Замена противогазных фильтров средств индивидуальной защиты органов дыхания

Опубликованные на русском языке сведения были легко доступны для советских специалистов по СИЗОД. Может быть, поэтому замена фильтров по появлению запаха под маской в ряде случаев считалась приемлемой частью из них. Если же сравнивать с ПДКрз результаты исследований порога, приведённые в обзоре ACGIH, (58-03) то результат будет иной. Для 245 веществ, для которых в РФ разработаны ПДКрз или ОБУВ (63), и для которых в упомянутом обзоре есть сведения, в >73% случаев ПДКрз ниже максимального порога. А из тех 65 веществ, у которых случаи превышения порога над ПДКрз не обнаружены, 38 изучались лишь в 1-2 исследованиях; и 15 - в 3-5 исследованиях. То есть, такие - вроде бы «безопасные» вещества - плохо изучены. Почему пороги восприятия запаха, полученные в СССР, получились относительно небольшими - по сравнению с западными результатами?

Подавляющее большинство исследований, проведённых в СССР, планировали и проводили для того, чтобы выяснить - при какой минимальной концентрации люди реагируют на запах. Это делали сознательно и преднамеренно, так как определение порогов восприятия запаха велось в рамках работы, направленной для создания хорошо научно обоснованных ПДК вредных веществ в воздухе населённых мест. Люди, участвовавшие в исследованиях, в большинстве случаев на вредном производстве не работали, у них было хорошее, чувствительное обоняние, во время измерений их внимание не отвлекалось на выполнение работы - они находились в покое в лабораторных условиях, и сосредоточились на обнаружении запаха вещества. Нередко авторы даже не приводили максимальные значения полученного ими порога - а только минимальные. Характерное отношение демонстрирует статья (64): автор пишет, что у одного их 10 участников порог оказался выше ПДКрз в 11 раз (у остальных - ниже, или превышение было маленьким). Выявив случай значительного превышения порога над ПДКрз, он даже не попытался обсудить, что произошло бы, если бы участники исследования работали в загрязнённой акролеином атмосфере (при превышении ПДКрз - но менее чем в 11 раз), использовали противогазы, и меняли фильтры «по появлению запаха». Это не имело никакого отношения к цели его работы.

3.2.2. Сравнение порогов с ПДКрз (РФ)

Ниже приводится фрагмент таблицы, в которой сравниваются пороги восприятия запаха и ПДКрз. При составлении таблицы мы считали, что главное - предупредить читателя о возможности запоздалой замены фильтров из-за недостаточной чувствительности органа обоняния (хотя бы у части работников). Таблица целиком (всего 245 веществ и групп веществ) приводится в приложенном файле.

Поэтому, с учётом показанного на диаграммах выше, в таблице приводятся данные о числе исследований вредного вещества. Если оно хорошо изучено, много исследований - вероятность того, что у не будут выявлены случаи, когда части людей порог выше ПДКрз, ниже. Если случаев превышения ПДКрз нет, но вещество изучено в 1-2 исследованиях, то результат может быть очень ненадёжен.

Если приводить в таблице усреднённые значения порога, то может оказаться, что возможность превышения ПДКрз не будет видна. Например, для н-бутанола (см. диаграмму выше) средний арифметический порог 78 исследований равен 99 мг/м3 (при максимально-разовой ПДКрз 150 мг/м3, и среднесменной 50 мг/м3), так что превышение выглядит небольшим. Согласно (65) превышение ПДКрз менее чем в 2 раза соответствует классу труда 3.1 даже для канцерогенных веществ, веществ с остронаправленным и раздражающим действием, и веществ, негативно влияющих на репродуктивное здоровье. В то же время, для части людей порог достигал 1000 мг/м3, что соответствует уже 4 классу труда (высокий риск развития острых профессиональных поражений). Поэтому привели максимальные значения, с указанием источника информации. К сожалению, не все источники доступны бесплатно в интернет.

Для справки, приведены пороги из каталога производителя СИЗОД (16-02), с интересным примечанием. В документе не указано, откуда взяты значения порога восприятия запаха.

Таблица 4 (фрагмент). Пороги восприятия запаха разных веществ (максимальные (58-04), из каталога 3М (16-04)); и ПДКрз (РФ). При выборе веществ для фрагмента предпочтение отдавали тем, которые имелись в каталоге 3М, на сайте производителя (66), и в книгах специалистов (14-11) (15-21).

Источники информации (для таблицы 4):

[1] 1973Artho A. and R. Koch: Charactйrisation Olfactive des Composйs de la Fumee de Cigarettes. A. du Tabac. Sect. 1-11 Paris-Seita 37-43.

[2] 1954Jones F.N. An Olfactometer Permitting Stimulus Specification in Molar Terms. The American Journal of Psychology. Vol. 67(1): 147-151, doi 10.2307/1418083.

[3] 1974Dravnieks A.A. Building-Block Model for the Characterization of Odorant Molecules and Their Odors. Annals of the New York Academy of Sciences. Vol. 237: 144-163, doi 10.1111/j.1749-6632.1974.tb49851.x.

[4] 1994Cometto-Muсiz, J.E. and W.S. Cain. Sensory Reactions of Nasal Pungency and Odor to Volatile Organic Compounds: the Alkybenzenes. American Industrial Hygiene Association Journal. Vol. 55(9): 811-817, doi 10.1080/15428119491018529

[5] 1993Hoshika, Y., T. Imamura, G. Muto, L.J. Van Gemert, J.A. Don and J.I. Walpot. International Comparison of Odor Threshold Values of Several Odorants in Japan and in The Netherlands. Environmental Research, 61(1):78-83, doi 10.1006/enrs.1993.1051

[6] 1948Balavoine, P. Observatiojns sur les Qualitйs Olfactifves et Gustatives des Aliments. Mitteilungen aus dem Gebiete der Lebensmitteluntersuchung und Hygiene, Vol. 39: 342-350.

[7] 1982Naus A. Olfactory Thresholds of Some Industrial Substances. Pracovni lekarstvi. 34: 217-218.

[8] 1967Endo R., T. Kohgo, and T. Oyaki. Research on Odor Nuisance in Hokkaido (part 2). Chemical Analysis of Odors. In: Proceedings of the 8th Annual Meeting of the Japan Society of Air Pollution, Symposium (I): Hazard Nuisance Pollution Problems Due to Odors.

[9] 1993Cometto-Muсiz, J.E. and W.S. Cain. Efficacy of Volatile Organic Compounds in Evoking Nasal Pungency and Odor. Archives of Environmental Health: An International Journal. Vol. 48(5):309-314, doi 10.1080/00039896.1993.9936719.

[10] 1966May J. Odor Thresholds of Solvents for Assessment of Solvent Odors in the Air. Staub, Reinhaltung der Luft. Vol. 26(9): 385-389.

[11] 1983Kleinschmidt E.-G. Untersuchungen zum Zusammenhang Zwischen Riechschwelle des Menschen fьr Einige Substanzen und Deren Chemischer Struktur. Wissenschaftliche Zeitschrift der Wilhelm-Pieck-Universitat Rostock, Naturwissenschaften Reihe. Vol. 32(7): 54-58.

[12] 1991Nagy G.Z. The Odor Impact Model. Journal of the Air & Waste Management Association. Vol. 41(11):1360-1362 doi 10.1080/10473289.1991.10466934.

[13] 1962Frantikova D. Determination of the Olfactory Threshold to Industrial Poisons. Activitas nervosa superior (Praha). Vol. 4, 184-185.

[14] 1953Amdur, M.O., W.W. Melvin, and P. Drinker. Effects of Inhalation of Sulphur Dioxide by Man. The Lancet, Vol. 262(6789): 758-759, doi

10.1016/S0140-6736(53)91455-X

[15] 1915Holmes, J.A., E.C. Franklin, and R.A. Gould. Report of Selby Smelter Commission. Department of the Interior, Bureau of Mines, Bulletin 98. Washington, D.C.: U.S. Dept. of Commerce

[16] 2011Kleinbeck, S., M. Schдper, S.A. Juran, E. Kiesswetter, M. Blaszkewicz, K. Golka, A. Zimmerman, T. Brьning, and C. van Thriel. Odor Thresholds and Breathing Changes of Human Volunteers as Consequences of Sulphur Dioxide Exposure Considering Individual Factors. Safety and Health at Work. Vol. 2(4): 355-364, doi 10.5491/SHAW.2011.2.4.355

[17] 1975Nishida, K., T. Honda, and K. Bota. New Apparatus on the Measurement of Odor Intensity. 68th Ann. Meeting Air Pollut. Control Assoc., June 15-20, Boston, MA, Paper 75-55.3.

Использование данных, приведённых в таблице, для оценки опасности запоздалой замены фильтров СИЗОД «по появлению запаха в маске», без учёта других обстоятельств - может быть некорректным.

Отвлечение внимания

По данным (59-11) отвлечение внимания может сильно ухудшить способность человека обнаруживать газ по запаху. Для этилмеркаптана есть конкретные данные. Если сравнивать людей в 2 группах, внимание которых отвлекается и не отвлекается, то концентрации, при которой обнаруживается этилмеркаптан, будут отличаться в ~32 раза (доля обнаруживших 50% от всех членов группы); в ~ 70 раз (70%); и в ~ 170 раз (90%), Рис. 15.

Рис. 15. Влияние отвлечения внимания на то, при какой концентрации люди обнаруживают вредное вещество по запаху.

Аналогично для тиофана - разница в ~ 28 раз (50%); ~ 38 раз (70%) и ~ 74 раза (90%). Для многих других веществ таких данных для сравнения - нет вообще, и о степени отличия можно лишь догадываться. При проведении исследований чувствительности органа обоняния внимание участников обычно не отвлекают; а на рабочих местах оно часто сосредоточено на выполняемой работе. Поэтому работник может обнаружить газ при значительно большей концентрации, чем участник лабораторного исследования, и степень отличия неизвестна. Есть и другие причины, затрудняющие оценку опасности.

Привыкание (адаптация)

Сведения, приведённые в таблице и на диаграммах, могут дать не вполне адекватное представление о вероятности запоздалой замены фильтров «по запаху» даже без учёта отвлечения внимания. Причина в том, что при работе в загрязнённой атмосфере, при своевременном и правильном применении СИЗОД, какое-то количество газа попадает в органы дыхания (хотя бы и при небольшой, безопасной концентрации). Орган обоняния, реагируя на частое воздействие газа, приспосабливается к этому - его чувствительность уменьшается. Это позволяет человеку одновременно получать представление об окружающей среде, но не перегружать головной мозг слишком сильными сигналами (67-01). Уменьшение чувствительности обоняния при воздействии одного вещества может приводить, а может и не приводить, к одновременному уменьшению чувствительности и по другим веществам (68).

У людей, у которых отсутствовали признаки интоксикации винилацетатом (то есть, работавших в слабо загрязнённом воздухе) «снижение порога обоняния наблюдалось в 48 случаях (41,6%)» (69). При оценке порога восприятия запаха хлоропрена «… при низких (менее 3 мг/м3) концентрациях его отмечалось очень быстрое (после одного или нескольких вдохов) привыкание к нему. …» (70). При пороге реагирования на окислы азота, превышающем ПДКрз, оказалось сложно обеспечить своевременное и правильное применение СИЗОД (71).

Рис. 16. Пороги восприятия запаха сероводорода, по данным 60 независимых исследований. Максимальный равен 5 мг/м3, при ПДКрз = 10 мг/м3.

На Рис. 16 выше показано, при какой концентрации люди способны обнаружить присутствие в воздухе сероводорода по неприятному запаху (схожему с запахом тухлых яиц), результаты 60 независимых исследований. Значение ПДКрз не показано вообще, т.к. оно в 2 раза больше, чем наибольшее из значений на диаграмме (10 и 5 мг/м3 соответственно). На основании одной лишь диаграммы можно предположить, что при использовании СИЗОД для защиты от именно этого вещества в большинстве случаев замена фильтров будет проводиться вовремя. Тем не менее, специалисты NIOSH разрабатывают индикатор, предупреждающий о приближении окончания срока службы (72). А в СССР уже в 1960 г. сообщили о способе переделки стандартного фильтра - размещение на нём аналогичного индикатора (для использования фильтра при защите от H2S) (73). Со стороны отверстия выхода воздуха, рядом с ним, в фильтр врезался стакан, торец которого заглублялся в слой активированного угля. Торец закрывался стеклом, за которым со стороны сорбента находилась индикаторная бумага. Сероводород - «кислый газ», и бумага меняла цвет (раньше, чем из фильтра начинал выходить плохо очищенный воздух).

Сероводород относят к веществам «с плохими предупреждающими свойствами» (74). Он способен парализовать обонятельный нерв, и уже за 15 минут может сильно снизить чувствительность органа обоняния. При постепенном росте концентрации в маске, при насыщении сорбента, чувствительность органа обоняния снижается так быстро и так сильно, что люди могут не отреагировать на рост концентрации во вдыхаемом воздухе до опасной величины. «Люди могут чувствовать запах H2S при низкой концентрации. Но при длительном воздействии, или при большой концентрации люди перестают чувствовать его запах» (75); есть данные, что ухудшение обоняния может сохраняться длительное время (76). Снижение чувствительности может произойти и при воздействии некоторых других веществ.

Среди участников исследования (67-02) через 2 недели после начала систематичного воздействия одоранта отмечено значительное снижение порога восприятия запаха. Обнаружилось, что воздействие растворителей (преимущественно) значительно увеличивает долю ошибочных идентификаций разных запахов (77). Сравнение порогов у рабочих, чистивших танкеры не менее 2 лет (и последний раз - не более полгода до проведения исследования) показало значительное отличие по сравнению с работавшими в незагрязнённой атмосфере (по запаху нефтяных испарений - в 2-3 раза; а по другим веществами - меньше) (78). По данным (79) у 26 участников исследования, не подвергавшихся действию изопропанола, порог восприятия запаха был в 2-3,5 раза меньше, чем у имевших стаж работы в загрязнённой изопропанолом атмосфере (27 и 96 мг/м3) - в среднем; а порог восприятия запаха фенилэтилового спирта отличался в 5-6 раз. В (80-01) описано значительное возрастание порогов обоняния у работников обувного цеха, где использовали этилацетат, бутилацетат и бензин; средний порог восприятия запаха ментола был в 6 раз выше, чем у контроля. А у 30,4% рабочих снижение чувствительности было квалифицировано как потеря обоняния - хотя концентрации газов были небольшие. В работе (81) ухудшение обоняния зависело, в целом, от степени воздействия воздушных загрязнений. Средний порог восприятия запаха ацетона у 32 рабочих из цеха, где изготавливался ацетат целлюлозы, был в 20,8 раз выше, чем у 32 участников исследования, не подвергавшихся воздействию ацетона (82): 2031 и 97 мг/м3, при ПДКрз 800 максимально разовой и 200 мг/м3 среднесменной. Воздействие амил ацетата привело к увеличению порога восприятия запаха в 23 раза. Многолетнее воздействие стирола (при производстве изделий из стеклопластика) на работников повысило порог восприятия запаха стирола по сравнению с работавшими в не загрязнённой атмосфере на порядок (средние значения 238,5 и 26 мг/м3) (84). Аналогичный результат был получен ранее - отличие средних значений в 32 раза у работавших в загрязнённой атмосфере, средний стаж 12,5 лет; и у работавших в не загрязнённой атмосфере (85).

Приведённые данные относятся к средним (у группы людей) значениям, и не позволяют определить степень снижения чувствительности у отдельных участников исследований, которое может быть и меньше, и больше. Для многих веществ сопоставления порога у не работавших в загрязнённой атмосфере и у работавших - не проводилось вообще; но известно, что при воздействии различных воздушных загрязнений больше ослабление чувствительности органа обоняния может перейти в полное прекращение восприятия какого-то запаха (или даже всех запахов).

Потеря обоняния (аносмия)

По данным (59-21), у примерно 1/500 человек (в среднем, у не подвергавшихся воздействию загрязнений) орган обоняния может быть очень нечувствительным - вплоть до отсутствия обоняния. А по оценкам (86) проблемы с обонянием встречаются у до 5% населения, и из них от 0,5 до 5% вызвано воздействием химических веществ и лекарств (87).

Действие многих видов воздушных загрязнений (соединения хрома, марганца, фтора, аммиака, ацетона, бензина, бензола, пыли цемента и других веществ, растворителей и др.) приводит к ослаблению и даже полной потере чувствительности органа обоняния человека (88) (80-02). При работе с кадмием у 15% рабочих отсутствовало ощущение запаха фенола при его воздействии при высокой концентрации (89-01). Сообщали о случае потери обоняния после кратковременного воздействия инсектицида (90). При работе с ацетоном, тетрагидрофураном и циклогексаноном, помимо утраты способности различать некоторые запахи, и повышения порога восприятия - возникли обонятельные галлюцинации (91). Упоминается возникновение галлюцинаций после автомобильной аварии (92-01). Возможны ситуации, когда у человека хорошая чувствительность при воздействии одного вещества, и плохая - при воздействии другого (93-01). В то же время, точного метода выявления отклонений в чувствительности органа обоняния пока нет (94). Некоторые люди способны различать запахи множества веществ при низкой концентрации, при этом реагируя на запах некоторых веществ при очень большой концентрации; или вовсе не реагируя на их запах при большой концентрации, а обнаруживая их по раздражению органов дыхания и др. (92-02).

Итог

Судя по тексту (95), при проведении медосмотров в РФ, способность работника обнаруживать вредное вещество по запаху - не проверяется, и соответствующие противопоказания в документе - не приводятся. А люди, использующие противогазные СИЗОД с лицевыми частями, не полнолицевыми масками (полумаски, шлем, капюшон), такой медосмотр могут не проходить вообще. (Для сравнения, при использовании респираторов в США, могут не проходить медосмотр лишь те, кто использует лёгкие противоаэрозольные фильтрующие полумаски). Но даже при проверке чувствительности органа обоняния, может получиться так, что замеры, выполненные при медосмотре - не смогут выявить индивидуальную адаптируемость (96) к запаху у работника, а она может быть очень быстрой (Рис. 17). Непостоянство чувствительности органа обоняния ставит под вопрос ценность подобных замеров (97).

Рис. 17. Изменение субъективной оценки интенсивности запаха при его разной концентрации участниками, не подвергавшимися воздействию ранее (студенты).

Толуол подавали в помещение через 1 час, до 6 часа концентрация была постоянна. Через 1,5 часа оценка интенсивности сильно снизилась (98).

То есть, измерения в течение нескольких минут - могут дать совсем иной результат, чем замеры в течение часов. В то же время, проверка чувствительности органа обоняния, если такая будет проводиться во время предварительных и периодических медосмотров в РФ, вряд ли будет длительной. А это автоматически не позволит учесть снижение чувствительности за время работы в загрязнённой атмосфере за период, например, 2 часа, которое может быть значительным (Рис. 17). Ссылки на то, что в СССР фильтры в противогазах меняли по запаху, и (вроде бы) всё было нормально, не учитывает ни значительных отличий в конструкции и области применения СИЗОД в СССР по сравнению с РФ; ни значительных отличий в условиях их использования, ни то, что разрешение использовать запах распространялось далеко не на все газы (см. Приложение 2), и потому - некорректна.

Низкая чувствительность обоняния приводит не только к ухудшению способности выявить присутствие газа, но и саму оценку его запаха: люди с пониженной чувствительностью могут реагировать на сильный неприятный запах как на слабый приятный (92-03) (93-02); концентрация газа, при которой он вызывает раздражение, может снизиться во много раз (99).

Среди работников, у которых значительно ухудшилась чувствительность органа обоняния, велика доля тех, кто не замечает это. Например, в (89-02) у 11 из 23 участников чувствительность органа обоняния была настолько низкой, что авторы сочли, что у них потеря обоняния (аносмия), в то время как сами работники не осознавали это. Аналогично, при обследовании сотрудников научной лаборатории, у 2% была выявлена аносмия. Из них, половина была убеждена в том, что у них нормальная чувствительность органа обоняния (92-04). Поэтому есть все основания ожидать, что среди других групп работников, подвергающихся воздействию воздушных загрязнений значительно реже и слабее (специалисты по охране труда, руководители) многие не способны адекватно оценить то, насколько сильно может ухудшиться способность выявлять присутствие газов по запаху у работающих в загрязнённой атмосфере. Также возможно, что необоснованная переоценка способности работников менять фильтры «по запаху» имеет место и у авторов многочисленных публикаций (специалистов по продажам СИЗОД), которые этого способа ничего другого не предлагают, а сами редко подвергаются воздействию загрязнённого воздуха.

По мнению авторов обзора (100), охватившего 238 статей из баз данных OVID и PUBMED за период 1950-2012 гг., множество факторов, приводящее к сильной нестабильности порога восприятия запаха как у отдельного работника, так и у разных работников по сравнению друг с другом, делает субъективную реакцию органа обоняния практически бесполезной для оценки воздействия воздушных загрязнений.

3.3 Требования законодательства и рекомендации специалистов

США, Великобритания, Европейский Союз, Япония, Канада, Австралия

В требованиях законодательства к работодателю в США возможность использования субъективной реакции органов чувств как способа определения срока службы фильтров даже не упоминается (10-03). Разрешено заменять по расписанию; и по показаниям сертифицированных индикаторов, сигнализирующих об окончании срока службы.

В подробных рекомендациях работодателям, использующим фильтрующие противогазные СИЗОД (12-11) сказано, что субъективную реакцию работника на появление запаха под маской, раздражение органов дыхания, и др. нельзя использовать как основной способ определения периодичности фильтров. В другом разделе уточняется - если фильтры заменяются по расписанию, но рабочие иногда жалуются на появление запаха, следует проверить точность составленного расписания. Из-за непостоянства условий на рабочем месте, в некоторых случаях при замене по расписанию, возможно, фильтры меняются запоздало. От работодателя требуют определить срок службы для наихудшего возможного случая (описано в разделе 3.4 ниже), и составить расписание их замены. Если же при составлении расписания были допущены неточности, например, недостаточно хорошо учтена нестабильность загрязнённости воздуха - то в этом случае реакция на запах используется для улучшения расписания.

Требования к замене фильтров в Великобритании (27-11) сформулированы так: «… дать точные и универсальные указания для определения безопасного срока использования противогазных фильтров невозможно. Те, кто использует фильтрующие противогазные СИЗОД, должны собрать максимально возможное количество информации о химическом составе и концентрации вредных веществ, которые могут загрязнять воздух в зоне дыхания в газообразном состоянии, и с этой информацией обращаться к изготовителю или поставщику СИЗОД для получения его рекомендации»; и «… фильтры длжны заменяться прежде чем закончится срок их службы, который сообщил их изготовитель.».

Соответственно, в учебнике по СИЗОД сказано, что фильтры должны заменяться в соответствии с указаниями изготовителя (таблицы 4 и 5). В Приложении A «Фильтры» это раскрыто подробнее. Рекомендуется менять фильтры периодически в соответствии с тем сроком службы, который для конкретных условий использования сообщит изготовитель; а при защите от более опасных веществ (канцерогенных и потенциально канцерогенных, сенсибилизирующих, вызывающих астму или аллергию) менять фильтры не реже 1 раза за смену (класс 1, с небольшим количеством сорбента, например - А1). Аналогично, для фильтров с большим количеством сорбента - не реже 1 раза в неделю. Использование запаха упомянуто (п. 22, с. 46): «Необходимо заменять фильтры прежде чем (работник) почувствует запах, привкус (вредного вещества)», (101-01).

Стандарт Европейского Союза EN 529 (44-02) требует от работодателя собрать данные об условиях использования СИЗОД; и на основе этих данных получить сведения о сроке службы у изготовителя фильтров. Затем работодатель должен организовать замену фильтров по расписанию. Сходство требований ЕС с требованиями в Великобритании может объясняться тем, что и те, и другие - научно обоснованные; и тем, что в разработке стандарта ЕС активно участвовали британские специалисты. В болгарской версии стандарта ЕС сказано: «… потребитель должен собрать максимум информации об условиях использования СИЗОД … и потребовать от производителя совета - как долго можно безопасно использовать фильтр в таких условиях» (17-02). Про использование субъективной реакции органов чувств сказано: «Некоторые потребители для определения срока окончания службы противогазного фильтра используют реакцию рабочего на вкус и/или запах (или раздражение) при проникании вредных веществ под маску. Это метод может не обнаружить проникновение вредных веществ через фильтр из-за того, что реакция рабочего субъективна, и из-за разных причин он может не реагировать своевременно (отсутствие запаха, пониженная индивидуальная чувствительность, заболевание, отвлечение внимания на выполнение работы и др.). Поэтому использование субъективной реакции может привести к тому, что рабочий будет использовать фильтры с истёкшим сроком службы, и подвергаться чрезмерному воздействию вредного вещества».

В учебнике (102-01) сказано, что срок службы фильтра, скорее всего, будет сильно отличаться от значений, которые приводятся в стандартах с требованиями к противогазным фильтрам (ГОСТы РФ гармонизированы со стандартами EN Европейского Союза - прим.). Для обеспечения своевременной замены фильтров авторы рекомендуют обратиться или к изготовителю (для получения срока службы), или к специалистам. Про использование запаха сказано (стр. 24): «Не полагайтесь на обоняние сотрудников … Постепенный рост концентрации приводит к привыканию, и уменьшает чувствительность. Некоторые вещества можно обнаружить по запаху лишь при большой концентрации, превышающей ПДКрз. У разных людей разная чувствительность органа обоняния, и часть работников может не чувствовать запах некоторых веществ совсем. Чувствительность органа обоняния снижается при, например, простуде.».

Авторы немецкого учебника (103-01) считают допустимым использовать замену фильтров «по появлении запаха в маске» - но только в том случае, когда работники могут обнаружить вредное вещество раньше, чем произошло превышение ПДКрз. Если не могут - фильтры должны меняться в соответствии с составленной инструкцией по использованию (ограничивающей длительность их применения, фактически - по расписанию - прим.), или требуют использовать изолирующие СИЗОД. К сожалению, авторы не дали никакой информации чтобы определить - в каких случаях, и какие именно работники способны почувствовать появление запаха вовремя. В итальянском учебнике (104-01) рекомендуется стараться использовать изолирующие СИЗОД для защиты от газов, у которых нет запаха, или у которых порог восприятия запаха выше ПДКрз. Если же будут использоваться фильтрующие СИЗОД, (работодатель) обязан ограничить длительность применения фильтра так, чтобы он заменялся до окончания срока службы. При этом строгого и однозначного указания на недопустимость определения периодичности замены фильтров по запаху - нет; лишь указано, что это ненадёжный способ. В принципе, текст раздела 3.2.8.2 немецкого и 6.1.2 итальянского учебников отчасти противоречит тексту стандарта ЕС EN 529, который запрещает использование реакции на запах полностью, без оговорок. Это несоответствие отсутствует в французском учебнике института исследований и безопасности INRS (105-01): фильтры должны заменяться периодически, и определение периодичности замены может производиться разными способами - за исключением использования субъективной реакции органов чувств. Последние - ненадёжны: «… у некоторых газов нет запаха при опасной концентрации, и чувствительность органа обоняния у разных работников разная». Также автор не рекомендует использовать фильтрующие СИЗОД для защиты от монооксида углерода - кроме самоспасателей при эвакуации.

В Японии, в требованиях к работодателю, регулирующих выбор и применение СИЗОД (106), просто сказано, что «…срок службы противогазного фильтра зависит от температуры и влажности воздуха, концентрации вредных веществ, потребления воздуха работником, и других факторов. Для определения срока службы фильтра (то есть, периодичности их замены - прим.) (работодатель) должен использовать указания изготовителя СИЗОД». В этом документе запах всё же упомянут - но в другом разделе (в перечне признаков поломки СИЗОД, при которой работник обязан покинуть загрязнённую атмосферу).

В Канаде требования к выбору и применению СИЗОД обязывают работодателя заменять фильтры или по показаниям сертифицированного индикатора окончания срока службы; или по расписанию (107). Расписание должен составлять квалифицированный специалист. В ситуации, когда работник до замены фильтра по расписанию почувствует запах в маске, раздражение и т.п., он должен сразу сообщить об этом руководителю, отвечающему за выбор и правильное использование СИЗОД в организации. А последний обязан определить причину (например, увеличение концентрации загрязнений в воздухе), и при необходимости - изменить расписание замены фильтров.

В этой стране используется бесплатно доступный учебник по выбору и применению СИЗОД, написанный специалистами из научно-исследовательского института безопасности и гигиены труда (Institut de recherche Robert-Sauvй en santй et en sйcuritй du travail). Там сказано, что для определения срока службы фильтра (в условиях конкретного рабочего места) теперь нельзя использовать реакцию органов чувств работника на запах и др. Вместо этого необходимо использовать (1) рекомендации изготовителя (которые тот даёт на основе переданных ему сведений об условиях на конкретном рабочем месте); (2) результаты измерения срока службы (в лаборатории, при имитации условий на рабочем месте; или путём испытаний непосредственно на рабочем месте); (3) математического моделирования (прогнозирование срока службы); (4) показаниях индикатора окончания срока службы (разработаны для небольшого числа веществ) (108). Авторы учебника считают полезным проверять способность работника обнаруживать токсичный газ(ы) по запаху - до того, как он приступит к работе в загрязнённой атмосфере; и не рекомендуют использовать фильтрующие СИЗОД для защиты от тех веществ, присутствие которых при опасной концентрации трудно обнаружить по запаху, привкусу и др. Это может помочь выявить (потенциально возможные) неточности в расписании; а также обнаружить попадание загрязнений в маску через зазоры между ней и лицом (если она была неаккуратно надета, или сползла во время работы).

Наконец, в требованиях к работодателю в Австралии (109-01), отношение к использованию обоняния сформулировано очень пространно:

Раздел 9.5.3 Противогазные фильтры …

9.5.3.2 Ограниченная способность человека реагировать на вкус, запах и раздражение.

Для обеспечения своевременной замены противогазных фильтров не допускается использование субъективной реакции органов чувств работника на попадание под маску вредных веществ (запах, вкус, раздражение) по следующим причинам:

(a) У разных людей разная чувствительность; и некоторые работники не могут обнаружить присутствие ряда вредных веществ по запаху (например - цианистого водорода HCN).

(b) При простуде, и других заболеваниях, чувствительность органа обоняния может значительно снизиться.

(c) Запах вредного вещества может маскироваться/скрываться запахами других веществ.

(d) При воздействии вредного вещества на орган обоняния в течение интервала времени, при низкой безопасной концентрации, чувствительность притупляется (olfactory fatigue). В результате, при постепенном увеличении загрязнённости воздуха, например, сероводородом, работник может не отреагировать на воздействие, возросшее до опасной степени. Это может произойти и при работе в условиях, когда загрязнённость воздуха постепенно нарастает (причём в этой ситуации другой работник, внезапно вошедший из незагрязнённой атмосферы, сразу почувствует сильный запах).

(e) У некоторых веществ порог восприятия запаха значительно превышает значение концентрации, при которой вдыхание этих веществ считается не опасным для здоровья. Поэтому, когда работник почувствует запах такого вещества (например - бромистый метил), это означает, что он уже подвергся чрезмерному воздействию.

(f) У некоторых токсичных газов порог восприятия запаха настолько высок, что их присутствие невозможно обнаружить этим способом на практике (например - монооксид углерода CO).

СССР и РФ

Научно обоснованных требований к выбору и организации использования СИЗОД (как в развитых и многих развивающихся странах) в СССР не было, их нет и в РФ. Однако работа по их созданию велась, и публиковались разные рекомендации.

Специалисты по профессиональным заболеваниям ещё в 1939 г. попытались разработать научно обоснованные требования к применению СИЗОД (включая требования к периодичности замены фильтров). Сотрудники ленинградского НИИ гигиены труда, не удовлетворённые результатами использования «появления запаха в маске», старались найти альтернативные, более безопасные методы оценки срока службы: «метод определения срока службы (работником) по проскоку … возможен, во-первых, не для всех газов, а во-вторых вообще может быть рекомендован с большой осторожностью (отсутствие опытности в распознавании газов, отсутствие нормального обоняния)» (110-01). Они попытались определить, как срок службы зависит от концентрации токсичного вещества. Из-за недостаточно высокого уровня науки того времени, и отсутствии вычислительных машин, разработать метод расчёта срока службы до начала войны не успели. Справочно, в США, первый (очень несовершенный) метод вычисления срока службы был разработан за более чем 10 лет интенсивной работы в Национальной лаборатории в Лос Аламосе, с использованием методов, технологий и компьютеров, имевшихся в конце 20-го века (будет упомянут ниже). Не получив положительный результат за предвоенные годы, советские профпатологи рекомендовали заменять фильтры по истечении того времени, в течение которого они обеспечивают защиту при испытании в лабораторных условиях, то есть - без использования субъективной реакции органов чувств работника, по расписанию (111-01) «… 17. Действие фильтрующего противогаза ограничено по времени. Поглотив известное количество газов или паров, он теряет своё защитное действие … 18. Поэтому фильтрующий прибор может быть выдан на руки только с указанием жёсткого срока пользования им. Последний должен быть указан в паспорте, который прилагается к каждому противогазу данной марки. Особенное значение это имеет для тех газов и паров, которые при проскоке не могут быть обнаружены (например, окись углерода или пары ртути)»..

В инструкции 1972 г. (36-03) возможность использовать запах как признак для замены фильтра - не указывалась; а в каталогах СИЗОД 1974 и 1982 г. (26-02) приводились таблицы со сроками службы всех видов фильтров (см. 3.4.4 ниже)

После войны, специалисты по профзаболеваниям занимались СИЗОД мало. Может быть, это объясняется тем, что они не имели подготовки в области механики аэрозолей и адсорбции газов; и тем, что изучая заболеваемость работников убедились, что применение СИЗОД очень редко позволяет устранить профессиональную заболеваемость (112) «Хорошо известно, сколь малоэффективно … накладывать на плохо спроектированную технологию и аппаратурное оформление «гигиенические заплаты» в виде … ношения рабочими противогазов». Академик А.А. Летавет.. Они сосредоточили усилия на более эффективных методах защиты. Кроме того, развитие медицины в послевоенные годы в СССР происходило в условиях «холодной войны», отвлекавшей значительные ресурсы на обеспечение выживания нации в ядерной войне (113-01).

3.4. Современные методы замены фильтров

Основным способом замены фильтров в развитых странах стала замена по расписанию. Для его составления необходимо определить, какой будет срок службы фильтра в конкретных условиях использования СИЗОД (наихудших), и установить периодичность замены так, чтобы фильтр заменялся раньше, чем закончится срок службы (+ провести соответствующее обучение и дать указания работникам и их начальникам). Если срок службы заметно превышает длительность использования СИЗОД, необходимо определить, возникнет ли опасность при возможном повторном использовании фильтра, и учесть это при составлении расписания и инструктаже. Срока службы определяют разными способами. Но все они учитывают конкретные условия использования СИЗОД - близкие к наихудшим. Поэтому специалист, отвечающий за применение СИЗОД, должен достаточно хорошо знать условия на рабочем месте, и то, насколько они непостоянны. Использование результатов аттестации рабочих мест или спецоценки, проводимой раз в несколько лет, может привести к ошибке.

Замена в соответствии с конкретными требованиями законодательства

В США, для защиты здоровья работников при работе с некоторыми вредными веществами, разработаны санитарные нормы и правила. В них может иметься раздел, регулирующий применение фильтрующих СИЗОД - включая периодичность замены фильтров. Используется подход, описанный в разделах по фильтрам для защиты от ртути и монооксида углерода: определяется минимальной срок службы для сочетания наихудшего фильтра (всё же соответствующего требованиям при сертификации), и для наихудшем возможного случая применения СИЗОД (максимальная загрязнённость воздуха). Зная минимальный срок службы фильтра, можно установить периодичность его замены. Пример - бутадиен (114):

Таблица 5. Требования к замене фильтров при защите от бутадиена при разной концентрации

При превышении 50 ПДКрз - использование фильтрующих СИЗОД запрещено вообще.

Аналогичных требований в РФ нет.

Испытание фильтра в лабораторных условиях и на рабочих местах

Если фильтр используется для защиты от газов, плохо растворяющихся в воде, то при большой влажности воздуха (>40-65%) из-за заполнения пор водой срок службы будет сокращаться, и для очень большой влажности, для некоторых веществ, он может сократиться в десятки раз. К сожалению, степень снижения пока точно предсказать не удаётся. Рост температуры, концентрации загрязнений, расхода воздуха через фильтр (тяжести выполняемой работы) - снижают срок службы при защите от любых газов. Самый точный способ определить срок службы в конкретных условиях - их имитация при испытании фильтра на стенде с помощью чувствительного лабораторного оборудования. Другой вариант испытаний - на рабочем месте. Можно установить фильтр в загрязнённом газами месте (там и тогда, когда ожидаются наихудшие условия), прокачивать через него воздух (с расходом, соответствующим потреблению воздуха работником), и измерять концентрацию загрязнений в очищенном воздухе. В этом случае тоже требуется специальное оборудование, что неудобно. Оба варианта рассмотрены в рекомендациях по замене фильтров, опубликованных Департаментом условий и охраны труда Минтруда (12-31). Схожая рекомендация и описание приведены ранее в (115-01).

У большинства работодателей может отсутствовать необходимое для замеров оборудование, замены отнимают время и требуют затрат средств. По данным обзора (116-01), охватившего более 30 тыс. компаний, использующих СИЗОД в США, в 2000 г. этот способ применяли 6,6% организаций (проводили испытания самостоятельно; указана доля от приславших определённый ответ). В публикации (115-11) в конце раздела «Защита от смесей вредных веществ» упомянуто, что такие испытания проводит специализированная компания за плату. Достоинством способа является то, что он (при правильном определении условий на рабочем месте) позволяет точно учесть все обстоятельства, влияющие на срок службы, и получить самое точное его значение.

При желании, ответственный работодатель в РФ тоже может заключить договор о проведении испытаний со сторонней организацией, где есть соответствующее оборудование и квалифицированные специалисты. Выполнение этой работы улучшит защищённость сотрудников и, по сути, является профилактическим мероприятием. Потому испытания могли бы оплачиваться за счёт средств Фонда социального страхования (до 20% от отчислений в ФСС разрешается использовать на профилактику страховых случаев) (117-01). Однако представители Фонда пока что считают, что тратить средства Фонда на покупку СИЗ - это профилактика, а обеспечить правильное применение СИЗ за счёт средств Фонда - нельзя (см. Приложение 3).

В тех случаях, когда СИЗОД уже используют в загрязнённой атмосфере, можно проверить, насколько своевременно меняются фильтры (при сложившемся подходе к их применению) - проведя испытания использовавшихся, только что заменённых фильтров; см. «Измерение на рабочих местах» в (12-32); примеры таких замеров есть в (120-01).

Использование указаний изготовителя и вычисление срока службы

Срок службы фильтра зависит не только от условий на рабочем месте, но и от свойств фильтра и сорбента. Чем больше молекул газа может поглотить сорбент, чем больше сорбента в фильтре, чем он лучше - тем больше срок службы. Например, насыщение активированного угля солями металлов может увеличить количество улавливаемых органических соединений в несколько раз. Никто лучше работодателя (или его сотрудников) не знает условия на рабочем месте - и аналогично, никто лучше изготовителя фильтров не знает, сколько сорбента размещено в фильтре, и какие у него свойства. На сайте Департамента условий и охраны труда (12-21) есть рекомендация: обращаться к изготовителю за указаниями - сколько можно использовать фильтр в тех конкретных известных условиях, которые имеются на рабочем месте. В некоторых случаях представители работодателя могут дать конкретный совет.

Но в США ежегодно продают и используют миллионы противогазных фильтров множества разных производителей, и точно определить срок службы для огромного числа сочетаний (модель фильтра / условия использования) сложно. А часть изготовителей фильтров не проводит изучения свойств своей продукции, и просто не способна дать адекватный совет (как в РФ). В связи с этим с 1980-х правительство США финансировало исследования для разработки метода замены фильтра. Основная часть работы велась Джерри Вудом в Национальной лаборатории в Лос-Аламосе. В 1994 г. была создана первая, очень несовершенная универсальная программа (118), вычислявшая срок службы - только для случаев очистки воздуха лишь от одного газа, лишь при невысокой относительной влажности воздуха, и лишь для 120 вредных веществ. На основе метода вычислений, разработанного Вудом, ведущие производители СИЗОД сделали свои программы, позволявшие вычислять срок службы своих моделей фильтров. В дальнейшем Вуд смог улучшить программу так, что она стала способна вычислять срок службы для загрязнения воздуха смесью газов (до 5), при разной температуре, и при разной влажности воздуха (при большой влажности - не всегда точно). Аналогичное улучшение было сделано и производителями СИЗОД, и теперь потребители могут использовать разные программы для вычисления срока службы для конкретных условий на рабочих местах. Часть программ бесплатно скачивается и устанавливается на компьютерах пользователей; часть работает онлайн.

К сожалению, есть достоверные данные, которые показывают, что при большой влажности воздуха при защите от газов, которые плохо растворяются в воде, даже последняя версия программы Джерри Вуда MultiVapor (119-01) (соответственно, и остальные, предлагаемые изготовителями СИЗОД) может давать неточный результат. Ниже сравниваются отношения сроков службы (вычисленного к измеренному) у MultiVapor (при её использовании в Японии и Иране), и «вторичной» программы компании 3М. Данные приведены для разных веществ (с разной растворимостью в воде), для разной относительной влажности.

Таблица 6. Влияние влажности воздуха на срок службы (вычисленный и измеренный) противогазных фильтров. Источники информации, приведённой в таблице (последний столбец): (1) - (20-03); (2) - (120-02); (3) - (121-01).

Показанное в таблице сокращение срока службы в 11 раз при защите от циклогексана и росте относительной влажности с 50 до 65% - не предел. При влажности 90% поправочный коэффициент может превышать 20 (124). По данным (125) при влажности 7, 50 и 90% срок службы фильтра при воздействии акрилонитрила изменился: 94, 87 и 16 минут. Аналогично, при испытании одной из моделей фильтров «органические соединения» при воздействии четырёххлористого углерода, срок службы сократился с 47 до 4 минут при росте влажности до 75% (126).

Вероятно, «вторичные» программы, рекомендуемые изготовителями СИЗОД для определения срока службы их продукции, также могут давать не очень точный результат при большой влажности и плохой растворимости газа в воде. Пользователя нередко предупреждают об этом. Если же вещество хорошо растворяется в воде; или при относительной влажности до ~50% - результат вычислений, скорее всего, будет достаточно точный.

В таблице (выше) приводятся данные по вычислениям для циклогексана: даже при относительной влажности воздуха 50% измеренный срок службы оказался на 4% меньше измеренного. Но по данным (127) порог восприятия запаха может быть 900 мг/м3 (при ПДКрз 80 мг/м3). Поэтому, при всех недостатках имеющихся способов составления расписания, периодическая замена фильтра несравненно менее опасна, чем использование субъективной реакции органов чувств (120-03). В (128-01) упомянута разработка противогазного фильтра с индикатором увлажнения сорбента.

Дать подробное описание программ разных производителей СИЗОД сложно, т.к. ведётся непрерывная доработка и улучшение. В целом, программы запрашивают пользователя об условиях на рабочем месте (химический состав воздушных загрязнений, их концентрация; температура и влажность воздуха), расход воздуха (или тяжесть выполняемой работы), какая модель фильтра выбрана. Универсальная программа Вуда (119-02) позволяет вводить данные о параметрах фильтра, что в принципе позволяет использовать её и для изделий российских производителей. Но последние не дают никакой информации о свойствах своей продукции; а у фильтров «с развёрнутой шихтой» площадь поперечного сечения не постоянна, что не соответствует математической модели программы. Кроме того, в MultiVapor используется размер гранул сорбента - эффективный, а не физический (они могут несколько отличаться).

MSA дала возможность пользователям работать и с русифицированным вариантом программы. К сожалению, большинство программ (даже русифицированные) создавалось под условия в основном месте их применения (США), и потому могут не учитывать отличие ПДКрз (РФ) от американских. Их разработчикам следовало бы просто дать возможность пользователю самому вводить значение ПДКрз (как в программе Вуда) - но пока это не произошло. Во многих программах предусмотрена встроенная защита от некоторых возможных ошибок при вводе данных. Например, при попытке вычислить срок службы для большой, мгновенно-опасной концентрации (когда применение фильтрующих СИЗОД запрещено), и при концентрации, не соответствующей виду СИЗОД (применение полумасок ограничено 10 ПДКрз, полнолицевых масок - 50 ПДКрз), может появиться сообщение о недопустимости расчёта в таких условиях, или концентрация газа будет автоматически снижена до приемлемой.

Работа по составлению расписаний в СССР и РФ

В СССР разные заводы изготавливали одинаковые модели СИЗОД. Например, было всего 2 модели полумасок (РПГ-67 и РУ-60М), и несколько видов фильтров. Благодаря очень небольшому числу моделей фильтров, уже в 1974 г. был опубликован каталог со значениями срока службы всех фильтров, для случаев воздействия десятков вредных газов - при концентрациях от 5 до ~ 1000 ПДКрз. В 1982 г. каталог переиздали (26).

Таблица. 7. Фрагмент советского каталога 1982 г. (А - фильтры для защиты от органических соединений, старая классификация; А с/ф, А8 - модели с противоаэрозольным предфильтром; А б/ф - модель без противоаэрозольного предфильтра, с увеличенным количеством сорбента - прим.):

Справочно: люди могут не обнаруживать присутствие в воздухе ацетона, бензола и сероуглерода по запаху при превышении ПДКрз (среднесменной) в, например, 140, 200 и 12 раз. Если бы работа в этом направлении была продолжена (после 1991 г.), то вероятно, что в интернет и/или на CD-дисках распространяли таблицы с более подробной информацией для большего числа веществ, для большего числа разных условий использования, и т.п.