И.В. Анциферова, И.А.
Эсаулова, А.И.Зенков
I.V. Antsiferova, I.A. Esaulova, A.I. Zenkov
In the article methods of the analysis and measurement
for realization of optimum control over particle behavior are considered. It
will allow to define standards for a labor safety and quality assurance of end-products.
The actions allowing to operate risks from nanopowders usage for human health
are offered.
Keywords: nanopowders, risks, personnel, working zone
air, ecological aspects, identification, pure premises.
В статье рассмотрены
варианты анализа и измерения для осуществления оптимального контроля за
поведением наночастиц. Это позволит определить стандарты для охраны труда и
контроля качества конечных продуктов. Предложены мероприятия, позволяющие
управлять рисками от использования нанопорошков для здоровья человека.
Ключевые слова:
нанопорошки, риски, персонал, воздух рабочей зоны, экологические аспекты,
идентификация, чистые помещения.
С точки зрения охраны
здоровья рабочих наноматериалы можно расположить следующим образом (от более
предпочтительных к менее предпочтительным):
·
Твердые
материалы, содержащие наноструктуры, таких как Al2O3, TiO3, IrO2, Fe2O3;
·
Твердые
материалы, содержащие наноструктуры на поверхности: Cr, Co, Fe, Mg, W;
·
Наночастицы,
взвешенные в жидкости
·
Сухие
наночастицы, их скопления и агрегаты
Вдыхаемые частицы
оседают в печени, сердце. При попадании частиц в кровообращение их мелкой пыли
их атакуют макрофаги – клетки-пожиратели, своего рода «полиция» иммунной
системы. Но из-за малых размеров наночастиц это часто не происходит. Макрофаги
улавливают > 70 нм. Была обнаружена связь между частотой
сердечнососудистых заболеваний, аллергией при увеличении концентрации
наночастиц. Оказывать влияние на сердце могут и те частицы, которые остались в
легких. Они воздействуют на рецепторы поверхностных пузырьков, связанных с
вегетативной нервной системой и функцией сердечного ритма.
С целью минимизации
воздействия на рабочих разработана программа по управлению рисками[1]. Элементы
системы управления рисками должны включать руководства по внедрению инженерных
мероприятий, инструктаж работников и подбор средств индивидуальной защиты. При
контроле потенциального воздействия на рабочем месте можно использовать
иерархический подход, основу которого составляет уменьшение возможной
опасности. [2]
Для обеспечения
безопасности при производстве нанопродуктов рекомендовано:
1 Новое эффективное
оборудование, чтобы сделать его менее опасным. Высокоэнергетическое
оборудование – вакуумный аттритор. Вакуум позволяет исключить воспламенение
порошка, а разработанные оптимальные режимы – регулировать дисперсность порошка
с уменьшением пылеобразования [3].
2 Важнейший фактор
контроля это оценка концентрации наночастиц. Результаты мониторинга учитывают
путем сравнения с ПДК.
При
проведении санитарных (или гигиенических) исследований изучаются количественные
зависимости влияния вредных факторов на организм человека. Взаимосвязи
"доза-эффект" измеряются на основе наблюдений за определенной группой
людей по данным медицинской статистики или по результатам специально организованных
исследований [4.] Такой подход позволяет установить связь между уровнями
заболеваемости или смертности, с одной стороны, и техническими характеристиками
продукции, формирующей определенный вид опасности - с другой стороны.
В качестве характеристики
эффекта вредного фактора выбирали уровень заболеваемости за определенный период
времени. Показатель уровень заболеваемости: - это- количество
заболевших/количество людей в исследуемой группе. Было необходимо разработать
лечебно-профилактические мероприятия, направленные на сохранение здоровья
работников
Из данных литературы
известно, что антиоксиданты, экранирования от источников загрязнения оказывают
выраженный эффект нормализации обменных процессов, снижают активность
перекисного окисления липидов[5].
Также для контроля
безопасного воздействия наночастиц можно использовать технологию создания
чистых помещений[6].
Существует несколько
механизмов, которые отделяют частицы из воздушного потока.
1. Улавливание Сетка,
образованная переплетением волокон задерживает частицы, которые больше чем
ячейки между волокнами.
2. Инерция Из-за
тяжелого веса частица пыли не способная следовать за воздушным потоком в углах
и задерживается в волокна материала фильтра.
3. Диффузия Легкие
частицы способны следовать за воздушным потоком между волокнами. Но когда
частица касается волокна, она к нему прилипает и задерживается в материале
фильтра.
Существует целый ряд
признаков, которые позволяют оценить и сравнить работоспособность отдельных
фильтров и позволяет грамотно подобрать необходимый фильтр. Это – степень
очистки, падение давления, производительность по воздуху, количество
задержанной пыли
Воздухообмен в помещении
можно значительно сократить, если улавливать вредные вещества в местах их
выделения. С этой целью технологическое оборудование, являющееся источником
выделения вредных веществ, снабжают специальными устройствами, от которых
производится отсос загрязненного воздуха. Такая вентиляция называется местной
вытяжкой.
Местная вентиляция по
сравнению с общеобменной требует значительно меньших затрат на устройство и
эксплуатацию.
Организованная
естественная вентиляция осуществляется аэрацией и дефлекторами и поддается
регулировке.
При осуществлении
производственных процессов в лабораториях в небольших количествах используются
вытяжные шкафы. По мере увеличения количества образующихся, наночастиц
мероприятия должны быть направлены, в первую очередь, на снижение степени
распространения наночастиц в помещении.
Необходимо
установить правила техники безопасности в соответствии с рисками и в целях
снижения воздействия вредных факторов на рабочего или рабочих. Частицы можно
собирать взрывозащищенным пылесосом, сконструированным из изолирующих
материалов, снабженного заземлением или взрывным клапаном, препятствующим возникновению
источников воспламенения (искр или статического электричества). Можно также
использовать электрическое передвижное вакуумное очистное устройство с
асинхронным электродвигателем (во избежание искрообразования).
Рекомендуется применять
средства индивидуальной защиты. Хотя в настоящее время нет общепринятого
руководства, основанного на научных данных, о выборе защитной одежды и других
средств защиты от воздействия наночастиц, а также минимальное количество
информации об эффективности существующих средств индивидуальной защиты, около
84% работодателей требуют применения данных средств, при работе с
наноматериалами.
Для оценки
применения средств защиты проводятся тесты по определению способности
наночастиц проникать через различные материалы. Методы тестирования могут быть
подразделены на методы, аналогичные процессам, используемым при тестировании
респираторов, и методы, не связанные с фильтрационными процессами. Исследования
показали, что, например, уровень проникновения KCl с размером частиц в диапазоне
от 30 до 2000 нм через военную спецодежду составляет 20%-60%, при максимальном
уровне проникновения для частиц размером 100-400 нм. Другая группа ученых
изучала барьерные свойства 10 различных тканей в условиях использования частиц
размером 477 нм в потоке воздуха, движущегося со скоростью 1.8 см/сек Степень
проникновения составляла от 0 до 54%. В опытах с тремя из исследуемых
материалов степень проникновения была около 1%. В целом, при увеличении
давления воздушного потока, увеличивается степень проникновения частиц. Таким
образом, на рабочем месте использование защитной одежде значительно снижает
воздействие на кожные покровы
Таким
образом, управление рисками представляет собой поэтапную процедуру, основанную
на логической последовательности,
позволяющей постоянно повышать эффективность принятия решений,
одновременно постоянно способствуя улучшению качества работы. Организации,
эффективно управляющие своими рисками, имеют больше шансов достичь своих целей,
притом с меньшими издержками.
Литература
1. Анциферова И.В.
Анализ и оценка риска при производстве изделий из титановой губки методом
порошковой металлургии / И.В. Анциферова, И.А. Касаткина, М.А. Мулюкина //
Новый взгляд на проблемы безопасности в XXI веке - «Безопасность - XXI»: Тезисы
докладов VI Всероссийской студенческой науч.-практич. конф. с международным
участием. - Иркутск: ИрГТУ, 2001.-Т. 1.- С. 32-33.
2. IRSST –
руководство по управлению рисками. www.ipsst.qe.ea.
3. Анциферова И. В.
Управление экологическими рисками при получении материалов из титана методом
порошковой металлургии Диссертация на соискание доктора технических наук
4 Концепция
«доза-эффект»,VS беспороговая концепция forum/pripyat/com/showthread/ph
5. Мышкин В. А., Ерохин
А. А., Бикбулатов. Антиоксиданты и вопросы резистентности организма к
экстремальным воздействиям. Токсикология и фармакология антиоксидантов. Сб
трудов, Уфа, 1983, С30-3.
6. Чистые помещения. www
comfortzone.ru
1. Анциферова Ирина Владимировна – д.т.н., проф. каф.
«МиМ», «Порошкового материаловедения» ПГТУ
E-mail: iranciferova@yandex.ru
2. Зенков Алексей Игоревич – аспирант ПГТУ.
E-mail zenkovmit@mail.ru
3 Эсаулова Ирэна Александровна- д.э.н., проф.
каф. «МиМ»,
E-mail esaulovaia@mail.ru