Опасные и вредные производственные факторы. Общие понятия.

 

В процессе жизнедеятельности человек подвергается воздей­ствию различных опасностей, под которыми обычно понимают явления, процессы, объекты, способные в определенных услови­ях наносить ущерб здоровью человека непосредственно или кос­венно, т.е. вызывать различные нежелательные последствия.

Человек подвергается воздействию опасностей и в своей тру­довой деятельности. Эта деятельность осуществляется в про­странстве, называемом производственной средой.  В условиях производства на человека в основном действуют техногенные, т.е. связанные с техникой, опасности, которые принято называть опасными и вредными производственными факторами.

Опасным производственным фактором (ОПФ) называется та­кой производственный фактор, воздействие которого на рабо­тающего в определенных условиях приводит к травме или к другому внезапному резкому ухудшению здоровья. Травма — это повреждение тканей организма и нарушение его функций внешним воздействием. Травма является результатом несчаст­ного случая на производстве, под которым понимают случай воздействия опасного производственного фактора на работаю­щего при выполнении им трудовых обязанностей или заданий руководителя работ.

Вредным производственным фактором (ВПФ) называется та­кой производственный фактор, воздействие которого на рабо­тающего в определенных условиях приводит к заболеванию или

снижению трудоспособности. Заболевания, возникающие под действием вредных производственных факторов, называются профессиональными.

К опасным производственным факторам следует отнести, например:

• электрический ток определенной силы;

• раскаленные тела;

• возможность падения с высоты самого работающего либо различных деталей и предметов;

• оборудование,   работающее   под  давлением   выше   атмо­сферного, и т.д. К вредным производственным факторам относятся:

• неблагоприятные метеорологические условия;

• запыленность и загазованность воздушной среды;

• воздействие шума, инфра- и ультразвука, вибрации;

• наличие электромагнитных полей, лазерного и  ионизи­рующих излучений и др.

Все опасные и вредные производственные факторы в соот­ветствии с ГОСТ 12.0.003-74 подразделяются на физические, хи­мические, биологические и психофизиологические.

К физическим факторам относят электрический ток, кинети­ческую энергию движущихся машин и оборудования или их час­тей, повышенное давление паров или газов в сосудах, недопус­тимые уровни шума, вибрации, инфра- и ультразвука, недоста­точную освещенность, электромагнитные поля, ионизирующие излучения и др.

Химические факторы представляют собой вредные для орга­низма человека вещества в различных состояниях.

Биологические факторы — это воздействия различных микро­организмов, а также растений и животных.

Психофизиологические факторы — это физические и эмоцио­нальные перегрузки, умственное перенапряжение, монотонность труда.

Четкой границы между опасным и вредным производствен­ными факторами часто не существует. Рассмотрим в качестве примера воздействие на работающего расплавленного металла. Если человек попадает под его непосредственное воздействие (термический ожог), это приводит к тяжелой травме и может за­кончиться смертью пострадавшего. В этом случае воздействие расплавленного металла на работающего является согласно оп­ределению опасным производственным фактором.

Если же человек, постоянно работая с расплавленным метал­лом, находится под действием лучистой теплоты, излучаемой этим источником, то под влиянием облучения в организме проис­ходят биохимические сдвиги, наступает нарушение деятельности сердечно-сосудистой и нервной систем. Кроме того, длительное воздействие инфракрасных лучей вредно влияет на органы зре­ния — приводит к помутнению хрусталика. Таким образом, во втором случае воздействие лучистой теплоты от расплавленного металла на организм работающего является вредным производ­ственным фактором.

Состояние условий труда, при котором исключено воздействие на работающих опасных и вредных производственных факторов, называется безопасностью труда. Безопасность жизнедеятельно­сти в условиях производства имеет и другое название — охрана труда. В настоящее время последний термин считается устарев­шим, хотя вся специальная отечественная литература, изданная приблизительно до 1990 г., использует именно его.

Охрана труда определялась как система законодательных ак­тов, социально-экономических, организационных, технических, гигиенических и лечебно-профилактических мероприятий и средств, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности в процессе труда.

Будучи комплексной дисциплиной, «Охрана труда» включала следующие разделы: производственная санитария, техника безо­пасности, пожарная и взрывная безопасность, а также законода­тельство по охране труда. Кратко охарактеризуем каждый из этих разделов.

Производственная санитария — это система организационных мероприятий и технических средств, предотвращающих или уменьшающих воздействие на работающих вредных производст­венных факторов.

Техника безопасности — система организационных мероприя­тий и технических средств, предотвращающих воздействие на работающих опасных производственных факторов.

Пожарная и взрывная безопасность — это система организа­ционных и технических средств, направленных на профилак­тику и ликвидацию пожаров и взрывов, ограничение их послед­ствий.

Законодательство по охране труда составляет часть трудового законодательства.

Одна из самых распространенных мер по предупреждению неблагоприятного воздействия на работающих опасных и вред­ных производственных факторов — использование средств кол­лективной и индивидуальной защиты. Первые из них предна­значены для одновременной защиты двух и более работающих, вторые — для защиты одного работающего. Так, при загрязне­нии пылью воздушной среды в процессе производства в качест­ве коллективного средства защиты может быть рекомендована общеобменная приточно-вытяжная вентиляция, а в качестве ин­дивидуального — респиратор.

Введем понятие основных нормативов безопасности труда. Как уже сказано выше, при безопасных условиях труда исклю­чено воздействие на работающих опасных и вредных производ­ственных факторов. Всегда ли в условиях реального производст­ва можно так организовать технологический процесс, чтобы значения воздействующих на работающих опасных и вредных производственных факторов равнялись нулю (чтобы на рабо­тающих не действовали опасные и вредные производственные факторы)?

Эта задача в принципе эквивалентна задаче создания безо­пасной техники, т. е. достижения абсолютной безопасности тру­да. Однако абсолютная безопасность либо технически недости­жима, либо экономически нецелесообразна, так как стоимость разработки безопасной техники обычно превышает эффект от ее применения. Поэтому при разработке современного оборудова­ния стремятся создать максимально безопасные машины, обору­дование, установки и приборы, т. е. свести риск[1] при работе с ними к минимуму. Однако этот параметр не может быть сведен к нулю.

Существующие нормативы безопасности делятся на две большие группы: предельно допустимые концентрации (ПДК), ха­рактеризующие безопасное содержание вредных веществ хими­ческой и биологической природы в воздухе рабочей зоны, а также предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия различ­ных опасных и вредных производственных факторов физической природы (шум, вибрация, ультра- и инфразвук, электромагнит­ные поля, ионизирующие излучения и т.д.).

По особому нормируются психофизиологические опасные и вредные производственные факторы. Они могут быть охаракте­ризованы параметрами трудовых (рабочих) нагрузок и (или) по­казателями воздействия этих нагрузок для человека.

В практических целях нормативы безопасности применяются следующим образом. Предположим, нужно определить, является ли безопасным для работающих воздух рабочей зоны, в котором содержатся пары бензина. По нормативным документам (ГОСТ 12.1.005-88 «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования») находят, что величина предельно допус­тимой (безопасной) концентрации (ПДК) этого вещества со­ставляет 100 мг/м3. Если действительная концентрация бензина в воздухе не превышает этого значения (например, составляет 90 мг/м3), то такой воздух является безопасным для работающих. В противном случае необходимо применить специальные меры для снижения повышенной концентрации паров бензина до безопасного значения (например, используя общеобменную приточно-вытяжную вентиляцию).

Таким же образом для характеристики безопасности при воз­действии опасных и вредных производственных факторов физи­ческой природы используют понятие предельно допустимого уровня (ПДУ) этого фактора. Если нужно, например, опреде­лить безопасные допустимые уровни напряжения и тока, то по справочной литературе[2] находят интересующие значения. Так, для переменного тока частотой 50 Гц (промышленная частота) при продолжительности воздействия на организм человека свы­ше 1 с эти значения составят: напряжение (У) — 36В, ток (У) — 6 мА (1 мА = 10'3А). Действие на организм человека электриче­ского тока с параметрами, превышающими указанные значения, опасно.

Далее рассмотрим влияние основных опасных и вредных факторов, действующих в условиях производства на организм человека.

 

Контрольные вопросы

1. Дать определение понятий «опасный производственный фактор» (ОПФ) и «вредный производственный фактор» (ВПФ). Существует ли между ними четкая граница?

2. Как подразделяются опасные и вредные производственные факторы?

3. Дать определение понятий «безопасность труда», «произ­водственная санитария», «техника безопасности», «пожар­ная и взрывная безопасность».

4. Что такое средства коллективной и индивидуальной защиты?

5. Какие основные нормативы безопасности труда вы знаете?

 

Влияние на организм человека метеорологических условий

 

14.1. Основные параметры микроклимата в производственных помещениях

В. процессе труда в производственном помещении человек находится под влиянием определенных метеорологических усло­вий, или микроклимата — климата внутренней среды этих по­мещений. К основным нормируемым показателям микроклима­та воздуха рабочей зоны[3] относятся температура (t, °С), относи­тельная влажность (φ, %), скорость движения воздуха (V, м/с). Существенное влияние на параметры микроклимата и состояние человеческого организма оказывает также интенсивность тепло­вого излучения (I, Вт/м2) различных нагретых поверхностей, температура которых превышает температуру в производствен­ном помещении.

Относительная влажность воздуха представляет собой отноше­ние фактического количества паров воды в воздухе при данной температуре D (г/м3) к количеству водяного пара, насыщающего воздух при этой температуре, dq (г/м3): φ =  D / D0  • 100%.

Если в производственном помещении находятся различные источники тепла, температура которых превышает температуру человеческого тела, то тепло от них самопроизвольно переходит к менее нагретому телу, т. е. к человеку. Известно, что различа­ют три принципиально разных элементарных способа распространения тепла: теплопроводность, конвекцию и тепловое из­лучение.

Теплопроводность представляет собой перенос тепла вследст­вие беспорядочного (теплового) движения микрочастиц (атомов, молекул или электронов), непосредственно соприкасающихся друг с другом. Конвекцией называется перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газа или жидкости. Тепловое излучение — это процесс распространения электромагнитных колебаний с различной длиной волны, обу­словленный тепловым движением атомов или молекул излучаю­щего тела. В реальных условиях тепло передается не каким-либо одним из указанных выше способов, а комбинированным.

Тепло, поступающее в производственное помещение от раз­личных источников, влияет на температуру воздуха в нем. В производственных помещениях с большим тепловыделением приблизительно 2/3 тепла поступает за счет излучения, а прак­тически все остальное количество приходится на долю конвек­ции. Количество тепла, переданного окружающему воздуху кон­векцией (QK, Вт), при непрерывном процессе теплоотдачи может быть рассчитано по закону теплоотдачи Ньютона, который для непрерывного процесса теплоотдачи записывается в виде:

Источником теплового излучения в производственных усло­виях является расплавленный или нагретый металл, открытое пламя, нагретые поверхности оборудования.

Количество тепла, переданного посредством излучения (QИ, Дж) от более нагретого твердого тела с температурой Т1К к ме­нее нагретому телу с температурой Т2 К, определяется по урав­нению:

Человек в процессе труда постоянно находится в состоянии теплового взаимодействия с окружающей средой. Для нормаль­ного протекания физиологических процессов в организме чело­века требуется поддержание практически постоянной темпера­туры его внутренних органов (приблизительно 36,6°С). Способ­ность человеческого организма к поддержанию постоянной температуры носит название терморегуляции. Терморегуляция достигается отводим выделяемого организмом тепла в процессе жизнедеятельности в окружающее пространство.

Величина тепловыделения организмом человека зависит от степени его физического напряжения и параметров микроклимата в производственном помещении и составляет в состоянии покоя 85 Вт, возрастая до 500 Вт при тяжелой физической работе.

Теплоотдача от организма человека в окружающую среду происходит следующими путями; в результате теплопроводности через одежду (QT); конвекции тела (QK), излучения на окружаю­щие поверхности (QH), испарения влаги с поверхности кожи (Qисп), а также за счет нагрева выдыхаемого воздуха (QB) т.е.:

Представленное уравнение носит название уравнения теплового баланса. Вклад перечисленных выше путей передачи тепла  непостоянен и зависит от параметров микроклимата в производственном помещении, а также от температуры окружающих человека поверхностей (стен, потолка, оборудования и др.). Если  температура этих поверхностей ниже температуры человеческого тела, то теплообмен излучением идет от организма человека к холодным поверхностям. В противном случае теплообмен осуществляется в обратном направлении — от нагретых поверхностей к человеку. Теплоотдача конвекцией зависит от температуры воздуха в помещении и скорости его движения на рабочем  месте, а отдача теплоты путем испарения — от относительной  влажности и скорости движения воздуха. Основную долю в процессе отвода тепла от организма человека (порядка 90% общего количества тепла) вносят излучение, конвекция и испарение.

Нормальное тепловое самочувствие человека при выполнении им работы любой категории тяжести достигается при соблюдении теплового баланса, уравнение которого приведено выше. Рассмот­рим, как влияют основные параметры микроклимата на теплоот­дачу от организма человека в окружающую среду.

Влияние температуры окружающего воздуха на человеческий организм связано в первую очередь с сужением или расширени­ем кровеносных сосудов кожи. Под действием низких темпера­тур воздуха кровеносные сосуды кожи сужаются, в результате чего замедляется поток крови к поверхности тела и снижается теплоотдача от поверхности тела за счет конвекции и излучения. При высоких температурах окружающего воздуха наблюдается обратная картина: за счет расширения кровеносных сосудов ко­жи и увеличения притока крови существенно увеличивается те­плоотдача в окружающую среду.

Повышенная влажность (φ>85%) затрудняет теплообмен ме­жду организмом человека и внешней средой вследствие умень­шения испарения влаги с поверхности кожи, а низкая влажность (φ<20%) приводит к пересыханию слизистых оболочек дыха­тельных путей. Движение воздуха в производственном помеще­нии улучшает теплообмен между телом человека и внешней сре­дой, но излишняя скорость движения воздуха (сквозняки) по­вышает вероятность возникновения простудных заболеваний.

Постоянное отклонение от нормальных параметров микро­климата приводит к перегреву или переохлаждению человече­ского организма и связанным с ними негативным последствиям: при перегреве — к обильному потоотделению, учащению пульса и дыхания, резкой слабости, головокружению, появлению судо­рог, а в тяжелых случаях — возникновению теплового удара. При переохлаждении возникают простудные заболевания, хро­нические воспаления суставов, мышц и др.

Для исключения перечисленных выше негативных последст­вий необходимо правильно выбирать параметры микроклимата в производственных помещениях.

В отечественных нормативных документах введены понятия оптимальных и допустимых параметров микроклимата. Опти­мальными микроклиматическими условиями являются такие соче­тания количественных параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспе­чивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуля­ции. Они обеспечивают ощущение теплового комфорта и созда­ют предпосылки для высокого уровня работоспособности.

Допустимыми условиями являются такие сочетания количест­венных параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать прехо­дящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма, сопровождающиеся напряже­нием механизмов терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает повреждений или нарушений состояния здоровья, но могут наблюдаться ухудшение самочувствия и снижение ра­ботоспособности .

В ГОСТе 12. 1.005-88 «Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования» представлены оптимальные и до­пустимые параметры микроклимата в производственном поме­щении в зависимости от тяжести выполняемых работ, количест­ва избыточного тепла в помещении и сезона (времени года).

В соответствии с этим ГОСТом различают холодный и пере­ходный периоды года (со среднесуточной температурой наруж­ного воздуха ниже +10°С), а также теплый период года (с тем­пературой + 10°С и выше). Все категории выполняемых работ подразделяются на: легкие (энергозатраты до 172 Вт), средней тяжести (энергозатраты до 172—293 Вт) и тяжелые (энергозатра­ты более 293 Вт). По количеству избыточного тепла все произ­водственные помещения делятся на помещения с незначительны­ми избытками явной теплоты[4] ((Qят ≤23,2Дж/м3ּс) и помещения со значительным избытком явной теплоты ((Qят > 23,2Дж/м3ּс). Про­изводственные помещения с незначительными избытками явной теплоты относятся к «холодным цехам», а со значительными — к «горячим».

В качестве примера определим оптимальные и допустимые параметры микроклимата на постоянных рабочих местах исходя из следующих показателей: категория работ — тяжелая, период года — холодный, помещения — с незначительным избытком явной теплоты.

По ГОСТу 12.1.005-88 находим следующие параметры мик­роклимата:

При постоянном тепловом облучении человеческого орга­низма наступают нарушения в деятельности его основных сис­тем и в первую очередь сердечно-сосудистой и нервной систем. Предельно допустимый уровень (нормируемое значение) интенсивности теплового излучения при облучении поверхности тела:     

Для поддержания нормальных параметров микроклимата в рабочей зоне применяют следующие основные мероприятия: механизацию и автоматизацию технологических процессов, за­щиту от источников теплового излучения, устройство систем вентиляции, кондиционирования воздуха и отопления.

Кроме того, важное значение имеет правильная организация труда и отдыха работников, выполняющих трудоемкие работы или работы в горячих цехах. Для этих категорий работников устраивают специальные места отдыха в помещениях с нормальной температурой, оснащенных системой вентиляции и снабже­ния питьевой водой.

Рассмотрим более подробно перечисленные мероприятия.  Механизация и автоматизация производственного процесса позволяют либо резко снизить трудовую нагрузку на работающих  (массу поднимаемого и перемещаемого вручную груза, расстояние перемещения груза, уменьшить переходы, обусловленные технологическим процессом, и др.), либо вовсе убрать человека из производственной среды, переложив его трудовые функции  на автоматизированные машины и оборудование. Однако автоматизация технологических процессов требует значительных экономических затрат, что затрудняет внедрение указанных мероприятий в производственную практику.

Для защиты от теплового излучения используют различные теплоизолирующие материалы, устраивают теплозащитные экра­ны и специальные системы вентиляции (воздушное душирование). Перечисленные выше средства защиты носят обобщающее понятие теплозащитных средств. Теплозащитные средства долж­ны обеспечивать тепловую облученность на рабочих местах не бо­лее 350 Вт/м2 и температуру поверхности оборудования не выше 35°С при температуре внутри источника тепла до 100°С и не выше 45°С — при температуре внутри источника тепла выше 100°С.

Основным показателем, характеризующим эффективность теплоизоляционных материалов, является низкий коэффициент теплопроводности[5], который составляет для большинства из них 0,025-0,2 Вт/м·К.

Для теплоизоляции используют различные материалы, на­пример, асбестовую ткань и картон, специальные бетон и кир­пич, минеральную и шлаковую вату, стеклоткань, углеродный войлок и др. Так, в качестве теплоизоляционных материалов для трубопроводов пара и горячей воды, а также для трубопро­водов холодоснабжения, используемых в промышленных холодильниках, могут быть использованы материалы из минеральной ваты.

Теплозащитные экраны используют для локализации источников теплового излучения, снижения облученности на рабочих местах, а также для снижения температуры поверхностей, окру­жающих рабочее место. Часть теплового излучения экраны от­ражают, а часть поглощают.

Для количественной характеристики защитного действия экрана используют следующие показатели: кратность ослабле­ния теплового потока (т), а также эффективность действия эк­рана (ηэ). Эти характеристики выражаются следующими зави­симостями:

Таким образом, показатель т определяет, во сколько раз первоначальный тепловой поток на рабочем месте превышал те­пловой поток на рабочем месте после установки экрана, а пока­затель  какая часть из первоначального теплового потока доходит до рабочего места, защищенного экраном. Эффектив­ность т)э для большинства экранов лежит в пределах 50—98,8%.

Различают теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие экраны. Теплоотражающие экраны изготавливаются из алюминия или стали, а также фольги или сетки на их основе. Теплопоглощающие экраны представляют собой конструкции из огнеупорного кирпича (типа шамота), асбестового картона или стекла (прозрачные экраны). Теплоотводящие экраны — это по­лые конструкции, охлаждаемые изнутри водой.

Своеобразным теплоотводящим прозрачным экраном служит так называемая водяная завеса, которую устраивают у техноло­гических отверстий промышленных печей и через которую вво­дят внутрь печей инструменты, обрабатываемые материалы, за­готовки и др.

 

14.2. Создание требуемых параметров

микроклимата в производственных помещениях

Для создания требуемых параметров микроклимата в произ­водственном помещении применяют системы вентиляции и кондиционирования воздуха, а также различные отопительные устройства. Вентиляция представляет собой смену воздуха в по­мещении, предназначенную поддерживать в нем соответствую­щие метеорологические условия и чистоту воздушной среды.

Вентиляция помещений достигается удалением из них нагре­того или загрязненного воздуха и подачей чистого наружного воздуха. Поскольку в данной главе рассматриваем системы вен­тиляции, предназначенные для обеспечения заданных метеоро­логических условий, рассмотрим общеобменную вентиляцию, которая осуществляет смену воздуха во всем помещении. Другие типы вентиляции рассмотрены далее.

Общеобменная вентиляция предназначена для поддержания требуемых параметров воздушной среды во всем объеме помеще­ния. Схема такой системы вентиляции представлена на рис. 14.1.

Для эффективной работы системы общеобменной вентиляции при поддержании требуемых параметров микроклимата количест­во воздуха, поступающего в помещение (1пр), должно быть прак­тически равно количеству воздуха, удаляемого из него (lвыт).

Количество приточного воздуха, требуемого для удаления из­бытков явной теплоты из помещения (СИзб> кДж/ч), определяет­ся выражением:

где: Lnp — требуемое количество приточного воздуха, м3/ч; С — удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении, равная 1 кДж/(кгּград); рпр — плотность приточного воздуха, кг/м3; tвьп. — температура удаляемого воздуха, °С; Гпр — температура приточного воздуха, °С.

Для эффективного удаления избытков явной теплоты темпе­ратура приточного воздуха должна быть на 5—8°С ниже темпе­ратуры воздуха в рабочей зоне.

Количество приточного воздуха, необходимого для удаления влаги, выделившейся в помещении, рассчитывают по формуле:

где обп - масса водяных паров, выделяющихся в помещении, г/ч; авыт — содержание влаги в удаляемом из помещения воздухе, г/кг; dnpmсо­держание влаги в наружном воздухе, г/кг; рпр - плотность приточного воздуха, кг/м3.

При одновременном выделении в производственном поме­щении паров влаги и избыточной теплоты последовательно проводят расчет по формулам (14.1) и (14.2) и в качестве искомого результата используют большее из полученных значений.

По способу перемещения воздуха вентиля­ция может быть как естественной, так и с механическим побуж­дением, возможно также сочетание этих двух способов: При ес­тественной вентиляции воздух перемещается за счет разности температур в помещении и наружного воздуха, а также в резуль­тате ветрового давления (действия ветра). Способы естественной вентиляции: инфильтрация, проветривание, аэрация, с исполь­зованием дефлекторов.

При механической вентиляции воздух перемещается с помо­щью специальных воздуходувных машин-вентиляторов, создаю­щих определенное давление и служащих для перемещения воз­духа в вентиляционной сети. Чаще всего на практике использу­ют осевые и радиальные вентиляторы.

По месту действия вентиляция бывает общеобмен­ной и местной. Общеобменная вентиляция обеспечивает поддер­жание требуемых параметров воздушной среды во всем объеме помещения, а местная — в определенной его части.

Воздух, всасываемый вентиляторами из атмосферы, после очистки и подогрева поступает в специальные каналы, называе­мые воздуховодами, и разводится по производственному поме­щению. Такая вентиляция называется приточной. Нагретый воз­дух из помещения, содержащий водяные пары, отводится из по­мещения с помощью системы вытяжной вентиляции.

Приточная и вытяжная ветвь вентиляции могут быть объе­динены, в этом случае система вентиляции называется приточно-вытяжной. Большое распространение на практике получила приточно-вытяжная вентиляция с рециркуляцией воздуха. Для нее характерно использование части воздуха, удаляемого из по­мещения и прошедшего очистку в системе приточной вентиля­ции. При этом рециркулирующий воздух разбавляется частью свежего воздуха, поступающего из атмосферы. Использование такой системы вентиляции позволяет снизить расходы на очист­ку воздуха, поступающего из атмосферы, и на его нагрев в хо­лодное время года.

Как уже сказано выше, для создания требуемых параметров микроклимата на определенном участке производственного по­мещения служит местная приточная вентиляция. В отличие от общеобменной приточной вентиляции она подает воздух не во все помещения, а лишь в ограниченную часть. Различают сле­дующие устройства местной приточной вентиляции: воздушные души и оазисы, а также воздушно-тепловые завесы.

Воздушные души применяются для защиты работающих от воздействия теплового излучения интенсивностью 350 Вт/м2 и более. Принцип действия этого устройства основан на обдуве работающего струей увлажненного воздушного потока, скорость которого составляет 1—3,5 м/с. При этом увеличивается тепло­отдача от организма человека в окружающую среду.

В воздушных оазисах, представляющих собой часть производ­ственного помещения, ограниченного со всех сторон перенос­ными перегородками, создаются требуемые параметры микро­климата. Указанные источники используются в горячих цехах.

Для защиты людей от переохлаждения в холодное время года в дверных проемах и воротах устраивают воздушные и воздушно-тепловые завесы. Принцип их работы основан на том, что под уг­лом к холодному воздушному потоку, поступающему в помеще­ние, направлен воздушный поток (комнатной температуры или подогретый), который либо снижает скорость и изменяет направ­ление холодного воздушного потока, уменьшая вероятность воз­никновения сквозняков в производственном помещении, либо подогревает холодный поток (в случае воздушно-тепловой заве­сы). Такие воздушно-тепловые завесы установлены на входах на станции метрополитена, а также в дверях крупных магазинов.

В настоящее время для поддержания требуемых параметров микроклимата широко применяются установки для кондицио­нирования воздуха (кондиционеры). Кондиционированием воздуха называется создание и автоматическое поддержание в производ­ственных или бытовых помещениях независимо от внешних ме­теорологических условий постоянных или изменяющихся по оп­ределенной программе температуры, влажности, чистоты и ско­рости движения воздуха, сочетание которых создает комфортные условия труда или требуется для нормального протекания техно­логического процесса. Кондиционер — это автоматизированная вентиляционная установка, которая поддерживает в помещении заданные параметры микроклимата. Эксплуатация установок для кондиционирования воздуха обычно дороже, чем вентиляцион­ных систем.

Для поддержания заданной температуры воздуха в помеще­ниях в холодное время года используют различные системы ото­пления: водяная, паровая, воздушная и комбинированная.

В системах водяного отопления в качестве теплоносителя ис­пользуется вода, нагретая либо до 100°С либо перегретая выше этой температуры. Эти системы отопления наиболее эффектив­ны в санитарно-гигиеническом отношении.

Системы парового отопления используются, как правило, в промышленных помещениях. Теплоносителем в них является водяной пар низкого или высокого давления.

В воздушных системах для отопления используется нагретый в специальных установках (калориферах) воздух. Комбинирован­ные системы отопления используют в качестве элементов рас­смотренные выше системы отопления.

Параметры микроклимата в производственных помещениях контролируются различными контрольно-измерительными при­борами. Для измерения температуры воздуха в производствен­ных помещениях применяют ртутные (для измерения темпера­туры выше 0°С) и спиртовые (для измерения температуры ниже0оС) термометры. Если требуется постоянная регистрация изме­нения температуры во времени, используют приборы, называе­мые термографами. Например, отечественный прибор — тер­мограф типа М-16 — регистрирует изменение температуры за определенный период (сутки или неделю). Существуют и другие устройства для измерения температуры воздуха, например, тер­мопары.

Для измерения относительной влажности воздуха использу­ются приборы, называемые психрометрами и гигрометрами, а для регистрации изменения этого параметра во времени служит гигрограф.

Простейший психрометр — это устройство, состоящее из су­хого и влажного термометров. У влажного термометра резервуар обернут гигроскопической тканью, конец которой опущен в ста­канчик с дистиллированной водой. Сухой термометр показывает температуру воздуха в производственном помещении, а влажный — более низкую температуру, так как испаряющаяся с поверхности влажной ткани вода отнимает тепло у резервуара термометра. Су­ществуют специальные переводные психрометрические таблицы, позволяющие по температурам сухого и влажного термометров определять относительную влажность воздуха в помещении.

Более сложным по конструкции, но и более точным является так называемый аспирационный психрометр, который также со­стоит из сухого и влажного термометров, помещенных в метал­лические трубки и обдуваемых воздухом со скоростью 3—4 м/с, в результате чего повышается стабильность показаний термо­метров и практически устраняется влияние теплового излучения. Определение относительной влажности осуществляется также с использованием психрометрических таблиц. Аспирационные психрометры, например МВ-4М или М-34, могут быть исполь­зованы для одновременного измерения в помещении температу­ры воздуха и относительной влажности.

Другим устройством для определения относительной влаж­ности служит гигрометр, действие которого основано на свойст­ве некоторых органических веществ (органических мембран, че­ловеческого волоса) удлиняться во влажном воздухе и укорачи­ваться в сухом. Измеряя деформацию чувствительного элемента (мембраны или волоса), можно судить о величине относитель­ной влажности в производственном помещении. Гигрографы за­писывают изменения величины относительной влажности как функцию времени. Примером такого гигрографа может служить прибор типа М-21, который осуществляет суточную или недель­ную запись регистрируемого параметра.

Скорость движения воздуха в производственном помещении измеряется приборами — анемометрами.

Работа крыльчатого анемометра основана на изменении скоро­сти вращения специального, колеса, оснащенного алюминиевыми крыльями, расположенными под углом 45° к плоскости, перпенди­кулярной оси вращения колеса. Ось колеса соединена со счетчиком оборотов. При изменении скорости воздушного потока изменяется и скорость вращения колеса, т. е. увеличивается (уменьшается) число оборотов за определенный промежуток времени. По этой информации можно определить скорость воздушного потока.

Крыльчатые анемометры рекомендуется применять для изме­рения скорости воздушного потока в интервале 0,4—10 м/с, при скоростях 1—35 м/с применяются чашечные анемометры, в кото­рых крылья заменены чашечками. Примером крыльчатого анемо­метра служит прибор АСО-3 тип Б, чашечного — тип МС-13.

Существуют и другие приборы для измерения скорости дви­жения воздуха: шаровые или цилиндрические кататермометры и термоанемометры.

Интенсивность теплового излучения в отечественной прак­тике измеряют актинометрами, действие которых основано на поглощении теплового излучения и регистрации выделившейся тепловой энергии. Простейший тепловой приемник — термопа­ра. Она представляет собой электрический контур из двух про­волок, изготовленных из различных материалов (как металлов, так и полупроводников), например медь—константан, серебро-палладий, серебро—висмут, висмут—сурьма, вольфрам—рений и др. Две проволоки из различных материалов сваривают или спаивают между собой. Тепловое излучение нагревает один из спаев двух проволок, в то время как другой спай служит для сравнения и поддерживается при постоянной температуре (То). Электрическая схема термопары представлена на рис. 14.2.

Две проволоки из материалов А и В составляют электриче­ский контур. При нагреве одного из спаев тепловым излучением до температуры Т возникает термоЭДС vАВ, величина которой измеряется вольтметром. ТермоЭДС в большом интервале тем­ператур прямо пропорциональна разности Т — t0 (где  t0 тем­пература холодного слоя термопары):

Величина бдв носит название коэффициента Зеебека для ве­ществ А и В. Этот эффект называют термоэлектрическим или эффектом Зеебека в честь его открывателя (1821 г.). Иногда п термопар соединяют между собой последовательно, получая при этом термоэлектрическую батарею. ТермоЭДС и соответственно чувствительность этого прибора в и раз выше, чем у обычной термопары, что позволяет измерять тепловое излучение малой интенсивности.

В основу промышленных приборов для измерения интен­сивности теплового излучения — актинометров — положен принцип термоэлектрической батареи. Чувствительный элемент актинометра состоит из алюминиевой пластинки, на которой в шахматном порядке расположены зачерненные и блестящие секции. Зачерненные полоски интенсивно поглощают тепловое излучение, а блестящие отражают его, поэтому первые из них нагреваются значительно сильнее, чем вторые. Положительные спаи термопар, соединенные между собой последовательно, присоединены к зачерненным полоскам алюминиевой фольги и нагреваются под воздействием теплового излучения значительно сильнее, чем отрицательные спаи, присоединенные к блестящим полоскам. Под воздействием разности температур возникает термоЭДС, которая измеряется чувствительным прибором, от­градуированным в единицах тепловой радиации (Вт/м2).

При отклонении параметров микроклимата от величин, соз­дающих комфортные условия, большое значение имеет пра­вильный выбор спецодежды. При работе в помещениях с пони­женной температурой воздуха необходимо использовать утеп­ленную спецодежду. Для персонала, занятого в горячих цехах, используют спецодежду, изготовленную из материалов с низкой теплопроводностью.

 

Контрольные вопросы

1. Что такое воздух рабочей зоны?

2. Какие основные нормируемые показатели микроклимата воздуха рабочей зоны вы знаете?

3. Что является источниками теплового излучения?

4. Что такое терморегуляция человеческого организма?

5. Из каких основных процессов состоит теплоотдача челове­ческого организма в окружающую среду?

6. Как влияют на человеческий организм температура окру­жающего воздуха, его относительная влажность и скорость движения?

7. Как выбирают параметры микроклимата в производствен­ном помещении?

8. Дайте определение понятий «оптимальные параметры мик­роклимата» и «допустимые параметры микроклимата».

9. Какие мероприятия используют для поддержания нормаль­ных параметров микроклимата в рабочей зоне?

10. Дайте определение понятий «вентиляция воздуха» и «кон­диционирование воздуха».

11. Как рассчитать количество приточного воздуха, требуемого для удаления избытков явной теплоты и влаги из помеще­ния?

12. Что такое естественная вентиляция и вентиляция с меха­ническим побуждением?

13. Дайте определение понятий «приточная вентиляция», «вы­тяжная вентиляция» и «приточно-вытяжная вентиляция».

14. Что такое воздушные души, воздушные оазисы, воздушные и воздушно-тепловые завесы?

15. Какие системы отопления вы знаете?

16. Назовите приборы и устройства для измерения метеороло­гических условий.

 

Воздействие на организм человека вредных веществ, содержащихся в воздухе рабочей зоны

 

15.1. Виды вредных веществ

Выполнение различных видов работ в промышленности со­провождается выделением в воздушную среду вредных веществ. Вредное вещество — это вещество, которое в случае нарушения требований безопасности может вызвать производственные трав­мы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые как в процессе работы, так и в отда­ленные сроки жизни настоящих и последующих поколений.

Наиболее благоприятен для дыхания атмосферный воздух, со­держащий (% по объему) азота — 78,08, кислорода — 20,95, инерт­ных газов — 0,93, углекислого газа — 0,03, прочих газов — 0,01.

Необходимо обращать внимание и на содержание в воздухе заряженных частиц — ионов. Так, например, известно благо­творное влияние на организм человека отрицательно заряжен­ных ионов кислорода воздуха.

Вредные вещества, выделяющиеся в воздух рабочей зоны, изменяют его состав, в результате чего он существенно может отличаться от состава атмосферного воздуха.

При проведении различных технологических процессов в воздух выделяются твердые и жидкие частицы, а также пары и газы. Пары и газы образуют с воздухом смеси, а твердые и жид­кие частицы — аэродисперсные системы — аэрозоли. Аэрозолями называют воздух или газ, содержащие в себе взвешенные твер­дые или жидкие частицы. Аэрозоли принято делить на пыль, дым, туман. Пыли или дымы — это системы, состоящие из воз­духа или газа и распределенных в них частиц твердого вещества, а туманы — системы, образованные воздухом или газом и части­цами жидкости.

Размеры твердых частиц пылей превышают 1 мкм[6], а разме­ры твердых частиц дыма меньше этого значения. Различают крупнодисперсную (размер твердых частиц более 50 мкм), среднедисперсную (от 10 до 50 мкм) и мелкодисперсную (размер частиц менее 10 мкм) пыль. Размер жидких частиц, образующих туманы, обычно лежит в пределах от 0,3 до 5 мкм.

Проникновение вредных веществ в организм человека про­исходит через дыхательные пути (основной путь), а также через кожу и с пищей, если человек принимает ее, находясь на рабо­чем месте. Действие этих веществ следует рассматривать как воздействие опасных или вредных производственных факторов, так как они оказывают негативное (токсическое[7]) действие на организм человека. В результате воздействия этих веществ у че­ловека возникает отравление — болезненное состояние, тяжесть которого зависит от продолжительности воздействия, концен­трации и вида вредного вещества.

Существуют различные классификации вредных веществ, в основу которых положено их действие на человеческий организм. В соответствии с наиболее распространенной (по Е.Я. Юдину и С.В. Белову) классификацией вредные вещества делятся на шесть групп: общетоксические, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные, влияющие на репродуктивную (дето­родную) функцию человеческого организма.

Общетоксические вещества вызывают отравление всего орга­низма. Это оксид углерода, свинец, ртуть, мышьяк и его соеди­нения, бензол и др.

Раздражающие вещества вызывают раздражение дыхатель­ного тракта и слизистых оболочек человеческого организма. К этим веществам относятся: хлор, аммиак, пары ацетона, оксиды азота, озон и ряд других веществ.

Сенсибилизирующие вещества[8] действуют как аллергены, т.е. приводят к возникновению аллергии[9] у человека. Этим свойством обладают формальдегид, различные нитросоединения, никотинамид, гексахлоран и др.

Воздействие канцерогенных веществ на организм человека при­водит к возникновению и развитию злокачественных опухолей (раковых заболеваний). Канцерогенными являются оксиды хрома, 3,4-бензпирен, бериллий и его соединения, асбест и др.

Мутагенные вещества при воздействии на организм вызыва­ют изменение наследственной информации. Это радиоактивные вещества, марганец, свинец и т.д.

Среди веществ, влияющих на репродуктивную функцию челове­ческого организма, следует в первую очередь назвать ртуть, сви­нец, стирол, марганец, ряд радиоактивных веществ и др.

Пыль, попадая в организм человека, оказывает фиброгенное воздействие, заключающееся в раздражении слизистых оболочек дыхательных путей. Оседая в легких, пыль задерживается в них. При длительном вдыхании пыли возникают профессиональные заболевания легких — пневмокониозы. При вдыхании пыли, со­держащей свободный диоксид кремния (SiO2), развивается наи­более известная форма пневмокониоза — силикоз. Если диоксид кремния находится в связанном с другими соединениями со­стоянии, возникает профессиональное заболевание — силикатоз. Среди силикатозов наиболее распространены асбестоз, цементоз, талькоз.

Для воздуха рабочей зоны производственных помещений в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 устанавливают предельно до­пустимые концентрации (ПДК) вредных веществ. ПДК выража­ются в миллиграммах (мг) вредного вещества, приходящегося на 1 кубический метр воздуха, т. е. мг/м3.

В соответствии с указанным выше ГОСТом установлены ПДК для более чем 1300 вредных веществ. Еще приблизительно для 500 вредных веществ установлены ориентировочно безопас­ные уровни воздействия (ОБУВ).

По ГОСТ 12.1.005-88 все вредные вещества по степени воз­действия на организм человека подразделяются на следующие классы: I — чрезвычайно опасные, 2 — высокоопасные, 3 — уме­ренно опасные, 4 — малоопасные. Опасность устанавливается в зависимости от величины ПДК, средней смертельной дозы и зо­ны острого или хронического действия.

Если в воздухе содержится вредное вещество, то его концен­трация не должна превышать величины ПДК.

 При одновременном присутствии в воздушной среде не­скольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием, должно соблюдаться условие: ФОРМУЛА

 

Примеры предельно допустимых концентраций различных веществ представлены в табл. 15.1.

15.2. Оздоровление воздушной среды

Оздоровление воздушной среды достигается снижением со­держания в ней вредных веществ до безопасных значений (не превышающих величины ПДК на данное вещество), а также поддержанием требуемых параметров микроклимата в производ­ственном помещении.

Снизить содержание вредных веществ в воздухе рабочей зо­ны можно, используя технологические процессы и оборудова­ние, при которых вредные вещества либо не образуются, либо не попадают в воздух рабочей зоны. Например, перевод различ­ных термических установок и печей с жидкого топлива, при сжигании которого образуется значительное количество вредных веществ, на более чистое — газообразное топливо, а еще лучше — использование электрического нагрева.

Большое значение имеет надежная герметизация оборудова­ния, которая исключает попадание различных вредных веществ в воздух рабочей зоны или значительно снижает в нем концен­трацию их. Для поддержания в воздухе безопасной концентра­ции вредных веществ используют различные системы вентиля­ции. Если перечисленные мероприятия не дают ожидаемых ре­зультатов, рекомендуется автоматизировать производство или перейти к дистанционному управлению технологическими про­цессами. В ряде случаев для защиты от воздействия вредных ве­ществ, находящихся в воздухе рабочей зоны, рекомендуется ис­пользовать индивидуальные средства защиты работающих (респи­раторы, противогазы), однако следует учитывать, что при этом существенно снижается производительность труда персонала.

Устройство и принцип работы общеобменной вентиляции, а также ее использование для поддержания требуемых параметров микроклимата рассмотрены в § 14.2.

В нем мы рассмотрели устройство общеобменной вентиля­ции, предназначенной для смены воздуха во всем помещении. Движение воздуха в этой системе достигается за счет использо­вания специальных воздуходувных машин .— вентиляторов. Та­кая система общеобменной вентиляции носит название механи­ческой. В ряде случаев, особенно в горячих цехах и помещениях со значительным избытком явной теплоты, может быть исполь­зован и другой тип общеобменной вентиляции — естественная. Перемещение воздуха при естественной вентиляции достигается за счет разности температур в производственном помещении и (наружного воздуха (холодный воздух вытесняет из помещения Iтеплый), а также в результате действия ветра (ветрового давления). Простейшим способом естественной вентиляции является проветривание помещений через окна, форточки или фрамуги. Кроме того, воздух может поступать в помещение и удаляться из него через различные щели и неплотности стен, окон и т.д.

(инфильтрация воздуха). Кроме того, естественная вентиляция производственных помещений может осуществляться с помо­щью специальных технических приемов: аэрацией и с использо­ванием дефлекторов. Наиболее часто для снижения содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны используется механи­ческая вентиляция, иногда возможно использование вентиля­ции, состоящей из естественной и механической систем.

Необходимое количество воздуха, подаваемого в помещение для снижения содержания в нем вредных веществ до нормы, может быть определено из выражения

Рассмотрим теперь, какие требования предъявляются к кон­центрациям qпр и qвыn.  Для обеспечения безопасной концентра­ции вредного вещества в воздушных выбросах qBvn < ПДК. Для создания эффективной системы вентиляции должно соблюдать­ся условие qnp < 0,3 ПДК вредного вещества.

Если в воздух рабочей зоны выделяется несколько веществ, не обладающих однонаправленным действием, то требуемое количество приточного воздуха L должно рассчитываться для каждого из этих веществ, после чего выбирают наибольшее из полученных значений L.

В случае выделения в воздух рабочей зоны нескольких ве­ществ, обладающих однонаправленным действием (например, паров кислот), рассчитывают по уравнению (15.3) количество воздуха, требуемое для разбавления каждого вещества до его предельно допустимой концентрации при совместном действии вредных веществ, а затем суммируют полученные значения L. Сумма значений L и используется для расчетов вентиляции в этом случае.

Если неизвестны состав и концентрация выделяющихся в воздух рабочей зоны вредных веществ, для ориентировочных расчетов I. может быть использовано выражение:

В качестве примера приведем рекомендуемые значения k для следующих технологических процессов и производств:

Участок окраски и сушки машин — 17

Участок сварки — 26

Участок ремонта электрооборудования  — 15

Кузнечное отделение — 20

Помещение очистных сооружений -   8

Для удаления вредных веществ у источников их образования служит местная вытяжная вентиляция. Использование устройств местной вытяжной вентиляции практически полностью позво­ляет удалить пыль и другие вредные вещества из производствен­ного помещения. Устройства местной вентиляции изготавлива­ют в виде отсосов открытого типа и отсосов от полных укрытий.

Отсосы открытого типа находятся за пределами источников выделения вредных веществ. Это вытяжные зонты, вытяжные панели, бортовые отсосы и другие устройства.

Отсосы от полных укрытий — это вытяжные шкафы, кожухи и вытяжные камеры, а также ряд других устройств, внутри кото­рых находятся источники выделения вредных веществ.

Для более эффективного удаления из помещений вредных веществ система общеобменной вентиляции обычно комбиниру­ется с местной.

В производственном помещении необходим постоянный контроль за содержанием вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Отбор проб на определение этих веществ обычно прово­дят на рабочем месте на уровне дыхания работающего.

Для контроля запыленности воздуха рабочей зоны могут быть использованы различные методы (фильтрационные, седиментационные, электрические) и др. Весьма перспективны но­вые методы измерения концентрации пыли в воздухе рабочей зоны с использованием лазерной техники. В нашей стране наи­более распространен прямой весовой (гравиметрический) метод измерения концентрации пыли в воздухе рабочей зоны. Он за­ключается в отборе всей находящейся в зоне дыхания пыли на специальные 'аэрозольные фильтры типа АФА ВП. Отбор проб осуществляется с помощью различных аспираторов.

Определение концентрации вредных веществ, присутствую­щих в воздухе в виде паров и газов, может также осуществляться различными методами, например с использованием переносных газоанализаторов типа УГ-1 или УГ-2.

Рассмотрим основные индивидуальные средства защиты, предназначенные для защиты органов дыхания человека от вредных веществ, находящихся в воздухе рабочей зоны. Указан­ные средства защиты делятся на фильтрующие и изолирующие.

В фильтрующих устройствах вдыхаемый человеком загряз­ненный воздух предварительно фильтруется, а в изолирующих — чистый воздух подается по специальным шлангам к органам ды­хания человека от автономных источников. Фильтрующими при­борами (респираторами и противогазами) пользуются при невы­соком содержании вредных веществ в воздухе рабочей зоны (не более 0,5% по объему) и при содержании кислорода в воздухе не менее 18%. Респираторы предназначены для защиты человека от пыли и делятся на фильтр-маски, в которых закрывающая лицо человека маска является одновременно фильтром, и патронные, в которых лицевая маска и фильтрующий элемент разделены.

Один из наиболее распространенных отечественных респи­раторов — бесклапанный респиратор ШБ-1 «Лепесток» — пред­назначен для защиты от воздействия мелкодисперсной и среднедисперсной пыли. Различные модификации «Лепестка» при­меняются для защиты от пыли, если ее концентрация в воздухе рабочей зоны в 5—200 раз превышает величину ПДК.

Промышленные фильтрующие противогазы предназначены для защиты органов дыхания от различных газов и паров. Они состоят из полумаски, к которой подведен шланг с загубником, присоединенный к фильтрующим коробкам, наполненным по­глотителями вредных газов или паров. Каждая коробка в зави­симости от поглощаемого вещества окрашена в определенный цвет (табл. 15.2).

Изолирующие противогазы применяются в тех случаях, когда содержание кислорода в воздухе менее 18%, а содержание вред­ных веществ более 2%.  Различают автономные и шланговые,  противогазы. Автономный противогаз, состоит из ранца, наполненного воздухом или кислородом, шланг от которого соединен с лицевой маской. В шланговых изолирующих противогазах чистый  воздух подается по шлангу в лицевую маску от вентилятора, причем длина шланга может достигать нескольких десятков метров.

 

         Контрольные вопросы

 1. Что такое аэрозоли?

 2. Каковы основные пути проникновения вредных веществ в

 организм человека?

 3. Как действуют вредные вещества на организм человека?

 4. Представьте классификацию вредных веществ.

 5. Что такое фиброгенное действие пыли на организм человека?

 6. Дайте определение понятия «предельно допустимая концентрация» (ПДК).

7. Как обеспечить поддержание в воздухе безопасной концен­трации вредных веществ?

 8. Перечислите индивидуальные средства защиты от воздей­ствия вредных веществ.

9. Как рассчитать необходимое количество воздуха, подавае­мого в помещение для снижения содержания в нем вред­ных веществ до нормы?

10. Что такое кратность воздухообмена?

11. Для чего служит местная вытяжная вентиляция?

12. Какие устройства местной вытяжной вентиляции вы знае­те?

13. Как осуществляется контроль за содержанием вредных ве­ществ в воздухе рабочей зоны?

14. Как устроены фильтрующие и изолирующие противогазы? Какова область их применения?

15. Как маркируются и окрашиваются фильтрующие коробки отечественных фильтрующих противогазов?

 

Производственное освещение

 

16.1. Основные характеристики

производственного освещения

Производственное освещение — неотъемлемый элемент ус­ловий трудовой деятельности человека. При правильно органи­зованном освещении рабочего места обеспечивается сохранность зрения человека и нормальное состояние его нервной системы, а также безопасность в процессе производства. Производитель­ность труда и качество выпускаемой продукции находятся в прямой зависимости от освещения.

Видимый свет — это электромагнитные волны с длиной вол­ны от 770 до 380 нм[10]. Он входит в оптическую область электро­магнитного спектра, который ограничен длинами волн от 10 до 340 000 нм. Кроме видимого света в оптическую область входит ультрафиолетовое излучение (длины волн от 10 до 380 нм) и инфракрасное (тепловое) излучение (от 770 до 340 000 нм).

С физической точки зрения любой источник света — это скопление множества возбужденных или непрерывно возбуж­даемых атомов. Каждый отдельный атом вещества является ге­нератором световой волны.

С физиологической точки зрения свет является возбудителем органа зрения человека (зрительного анализатора). Человече­ский глаз различает семь основных цветов и более сотни их от­тенков. Приблизительные границы длин волн (нм) и соответст­вующие им ощущения (цвета) следующие:

380 - 455 – фиолетовый                      540 - 590 – желтый

455 - 470 - синий                                  590 - 610 -  оранжевый

470 - 500 - голубой                                 610 - 770  - красный

500 – 540 -  зеленый                                                               

Наибольшая чувствительность органов зрения человека при­ходится на излучение с длиной волны 555 нм (желто-зеленый цвет).

Введем основные световые величины, позволяющие количе­ственно описать видимое излучение.

Часть лучистого потока, воспринимаемая органами зрения человека как свет, называется световым потоком, обозначается буквой Ф и измеряется в люменах (лм). С физической точки зрения световой поток — это мощность видимого излучения, т.е. световая энергия, излучаемая по всем направлениям за единицу времени. Но так как измерение светового потока основывается на зрительном восприятии, то световой поток — величина не только физическая, но и физиологическая.

Пространственную плотность светового потока называют си­лой света и измеряют в канделах (кд). Она характеризует нерав­номерность распространения светового потока в пространстве и определяется выражением:

Единицей меры телесного угла является телесный угол, вы­резающий из сферы (с центром в вершине угла) площадь, рав­ную площади квадрата, построенного на радиусе. Такой телес­ный угол называют стерадианом (ср). Полный телесный угол вокруг точки равен 4n ср, поэтому сила света точечного источ­ника:

следующая светотехническая величина — это освещенность. Освещенностью поверхности Е называется величина, измеряемая отношением светового потока dФ, падающего на поверхность dS, к величине поверхности dS, т. е.

Освещенность измеряется в люксах (лк). Освещенность мо­жет быть выражена и через силу света. Так, для точечного ис­точника света:

Яркость используется для характеристики протяженного ис­точника света, обладающего светящейся поверхностью dS. Яр­кость протяженного источника света L определяется отношени­ем силы света в данном направлении dl к поверхности источни­ка, видимой по этому направлению, либо отношением светового потока АФ к произведению телесного угла dЈl, внутри которого излучается поток, на видимую поверхность источника света:

  Яркость измеряется в кд/м2.

Кроме перечисленных выше светотехнических величин ис­пользуют коэффициент отражения, характеризующий способ­ность поверхности отражать падающий на нее световой поток:

Как следует из определения, р — безразмерная величина.

Рассмотренные светотехнические величины относятся к ко­личественным показателям производственного освещения.

Различают следующие виды производственного освещения: естественное, искусственное и совмещенное. Естественное ос­вещение осуществляется за счет прямого и отраженного света . неба. С физиологической точки зрения естественное освещение наиболее благоприятно для человека. Естественное освещение в течение дня меняется в достаточно широких пределах в зависи­мости от состояния атмосферы (облачность).

Различают боковое естественное освещение — через свето­вые проемы (окна) в наружных стенах и верхнее естественное

освещение, при котором световой поток поступает через свето­вые проемы, расположенные в верхней части (крыше) здания (аэрационные и зенитные фонари и т.д.)- Если используется оба вида освещения, то оно называется комбинированным.

Для характеристики естественного освещения используется коэффициент естественной освещенности (КЕО):

Величины КЕО для различных помещений лежат в пределах 0,1-12%.

Искусственное  освещение  осуществляется   электрическими лампами или прожекторами. Оно может быть общим, местным  или комбинированным. Общее предназначено для освещения всего производственного помещения. Местное при необходимости дополняет общее и концентрирует дополнительный световой поток на рабочих местах. Сочетание местного и общего освеще­ния называют комбинированным.

Если в светлое время суток уровень естественного освещения не соответствует нормам, то его дополняют искусственным. Та­кой вид освещения называют совмещенным.

По функциональному назначению различают следующие ви­ды искусственного освещения: рабочее, аварийное, эвакуацион­ное, охранное и дежурное.

 

16.2. Создание требуемых условий освещения на рабочем месте

Для создания наилучших условий для видения в процессе труда рабочие места должны быть нормально освещены. Тре­буемый уровень освещенности в первую очередь определяется точностью выполняемых работ и степенью опасности травмирования. Для характеристики точности выполняемых работ вво­дится понятие объекта различения — это наименьший размер рассматриваемого предмета, который необходимо различить в процессе работы. Например, при выполнении чертежных работ объектом различения служит толщина самой тонкой линии на чертеже, при работе с печатной документацией — наименьший размер в тексте имеет точка и т.д.

Большое значение имеет характер фона, на котором рассмат­риваются объекты, т. е. поверхности, непосредственно приле­гающей к объекту различения, и контраст объекта с фоном, ко­торый определяется соотношением яркостей рассматриваемых объекта и фона.

Количественно фон может быть охарактеризован коэффици­ентом отражения р светового потока от поверхности, образую­щей фон. Значение р лежит в пределах 0,02—0,95. Если оно пре­вышает 0,4, то фон называется светлым, при р = 0,2—0,4 — средним, при р < 0,2 — темным.

Контраст объекта с фоном (К) определяется по формуле:

При К > 0,5 контраст объекта с фоном считается большим,

   при К = 0,2—0,5 — средним, при К < 0,2 — малым.

   Большое значение имеет также равномерность распределения яркости на рабочей поверхности, отсутствие на ней резких теней, постоянство величины освещенности во времени и ряд других факторов.

Все электрические элементы осветительных установок долж­ны быть электро-, пожаро- и взрывобезопасными, экономичны­ми и долговечными.

Для создания искусственного освещения применяются раз­личные электрические источники света: лампы накаливания и разрядные источники света. Кратко рассмотрим основные параметры электрических источников света. К числу наиболее важных из них относятся показатели, характеризующие излучение, электрический режим и конструктивные параметры.

Излучение электрических источников света характеризуется,   световым потоком, силой света (силой излучения), энергетической (световой) яркостью и ее распределением, распределением К излучения по спектру, а также изменением этих величин в зависимости от времени работы на переменном токе. Для характеристики цвета излучения осветительных ламп дополнительно вводятся цветовые параметры.

Электрический режим характеризуется мощностью лампы, рабочим напряжением на лампе, напряжением питания, силой тока и родом тока (постоянный, переменный с определенной частотой и др.).

К конструктивным параметрам ламп относятся их габарит­ные и присоединительные размеры, высота светового центра, размеры излучающего света, форма колбы, ее оптические свой­ства (прозрачная, матированная, зеркализированная и т.д.), кон­струкция ввода и др.

К эксплуатационным параметрам электрических источни­ков света относятся эффективность, надежность, экономич­ность и др.

Эффективность источника света определяется как энергети­ческим кпд преобразования электрической энергии в оптиче­ское излучение, так и эффективным кпд лампы, который пред­ставляет собой долю энергии оптического излучения, превра­щаемую в эффективную энергию приемника (человеческого глаза), т. е. эффективная энергия приемника (человеческого гла­за) представляет собой ту часть энергии оптического излучения, которая вызывает в зрительном анализаторе человека опреде­ленные ощущения.

Надежность источников оптического излучения характери­зуют полным сроком службы или продолжительностью горения и полезным сроком службы, т. е. временем экономически целе­сообразной эксплуатации лампы. Обычно за эту характеристику выбирают время, в течение которого световой поток, излучае­мый лампой, изменяется не более чем на 20%.

Источники света массового применения должны обладать экономичностью, за которую обычно принимают стоимость их эксплуатации, отнесенную к одному люмен-часу.

Для освещения производственных помещений используют либо лампы накаливания (источники теплового излучения), ли­бо разрядные лампы.

К преимуществам ламп накаливания следует отнести просто­ту их изготовления, удобство в эксплуатации. Эти лампы вклю­чаются в электрическую сеть без использования каких-либо до­полнительных устройств. Основные недостатки — небольшой срок службы (≈2,5 тыс. ч) и невысокая светоотдача. Кроме того, спектр ламп накаливания, в котором преобладают желтые и красные лучи, значительно отличается от спектра естественного

(солнечного) света, что вызывает искажение цветопередачи и не позволяет использовать данные лампы для освещения тех работ, для которых требуется различение оттенков цветов.

Для освещения производственных помещений в настоящее время используют лампы накаливания следующих типов: ваку­умные (НВ), газонаполненные биспиральные (НБК), рефлек­торные (HP), являющиеся лампами-светильниками (часть колбы такой лампы покрыта зеркальным слоем), обладающие большой  мощностью кварцевые галогенные лампы (КГ) и др.

Разрядные лампы также широко применяются для освещения производственных помещений. По сравнению с лампами накали­вания они обладают повышенной световой отдачей, большим сроком службы (до 10 000 ч). Спектр их излучения близок к спек­тру естественного света.

К недостаткам разрядных ламп в первую очередь следует от­нести пульсацию светового потока (периодическое его измене­ние при работе лампы), ухудшающую условия зрительной работы. Для стабилизации светового потока необходимо использовать дополнительную аппаратуру. Специальные пусковые устройства применяют для включения разрядных ламп. Кроме того, эти лампы при работе могут создавать радиопомехи, для подавления которых устанавливают фильтры. Все это приводит к повыше­нию затрат при монтаже осветительной сети из разрядных ламп по сравнению с лампами накаливания.

Из разрядных источников света на промышленных предпри­ятиях широко применяют различные люминесцентные лампы (ЛЛ), дуговые ртутные лампы (ДРЛ), рефлекторные дуговые ртутные лампы с отражающим слоем (ДРЛР) и ряд других.

За рубежом разработаны и используются для освещения ком­пактные люминесцентные лампы. Особенностью этих разрядных ламп является то, что они предназначены для непосредственной замены ламп накаливания, так как снабжены стандартным резь­бовым цоколем и могут вворачиваться в электрический патрон, как обыкновенные лампы накаливания. Компактные люминес­центные лампы дают большую экономию электроэнергии. Совре­менные разрядные источники света постепенно вытесняют из обихода лампы накаливания. В развитых странах мира разрядные лампы создают более половины светового потока и предполагает­ся, что в будущем эта доля будет возрастать.

Источники света располагаются в специальной осветитель­ной аппаратуре, основная функция которой — перераспределение светового потока лампы с целью повышения эффективности осветительной установки. Комплекс, состоящий из источника света и осветительной арматуры, называют светильником или осветительным прибором.

Нормирование освещенности производится в соответствии со СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение». В соответствии с данным нормативным документом в зависимо­сти от степени зрительного напряжения все работы делятся на восемь разрядов (IVIII) и четыре подразряда (а, б, в, г).

Для определения величин нормированного естественного и искусственного освещения по табл. 1 СНиПа необходимо задать наименьший размер объекта различения, а также характеристику фона и контраст объекта с фоном. Предположим, выполняется работа средней точности. Фрагмент табл. 1 СНиПа для этого случая представлен в табл. 16.1.

Работа средней точности характеризуется тем, что размер наименьшего объекта различения лежит в пределах от 0,5 до 1 мм. Условимся, что в процессе зрительной работы фон и кон­траст объекта с фоном средний. По этим данным можно опреде­лить разряд и подразряд зрительной работы (IVB), а также нор­мированные величины освещения. При искусственном освещении величина комбинированной освещенности должна составлять 400 лк, а общей — 200 лк. Соответственно величина КЕО при верхнем или комбинированном естественном освещении должна быть равна 4%, а при боковом — 1,5%. Аналогичные характери­стики при совмещенном освещении составят 2,4 и 0,9%.

Для определения норм освещенности можно воспользоваться и табл. 2 СНиПа, фрагмент которой приведен в табл. 16.2.

В отличие от табл. 16.1 для определения норм освещенности необходимо задать характеристику помещения. Предположим, нас интересует норма освещенности в учебной аудитории вуза. По табл. 2 СниПа 23-05-95 (табл. 16.2) находим, что освещенность доски в аудитории при искусственном освещении должна состав­лять 500 лк, а освещенность на рабочих столах и партах, располо­женных на высоте 0,8 м от уровня пола, — 300 лк. Соответственно величина КЕО должна составлять 1,5% при боковом освещении и 4% — при верхнем или комбинированном освещении.

Кроме перечисленных параметров, в табл. 2 СНиПа пред­ставлены такие качественные показатели производственного ос­вещения, как показатель дискомфорта и коэффициент пульса­ции освещенности.

 

Примечание. Плоскость Г — горизонтальная, В — вертикальная.

Определив по СНиП 23-05-95 нормативную величину осве­щенности в помещении при использовании электрических ис­точников света, необходимо рассчитать общую мощность элек­трической осветительной установки.

Для расчета искусственного освещения применяют метод светового потока, точечный метод и метод удельной мощности. Рассмотрим в качестве примера расчет с применением метода светового потока, который используется для определения об­щего равномерного освещения на горизонтальной поверхности.

Световой поток от лампы накаливания или группы разряд­ных ламп, образующих светильник, рассчитывают по формуле:

где Фл — световой поток лампы или группы ламп; N — число светильников в помещении, шт.; Еинормированная минимальная освещенность, лк; Sплощадь освещаемого помещения, м2; zкоэф­фициент минимальной освещенности, равный отношению Есртшп, значение которого для ламп накаливания составляет 1,15, а для люми­несцентных ламп -1,1; kкоэффициент запаса, составляющий для ламп накаливания 1,3—1,6 и для разрядных ламп — 1,4—1,8; г| — коэф­фициент использования светового потока ламп (справочные данные).

Рассчитав по формуле (16.9) световой поток лампы Фл, по справочнику подбирают ближайшую стандартную лампу, после чего определяют электрическую мощность всей осветительной системы.

Для правильной организации рабочих мест в производствен­ном помещении требуется проводить расчеты коэффициентов естественной освещенности. КЕО рассчитывают при боковом освещении (ер) или при верхнем (вр), используя следующие выражения:

Все величины и коэффициенты, входящие в представленные формулы для определения КЕО, определяются в соответствии со СНиП 23-05-95.

Для измерения освещенности в производственных помеще­ниях применяют приборы, называемые люксометрами. В отече­ственной практике наиболее часто применяют люксометры ма­рок Ю-16, Ю-116, Ю-117. Эти приборы измеряют фототок, воз­никающий в цепи селенового фотоэлемента и соединенного с ним измерительного прибора под влиянием падающего на чувствительный слой светового потока. Чем больше световой поток, тем сильнее отклоняется стрелка прибора от нулевой точки. Прибор градуирован в люксах.

Для измерения яркости используют промышленно выпус­каемый яркометр типа ФПЧ.

К средствам индивидуальной защиты органов зрения отно­сятся различные защитные очки, щитки и шлемы. Все они должны защищать органы зрения от ультрафиолетового и ин­фракрасного излучений, повышенной яркости видимого излуче­ния и ряда других факторов. Указанные средства защиты снаб­жены специальными светофильтрами, которые подбираются в зависимости от характера и интенсивности излучения в соответ­ствии с ГОСТ 12.4.080-79. Так, например, для газо- и электро­сварщиков используют светофильтры типа Г и Э, для защиты глаз работающих у сталеплавильных и доменных печей — све­тофильтры П и Д.

 

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте основные световые величины.

2. Какие виды производственного освещения вы знаете?

3. Что такое коэффициент естественного освещения (КЕО)?

4. Какие разновидности имеет искусственное освещение?

5. Охарактеризуйте источники искусственного освещения. в. Как нормируется производственное освещение?

7. Как рассчитывается световой поток от лампы или группы ламп?

8. Как измеряется освещенность в производственном помеще­нии?

 

Защита от шума, ультра- и инфразвука, вибрации

 

17.1. Действие шума, ультра- и инфразвука, а также вибрации

на организм человека

Эксплуатация современного промышленного оборудования и средств транспорта сопровождается значительным уровнем шума и вибрации, негативно влияющих на состояние здоровья рабо­тающих. С точки зрения безопасности труда шум и вибрация — одни из наиболее распространенных вредных производственных факторов на производстве, которые при определенных условиях могут выступать как опасные производственные факторы. Кроме шумового и вибрационного воздействия, вредное влияние на че­ловека в процессе труда могут оказывать инфразвуковые и ульт­развуковые колебания.

Рассмотрим основные физические характеристики шума, вибрации, ультра- и инфразвука.

Шум — это сочетание звуков различной частоты и интенсив­ности. С физиологической точки зрения шумом называют лю­бой нежелательный звук, оказывающий вредное воздействие на организм человека.

Звуковые колебания, воспринимаемые органами слуха чело­века, являются механическими колебаниями, распространяю­щимися в упругой череде (твердой, жидкой или газообразной).

Основным признаком механических колебаний является повторность процесса движения через определенный промежуток времени. Минимальный интервал времени, через который про­исходит повторение движения тела, называют периодом колебаний (Т), а обратную ему величину  - частотой колебаний (f). Эти величины связаны между собой простым соотношением:

Таким образом, частота колебаний определяет число колеба­ний, произошедших за 1 секунду. Единица измерения частоты — герц (Гц), 1 Гц=1 с-1.

Для характеристики колебаний используют также цикличе­скую частоту (w, с-1), которая определяется как число колеба­ний, происходящих за 2д секунд. Между обычной и цикличе­ской частотами существует следующая связь:

ω =2пf

Циклическая частота и период колебаний связаны следую­щим соотношением:

Одним из наиболее частых видов колебаний, существующих в природе, являются гармонические колебания (рис. 17.1), опи­сываемые уравнением:

х = хmсоs(ωt + ф0),                                                 (17.4)

где х — смешение тела от положения равновесия;

      ω — циклическая частота колебаний;

      t   - время.

Максимальное    значе­ние смещения от положе­ния равновесия (хm) назы­вается амплитудой колебания.    Величина,    стоящая под знаком косинуса, на­зывается  фазой  гармонического колебания:

 

Ф = ωt + φ0.  (17.5)

Фаза колебаний φ0 в начальный момент времени t = 0 назы­вается начальной фазой. Фаза колебания характеризуется величиной и направлением отклонения  колебания от положения равновесия в зависимости от времени.

Колебания в упругой среде не ограничиваются центром воз­буждения этих колебаний. Колеблющиеся частицы среды пере­дают свою энергию соседним частицам. Процесс распростране­ния колебаний в упругой среде называется волной. Каждая из частиц среды при этом колеблется около положения устойчи­вого равновесия. Поверхность, которая отделяет колеблющиеся частицы от частиц, пока еще не пришедших в колебательное движение, называют фронтом волны. Совокупность точек, ко­леблющихся в одинаковых фазах, образует волновую поверх­ность. Все точки фронта волны имеют нулевую фазу. Отсюда следует, что фронт волны представляет собой одну из волно­вых поверхностей. Фронт волны расположен перпендикулярно к направлению распространения волны. По форме фронта волны различают плоские и сферические (рис. 17.2). Расстоя­ние между двумя соседними частицами, находящимися в оди­наковом режиме движения или в одинаковой фазе, называется длиной волны X. На рис. 17.1 представлено графическое изо­бражение гармонических колебаний и также показана длина волны.

Источник звуковых колебаний, возбуждающий плоские волны, представляет собой плоскую поверхность, размер которой существенно больше длины волны. Фронты этих волн расположены параллельно плоскости возбуждения.

Сферическая волна создается маленьким по сравнению с дли­ной волны возбудителем колебаний — точечным источником звуковых колебаний. При очень большом (бесконечном) удале­нии источника звуковых колебаний сферические волны могут частично становиться плоскими.

Тип распространяющейся в звукопроводящем материале волны зависит от его вида и размеров, а также от длины волны. Рассмотрим важный с практической точки зрения случай рас­пространения звуковых волн в неограниченных средах, размеры которых значительно больше длины волны. В этих средах рас­пространяются продольные и поперечные волны. В продольной волне меняются местами зоны сжатия (области с повышенным давлением) и зоны растяжения (области с пониженным давле­нием). Поэтому другое название этих волн — волны сжатия (волны давления). Для этих волн направление колебания частиц совпадает с направлением распространения волны. В природе такой тип волн распространяется в твердых, жидких и газооб­разных средах, например слышимый звук в воздухе.

Для поперечных волн направление колебания частиц пер­пендикулярно направлению распространения волны. Эти волны также носят название сдвиговых волн, так как вызывают в зву­копроводящем материале сдвиг. Они могут распространяться только в твердой среде.

Скорость V распространения колебаний в пространстве на­зывается скоростью волны. Связь между длиной волны X, скоро­стью волны λ периодом колебания T дается выражением:

По современным измерениям скорость звука в воздухе при нормальных условиях равна 331 м/с. В табл. 17.1 приведены скорости распространения звуковых волн в различных веществах при комнатной температуре.

Звуковые волны переносят энергию; Для характеристики среднего потока энергии в какой-либо точке среды вводят поня­тие интенсивности звука — это количество энергии, переноси­мое звуковой волной за единицу времени через единицу площа­ди поверхности, нормальной (расположенной под углом 90°) к направлению распространения волны. Интенсивность звука выражается следующим образом:

Сила воздействия звуковой волны на барабанную перепонку человеческого уха и вызываемое ею ощущение громкости зави­сят от звукового давления. Звуковое давление — это дополни­тельное давление, возникающее в газе или жидкости при нахож­дении там звуковой волны.

В природе величины звукового давления и интенсивности звука, генерируемые различными источниками шума, меняются в широких пределах: по давлению — до 108 раз, а по интенсив­ности — до 1016 раз. В соответствии с законом Вебера — Фехнера прирост силы ощущения анализатора человека, в том числе и слухового, пропорционален логарифму отношения энергий двух сравниваемых раздражений. Поэтому для характеристики уровня шума используют не непосредственно значения интенсивности звука и звукового давления, которыми неудобно оперировать, а их логарифмические значения, называемые уровнем интенсив­ности звука или уровнем звукового давления.

Уровень интенсивности звука определяют по формуле:

Человеческое ухо,  а также  многие  акустические  приборы реагируют не на интенсивность звука, а на звуковое давление, уровень которого определяется по формуле:

Связь между уровнем интенсивности  и  уровнем звукового давления определяется следующим выражением:

При распространении звука в нормальных атмосферных ус­ловиях lj = Lp. При расчетах уровня шума используют величину интенсивности звука, а для оценки воздействия шума на челове­ка — уровень звукового давления.

Человеческое ухо воспринимает как слышимые колебания, лежащие в пределах от 20 до 20 000 гц. Звуковой диапазон при­нято подразделять на низкочастотный (20—400 гц), среднечастотный (400—1000 гц) и высокочастотный (свыше 1000 гц). Зву­ковые волны с частотой менее 20 гц называются инфразвуковыми, а с частотами более 20 000 гц — ультразвуковыми. Инфразвуковые и ультразвуковые колебания органами слуха человека не воспринимаются.

Ультразвуковой диапазон частот делится на два поддиапазона — низкочастотный (20—100 кГц) и высокочастотный (100 кГц— 1000 МГц). Ультразвуки весьма сильно поглощаются газами и во много раз слабее — жидкостями. Так, например, коэффициент поглощения ультразвука в воздухе приблизительно в 1000 раз больше, чем в воде. Ультразвуки применяются в промышленно­сти для контрольно-измерительных целей (дефектоскопия, из­мерение толщины стенок трубопроводов и др.), а также для осуществления и интенсификации различных технологических процессов (очистка деталей, сварка, пайка, дробление и т.д.). Ультразвуки ускоряют протекание процессов диффузии, раство­рения и химических реакций.

Инфразвук — это область акустических колебаний в диапа­зоне ниже 20 Гц. В производственных условиях инфразвук, как правило, сочетается с низкочастотным шумом, а в ряде случаев и с низкочастотной вибрацией. Источниками инфразвука в промышленности являются компрессоры, дизельные двигате­ли, вентиляторы, реактивные двигатели, транспортные средст­ва и др.

Характеристиками ультразвуковых и инфразвуковых колеба­ний, как и в случае звуковых волн, являются уровень интенсив­ности (Вт/м2), уровень звукового давления (Па) и частота (Гц).

Рассмотрим, как действуют шум, ультра- и инфразвук, а также вибрация на организм человека.

Звуки очень большой силы, уровень которых превышает 120-НЗО дБ, вызывают болевое ощущение и повреждения в слу­ховом аппарате (акустическая травма). В табл. 17.2 представлены уровни различных звуков.

Разрыв барабанных перепонок в органах слуха человека про­исходит под воздействием шума, уровень звукового давления ко­торого составляет » 186 дБ. Воздействие на организм человека шума, уровень которого около 196 дБ, приведет к повреждению легочной ткани (порог легочного повреждения).

Однако не только сильные шумы, приводящие к мгновенной глухоте или повреждению органов слуха человека, вредно отра­жаются на здоровье и работоспособности людей. Шумы неболь­шой интенсивности, порядка 50—60дБА[11], негативно воздействуют на нервную систему человека, вызывают бессонницу, неспособ­ность сосредоточиться, что ведет к снижению производительно­сти труда и повышает вероятность возникновения несчастных случаев на производстве. Если шум постоянно действует на че­ловека в процессе труда, то могут возникнуть различные психи­ческие нарушения, сердечно-сосудистые, желудочно-кишечные и кожные заболевания, тугоухость.

Последствия воздействия шума небольшой интенсивности на организм человека зависят от ряда факторов, в том числе воз­раста и состояния здоровья работающего, вида трудовой дея­тельности, психологического и физического состояния человека в момент действия шума и ряда других факторов. Шум, произ­водимый самим человеком, обычно не беспокоит его. В отличие от этого посторонние шумы часто вызывают сильный раздражающий эффект. Если сравнивать шумы с одинаковым уровнем звукового давления, то высокочастотные шумы (f > 1000 Гц) бо­лее неприятны для человека, чем низкочастотные (/X 400 Гц). В ночное время шум с уровнем 30—40 дБА является серьезным беспокоящим фактором.

При постоянном воздействии шума на организм человека мо­гут возникнуть патологические изменения, называемые шумовой болезнью, которая является профессиональным заболеванием.

Инфразвук также оказывает негативное влияние на органы слуха, вызывая утомление, чувство страха, головные боли и го­ловокружения, а также снижает остроту зрения. Особенно не­благоприятно воздействие на организм человека инфразвуковых колебаний с частотой 4—12 Гц.

Вредное воздействие ультразвука на организм человека вы­ражается в нарушении деятельности нервной системы, сниже­нии болевой чувствительности, изменении сосудистого давле­ния, а также состава и свойств крови. Ультразвук передается ли­бо через воздушную среду, либо контактным путем через жидкую и твердую среду (действие на руки работающих). Кон­тактный путь передачи ультразвука наиболее опасен для орга­низма человека.

Рассмотрим воздействие вибрации на организм человека.

Вибрация — это совокупность механических колебаний, про­стейшим видом которых являются гармонические. В ГОСТе 24346-80 «Вибрация. Термины и определения» вибрация определяется как движение точки или механической системы, при котором про­исходит поочередное возрастание и убывание во времени значе­ний по крайней мере одной координаты. Вибрацию вызывают неуравновешенные силовые воздействия, возникающие при ра­боте различных машин и механизмов. Примером таких уст­ройств могут служить ручные перфораторы, кривошипно-шатунные механизмы и другие, детали которых совершают воз­вратно-поступательные движения. Вибрацию также создают не­уравновешенные вращающиеся механизмы (электродрели, руч­ные шлифовальные машины, металлообрабатывающие станки, вентиляторы и т.д.), а также устройства, в которых движущиеся детали совершают ударные воздействия (зубчатые передачи, подшипники и т.д.). В промышленности также используются специальные вибрационные установки, в частности, при уплот­нении бетонных смесей, при дроблении, измельчении и сортировке сыпучих материалов, при разгрузке транспортных средств и в ряде других случаев.

Если вибрирующая система совершает гармонические коле­бания (17.2), то для ее описания используют следующие харак­теристики:

• амплитуду виброперемещения, т. е. наибольшее отклоне­ние колеблющейся точки от положения равновесия, Хт, м;

• колебательную скорость, или виброскорость, Vт, м/с;

• ускорение колебаний, или виброускорение, ат, м/с2;

• период колебаний, Т, с;

• частоту колебаний, t, гц.

Если вибрации имеют несинусоидальный характер, то их можно представить в виде суммы синусоидальных (гармониче­ских) составляющих с помощью разложения в ряд Фурье.

Значения виброскорости и виброускорения для различных источников изменяются в очень широких пределах, поэтому, как и для шума, удобнее пользоваться их логарифмическими ха­рактеристиками. Так, логарифмический уровень виброскорости (или просто уровень виброскорости) определяется по формуле:

Необходимо различать общую и местную вибрации. Общая вибрация действует на весь организм в целом, а местная — только на отдельные части его (верхние конечности, плечевой пояс, сосуды сердца).

При воздействии общей вибрации наблюдаются нарушение сердечной деятельности, расстройство нервной системы, спазмы

сосудов, изменения в суставах, приводящие к ограничению под­вижности. Если частоты колебания рабочих мест совпадают с собственными частотами колебаний внутренних органов челове­ка[12] (явление резонанса), то возможно механическое поврежде­ние данных органов вплоть до разрыва.

При действии на руки работающих местной вибрации (вибри­рующий инструмент) происходит нарушение чувствительности кожи, окостенение сухожилий, потеря упругости кровеносных со­судов и чувствительности нервных волокон, отложение солей в суставах кистей рук и пальцев и другие негативные явления. Дли­тельное воздействие вибрации приводит к профессиональному за­болеванию — вибрационной болезни, эффективное лечение кото­рой возможно лишь на начальной стадии ее развития.

Рассмотрим теперь вопросы,  связанные с нормированием шума, инфра- и ультразвука, вибрации.

 Шум нормируется на рабочих местах согласно ГОСТу 12.1.003-83 и СН № 3223-85 «Санитарные нормы допустимых уровней шума на рабочих местах». В указанных нормативных документах предусмотрены два метода нормирования шума: по предельному спектру шума и по интегральному показателю — эквивалентному уровню шума в дБА. Выбор метода нормирования в первую оче­редь зависит от временных характеристик шума. По этим характе­ристикам все шумы подразделяются на постоянные, уровень звука которых за 8-часовой рабочий день изменяется не более чем на 5 дБА, и непостоянные, аналогичная характеристика которых из­меняется за рабочий день более чем на 5 дБА.

Нормирование по предельному спектру шума является ос­новным для постоянных шумов. Предельный спектр шума — это совокупность нормативных значений звукового давления на сле­дующих стандартных среднегеометрических частотах: 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. В табл. 17.3 представлены допустимые уровни шума на различных рабочих местах.

Сокращенно предельные спектры шума обозначаются ПС (предельный спектр) с указанием допустимого уровня звукового давления на частоте 1000 Гц, например: ПС-45, ПС-55, ПС-75 и др. Постоянный шум на рабочих местах не должен превышать нормированных уровней, представленных в ГОСТе 12.003-83.



[1] Риск — количественная характеристика действия опасностей, формируемых конкретной деятельностью человека.

[2] См.: Метрологическое обеспечение безопасности труда. В 2 т. / Под ред. И.Х. Сологяна. Т. 1. Измеряемые параметры физических опасностей и вредных факто­ров. - М.: Издательство стандартов, 1988

[3] Воздух рабочей зоны — это воздушная среда в пространстве высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, где находятся рабочие места.

 

[4] Явная теплота — это теплота, поступающая в производственное помещение от оборудования, отопительных приборов, солнечного нагрева, людей и других ис­точников воздействия на температуру воздуха в этом помещении.

 

[5]  Коэффициент теплопроводности или теплопроводность (X) показывает, какое количество тепла проходит за счет теплопроводности в единицу времени через единичную площадь стенки при разности температур между поверхностями в-  стенки один градус. В системе СИ размерность А Вт/м-К.

 

[6] 1мкм (1 микрометр) = 10~6 м.

 

[7]  Токсичность — ядовитость, способность некоторых химических и биологиче­ских веществ оказывать вредное воздействие на живые организмы.

 

[8] Сенсибилизация — повышение реактивной чувствительности клеток и тканей человеческого организма

[9]  Аллергия — необычные, ненормальные, реакции организма, например появ­ление сыпи.

 

[10] 1 нм (1 нанометр) = 10~9 м.

[11] В дБА выражается уровень шума, замеренный по шкапе А шумомера, конст­рукция и принцип работы которого изложены далее.

 

[12] Для большинства внутренних органов человека частоты собственных колеба­ний составляют 6—9 Гц.