобина. Поражение глаз в виде помутнения хрусталика (катаракты) - последствия воздействия ЭМП в условиях производства. При воздействии миллиметровых волн изменения наступают немедленно, но быстро проходят.

В то же время при частотах около 35 ГГц возникают устойчивые изменения, являющиеся результатом повреждения эпителия роговицы.

Клинические исследования людей, подвергшихся производственному воздействия СВЧ-облучения при его интенсивности ниже 10 мВт/см², показали отсутствие каких-либо проявлений катаракты.

Воздействие ЭМП с уровнями, превышающими допустимые, приводит к изменениям функционального состояния сердечно-сосудистой и центральной нервной систем, нарушению обменных процессов.

При воздействии значительных интенсивностей СВЧ поля может возникать более или менее выраженное помутнение хрусталика глаза (катаракты). Нередко отмечают изменения и в составе крови.

В соответствии с санитарными нормами и правилами при работе с источниками ЭМП СВЧ частот предельно допустимые интенсивности ЭМП на рабочих местах приведены в таблице 3.6 (8).

Таблица 3.6

В диапазоне СВЧ (300 МГц - 300 ГГц)	Предельно допустимая интенсивность мкВт/см2
Для работающих при облучении в течение: всего рабочего дня; не более 2 часов за рабочий день; не более 15-20 минут за рабочий день. Для лиц, не связ. профес., и для населения	10 100 1000 1

Защитные меры от действия ЭМП сводятся, в основном, к применению защитного экранирования, дистанционного управления устройствами, излучающими ЭМ волны, применению средств индивидуальной защиты.

Защитные экраны делятся на:

отражающие излучение;

поглощающие излучение.

К первому типу относятся сплошные металлические экраны, экраны из металлической сетки, из металлизированной ткани.

Ко второму типу относятся экраны из радиопоглощающих материалов.

К средствам индивидуальной защиты (СИЗ) относятся: спецодежда, выполненная из металлизированной ткани; защитные халаты, фартуки, накидки с капюшоном, перчатки, щитки, а также защитные очки (при интенсивности выше 1 мВт/см²); стекла которых покрыты слоем полупроводниковой окиси олова, или сетчатые очки в виде полумасок из медной или латунной сетки.

4.6 Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны и их нормирование

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать предельно допустимых концентраций (ПДК), используемых при проектировании производственных зданий, технологических процессов, оборудования, вентиляции, для контроля за качеством производственной среды и профилактики неблагоприятного воздействия на здоровье работающих.

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны подлежит систематическому контролю для предупреждения возможности превышения предельно допустимых концентраций - максимально-разовых рабочей зоны (ПДК_мр.рз) и среднесменных рабочей зоны (ПДК_сс.рз).

Величины ПДК_мр.рз и ПДК_сс.рз приведены в таблице 3.7 (8).

Таблица 3.7. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны

Наименование вещества	Величина ПДК,мг/м3	Преим. агрег. состояние	Класс опасности	Особ. действия на организм
Азот диоксид	2	п	III	О
Алюминия оксид в смеси со сплавом никеля до 15%	4	а	III	Ф
Ангидрид фталевый	2	а	II	А
Бензол	15/5	п	II	К
Хлордиоксид	0,1	п	I	О
Фреон 114 В2	1000	п	IV
Фреон - 113	5000	п	IV

Условные обозначения:

п - пары и/или газы;

а - аэрозоль;

о - вещества с остронаправленным механизмом действия, требующие автоматического контроля за их содержанием в воздухе;

А - вещества, способные вызвать аллергические заболевания в производственных условиях;

К - канцерогены;

Ф - аэрозоли преимущественно фиброгенного действия.

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ разнонаправленного действия ПДК остаются такими же, как и при изолированном воздействии.

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия (по заключению органов государственного санитарного надзора) сумма отношений фактических концентраций каждого из них (К₁,К₂... К_n) не должна превышать единицы:

1. (3.11)

Для каждого производственного участка должны быть определены вещества, которые могут выделяться в воздух рабочей зоны. При наличии в воздухе нескольких вредных веществ контроль воздушной среды допускается проводить по наиболее опасным и характерным веществам, устанавливаемым органами государственного санитарного надзора.

Содержание вредного вещества в данной конкретной точке характеризуется суммарным временем отбора: для токсических веществ - 15 мин, для веществ преимущественного фиброгенного действия - 30 мин. За указанный период времени может быть отобрана одна или несколько последовательных проб через равные промежутки времени. Результаты, полученные при однократном отборе или при усреднении последовательно отобранных проб, сравнивают с величинами ПДК_мр.рз.

При возможном поступлении в воздух рабочей зоны вредных веществ с остронаправленным механизмом действия должен быть обеспечен непрерывный контроль с сигнализацией о превышении ПДК.

Периодичность контроля устанавливается в зависимости от класса опасности вредного вещества: для 1 класса - не реже 1 раза в 10 дней, II класса - не реже 1 раза в месяц, III и IV классов - не реже 1 раза в квартал.

Среднесменные концентрации определяют для веществ, для которых установлен норматив - . Измерение проводят приборами индивидуального контроля либо по результатам отдельных измерений. В последнем случае ее рассчитывают как величину, средневзвешенную во времени, с учетом пребывания работающего на всех (в том числе и вне контакта с контролируемым веществом) стадиях и операциях технологического процесса. Обследование осуществляется на протяжении не менее чем 75% продолжительности смены в течение не менее 3 смен. Расчет проводится по формуле:

(3.12)

где:

- среднесменная концентрация, мг/м³;

К₁,К₂ ,...К_n - средние арифметические величины отдельных измерений концентраций вредного вещества на отдельных стадиях (операциях) технологического процесса, мг/м³;

t₁,t₂,...t_n - продолжительность отдельных стадий (операций) технологического процесса, мин.

Результаты измерений концентраций вредных веществ в воздухе приводят к условиям: температуре 293 К (20 ⁰С) и давлению 101,3 кПа (760 мм рт.ст.).

4.7 Воздействие механических и акустических колебаний на человека

Механические колебания - процесс изменения какой-нибудь величины, определяющей положение материального тела или его точки, при котором эта величина или величина, характеризующая скорость ее изменения, поочередно то возрастает, то убывает во времени.

Вибрация - это малые механические колебания, возникающие в упругих телах или телах, находящихся под воздействием переменного физического поля.

В зависимости от способа передачи на человека вибрацию подразделяют на (8):

вибрацию рабочих мест (общую), передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;

локальную, передающуюся через руки и ноги человека.

Вибрация относится к факторам, обладающим большой биологической активностью. Выраженность реакций обусловливается главным образом величиной энергетического воздействия и биомеханическими свойствами человеческого тела как сложной колебательной системы. В возникновении реакции организма на воздействие вибраций важную роль играют анализаторы центральной нервной системы (ЦНС) - вестибулярный, кожный, зрительный, проприоценторный и др.

Реакция организма зависит от частоты и амплитуды, продолжительности воздействия, площади участков тела, соприкасающихся с вибрирующим объектом, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явления резонанса и других условий.

При повышении частот колебаний выше 0,7 Гц возможно появление резонансных колебаний. Резонанс человеческого тела, отдельных его органов наступает под действием внешних сил при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних сил.

Область резонанса для головы в положении сидя при вертикальных вибрациях находится между 20 и 30 Гц, при горизонтальных -1,5...2 Гц.

Особое значение резонанс приобретает в отношении органа зрения. Частотный диапазон расстройств зрительных восприятий лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок.

Для торакоабдомидальных органов (грудь, диафрагма и живот) резонансными являются частоты 3...3,5 Гц. Эти частоты могут приводить к нарушению функции дыхания. Для всего тела в положении сидя резонанс наступает на частотах 4...6 Гц.

Низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы: изменяет углеводный обмен, биохимические показатели крови, что ведет к нарушению белкового, ферментативного, а также витаминного и холестеринового обмена.

На рис.3.1 (8) приведены виды и результат воздействия вибраций на организм человека, при этом на отдельные толчки организм отвечает безусловным защитным рефлексом противодействия - напряжением соответствующих групп мышц, что позволяет сохранить ему равновесие, смягчить удар. Минимальное время возникновения этого рефлекса составляет 20 мс.



Рис. 3.1. Действие вибрации на человека

Локальной вибрации подвергаются главным образом лица, работающие с механизированным инструментом. Такая вибрация вызывает спазмы сосудов, начиная с пальцев, распространяется на всю кисть, предплечье, охватывает сосуды сердца, при этом нарушается снабжение конечностей кровью. Одновременно локальные вибрации действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, что приводит к снижению чувствительности кожи, окостенению сухожилий мышц, отложению солей в суставах пальцев и кистей и, как следствие, к болям, деформациям и уменьшению подвижности суставов, приступам побеления пальцев.

К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибрации на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, шум высокой интенсивности, неблагоприятные микроклиматические условия, особенно пониженная температура.

Длительное влияние вибраций, сочетающееся с комплексом неблагоприятных производственных факторов, может приводить к стойким патологическим нарушениям в организме работающих, развитию профессионального заболевания - вибрационной болезни. Вибрационная болезнь занимает ведущее место среди всех профессиональных заболеваний и чаще встречается у рабочих машиностроительной, металлургической, строительной, горнодобывающей промышленности, занятых на транспорте и в сельском хозяйстве. Опасность развития вибрационной болезни наибольшая при вибрации с частотой 16...250 Гц. Порогом восприятия виброскорости считается 10^-4м/с, а порогом болевого ощущения - 1 м/с.

Процесс возникновения виброболезни сложен и недостаточно изучен. В настоящее время доказано, что в основе его лежит сложный механизм нервнорефлекторных и нейрогуморальных нарушений, которые приводят к развитию застойного возбуждения и последующим стойким изменением, как в рецепторном аппарате, так и в ЦНС.

Различают формы вибрационной болезни, вызванные локальной и общей вибрацией. Наибольшее распространение получила виброболезнь, обусловленная воздействием локальной вибрации, которая приводит к стойким изменениям, при которых наиболее тяжело страдают системы, регулирующие сосудистый тонус. Не исключена и прямая механическая травма, в первую очередь опорно-двигательного аппарата (мышц, связочного аппарата, костей и суставов) при интенсивном вибрационном воздействии. Эта форма наблюдается у формовщиков, бурильщиков. Заболевание возникает через 8...10 лет работы по профессии. Работа с инструментом ударного действия (клепка, обрубка), генерирующими вибрацию среднечастотного диапазона (30...125 Гц и более), вызывает различную степень сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных и других нарушений. Сосудистые расстройства являются одним из основных симптомов виброболезни. Чаще они проявляются в нарушении периферического кровообращения, изменении тонуса капилляров. При вибрационной болезни могут появляться ноющие, ломящие, тянущие боли в верхних конечностях, беспокоящие больше по ночам или во время отдыха. Одним из постоянных симптомов виброболезни является расстройство чувствительности. Наиболее резко страдают вибрационная, болевая и температурная чувствительность.

Вибрационная болезнь, вызванная воздействием общей вибрации и толчками, наблюдается у водителей и операторов транспортно-технологических машин и агрегатов. Одним из основных ее синдромов является вестибулопатия, которая проявляется головокружением, головными болями, гипергидрозом. Типичны изменения и в пояснично-крестцовом отделе позвоночника.

При всех видах вибрационной болезни нередко наблюдаются изменения со стороны ЦНС в виде вегетодисфункции на неврастеническом фоне, которые могут быть связаны с комбинированным действием вибрации и интенсивного шума. По этой причине у рабочих виброопасных профессий с большим стажем возникают невриты слуховых нервов. В таблице 3.8 (8) представлен риск заболевания вибрационной болезнью при действии локальных вибраций в зависимости от профессии и стажа работы.

Таблица 3.8. Риск заболевания вибрационной болезнью при действии локальных вибраций в зависимости от профессии и стажа работы

Профессия	Риск заболевания, %	Стаж со 100% риском, лет
	Стаж работы, лет
	5	10	15	20	25
Слесарь Клепальщик Формовщик Обрубщик	0 0 0,5 0	0 4,7 2,3 11	4 9,9 14 49	21 35 40 86	54 67 72 98	39 39 36 27

Несмотря на отмеченное неблагоприятное действие вибраций на организм человека, вибрация может оказывать стимулирующее действие. При кратковременном действии вибраций наблюдается снижение болевой чувствительности, т.е. своего рода анестезия. Специальный вибромассаж снимает мышечную усталость и широко применяется для ускорения восстановительных процессов в нервной и мышечной системе у спортсменов (в течение 5 мин). Следует только помнить, что стимулирующая вибрация, как и любое лекарство, должна быть строго дозированной.

Основным законодательным документом, регламентирующим параметры производственной вибрации и санитарные правила работы с виброопасными механизмами и оборудованием, является ГОСТ 12.1.012-90 "Вибрационная безопасность. Общие требования".

Показатели вибрационной нагрузки на оператора формируются из следующих параметров:

виброускорение (виброскорость);

диапазон частот;

время воздействия вибрации.

Для санитарного нормирования и контроля должны использоваться средние квадратические значения виброускорения или виброскорости V, а также их логарифмические уровни в децибелах. При оценке вибрационной нагрузки на оператора предпочтительным параметром является виброускорение.

Логарифмические уровни виброускорения , дБ определяются по формуле (8):

(3.13)

где:

- среднее квадратическое значение виброускорения, м.с^-2.

Логарифмические уровни виброскорости , дБ, определяются по формуле:

, (3.14)

где среднее квадратическое значение виброскорости м/с^-1.

Для локальной вибрации нормируемый диапазон частот устанавливается в виде октавных полос:

со среднегеометрическими частотами 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;

для общей вибрации - октавных и 1/3 октавных полос со среднегеометрическими частотами 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80 Гц.

Время вибрации принимается равным длительности непрерывного или суммарного воздействия, в минутах или часах. Нормируемыми показателями вибрационной нагрузки на оператора на рабочих местах в процессе труда являются параметры (корректированные по частоте значение контролируемого параметра, доза вибрации, эквивалентное корректированное значение контролируемого параметра) или спектр вибрации.

Корректированное по частоте значение контролируемого параметра или его логарифмический уровень определяются по формулам 3.15 и 13.16 (8):

; (3.15)

; (3.16)

где:

- среднее квадратическое значение контролируемого параметра вибрации (виброскорости или виброускорения) и его логарифмический уровень в - й частотной полосе;

n - число частотных полос в нормируемом диапазоне;

и - весовые коэффициенты для -й частотной полосы для среднего квадратического значения контролируемого параметра или его логарифмического уровня. Применение неузаконенных весовых коэффициентов должно быть согласовано с Роспотребнадзором и соответствующими территориальными надзорными органами.

Доза вибрации определяется по формуле:

(3.17)

где:

- корректированное по частоте значение контролируемого параметра в момент времени , мс ^-2 или мс ^-1;

- время воздействия вибрации, с;

- показатель эквивалентности физиологического воздействия вибрации.

Эквивалентное корректированное значение определяется по формуле:

. (3.18)

При непостоянной вибрации нормой вибрационной нагрузки на оператора являются нормативные значения даты вибрации или эквивалентного корректированного значения контролируемого параметра.

Норму вибрационной нагрузки на оператора по специальным и корректированным по частоте значениям контролируемого параметра при длительности вибрации менее 8 час (480 мин.) определяют по формуле:

 , (3.19)

где:

- норма вибрационной нагрузки на оператора для длительного действия вибрации 480 мин;

- длительность воздействия вибрации.

Санитарные нормы одночисловых показателей вибрационной нагрузки на оператора при длительности смены 8 часов приведены в таблицах 3.9, 3.10 (8).

Таблица 3.9. Санитарные нормы одночисловых показателей вибрационной нагрузки на оператора

Вид вибрации	Категория вибрации по санитарным нормам	Направление действия	Нормативные, корректированные по частоте и эквивалентные корректированные значения
			виброускорения	Виброскорости
			м.с-2	дБ	мс -1.10-2	ДБ
Локальная	-	x ,y ,z	2,0	126	2,0	112
Общая	1 2 3a 3b	z0 y0 ,x0 z y x z y x z y x	0,56 0,4 0,28 0,1 0,014	115 112 109 100 83	1,1 3,2 0,56 0,2 0,028	107 116 101 92 75

Таблица 3.10. Санитарные нормы спектральных показателей вибрационной нагрузки на оператора

Среднегеометрические частоты октавных полос, Гц	Нормативные значения в направлениях
	виброускорения	Виброскорости
	м/с -2	дБ	м/с -1 .10 -2	ДБ
8 16 31,5 63 125 250 500 1 000	1,4 1,4 2,7 5,4 10,7 21,3 42,5 85,0	123 123 129 135 141 147 153 159	2,8 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4 1,4	115 109 109 109 109 109 109 109

Кроме того, действуют СН 3044-84 "Санитарные нормы вибрации рабочих мест", СН 3041-84 "Санитарные нормы и правила при работе с машинами и оборудованием, создающих локальную вибрацию, передающуюся на руки работающих". Нормы устанавливают: классификацию вибраций, методы гигиенической оценки вибрации, нормируемые параметры и их допустимые значения, санитарные правила при работе с виброоборудованием.

Допустимые уровни вибрации в жилых домах, условия и правила их измерения и оценки регламентируются "Санитарными нормами допустимых вибраций в жилых домах" СН 1304-75. Основными нормируемыми параметрами вибрации являются средние квадратические величины уровней виброскорости (допускается также использование уровней виброускорения и вибросмещения ) в октавных полосах частот.

Акустическое поле - это область пространства, в котором распространяются акустические (звуковые) волны, т.е. - механические колебания упругой среды: газа, жидкости, твердого тела.

Физическое понятие о звуке охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Акустические колебания, лежащие в диапазоне 16...20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называют звуковыми. Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называют инфразвуковыми, выше 20 кГц - ультразвуковыми.

Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей. Область слышимых звуков ограничена двумя пороговыми кривыми: нижняя - порог слышимости и верхняя - порог болевого ощущения (рис. 3.2) (8). Самые низкие значения порогов лежат в диапазоне частот 1...5 кГц. Порог слуха молодого человека составляет 0 дБ на частоте 1000 Гц. Порог слухового восприятия на частоте 100 Гц выше, так как ухо менее чувствительно к звукам низких частот.

Болевым порогом принято считать звук с уровнем интенсивности 140 дБ, что соответствует звуковому давлению 200 Па и интенсивности 100 Вт/м². Звуковые ощущения оцениваются по порогу дискомфорта (появлению ощущения щекотания, касания, слабой боли в ухе), который соответствует уровню звукового давления более 120 дБ.

Звук (шум) на производстве неблагоприятно действует на организм человека: повышает расход энергии при одинаковой физической нагрузке, значительно ослабляет внимание работающих, увеличивает число ошибок в работе, замедляет скорость психических реакций. В результате большего утомления рабочих из-за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы, что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.

Шум оказывает вредное влияние на весь организм человека: угнетает ЦНС, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни, может приводить к профессиональным заболеваниям.

В соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 характеристикой постоянного шума на рабочих местах являются уровни звукового давления L в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1 000, 2000, 4 000, 8 000 Гц, определяемые по формуле:

, (3.20)

где - среднее квадратическое значение звукового давления, Па;

- исходное значение звукового давления (пороговое);

- порог слышимости (интенсивность), .

В воздухе = 2.10^-5 Па.

Характеристикой непостоянного шума на рабочих местах является интегральный критерий - эквивалентный (по энергии) уровень звука в дБ.

Эквивалентный по энергии уровень звука в дБ данного непостоянного шума - уровень звука постоянного широкополосного шума, который имеет то же самое среднее квадратическое звуковое давление, что и данный непостоянный шум в течение определенного интервала времени и который определяется по формуле:

, (3.21)

где - текущее значение среднего квадратического звукового давления с учетом коррекции "А" шумомера, Па;

- исходное значение звукового давления (в воздухе = 2.10^-5 Па).



Рис. 3.2. Слышимый диапазон частот

Таблица 3.11. Уровни шума для различной трудовой деятельности с учетом степени напряженности труда

Вид трудовой деятельности	Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
Творческая деятельность, руководящая работа, научная работа, преподавание, врачебная деятельность	50
Помещения управления, рабочие комнаты	60
Помещения лабораторий для проведения экспериментальных работ с шумным оборудованием	75
Постоянные рабочие места в производственных помещениях и на территории предприятий	80
Рабочие места в кабинах тракторов, строительно-дорожных, сельскохозяйственных машин, самолетов, вертолетов	80

Допустимые уровни звукового давления и эквивалентные уровни звука приведены в таблице 3.11. При этом дополнительно к требованиям таблицы 3.11 максимальный уровень звука непостоянного шума на рабочих местах (при уровне звука 85 дБ) не должен превышать 110 дБ, а максимальный уровень звука импульсного шума - 125 дБ. Запрещается даже кратковременное пребывание в зонах с октавными уровнями звукового давления свыше 135 дБ в любой октавной полосе.

Для ориентировочной оценки допускается в качестве характеристики постоянного широкополосного шума на рабочих местах принимать уровень звука в дБ и определяемый по формуле (8):

, (3.22)

где:

- среднее квадратическое значение звукового давления с учетом коррекции "А" шумомера, Па.

Шум с уровнем звукового давления до 30...35 дБ является привычным для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звукового давления до 40...70 дБ (не на производстве) создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия, снижение производительности умственного труда, а при длительном действии может явиться причиной неврозов, язвенной и гипертонической болезни.

Длительное воздействие шума свыше 75 дБ может привести к резкой потере слуха - тугоухости или профессиональной глухоте.

При действии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБ) и смерть.

Среди многообразных проявлений профессиональной шумовой патологии ведущим клиническим признаком является медленно прогрессирующее снижение слуха - тугоухость.

У некоторых людей серьезное повреждение слуха может наступить в первые месяцы воздействия, у других потеря слуха развивается постепенно, в течение всего периода работы на производстве. Снижение слуха на 10 дБ практически не ощутимо, на 20 дБ - начинает серьезно мешать человеку, так как нарушается способность слышать важные звуковые сигналы, телефонные и дверные звонки, наступает ослабление разборчивости речи. Оценка состояния слуховой функции базируется на количественном определении потери слуха и производится с учетом показателей аудиометрического исследования.

Основным методом исследования является тональная аудиометрия в соответствии с ГОСТ ССБТ 12.04.062-78 "Шум. Методы определения потерь слуха человека". В качестве ведущих в оценке слуховой функции приняты средние показатели порогов слуха в области восприятия речевых частот (500, 1000, 2000 Гц), а также потеря слухового восприятия в области 4 000 Гц. Критерием для установления профессионального снижения слуха принят показатель средней арифметической величины снижения порогов слуха в области речевого диапазона, равный 11 дБ и более.

Кроме патологии органа слуха наблюдаются выраженные неспецифические изменения, особенно при действии высокочастотного шума. Люди жалуются на головные боли, периодические головокружения, сни...