Промышленная пыль
Промышленной пылью называют витающие в воздухе рабочей зоны и медленно оседающие твердые частицы размерами от нескольких десятков до долей микрометра. Пыль представляет собой аэрозоль, в котором воздух является дисперсионной средой, а твердые частицы — дисперсной фазой.
Число производственных процессов, при которых может иметь место интенсивное пылевыделение, чрезвычайно велико. Наиболее пылеопасными являются многие операции на предприятиях горнодобывающей и угольной промышленности, в машиностроении (электросварка, чугуно-, медно- и сталелитейные цехи, особенно обрубные и шлифовальные работы), в фарфоро-фаянсовой, текстильной, мукомольной промышленности и др.
Классификация пыли
Промышленную пыль классифицируют по способу образования, химическому составу и размерам пылевых частиц.
По способу образования:
1) аэрозоль дезинтеграции, когда пыль образуется благодаря механическому воздействию на твердое вещество (дробление, стирание);
2) аэрозоль конденсации, образующийся из паров вещества при их охлаждении (электросварочный аэрозоль, пары окиси цинка, железа и др.).
По химическому составу:
а) растительная (зерновая, мучная, хлопковая и др.);
б) животная (шерстяная, волосяная, кожаная, костяная и др.);
в) белковая (производство белково-витаминных концентратов — БВК).
а) минеральная (кремнеземная, силикатная и др.);
б) металлическая (пыль железа, цинка, свинца и др.);
а) минерально-металлическая (смесь пыли железа и соединений кремния; кварцевой и каменноугольной и др.);
б) смесь органической и неорганической (пыль злаков и почвы, хлопковая и песчаная и др.).
а) видимая — размер пылевых частиц свыше 10 мкм, быстро выпадает из воздуха;
б) микроскопическая — размер пылинок от 10 до 0,25 мкм, медленно выпадает из воздуха;
в) ультрамикроскопическая — размеры пылевых частиц менее 0,25 мкм, длительно витает в воздухе, подчиняясь законам броуновского движения.
Болезни вызываемые пылью
Пыль может оказывать различное действие на организм: раздражающее, аллергизирующее, фиброгенное, токсическое.
В производственных условиях пыль способна приводить к развитию профессиональных заболеваний: пневмокониозов, пылевых бронхитов, бронхиальной астмы. Могут возникать и местные поражения: дерматозы, угри, асбестовые бородавки, конъюнктивиты, риниты. Некоторые виды пыли обладают канцерогенным действием (асбест). Систематическая работа с пылью может привести к повышенной заболеваемости рабочих с временной нетрудоспособностью (простудные заболевания, бронхиты, пневмонии, туберкулез и др.), что связано со снижением общей реактивности организма.
Наибольшей фиброгенной активностью обладают кварцсодержащие пыли, аэрозоли дезинтеграции с размерами пылевых частиц до 5 мкм (особенно опасны фракции 1-2 мкм) и аэрозоли конденсации с частицами менее 0,3-0,4 мкм. Для развития пылевых бронхитов основное значение имеют частицы размером свыше 5 мкм.
Дополнительным фактором, определяющим патологическое действие пыли, является форма пылевых частиц. Пластинчатой формы частицы (слюда, сланцы и некоторые другие) дольше удерживаются в воздухе во взвешенном состоянии, а частицы удлиненной и веретенообразной формы (асбест и др.) проникают в глубокие отделы дыхательных путей и вызывают их травматизацию.
Быстро растворяющиеся пыли хорошо выводятся и оказывают слабое патологическое действие. Плохо растворимые пыли надолго задерживаются в дыхательных путях и оказывают более выраженное действие.
В частности, кварцеодержащая пыль надолго задерживается в дыхательн ых путях, медленно растворяется в биосредах, образуя кремниевую кислоту, которая и является одним из ведущих факторов в развитии силикоза.
Придается значение электрозаряженности пылевых частиц, имеющей значение для стойкости аэрозоля.
Ряд пылей обладает адсорбционными свойствами, пылинки способны нести на себе молекулы газов (СО, СО2, метан), которые могут быть источником интоксикации.
Пыль может быть также носителем микробов, спор, яиц гельминтов.
Для оценки запыленности используется весовой метод. Масса пыли выражается в миллиграммах в 1 м3 воздуха (мг/м3).
Источник
Классификация пыли по происхождению, дисперсии, способу образования.
Производственной пылью называют взвешенные в воздухе, медленно оседающие твердые частицы размерами от нескольких десятков до долей мкм. Пыль представляет собой аэрозоль, т. е. дисперсную систему, в которой дисперсной фазой являются твердые частицы, а дисперсионной средой — воздух.
По своему типу происхождения вся пыль классифицируется:
· органическую пыль (растительную, животную, полимерную),
· неорганическую пыль (минеральную, металлическую),
В зависимости от способа образования различают аэрозоли дезинтеграции и конденсации.
· Аэрозоли дезинтеграции образуются при механическом измельчении, дроблении и разрушении твердых веществ (бурение, размол, взрыв пород и др.), при механической обработке изделий (очистка литья, полировка и др.).
· Аэрозоли конденсации образуются при термических процессах возгонки твердых веществ (плавление, электросварка и др.) вследствие охлаждения и конденсации паров металлов и неметаллов, в частности полимерных материалов — пластмасс, в результате термической обработки которых образуются парогазоаэрозольные смеси, содержащие твердые, жидкие частицы, газы и пары сложного химического состава.
По дисперсности пыли классифицированы на пять групп:
· I очень крупно дисперсная пыль, размеры более 140 мкм;
· II крупнодисперсная пыль (40…140 мкм);
· III – средне дисперсная пыль (10…40 мкм);
· IV мелкодисперсная пыль (1…10 мкм);
· V очень мелкодисперсная пыль (менее 1 мкм).
Физические и химические свойства пыли, от которых зависит его вредное действие на организм.
Наиболее важные физические и химические свойства пылей обуславливаются их дисперсностью, формой частиц, способностью к растворению и химическим составом.
От химического состава пыли зависит ее биологическая активность, в частности то или иное действие на организм человека: токсическое (отравляющее), раздражающее и др.Пыль оказывает вредное действие главным образом на дыхательные пути, вызывая заболевания как их верхних отделов, так и легких, а также действует на кожу и глаза.
При вдыхании пылевых частиц размером 5 мк и более они всецело задерживаются в верхних дыхательных путях, в первую очередь в полости носа. Это вызывает травмирование и раздражение слизистой, которое при дальнейшем развитии процесса переходит в катар, вначале гипертрофический (т. е. с разрастанием ткани), а затем атрофический с заменой мерцательного эпителия плоским и гибелью железистого аппарата. Фильтрующая способность носовой полости поэтому сильно снижается, а в далеко зашедших случаях вовсе исчезает. Постепенно под влиянием длительного воздействия различных видов пылей развиваются хронические воспалительные процессы и на других участках дыхательных путей (риниты, фарингиты, трахеиты, бронхиты). Некоторые виды пыли, обладающие большой химической активностью (хром, мышьяк), могут при длительном воздействии вызвать изъязвление и прободение носовой перегородки.
Пыль, проникшая глубоко в дыхательные пути, может привести к развитию в них специфического заболевания — пневмокониоза, сущность которого заключается в развитии фиброза, т. е. замещения легочной ткани соединительной тканью.
· силикоз, вызываемый воздействием пыли, содержащей свободную кристаллическую двуокись кремния SiO2;
· силикатоз, вызываемый воздействием пыли, содержащей двуокись кремния в связанном состоянии (силикаты — пыль асбеста, талька);
· антракоз — пневмокониоз, вызываемый воздействием угольной пыли;
· сидероз — пневмокониоз, вызываемый, например, пылью железа.
Твердые пылинки с острыми краями могут вызвать травмы глаз. Запыление глаз приводит к развитию конъюктивита и изменению роговицы.
Источник
1.1. Классификация производственной пыли
Пыль – понятие, характеризующее физическое состояние вещества, а именно раздробленность его на мельчайшие частицы. Взвешенные в воздухе твердые частицы представляют собой дисперсную систему, в которой дисперсной фазой являются твердые частицы, а дисперсионной средой – воздух. Дисперсную систему взвешенных твердых частиц в воздухе, т. е. пыль, называют аэрозолем. Если в воздухе взвешены однородные по своим физико-химическим свойствам частицы, систему называют моногенной, или однофазной; если пылевые частицы, взвешенные в воздухе различны по своим физико-химическим свойствам, система носит название гетерогенной, или многофазной.
С гигиенической точки зрения аэрозоли, для которых характерно токсическое действие вследствие их химических свойств (например, аэрозоли свинца, окиси цинка, мышьяка и многие другие), относят к промышленным ядам.
По характеру веществ, из которых пыль образовалась, известна следующая классификация:
растительная пыль (древесная, хлопковая и др.);
животная (шерстяная, костяная и др.);
искусственная органическая (пластмассовая и др.).
минеральная (кварцевая, силикатная и др.);
металлическая (железная, алюминиевая и др.);
Смешанная пыль (пыль при шлифовке металла, при зачистке литья и др.).
Однако такая классификация пыли недостаточна для ее гигиенической оценки. Для этой цели пользуются классификацией пыли по ее дисперсности и способу образования и соответственно различают аэрозоли дезинтеграции и аэрозоли конденсации.
Аэрозоли дезинтеграцииобразуются при добавлении какого-либо твердого вещества, например в дезинтеграторах, дробилках, мельницах, при бурении и других процессах. При этом чем тверже тело, тем меньше размеры образующихся частиц. Аэрозоли дезинтеграции в значительной мере состоят из пылинок больших размеров, хотя в их состав входят также ультрамикроскопические частицы.
Аэрозоли конденсацииобразуются из паров металлов, металлоидов и их соединений, которые при охлаждении превращаются твердые частицы. Например, в воздухе конденсируются пары цинка и алюминия при их плавлении, пары металлов при электросварке. При этом размеры пылевых частиц значительно меньше, чем при образовании аэрозолей дезинтеграции.
Частицы аэрозолей дезинтеграции и конденсации различаются также тем, что первые имеют всегда неправильную форму, представляются в виде обломков, а вторые – вид рыхлых агрегатов, состоящих из отдельных частиц правильной кристаллической или шарообразной формы.
Исследователь Н. А. Фукс выделяет две группы аэрозолей по их дисперсности:
Пыль – к ней относятся все твердые частицы, образующиеся при дезинтеграции, независимо от их размеров и включающие пылинки субмикроскопического размера;
Дымы – к ним относятся конденсационные аэрозоли с твердой дисперсной фазой. К дымам можно также отнести аэрозоли, образующиеся при неполном сгорании топлива, дым хлористого аммония и др. [Аллергия. Здоровье. 2003 г, №5, с. 72 — 79]
1.2. Физические и химические свойства пыли и их гигиеническая оценка
Гигиеническое значение промышленных аэрозолей с твердой фазой обусловливается их физическими и химическими свойствами, из которых наиболее важными являются дисперсность, форма частиц, их консистенция, электрический заряд, растворимость, химический состав. С некоторыми из указанных свойств связана взрывчатость пыли.
Для гигиенической оценки пыли важным признаком является степень дисперсности ее, или размеры пылевых частиц, так как с этим связана как длительность пребывания взвешенной пылевой частицы в воздушной среде, так и глубина проникновения в дыхательные пути, патогенность и физико-химическая активность, электрозаряд частиц и другие свойства.
Дисперсность и поведение пылевых частиц в воздухе. Микроскопические частицы размером от 200 до 0,1 мк, как и все прочие тела подчиняются закону тяготения. Но вследствие относительно большой поверхности на единицу массы они испытывают большое сопротивление воздуха и поэтому не оседают с постоянной скоростью по закону Стокса. В начале падения сила тяжести уравновешивает сопротивление воздуха, дальнейшее увеличение скорости падения вследствие этого прекращается и микроскопическая частица оседает с постоянной незначительной скоростью, измеряемой сантиметрами или миллиметрами в час. Сопротивление воздуха при движении в нем частицы изменяется в зависимости от ее размеров и формы, скорости ее оседания и подвижности воздуха.
Скорость падения кварцевой частицы в неподвижном воздухе в зависимости от размеров показана в табл. 1. Как видно из таблицы 1, в неподвижном воздухе кварцевые частицы диаметром 10 мк оседают медленно, а частицы менее 0,1 мк практически не оседают и находятся в постоянном броуновском движении. Таким образом, чем меньше размер пылевых частиц, тем дольше они задерживаются взвешенными в воздухе, следовательно, тем больше возможность попадания их в дыхательные пути. Некоторые изменения скорости оседания пылевых частиц возникают в связи с процессом флокуляции. Это имеет значение в основном для аэрозолей конденсации, которые даже в неподвижном воздухе благодаря энергичному броуновскому движению часто сталкиваются друг с другом, агрегируются и виде хлопьев выпадают из воздуха.
Скорость оседания кварцевой частицы
в неподвижном воздухе
Диаметр пылевой частицы, мк
Аэрозоли дезинтеграции не поддаются агрегированию главным образом вследствие относительно больших размеров частиц; более того, пылевые частицы в них могут приобретать меньшие размеры.
Сказанное иллюстрируется рис. 1, аиб: аэрозоли конденсации окиси магния минимальных размеров с течением времени превращаются в хлопья, а аэрозоли дезинтеграции мела в виде хлопьев – в мельчайшие пылевые частицы.
Рис. 1.1. Изменение размера пылевых частиц
Влияние движения воздуха незначительно. Увлажнение воздуха оказывает эффективное влияние на флокуляцию лишь в том случае, если оно интенсивное.
Исследования показали, что аэрозоли дезинтеграции малого диаметра могут флокулироваться при наличии в воздухе водяных аэрозолей размером 0,55 – 0,4 мк в количестве, значительно превышающем количество твердых аэрозолей.
Степень дисперсности промышленных аэрозолей зависит прежде всего от способа их образования.
Свежеполученные аэрозоли конденсации (дымы) имеют размеры частиц меньше 1 мк. Величина частиц аэрозолей дезинтеграции (пыль) зависит от вещества, из которого они получены, интенсивности дезинтеграции и возраста аэрозолей.
Чем тверже вещество, чем интенсивнее дезинтеграция и чем больше возраст аэрозолей, тем больше пыли и тем выше степень дисперсности ее частиц (табл. 2).
Степень дисперсности пылевых частиц при различных процессах обработки
Соотношение размеров пылевых частиц
Металлическая и минеральная
Дисперсность и задержка пыли в органах дыхания. Задержка пылевых частиц в дыхательных путях зависит от их дисперсности (табл. 3). Общий процент числа задержанных в организме пылевых частиц тем выше, чем больше их размер. Это особенно заметно в отношении задержки пыли в верхних дыхательных путях. В альвеолах наиболее высок процент задержки пылевых частиц размером около 1 мк. Однако в абсолютных величинах выше количество задержанных в альвеолах частиц, размеры которых меньше 1 мк, так как они преобладают среди взвешенных в воздухе частиц.
Некоторое значение для задержки пыли в организме имеет тип дыхания. По данным Е. А. Вигдорчик, частицы диаметром менее 1 мк меньше задерживаются при дыхании через нос и больше при дыхании через рот; фракции в 1,3 мк задерживаются больше при носовом дыхании, а фракции в 3 мк и больше задерживаются примерно одинаково при дыхании через рот и нос. [«Гигиена труда» Навроцкий В. К., 1984 г. с. 140 — 148]
Задержка в организме пылевых частиц каолина в зависимости от размеров.
Диаметр частиц, мк
Задержка в верхних дыхательных путях, %
Задержка в альвеолах, %
Размеры частиц, обнаруженные в легких людей, умерших от силикоза
Диаметр частиц, мк
В первом случае, %
Во втором случае,
Такие же примерно соотношения размеров пылевых частиц, найденных в легких умерших, работавших на пыльных производствах, но не болевших силикозом. На основании данных о поведении пыли в воздухе и ее задержке в органах дыхания в связи с дисперсностью можно сделать вывод, что гигиеническое значение практически имеют пылевые частицы размером 5 мк и меньше. В опытах с введением в легкие интратрахеально одинакового по весу количества кварцевой пыли разной дисперсности показано, что наибольшей фиброгенной активностью обладают пылевые частицы размером 1 – 2 мк. Это объясняется тем, что частицы значительных размеров попадают в легкие в небольшом количестве и задерживаются в альвеолах. Частицы же размером менее 1 мк легко транспортируются из альвеол пылевыми клетками в лимфатические узлы и, не задерживаясь в них, удаляются из организма. Частицы величиной 1 – 2 мк легко транспортируются по лимфатическим путям и долго задерживаются в лимфатических узлах. На основании этих опытов, по-видимому, можно сделать вывод, что так называемая ультрамикроскопическая пыль (размером 0,1 мк и меньше) малопатогенна.
Гарднер, например, не мог получить у животных фиброза легких при введении пыли с размером частиц 20 Å (0,002 мк). Приведенные данные о фиброгенной активности пыли в связи с ее дисперсностью следует иметь в виду при гигиенической оценке пылевого фактора на производстве.
Форма и консистенция пылевых частиц.Как уже указывалось выше, аэрозоли дезинтеграции имеют неправильную форму и представляют по существу обломки в виде пластинок, глыбок, многогранников, вытянутых волокон с острыми зазубренными, иногда сглаженными краями (рис. 2). [«Наука и жизнь», 1996 г. №9,с. 59 — 65]
Рис. 1.2. Электронная микрофотограмма пыли. А – аморфная пыль кремния; Б – кварца; В – тридимита; Г – кристаболита.
Аэрозоли конденсации представляют собой чаще всего рыхлые агрегаты, состоящие из кристаллов или частиц шарообразной формы. От формы пылевой частиц зависит скорость ее оседания. Частица неправильной формы оседает медленно, так как она падает всегда в положении наибольшей своей поверхности, встречающей наибольшее сопротивление воздуха.
О роли формы пылевой частицы в патогенезе пылевых заболеваний не достаточной ясности. Старое представление о том, что острые края пылевой частицы травмируют легочную ткань и приносят больше вреда, не доказано. Такое представление можно было бы допустить, если бы пылевая частица имела значительную массу.
Нет также основания придавать какое-либо значение консистенции пылевой частиц. Об этом свидетельствует известный факт, что пыль корунда – вещества, значительно более твердого, чем многие минералы (кроме алмаза), не является агрессивной в биологическом отношении.
Электрические свойства пыли. Пылевые частицы, взвешенные в воздухе, несут как положительный, так и отрицательный заряд независимо от химических свойств первичного вещества.
Как видно из таблицы 5, почти все пылевые частицы имеют заряд, причем количество частиц с отрицательным и положительным зарядом почти одинаково. Обращает на себя внимание устойчивость заряженных частиц. Так, в забое до начала бурения, где работали минимум 8 часов, общая заряженность очень высока и преобладают отрицательные заряды. Какие же данные получены через 3 часа после взрывных работ. Это, возможно, указывает на меньшую устойчивость положительных частиц. Пылевые частицы больших размеров могут иметь несколько элементарных зарядов, а малые – обычно 1 элементарный заряд.
Биологическое и гигиеническое значение электрозаряженности пыли почти не изучены. Имеются указания на то, что процент задержки в дыхательных путях электрозаряженной пыли в 2 – 3 раза больше, чем нейтральной. Показано, что биполярно электрозаряженная пыль более фиброгенна, чем нейтральная. По-видимому, характер заряда может иметь значение для фагоцитоза пыли. Возможно также, что знак заряда играет определенную роль при осаждении пыли из воздуха распыленной водой, поскольку водяные аэрозоли также несут на себе электрозаряд.
Химический состав пыли.Для гигиенической оценки пыли важно знать ее химический состав, от которого зависит биологическая активность, в частности фиброгенное, аллергенное, токсическое и раздражающее действие. Фиброгенность пыли зависит главным образом от содержания в ней свободной двуокиси кремния (SiO2).
Пыль, образующаяся в производстве огнеупорного кирпича, содержит 98% свободной двуокиси кремния, формовочная земля в чугунолитейных цехах – 60 – 80 %, железная руда – до 30 %, вмещающие ее породы – кварцит – содержат до 70 %; почти все вмещающие породы угольных пластов Донбасса содержат больше 10 % свободной двуокиси кремния. Чем больше содержание в пыли свободной двуокиси кремния, тем более она агрессивна. Ряд видов пыли обладает аллергенными свойствами, вызывая такие заболевания, как носовая и бронхиальная астма. К аллергенам относятся, например, пыль ипекакуаны, канифоли, кожи, льна, муки, перламутра, пихты, рисовой муки, соломы, сосны, сухих спор хлебной головни, хлопка, шерсти, шелка, хрома. Общеизвестно, что к аллергенам существует индивидуальная чувствительность, поэтому не все соприкасающиеся с указанными видами пыли заболевают носовой или бронхиальной астмой. [Здоровье, 2003 – 2004, с. 73 — 76]
Электрозаряженность пылевых частиц в производственных условиях
Источник
