Токсикологічна оцінка технологічних процесів: хімічні підприємства, основні напрямки оздоровчих заходів на них, нормування вмісту шкі

дливих речовин у повітрі та контроль за чистотою повітря у виробничому приміщенні

Токсикологічна оцінка технологічних процесів на хімічних підприємствах

План

1. Хімічні підприємства

2. Основні напрямки оздоровчих заходів на хімічних підприємствах

3. Нормування вмісту шкідливих речовин у повітрі

4. Контроль за чистотою повітря у виробничому приміщенні

Хімічні підприємства

Розрізняють наступні основні виробництва хімічної промисловості: * виробництва основної хімії з випуску неорганічних кислот, лугів, солей, хлору й інших неорганічних сполук;*

підприємства органічного синтезу, на яких одержують великий асортимент органічних речовин: кислоти, спирти, розчинники;*

виробництва з одержання штучних волокон і ниток - лавсану, капрону, віскози та ін.;*

виробництва, що випускають синтетичні смоли, пластмаси, синтетичний каучук тощо;*

виробництва, що випускають анілінові барвники, лакофарбові матеріали;*

хіміко-фармацевтичні заводи з випуску лікарських та інших препаратів;*

комбінати і заводи з виробництва мінеральних добрив і ядохімікатів та ін.

Незважаючи на велику різноманітність хімічних виробництв, вони мають багато спільного. Існує кілька класифікацій технологічних процесів: за фізико-хімічними властивостями реакційних систем; за агрегатним станом реагуючих речовин; за процесами й апаратами та ін.

Найбільш удалою щодо гігієнічного відношення є класифікація, відповідно до якої усі технологічні процеси й операції поділяються на наступні етапи:

1) підготовчі операції (розмелювання, дозування, змішування, просівання і розділення на фракції сировинних матеріалів, транспортування);

2) власне хімічні процеси (окислювання, відновлення, хлорування, нітрація, електрохімічні процеси тощо);

3) розділення хімічних компонентів (відгонка, ректифікація, центрифугування, фільтрація, екстракція, кристалізація тощо);

4) завершальні операції (сушіння, подрібнювання, розфасовка, пакування і зберігання);

б) додаткові операції (відбирання технологічних проб, заміна каталізаторів, профілактичні й аварійні ремонти тощо).

Крім того, технологічні процеси за своїм характером поділяються на періодичні і безперервні. Для більшості сучасних крупнотоннажних виробництв характерні замкнені безперервні цикли, що виключають надходження шкідливих речовин у повітря робочої зони і навколишнє середовище.

Періодичні процеси все ще використовуються у малотоннажних виробництвах. Вони включають розкриття апаратури, завантаження і вивантаження сировини, реакційних мас, напівфабрикатів і кінцевої продукції, а отже, створюють небезпеку надходження шкідливих речовин у повітря виробничих приміщень.

Безперервний процес виробництва є прогресивним і порівняно з періодичним має всі техніко-економічні й гігієнічні переваги: можливість комплексної механізації й автоматизації, різкого скорочення обслуговуючого персоналу, підвищення продуктивності устаткування і якості продукції, що випускається. Особливо важливою є можливість застосування дистанційного управління технологічним процесом і його автоматизації, що значно скорочує контакт працівників зі шкідливими речовинами. Крім того, безперервний процес дає змогу підтримувати в апаратах більш стабільний технологічний режим (температура, тиск), що полегшує збереження герметичності апаратури і зменшує витік шкідливих речовин.

Розрізняють низькотемпературні, високотемпературні, некаталітичні, каталітичні, електрохімічні та інші хімічні процеси. У гігієнічному відношенні найбільш несприятливими є процеси, що проводяться під підвищеним атмосферним тиском. За таких умов часто спостерігається виділення шкідливих речовин через нещільності в апаратурі. До подібних негативних наслідків найчастіше призводить і підвищена температура реакційної маси в апаратах. Більш сучасними є хімічні процеси, що проводяться в апаратурі під тиском, нижчим за атмосферний, чи у вакуумі, а також при низькій температурі.

Головним несприятливим виробничим фактором хімічних виробництв у більшості випадків є хімічний фактор, тобто забруднення повітря робочої зони і промислової площадки шкідливими речовинами. На підприємствах органічного синтезу при термічній переробці полімерів виділення шкідливих речовин за умови недотримання гігієнічних вимог можливе на всіх етапах технологічного процесу. Виділення шкідливих речовин спричиняється, в першу чергу, використанням високих температур і тисків, а також негерметичних апаратів і комунікацій. Значним джерелом забруднення повітря токсичним пилом є таке обладнання, як дробарки, млини, дезінтегратори, шнеки, елеватори для транспортування сипких матеріалів. Крім того, частими причинами забруднення повітря робочої зони шкідливими речовинами є порушення технологічного режиму, розгерметизація ємкостей для відбирання технологічних проб, прориви комунікацій та інші аварійні ситуації.

В останні роки в хімічній і нафтохімічній промисловості значного поширення набули каталітичні процеси з використанням різноманітних каталізаторів. Як каталізатори застосовують більшість металів (платина, срібло, нікель, молібден, хром, вольфрам та ін.). Каталітичні процеси мають перед звичайними некаталітичними ряд переваг: їх висока швидкість дає змогу збільшити вихід цільових продуктів і підвищити продуктивність устаткування; гігієнічні переваги цих процесів полягають у їхній простоті (обмежена кількість сировинних матеріалів і проміжних операцій). Однак несприятливими операціями при цьому є завантаження і вивантаження каталізатора, що пов'язане з розкриттям апаратури і надходженням шкідливих речовин у повітря робочої зони.

У момент відбирання технологічних проб концентрація шкідливих речовин у повітрі підвищується в багато разів. Щоб уникнути цього, останнім часом розробляються і на багатьох підприємствах уже впроваджені засоби автоматичного контролю за фізико-хімічним станом реакційних мас.

Із гігієнічної точки зору значної уваги заслуговують такі операції, як чищення і ремонт апаратури та проведення аварійних робіт, при яких спостерігається найбільший контакт працівників із різними шкідливими речовинами.

Склад забруднень. Повітря робочої зони найчастіше забруднене багатьма шкідливими речовинами. У повітрі може одночасно міститися багато речовин у різному агрегатному стані - аерозолі, пари, гази, що є початковими, проміжними, кінцевими продуктами, а також сполуки, які утворюються в результаті взаємодії, чи продукти термічного розпаду. Шкідливі речовини, що надходять у повітря, продовжують взаємодіяти, зазнавати окислювання, гідролізу Й інших перетворень.

Пари і гази, що мають більшу, ніж повітря, відносну густину, накопичуються в нижній зоні, а при вертикальному плануванні приміщень перетікають із верхніх поверхів у нижні.

Недотримання гігієнічних вимог при виконанні підготовчих і заключних етапів технологічного процесу на хімічних заводах призводить до підвищення концентрації пилу в повітрі в десятки разів. Дисперсність пилу, який виділяється, звичайно висока: у його складі переважають пилові частки розміром менше 5 мкм. При цьому вдихуваний пил, який добре сорбує гази і пари шкідливих речовин, служить додатковим джерелом їх надходження в організм. На сучасних хімічних заводах застосовуються радіоактивні речовини у вимірювальній апаратурі і як каталізатори. У хімічних цехах існує значна небезпека виникнення травм, які можуть бути хімічними, термічними, механічними й електричними.

Основні напрямки оздоровчих заходів на хімічних підприємствах

Оздоровчі заходи на підприємствах, виробнича діяльність яких пов'язана зі шкідливими речовинами, мають включати заходи організаційно-технологічного, гігієнічного, санітарно-технічного і медико-профілактичного характеру.

На цей час у хімічній промисловості з організаційно-технологічних оздоровчих заходів широко використовуються: заміна токсичних речовин менш токсичними; сухих засобів переробки матеріалів, що утворюють пил, на мокрі; випуск кінцевих продуктів у формах, які не утворюють пил; застосування прогресивної технології виробництва, що виключає контакт працівників зі шкідливими речовинами; використання виробничого устаткування і комунікацій, які не допускають виділення шкідливих речовин у повітря виробничих приміщень і атмосферу заводських площадок; забезпечення строгого дотримання регламенту технологічного процесу.

Найбільш радикальним шляхом оздоровлення умов праці є повне вилучення шкідливого хімічного компонента з технологічного процесу чи заміна токсичних речовин малотоксичними.

Однак заміна хімічної речовини на менш шкідливу, а тим більше - повне вилучення її, далеко не в усіх випадках можлива з технологічних міркувань. У цих випадках оздоровлення умов праці полягає у зниженні вмісту шкідливих речовин в об'єктах навколишнього середовища до безпечної межі за рахунок розробки і впровадження заходів удосконалення технологічних процесів і виробничого устаткування. До таких заходів належать: комплексна механізація й автоматизація виробничих процесів із застосуванням замкнутих і безвідходних циклів виробництва; розробка і впровадження вдосконаленого виробничого устаткування; перехід на безперервні хімічні процеси з дистанційним управлінням, упровадження автоматичного контролю за технологічними процесами та операціями.

Широке впровадження зазначених заходів дає змогу різко скоротити частку ручної праці, зменшити чисельність обслуговуючого персоналу, поліпшити стан повітряного середовища, обмежити або повністю виключити безпосередній контакт працівників зі шкідливими речовинами. Крім того, автоматизація виробництва, впровадження замкнутих і безвідходних технологічних процесів сприяють не тільки поліпшенню умов праці, а й радикальному вирішенню проблеми захисту навколишнього середовища від шкідливого впливу промислових викидів.

Слід пам'ятати, що оздоровчі заходи гігієнічного характеру ґрунтуються на сучасній токсикологічній оцінні застосованих і вироблених хімічних речовин, гігієнічній стандартизації сировини і готових продуктів, регулярному контролі за вмістом шкідливих речовин у повітрі робочої зони.

Гігієнічна стандартизація сировини і готових продуктів передбачає виключення чи обмеження забруднення сировини і готової продукції високотоксичними шкідливими речовинами і контроль за їх вмістом. Забруднюючі домішки початкової сировини, а також утворені у ході технологічних процесів побічні високотоксичні шкідливі речовини можуть значно підсилювати токсичність і небезпечність кінцевих продуктів, що випускаються, а в ряді випадків зумовлювати рівень небезпеки всього технічного процесу. Так, при одержанні та переробці фторорганічних речовин у результаті їх деструкції можуть утворюватися більш токсичні речовини, ніж початкові та кінцеві продукти (наприклад, фторфосген, перфторізобутилен та ін.). Ці речовини становлять велику небезпеку щодо можливості виникнення тяжких гострих отруєнь.

Гігієнічна стандартизація передбачає також обов'язкове забезпечення кожної партії хімічних продуктів, що випускаються, спеціальним паспортом (сертифікатом), у якому зазначаються дані лабораторного аналізу продукту.

Дуже важливими є гігієнічні вимоги до планування промислової площадки. Вони насамперед визначаються характером і потужністю виробництва, якісним і кількісним складом викидів у атмосферу та промислових відходів. Оскільки хімічні процеси пов'язані з виділенням шкідливих речовин, а нерідко є вибухо- та пожежонебезпеч-ними, пряме сусідство таких підприємств із житловими районами неприпустиме. У разі потреби для деяких хімічних виробництв санітарно-захисна зона може бути збільшена у 3 рази порівняно з передбаченою, наприклад, при недостатній ефективності пристроїв для очищення забрудненого повітря, при будівництві нових, недостатньо вивчених виробництв. Слід зазначити, що санітарно-захисна зона не може служити резервною територією для розширення промислової площадки хімічного підприємства.

При виборі земельної ділянки для будівництва хімічних виробництв необхідно враховувати розу вітрів і дані про погодні умови. Не допускається розташування на погано провітрюваних ділянках таких виробництв, як сірчанокислотні й азотнотукові заводи, а також підприємств, що виділяють в атмосферу сірчистий ангідрид, фтористий водень, пари соляної кислоти тощо.

При розробці планів хімічного підприємства слід також передбачати озеленення і благоустрій заводської території, санітарно-захисної зони. Відомо, що планувальні рішення виробничих приміщень хімічних підприємств можуть впливати на гігієнічні умови і безпеку праці. Ізоляція окремих технологічних процесів і операцій, а іноді й цілих виробництв, недостатньо раціонально вирішених у технічному відношенні, може виявитися єдиним заходом, що радикально розв'язує проблему оздоровлення умов праці. Гігієнічна ефективність різних планувальних рішень значною мірою визначається вибором принципів вентиляції, що забезпечують кероване перетікання повітря з незабруднених приміщень у виробничі кабіни і перешкоджають зворотному руху повітря.

Необхідно пам'ятати, що внутрішнє оздоблення виробничих приміщень, при якому використовуються різні будівельні матеріали, покриття і лаки, має велике гігієнічне значення, оскільки багато органічних і неорганічних газо- і пароподібних речовин здатні добре сорбуватися цими матеріалами і десорбуватися з них у повітря. У будівельних матеріалах може утворюватися так зване "депо" хімічних речовин. Процеси десорбції збільшують забруднення повітря такими хімічними речовинами, як ртуть, фтор, хлор, тетраетилсвинець, анілін та ін.

Як матеріали внутрішнього облицювання й оздоблення виробничих приміщень доцільно використовувати покриття, що захищають будівельні матеріали від конкретних хімічних речовин. Наприклад, лакофарбові покриття, що найчастіше застосовуються на виробництвах для захисту стін (олійна фарба і нітрофарба), для фтористого водню з гігієнічної точки зору неприйнятні, бо вони легко сорбують і десорбують його у зовнішнє середовище. Нові види лакофарбових покриттів із використанням кремнійорганічних, перхлорвінілових та інших сполук виявляються більш ефективними.

Особливо серйозну увагу слід приділяти ремонтним роботам усередині апаратів. При проведенні ремонтних робіт потрібно забезпечити безперебійну роботу аварійної вентиляції, освітлення робочих місць переносними світильниками і подачу свіжого повітря місцевими вентиляційними пристроями безпосередньо в зону дихання працівників. Важливим є також обмеження часу перебування робітників у небезпечній зоні усередині замкнутих просторів (устаткування і ємностей). У таких випадках, коли незважаючи на вжиті заходи щодо оздоровлення умов праці усе ще залишається реальною небезпека для працівників, необхідно використовувати засоби індивідуального захисту.

Нормування вмісту шкідливих речовин у повітрі

При проектуванні виробничих будівель, технологічних процесів, устаткування необхідно ставити вимоги до санітарного обмеження вмісту шкідливих речовин у повітрі робочої зони.

Вміст шкідливих речовин у повітрі робочої зони регламентується значенням гранично допустимих концентрацій (ГДК), мг/м3.

Гранично допустимі концентрації шкідливих речовин у повітрі робочої зони - це концентрації, що при щоденній (крім вихідних днів) роботі протягом 8 годин чи іншої тривалості, але не більше 41 години на тиждень, протягом усього робочого стажу не можуть викликати захворювань або відхилень у стані здоров'я, які виявляються сучасними методами досліджень, у процесі роботи чи у віддалений термін життя нинішнього і наступного поколінь. За ступенем дії на організм шкідливі речовини відповідно до ГОСТу 12.1.007-88 поділяються на 4 класи небезпеки:

І клас - надзвичайно небезпечні;

П клас - високонебезпечні;

III клас - помірно небезпечні;

IV клас - малонебезпечні.

ГДК шкідливих речовин у повітрі робочої зони є обов'язковими санітарними нормативами для використання при проектуванні технологічних процесів і вентиляції. ГДК установлюються на підставі даних медико-біологічних досліджень, що проводяться на тваринах. Для низьколетких, але активно проникаючих крізь шкіру шкідливих речовин мають встановлюватися тести експозиції.

На період, що передує проектуванню виробництва, мають тимчасово визначатися орієнтовні безпечні рівні впливу - ОБРВ. Вони мають переглядатися через 2 роки після їх затвердження чи замінятися

ГДК з урахуванням накопичених даних про співвідношення здоров'я працівників з умовами праці.

Таблиця 3.12. Граничнодопустимі концентрації (ГДК) шкідливих речовиі у повітрі робочої зони

№ п/п Найменування речовини Значення ГДК, мг/м8 Клас небезпеки

1 Азоту оксиди 5 III

2 Акриловий ефір етиленгліколю 0,5 П

3 Алюміній і його сплави 2 III

4 Аміак 20 IV

5 Амонію хлорид 10 III

6 Ацетон 200 IV

7 Бензин 100 IV

8 Бензол 15 ІІ

9 Вінілацетат 10 III

10 Водень хлорид 5 II

11 Вольфрам 6 IV

12 Гексан 300 IV

13 Дихлоретан 10 II

14 Зола пальних сланців 4 III

15 Йод 1 II

16 Капрон 5 ІІІ

17 Карбамід (сечовина) 10 ІІІ

18 Кислота азотна 2 III

19 Кислота ацетилсаліцилова 0,5 II

20 Кислота борна 10 ІІІ

21 Кислота сірчана 1 II

22 Кислота оцтова 5 III

23 Ксилол 50 ІІІ

24 Олії нафтові мінеральні 5 ІІІ

25 Миш'як 0,04 II

26 Нафта 10 III

27 Озон 0,1 І

28 Поліетилен 10 IV

29 Пропілен 100 IV

30

Ј Пил зі вмістом двоокису кремнію понад 70% 1 III

ГДК шкідливих речовин, що найчастіше трапляються в технологічних процесах, подані в таблиці 3.12.

Контроль за чистотою повітря у виробничому приміщенні

Відомі засоби санітарно-хімічного аналізу повітря можна розділити на три основні групи: лабораторні, експресні й автоматичні (останні забезпечують постійний контроль повітря виробничих приміщень). При розробці всіх типів засобів застосовують різні аналітичні методи: хімічні, фізичні, фізико-хімічні й біохімічні.

Аналітичні і лабораторні методи контролю шкідливих речовин включають відбір проб із подальшою доставкою й проведення їх аналізу у лабораторних умовах, що, буває, не дає змоги вчасно вжити дієвих заходів для забезпечення нормальних умов праці.

Лабораторні методи аналізу не завжди є досить оперативними, але вони забезпечують високу точність визначення наявних у повітрі хімічних речовин. До лабораторних належать фотохімічні, люмінесцентні, електрохімічні, хроматографічні, спектрофотометричні, полярографічні й інші методи.

Експресні методи визначення концентрацій у повітрі виробничих приміщень є простими та оперативними, крім того, не потребують джерел електричної і теплової енергії. Найчастіше в практиці експресного аналізу застосовується індикаційний метод, що передбачає вимірювання концентрації шкідливих речовин індикаторними трубками. В основі індикаційного методу аналізу повітряного середовища лежать колометричні реакції, що відбуваються на твердих носіях (папірцях, крейдах, порошках), просочених індикаторними реактивами.

Експресні методи також полягають у застосуванні спеціальних приладів-газоаналізаторів різних конструкцій. Наприклад, газоаналізатор типу УГ-2 - універсальний переносний прилад, призначений для експресного кількісного визначення різних шкідливих речовин (аміаку, ацетилену, ацетону, бензину, бензолу, оксидів азоту й вуглецю, сірководню, вуглеводнів нафти, хлору та ін.) у повітрі виробничих приміщень.

Для експресного аналізу органічних і неорганічних речовин у різних галузях промисловості успішно застосовуються індикаторні трубки, що випускаються іноземними фірмами - "Drager" (Німеччина), "Kitagawa" (Японія), "Хігітест" (Болгарія).

В умовах сучасних виробництв різних галузей промисловості лабораторні методи і прилади з індикаторними трубками не завжди забезпечують ефективний контроль стану повітряного середовища, оскільки небезпечні концентрації газів і парів у повітрі робочої зони можуть створюватися за короткий час і процес виникнення небезпечної ситуації носить випадковий характер. Тому автоматичний контроль загазованості повітря за допомогою автоматичних газоаналізаторів стає необхідним елементом контролю й управління технологічним процесом.

Автоматичні газоаналізатори забезпечують: швидкість вимірювання і реєстрації концентрації шкідливої речовини в повітрі; звукову й світлову сигналізацію про перевищення санітарних норм вмісту шкідливих речовин у повітрі на місці вимірювання або у диспетчерських пунктах із включенням у необхідних випадках вентиляції; економію витрат робочого часу при контролі стану повітряного середовища; можливість їх улаштування у важкодоступних і небезпечних місцях, а також у пересувних лабораторіях.

. Промислові автоматичні газоаналізатори залежно від принципу дії (методу аналізу) підрозділяють на механічні, звукові, теплові, магнітні, електрохімічні, іонізаційні, оптичні, оптико-акустичні та ін.

Для встановлення концентрації сірководню, аміаку, фосгену застосовують фотоколометричні автоматичні газоаналізатори "Сирена" у вибухозахисному виконанні. Широко використовуються електрохімічні автоматичні газоаналізатори типу "Атмосфера", "Мигдаль", "Палладій-М", призначені для визначення оксиду вуглецю, діоксиду сірки, сірководню, озону, синильної кислоти у великому діапазоні вимірювань.

За кордоном провідні приладобудівні фірми (в основному Японії і Німеччини) розробляють і випускають автоматичні газоаналізатори, сигналізатори й системи газового аналізу різних типів для контролю вмісту хімічних речовин у повітрі.

Для оцінки запиленості повітряного середовища визначають масову концентрацію пилу (мг/м3) прямим (гравіметричним) методом, а також його дисперсний склад, кількість порошин в одиниці об'єму повітря та їх форму рахунковим методом за допомогою мікроскопа.

Для встановлення вмісту пилу в повітрі часто використовують непрямі методи, що ґрунтуються на закономірності зміни фізичних властивостей запиленого повітря залежно від концентрації пилу - зміни значень поглинання світлових, теплорих та іонізуючих випромінювань тощо. Найчастіше в цьому випадку застосовують радіоізотопні й оптичні методи. Наприклад, для експресного визначення масової концентрації пилу призначені: фотопиломіри Ф-1, Ф-2; вимірник концентрації пилу ІКП-ЗД в іскробезпечному виконанні; радіоізотопні пиломіри ПРИЗ-2, ІЗВ-3, ПСАР тощо.