Общая характеристика промышленной пыли
Промышленная пыль представляет собой аэродисперсную систему (аэрозоль), в которой дисперсионной средой является воздух, а дисперсной фазой - твердые пылевые частицы. Пыль образуется при многочисленных производственных процессах в разных отраслях народного хозяйства - в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте.
Существенное влияние на устойчивость частиц в воздухе оказывает плотность пыли. Чем выше плотность вещества при одной и той же дисперсности, тем быстрее оно оседает из воздуха. Например, пыль вольфрамово-кобальтовых сплавов размером 5 мкм оседает в 5-6 раз быстрее, чем частицы кварца, и в 14 раз - чем пыль угля таких же размеров. С учетом плотности обычно рассчитывается пребывание пыли в воздухе («скорость витания» пыли) определенной дисперсности: в гигиенической практике для установления характеристики пыли и для изучения влияния на организм пыли полидисперсной или избранной дисперсности; в санитарной технике для определения эффективности фильтрующих свойств разных материалов; в теплотехнике - для характеристики пылевидного топлива и т. д.
Растворимость пыли. В зависимости от химического состава и физических свойств растворимые пыли в отличие от нерастворимых уже в начале своего поступления в организм проявляют либо агрессивное действие, либо выводятся из организма, не вызывая повреждений. Увеличение растворимости токсических аэрозолей свинца, кадмия, меди сопровождается усилением их действия; пыли бериллия, никеля, урсола вызывает специфические проявления и аллергию. Наоборот, чем легче растворяются нетоксические пыли, тем быстрее они выводятся из организма и менее вредны, например сахарная пыль.
На устойчивость аэрозоля и его взаимодействие с организмом оказывает влияние и форма пылевых частиц. Частицы сферической формы быстрее выпадают из воздуха, легче проникают в органы дыхания и лучше фагоцитируются. В то время как частицы неправильной, плоской, палочковидной, спиральной формы более длительно удерживаются в воздухе и труднее проникают в глубокие отделы легких.
Твердость пыли не имеет существенного гигиенического значения. Например, пыль твердых веществ - алмаза и эльбора существенно менее вредна, чем их модификации - графиты (черный и белый), особенно кварц, имеющие меньшую твердость.
Кроме перечисленных физических свойств, патогенность производственной пыли зависит от электронной структуры, химического состава, дозы и времени воздействия.
В развитии пневмокониозов наибольшую опасность представляют нерастворимые промышленные аэрозоли двуокиси кремния, силикатов (соли кремниевой кислоты), пыль некоторых металлов и сплавов, смешанные минерально-металлические и другие пыли. Перечисленные пыли при вдыхании способны длительно задерживаться в глубоких отделах дыхательного тракта и вызывать поражение дыхательных путей и легких. Характер изменений в легких при пневмокониозах зависит также и от сочетания пылевого фактора с другими производственными вредностями. Примесь токсических веществ (фтор, свинец, марганец, никель, пары кислот, окислы азота, сероводород), тяжелая физическая работа, переохлаждение усиливают опасность возникновения пневмокониоза и отягощают его течение. При гигиенической оценке пылевого фактора учитывается вся взвешенная в воздухе пыль (в мг на 1 м3), включая мелкие и крупные фракции, поскольку в органах дыхания задерживается не только мелкая, но и крупная пыль.
Для характеристики степени запыленности принято использовать максимально разовые концентрации пыли по массе, отражающие наиболее высокие концентрации в особо неблагоприятный период технологического процесса или операции. Такой подход к нормированию пыли обусловливает некоторый дополнительный «запас надежности» при проектировании санитарно-технических устройств и упрощает проведение текущего санитарного надзора на промышленных предприятиях. Вместе с тем при расчете пылевых нагрузок (т. е. дозы, поступившей в организм пыли за определенное время) необходимо ориентироваться не только на максимально разовые концентрации, но и на среднесменные. Учет пылевой нагрузки позволяет прогнозировать интенсивность развития пылевой патологии. Наличие «пиковых» высоких концентраций при той же пылевой нагрузке придает развивающемуся патологическому процессу более выраженный характер и приводит к сокращению сроков развития пневмокониоза.
В последние годы признано, что агрессивность пыли обусловливается не только химическим составом, но и структурным строением вещества или пространственным расположением в кристаллической решетке атомов и взаимодействием электронов.
Действие аэрозолей зависит от наличия на поверхности твердых кристаллов разного количества нелокализованных электронов, которые могут образовывать химически активные функциональные группы или центры, представляющие собой гамму поверхностных окислов, способных вступить в обменные процессы с тканями организма. Разное действие фиброгенной пыли особенно четко можно проследить у аллотропных веществ. Так, при одном и том же химическом составе веществ, но при различных физических свойствах (расположение атомов в кристаллической решетке, плотность, твердость, термостойкость, электросопротивление и другие) действие пыли на организм может быть разным. Например, воздействие пыли кварца вызывает резкий фиброз, а его модификация - стишовит, т. е. кремнезем, подвергнутый сверхвысокому давлению и температуре, отличается низкой фиброгенностью. Другой пример, пыли графитов - углерода и нитрида бора вызывают более выраженные фиброзные изменения в органах дыхания, чем их модификации, соответственно алмаз и эльбор и т. д. Эти положения важно учитывать в практике нормирования аэрозолей и клинике профессиональных заболеваний.
На основании изучения фиброгенных свойств различных видов пыли можно выделить три класса опасности и определить соответствующие предельно допустимые концентрации (ПДК) пыли.
Первый класс - высокофиброгенные пыли, их ПДК 1-2 мг/м3. К ним относятся «чистая» двуокись кремния и аэрозоли, содержащие свыше 10% свободной двуокиси кремния или более 10% асбеста. При воздействии аэрозолей первого класса опасности развивается резко выраженный прогрессирующий пневмокониоз узелкового типа (пыль кремнезема) или выраженный диффузный и сетчатый пневмосклероз с поражением плевры (пыль асбеста).
Второй класс - средне- или умеренно фиброгенные пыли, с ПДК 4-6 мг/м3 - включает в себя аэрозоли, содержащие от 2 до 10% свободной двуокиси кремния, кремнемедистый сплав, тальк, стекловолокно, глину, апатит, цемент, электрокорунды, карбиды кремния и бора, барит, дуниты, форстерит и др. Аэрозоли второго класса опасности вызывают медленное развитие пневмокониоза с умеренным диффузным пневмосклерозом, с образованием клеточно-пылевых очажков и небольшим развитием коллагеновых волокон или клеточно-пылевых узелков - гранулем.
Третий класс - слабо фиброгенные пыли, с ПДК 8-10 мг/м3. К ним относятся каменный уголь, асбестобакелит (волокнит), асбесторезина, магнезит, алмазы природные и синтетические, двуокись титана, тантал и его окислы, эльбор и др.
При воздействии этих пылей формируется незначительный диффузный пневмосклероз, преимущественно вокруг бронхов и сосудов с образованием клеточно-пылевых очажков и воспалительным процессом в бронхах.
Предложенная групповая классификация различных фиброгенных пылей принципиально отличается от зарубежных. Зарубежные классификации пылей при установлении ПДК учитывают только содержание в пыли кварца без патогенного воздействия других составных частей пыли. В основе отечественной классификации учитывается не только содержание в пыли кремнезема, но и других составных компонентов пыли, отличающихся от кварца химическими, физическими и фиброгенными свойствами, что важно учитывать при обосновании профилактических противопылевых мероприятий и периодических медицинских осмотров рабочих.
Существенное влияние на устойчивость частиц в воздухе оказывает плотность пыли. Чем выше плотность вещества при одной и той же дисперсности, тем быстрее оно оседает из воздуха. Например, пыль вольфрамово-кобальтовых сплавов размером 5 мкм оседает в 5-6 раз быстрее, чем частицы кварца, и в 14 раз - чем пыль угля таких же размеров. С учетом плотности обычно рассчитывается пребывание пыли в воздухе («скорость витания» пыли) определенной дисперсности: в гигиенической практике для установления характеристики пыли и для изучения влияния на организм пыли полидисперсной или избранной дисперсности; в санитарной технике для определения эффективности фильтрующих свойств разных материалов; в теплотехнике - для характеристики пылевидного топлива и т. д.
Растворимость пыли. В зависимости от химического состава и физических свойств растворимые пыли в отличие от нерастворимых уже в начале своего поступления в организм проявляют либо агрессивное действие, либо выводятся из организма, не вызывая повреждений. Увеличение растворимости токсических аэрозолей свинца, кадмия, меди сопровождается усилением их действия; пыли бериллия, никеля, урсола вызывает специфические проявления и аллергию. Наоборот, чем легче растворяются нетоксические пыли, тем быстрее они выводятся из организма и менее вредны, например сахарная пыль.
На устойчивость аэрозоля и его взаимодействие с организмом оказывает влияние и форма пылевых частиц. Частицы сферической формы быстрее выпадают из воздуха, легче проникают в органы дыхания и лучше фагоцитируются. В то время как частицы неправильной, плоской, палочковидной, спиральной формы более длительно удерживаются в воздухе и труднее проникают в глубокие отделы легких.
Твердость пыли не имеет существенного гигиенического значения. Например, пыль твердых веществ - алмаза и эльбора существенно менее вредна, чем их модификации - графиты (черный и белый), особенно кварц, имеющие меньшую твердость.
Кроме перечисленных физических свойств, патогенность производственной пыли зависит от электронной структуры, химического состава, дозы и времени воздействия.
В развитии пневмокониозов наибольшую опасность представляют нерастворимые промышленные аэрозоли двуокиси кремния, силикатов (соли кремниевой кислоты), пыль некоторых металлов и сплавов, смешанные минерально-металлические и другие пыли. Перечисленные пыли при вдыхании способны длительно задерживаться в глубоких отделах дыхательного тракта и вызывать поражение дыхательных путей и легких. Характер изменений в легких при пневмокониозах зависит также и от сочетания пылевого фактора с другими производственными вредностями. Примесь токсических веществ (фтор, свинец, марганец, никель, пары кислот, окислы азота, сероводород), тяжелая физическая работа, переохлаждение усиливают опасность возникновения пневмокониоза и отягощают его течение. При гигиенической оценке пылевого фактора учитывается вся взвешенная в воздухе пыль (в мг на 1 м3), включая мелкие и крупные фракции, поскольку в органах дыхания задерживается не только мелкая, но и крупная пыль.
Для характеристики степени запыленности принято использовать максимально разовые концентрации пыли по массе, отражающие наиболее высокие концентрации в особо неблагоприятный период технологического процесса или операции. Такой подход к нормированию пыли обусловливает некоторый дополнительный «запас надежности» при проектировании санитарно-технических устройств и упрощает проведение текущего санитарного надзора на промышленных предприятиях. Вместе с тем при расчете пылевых нагрузок (т. е. дозы, поступившей в организм пыли за определенное время) необходимо ориентироваться не только на максимально разовые концентрации, но и на среднесменные. Учет пылевой нагрузки позволяет прогнозировать интенсивность развития пылевой патологии. Наличие «пиковых» высоких концентраций при той же пылевой нагрузке придает развивающемуся патологическому процессу более выраженный характер и приводит к сокращению сроков развития пневмокониоза.
В последние годы признано, что агрессивность пыли обусловливается не только химическим составом, но и структурным строением вещества или пространственным расположением в кристаллической решетке атомов и взаимодействием электронов.
Действие аэрозолей зависит от наличия на поверхности твердых кристаллов разного количества нелокализованных электронов, которые могут образовывать химически активные функциональные группы или центры, представляющие собой гамму поверхностных окислов, способных вступить в обменные процессы с тканями организма. Разное действие фиброгенной пыли особенно четко можно проследить у аллотропных веществ. Так, при одном и том же химическом составе веществ, но при различных физических свойствах (расположение атомов в кристаллической решетке, плотность, твердость, термостойкость, электросопротивление и другие) действие пыли на организм может быть разным. Например, воздействие пыли кварца вызывает резкий фиброз, а его модификация - стишовит, т. е. кремнезем, подвергнутый сверхвысокому давлению и температуре, отличается низкой фиброгенностью. Другой пример, пыли графитов - углерода и нитрида бора вызывают более выраженные фиброзные изменения в органах дыхания, чем их модификации, соответственно алмаз и эльбор и т. д. Эти положения важно учитывать в практике нормирования аэрозолей и клинике профессиональных заболеваний.
На основании изучения фиброгенных свойств различных видов пыли можно выделить три класса опасности и определить соответствующие предельно допустимые концентрации (ПДК) пыли.
Первый класс - высокофиброгенные пыли, их ПДК 1-2 мг/м3. К ним относятся «чистая» двуокись кремния и аэрозоли, содержащие свыше 10% свободной двуокиси кремния или более 10% асбеста. При воздействии аэрозолей первого класса опасности развивается резко выраженный прогрессирующий пневмокониоз узелкового типа (пыль кремнезема) или выраженный диффузный и сетчатый пневмосклероз с поражением плевры (пыль асбеста).
Второй класс - средне- или умеренно фиброгенные пыли, с ПДК 4-6 мг/м3 - включает в себя аэрозоли, содержащие от 2 до 10% свободной двуокиси кремния, кремнемедистый сплав, тальк, стекловолокно, глину, апатит, цемент, электрокорунды, карбиды кремния и бора, барит, дуниты, форстерит и др. Аэрозоли второго класса опасности вызывают медленное развитие пневмокониоза с умеренным диффузным пневмосклерозом, с образованием клеточно-пылевых очажков и небольшим развитием коллагеновых волокон или клеточно-пылевых узелков - гранулем.
Третий класс - слабо фиброгенные пыли, с ПДК 8-10 мг/м3. К ним относятся каменный уголь, асбестобакелит (волокнит), асбесторезина, магнезит, алмазы природные и синтетические, двуокись титана, тантал и его окислы, эльбор и др.
При воздействии этих пылей формируется незначительный диффузный пневмосклероз, преимущественно вокруг бронхов и сосудов с образованием клеточно-пылевых очажков и воспалительным процессом в бронхах.
Предложенная групповая классификация различных фиброгенных пылей принципиально отличается от зарубежных. Зарубежные классификации пылей при установлении ПДК учитывают только содержание в пыли кварца без патогенного воздействия других составных частей пыли. В основе отечественной классификации учитывается не только содержание в пыли кремнезема, но и других составных компонентов пыли, отличающихся от кварца химическими, физическими и фиброгенными свойствами, что важно учитывать при обосновании профилактических противопылевых мероприятий и периодических медицинских осмотров рабочих.