Текст книги "Безопасность жизнедеятельности. Часть 2. Производственная безопасность"

Зябиров А. И., Кухмазов К. З.
Безопасность жизнедеятельности. Часть 2. Производственная безопасность

ВВЕДЕНИЕ

Учебно-методическое пособие для студентов агроинженерных специальностей, изучающих дисциплину «Безопасность жизнедеятельности» содержит работы по изучению факторов среды обитания, часто воздействующих на человека в процессе его жизни и деятельности, а также средств защиты от воздействия вредных и опасных факторов. К числу таких факторов относятся микроклимат, естественное и искусственное освещение, шум, вредные химические вещества, тяжесть и напряженность труда.

Каждый специалист должен быть осведомлен о потенциальных опасностях, связанных с недостаточным освещением, концентрациями химических веществ, характеристиками выполняемой работы, превышающими допустимые нагрузки. Методические основы оценки этих опасностей представлены в лабораторных работах настоящего учебно-методического пособия.

Выполнение содержащихся в учебно-методическом пособии лабораторных работ направлено на получение студентами практических навыков оценки опасностей производственной среды и успешное освоение теоретических вопросов дисциплины «Безопасность жизнедеятельности».

Лабораторная работа № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА

Цель работы: научиться производить измерения показателей микроклимата производственного помещения.

Задачи работы:

1. Изучить методику гигиенического нормирования показателей микроклимата рабочих мест производственных помещений и их оценки по степени опасности и вредности.

2. Изучить методику измерения показателей, характеризующих микроклимат в производственных помещениях.

3. Приобрести навыки исследования микроклимата производственных помещений и его нормализации.

Приборы и оборудование:

1) термометр комнатный;

2) психрометры Августа и Ассмана;

3) кататермометр шаровой:

4) анемометры крыльчатый и чашечный.

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 Микроклимат производственных помещений

Микроклимат производственного помещения – метеорологические условия внутренней среды помещений, которые определяются действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, скорости движения воздуха и теплового излучения; комплекс физических факторов, оказывающих влияние на теплообмен человека с окружающей средой, на тепловое состояние человека и определяющих самочувствие, работоспособность, здоровье и производительность труда. Показатели микроклимата: температура воздуха и его относительная влажность, скорость его движения, мощность теплового излучения.

Жизнедеятельность человека может нормально протекать лишь при условии сохранения температурного гомеостаза организма, что достигается за счет системы терморегуляции и деятельности других функциональных систем: сердечно-сосудистой, выделительной, эндокринной и систем, обеспечивающих энергетический, водно-солевой и белковый обмен. Для сохранения постоянной температуры тела организм должен находиться в термостабильном состоянии, которое оценивается по тепловому балансу. Тепловой баланс достигается координацией процессов теплопродукции и теплоотдачи. Микроклимат по степени влияния на тепловой баланс человека подразделяется на нейтральный, нагревающий, охлаждающий.

Нейтральный микроклимат при воздействии на человека в течение рабочей смены обеспечивает тепловой баланс организма.

Разность между величиной теплопродукции Q_м и суммарной теплоотдачей Q_сум находится в пределах 2 Вт, доля теплоотдачи испарением влаги не превышает 30 %.

Охлаждающий микроклимат – сочетание параметров, при котором суммарная теплоотдача в окружающую среду Q_сум превышает величину теплопродукции организма. Это приводит к образованию общего и (или) локального дефицита тепла в теле человека (> 2 Вт). Охлаждающий МИКРОКЛИМАТ приводит к обострению язвенной болезни, радикулита, обусловливает возникновение заболеваний органов дыхания, сердечно-сосудистой системы.

При выраженном охлаждении растет число тромбоцитов и эритроцитов в крови, увеличиваются содержание холестерина, вязкость крови, что повышает возможность тромбообразования. Охлаждение человека (как общее, так и локальное) приводит к изменению его двигательной реакции, нарушает координацию и способность выполнять точные операции, вызывает тормозные процессы в коре головного мозга, что может быть причиной возникновения различных форм травматизма. При локальном охлаждении кистей снижается точность выполнения рабочих операций. Работоспособность уменьшается на 1,5 % при снижении температуры пальцев на каждый градус.

Хроническое охлаждение (в т. ч. локальное) в процессе трудовой деятельности вызывает прежде всего «холодовые» нейроваскулиты, синдром Рейно, ангиотрофоневрозы. Симптомами хронического поражения холодом стоп и кистей являются снижение температуры кожи, нарушение тактильной чувствительности, увеличение показателей влажности, трофические расстройства. Влияние хронического охлаждения усугубляется воздействием локальной вибрации. При этом сокращаются сроки развития вибрационного поражения.

Нагревающий микроклимат – сочетание параметров, при котором имеет место изменение теплообмена человека с окружающей средой, проявляющееся в накоплении тепла в организме (> 2 Вт) и (или) в увеличении доли потерь тепла испарением влаги (> 30 %). Воздействие нагревающего МИКРОКЛИМАТА также вызывает нарушение состояния здоровья, снижение работоспособности и производительности труда. Нагревающий МИКРОКЛИМАТ может привести к заболеванию общего характера, которое проявляется чаще всего в виде теплового коллапса. Он возникает вследствие расширения сосудов и уменьшения давления в них крови. При этом температура тела не слишком высокая. Обморочному состоянию предшествует головная боль, чувство слабости, головокружение, тошнота. Кожа сначала краснеет, потом бледнеет и покрывается холодным потом Частота сердечных сокращений увеличивается. Это состояние быстро проходит при отдыхе в прохладном месте.

Нагревающий МИКРОКЛИМАТ является причиной болезней неинфекционного происхождения. Возникающее в этих условиях интенсивное потоотделение сопровождается потерями солей и воды в организме. Увеличиваются количество тромбоцитов в крови и ее вязкость, уровень холестерина в плазме крови, что повышает вероятность тромбозов (в частности, мозговых артерий). Заболеваемость среди рабочих горячих цехов в 1,2–2,1 раза выше, чем среди рабочих, не подвергающихся постоянному действию нагревающего МИКРОКЛИМАТА. Термическая нагрузка в основных цехах металлургического производства обусловливает 37 % всех болезней органов дыхания и 39 % заболеваний органов пищеварения. Возникают заболевания сердечно-сосудистой системы, связанные со значительным напряжением гемодинамики, проявляющиеся в виде стойких миокардиопатий, нейроциркуляторных дистоний по гипертоническому типу. Происходит интенсивное биологическое старение рабочих, труд которых связан со значительной тепловой и физической нагрузкой, особенно в возрастной группе от 50 лет. Наблюдаются головные боли, повышенная потливость и утомляемость. Выявлено достоверное повышение стандартизованных показателей смертности от заболеваний сердечно-сосудистой системы. Тепловой удар очень опасен. Даже при раннем выявлении каждый пятый случай является смертельным. При общем тепловом застое значительно повышается температура тела, что приводит к прямому повреждению тканей, особенно в ЦНС. Тошнота и рвота предшествуют шоковой стадии с глубокой потерей сознания, иногда сопровождающейся судорогами. Вследствие расстройства центра терморегуляции снижается потообразование. Кожа горячая, сухая, сначала имеет красный цвет, а потом приобретает серую окраску. Смертность тем выше, чем выше температура тела. Особенно подвержены тепловым ударам лица, имеющие массу тела выше нормы.

Существует линейная зависимость между ее превышением и относительной вероятностью смерти от теплового удара. Наибольшая частота тепловых ударов наблюдается у людей в возрасте 46 лет и старше. Относительно часто тепловые удары случаются с людьми и более молодого возраста (18–20 лет). В первые недели работы в нагревающей среде тепловые удары встречаются чаще, чем в последующие.

В результате солнечного удара в первую очередь нарушаются функции головного мозга из-за местного перегревания незащищенной от солнца головы. К тепловому истощению может привести уменьшение влаги в организме. Уменьшение содержания влаги в теле человека на 1–2 % от общей массы не приводит к каким-либо существенным изменениям в организме (кроме возникновения чувства жажды). С усилением обезвоживания организма наступают такие явления, как сонливость, некоординированные движения и существенное снижение работоспособности. При дефиците влаги больше 10 % массы тела наступает потеря сознания, иногда – состояние сильного возбуждения и смерть.

Определяют как тепловое функциональное состояние человека, обусловленное его теплообменом с окружающей средой, характеризующееся содержанием и распределением тепла в глубоких («ядро») и поверхностных («оболочка») тканях организма, а также степенью напряжения механизмов терморегуляции.

Показатели теплового состояния:

– температура кожи (средневзвешенная и локальная);

– средняя температура тела;

– изменение теплосодержания в организме;

– величина влагопотерь;

– изменение частоты сердечных сокращений;

– теплоощущение.

Разработаны классификация теплового состояния (оптимальное, допустимое, предельно допустимое, недопустимое) и метод его оценки в целях обоснования гигиенических требований к МИКРОКЛИМАТУ рабочих мест, а также меры профилактики охлаждения и перегревания работников. По степени влияния на самочувствие человека, его работоспособность микроклиматические условия подразделяются на оптимальные, допустимые, вредные и опасные.

Оптимальные микроклиматические условия характеризуются такими параметрами показателей МИКРОКЛИМАТА, которые при их сочетанном воздействии на человека в течение рабочей смены обеспечивают оптимальное тепловое состояние организма. В этих условиях напряжение терморегуляции минимально, общие и (или) локальные дискомфортные теплоощущения отсутствуют, что позволяет сохранять высокую работоспособность.

Допустимые микроклиматические условия характеризуются такими параметрами показателей, которые при их сочетанном действии на человека в течение рабочей смены могут вызывать изменение теплового состояния. Это приводит к умеренному напряжению механизмов терморегуляции, незначительным дискомфортным общим и (или) локальным теплоощущениям микроклимата. При этом сохраняется относительная термостабильность, может иметь место временное (в течение рабочей смены) снижение работоспособности, но не нарушается здоровье (в течение всего периода трудовой деятельности). Допустимы такие параметры МИКРОКЛИМАТА, которые при их совместном действии на человека обеспечивают допустимое тепловое состояние организма.

Вредные микроклиматические условия – параметры МИКРОКЛИМАТА, которые при их сочетанном действии на человека в течение рабочей смены вызывают изменения теплового состояния организма: выраженные общие и (или) локальные дискомфортные теплоощущения, значительное напряжение механизмов терморегуляции, снижение работоспособности. При этом не гарантируется термостабильность организма человека и сохранение его здоровья в период трудовой деятельности и после ее окончания. Степень вредности МИКРОКЛИМАТА определяется как величинами его составляющих, так и продолжительностью их воздействия на работающих (непрерывно и суммарно за рабочую смену, за период трудовой деятельности).

Опасные (экстремальные) микроклиматические условия – параметры МИКРОКЛИМАТА, которые при их сочетанном действии на человека даже в течение непродолжительного времени (менее 1 ч) вызывают изменение теплового состояния, характеризующееся чрезмерным напряжением механизмов терморегуляции, что может привести к нарушению состояния здоровья и возникновению риска смерти.

Нормативные требования к отдельным показателям МИКРОКЛИМАТА, их сочетаниям, разработанные на основе изучения теплообмена и теплового состояния человека в микроклиматических камерах и в производственных условиях, а также на основе клинических и эпидемиологических исследований, изложены в СанПиН 2.2.4.548-96.

В производственных помещениях, где допустимые нормативные величины МИКРОКЛИМАТА поддерживать не представляется возможным, необходимо проводить мероприятия по защите работников от возможного перегревания и охлаждения.

Это достигается различными средствами:

– применением систем местного кондиционирования;

– использованием индивидуальных средств защиты от повышенной или пониженной температуры;

– регламентацией периодов работы;

– сокращением рабочей смены и др.

Профилактика перегревания работников в нагревающем МИКРОКЛИМАТЕ включает следующие мероприятия: нормирование верхней границы внешней термической нагрузки на допустимом уровне применительно к 8-часовой рабочей смене;

– регламентация продолжительности воздействия нагревающей среды (непрерывно и за рабочую смену) для поддержания среднесменного ТС на оптимальном или допустимом уровне;

– использование специальных СКЗ и СИЗ, уменьшающих поступление тепла извне к поверхности тела человека и обеспечивающих допустимое ТС работников.

Защита от охлаждения осуществляется посредством одежды, изготовленной в соответствии с требованиями ГОСТ 29335-92 и 29338 – 92 «Костюмы мужские и женские для защиты от пониженных температур. Технические условия». Для уменьшения теплопотерь могут быть использованы также локальные источники тепла, обеспечивающие сохранение должного уровня общего и локального теплообмена организма. Применение одежды не исключает соблюдения должной регламентации времени работы в неблагоприятной среде, а также общего режима труда, утвержденного соответствующим предприятием и согласованного с органами ГСЭН. Для нормализации теплового состояния организма регламентируют продолжительность непрерывного пребывания на холоде и продолжительность пребывания в помещении с комфортными условиями.

1.2 Устройство и принцип работы приборов для контроля показателей микроклимата

1.2.1 Приборы для измерения температуры воздуха

Измерение температуры основано на физических свойствах тел, связанных определенной зависимостью с температурой. Наиболее широко используются следующие свойства: тепловое расширение тел, газов, паров и жидкостей; электрическое сопротивление проводников; энергия излучения нагретых тел.

Жидкостные стеклянные термометры. Принцип действия термометров основан на объемном расширении жидкости, заключенной в закрытом стеклянном резервуаре. Резервуар соединяется с капилляром, имеющим малый внутренний диаметр. При нагревании резервуара жидкость увеличивается в объеме и поднимается вверх по капилляру. По высоте столбика жидкости в капилляре можно судить об измеряемой температуре. Чем тоньше капилляр, по сравнению с резервуаром, тем чувствительнее термометр.

Рабочей жидкостью в термометрах служат обычно ртуть и органические жидкости. Ртутно-стеклянные термометры используются для измерения температуры в пределах от –30 до +500 °C Термометры с органическими жидкостями называются низкотемпературными, в них применяют этиловый спирт до –130 °C; толуол до –90 °C; петролейный эфир до –130 °C и пентан до –190 °C.

Ртутные стеклянные термометры разделяют на палочные (рисунок 1.1, а) и с вложенной стеклянной шкалой (рисунок 1.1, б). Палочный термометр представляет собой толстостенную капиллярную трубку из термостойкого стекла или кварца, на которую нанесены деления шкалы. При наблюдении сквозь толщу стекла капилляр представляется значительно увеличенным и столбик жидкости хорошо виден, несмотря на очень малый действительный размер капилляра. Резервуар со ртутью у палочных термометров имеет наружный диаметр, одинаковый с наружным диаметром капиллярной трубки. Палочные термометры обладают высокой точностью и применяются для лабораторных измерений. Стеклянные термометры с вложенной шкалой отличаются тем, что капиллярная трубка имеет небольшой наружный диаметр, а деления шкалы нанесены на плоскую пластинку из молочного стекла, расположенную сзади капиллярной трубки. Шкала и капилляр заключены в стеклянную оболочку, припаянную к резервуару.

Шкала термометра справедлива, когда глубина его погружения равна высоте столбика измерительной жидкости. При этом жидкость, находящаяся в резервуаре и капилляре, имеет температуру измеряемой среды. Если столбик жидкости выступает над уровнем погружения термометра, то температура выступающей части будет отличаться от температуры измеряемой среды. Следовательно, выступающий столбик дополнительно удлиняется или укорачивается в зависимости от температуры окружающей среды.

Рисунок 1.1 – Ртутные стеклянные термометры:

а) палочные; б) с вложенной стеклянной шкалой

Биметаллический термометр имеет чувствительный элемент в виде плоской или спиральной пружины, спаянной из двух разнородных пластин. Пластины изготавливают из металлов с разными коэффициентами температурного расширения. При нагревании обе пластины удлиняются и пружина изгибается в сторону металла с меньшим температурным коэффициентом. По величине изгиба судят о температуре нагрева. Биметаллический термометр применен в термографе.

Термограф (рисунок 1.2), прибор для непрерывной регистрации температуры воздуха, воды и др. Чувствительным элементом термографа может служить биметаллическая пластинка, термометр жидкостной или термометр сопротивления. В метеорологии наиболее распространён термограф, чувствительным элементом которого является изогнутая биметаллическая пластинка 1, деформирующаяся при изменении температуры. Перемещение её конца передаётся стрелке 3, которая чертит кривую на разграфленной ленте. 1 мм записи по вертикали соответствует около 1 °C. По времени полного оборота барабана термографы подразделяются на суточные и недельные. Работа термографа контролируется по ртутному термометру.

Рисунок 1.2 – Термограф

Для измерения температуры воздуха в рабочей зоне помещения термометры устанавливают по возможности на высоте 1,5 м от пола, вдали от холодных наружных ограждений и оборудования, излучающего тепло, и вне зоны действия приточных струй и солнечных лучей.

1.2.2 Приборы для определения влажности воздуха

Стационарный психрометр Августа (рисунок 1.3) состоит из двух одинаковых спиртовых термометров. Резервуар одного из них (влажного) обернут гигроскопичной тканью, конец которой опущен в наполняемый дистиллированной водой стаканчик. По ткани к резервуару этого термометра поступает влага взамен испаряющейся. Другой термометр (сухой) показывает температуру воздуха. Показания влажного термометра зависят от содержания водяных паров в воздухе, так как при снижении их массы в единице объема возрастает испарение воды с увлажненной ткани, вследствие чего резервуар охлаждается в большей мере. Определив показания термометров и разность температур, по психрометрической таблице, нанесенной на корпус психрометра, находят относительную влажность воздуха. Вода, испаряясь с поверхности батиста, поглощает тепло, вследствие чего показания влажного термометра меньше, чем сухого.

Рисунок 1.3 – Психрометр стационарный (августа):

1 – термометры со шкалами; 2 – основание; 3 – ткань; 4 – питатель

Влажность воздуха определяется по показаниям сухого и влажного термометров по специальным психрометрическим таблицам или психрометрическому графику, а температура воздуха – по показаниям сухого термометра.

Психрометр аспирационный типа МВ-4М механический (рисунок 1.4) предназначен для определения относительной влажности и температуры воздуха в наземных условиях (в помещении и на открытом воздухе).

Работа психрометров основана на зависимости разности температур сухого и смоченного термометров от влажности окружающего воздуха определяется по показаниям сухого и смоченного термометров по специальным психрометрическим таблицам или психрометрическому графику, а температура воздуха – по показаниям сухого термометра.

Рисунок 1.4 – Психрометры аспирационные: 1 – ртутный термометр (влажный); 2 – ртутный термометр (сухой), 3 – оправа, 4 – заводной механизм и вентилятор; 5 – пипетка для смачивания батиста на влажном термометре

Психрометр состоит из двух одинаковых ртутных термометров, закрепленных в специальной оправе, и аспирационной головки. Оправа представляет собой трубку, раздваивающуюся книзу, и защитные планки. К нижней раздвоенной части трубки с помощью пластмассовых втулок прикреплены два патрубка, являющихся радиационной защитой резервуаров термометров. Верхний конец трубки соединен с аспиратором. Аспирационная головка состоит из заводного механизма и вентилятора, закрытых колпаком. Пружина заводного механизма психрометра типа МВ4М заводится специальным ключом, а психрометра типа М-34 запускается электродвигателем. При вращении вентилятора в прибор всасывается воздух, который обтекает резервуары термометров, проходит по воздухопроводной трубе к вентилятору и выбрасывается наружу через прорези в аспирационной головке.

Сухой термометр будет показывать температуру воздуха, а показания смоченного термометра будут меньше из-за охлаждения, вызванного испарением воды с поверхности батиста, облегающего резервуар термометра.

Гигрометр – прибор для измерения влажности воздуха. Существует несколько типов гигрометров, действие которых основано на различных принципах: волосной, плёночный и др.

Весовой (абсолютный) гигрометр состоит из системы U-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, способным поглощать влагу из воздуха. Через эту систему насосом протягивают некоторое количество воздуха, влажность которого определяют. Зная массу системы до и после измерения, а также объём пропущенного воздуха, находят абсолютную влажность.

Рисунок 1.5 – Волосной гигрометр: 1 – волос; 2 – рамка; 3 – стрелка; 4 – шкала

Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100 %. Волос 1 (рисунок 1.5) натянут на металлическую рамку 2. Изменение длины волоса передаётся стрелке 3, перемещающейся вдоль шкалы.

Плёночный гигрометр имеет чувствительный элемент из органической плёнки, которая растягивается при повышении влажности и сжимается при понижении. Изменение положения центра плёночной мембраны 1 (рисунок 1.6) передаётся стрелке 2. Волосной и плёночный гигрометр в зимнее время являются основными приборами для измерения влажности воздуха. Показания волосного и плёночного гигрометров периодически сравниваются с показаниями более точного прибора – Психрометра, который также применяется для измерения влажности воздуха.

Рисунок 1.6 – Плёночный гигрометр: 1 – мембрана; 2 – стрелка; 3 – шкала

В электролитическом гигрометра пластинку из электроизоляционного материала (стекло, полистирол) покрывают гигроскопическим слоем электролита – хлористого лития – со связующим материалом. При изменении влажности воздуха меняется концентрация электролита, а следовательно, и его сопротивление; недостаток этого гигрометра – зависимость показаний от температуры.

1.2.3 Приборы для измерения скорости движения воздуха

Анемометры, применяемые в наладке, чаще всего бывают следующих типов механические – крыльчатый типа АСО 3, чашечный типа МС-13.

Крыльчатый анемометр АСО-3 предназначен для измерения скорости движения воздуха 0,2-5,0 м/с, осредненной за определенный промежуток времени.

Масса анемометра составляет не более 0,4 кг. Прибор состоит из корпуса-обечайки 3, внутри которого помещена крыльчатка, насаженная на трубчатую ось 2. Под действием воздушного потока крыльчатка принимает вращательное движение, частота которого зависит от скорости набегающего потока. Число оборотов крыльчатки измеряется счетным механизмом 4. Счетный механизм имеет три указывающие стрелки. Циферблат 5 счетного механизма имеет соответственно три шкалы (единиц, сотен и тысяч). При повороте арретира 6 против часовой стрелки включается счетный механизм в корпус прибора по обе стороны арретира ввернуты два ушка 7. Через ушки пропускается шнурок, с помощью которого включают и выключают анемометр, поднятый на стойке (шесте). Шнурок привязывается к арретиру. В ручке прибора имеется коническое отверстие, которое служит для соединения прибора со стойкой или шестом

Рисунок 1.7 – Анемометры: а – крыльчатый; б – чашечный

Чашечный анемометр МС-13 предназначен для измерения средней скорости движения воздуха за время от 1 до 20 м/с. Погрешность измерения анемометра зависит от средней скорости движения воздуха и определяется по формуле.

Масса анемометра не более 0,2 кг. Приемной частью анемометра является четырехчашечная метеорологическая вертушка 1, насаженная на вал 2. Вращение вертушки передается валом счетному механизму 4. Циферблат счетного механизма имеет три шкалы (единиц, сотен и тысяч). Центральная стрелка 5 показывает единицы и десятки, левая стрелка 7 показывает сотни и правая стрелка 6 – тысячи оборотов вертушки. Счетный механизм включается и выключается арретиром 8, повернув его (соответственно) против часовой стрелки или по часовой стрелке. В нижней части корпуса прибора имеется винт 10 для закрепления прибора на деревянной стойке. В корпусе прибора по обе стороны арретира ввернуты два ушка 9, через ушки пропускается шнурок, с помощью которого включают и выключают анемометр при закреплении его на стойке.