1.3 Источники и характеристики химических негативных факторов, факторов комплексного характера и их воздействие на человека

Пары, газы, жидкости, аэрозоли, химические соединения, смеси (далее вещества) при контакте с организмом человека могут вызывать изменения в состоянии здоровья или заболевания.

Воздействие вредных веществ на человека может сопровождаться отравлениями и травмами.

В настоящее время известно более 7 млн. химических веществ и соединений, из которых около 60 тысяч находят применение в деятельности человека.

Химические вещества в зависимости от их практического использования классифицируются на:

• промышленные яды — используемые в производстве органические растворители (например, дихлорэтан), топливо (например, пропан, бутан), красители (например, анилин) и др.;

• ядохимикаты — используемые в сельском хозяйстве пестициды и др.;

• лекарственные средства;

• бытовые химикаты — применяемые в виде пищевых добавок (например, уксус), средства санитарии, личной гигиены, косметики и т. д.;

• биологические растительные и животные яды, которые содержатся в растениях, грибах, у животных и насекомых;

• отравляющие вещества (ОВ) — зарин, иприт, фосген и др.

В организм человека вредные химические вещества могут проникать через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы. Основным же путем проникновения вредных веществ в организм являются органы дыхания.

Токсичность— это способность веществ оказывать вредное действие на живые организмы.

Основным критерием (показателем) токсичности вещества является ПДК (единицей измерения концентрации является мг/м3). Показатель токсичности вещества определяет его опасность. По степени опасности вредные вещества разделяют на четыре класса:чрезвычайно опасные, высоко опасные, умеренно опасные, малоопасные.

Средняя смертельная концентрация в воздухе ЛК₅₀(мг/м³) — концентрация вещества, вызывающая гибель 50 % животных при двух-четырехчасовом вдыхании.

Средняя смертельная доза при нанесении на кожу ЛД50(мг/кг — миллиграмм вредного на кг массы животного) доза вещества, вызывающая гибель 50 % животных при однократном нанесении на кожу.

Средняя смертельная доза ДЛ₅₀(мг/кг) — доза вещества, вызывающая гибель 50 % животных при однократном введении в желудок.

По характеру воздействия на человека вредные вещества подразделяются на:

• общетоксические — вызывающие отравление всего организма или поражающие отдельные системы: центральную нервную систему, кроветворные органы, печень, почки (углеводороды, спирты, анилин, сероводород, синильная кислота и ее соли, соли ртути, хлорированные углеводороды, оксид углерода и др.);

• раздражающие — вызывающие раздражение слизистых оболочек, дыхательных путей, глаз, легких, кожи (органические азотокрасители, диметиламинобензол и другие антибиотики и др.);

• сенсибилизирующие — действующие как аллергены (формальдегид, растворители, лаки и др.);

• мутагенные — приводящие к нарушению генетического кода, изменению наследственной информации (свинец, марганец, радиоактивные изотопы и др.);

• канцерогенные — вызывающие злокачественные опухоли (хром, никель, асбест, бензапирен, ароматические амины и пр.);

• влияющие на репродуктивную (детородную) функцию — вызывающие возникновение врожденных пороков, отклонений от нормального развития детей, влияющие на нормальное развитие плода (ртуть, свинец, стирол, радиоактивные изотопы, борная кислота и др.).

На производстве работа, как правило, проводится с несколькими химическими веществами. При этом работник может подвергаться воздействию негативных факторов другой природы (физических — шуму, вибрации, электромагнитным и ионизирующим излучениям). При этом возникает эффект сочетанного (при одновременном действии негативных факторов различной природы) или комбинированного (при одновременном действии нескольких химических веществ) действия химических веществ.

Комбинированное действие — это одновременное или последовательное действие на организм нескольких веществ при одном и том же пути их поступления в организм.

Различают несколько типов комбинированного действия в зависимости от эффектов токсичности:

• суммация (аддитивное действие, аддитивность) — суммарный эффект действия смеси равен сумме эффектов входящих в смесь компонентов. Суммация характерна для веществ однонаправленного действия, когда вещества оказывают одинаковое воздействие на одни и те же системы организма (например, смеси углеводородов);

• потенцирование (синергетическое действие, синергизм) — вещества действуют так, что одно вещество усиливает действие другого. Эффект синергизма больше аддитивного. Например, никель усиливает свою токсичность в присутствии медистых стоков в 10 раз, алкоголь значительно повышает опасность отравления анилином;

• антагонизм (антагонистическое действие) — эффект меньше аддитивного. Одно вещество ослабляет действие другого. Например, эзерин значительно снижает действие антропина, является его противоядием;

Наряду с комбинированным действием веществ необходимо выделить комплексное действие. При комплексном действии вредные вещества поступают в организм одновременно, но разными путями (через органы дыхания и кожу, органы дыхания и желудочно-кишечный тракт и т. д.).

Примеры опасных химических веществ:

Зарин (GВ, трилон 144, трилон 46) - бесцветная жидкость, без запаха. Парообразный и жидкий зарин легко сорбируется пористыми материалами (тканями, шерстью, деревом, кирпичом, бетоном), поглащается покрашенными поверхностями и резиново-техническими изделиями.

Зоман  (GD, трилон) - прозрачная жидкость, но техническое вещество может иметь цвет от соломенно-желтого до коричневого с запахом камфары. При температуре - 80 °С зоман превращается в стекловидную массу.

Пористыми материалами зоман поглащается больше чем зарин.

Ви-Икс (VХ) - маслянистая бесцветная жидкость, без запаха, плохо растворяется в воде, хорошо - в органических растворах.

Проникает сквозь одежду и действует на организм через кожу, газ опасен при попадании через органы дыхания. Скрытый период - несколько часов.

Ви-Икс легко проникает в пористые материалы, ткани, растения, что затрудняет его дегазацию. Потом возможна его обратная диффузия из пор и опасное повторное заражение.

Иприт (НD) - бесцветная маслянистая жидкость, более тяжелее чем вода, плохо растворяется в воде и хорошо в органических растворителях, топливе и смазочных материалах, а также в других ОВ. Организм человека и животных поражают пары, аэрозоли и капли через органы дыхания, кожу, слизистые оболочки и желудочно-кишечный тракт. ОВ имеет скрытый период и кумулятивный эффект.

Синильная кислота (АС)— бесцветная жидкость с запахом горького миндаля, неограниченно растворяется в воде, сильный быстродействующий яд. Незащищенных людей и животные пары синильной кислоты поражают через органы дыхания, а также при поступлении в организм с пищей, кормами и водой. При концентрации свыше 10 г/м3 поражает организм через кожу.

Фосген (СG) при температуре свыше 8 °С — газ с запахом горелого сена, более тяжелый чем воздух, плохо растворяется в воде, хорошо — в органических растворителях. Это неустойчивое ОВ, заражает только атмосферу.

Наиболее распространенными в народном хозяйстве и опасными являются хлор, аммиак, серный ангидрид, сероводород, бензол, фтористый водород, ацетон, уайтспирит, дихлорэтан, бензин, азотная, серная, соляная кислота, фосген, синильная кислота и др.

При распространении в окружающей среде ядовитых веществ (ОВ) или сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ) образовываются зоны химического поражения и очаги химического поражения.

Зона химического поражения - это территория, которая непосредственно находится под влиянием химического оружия или сильнодействующих ядовитых веществ и над которой распространилась зараженная туча с поражающими концентрациями

Опасные факторы комплексного характера

К опасным факторам комплексного характера относятся такие факторы, при возникновении которых имеют место различные ОВПФ: механические, химические, физические и др.

Например, при возникновении пожара при горении выделяются вредные вещества, человек подвергается воздействию теплового излучения большого уровня, возможно обрушение конструкций и механическое травмирование и т. д.

Пожаровзрывоопасность

Пожар — это чрезвычайная ситуация, и совокупность возникающих при нем ОВПФ определяется характером пожара и объекта возгорания.

Герметичные системы, находящиеся под давлением, при разрушении приводят к поражению человека осколками и обломками разлетающихся конструкций, ударной волной. В зависимости от степени опасности среды, находящейся в герметичных системах, возможно отравление людей, а при наличии горючих сред — возникновение пожара и взрыва.

Статическое электричество может создавать электростатические поля большой напряженности, а возникшая при разряде электростатических зарядов искра может стать причиной пожара и взрыва.

Пожаровзрывоопасность

Основные сведения о пожаре и взрыве

Пожар — неконтролируемое горение вне специального очага наносящее материальный ущерб и создающее опасность для жизни и здоровья людей.

Горение — окислительный процесс, возникающий при контакте горючего вещества, окислителя и источника зажигания.

По скорости распространения пламени горение подразделяется на нормальное (дефлаграционное), при котором пламя распространяется со скоростью до нескольких десятков метров в секунду; взрывное — при скорости распространения пламени до нескольких сотен метров в секунду и детонационное — при распространении пламени со скоростью до нескольких тысяч метров в секунду.

Процесс возникновения горения подразделяется на несколько видов: вспышка, возгорание, воспламенение, самовозгорание, самовоспламенение, взрыв и детонация. Кроме того, существуют и особые виды горения: тление и холоднопламенное горение.

Вспышка — процесс мгновенного сгорания паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, вызванный непосредственным воздействием источника воспламенения.

Возгорание — явление возникновения горения под действием источника зажигания.

Воспламенение — возгорание, сопровождающееся появлением пламени. При этом вся остальная масса горючего вещества остается относительно холодной.

Самовозгорание — явление резкого увеличения скорости экзотермических реакций в веществе, приводящее к возникновению горения при отсутствии источника зажигания.

Самовоспламенение — это самовозгорание, сопровождающееся появлением пламени.

В производственных условиях могут самовозгораться древесные опилки, промасленная ветошь. Самовоспламеняться может бензин, керосин.

Взрыв — быстрое химическое превращение вещества (взрывное горение), сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить механическую работу.

Горючие вещества, применяемые в производстве, подразделяются на:

• газообразные — вещества, абсолютное давление паров которых при температуре 50 °С равно или выше 300 кПа;

• жидкие — вещества с температурой плавления не более 50˚С;

• твердые — вещества с температурой плавления, превышающей 50°С;

• пыли — размельченные твердые вещества с размером частиц менее 850 мкм.

Горючесть — это способность вещества или материала к горению под воздействием источника зажигания.

По горючести (возгораемости) материалы подразделяются на три грѵппы:

• негорючие (несгораемые),

• грудногорючие (трудносгораемые);

• горючие (сгораемые).

Принято считать негорючими такие материалы, которые не горят, не тлеют и не обугливаются под воздействием открытого м пламени или высокой температуры.

Трудногорючие материалы — материалы, которые загораются и горят только при воздействии на них открытого огня.

Горючие материалы— материалы, горение которых продолжается после удаления источника огня, которым они были подожжены.

Горючие материалы и вещества подразделяются на:

• легковоспламеняющиеся вещества и материалы, которые способны воспламеняться от кратковременного (до 30˚С) воздействия источника зажигания с низкой энергией (пламя спички, искра, тлеющая сигарета и т. п.);

• вещества средней воспламеняемости, которые воспламеняются от длительного воздействия источника зажигания с низкой температурой;

• трудновоспламеняющиеся вещества, которые способны воспламеняться только под действием мощного источника зажигания.

К легковоспламеняемымвеществамотносятся прежде всего горючие жидкости (ЛВЖ — легковоспламеняемые жидкости). ЛВЖ — горючие жидкости с температурой вспышки в закрытом тигле не выше 61°С или в открытом тигле не выше 66°С.

К горючим жидкостям (ГЖ) относятся такие, которые способны самостоятельно гореть после удаления источника зажигания, но имеют температуру вспышки выше 61°С в закрытом тигле.

В зависимости от температуры самовоспламенения различают

• горючие вещества, имеющие температуру самовоспламенения выше температуры окружающей среды;

• горючие вещества, имеющие температуру самовоспламенения равную температуре окружающей среды;

• горючие вещества, имеющие температуру самовоспламенения ниже температуры окружающей среды.

Последние вещества называют самовозгорающимися, т. к. они могут загораться без внесения тепла извне и представляют собой большую опасность.

Самовозгорающиеся вещества подразделяют на три группы:

• вещества, способные самовозгораться от воздействия воздуха (например, растительные масла и животные жиры, бурый и каменный уголь, торф, обтирочные концы, древесные опилки и т. п.);

• вещества, подверженные самовозгоранию при действии на них воды (например, карбид кальция, карбиды щелочных металлов, металлические калий и натрий и др.);

• вещества, самовозгорающиеся в результате смешения друг с другом; в эту группу входят различные газообразные, жидкие и твердые окислители (галлоиды — хлор, бром; ацетилен, водород, метан и этилен в смеси с хлором самовозгораются).

Опасный фактор пожара (ОФП) — фактор пожара, воздействие которого приводит к травме, отравлению или гибели человека, а также к материальному ущербу. К ОФП относятся следующие:

• открытое пламя и искры;

• повышенная температура окружающей среды;

• токсичные продукты горения;

• дым;

• пониженная концентрация кислорода;

• последствия разрушения и повреждения объекта;

• опасные факторы, проявляющиеся в результате взрыва (ударная волна, пламя, обрушение конструкций и разлет осколков, образование вредных веществ с концентрацией в воздухе существенно выше ПДК).

Категории помещений определяются путем последовательной проверки принадлежности помещения к категориям от высшей (А) к низшей (Д).

Герметичные системы, находящиеся под давлением

Герметизированные системы, в которых под давлениемнаходятся сжатые газы и жидкости (нередко токсичные, пожаровзрывоопасные или имеющие высокую температуру), широко применяются в современном производстве. Такие системы являются источником повышенной опасности, и поэтому при их проектировании, изготовлении, эксплуатации и ремонте должны строго соблюдаться установленные правила и нормы.

Герметичность — это непроницаемость жидкостями и газами стенок и соединений, ограничивающих внутренние объемы устройств и установок.

Основными причинами разрушения или разгерметизации систем повышенного давления являются:

• внешние механические воздействия;

• снижение механической прочности;

• нарушения технологического режима;

• конструкторские ошибки;

• изменение состояния герметизируемой среды;

• неисправности в контрольно-измерительных и предохранительных устройствах;

• ошибки обслуживающего персонала.

При разгерметизации создаются опасные и вредные производственные факторы, зависящие от физико-химических свойств рабочей среды, т. е. возникает опасность:

• получения ожогов под воздействием высоких или, наоборот, низких температур (термические ожоги) и из-за агрессивности среды (химические ожоги);

• травматизма, связанного с высоким давлением газа в системе, например, нарушение герметичности баллона с газом при давлении 20 МПа с образованием отверстия диаметром 15 мм приведет к появлению начальной реактивной тяги около 3,5 кН; при массе баллона 70 кг он может приобрести ускорение и переместиться на некоторое расстояние;

• радиационная, возникающая, например, при использовании в установках в качестве теплоносителя жидких радиоактивных металлов, обладающих высоким уровнем ионизирующего излучения;

• отравления, связанные с применением инертных и токсичных газов и др.

Трубопроводы. Жидкости и газы, транспортируемые по трубопроводам, разбиты на следующие десять укрупненных групп.

Таблица 5: Окраска трубопроводов

Транспортируемая по трубопроводу среда	Цвет окраски трубопровода
Вода	Зеленый
Пар	Красный
Воздух	Синий
Газы горючие и негорючие	Желтый
Кислоты	Оранжевый
Щелочи	Фиолетовый
Жидкости горючие и негорючие	Коричневый
Прочие вещества	Серый

Чтобы выделить вид опасности, на трубопроводы наносят предупреждающие (сигнальные) цветные кольца:

Таблица 6: Предупреждающие (сигнальные) цветные кольца

Характеристика опасности транспортируемой среды	Цвет колец
Взрывоопасные, огнеопасные, легковоспламеняющиеся вещества	Красный
Безопасные и нейтральные вещества	Зеленый
Вещества токсичные	Желтый
Глубокий вакуум, высокое давление, радиация и т.д.	Желтый

Баллоны для хранения и перевозки сжатых, сжиженных и растворенных газов при температурах 223...333 °К (-50...+60 С). Баллоны изготовляют малой вместимости 0,4—12 л, средней — 20—50 л и большой вместимости 80—500 л.

Таблица 7:Окраска баллонов

Вещество находящееся в баллоне	Цвет окраски баллона
Азот	Черный
Ацетилен	Белый
Водород	Темно зеленый
Кислород	Голубой
Углекислота	Черный
Этилен	Фиолетовый

Сосуды для сжиженных газов. Сжиженные газы хранят и перевозят в стационарных и транспортных сосудах (цистернах), снабженных высокоэффективной тепловой изоляцией.

Для хранения и транспортирования криогенных продуктов (азота, аргона, кислорода и воздуха) изготовляют специальные криогенные сосуды.

Транспортные сосуды (цистерны) обычно имеют объем до 35 тыс. л. Наружную поверхность резервуаров окрашивают эмалью, масляной или алюминиевой красками в светло-серый цвет. На транспортных сосудах наносят надписи и отличительные полосы.

Таблица 8: Маркировка транспортных сосудов (резервуаров)

Газ	Надпись	Цвет надписи	Цвет полосы
Аммиак	Аммиак, ядовитый сжиженный газ	Черный	Желтый
Хлор	Хлор, ядовитый сжиженный газ	Зеленый	Защитный
Фосген	Ядовитый сжиженный газ	Красный	Защитный
Кислород	Опасно	Черный	Голубой
Все остальные газы
Негорючие	Наименование газа и слово «Опасно»	Желтый	Черный
Горючие	Наименование газа и слово «Огнеопасно»	Черный	Красный

Газгольдеры. Они могут быть низкого (постоянного) и высокого (переменного) давления. Газгольдеры высокого давления служат для создания запаса газа высокого давления. Расходуемый из него газ проходит через редуктор, который понижает давление и поддерживает его постоянным в течение всего процесса подачи газа потребителю. Обычно такие газгольдеры собирают из баллонов большого объема, изготовляемых на рабочее давление меньше 25, 32 и 40 МПа.

Статическое электричество

Электростатические заряды возникают на поверхностях некоторых материалов, как жидких, так и твердых, в результате сложного процесса контактной электризации. Электризация возникает при трении двух диэлектрических или диэлектрического и проводящего материала, если последний изолирован. При разделении двух диэлектрических материалов происходит разделение электрических зарядов, причем материал, имеющий большую диэлектрическую проницаемость заряжается положительно, а меньшую — отрицательно. Чем больше различаются диэлектрические свойства материалов, тем интенсивнее происходит разделение и накопление зарядов. На соприкасающихся материалах с одинаковыми диэлектрическими свойствами (диэлектрической проницаемостью) зарядов не образуется.

Интенсивность образования электрических зарядов определяется различием в электрических свойствах материалов, а также силой и скоростью трения. Чем больше сила и скорость трения и больше различие в электрических свойствах, тем интенсивнее происходит образование электрических зарядов.

Кроме трения, причиной образования статических зарядов является электрическая индукция, в результате которой изолированные от земли тела во внешнем электрическом поле приобретают электрический заряд.

На экранах мониторов и телевизоров положительные заряды накапливаются под действием электронного пучка, создаваемого электронно-лучевой трубкой.

Опасные и вредные факторы статического электричества

При прикосновении человека к предмету, несущему электрический заряд, происходит разряд последнего через тело человека. Величины возникающих при разрядке токов не велики, и они очень кратковременны. Поэтому электротравм не возникает. Однако, разряд, как правило, вызывает рефлекторное движение человека, что в ряде случаев может привести к резкому движению руки, падению человека с высоты или его попаданию в опасную производственную зону.

При образовании заряда с большим электрическим потенциалом вокруг них создается электрическое поле повышенной напряженности. При длительном пребывании человека в таком поле наблюдаются функциональные изменения в центральной нервной системе, сердечно-сосудистой и других системах. Для человека, находящегося в электростатическом поле, характерна повышенная утомляемость, сонливость, снижение внимания, скорости двигательных и зрительных реакций.

Наибольшая опасность электростатических зарядов заключается в том, что искровой разряд может обладать энергией, достаточной для воспламенения горючей или взрывоопасной смеси. Искра, возникающая при разрядке электростатических зарядов, является частой причиной пожаров и взрывов. При напряжении 3 кВ искровой разряд может вызвать воспламенение почти всех паро- и газовоздушных смесей; при 5 кВ — воспламенение большей части горючих пылей.

При перевозке легковоспламеняющихся жидкостей, при их перекачке по трубопроводам, сливе из цистерны или за счет плескания жидкости в ней накапливаются электростатические заряды, и может возникнуть искра, которая воспламенит пары жидкости.

Наибольшую опасность статическое электричество представляет на производстве и на транспорте, особенно при наличии пожаровзрывоопасных смесей, пыли и паров легковоспламеняющихся жидкостей.