Автор : Юрий Степанович Корюкаев, 04.12.2019
Опубликовано для АО «СовПлим»
Профессиональным заболеванием сварщика в нашей стране признан «Пневмокониоз», который, как известно, вызывается воздействием пыли на легкие. Воздействие составляющих элементов сварочного аэрозоля определяется как отдельные виды поражений в виде хронических интоксикаций основным веществом (и его соединениями), такими как: марганец, хром, медь, никель, фтор.
Пневмокониоз (лат. pneumon — лёгкие и konia — пыль) — группа заболеваний лёгких (необратимых и неизлечимых), вызванных длительным вдыханием производственной пыли и характеризующихся развитием в них фиброзного процесса; относятся к профессиональным болезням. Начальные стадии не выявляются при флюорографии, и могут быть обнаружены при вскрытии при вредном стаже менее 1 года.
Из перечисленных элементов, составляющих сварочный аэрозоль для нервной системы наиболее опасен марганец, действие которого проявляется в виде расстройства вегетативной (автономной) нервной системы, токсической энцефалопатии (марганцевый паркинсонизм) и деменции (слабоумие).
Выявление опасности марганца при сварке началось в середине прошлого века с обнаружения симптомов, характерных для болезни Паркинсона у шахтеров, добывающих марганцовую руду. Затем эти симптомы описаны у сварщиков в различных отраслях промышленности. Следует отметить, что в прошлом веке в основном публиковались данные о выраженных случаях «паркинсонизма», возникающих при работе в сильно запыленных условиях и приводящих к полной инвалидности рабочих.
Выраженный паркинсонизм, иными словами дрожательный паралич, характеризуется медленным, но прогрессирующим снижением скорости движений, скованностью мышц и дрожанием мышц с нарушением мимики, речи и мышления. Приводит к инвалидности и требует лечения и адаптации к своему состоянию, вплоть до обслуживания больного.
В результате применения технических и санитарно-гигиенических мероприятий: совершенства технологии сварки, применения вентиляции, средств индивидуальной защиты органов дыхания, опасность «основного» заболевания сварщиков – пневмокониоза, уменьшилась. На первое место стали выходить поражения характерные для токсического действия составляющих элементов сварочного аэрозоля. В первую очередь марганца.
В 2011 году диссертационной работой З.С.Кураевой, выполненной на базе Петербургских судостроительных заводах установлено, что структуре профессиональных заболеваний сварщиков на первом месте стоит поражение нервной системы, треть которых за счет интоксикации марганцем. На втором — профессиональные бронхиты [1]. Та же закономерность обнаружена для сварщиков города Кургана и области [2].
Специалисты медицинского университета г. Уфы при обследовании признанных клинически здоровыми 160 сварщиков (средний возраст 30 ±9,6 лет и стаже 7,5 ±6,7 лет) обнаружили у 76,9% сварщиков нарушение обменных процессов, нарушение мозгового кровообращения и признаки, характерные для начальных проявлений болезни Паркинсона. Выявлены неврологические отклонения (синдром энцефалопатии) которые снижают работоспособность и ухудшают качество выполнения работы [3].
Специалисты исследовательской лаборатории профессора Медицинского университета им. Вашингтона города St. Louis, определили, что симптомы паркинсонизма у сварщиков развиваются, даже если воздействие марганца находится ниже текущих нормативных ограничений. Обследования 880 работников двух судостроительных заводов и цехов металлоконструкций тяжелого машиностроения выполненные специалистами неврологами по двигательным расстройствам, показали, что при средней экспозиции марганца 0,14 мг/м3 на рабочих местах, у 135 (15%) сварщиков определены симптомы паркинсонизма. Экологический мониторинг и анализ заболеваемости более 5 млн. американцев показал, что в промышленных регионах, где загрязнение марганцем было существенным, больных «дрожательным параличом» насчитывалось вдвое больше, чем в чистых регионах (в среднем 489 человек на 100 000 человек населения) [4].
Опасность марганцовых отравлений сварщиков широко освещает юридическая фирмы «Brayton Purcell LLP» США, которая обеспечивает компенсации сварщикам за профессиональные поражения. По данным информационного портала фирмы:
- Воздействие сварочных паров увеличивает риск развития болезни Паркинсона, особенно в более раннем возрасте и сварщики имеют высокий уровень болезни Паркинсона, чем рабочие других специальностей.
- Сварщики, подвергающиеся воздействию марганца в сварочных парах, испытывают беспокойство, нервозность, потерю памяти, проблемы с обучением и агрессивное поведение.
- Избыточное воздействие марганца связано с импотенцией и бесплодием у мужчин.
- Всем, кто работал вокруг сварочных паров, настоятельно рекомендуется регулярно проходить медицинские осмотры и следить за любыми симптомами болезни Паркинсона, такими как тремор, дрожание рук и ног при движении, трудности при ходьбе и проблемы с равновесием.
Фирма «Brayton Purcell LLP» информирует сварщиков о медицинских центрах в штатах, где им могут определить степень поражения марганцем, оказать медицинскую помощь и о юридическом обеспечении получения компенсаций за заболевание [5].
Можно сказать, что по мере снижения весовых концентраций сварочного дыма в воздухе рабочих мест, на смену привычных поражений легких выявляется новая, опасная для рабочих (здоровье и качество жизни) и производства (качество и скорость работы) угроза, которую можно назвать, как паркинсонизм сварщиков. Эта угроза особенно опасна тем, что в начальной стадии поражения нервной системы марганцем появляется инертность нервной системы с недооценкой и безразличию к состоянию своего здоровья [6].
Внешне уравновешенный, медлительный и спокойный сварщик, обладающий высокой квалификацией, не заметно для себя будет ухудшать качество выполняемой работы, более медленно разбираться в чертежах, путать марки применяемых электродов и способы их применения. Ему всё труднее будет проходить квалификационные испытания для подтверждения разряда. Особую тревогу вызывает факт обнаружение нарушений нервной системы у молодых и малостажированных сварщиков.
Исторически сложилось, что воздействие сварочных аэрозолей на человека и животных изучалось при воздействии массовой концентрации. Нормирование сварочного аэрозоля в воздухе производственных помещений производится по массе отдельных химических составляющих аэрозоля в воздухе: марганцу, хрому, никелю, кремнию, титану и другим, которые определяются по химическому составу сварочной проволоки и обмазки электродов. Предельно допустимые концентрации большинства компонентов сварочного аэрозоля в воздухе рабочей зоны укладываются в ряд от 0,1 (марганец) до 2 (кремний) мг/м3. Размер частиц сварочного аэрозоля и их количество в объеме вдыхаемого воздуха санитарными нормами не учитываются.
В настоящее время появились доказательства того, что знание одной только массовой концентрации не обеспечивает выявления соответствующих рисков для здоровья, связанных с вдыханием аэрозолей. Важнейшее значение имеет размер аэрозолей токсичных веществ. В экспериментах на животных установлено, что 50 и более % наночастиц в диапазоне от 10 до 50 нанометров осаждается в альвеолах легких. Есть основание полагать, что воздействие на организм человека, связанное с вдыханием нано частиц, будет больше, чем могла бы показать его оценка на основе массы. Благодаря своим размерам конденсированные частицы металлов, могут приближаться к клеткам дыхательных путей, взаимодействовать и связываться с ними. Нано частицы легче проникают через барьерный слой эпителиальной клетки и входят кровоток. Попав в кровь, нано частицы могут перемещаться и осаждаться в других органах. Более того, экспериментально установлено, что при дыхании частицы оксидов титана, кремния, железа и марганца размером до 280 нм через обонятельные луковицы носа поступают в другие отделы мозга.
ГОСТ Р 54597-2011 относит сварочное производство к потенциальным источникам нано аэрозолей [7].
Нано аэрозоли при сварке образуются в результате конденсации паров металла с образования первичных групп (от 27 атомов металла), которые сливаются в агломераты и образуют первичные частицы нанометрового размера (5 - 50 нм). В зоне дыхания рабочего 60 - 75% сварочного дыма составляют наночастицы размером 225 и менее нанометров [8 - 13]. При транспортировке аэрозоля в воздуховодах систем местной вытяжной вентиляции, со второй секунды после его образования, начинается процесс коагуляции нано частиц с образованием сложных агломератов, диаметр которых достигает 5000 – 10 000 нм [13].
Размеры наночастиц сварочного аэрозоля сравнимы с размерами патогенных вирусов.
Перед вами два объекта размером до 100 нанометров. Слева вирус клещевого энцефалита [14], справа — нано частица сварочного аэрозоля [12].
Состав наночастиц сварочного дыма определяется составом сварочных материалов и температурой кипения составных элементов. Распределение температур кипения: Марганец ← Флюорит ← Хром ← Кремний ← Никель ← Железо.
Чем ниже температура кипения, тем большее содержание компонента в сварочном дыме. При прохождении через инертные газы в составе частиц дыма могут преобладать не окисленные элементы. В остальных случаях это окислы металлов и металлоидов, часто химически структурно связанные друг с другом.
Распределение частиц сварочного аэрозоля в нано и микродиапазоне, в основном, изучено на рабочем местах сварщиков и на расстоянии не более 2-5 метров от них. Распределение наночастиц в целом по атмосфере цехов не определялось. Есть основание полагать, что количество этих частиц чрезвычайно велико. Массовое содержание сварочного аэрозоля в цехах обычно достигает 1-2 мг/м3. По некоторым данным около 10% этой массы (0,1 мг) составляют частицы размером менее 200 нм [13]. Простой расчет показывает, что 0,1 миллиграмма железа или марганца (объем массы 0,01мм3) может состоять из 5×1013 наночастиц размером 200 нм в одном кубометре воздуха.
Именно частицы сварочного дыма размером 200 и менее наномикрон создают характерный голубоватый оттенок сварочного дыма и воздуха сварочных цехов за счет дифракции волн света.
Около сварщика в полусфере радиусом 500 мм (сварка в углекислом газе на токах 350-500 ампер) концентрация сварочного дыма достигает 200,0 мг/м3, концентрация марганца — 11,5 мг/м3 [15]. Представить такое количество дыма в нано частицах как-то не реально. Это уже 1×1017 наночастиц размером 200 нм в одном кубометре воздуха. Один литр воздуха, вдыхаемый в покое за минуту, при таком раскладе должен содержать примерно в четыре раза больше частиц, чем содержится всех эритроцитов в крови человека.
Риск болезни Паркинсона R=4,8×10-3 установленный в регионах США с повышенным содержанием марганца по современной теории риска является неприемлемым. Риск поражения нервной системы сварщиков 153×10-3 по данным обследования сварщиков в США и 760×10-3 у сварщиков Башкирии выходит за рамки понимания. По мнению доктора Brad Racette речь идет об экологической опасности эпидемии болезни Паркинсона. Эта опасность поражения нервной системы марганцем сварщиков, окружающих его лиц и рядом живущих с предприятиями людей в отличие от сезонных эпидемий, например клещевого энцефалита, существует постоянно.
Борьба с эпидемиями исторически носит государственный, общественный и личный характер. Государство законодательно требует максимально сокращать вредные и тяжелые условия труда. Если по обоснованным технологическим причинам работодатель не может в полном объеме обеспечить соблюдение установленных Законами требований производственной и экологической безопасности, то органы и организации государственного надзора разрешают работу в этих условиях при обязательном использовании целого ряда ограничительных мер, направленных на охрану здоровья и безопасность человека, животных, растений и окружающей среды. К этим мерам в первую очередь относятся применение средств коллективной и индивидуальной защиты, средств очистки воздуха, воды, переработка отходов.
Применение местной вытяжной вентиляции и очистки воздуха при сварке законодательно нормируется многочисленной нормативной документацией: ГОСТы, санитарные и строительные правила, правила безопасности при выполнении работ. Этими документами в основу вентиляции и очистки воздуха заложен принцип обеспечения предельно допустимых концентраций (ПДК).
На основании установленных правил, руководители организаций и их ответственные лица выполняют свой общественный долг, финансируют мероприятия и осуществляют установку и внедрения средств вентиляции и очистки воздуха при сварке. Обеспечивают рабочих средствами индивидуальной защиты органов дыхания.
Под предельно допустимой концентрацией (ПДК) понимается такая концентрация вредного вещества, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов и не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа не должна вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.
Следует признать, что «современные методы исследований» выявляют поражение нервной системы от действующих в стране и мире предельно допустимых концентраций марганца и его соединений.
Пока токсикологи не определили, какое количество нано частиц сварочного аэрозоля безопасно для здоровья следует принять как аксиому:
Сварочный дыма никогда не должен попадать в дыхательные пути человека и распространяться в окружающей среде.
Техническая политика организации АО «СовПлим» нацелена на решение этих задач. Созданное нами оборудование обеспечивает захват сварочного факела и транспортировку сварочного дыма в подъемно-поворотных и гибких вытяжных устройствах, осаждение сварочного дыма в фильтрах различных конструкций, что способствует укрупнению частиц сварочной пыли и уменьшает вероятность выхода наночастиц в окружающую среду. Оставшаяся после фильтрации часть сварочного аэрозоля, обычно зависающая над рабочей зоной, полностью удаляется системой Push-Pull. Прохождение воздуха через воздуховоды и фильтры системы Push-Pull также способствует коагуляции нано частиц в сварочном аэрозоле.
Местные вытяжные устройствами при должной регулировке могут полностью захватить сварочный факел из зоны дыхания. Обычно, при должной регулировке и эксплуатации комбинированных систем, состоящих из ФВУ и Push-Pull, весовые концентрации марганца в воздухе рабочих мест сварщика и в цехах не обнаруживаются.
Важнейшая роль в предупреждении действия сварочного аэрозоля на нервную систему принадлежит самому сварщику, который должен соблюдать простые правила:
- Всегда и везде варить с местной вытяжной вентиляцией, лучше с фильтр-вентиляционными устройствами.
- Всегда уклоняться от сварочного аэрозоля.
- Всегда беспокоиться о притоке чистого воздуха в зону дыхания, стараться располагаться боком к струе приточного воздуха.
- Пользоваться только сварочными масками с улучшенной аэродинамикой - обычно это маски со светофильтрами переменной оптической плотности.
- Применять респиратор. Фильтрующая ткань респиратора укрупняет наночастицы.
- После сварки, перед едой обязательно полоскать рот водой, не проглатывая её.
- Не курить, если не можете бросить — не курить во время работы.
- Полноценно питаться. Средний по тяжести труд сварщика мужчины сопровождается суточным расходом порядка 3100 килокалорий энергии.
- Обязательно пить воду. Сварка — достаточно горячий процесс. Двух 1,5-литровых бутылок воды за смену при температуре воздуха на рабочем месте свыше 28 градусов достаточно для сохранения здоровья и работоспособности и выведения с мочой вредных веществ на все время работы в условиях перегрева. Одной бутылки воды достаточно при обычной работе.
Эта публикация посвящена марганцу, как постоянному спутнику металлургии стали. При сварке, особенно нержавеющей стали и различных сплавов применяются легирующие добавки. Их токсическое действие на организм человека не менее опасно, чем действие марганца. Особенно для репродуктивной функции и опасности рака легких.
Поэтому аксиома:
сварочный дыма никогда не должен попадать в дыхательные пути человека и распространяться в окружающей среде
является универсальной для всех видов сварки.
---------------
Список использованной литературы
1. З.С. Курсаева. Оценка профессионального риска при современных методах электродуговой
2. М.В. Лукина. Информационное письмо «Профессиональные заболевания газоэлектросварщиков. г. Курган 2009 г.
3. М.А. Бойкова, Н.А. Борисова «Истоки формирования энцефалопатии у рабочих сварочного производства» г. Уфа 2010 г URL: https://cyberleninka.ru/article/n/istoki - сварки и резки металлов. СПб. 2011г. URL: dissercat.com
4. Brad A. Racette. Washington University School of Medicine in St. Louis
URL: https://hopecenter.wustl.edu/?faculty=brad-racette-md
URL:https://www.health-ua.org/news/9028.html
URL:http://nauka24news.ru/?p=10723
5. URL: welding-rod-dangers.com
6. В.Г. Артамонова, Н.А. Мухин. Профессиональные болезни, Москва, Медицина. 2004 г. 408с
7. ГОСТ Р 54597-2011/ISO/TR 27628:2007 «Ультрадисперсные аэрозоли, аэрозоли наночастиц и наноструктурированных частиц. Определение характеристик и оценка воздействия при вдыхании»
8. А.А. Эннан. Физико-химические основы улавливания и утилизации сварочных аэрозолей.
С.С. Михайловский, М.В. Опря и др. Исследование коагуляции сварочного аэрозоля в газовой транспортной среде
9. Вишняков В. И., Киро С. А., Опря М. В., Эннан А. А. Униполярная зарядка частиц сварочного аэрозоля и их распределение по зарядам., Физика аэродисперсных систем. – 2014. – No 51. – c.109-114
10. Кириченко, В.Я. Дрозд и др Сварочный аэрозоль, как источник как источник опасных для здоровья техногенных нано-и микрочастиц: гранулометрический анализ. Известия Самарского научного центра российской Академии наук. Том 17, №5(2) 2015г.
11. Ю. Кириченко, Д.Ю. Касьянов, В.Я. Дрозд и др. Сравнительный анализ твердых частиц сварочного аэрозоля при сварке электродами с разными типами покрытий. Вестник инженерной школы ДВФУ 2017 № 3(32)
12. Kириченко К. Ю. Оценка экологической вредности нано- и микрочастиц сварочного аэрозоля и их воздействия на организмы: диссертация ... кандидата Биологических наук: Место защиты: ФГБОУ ВО «Камчатский государственный технический университет», 2018
13. П.А. Иванченко, Л.А. Мариняко и др. Твердая составляющая сварочных аэрозолей – наполнитель полимерных композиционных материалов.
14. URL: https://klopkan.ru/
15. И.С. Алексеева, Ю.И. Норкин. Гигиена и безопасность труда при электросварочных и плазменных работах в судостроении. Л. Судострокние 1984.112с.
