Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
ЧЕРНЫЙ КОНСТАНТИН АНАТОЛЬЕВИЧ
ПРОБЛЕМА ОЦЕНКИ И ВЗАИМОСВЯЗИ АЭРОЗОЛЬНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ И АЭРОИОННОГО СОСТАВА ВОЗДУХА РАБОЧЕЙ ЗОНЫ
05.26.01 - Охрана труда (машиностроение)
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Санкт-Петербург - 2013
Работа выполнена в Балтийском государственном техническом университете ВОЕНМЕХ им. Д.Ф.Устинова
Научный консультант:
доктор медицинских наук, профессор Храмов Алексей Владимирович
Официальные оппоненты:
Русак Олег Николаевич, заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Кирова, заведующий кафедрой Гримитлин Александр Моисеевич, доктор технических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, профессор Денисов Валерий Николаевич, доктор технических наук, старший научный сотрудник, Национальный минерально-сырьевой университет Горный, профессор
Ведущая организация: Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет), г. Челябинск.
Защита диссертации состоится 21 февраля 2013 года в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.010.01 в Балтийском государственном техническом университете ВОЕНМЕХ им. Д.Ф. Устинова по адресу:
190005, г. Санкт-Петербург, 1-я Красноармейская, 1, ауд. 217.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Балтийского государственного технического университета ВОЕНМЕХ им. Д.Ф. Устинова.
Автореферат разослан 18 января 2013 года
Ученый секретарь диссертационного совета Дроздова Л.Ф.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Одним из наиболее приоритетных направлений модернизации экономики России является машиностроение. Возросшая, в силу увеличивающейся конкуренции и быстро меняющихся потребностей рынка, интенсификация труда, износ оборудования и в ряде случаев недостаточный контроль за безопасностью производственных процессов и технологических операций определяют актуальность постановки и решения вопросов, связанных с охраной труда, обеспечением не только его безопасности, но и комфортности для повышения работоспособности.
Важнейшей из проблем охраны труда на предприятиях машиностроения остается проблема поддержания безопасности и качества воздуха рабочей зоны, ухудшение которых часто обусловлено загрязнением воздушной среды высокодисперсными аэрозольными частицами, отнесенными Всемирной Организацией Здравоохранения (ВОЗ) с 2010 г. к приоритетным опасным и вредным производственным факторам. Доказано (А.В. Глушкова, А.С. Радилов, В.Р. Рембовский, G. Oberdrster, А. Peters, P. Penttinen, A. Nel, P.-R. Buseck, K. Adachi, P. Berntsen и др.), что высокодисперсное загрязнение воздуха рабочей зоны представляет особую опасность и напрямую связано с технологическим и техническим перевооружением, в частности, с всевозрастающими скоростями, сложностью и точностью обработки материалов и изделий, с применением не до конца опробованных новых производственных технологий, все более широким внедрением на различных машиностроительных производствах пластмассовых, полимерных и композитных материалов и обрабатываемых деталей из высокопрочных сплавов, в том числе полученных при помощи нанотехнологий.
Наиболее полно современное состояние вопроса по теоретическому и экспериментальному изучению аэрозольного загрязнения в различных производственных условиях отражено в работах В.Н. Азарова, С.В. Белова, М.З. Брауде, Д.Б. Брауна, В.И. Дремова, П.А. Коузова, В.Д. Олифера, Г.И. Ромашева, О.Н. Русака, Е.Я. Юдина и др. В последнее десятилетие исследованиям высокодисперсных аэрозольных частиц посвящены работы Б.Т. Величковского, А.А. Павленко, B. Berlinger, D.H. Brouwer, Y.-H. Cheng, C.F. Clement, K. Elihn, A.D. Maynard, J.H. Vincent и др.
Несмотря на то что результаты таких исследований значительно расширили наши представления о высокодисперсном аэрозольном загрязнении воздуха рабочей зоны, методология его оценки в реальных производственных условиях машиностроительного предприятия еще недостаточно отработана. Кроме того, до сих пор остаются практически не изученными вопросы о характере и особенностях взаимосвязи аэрозольного загрязнения с другими факторами безопасности и качества воздуха рабочей зоны, к которым, в первую очередь, следует отнести его аэроионный состав. Между тем многими исследователями (Р.А. Алик, Л.Л. Васильев, И.А. Гаранина, Н.И. Гольдштейн, Ю.Д. Губернский, А.С. Гуськов, Г.С. Исаев, М.Н. Кондрашова, В.Г. Махоткин, А.А. Минх, А.М. Миронов, В.А. Рогов, В.П. Скипетров, В.В. Смирнов, В.А. Соловьев, Х.Ф. Таммет, А.Л. Чижевский, М.Г. Шандала, М.В. Шепелева, А.А. Шилкин, R. Gann, I. Kita, A.P. Krueger, H. Nakane, Т. Ryushi, T. Sakurai, F.Y. Sulman и др.) отмечается значимость влияния аэроионного состава как на аэрозольное загрязнение воздуха, так и на напряженность труда, самочувствие работника и его работоспособность.
Необходимость решения проблемы объективной оценки безопасности и качества воздуха рабочей зоны подтверждается также случаями повышения профессиональной заболеваемости, обусловленной воздействием промышленных аэрозолей, даже при соблюдении принятых в настоящее время гигиенических нормативов.
Приведенное описание актуальности проблемы исследований позволяет сформулировать цель настоящей диссертационной работы.
Цель исследований - разработка новых подходов к оценке высокодисперсного аэрозольного загрязнения и аэроионного состава воздуха рабочей зоны на основе установления их взаимосвязи, совершенствование системы разработки мероприятий по улучшению условий труда работников машиностроения.
Основная идея работы состоит в теоретическом и методологическом обосновании мероприятий по улучшению условий труда и эффективному применению аэроионизирующего оборудования на основе установления новых подходов к оценке высокодисперсного аэрозольного загрязнения и определению его взаимосвязи с аэроионным составом воздуха рабочей зоны.
Объекты исследований - аэрозольное загрязнение и аэроионный состав воздуха рабочей зоны, определяемые ими условия труда, аэроионизирующее оборудование и системы как средства коллективной и индивидуальной защиты от воздействия таких факторов.
Предмет исследований - процессы формирования высокодисперсных аэрозолей, разработка критериев их оценки, закономерности их связи с аэроионным составом воздуха рабочей зоны, определение области рационального применения аэроионизирующего оборудования и систем.
Для достижения цели исследований необходимо было решить следующие основные задачи:
1. Проанализировать условия труда на рабочих местах и идентифицировать наиболее характерные производственные операции современного машиностроительного комплекса, связанные с аэрозольным загрязнением и негативным аэроионным составом воздуха рабочей зоны.
Обосновать необходимость учета и определить возможные методы исследования дисперсного состава аэрозольного загрязнения при оценке риска возникновения профессиональных заболеваний.
2. Разработать методологию взаимосвязи аэрозольного загрязнения и аэроионного состава воздуха рабочей зоны, определить теоретикоэмпирические решения, связывающие концентрацию высокодисперсных аэрозольных частиц с концентрацией легких аэроионов.
На основе полученных решений разработать алгоритм моделирования распределения аэрозольных частиц по размерам и метод оценки высокодис персной фракции аэрозольного загрязнения с учетом параметров аэроионного состава.
3. Провести апробацию и обосновать достоверность разработанного теоретико-эмпирического аппарата и алгоритма связи высокодисперсного аэрозольного загрязнения и аэроионного состава на примере модельных воздушных сред, рассмотреть условия аэрозольного загрязнения в пределах рабочей зоны и условия распространения загрязнения по производственному помещению.
4. Провести исследования аэрозольного загрязнения и аэроионного состава при выполнении наиболее характерных для машиностроительных предприятий производственных операций, уточнить условия применения гигиенических нормативов их оценки.
5. Обосновать критерии оценки и определить нормативные ограничения аэроионного состава воздуха рабочей зоны на основе исследований аэроионного состава природных воздушных сред.
Разработать принципы организации производственного контроля аэроионного состава воздуха рабочей зоны.
Исследовать аэроионный состав в условиях применения аэроионизирующего оборудования и систем, определить основные закономерности его модификации.
6. Определить и классифицировать основные типы и конструкции современных средств коллективной и индивидуальной защиты от негативного воздействия несоответствующего гигиеническим критериям аэроионного состава.
Разработать способ оценки эффективности и определения области рационального применения аэроионизирующего оборудования и систем.
Разработать и внедрить на предприятиях машиностроения комплекс мероприятий по улучшению условий труда, направленных на снижение негативного воздействия высокодисперсного аэрозольного загрязнения путем применения аэроионизирующего оборудования и систем.
Методы исследований. При решении поставленных задач проводились аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, математическое и физическое моделирование. Определялись и анализировались условия труда на рабочих местах машиностроительных предприятий. Проверка основных выводов проводилась посредством модельных и натурных экспериментов, математической обработки и статистического анализа их результатов.
Применялись как установленные нормативные методики проведения измерений, так и разработанные автором. Результаты экспериментальных исследований, выполненных в лабораторных и промышленных условиях, сравнивались с результатами, полученными другими авторами. Осуществлялась практическая проверка разработанных алгоритмов, методик, моделей и технологий в процессе опытного внедрения результатов исследований.
Научная новизна исследований:
1. Впервые научно обоснована необходимость учета электрической подвижности аэроионов при оценке безопасности и качества воздуха рабочей зоны.
2. Впервые обнаружена аномально высокая генерация средних промежуточных аэроионов при использовании электрических коронных аэроионизаторов. Определены оптимальные спектральные распределения аэроионов по подвижности.
3. Разработан косвенный метод оценки высокодисперсного (размер частиц менее 0,1 мкм) аэрозольного загрязнения на основе параметров аэроионного состава.
4. Определены эмпирические зависимости изменения концентраций аэроионов различной подвижности от расстояния до ионизаторов, позволяющие существенно повысить эффективность разрабатываемых мероприятий по улучшению условий труда.
5. Разработан системный подход к оценке эффективности и установлению области рационального применения аэроионизирующего оборудования как средств индивидуальной и коллективной защиты.
6. Создана методология разработки мероприятий по улучшению условий труда, учитывающая особенности пространственного распространения аэрозольного загрязнения и параметров аэроионного состава воздуха рабочей зоны.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертационном исследовании, обеспечена применением классических положений теории механики аэрозолей, электрогазодинамики дисперсных систем, коагуляции, физической химии, математической физики, математической статистики и корреляционного анализа; гармоничным сочетанием техники и методов современного физического эксперимента; использованием метрологически достоверных и аттестованных методик выполнения измерений и поверенных (калиброванных) средств измерений; достаточным для статистической обработки объемом полученных результатов теоретических, лабораторных и производственных исследований; согласованностью результатов экспериментальных исследований с теоретическими положениями;
получением прогнозируемого эффекта в практическом использовании и положительными результатами внедрения на ряде предприятий.
Теоретическая значимость работы заключается в обосновании возможности использования параметров аэроионного состава как показателей уровней высокодисперсного аэрозольного загрязнения воздуха рабочей зоны, физическом и математическом описании процессов их взаимосвязи и модификации.
Практическая значимость работы состоит в следующем:
1. Проанализированы тенденции изменения и новые технологии современного машиностроительного производства и обоснованы основные опасные и вредные производственные факторы, приводящие к нарушению трудоспособности и возникновению профессиональных заболеваний работников, установлены величины доли выявляемых в ходе осуществления санитарно гигиенического производственного контроля нарушений параметров безопасности и качества воздуха рабочей зоны.
2. Разработана методика оценки распределения аэрозольных частиц высокодисперсной фракции на основе измерений характеристик аэроионного состава воздуха рабочей зоны.
3. Предложены новые методические подходы к гигиеническому нормированию аэроионного состава воздуха рабочей зоны, обоснованы основные принципы проведения мониторинга соотношений объемных концентраций аэроионов различных групп подвижности, а также спектрального распределения легких и средних аэроионов.
4. Разработаны, апробированы и внедрены методика выбора точек измерений и способ оценки эффективности аэроионизирующего оборудования и систем, позволяющий обосновывать выбор и определять области их рационального применения при проведении мероприятий по улучшению условий труда.
5. Разработана и реализована экспериментальная схема, сконструирован спектрометр аэроионов, предназначенный для проведения исследований спектрального распределения легких и средних промежуточных аэроионов по подвижности как нестандартизованное средство измерения единичного образца.
6. Впервые с позиции как объемных концентраций аэроионов, так и их спектрального распределения по электрической подвижности получены функциональные зависимости параметров аэроионного состава от особенностей ведения технологических процессов, микроклиматических характеристик, расстояния до излучателей аэроионизирующего оборудования и систем.
7. Разработаны, апробированы и внедрены нормативные и методические документы и рекомендации, позволяющие создать современную систему обеспечения качества воздуха рабочей зоны и безопасности работников в условиях высокодисперсного аэрозольного загрязнения и неблагоприятного воздействия аэроионного состава воздуха производственных помещений.
Внедрение результатов исследований в практику. Результаты диссертационного исследования использованы в нормативном документе государственного уровня, регламентирующем вопросы обеспечения эффективности аэроионизирующего оборудования и методические подходы к оценке такого оборудования (ГОСТ Р 53734.4.7Ц2012 Электростатика. Методы испытания для прикладных задач. Ионизация).
На основании результатов выполненных автором исследований подготовлены методические рекомендации и материалы по обеспечению требований охраны труда, по формированию аэроионного состава воздуха рабочей зоны, соответствующего установленным гигиеническим нормативам, по оценке высокодисперсной фракции аэрозольных загрязнений на основе параметров аэроионного состава. Автор осуществлял контроль их внедрения в практическую деятельность:
в службе охраны труда Ракетно-космического завода Федерального государственного унитарного предприятия Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева;
на производственных участках плазменной и лазерной резки, лазерной сварки металлов, механической обработки керамических, композитных и полимерных деталей и изделий ОАО Мотовилихинские заводы;
на производственных участках лазерной резки, механической обработки, ручной электродуговой и аргонодуговой сварки деталей и изделий и сварки вольфрамовым неплавящимся электродом ЗАО Третий СПЕЦМАШ;
на участке сварки цеха нанесения эмалированных покрытий ОАО Акционерная компания УЛысьвенский металлургический заводФ;
в помещениях различного назначения при борьбе со статическим электричеством и с электризацией высокодисперсных синтетических и полимерных аэрозольных частиц ОАО Краснокамский завод металлических сеток.
ичный вклад автора. Настоящая работа является обобщением многолетних исследований автора в области комплексной оценки аэрозольного загрязнения и аэроионного состава как параметров качества и безопасности воздуха рабочей зоны. Автором обоснована цель, выбраны основные направления и поставлены теоретические и экспериментальные задачи исследования, определены способы и предложены варианты их решения.
Автором разработаны программа и методика экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях, способ оценки высокодисперсного аэрозольного загрязнения на основе параметров аэроионного состава, методика выбора точек измерений и способ оценки эффективности аэроионизирующего оборудования и систем как средств коллективной и индивидуальной защиты, методика организации производственного контроля за аэроионным составом, методология разработки мероприятий по улучшению условий труда при высокодисперсном аэрозольном загрязнении.
Экспериментальный материал получен как лично автором, который выступал научным руководителем и ответственным исполнителем научноисследовательских работ, так и при участии сотрудников руководимой им группы, лаборатории, а также сотрудников смежных организаций, в которых проводились научные исследования и испытания.
При разработке физико-математических моделей, обработке результатов экспериментальных исследований с использованием современных компьютерных технологий и анализе полученных результатов автором ставились задачи и осуществлялось практическое и методическое руководство.
В опубликованных работах представлены результаты, полученные лично автором и при сотрудничестве с коллегами. Вклад автора значителен - постановка проблем и поиск их решений, обобщение полученных результатов и выводов.
Апробация результатов диссертации. Основные результаты работы представлены и одобрены на международных, отечественных и межотраслевых конгрессах, конференциях, научных школах, семинарах и совещаниях и др.
Основными из них являются следующие: V Международная научнопрактическая конференция Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии (Челябинск, 2012); XV Международная научно-техническая конференция Фундаментальные проблемы техники и технологии (ТехнологияЦ 2012) (Орел, 2012); XII Всероссийская научно-техническая конференция Медицинские информационные системы МИСЦ2012 (Таганрог, 2012); International Conference Defence, Science & Research DSRЦ2011 (Singapore, 2011); International Conference Science, Society, Business (Cyprus, 2011); III Международный научно-технический конгресс (V Международная научно-техническая конференция) Экология и безопасность жизнедеятельности промышленнотранспортных комплексов ELPIT-2011 (Тольятти - Самара, 2011); Всероссийская научная школа для молодежи Фундаментальные, клинические и гигиенические основы и аппаратно-методическое обеспечение системы медикопсихологической реабилитации пациентов, подверженных высокому уровню напряженности труда и профессионального стресса (Таганрог, 2011);
VI Международная конференция Качество воздушной среды - потребление, здоровье, экономика (ВОЗДУХЦ2010) (Санкт-Петербург, 2010); Десятая международная научно-практическая конференция Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности (Санкт-Петербург, 2010);
V Международная конференция Качество воздушной среды (ВОЗДУХЦ2007) (Санкт-Петербург, 2007); Международная конференция Научно-технические, социальные и экономические проблемы воздушной среды (ВОЗДУХЦ2004) (Санкт-Петербург, 2004); Российская научно-практическая конференция Охрана труда на рубеже третьего тысячелетия (Пермь, 2001); Международный экологический конгресс Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности (Санкт-Петербург, 2000); IV Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности (Санкт-Петербург, 1999); Международная конференция Научнопрактические проблемы рационального потребления воздуха (ВОЗДУХЦ98) (Санкт-Петербург, 1998); Российская научно-практическая конференция Современные аспекты и проблемы охраны труда (ОХРАНА ТРУДАЦ98) (Пермь, 1998); Международная конференция Научно-практические аспекты управления качеством воздуха (ВОЗДУХЦ95) (Санкт-Петербург, 1995).
Автор, являясь доцентом по специальности Охрана труда (промышленность), постоянно использует в своей научно-педагогической деятельности материалы и результаты, включенные в настоящую диссертационную работу.
Связь исследований с научными программами. Исследования в данном направлении выполняются с 1994 г. по настоящее время в рамках тематического плана научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ Пермского национального исследовательского политехнического университета, в рамках НТП Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники Минобразования России в 2000Ц2004 гг., в рамках Программы национальной стандартизации в Российской Федерации на 2011 г.
(Шифр 1.15 072-1.002.11), а также в рамках Договора от 25.10.2010 г.
№ 13.G25.31.0093 между ОАО Мотовилихинские заводы и Минобрнауки РФ об условиях предоставления и использования субсидии на реализацию комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства, выполняемого с участием российского высшего учебного заведения, заключенного в рамках реализации Постановления Правительства РФ от 09.04.2010 г. № 218.
На защиту выносятся:
1. Результаты аналитического исследования условий труда работников машиностроительной отрасли с выделением доминирующих опасных и вредных производственных факторов и новых технологических процессов, связанных с аэрозольным загрязнением и неблагоприятным аэроионным составом воздуха рабочей зоны.
2. Обобщенная классификация аэроионов, базирующаяся на природе внутренних физико-химических связей, обеспечивающих устойчивость того или иного класса аэроионов, и разработанные теоретико-эмпирические выражения, устанавливающие взаимосвязь аэрозольного загрязнения и аэроионного состава воздуха на основе уравнения аэроионного баланса.
3. Алгоритм моделирования распределения аэрозольных частиц по размерам и косвенный метод оценки высокодисперсного аэрозольного загрязнения, результаты их апробации в предложенных модельных воздушных средах, позволяющих репрезентативно имитировать условия аэрозольного загрязнения непосредственно в рабочей зоне, условия распространения аэрозольного загрязнения по объему производственного помещения от локальных и равномерно распределенных источников.
4. Результаты экспериментальных исследований и эмпирических оценок аэрозольного загрязнения и аэроионного состава, полученные на рабочих местах машиностроительных предприятий при осуществлении работниками производственных операций, характеризующихся высокодисперсным аэрозольным загрязнением (механическая обработка деталей, сварка и резка металлов, плавка металлов, приготовление песчано-глинистой формовочной смеси).
5. Разработанные методика выбора точек измерений аэроионного состава и способ оценки эффективности аэроионизирующего оборудования и устройств как средств коллективной и индивидуальной защиты.
6. Полученные эмпирические выражения концентраций легких аэроионов и особенности спектрального распределения аэроионов по подвижности в зависимости от величины коронирующего напряжения и расстояния до излучателей аэроионизаторов, позволяющие обосновывать выбор и определять области их рационального применения при проведении мероприятий по улучшению условий труда.
7. Методология разработки и типовые мероприятия по улучшению условий труда, направленные на уменьшение высокодисперсного аэрозольного загрязнения воздуха рабочей зоны и нормализацию аэроионного состава.
8. Методика организации производственного контроля за аэроионным составом воздуха рабочей зоны.
9. Результаты практического использования основных положений исследования и оценок эффективности реализованных мероприятий по улучшению условий труда.
Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы отражены в 43 опубликованных научных работах, из них 16 - в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК России для публикации материалов диссертации на соискание ученой степени доктора наук.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, главы, в которой представлены обзор и анализ современного состояния изученности проблемы, шести глав, посвященных результатам собственных исследований, заключения, списка литературы, содержащего 412 источников, и приложения, в котором представлены документы по внедрению результатов диссертационных исследований. Общий объем диссертации - 361 страниц, содержит 102 иллюстраций, 47 таблиц.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность научного направления и работы, сформулированы цель и основная идея исследований, научная новизна, теоретическая и практическая значимость полученных результатов, основные положения, выносимые на защиту, представлена структура диссертации, приведены общая характеристика содержания работы, сведения об ее апробации и реализации полученных результатов.
В первой главе Современное состояние изученности проблемы и задачи исследования дан обзор тенденций изменений условий труда машиностроительного производства на современном этапе его модернизации. Анализ особенностей аэрозолеобразования ряда характерных для машиностроения производственных операций показывает, что проблема обеспечения безопасности воздуха рабочей зоны усугубляется увеличением загрязнения высокодисперсными (размером менее 0,1 мкм) аэрозольными частицами, в том числе и электрически заряженными.
Представлены современные мировые тенденции в практике оценки и гигиенического нормирования аэрозольного загрязнения как опасного и вредного производственного фактора. При оценке воздействия аэрозольного загрязнения все большее внимание уделяется дисперсному составу частиц, особенно в диапазоне размеров порядка 0,001Ц0,100 мкм. Однако согласно установленному в настоящее время российскими нормативными документами гравиметрическому подходу к оценке условий труда по фактору аэрозольного загрязнения учет дисперсности частиц не производится, что не позволяет объективно разрабатывать мероприятия по обеспечению безопасности и качества воздуха рабочей зоны.
Оценка дисперсного состава производственных аэрозольных загрязнений является технически сложной задачей, а осуществление мониторинга условий труда с учетом вредного влияния высокодисперсных аэрозольных частиц зачастую является невыполнимым или достаточно трудоемким.
Среди известных моделей описания дисперсного состава аэрозольных частиц по размерам и соответствующих аналитических зависимостей наиболее простым и достаточно точным является метод суперпозиции нескольких логарифмически-нормальных распределений. Однако в реальных производствен ных условиях для определения параметров логарифмически-нормальных распределений частиц зачастую требуется проведение дополнительных, не менее трудоемких исследований. Последнее определяет необходимость поиска новых способов оценки аэрозольного загрязнения в широком интервале размеров частиц, а также установления взаимосвязи его с другими опасными и вредными производственными факторами.
В качестве связанного с наличием и содержанием в воздухе рабочей зоны высокодисперсных аэрозольных частиц производственного фактора рассмотрен аэроионный состав. В охране труда при решении проблем оценки высокодисперсных аэрозольных загрязнений использование параметров аэроионного состава ранее не применялось. Практически отсутствуют научные данные, позволяющие описать изменения параметров аэроионного состава как характеристики воздействия производственных процессов на воздух рабочей зоны. До сих пор нет общего мнения по поводу не только количественной, но и качественной стороны образования и эволюции аэроионов. Акцентировано значение спектрального распределения аэроионов по электрической подвижности и соотношения отдельных фракций аэроионного состава, которым до настоящего момента уделялось недостаточно внимания. Известные способы искусственной аэроионизации в силу отсутствия работ по всестороннему и систематическому описанию параметров генерируемого аэроионного состава широкого распространения не получили. Не определены способы оценки эффективности аэроионизирующего оборудования и условия их применения. Отсутствуют научные основы разработки мероприятий по улучшению условий труда, связанные с коррекцией и нормализацией аэроионного состава и борьбой с аэрозольным загрязнением.
Таким образом, аналитически обоснована необходимость решения проблемы оценки и взаимосвязи высокодисперсного аэрозольного загрязнения и аэроионного состава. Проведенный анализ указанных научно-технических проблем позволил сформулировать задачи исследования, необходимые для достижения поставленной цели.
Во второй главе Анализ условий труда и профессиональной заболеваемости, обусловленной негативным воздействием факторов воздуха рабочей зоны проведен статистический анализ общей картины условий труда и причин возникновения профессиональной заболеваемости в машиностроительной отрасли Российской Федерации, на предприятиях машиностроительного комплекса Пермского края, а также на пяти предприятиях одного из машиностроительных холдингов Пермского края - ОАО Мотовилихинские заводы.
Использовались материалы государственных докладов, данные ФБУЗ Центр гигиены и эпидемиологии в Пермском крае и результаты аттестации рабочих мест по условиям труда.
В отрасли Производство машин и оборудования (подраздел DK 29 Общероссийского классификатора видов экономической деятельности (ОКВЭД) ОК 029Ц2001) более 30 % работников заняты во вредных условиях труда.
Среди множества опасных и вредных производственных факто20Пары и газы ров аэрозольное (пылевое) загрязнение входит в число превалирующих.
20ЭМП В структуре отклонений от установ20ленных гигиенических нормативов Пыль и аэрозольное загрязнение занимает аэрозоль 20одну из ведущих позиций (порядка Микроклимат 2007 10 %) наряду с такими опасными и вредными производственными фак20Вибрация торами, как освещенность рабочего места, показатели микроклимата, Шум уровни шумового и вибрационного воздействия (рис. 1).
На предприятиях машиностроеОсвещенность ния показатель профессиональной заболеваемости традиционно пре0 10 20 30 40 50 60 70 вышает средний для обрабатываю% щих производств. В структуре вредРис. 1. Доли несоответствующих условий труда ных производственных факторов, на машиностроительных предприятиях вызывающих профессиональные зав разрезе вредных факторов (по данным ФБУЗ Центр гигиены и эпидемиологии болевания, аэрозольное загрязнение в Пермском крае) занимает одно из ведущих мест (порядка 20 %).
Статистический анализ данных наблюдений за условиями труда и информации по виду и причинам возникновения профессиональных заболеваний показывает существенно меньшее значение доли несоответствующих гигиеническим критериям условий труда по фактору аэрозольного загрязнения, выявляемых при помощи принятых в настоящее время методов и критериев оценки, по сравнению со значением доли профессиональных заболеваний, вызванных воздействием обозначенного фактора. Для сравнения: обратная картина наблюдается, например, в отношении шумового фактора условий труда (рис. 2).
Аэрозольное загрязнение воздуха рабочей зоны характерно для таких производственных операций машиностроения, как механическая обработка материалов и изделий, сварка металла, приготовление формовочной песчаноглинистой смеси. Оно определяет общую характеристику условий труда на рабочих местах полировщика, шлифовальщика, резчика, электрогазосварщика, слесаря механосборочных работ, формовщика ручной формовки. Классы условий труда, определяемые по результатам инструментального контроля аэрозольного загрязнения и сравнением их с установленными санитарными гигиеническими нормативами, представлены в табл. 1.
Кроме того, при проведении электродуговой сварки по фактору Аэроионный состав условия труда относятся к классу 3.1.
% Воздух рабочей зоны при проведении электродуговой сварки характеризуется превы5 шением концентрации 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 20аэроионов как положиГод тельной, так и отрица1 2 3 тельной полярности, Рис. 2. Доли не соответствующих гигиеническим требованиям величина превышения - условий труда (1, 2) и обусловленных такими условиями порядка 4 раз от устапрофессиональных заболеваний (3, 4):
новленных норматив1, 3 - аэрозольное загрязнение; 2, 4 - шум ных уровней.
Таблица Условия труда по фактору аэрозольного (пылевого) загрязнения на отдельных рабочих местах машиностроительного холдинга Число рабочих мест (абсолютные значения/относительные значения i, %) Количество рабочих Класс условий труда по фактору Аэрозоль мест, на которых Наименование преимущественно фиброгенного действия проведена аттестапрофессии 2 3.1 3.2 3.3 3.4 ция по условиям Индекс профзаболеваний Ипз труда 0,05Ц 0,12Ц 0,25Ц 0,50Ц > < 0,0,11 0,24 0,49 1,0 1,Полировщик 27 18/66 5/19 3/11 1/4 0/0 0/Шлифовщик 58 33/57 22/38 2/3 1/2 0/0 0/Резчик 13 11/84 1/8 1/8 0/0 0/0 0/Электрогазосварщик 37 29/78 5/14 3/8 0/0 0/0 0/Слесарь механосбо- 83 65/78 10/12 8/10 0/0 0/0 0/рочных работ Формовщик ручной 12 10/83 2/17 0/0 0/0 0/0 0/формовки Для анализа корреляционной зависимости между частотой (долей) классов условий труда (см. табл. 1) и фактическими показателями профессиональной заболеваемости в разрезе отдельных профессий машиностроительного производства разработан индекс риска профессиональной заболеваемости ИРпз:
ИРпз (1) пз (И )i i, i где (Ипз)i - максимальное значение индекса профессиональной заболеваемости Ипз для i-го класса условий труда; i - доля i-го класса условий труда.
Корреляционный анализ величины индекса ИРпз с фактической структурой профессиональной заболеваемости в машиностроении по профессиям (по данным ФБУЗ Центр гигиены и эпидемиологии в Пермском крае) показывает высокую прямую зависимость. Коэффициент корреляции за период 2007Ц2011 гг. равен 0,90 0,18. Аэрозольное загрязнение воздуха рабочей зоны для представленных в табл. 1 профессий машиностроительных предприятий является одним из основных опасных и вредных производственных факторов, приводящих к возникновению профзаболеваний.
Таким образом, улучшение условий труда и снижение профессиональной заболеваемости на машиностроительных предприятиях связано с изменением и развитием нормативного, методологического и методического подходов к оценке условий труда по фактору аэрозольного загрязнения воздуха рабочей зоны. Для научного обоснования мероприятий по улучшению условий труда следует провести исследования характеристик аэрозольного загрязнения и особенностей его взаимосвязи с аэроионным составом воздуха рабочей зоны.
Не вызывает сомнения, что различие в характере влияния взвешенных в воздушной среде частиц на организм работника будет определяться именно химическим составом и физическими закономерностями их поведения. В третьей главе Закономерности изменения природы и размеров взвешенных в воздухе частиц и процессы формирования аэроионного состава проведены анализ и обобщение сведений о природе, закономерностях эволюции и свойствах аэроионов.
Терминология разделения аэроионов на легкие (подвижностью выше (0,1Ц0,5) см2ВЦ1сЦ1), средние и тяжелые (подвижностью ниже 0,01Ц0,05 см2ВЦ1сЦ1), предложенная Г. Израэлем, до сих пор остается наиболее распространенной. В такой классификации не учитывается характер физического взаимодействия, определяющего устойчивость того или иного класса аэроионов.
Предложена обобщенная классификация аэроионов, в качестве основного критерия в которой рассмотрена природа физико-химических связей, определяющих стабильность аэроионов в воздушной среде. Единственно физически обусловленной границей, позволяющей обоснованно разделить аэроионы на классы, является граница 0,5 см2ВЦ1сЦ1. Ионы подвижностью более 0,5 см2ВЦ1сЦобразуют класс ГАЗОВЫХ аэроионов (по подвижности легких), а ионы подвижностью менее 0,5 см2ВЦ1сЦ1 можно назвать СЛОЖНЫМИ (по подвижности тяжелыми и средними промежуточными). Обозначенные классы аэроионов можно дополнительно разбить на следующие группы:
1. В классе газовых (легких) аэроионов следует различать:
1.1. Элементарные, или молекулярные, ионы (молионы) подвижностью более 3Ц5 см2ВЦ1сЦ1, образованные непосредственно действием того или иного механизма ионизации. В результате основных первичных элементарных реакций ионообразования, протекающих при активном участии полярных молекул воды, образуются следующие молионы: N+, N2+, O+, O2+, H+, OЦ, O2Ц, O3Ц, HЦ, NO2Ц, OHЦ и др. В качестве основного положительного молиона целесообразнее принимать ион азота N2+, а в качестве основного отри цательного молиона - ион кислорода O2Ц. После образования молионов происходят ион-молекулярные реакции, в результате которых формируется класс легких аэроионов. Представлены 79 основных таких ионмолекулярных реакций, детально рассматриваются процессы рекомбинации, перезарядки, гидратации и образования комплексных ионов, а также вторичные ион-молекулярные реакции.
1.2. Комплексные ионы:
1.2.1. Первичные комплексные ионы, образованные в результате гидратации молекулярных ионов, средней подвижностью 1Ц3 см2ВЦ1сЦ1: N2+(H2O)n;
NO2+(H2O)n и NO+(H2O)n - где n = 1, 2, 3, 4, 5; H+(H2O)n - где n = 3, 4, 5;
O2+(H2O)n; O2Ц(H2O)n - где n = 1, 2, 3, 4, 5; OHЦ(H2O)n; NOЦ(H2O)n - где n = 1, 2, 3, 4, 5; NO2Ц(H2O)2; NO3Ц(H2O)n - где n = 1, 3 и др.
1.2.2. Вторичные комплексные ионы, образованные в результате ионмолекулярных реакций молионов и первичных комплексных ионов, подвижностью в пределах 0,5Ц1,0 см2ВЦ1сЦ1: H3O+(H2O)n, NH4+(H2O)n, NH4+(H2O)n(NH3)m, H+(NH3)n(H2O)m, NO3Ц(HNO3)n, NO3Ц(HNO3)n(H2O)m и др. Наиболее вероятным вторичным отрицательным комплексным аэроионом считается NO3Ц(H2O)3, наиболее вероятным вторичным положительным комплексным аэроионом - H3O+(H2O)3.
2. В классе средних промежуточных аэроионов следует различать:
2.1. Конденсационные ионы подвижностью 0,3Ц0,5 см2ВЦ1сЦ1, образованные ион-индуцированной нуклеацией на молионах и комплексных ионах.
2.2. Кластерные ионы, или ионные кластеры, подвижностью 0,01Ц0,50 см2ВЦ1сЦ1, образующиеся в результате ассоциации комплексных ионов с нейтральными ионными парами, образованными столкнувшимися разнополярными комплексными ионами. Предположительная химическая структура нейтральных ионных пар NO3Ц(H2O)n+mH3O+ или NO3Ц(HNO3)nH3O+(H2O)m. Равновесная концентрация заряженных кластерных ионов при типичном содержании аэрозольных частиц оказывается в 10Ц100 раз меньше, чем концентрация молионов и комплексных ионов.
3. К классу тяжелых аэроионов следует отнести аэрозольные ионы с подвижностью от бесконечно малой до 0,01 см2ВЦ1сЦ1 и образованные при столкновении и прилипании молионов и комплексных ионов к нейтральным аэрозольным частицам. Этот процесс сопровождается убылью молионов и комплексных ионов (группа легких аэроионов).
Детально рассмотрены механизмы ионизации и процессы зарядки аэрозольных частиц, представлены физические и эмпирические выражения для отдельных характеристик аэроионов (электрическая подвижность, коэффициент диффузии и др.). Численно рассчитаны значения вероятности однополярной зарядки аэрозольных частиц до величины одного элементарного заряда исходя из электрической подвижности и диаметра частицы. Указанные теоретические зависимости и результаты численных расчетов использовались для теоретических и экспериментальных исследований, приведенных в последующих главах.
Представлены основные параметры аэроионного состава чистого природного воздуха как эталонной воздушной среды, к которой наиболее приспособлен организм человека. На основании выявленных закономерностей формирования аэроионов различных групп определены необходимые гигиенические характеристики и научно обоснованы требования к аэроионному составу воздуха рабочей зоны, к которому необходимо стремиться при осуществлении мероприятий по улучшению условий труда.
В четвертой главе Теоретические исследования взаимосвязи аэрозольного загрязнения и аэроионного состава. Апробация на модели воздушной среды представлен теоретический аппарат диссертационного исследования.
Картину взаимосвязи аэрозольного загрязнения и аэроионного состава предлагается проследить, рассматривая ионизационно-рекомбинационное уравнение образования и исчезновения легких аэроионов:
ni div uni div igrad ni K t Dmax (2) nn ni iE, dDi D N D,R,t , divni Dmin где ni - концентрация легких аэроионов подвижностью i = 0,5Ц2,0 см2ВЦ1сЦ1;
i - характеристика заряда иона, если заряд положительный, то i обозначается знаком л+, если заряд отрицательный, i обозначается знаком Ц;
член divuni описывает адвективный перенос ионов; u - скорость движения воздуха в точке R в момент времени t; - интенсивность ионообразования;
- коэффициент рекомбинации противоположно заряженных легких аэроио нов друг с другом; i D - вероятность встречи в точке R в момент времени t легкого аэроиона и аэрозольной частицы диаметром D и зарядом e или коэффициент слияния легких положительных (или отрицательных) аэроионов и частиц диаметром D и зарядом e (или Цe); N D, R,t , - концентрация аэрозоль ных частиц диаметром D и зарядом e в точке R в момент времени t; Ki - диаi гональный тензор с элементами Kmn Km Di m,n, где KmЦ коэффициент тур булентной диффузии в направлении xm (x1, x2 - горизонтальные координаты, ikT x3 - вертикальная координата), Di - коэффициент диффузии ионов, Di ;
e k - постоянная Больцмана; T - температура воздуха; e - элементарный заряд;
E - напряженность электрического поля; t - время.
В предположении, что система лаэроионы - аэрозольные частицы является пространственно однородной, находится в термодинамическом и электрическом равновесии, т.е. распределение аэрозольных частиц по размерам квазистационарно и по зарядам симметрично, отсутствуют конвективные и адвективные переносы зарядов, уравнение (2) может быть записано в виде n nn Spn, t (3) n nn Spn, t где Si - убыль аэроионов на аэрозольных частицах, p Dmax Si dDi D N , D.
p Dmin Для стационарных условий Spn Spn. В условиях симметричной диффузионной зарядки аэрозольных частиц легкими аэроионами n+ = nЦ = n, и, опуская знак i, можно записать уравнения (3) в виде n2 Sp n. (4) Решая полученное квадратное уравнение, имеем S 4 S 2 p p n . (5) 2 S S 4 p p Убыль аэроионов Spn в уравнении (4) за счет оседания на аэрозольные частицы во всем интервале размеров частиц может быть описана эмпирической формулой [Hrrak U. еt al., 2008] Dmax Dmax D 0,001 D Spn n dD , D N , D n N D 106 d(D), (6) D 0,005 0, Dmin Dmin где D - диаметр аэрозольных частиц, мкм; ND - распределение аэрозольных частиц по размерам.
Рассмотренный теоретико-эмпирический аппарат апробирован на примере экспериментальных данных для атмосферного воздуха [Hrrak U. et al., 1998;
Vartiainen E., 2007]. Коэффициент рекомбинации противоположно заряженных легких аэроионов принят равным 1,610Ц6 см3сЦ1 [Hoppel W.A., Frick G.M., 1990; Tammet H., Kulmala M., 2005; Гаранина И.А., 2007]. Оцененная по уравнению (4) интенсивность ионообразования составляет величину 3,26Ц4,67 смЦ3сЦ1, что согласуется с условиями атмосферного воздуха.
Отметим, что для решения уравнения (4), связывающего интенсивность ионообразования, счетные концентрации легких аэроионов и распределение аэрозольных частиц по размерам, необходимы сведения о дисперсном составе аэрозоля в широком интервале размеров частиц от Dmin (по крайней мере порядка 0,05 мкм) до Dmax. В практических исследованиях чаще всего распределение определено только для аэрозольных частиц размером порядка и более 0,1 мкм (чаще в диапазоне диаметров более 0,3Ц0,5 мкм). Измерение концентраций аэрозольных частиц диаметром менее 0,1 мкм является задачей технически сложной. Применение уравнения (4) становится некорректным в случае отсутствия данных распределения аэрозольных частиц в широком интервале от Dmin до Dmax. Между тем распределение аэрозольных частиц по размерам можно экстраполировать в область высокодисперсной фракции, используя аналитиче ские зависимости описания дисперсного состава. Наиболее обоснованным при описании дисперсного состава является метод суперпозиции нескольких логарифмически нормальных распределений:
p N0 j (ln D ln D0 j)2 N(D) exp, (7) 2(ln )2 ln D 2 ln D jj j где N0j - общее число частиц j-й моды; j - стандартное геометрическое отклонение j-й моды; D0j - среднее геометрическое значение диаметра моды.
Число мод j в распределении принято равным четырем [Hussein T. et al., 2005], причем одна из мод (j = 4) лежит в области частиц со средним геометрическим значением диаметра D04 > 1 мкм. В области размеров частиц менее 1 мкм рассматриваются возможные оставшиеся три моды.
При моделировании распределения аэрозольных частиц предлагается принять следующие начальные условия итераций и пройти следующие итерационные этапы:
Этап 1. В первоначальном приближении средние геометрические диаметры частиц, стандартные геометрические отклонения и концентрации частиц принимают значения согласно рис. 3. Значения D0 j, j, N0 j подбираются методом наименьших квадратов таким образом, Рис. 3. Первоначальные условия итераций чтобы обеспечить сопри моделировании распределения аэрозольных частиц ответствие известным размером менее 1 мкм экспериментальным данным распределения аэрозольных частиц, а также сходимость уравнения (5), связывающего распределение аэрозольных частиц и концентрации аэроионов.
Для этого в модах последовательно подгоняются значения:
а) средних геометрических диаметров D0 j ;
б) стандартных геометрических отклонений j в диапазоне 1,2Ц2,1;
в) общего числа частиц N0 j.
Этап 2. При условии достижения заданной точности аппроксимации рассматривается возможность уменьшения количества мод в диапазоне размеров частиц менее 1 мкм с трех до двух. Возможны два варианта: в диапазоне размеров частиц менее 0,1 мкм наблюдаются две моды (начальные условия итераций аналогичны МОДЕ 1 и МОДЕ 2 (см. рис. 3)) или в диапазоне частиц менее 0,1 мкм наблюдается только одна мода, вторая лежит в диапазоне размеров 0,1Ц1,0 мкм.
Этап 3. При условии достижения заданной точности аппроксимации рассматривается возможность уменьшения количества мод в диапазоне размеров частиц менее 1 мкм с двух до одной. В случае одномодового распределения проводятся итерации, аналогичные описанным на этапе 1 для диапазона размеров частиц 0,003Ц1,000 мкм.
Предложенный алгоритм апробирован на модельной воздушной среде сильвинитовых спелеоклиматических камер [Баранников В.Г. и др., 1984, 1988;
Красноштейн А.Е., 1994] в силу ее уникальных свойств в отношении аэроионных и аэрозольных составов, а также возможности теоретически рассчитать интенсивность ионообразования исходя из величины ионизирующего излучения -активного изотопа 40K.
Рассмотрены следующие модели: аэрозольное загрязнение в пределах рабочего места; распространение аэрозольного загрязнения по производственному помещению от локального источника; распространение загрязнения от равномерно распределенных по помещению источников. Для моделирования описанных случаев апробация проведена в камерах различных конструкций.
Результаты исследований соотношений фракций легких, средних, тяжелых аэроионов, проведенных в модельных воздушных средах, представлены в табл. 2. Во всех измерениях в диапазоне подвижностей более 0,1 см2ВЦ1сЦ1 преобладают аэроионы положительной полярности. Объемные концентрации сред- Таблица Концентрации аэроионов в модельных воздушных средах Средние промежуЛегкие аэроионы Тяжелые аэроионы точные аэроионы (более 0,1 см2ВЦ1сЦ1) (0,00032Ц0,01 см2ВЦ1сЦ1) Тип (0,01Ц0,10 см2ВЦ1сЦ1) модельной Коэф- Коэф- Коэфвоздушной фици- фициент фициент + - ент уни- + - уни- + - унисреды поляр- поляр- полярности ности ности Аэрозольное загрязнение в 2340 1860 1,30 280 320 1,13 2430 2870 0,пределах рабо- 860 780 0,16 160 220 0,73 740 1370 0,чего места Распространение загрязнения 1690 1390 1,22 150 90 1,53 900 1000 1,от локального 140 100 0,05 30 40 0,11 150 300 0,источника Распространение загрязнение от равномерно 4150 3640 1,14 - Ц - Ц - Ц распределенных источников Среднее 2400 2050 1,23 230 220 1,29 1980 2350 0,410 360 0,10 70 90 0,29 440 600 0, них промежуточных аэроионов (подвижностью 0,01Ц0,10 см2ВЦ1сЦ1) обеих полярностей незначительны, что характерно для аэроионного состава воздушной среды с относительно низкой интенсивностью ионизации.
Распределение аэрозольных частиц в модельных воздушных средах экстраполировалось в диапазон высокодисперсных фракций (менее 0,1 мкм) с использованием предложенного алгоритма и уравнения (7), статистически проверенных данных относительно концентраций тяжелых аэроионов (табл. 2), а также экспериментальных данных распределения аэрозольных частиц в диапазоне размеров 0,3Ц100,0 мкм.
Мода высокодисперсных частиц (МОДА 2) определялась методом наименьших квадратов таким образом, чтобы значения концентраций тяжелых аэроионов, вычисленные исходя из больцмановского распределения заряда на аэрозольных частицах N (D) 420DkT e2 2e2 , (8) 1 exp N 480DkT 40DkT e2 а также эмпирического соотношения, связывающего значение диаметра аэрозольных частиц и подвижности [Смирнов В.В., 1992] 9,44 1165 1 0,336exp 103, (9) D153 DD совпадали с экспериментально наблюдаемыми. Принятые обозначения: N - фракционные концентрации частиц диаметром D, содержащих зарядов одного знака; N - полное число аэрозольных частиц в единице объема, N N0(D) 2 (D) ; N0(D) - концентрация электронейтральных аэрозоль N ных частиц; 0 - электрическая постоянная; k - постоянная Больцмана; T - температура. Результаты апробации на модельных воздушных средах представлены в табл. 3 и на рис. 4Ц6.
Таблица Усредненные результаты аппроксимации распределения аэрозольных частиц по размерам в модельных воздушных средах МОДА 2 МОДА 3 МОДА Тип модельной воздушной среды N02 D02 N03 D03 N04 D2 3 Загрязнение в пределах рабочего 28000 1,57 0,056 31 2,28 0,3 - Ц - места Распространение загрязнения от 42500 1,6 0,045 22,5 1,55 0,45 2,25 2,2 локального источника Распространение загрязнения от равномерно распределенных ис- 12000 1,5 0,045 12 1,9 0,35 1,4 1,9 1,точников ЭКСПЕРИМЕНТ 100000,МОДА 10000,100000,МОДА 1000,ЭКСПЕРИМЕНТ 10000,МОДА МОДА 100,1000,МОДА МОДА 2 + МОДА 3 + 10,МОДА МОДА 2 + МОДА 100,1,10,0,1,0,0,0,001 0,01 0,1 1 10 10,001 0,01 0,1 1 Диаметр D, мкм Диаметр D, мкм Рис. 4. Распределение аэрозольных частиц Рис. 5. Распределение аэрозольных частиц (модель загрязнения (модель распространения загрязнения в пределах рабочего места) от локального источника) Для подтверждения достоверЭКСПЕРИМЕНТ 100000,МОДА ности моделирования распределения 10000,МОДА аэрозольных частиц проведено сравМОДА 1000,МОДА 2 + МОДА 3 + МОДА нение значения интенсивности ио100,нообразования, полученного на ос10,новании уравнений (4) и (6), с рас1,считанным исходя из активности 0,-излучения и мощности экспозици0,онной дозы -излучения, создавае0,001 0,01 0,1 1 10 1мых излучениями изотопа K, вхоДиаметр D, мкм дящего в состав сильвинитовой руРис. 6. Распределение аэрозольных частиц ды, формирующей модельную воз(модель распространения загрязнения от равномерно распределенных источников) душную среду. Плотность потока -частиц в камере из массивных сильвинитовых блоков (модель локального аэрозольного загрязнения) составляет 0,46Ц0,58 смЦ2сЦ1, мощность экспозиционной дозы -излучения - 16Ц30 мкР/ч. Рассчитанная на основе измерения ионизирующих излучений интенсивность ионизации равна 82 5 смЦ3сЦ1. Данные значения согласуются с такими же значениями (80 5 смЦ3сЦ1), полу- 2 000 ченными из решения уравнения (4), что Отрицательные 1 8аэроионы подтверждает достоверность предло1 6женной модели.
1 4Положительные 1 2В типичном для модельных возаэроионы 1 0душных сред спектральном распреде86лении аэроионов в диапазоне 40,1Ц2,2 см2ВЦ1сЦ1 практически все лег2кие аэроионы находятся в диапазоне более 2 1-2 0,64-1 0,32-0,подвижностей 1Ц2 см2ВЦ1сЦ1 (рис. 7).
Диапазоны подвижности, см2ВЧ1сЧКоэффициент униполярности в диапаРис. 7. Спектральные распределения зоне подвижностей более 2 см2ВЦ1сЦлегких аэроионов в модельной воздушной всегда отрицательный (среднее значе- среде ЧЧdN / d (ln D ), см dN / d (ln D ), см ЧdN / d (ln D ), см ЧКонцентрация ионов, см ние равно Ц0,17), в то время как в диапазоне 1Ц2 см2ВЦ1сЦ1 коэффициент униполярности всегда положительный (среднее значение - 0,14).
Пятая глава посвящена Экспериментальным исследованиям аэрозольного и аэроионного состава на рабочих местах машиностроительных производств с использованием полученных закономерностей взаимосвязи аэрозольного загрязнения и аэроионного состава и разработанного косвенного метода оценки высокодисперсных аэрозольных загрязнений воздуха рабочей зоны. Исследования проведены в условиях действующего производства при осуществлении следующих операций: шлифовка деталей из различных материалов (сталь, керамика, алюминий, тефлон); электродуговая сварка, аргонодуговая сварка, сварка неплавящимся вольфрамовым электродом и точечно-контактная сварка; лазерная резка металла; плавка серого литейного чугуна и приготовление песчано-глинистой формовочной смеси.
При шлифовке распределение аэрозольных частиц носит явно выраженный модальный характер. Распределение частиц при обработке деталей из стали описывается двумя модами (рис. 8, а). В случаях обработки деталей из алюминия (рис. 8, б), керамики (рис. 8, в), тефлона (рис. 8, г) - тремя модами. Наибольшим высокодисперсным загрязнением характеризуется шлифовка деталей из алюминия (см. рис. 8, б). При обработке деталей из керамики (см. рис. 8, в) наблюдается максимальная концентрация аэрозольных частиц респирабельной ЭКСПЕРИМЕНТ 100000,100000,00 ЭКСПЕРИМЕНТ МОДА МОДА 2 10000,10000,МОДА МОДА 1000,1000,МОДА 2 + МОДА МОДА 100,100,МОДА 2 + МОДА 3 + 10,00 10,МОДА 1,1,0,0,0,0,0,001 0,01 0,1 1 10 10,001 0,01 0,1 1 10 1Диаметр D, мкм Диаметр D, мкм а б ЭКСПЕРИМЕНТ 100000,100000,ЭКСПЕРИМЕНТ МОДА 1(2) 10000,10000,МОДА 1(2) МОДА 1000,1000,МОДА МОДА 100,100,МОДА 1(2) + МОДА 3 + МОДА 10,МОДА 10,МОДА 1(2) + 1,1,МОДА 3 + МОДА 0,0,0,0,0,001 0,01 0,1 1 10 10,001 0,01 0,1 1 10 1Диаметр D, мкм Диаметр D, мкм в г Рис. 8. Аэрозольное загрязнение воздуха рабочей зоны при шлифовке детали из:
а - стали; б - алюминия; в - керамики; г - тефлона ЧЧdN / d (ln D ), см dN / d (ln D ), см ЧЧdN / d (ln D ), см dN / d (ln D ), см фракции (диаметром более 0,5 мкм). При обработке деталей из керамики и тефлона в области высокодисперсных (менее 0,1 мкм) частиц распределение удалось свести к одной моде (обозначено МОДА 1(2)).
Концентрации легких аэроионов при шлифовке составляют величину порядка 100 смЦ3. Оцененная величина интенсивности ионообразования варьируется в пределах 4,65 0,15 смЦ3сЦ1 и является характерной для производственных помещений без дополнительных источников генерации аэроионов.
При проведении сварки металлов характер аэрозольного загрязнения существенно различается в зависимости от типа применяемой технологии (рис. 9).
1000000,ЭКСПЕРИМЕНТ 1000000,100000,100000,МОДА 10000,10000,1000,1000,МОДА 100,100,10,00 10,ЭКСПЕРИМЕНТ МОДА МОДА 1,1,МОДА 0,МОДА 2 + МОДА 3 + МОДА 3 + МОДА 0,МОДА 0,0,0,001 0,01 0,1 1 10 10,001 0,01 0,1 1 10 1Диаметр D, мкм Диаметр D, мкм а б ЭКСПЕРИМЕНТ 1000000,МОДА 10000000,100000,ЭКСПЕРИМЕНТ 1000000,00 МОДА МОДА 10000,100000,МОДА МОДА 1000,10000,МОДА 2 + МОДА МОДА 2 + МОДА 3 + 100,МОДА 1000,100,00 10,10,1,1,0,0,0,0,0,001 0,01 0,1 1 10 10,001 0,01 0,1 1 10 1Диаметр D, мкм Диаметр D, мкм в г Рис. 9. Аэрозольное загрязнение воздуха рабочей зоны при:
а - ручной электродуговой сварке; б - аргонодуговой сварке;
в - ручной сварке вольфрамовым неплавящимся электродом; г - точечно-контактной сварке При электродуговой сварке (рис. 9, а) наблюдается ярко выраженный бимодальный характер распределения, что объясняется химическим составом образующихся частиц. Одну из наблюдаемых мод можно связать с испаряющимися во время сварки, а затем конденсирующимися частицами обмазки электрода (МОДА 3), другую - с частицами металла или их оксидами (МОДА 4).
Доля частиц высокодисперсной фракции при электродуговой сварке незначительна.
ЧЧdN / d (ln D ), см dN / d (ln D ), см ЧЧdN / d (ln D ), см dN / d (ln D ), см Аргонодуговая сварка, сварка неплавящимся вольфрамовым электродом и точечно-контактная сварка характеризуются трехмодальным распределением (рис. 9, бЦг). При аргонодуговой сварке (рис. 9, б) мода высокодисперсных частиц (МОДА 2) определяется средой применяемых в технологии сварки инертных газов, которые оказывают влияние на интенсивность конверсионного перехода газ - частицы. При сварке неплавящимся вольфрамовым электродом (рис. 9, в) наблюдаемая интенсивность МОДЫ 3 незначительна, практически все генерируемые аэрозольные частицы имеют размер менее 0,1 мкм (МОДА 2) со средним геометрическим диаметром 0,075 мкм. При точечно-контактной сварке (рис. 9, г) интенсивности мод (значения максимальных концентраций частиц) значительно уменьшаются при переходе от МОДЫ 2 к МОДЕ 4.
Параметры аэроионного состава воздуха рабочей зоны при различных технологиях сварки металла представлены в табл. 4.
Таблица Концентрации аэроионов и интенсивность ионизации воздуха рабочей зоны при сварке металлов Легкие аэроионы Тяжелые аэроионы Интенсив(более 0,1 см2ВЦ1сЦ1) (0,00032Ц0,01000 см2ВЦ1сЦ1) ность ионизаТип сварки Коэффици- Коэффици- ции, + - ент уни- + - ент унисмЦ3сЦполярности полярности Электродуговая 15800 23400 0,68 22400 29600 0,76 1960Аргонодуговая 10500 13700 0,76 9700 15400 0,63 27Неплавящимся вольфрамовым элек- 5800 13400 0,43 152000 244000 0,62 2130тродом Точечно-контактная 1500 4800 0,31 34000 57000 0,60 9Электрическая дуга является мощным источником ионизации воздуха рабочей зоны в силу влиянии ультрафиолетового излучения и термической ионизации. При электродуговой и аргонодуговой сварке преобладают аэроионы отрицательной полярности и наблюдаются значительные концентрации как легких, так и тяжелых аэроионов. Последние по своей природе - заряженные высокодисперсные аэрозольные частицы. При сварке неплавящимся вольфрамовым электродом отмечены значительные концентрации тяжелых аэроионов.
Точечно-контактная сварка характеризуется умеренными значениями концентрации легких аэроионов, но значительными концентрациями тяжелых.
5000 Исследовано распределение аэ454000 Отрицательные ионы роионов в диапазоне подвижностей 3530Положительные ионы более 0,1 см2ВЦ1сЦ1 при электродуго2520вой сварке (рис. 10). Наблюдается 1510группа средних промежуточных 5аэроионов, что подтверждает описанный при классификации (глава 3) механизм их формирования, поскольку при электродуговой сварке Диапазон подвижности, см2ВЧ1сЧследует ожидать активного протекаРис. 10. Спектральное распределение аэроиония процессов конденсации паров и нов при ручной электродуговой сварке газов расплавленного металла.
Ч4-Концентрация ионов, см 5-6,3,2-6,4-7,2,5-3,2,0-2,1,6-2,1,3-1,1,0-1,0,79-1,0,63-0,0,50-0,0,40-0,0,32-0,0,25-0,0,20-0,0,16-0,0,13-0,0,10-0,более 7,Распределение аэрозольных частиц при лазерной резке малоуглеродистой легированной стали (рис. 11) бимодальное, с модами крупнодисперсной (МОДА 4) и мелкодисперсной (МОДА 3) фракций. Интенсивность МОДЫ 4 незначительна, практически все аэрозольные частицы имеют размер в диапазоне 0,1Ц10,0 мкм.
Распределение аэрозольных частиц при плавке серого литейного чугуна (рис. 12) является бимодальным, причем мода высокодисперсных частиц (МОДА 2) незначительна, подавляющее число частиц имеет размер от 0,1 до 10,0 мкм.
1000000,10000000,100000,1000000,10000,100000,1000,10000,100,00 1000,100,10,ЭКСПЕРИМЕНТ ЭКСПЕРИМЕНТ 10,МОДА 1,00 МОДА 1,МОДА МОДА 0,0,МОДА 3 + МОДА МОДА 2 + МОДА 0,0,0,001 0,01 0,1 1 10 100 0,001 0,01 0,1 1 10 1Диаметр D, мкм Диаметр D, мкм Рис. 11. Аэрозольное загрязнение Рис. 12. Аэрозольное загрязнение при лазерной резке стали при плавке серого литейного чугуна Распределение аэрозольных частиц в процессе приготовления формовочной смеси одномодальное (рис.13).
Таким образом, при оценке условий 100000,труда учет высокодисперсной фракции 10000,аэрозольного загрязнения в первую оче1000,редь необходим при механической обра100,ботке деталей из алюминия и керамики, 10,при применении точечно-контактного ЭКСПЕРИМЕНТ 1,способа сварки и при сварке неплавяМОДА 0,щимся вольфрамовым электродом, а так0,0,001 0,01 0,1 1 же в процессе приготовления песчаноДиаметр D, мкм глинистой формовочной смеси.
Эффективным способом борьбы с Рис. 13. Аэрозольное загрязнение высокодисперсным загрязнением воздуха при приготовлении песчано-глинистой рабочей зоны является применение аэро- формовочной смеси ионизирующего оборудования и систем. В связи с этим в шестой главе изложены Методологические аспекты рационального применения коллективных и индивидуальных средств защиты и нормализации аэроионного состава на рабочих местах. С позиции эффективной обслуживаемой зоны аэроионизаторы предложено разделять:
1) на коллективные средства защиты и нормализации аэроионного состава - аэроионизаторы, предназначенные для ионизации всего производст ЧЧdN / d (ln D ), см dN / d (ln D ), см ЧdN / d (ln D ), см венного помещения и обеспечивающие генерацию аэроионов на большой площади покрытия. По виду и типу коронирующих излучателей такие аэроионизаторы можно подразделить: а) на однополярные излучатели; б) сдвоенные линии излучателей положительной и отрицательной полярности; в) излучатели переменной полярности;
2) на индивидуальные средства защиты и нормализации аэроионного состава - аэроионизаторы, предназначенные для ионизации в переделах рабочего места. В свою очередь, такие ионизаторы можно подразделить: а) на ионизаторы, обеспечивающие перенос ионов в рабочую зону вертикальным (сверху) или горизонтальным (сбоку) ламинарным потоком воздуха; б) настольные ионизаторы; в) ионизаторы, размещенные над рабочим местом.
Для оценки технических характеристик и выбора ионизирующего оборудования и систем предложен метод испытаний, основанный на измерении скорости снижения (нейтрализации) заряда с изолированной проводящей измерительной пластины, находящейся в ионизированном воздухе. Скорость нейтрализации заряда может быть охарактеризована через время разряда , за которое напряжение на пластине снизится с первоначального уровня до определенного конечного уровня:
0, (10) en где 0 - электрическая постоянная воздуха; Цподвижность аэроиона; eЦ элементарный электрический заряд; n - концентрация аэроионов.
Предложена методика определения и выбора точек измерений аэроионного состава (рис. 14), позволяющая с единообразных позиций проводить оценку эффективности аэроионизирующего оборудования и систем.
Для проведения инструментальных исследований особенностей аэроионного состава при оценках эффективности аэроионизирующего оборудования и систем разработана схема спектрометра аэроионов, который практически реализован как единичное средство измерения нестандартизованного типа. Его отличительная особенность - применение входного дифференциального каскада электрометрического усилителя и наличие 20 значений граничной подвижности в диапазонах 0,1Ц10,0 см2ВЦ1сЦ1. Спектрометр откалиброван с помощью резистивного имитатора сверхмалого тока, а также выполнена оценка его показаний исходя из оценки концентрации аэроионов, генерируемых источником 90Sr известной активности. Калибровка, проведенная с помощью двух принципиально различных по физической природе источников, гарантирует метрологическую достоверность показаний спектрометра.
Исследована неравномерность распределения аэроионов по объему помещения (рис.15) и определены зависимости изменения суммарной концентрации легких аэроионов от расстояния до аэроионизаторов четырех типов.
В случае применения униполярного коронного аэроионизатора без организации потока воздуха через рабочий объем наблюдаются достаточно большие концентрации аэроионов вблизи аэроионизатора, вплоть до превышения установленных санитарных норм, и резкое их уменьшение по мере удаления.
Коллективные средства защиты и нормализации аэроионного состава Системы линий однополярных излучателей и сдвоенСистемы линий переменной полярности ных линий положительной / отрицательной полярности Индивидуальные средства защиты и нормализации аэроионного состава Вид сверху Вид сбоку Ионизации в направлении вертикального ламинарного потока Вид сверху Вид сбоку Ионизации в направлении горизонтального ламинарного потока Подвесной ионизатор Настольный ионизатор Рис. 14. Методика определения и выбора точек измерений (ТИ) аэроионного состава Объемная концентрация отрицательных легких аэроионов n, смЦ3, с большой степенью точности описывается соотношением n = Ke-br, (11) где K и b - некоторые числовые коэффициенты, характеризующие конструктивные особенности конкретного аэроионизатора; r - расстояние до аэроионизатора, м.
Зависимости концентраций Коронный ионизатор 3500ANION 40T аэроионов от расстояния до аэроиоЧ2,7173x DeLonghi PA-1y = 455113e низатора (рис. 15) позволяют орга300000 АЭРОН-М, I режим АЭРОН-М, II режим низовать требуемый аэроионный соЧ3,8945x АЭРОН-М, III режим y = 412598e став непосредственно в зоне воздей- 2500ствия и разработать рекомендации Ч0,7405x y = 190211e Ч0,0924x y = 187781e 2000по размещению ионизаторов.
Ч0,0956x y = 161429e Эмпирическое выражение (11) 1500не согласуется с ранее полученными Ч0,0963x y = 133384e данными [Wu C.C. et al., 2006], со1000гласно которым зависимость концентрации аэроионов определяется 500экспоненциальной функцией от расстояния, а не от квадрата расстоя0,1 1 10 1ния. Причина этого видится в слеКвадрат расстояния до ионизатора r, мдующем. С одной стороны, закономерность уменьшения концентрации Рис. 15. Зависимости концентрации аэроионов от расстояния до аэроионизаторов аэроионов с расстоянием можно рассматривать как следствие имею- щих место процессов рекомбинации аэроионов, подчиняющихся закону показательной функции. Убыль числа аэроионов в результате рекомбинации в различных сечениях аэроионного потока является экспоненциальной функцией расстояния. С другой стороны, уменьшение концентрации аэроионов с расстоянием связано с увеличением сечения аэроионного потока и должно убывать обратно пропорционально квадрату расстояния. Очевидно, что закономерности уменьшения концентрации аэроионов являются следствием суммарного действия указанных механизмов. По-видимому, приоритет в реализации одного из них в конкретных исследованиях и приводит к отмеченным различиям в закономерностях убыли аэроионов.
Исследованы параметры спектрального распределения аэроионов в диапазоне подвижностей 0,1Ц7,9 см2ВЦ1сЦ1 (рис. 16) и изменения спектрального распределения по мере удаления от аэроионизатора (рис. 17).
В непосредственной близости от аэроионизатора спектр аэроионов значительно отличается от природного спектра долей ионов средней промежуточной (от 0,1 до 0,5 см2ВЦ1сЦ1) группы подвижности (см. рис. 16). По мере удаления от ионизатора концентрация средних промежуточных аэроионов уменьшается (см. рис. 17).
ЧКонцентрация ионов, см 160000 1140011200100080000 600400200Диапазоны подвижности, см2ВЧ1сЧАэроионизатор Чистый природный воздух [Сальм Я.Й., 1990] Рис. 16. Распределения по подвижности отрицательных аэроионов 0,0,18 d=20 см 0,d=40 см 0,d=60 см 0,0,0,0,0,0,0,Диапазоны подвижности, см2ВЧ1сЧРис. 17. Зависимость распределения аэроионов от расстояния до аэроионизатора Зависимости концентраций легких отрицательных аэроионов от величины напряжения на коронирующих излучателях при различных расстояниях до аэроионизатора с доверительной вероятностью 0,99 описываются выражениями вида (рис. 18) n = X1ln(Uкорон) - X2, (12) где X1 и X2 - числовые коэффициенты.
Зависимости коэффициентов X1 и X2 от расстояния до ионизатора достоверно c вероятностью порядка 0,99 аппроксимируются функциями (рис. 19) X1 = 178566exp(Ц0,5384r) (13) и X2 = 232755exp(Ц0,5046r). (14) Зависимости концентрации легких отрицательных аэроионов, генерируемых ионизатором, от квадрата расстояния до ионизатора r2 при различных напряжениях на коронирующих излучателях с доверительной вероятностью не менее 0,96 аппроксимируются выражением (11) (рис. 20).
ЧЧ(аэроионизатор) (природный воздух) Концентрация ионов, см Концентрация ионов, см Нормированные концентрации ионов,,,,,,.
,,,,,,,,,,,, е,,,,,, е, л,,,,,,,,, о б,,,,,,,,,,,,,,,,,,, е,,,,,, е, л,,,,,,,,, о б С возрастанием на- 180000 1,6 м 2,0 м пряжения на коронирую1600y = 71055ln(x ) Ч 9712,4 м щих излучателях наблюда14002,8 м y = 59949ln(x ) Ч 820ется увеличение коэффици12003,2 м y = 51296ln(x ) Ч 732ента K, физический смысл 3,6 м 1000y = 42503ln(x ) Ч 6164,0 м которого заключается в ве800y = 33138ln(x ) Ч 4874,4 м личине концентрации аэро600y = 24492ln(x ) Ч 364ионов в непосредственной y = 20262ln(x ) Ч 300400y = 16550ln(x ) Ч 246близости от ионизатора. С 200доверительной вероятностью 0,99 значения коэф0 10 20 30 Напряжение на коронирующих излучателях U, кВ корон фициента K в зависимости Рис. 18. Зависимость концентрации аэроионов от величины напряжения на от напряжения на излучателях Uкорон коронирующих излучатепри различных расстояниях до ионизатора лях Uкорон, кВ, рассчитыва- ются по формуле K 85047ln (15) U 116200.
корон 16005 кВ 1200140000 7 кВ X 100010 кВ 120018 кВ 800100025 кВ 80060036 кВ 600400400X 2002000 5 10 15 0 1 2 3 4 Квадрат расстояния r2, мРасстояние до ионизатора r, м Рис. 19. Зависимость коэффициентов Рис. 20. Зависимость концентрации аэроиоX1 и X2 от расстояния r до ионизатора нов от квадрата расстояния до ионизатора rпри различных напряжениях на излучателях Значение коэффициента b уменьшается с увеличением напряжения на коронирующих излучателях. Физически это означает, что скорость падения величины концентрации аэроионов по мере роста расстояния до ионизатора уменьшается с увеличением напряжения на коронирующих излучателях. Зависимость величины коэффициента b от величины напряжения на коронирующих излучателях Uкорон, кВ, с доверительной вероятностью 0,99 описывается выражением Y UK 0 b Y1 Y3Uкорон Y4, (16) Uкорон где Y1, Y2, Y3, Y4 - числовые коэффициенты, Y1 = 0,014; Y2 = 2,9; Y3 = 0,0002;
Y4 = 0,0985; UK0 - значение напряжения на коронирующих излучателях, при котором наблюдается перегиб в характеристике, соответствующий переходу от доминирования механизма уменьшения концентрации аэроионов в силу их рекомбинации к доминированию механизма уменьшения концентрации аэроио ЧКонцентрация ионов, см ЧКонцентрация ионов, см Значения коэффициентов нов в силу увеличения объема их присутствия при движении в электрическом поле ионизатора, UK0=5,8 кВ.
Седьмая глава Организационные и инженерно-технические основы разработки мероприятий по повышению безопасности воздуха рабочей зоны и улучшению условий труда посвящена вопросам практического использования результатов работы.
Представлена методология разработки мероприятий по улучшению условий труда. Для обеспечения нормативных санитарно-гигиенических характеристик воздуха рабочей зоны производственных помещений рекомендован комплекс мероприятий по улучшению условий труда, включающий: уменьшение аэрозольного загрязнения в пределах рабочей зоны; формирование соответствующего гигиеническим требованиям аэроионного состава воздуха рабочей зоны; снижение/исключение переноса аэрозольного загрязнения по объему производственного помещения.
В качестве технических методов реализации таких мероприятий возможно применение аэроионизирующего оборудования, поскольку между высокодисперсным аэрозольным загрязнением и аэроионным составом воздуха существует тесная взаимосвязь. Однако разработка, безопасность и эффективность практической реализации мероприятий по улучшению условий труда на основе проведения искусственной аэроионизации в определенных ситуациях ограничены. В зависимости от наличия или отсутствия аэрозольного загрязнения и состояния аэроионного состава воздуха рабочей зоны могут быть реализованы только определенные мероприятия по улучшению условий труда (рис. 21).
ХАРАКТЕРИСТИКИ УСЛОВИЙ ТРУДА Аэрозольное загрязнение воздуха Аэрозольное загрязнение воздуха рабочей зоны выше ПДК рабочей зоны менее ПДК ПРОВЕДЕНИЕ ИСКУССТВЕННОЙ ИОНИЗАЦИИ ВОЗДУХА Цель: Увеличение скоро- Предотвращение Дополнитель- Приведение аэрости седиментации распространения ное снижение ионного состава в и оседания аэро- загрязнения уровней аэро- соответствие с гизольных частиц по помещению зольного за- гиеническими грязнения нормами Характер- Механическая обработка материалов и Подавляющее число рабочих мест в ные произ- изделий, различные виды сварки, лазер- производственных помещениях, раводственные ная резка, плавка чугуна, приготовление бота в условиях электростатического операции: формовочной смеси поля, работа с персональными электронно-вычислительными машинами Ограниче- Обеспечение отсутствия перекрытия зоны Контроль качественных и количестния к при- ионизации и рабочих зон, исключение венных характеристик аэроионного менению: присутствия работников в зоне иониза- состава ции во время проведения мероприятий Рис. 21. Методологические основы выбора мероприятий по улучшению условий труда Важнейшим мероприятием по улучшению условий труда является организация и осуществление контроля за опасными и вредными производственными факторами с целью оценки условий труда. Действующими нормативными документами предусмотрены регламентация и установление требований к контролю только количественных характеристик аэроионного состава - счетной концентрации аэроионов той или иной полярности. Оценка аэроионного состава не подразумевает учет в качестве санитарногигиенической характеристики электрической подвижности аэроионов. Опираясь на полученные результаты исследований, обоснованно можно предположить, что влияние на организм человека аэроионов различных групп подвижностей будет отличаться. Поэтому необходим учет спектрального распределения аэроионов по электрической подвижности как качественной характеристики аэроионного состава.
При организации и осуществлении производственного контроля аэроионного состава воздуха рабочей зоны следует руководствоваться методикой, представленной на рис. 22.
Требования к безопасноОПАСНЫЕ И ВРЕДНЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ УСЛОВИЯ ТРУДА ФАКТОРЫ ВОЗДУХА РАБОЧЕЙ ЗОНЫ сти аэроионного состава следует считать выполненными Аэрозольное загрязнение Аэроионный состав если:
Контроль параметров 1) nЛИ и nЛИ ЛИ ЛИ менее 50 000 смЦ3;
Количественные параметры - Качественные параметры - счетные объемные спектральные распределения 2) nЛИ 400 смЦ3 и концентрации аэроионов аэроионов по подвижности ЛИ nЛИ 600 смЦ3;
И Оценка безопасности Оценка качества аэроионного состава аэроионного состава nЛИ 3).
0,4 1, Соответствие требованиям Соответствие показателям, nЛИ установленных гигиенических наблюдаемым в природных нормативов воздушных средах Требования к качеству аэроионного состава следует Оценка состояния и условий труда считать выполненными, если:
Разработка мероприятий по улучшению условий труда nЛИ nЛИ 4) > 3,0 и > 3,0.
РЕАЛИЗАЦИЯ МЕРОПРИЯТИЙ nСИ nСИ ПО УЛУЧШЕНИЮ УСЛОВИЙ ТРУДА Приняты следующие обоРис. 22. Схема организации производственного значения: n - средние значеконтроля аэроионного состава воздуха рабочей зоны ния концентрации аэроионов определенной полярности (л+ - положительные аэроионы, Ц - отрицательные) и группы подвижности (ЛИ - легкие аэроионы, СИ - средние аэроионы);
- доверительное отклонение от среднего значения.
В соответствии с методологией разработки мероприятий по улучшению условий труда (см. рис. 21) получили практическую апробацию методы, методики, средства и технологии улучшения условий труда и повышения качества воздуха рабочей зоны.
Мероприятия по нормализации аэроионного состава и борьбе со статическим электричеством реализованы в цехе синтетических сеток ОАО Краснокамский завод металлических сеток. Производственная деятельность в цехе связана с применением синтетических (полиэфирных) нитей, способных при обращении с ними сильно положительно электризоваться, что приводит к накоплению положительных электрических зарядов на рабочих поверхностях.
Положительная статическая электризация поверхностей в пределах рабочего места приводит к значительному искажению и отклонению аэроионного состава воздуха (особенно отрицательных аэроионов) от нормативных требований, что, в свою очередь, способствует повышению утомляемости, снижению работоспособности, а также снижению производительности и качества труда.
Все рабочие места в цехе по фактору Аэроионный состав до проведения мероприятий не удовлетворяли гигиеническим нормативам, класс условий труда - 3.1. По фактору Электростатическое поле на 30 % рабочих мест наблюдались превышения уровней напряженности электростатического поля при условии их воздействия в течение всего рабочего дня (8 часов). При этом по Химическому фактору и фактору Аэрозоли преимущественно фиброгенного действия отклонений от установленных ПДК не обнаружено, что позволяет для улучшений условий труда применять аэроионизаторы непосредственно в процессе осуществления производственной деятельности.
В качестве конкретного технического решения предложено использовать аэроионизаторы типа АЭРОНЦМ. В условиях реальной производственной нагрузки определялись величины концентрации аэроионов в зависимости от расстояния до излучающего элемента аэроионизатора (рис. 23). Оказалось, что для формирования требуемого аэроионного режима (диапазон концентраций отрицательных аэроионов в пределах 600Ц50 000 смЦ3) необходимо обеспечить расстояние до излучателя в пределах 3,5Ц8,5 м в зависимости от режима эксплуа- тации аэроионизатора. С учетом разме- 1 000 0I режим ров помещения цеха рекомендовано аэроионизатор использовать в режиII режим 100 0ме II. Для обеспечения соблюдения III режим максимально установленных концентраций аэроионов излучатель аэроио10 0низатора размещен в центре помещения на высоте 5,3 м. Аэроионизация в помещении цеха при помощи ионизатора 1 0АЭРОНЦМ проводилась в течение всей рабочей смены. Контроль условий тру1да производился спустя 1 час после на1 3 5 7 чала смены, в середине и в конце смеРасстояние r, м ны. Результаты оценок условий труда в Рис. 23. Зависимость концентрации указанные периоды рабочей смены аэроионов от расстояния до ионизирующего совпадают. Улучшение условий труда и излучателя в цехе сшивания синтетических сеток обеспечение допустимых условий тру ЧКонцентрация ионов, см да (класс 2) по фактору Аэроионный состав воздуха рабочей зоны и фактору Электростатическое поле достигнуто на всех рабочих местах.
Мероприятия по улучшению условий труда шлифовщиков реализованы на участке механической обработки деталей и изделий ОАО Мотовилихинские заводы. В рабочей зоне осуществления операций шлифовки на высоте 4,5 м от пола размещался аэроионизатор. Во время перерывов в операциях шлифовки и отсутствия работника в зоне шлифовки при помощи аэроионизатора осуществлялась искусственная ионизация воздуха. Генерируемые ионизатором аэроионы взаимодействуют с аэрозольными частицами и заряжают их, что, в свою очередь, приводит к более быстрому очищению воздуха. По возвращению шлифовщика в рабочую зону шлифовки аэроионизатор выключался. Поскольку в зоне шлифовки после возвращения работник еще определенное время выполняет иные операции, не связанные с генерацией аэрозоля, то можно говорить о снижении продолжительности воздействия на работника высокодисперсного аэрозольного загрязнения.
Эффективность предложенных мероприятий при шлифовке деталей из керамики проследим по изменению фракционных концентраций аэрозольных частиц во времени (рис. 24). 1000,00В случае осуществления ис100,00кусственной ионизации воздуха рабочей зоны после окон10,00чания операции шлифовки наблюдается существенно бы1,00строе уменьшение концентрации аэрозольных частиц рес0,10пирабельной фракции. Без проведения мероприятий по 0,01искусственной ионизации наблюдались превышения сред- 0,00несменных концентраций пы0,00ли керамики над установлен0,1 1 10 1Диаметр D, мкм ными ПДК (2 мг/м3) в 2,6 раза Во время шлифовки (класс условий труда 3.2), веБез ионизации, 5 мин после шлифовки Без ионизации, 10 мин после шлифовки личина пылевой нагрузки на Без ионизации, 15 мин после шлифовки Без ионизации, 20 мин после шлифовки органы дыхания работника соС ионизацией, 5 мин после шлифовки ответствует 3.1 классу условий С ионизацией, 10 мин после шлифовки С ионизацией, 15 мин после шлифовки труда.
С ионизацией, 20 мин после шлифовки В отношении улучшения Рис. 24. Динамика изменения классов условий труда достигфракционных концентраций нуты различные результаты в после окончания операции шлифовки зависимости от продолжитель- ности возможного проведения искусственной ионизации воздуха рабочей зоны шлифовки (определяемого продолжительностью отсутствия работника в зоне).
ЧdN / d (ln D ), см При периодической ионизации зоны продолжительностью 10 мин среднесменная концентрация пыли керамики снижается до величины 3,2 мг/м3 (класс условий труда 3.1), при ионизации зоны шлифовки продолжительностью 20 мин - до величины 1,8 мг/м3 (класс условий труда 2). При указанной продолжительности периодической ионизации пылевая нагрузка на органы дыхания снижается до уровней 140 г (класс условий труда 3.1) и 79 г (класс условий труда 2) соответственно. Улучшение условий труда достигнуто на всех рабочих местах, в 65Ц78 % случаев после внедрения мероприятий условия труда могут быть охарактеризованы как допустимые.
Мероприятия по предотвращению распространения аэрозольного загрязнения по производственному помещению реализованы в сборочном цехе ЗАО Третий СПЕЦМАШ, в котором расположены рабочие места сварщиков, резчиков и слесарей механосборочных работ. Расположение рабочих зон таково, что можно выделить зону А активного аэрозольного загрязнения (рабочие места, на которых осуществляется сварка и резка металла) и зону Б, на которой выделения аэрозолей в воздух рабочей зоны не происходит (зону осуществления механосборочных работ) (рис. 25). Геометрия производственного помеще- ния и взаиморасположе- 32 м 24 м 16 м ние рабочих мест позво- X ляет также выделить зону переноса загрязнения (зону В) из зоны генераЗоны ции (т.е. из зоны А) в зоионизации ну воздействия (т.е. в зону Б). Сущность предлоЗона А женных мероприятий основывается на формироЗона Б 16 м вании лионной завесы на Зона В границах рабочих зон. В Y 20 м зоне В предложено установить аэроионизаторы.
Рис. 25. Схематическое изображение размещения рабочих Места расположения и мест в производственном помещении рабочие режимы работы ионизаторов выбираются из следующих соображений. Поскольку ионизация загрязненного воздуха рабочих мест недопустима, перенос аэроионов из зон ионизации в зону генерации аэрозоля А, в которой осуществляют трудовой процесс сварщики и резчики, равно как и в зону воздействия аэрозольного загрязнения Б, должен отсутствовать. Последнее достигается выбором геометрии размещения аэроионизаторов в производственном помещении и выбором рабочих напряжений на коронирующих электродах ионизаторов. Эффективность реализованных мероприятий по улучшению условий труда слесарей механосборочных работ проследим путем исследования параметров изменения массовой концентрации аэрозольных частиц в зависимости от места отбора пробы в производственном помещении. Реализация мероприятий по аэроионизации в зоне В позволила улучшить условия труда слесарей механосборочных работ по фактору Аэрозоль преимущественно фиброгенного действия с класса 3.1 до класса 2 - допустимые условия труда.
Таким образом, эффективность всех предложенных и реализованных мероприятий по улучшению условий труда подтверждена улучшением классов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ В результате выполненных автором исследований разработаны, теоретически обоснованы и практически апробированы научные и методологические решения проблемы оценки и установления характера и особенностей взаимосвязи высокодисперсного аэрозольного загрязнения и аэроионного состава воздуха рабочей зоны. Научные решения, изложенные в диссертации, доведены до эмпирических выражений, методик, алгоритмов и методологий. Их применение вносит значительный вклад в развитие системы охраны труда машиностроительного комплекса и позволяет:
Ц создать современную систему оценки аэрозольного загрязнения и аэроионного состава воздуха рабочей зоны как опасных и вредных производственных факторов;
Ц разрабатывать и внедрять научно обоснованные мероприятия, направленные на улучшение условий труда.
В ходе диссертационного исследования получены следующие основные научные и практические результаты и выводы, которые свидетельствуют о достижении поставленных целей и решении сформулированных задач:
1. Условия труда в машиностроительной отрасли и, как следствие, риск возникновения профессиональных заболеваний остаются наиболее неблагоприятными. Показатель профессиональной заболеваемости на машиностроительных предприятиях за период 2006Ц2010 гг. составлял 3,30Ц3,65 на 10 000 работников, что превышает средний показатель по промышленности России, равный 1,52Ц1,79. Аэрозольное загрязнение воздуха рабочей зоны остается доминирующим опасным и вредным производственным фактором. Доля условий труда, не соответствующих гигиеническим нормативам по фактору аэрозольного загрязнения, составляет порядка 10 %. Профессиональные заболевания, обусловленные аэрозольным загрязнением (порядка 20 %), возникают даже при условии соблюдения действующих гигиенических нормативов и использования принятых в настоящее время методов и критериев оценки. Аэрозольное загрязнение воздуха рабочей зоны определяет условия труда полировщиков, шлифовщиков, резчиков, электрогазосварщиков, слесарей механосборочных работ, формовщиков ручной формовки и наблюдается при механической обработке изделий, сварке и резке металлов, плавке металлов и приготовлении песчаноглинистой формовочной смеси.
2. При оценке условий труда по фактору аэрозольного загрязнения воздуха рабочей зоны необходимо учитывать распределение аэрозольных частиц по размерам, особенно высокодисперсной (менее 0,1 мкм) фракции. Последнее ограничено отсутствием доступных прямых методов исследования. В качестве косвенных показателей высокодисперсного аэрозольного загрязнения могут быть использованы параметры аэроионного состава воздуха рабочей зоны.
3. Впервые проведено обобщение разрозненных и мультидисциплинарных знаний о физико-химической природе и механизмах формирования заряженных взвешенных в воздухе частиц и на основе этого определена взаимосвязь аэрозольного загрязнения и аэроионного состава воздуха. Рассмотрены процессы ионообразования, рекомбинации и гидратации, осаждения на аэрозольные частицы. Определены основные ион-молекулярные реакции, протекающие при ионизации воздуха. Доказано, что аэроионы N2+(H2O)n, O2Ц(H2O)n и OHЦ(H2O)n не являются конечными, вторичные ион-молекулярные реакции могут заканчиваться формированием более сложных и активных структур, химический состав которых определяется газовым загрязнением воздуха. Физически обоснована величина граничной электрической подвижности, равная 0,5 см2ВЦ1сЦ1, позволяющая различать газовые и аэрозольные аэроионы. На основе выявленных закономерностей предложена обобщенная классификация аэроионов по подвижности.
4. Уточнена постановка уравнения аэроионного баланса, на основе которого предложено рассматривать физические закономерности взаимосвязи аэрозольного загрязнения с аэроионным составом воздуха. Сделан вывод, что концентрации легких и тяжелых аэроионов определяются параметрами аэрозольного загрязнения. Получены теоретические и эмпирические выражения, определяющие физические принципы вычислений параметров, входящих в уравнение аэроионного баланса: интенсивность ионообразования, коэффициент рекомбинации легких аэроионов противоположной полярности, коэффициент слияния аэроионов и аэрозольных частиц в широком интервале их размеров (порядка 0,01Ц1,00 мкм).
5. Разработан и описан оригинальный алгоритм, позволяющий аппроксимировать распределение аэрозольных частиц по размерам в виде суперпозиции нескольких логарифмически нормальных распределений. Определены критерии выбора числа мод и начальные условия аппроксимации.
6. Впервые разработан косвенный метод оценки высокодисперсного (размером менее 0,1 мкм) аэрозольного загрязнения воздуха рабочей зоны. Экстраполяцию аэрозольного распределения частиц крупнодисперсных фракций (размером более 0,1 мкм) в область высокодисперсных фракций предложено проводить на основе характеристик аэроионного состава. Расчетным путем и экспериментально подтверждено, что содержание в воздухе легких аэроионов определяется содержанием высокодисперсного аэрозоля, а контроль концентраций легких аэроионов позволяет косвенно судить о наличии в воздушной среде аэрозольных частиц высокодисперсной фракции.
7. Предложена специальная модель - воздушная среда сильвинитовых спелеоклиматических камер, в которой впервые проведено моделирование распространения аэрозольного загрязнения по производственному помещению. В качестве моделей реальных производственных условий предложено рассматривать камеры различных типов. Проведены модельные исследования параметров и закономерностей формирования аэрозольного загрязнения в пределах рабочей зоны, распространения загрязнения от локального источника и от равномерно распределенных по помещению источников. Сопоставления результатов прямых расчетов интенсивности ионообразования в модельных воздушных средах с экспериментальными данными, полученными исходя из решения уравнения аэроионного баланса, доказывают достоверность предложенного теоретико-эмпирического аппарата взаимосвязи высокодисперсного аэрозольного загрязнения и аэроионного составов.
8. Впервые определены взаимосвязи и параметры аэрозольного загрязнения и аэроионного состава наиболее характерных для машиностроения производственных операций, таких как холодная механическая обработка деталей из различных материалов (сталь, алюминий, керамика, тефлон), различные типы сварки металлов, лазерная резка металлов, плавка металла и приготовление песчано-глинистой формовочной смеси. Установлено, что при осуществлении указанных операций по факторам Аэрозольное загрязнение и Аэроионный состав формируются недопустимые условия труда.
9. Разработана классификация аэроионизаторов по физическому принципу действия, по виду коронирующих излучателей, по величине интенсивности генерации аэроионов, а также по применяемому механизму переноса аэроионов из зоны генерации в зону воздействия. Впервые с позиции эффективной обслуживаемой зоны предложено деление аэроионизирующего оборудования и систем на средства коллективной и индивидуальной защиты.
10. Разработан оригинальный методологический подход, позволяющий с единых обоснованных позиций осуществлять оценку эффективности и устанавливать области рационального применения аэроионизаторов. Предложенный подход базируется на исследовании технических характеристик аэроионизаторов путем измерения скорости снижения заряда с изолированной проводящей пластины и методике выбора точек измерения.
11. Определен ряд эмпирических зависимостей, позволяющих формировать требуемый по гигиеническим нормативам аэроионный состав воздуха непосредственно в зоне наиболее продолжительного пребывания работника. При разработке мероприятий по улучшению условий труда и практическом применении аэроионизаторов предложено использовать полученные зависимости концентрации аэроионов от расстояния, интенсивности генерации аэроионов и концентраций побочных химических продуктов ионизации от величины напряжения на коронирующих электродах. Отмечены различия в выявленном характере изменения концентрации аэроионов в зависимости от расстояния до аэроионизатора с результатами, полученными ранее отдельными исследователями, дано объяснение физических причин такого несовпадения.
12. При проведении гигиенической оценки условий труда по фактору Аэроионный состав впервые научно обоснована необходимость учета спектрального распределения аэроионов по электрической подвижности. Определены оптимальные спектральные распределения аэроионов по подвижности.
Проведены исследования спектрального распределения аэроионов в диапазоне подвижностей 0,1Ц7,9 см2ВЦ1сЦ1, генерируемых аэроионизаторами четырех различных типов. В непосредственной близости от аэроионизаторов высокой производительности впервые обнаружен эффект образования дополнительных частиц, электрическая подвижность которых попадает в диапазон 0,1Ц0,5 см2ВЦ1сЦ1, что соответствует средним промежуточным аэроионам, не наблюдающимся при естественной природной ионизации воздуха. По мере удаления от ионизатора эффект генерации средних промежуточных аэроионов уменьшается. Образование средних промежуточных аэроионов обнаружено также при ручной электродуговой сварке, причем концентрации средних промежуточных аэроионов даже превышают концентрации легких. Представлено физическое объяснение закономерностей формирования средних промежуточных аэроионов.
13. Разработаны принципы организации производственного контроля аэроионного состава и предложения по оптимизации существующей нормативной базы, регламентирующей порядок проведения инструментальных исследований аэроионного состава, позволяющие повысить объективность и качество оценки условий труда в рамках проведения аттестации рабочих мест по условиям труда. Предложено проводить отдельные исследования групп легких и средних промежуточных аэроионов. Определены дополнительные критерии и параметры качества и безопасности в отношении аэроионного состава.
14. Впервые создана методология разработки мероприятий по улучшению условий труда и определены основные направления применения аэроионизирующего оборудования и систем. Следует различать мероприятия по улучшению условий труда, направленные на нормализацию аэроионного состава, увеличение скорости оседания аэрозольных частиц и естественной очистки воздуха рабочей зоны, а также на уменьшение или исключение распространения аэрозольного загрязнения по объему производственного помещения. Разработаны и внедрены организационные и инженерно-технические решения по улучшению условий труда на основе взаимосвязи высокодисперсного аэрозольного загрязнения и аэроионного состава и проведена оценка их эффективности.
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ I. Научные статьи, опубликованные в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ:
1. Черный, К.А. Особенности и основные закономерности формирования аэроионного состава воздуха при проведении профилактических и физиотерапевтических сеансов в помещениях различного назначения / К.А. Черный, А.В. Храмов // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2010. - № 8 (109). - С. 196Ц200.
2. Черный, К.А. К вопросу о методах оценки и коррекции аэроионного состава воздушной среды на рабочих местах операторов ПЭВМ / К.А. Черный // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2010. - № 9 (110). - С. 70Ц75.
3. Черный, К.А. Модификация спектра аэроионов при ионизации электрическими коронными аэроионизаторами / К.А. Черный, А.В. Храмов // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. - 2010. - № 4 (14). - С. 65Ц68.
4. Черный, К.А. Основные параметры аэроионного состава воздушной среды помещений и их учет при разработке методик применения коронных ионизаторов / К.А. Черный // Безопасность жизнедеятельности. - 2011. - № 3. - С. 10Ц15.
5. Черный, К.А. Формирование фракции заряженных наночастиц при искусственной ионизации воздуха рабочей зоны / К.А. Черный // Перспективы науки. - 2011. - № 2(17). - С. 71Ц74.
6. Черный, К.А. Закономерности изменения концентрации аэроионов при переносе из зоны генерации в зону воздействия / К.А. Черный // Перспективы науки. - 2011. - № 5(20). - С. 150Ц152.
7. Черный, К.А. Современное представление о природе аэроионов и их классификация / К.А. Черный // Безопасность жизнедеятельности. - 2011. - № 7. - С. 15Ц20.
8. Черный, К.А. К вопросу о классификации аэроионов / К.А. Черный // Перспективы науки. - 2011. - № 5(20). - С. 225Ц229.
9. Черный, К.А. Обеспечение стандартизованных подходов к сертификации и применению коронных аэроионизаторов на предприятиях машиностроения / К.А. Черный // Вестник ВНИИНМАШ. - 2011. - № 10. - С. 45Ц47.
10. Черный, К.А. Способ снижения уровня напряженности труда и профессионального стресса путем коррекции ионного состава воздуха рабочей зоны / К.А. Черный, А.В. Храмов // Валеология. - 2012. - № 1. - С. 64Ц69.
11. Черный, К.А. Аэроионные измерения как метод оценки аэрозольного загрязнения воздуха рабочей зоны / К.А. Черный // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - 2012. - № 1 (291). - С. 138Ц143.
12. Черный, К.А. Развитие методов оценки и нормирования аэроионного состава воздуха рабочей зоны и установление критериев применения устройств и систем аэроионизации / К.А. Черный // Вестник ВНИИНМАШ. - 2012. - № 1 (11). - С. 48Ц51.
13. Черный, К.А. Способ оценки параметров сверхтонкой фракции аэрозольных частиц в воздухе / К.А. Черный // Безопасность в техносфере. - 2012. - № 2. - С. 3Ц6.
14. Черный, К.А. Совершенствование методов мониторинга безопасности и качества воздуха рабочей зоны при контроле аэроионного состава на современном машиностроительном производстве / К.А. Черный // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. - 2012. - № 2Ц3 (292). - С. 121Ц126.
15. Черный, К.А. Развитие методов оценки и коррекции аэроионного состава воздуха рабочей зоны в целях снижения психофизиологической нагрузки работников / К.А. Черный // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2012. - № 9(134). - С. 50Ц55.
16. Черный, К.А. Методологический подход к применению коронных аэроионизаторов при проведении коррекции аэроионного состава воздуха помещений / К.А.Черный // Инженерностроительный журнал. - 2012. - № 6 (32). - С. 48Ц53.
II. Публикации, включенные в международные реферативные базы данных:
17. Chernyy, K.A. The air ion mobility spectra of corona air ionization / K.A. Chernyy // International Conference Defense, Science & Research (DSR 2011), 3Ц5 August, 2011, Singapore. Abstracts &Proceedings. - Singapore: IEEE Catalog Number: CFP1117M-CDR, ISBN 978-1-42449275-6, IEEE Xplore Digital Library, Digital Object Identifier (DOI): 10.1109/DSR.2011.6026819.
Монографии, учебно-методические издания:
18. Черный, К.А. Аэроионизация как фактор производственной среды: методические рекомендации / К.А. Черный, Г.З. Файнбург. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2001. - 67 с.
19. Черный, К.А. Мониторинг опасных и вредных производственных факторов на рабочих местах: методическое пособие / К.А. Черный. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2004. - 125 с.
20. Черный, К.А. Оценка условий труда, обусловленных факторами производственной среды / К.А. Черный, Г.З. Файнбург // Аттестация рабочих мест по условиям труда: учеб. пособие / А.Л. Сафонов [и др.]. - М., 2005. - Гл. 4. - С. 99Ц226. - (Серия: Охрана труда).
21. Черный, К.А. Оценка условий труда, обусловленных факторами производственной среды / К.А. Черный, Г.З. Файнбург // Аттестация рабочих мест по условиям труда: учеб. посо бие / А.Л. Сафонов [и др.]. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: Золотой теленок, 2006. - Гл. 4. - С. 102Ц230.
22. Черный, К.А. Оценка условий труда, обусловленных факторами производственной среды / К.А. Черный, Г.З. Файнбург // Аттестация рабочих мест по условиям труда: учеб. пособие / А.Л. Сафонов [и др.]. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Золотой теленок, 2007. - Гл. 4. - С. 103Ц230.
23. Черный, К.А. Мониторинг опасных и вредных производственных факторов на рабочих местах: учебно-методическое пособие / К.А. Черный. - 2-е изд., перераб. и доп. - Пермь:
Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2009. - 178 с.
IV. Научные статьи, опубликованные в прочих изданиях:
24. Черный, К.А. Некоторые проблемы мониторинга за аэроионной обстановкой при создании оздоровительной воздушной среды / К.А. Черный // Научно-практические аспекты управления качеством воздуха ВОЗДУХТ95: тез. докл. междунар. конф. - СПб., 1995. - С. 177Ц178.
25. Черный, К.А. Мониторинг ионосодержания как метод анализа качества воздушной среды / К.А. Черный // Современные проблемы санаторно-курортного дела: материалы междунар. конгр. по курортологии (медицинская климатология, бальнеология, гидрология, гидротермальная техника). - М., 1996. - С. 118.
26. Черный, К.А. Оптимизация аэроионно-аэрозольного состава оздоровительной воздушной среды в сильвинитовых спелеоклиматических камерах разной конструкции / К.А. Черный, Г.З. Файнбург, М.Т. Шаров // Научно-практические проблемы рационального потребления воздуха ВОЗДУХТ98: тез. докл. междунар. конф. - СПб., 1998. - С. 12Ц13.
27. Черный, К.А. Управление аэроионным режимом воздушной среды офисного помещения с помощью аэроионизаторов различных конструкций / К.А. Черный // Научно-практические проблемы рационального потребления воздуха ВОЗДУХТ98: тез. докл. междунар. конф. - СПб., 1998. - С. 87Ц88.
28. Черный, К.А. Способ экспресс-оценки содержания легких аэроионов в замкнутом помещении применительно к воздушной среде сильвинитовых спелеокамер / К.А. Черный // Научно-практические проблемы рационального потребления воздуха ВОЗДУХТ98: тез. докл.
междунар. конф. - СПб., 1998. - С. 92Ц93.
29. Черный, К.А. К вопросу о приборах оперативного контроля аэроионной обстановки воздушной среды / К.А. Черный // Физика и радиоэлектроника в медицине и биотехнологии (ФРЭМБ-98): материалы 3-й междунар. науч.-практ. конф. - Владимир, 1998. - С. 290.
30. Черный, К.А. Аэроионизация воздушной среды как важный элемент мероприятий по охране труда при работе в замкнутых помещениях / К.А. Черный // Современные аспекты и проблемы охраны труда ОХРАНА ТРУДАЦ98: материалы Рос. науч.-практ. конф. - Пермь, 1998. - С. 169Ц170.
31. Комплексный мониторинг физических параметров качества воздуха / М.Т. Шаров, И.А. Нельсон, Г.З. Файнбург, К.А. Черный // Современные аспекты и проблемы охраны труда ОХРАНА ТРУДАЦ98: материалы Рос. науч.-практ. конф. - Пермь, 1998. - С. 170Ц171.
32. Опыт и перспективы использования калийных солей для улучшения воздушной среды рабочих мест / Л.М. Папулов, Г.З. Файнбург, В.М. Вотяков, М.Т. Шаров, К.А. Черный, О.П. Ипанова // Современные аспекты и проблемы охраны труда ОХРАНА ТРУДАЦ98:
материалы Рос. науч.-практ. конф. - Пермь, 1998. - С. 171Ц172.
33. Черный, К.А. Проблемы формирования качественной ионизированной воздушной среды в помещениях / К.А. Черный // Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: докл.
IV Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием: в 2 т. / под ред. проф. Н.И. Иванова;
Балтийский гос. техн. ун-т ВОЕНМЕХ. - СПб., 1999. - Т. 2. - С. 186.
34. Черный, К.А. Количественные или качественные параметры ионизации воздушной среды в помещениях - что важнее? / К.А. Черный, Г.З. Файнбург // Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: сб. докл. Междунар. эколог. конгр.: в 2 т. / под ред. Н.И. Иванова;
Балтийский гос. техн. ун-т. - СПб., 2000. - Т. 2. - С. 55Ц58.
35. Параметры воздушной среды спелеоклиматической камеры нового конструктивного решения / О.П. Ипанова, Г.З. Файнбург, К.А. Черный, И.П. Корюкина, Н.В. Минеева, М.Т. Шаров // Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: сб. докл. Междунар.
экологического конгр.: в 2 т. / под ред. Н.И. Иванова; Балтийский гос. техн. ун-т ВОЕНМЕХ. - СПб., 2000. - Т. 2. - С. 62Ц65.
36. Черный, К.А. Качественные параметры ионизации воздуха рабочей зоны - важный показатель при проведении аттестации рабочих мест по условиям труда / К.А. Черный, Г.З. Файнбург // Охрана труда на рубеже третьего тысячелетия: материалы Рос. науч.-практ.
конф. - Пермь, 2001. - С. 137Ц141.
37. Черный, К.А. Анализ параметров воздушной среды сильвинитовых спелеоклиматических камер различных конструкций / К.А. Черный // Спелеоклиматотерапия: методики и эффективность применения: материалы Рос. науч.-практ. школы-семинара. - Пермь, 2002. - С. 85Ц93.
38. Черный, К.А. Аэроионизация как подконтрольный параметр санитарно-гигиенического состояния воздушной среды - проблемы и пути решения / К.А. Черный // Научнотехнические, социальные и экономические проблемы воздушной среды: тез. докл. междунар.
конф. ВОЗДУХТ2004 / под ред. Н.З. Битколова, Ю.И. Мусийчука. - СПб., 2004. - С. 33Ц35.
39. Черный, К.А. Актуальные вопросы формирования качественной ионизированной воздушной среды в помещениях различного назначения / К.А. Черный // Качество воздушной среды: материалы V Междунар. конф. ВОЗДУХТ2007 / под ред. Г.В. Бектобекова, Ю.И. Мусийчука. - СПб., 2007. - С. 186Ц189.
40. Черный, К.А. Ионизация воздуха: нормирование, способы проведения, опыт исследования / К.А. Черный // Качество воздушной среды - потребление, здоровье, экономика: материалы VI Междунар. конф. ВОЗДУХТ2010 / под ред. Н.З. Битколова. - СПб., 2010. - С. 103Ц106.
41. Черный, К.А. К вопросу о применении коронного разряда при ионизации воздуха в помещениях / К.А.Черный // Высокие технологии и фундаментальные исследования. Т. 3: сб.
тр. Десятой междунар. науч.-практ. конф. Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности / под ред. А.П. Кудинова. - СПб.: Изд-во политехн. ун-та, 2010. - С. 395Ц396.
42. Черный, К.А. Оценка субмикронной фракции аэрозольных частиц в воздухе рабочей зоны по измерению концентраций легких аэроионов / К.А. Черный, А.В. Храмов // ELPIT-2011. Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов: сб. тр. III Междунар. науч.-техн. конгр. (V Междунар. науч.-практ. конф.), науч.
симп. Экологический мониторинг промышленно-транспортных комплексов. - Тольятти:
Изд-во ТГУ, 2011. - Т. 4. - С. 336Ц341.
43. Черный, К.А. К вопросу об оценке эффективности и безопасности способов коррекции аэроионного состава воздуха рабочей зоны / К.А. Черный // Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии: сб. материалов V междунар. науч.-практ. конф.: в 2 т. / под ред. А.И. Сидорова. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2012. - Т. 2. - С. 184Ц189.
Издательство Балтийского государственного технического университета ВОЕНМЕХ имени Д.Ф. Устинова. 190005, г. Санкт-Петербург, 1-я Красноармейская ул., д. 1.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям