Гигиеническая оценка производственной пыли

Пыль - понятие, характеризующее физическое состояние вещества, а именно раздробленность его на мельчайшие частицы. Взвешенные в воздухе твердые частицы представляют собой дисперсную систему, в которой, дисперсной фазой являются твердые частицы, а дисперсионной средой - воздух.

По характеру веществ, из которых пыль образовалась, существует следующая ее классификация:

I) Органическая пыль:

а) растительная пыль (древесная, хлопковая и др.);

б) животная (шерстяная, костяная и др.);

в) искусственная органическая пыль (пластмассовая и др.).

II) Неорганическая пыль:

а) минеральная (кварцевая, силикатная и др.);

б) металлическая (железная, алюминиевая и др.).

III) Смешанная пыль (пыль при шлифовке металла, при зачистке литья и др.).

Классификация пыли по ее дисперсности и способу образования различают аэрозоли дезинтеграции и аэрозоли конденсации.

Аэрозоли дезинтеграции образуются при добавлении какого-либо твердого вещества, например в дезинтеграторах, дробилках, мельницах, при бурении и других процессах. При этом чем тверже тело, тем меньше размеры образующихся частиц.

Аэрозоли конденсации образуются из паров металлов, металлоидов и их соединений, которые при охлаждении превращаются в твердые частицы. Например, в воздухе конденсируются пары цинка и алюминия при их плавлении, пары металлов при электросварке. При этом размеры пылевых частиц значительно меньше, чем при образовании аэрозолей дезинтеграции.

Частицы аэрозолей дезинтеграции и конденсации различаются также тем, что первые имеют всегда неправильную форму, представляются в виде обломков, а вторые - вид рыхлых агрегатов, состоящих из отдельных частиц правильной кристаллической или шарообразной формы.

Для гигиенической оценки пыли важным признаком является степень дисперсности ее, или размеры пылевых частиц, так как с этим связана как длительность пребывания взвешенной пылевой частицы в воздушной среде, так и глубина проникновения в дыхательные пути, патогенность и физико-химическая активность, электрозаряд частиц и другие свойства.

Физические и химические свойства пыли

Дисперсность и поведение пылевых частиц в воздухе. Микроскопические частицы размером от 200 до 0,1 мк, как и все прочие тела, подчиняются закону тяготения. Но вследствие относительно большой поверхности на единицу массы они испытывают большое сопротивление воздуха и поэтому не оседают с постоянной скоростью по закону Стокса. В начале падения сила тяжести уравновешивает сопротивление воздуха, дальнейшее увеличение скорости падения вследствие этого прекращается и микроскопическая частица оседает с постоянной незначительной скоростью, измеряемой сантиметрами или миллиметрами в час. Сопротивление воздуха при движении в нем частицы изменяется в зависимости от ее размеров и формы, скорости ее оседания и подвижности воздуха.

В неподвижном воздухе кварцевые частицы диаметром 10 мк оседают медленно, а частицы менее 0,1 мк практически не оседают и находятся в постоянном броуновском движении. Таким образом, чем меньше размер пылевых частиц, тем дольше они задерживаются взвешенными в воздухе, следовательно, тем больше возможность попадания их в дыхательные пути.

Форма и консистенция пылевых частиц. Как уже указывалось выше, аэрозоли дезинтеграции имеют неправильную форму и представляют по существу обломки в виде пластинок, глыбок, многогранников, вытянутых волокон с острыми зазубренными, иногда сглаженными краями.

Аэрозоли конденсации представляют собой чаще всего рыхлые агрегаты, состоящие из кристаллов или частиц шарообразной формы. От формы пылевой частицы зависит скорость ее оседания. Частица неправильной формы оседает медленно, так как она падает всегда в положении наибольшей своей поверхности, встречающей наибольшее сопротивление воздуха.

Электрические свойства пыли. Пылевые частицы, взвешенные в воздухе, несут как положительный, так и отрицательный заряд независимо от химических свойств первичного вещества.

Химический состав пыли. Для гигиенической оценки пыли важно знать ее химический состав, от которого зависит биологическая активность, в частности фиброгенное, аллергенное, токсическое и раздражающее действие. Фиброгенность пыли зависит главным образом от содержания в ней свободной двуокиси кремния (SiO 2). Чем больше содержание в пыли свободной двуокиси кремния, тем она более агрессивна.

Растворимость пыли. Растворимость пыли в воде и тканевых жидкостях может иметь положительное и отрицательное значение. Если пыль не токсична и действие ее на ткань сводится к механическому раздражению, хорошая растворимость такой пыли является фактором благоприятным, способствующим быстрому удалению ее из легких. В случае токсичной пыли хорошая растворимость является отрицательным фактором.

Пыль и микрофлора. Известны случаи заболевания легочной формой сибирской язвы, среди рабочих по сортировке тряпок и шерсти. Зерновая пыль может содержать споры различных грибов, в том числе и лучистого гриба, являющегося возбудителем актиномикоза. Воздух рабочих помещений нередко загрязняется различного вида микробам. Некоторые виды пыли могут служить питательной средой для бактерий. Обнаружено, например, огромное количество микробов в мучной пыли, взятой на мельнице. Пыль может быть носителем не только бактерий, но и клещей и яиц глистов.

Судьба пыли в организме. Не вся пыль, попадающая в дыхательные пути, достигает легких: часть ее задерживается в верхних дыхательных путях, в первую очередь в полости носа. Волоски слизистой оболочки носа, извилистые ходы, липкая слизь, покрывающая оболочку, мерцательный эпителий слизистой носа являются отличными механизмами, задерживающими пылевые частицы. Значительная часть задержанной пыли - выделяется обратно при чихании и кашле. 50% пыли достигает легких и там задерживается.

В легких происходит процесс фагоцитоза пылевых частиц, в первую очередь клетками легочного эпителия. Фагоцитоз, является защитной функцией организма и способствует очищению легких от пыли. Клетки, поглотившие пылевые частицы, так называемые пылевые клетки, стремятся удалить пыль из легких различными путями. Один из путей - удаление пыли вместе с мокротой, другой - удаление пыли по лимфатическим путям легкого в бронхиальные железы и по направлению к плевре, где, скапливаясь, пыль вызывает пролиферативную реакцию. Активность фагоцитоза различных видов пыли неодинакова.

Хорошо фагоцитирующаяся пыль, как, например, угольная, сравнительно легко удаляется из легких, в то время как кварцевая пыль, несмотря на высокую активность фагоцитоза, вследствие быстрой гибели фагоцитов удаляется медленно и накапливается в легких. Пыль, транспортируемая пылевыми клетками по лимфатическим путям, может задерживаться в местах бифуркации и изгибов лимфатических сосудов, закупоривать их, вызывать лимфостаз, способствующий в дальнейшем развитию соединительной ткани. Часть пылевых клеток под влиянием токсического действия пыли (кварца) разрушается, пылевые частицы в этом случае задерживаются в альвеолах, внедряются в ткань межальвеолярных перегородок и вызывают пролиферативную клеточную реакцию.

В дальнейшем в зависимости от агрессивности пыли процессы могут протекать в двух направлениях: развитие специфических процессов- образование патологической соединительной ткани, т. е. фиброза легких и развитие неспецифических патологических процессов, например воспаление легких, туберкулез легких, рак легких и др.

Производственная пыль. В производственных условиях источники и причины пылевыделения весьма многочисленны и разнообразны. Запыленность атмосферы и воздуха закрытых помещений может действовать вредно чисто механически, раздражая слизистые оболочки верхних ды­хательных путей и создавая благоприятную почву для инфекции. На производстве дело усложняется тем, что часть пыли, попадая в легкие, задерживается и может вызывать в зависимости от специфики качественного состава различные формы легочного фиброза.

Крупнодисперсные пылевые частицы вызывают травматические повреждения эмали зубов, обусловливая развитие некариозных поражений их твердых тканей. При действии индифферентной пыли возможно развитие катаральных форм гингивита вследствие механического воздействия. В результате растворения в слюне полости рта химические соединения цинка, меди через кровеносную систему депонируются в твердых тканях зубов, приводя к их окрашиванию, хрупкости эмали, ведущей к повышению частоты хронической травмы зубов. Токсическое действие на пульпу зуба ведет к быстрому развитию пульпита и периодонтита вплоть до развития этих па­тологических изменений в интактных зубах.

Пневмокониозы. Одно из первых мест в пылевой патологии принадлежит заболеваниям легких, возникающим в результате отложения в них различного рода пыли. Они объединены под общим названием пневмокониозы (от греч. pneumon - легкое, conia - пыль), которые прежде всего характеризуются разрастанием соединительной ткани в местах отложения пыли, т.е. фиброзом легочной ткани. В результате бронхи и сосуды сдавливаются и суживаются, альвеолярная ткань запустевает и за­твердевает в одних местах (индурация, цирроз легкого) и компенсаторно расширяется в других, что ведет к эмфиземе и бронхоэктазам. Таким образом нарушаются функции легкого и сердца. Пыль, попадая в организм, может ухудшить течение пневмонии, туберкулеза и создавать благоприятную почву для развития некоторых других патологических процессов.

Одной из наиболее распространенных разновидностей пневмокониоза является силикоз, который развивается при длительном вдыхании пыли, содержащей свободную двуокись кремния SiO 2 . Силикоз встречается у рабочих горнорудной, угольной и металлургической промышленности. Пыль, содержащая двуокись кремния в свободном состоянии, отличается наибольшей агрессивностью. Главную опасность для человека представляют пылевые частицы размером менее 5 мкм.

Двуокись кремния, находящаяся в связанном состоянии с другими элементами, вызывает силикатозы. К ним относятся асбестоз, развиваю-щийся от вдыхания асбестовой пыли, талькоз - от вдыхания талька и др.

Клиника, диагностика. Пневмокониоз характеризуется тяжелыми склеротическими изменениями в органах дыхания. Одновременно значительные нарушения происходят в нервной, сердечно-сосудистой и лимфатической системах, в желудочно-кишечном тракте. Следовательно, пневмокониоз, особенно силикоз, является заболеванием всего организма.

По клинико-рентгеноморфологической картине различают три стадии силикоза и других видов узелкового пневмокониоза.

Для I стадии характерно усиление легочного рисунка, деформирование сосудисто-бронхиального рисунка, утолщение стромы легких и появление силикотических узелков диаметром менее 1 мм, плохо различимых невооруженным глазом.

Во II стадии происходят более выраженные изменения легких. Можно наблюдать усиление диффузного процесса в паренхиме легких и в области корней. Деформация сосудисто-бронхиального рисунка значительно более выражена. Отчетливо видны многочисленные диффузные узелки диаметром 2-4 мм. Для этой стадии характерно наличие распространенной мелкобуллезной эмфиземы легких.

В III стадии количество и размер узелков резко увеличиваются. Наблюдается слияние мелких узелков в крупные узлы, в дальнейшем приобретающие опухолевидную форму, дающую на рентгенограмме массивные тени. Мелкобуллезная эмфизема постепенно заменяется крупнобуллезной.

В I стадии больные обычно жалуются на боль и чувство стеснения в груди, одышку, появляющуюся при физическом напряжении, кашель без мокроты. Объективно нередко выявляется краевая эмфизема легких, бронхит, а иногда при пробе с нагрузкой - слабо выраженная функциональная недостаточность дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Жизненная емкость легких чаще остается нормальной, но может быть повышенной или пониженной.

Наиболее важные физические и химические свойства пылей обуславливаются их дисперсностью, формой частиц, способностью к растворению и химическим составом.

Для гигиенической оценки пыли наиболее важным признаком является ее дисперсность . С размерами пылевых частиц связаны длительность пребывания их во взвешенном состоянии в воздухе, глубина проникновения в дыхательные пути, физико-химическая активность и другие свойства.

Наиболее важные свойства пыли обуславливаются непосредственно их дисперсностью, формой частиц, хорошоей способностью к растворению и уникальным химическим составом. Для оценки пыли с гигиенической стороны наиболее важным признаком является ни что иное как дисперсность. С небольшими размерами пылевых частиц связана высокая длительность пребывания их в воздухе во взвешенном состоянии.

Химический состав пыли

В зависимости от состава пыль может оказывать на организм фиборгенное, раздражающее, токсическое, аллергенное действие. Первостепенное значение для развития пылевых заболеваний легких имеет минералогический состав пыли, особенно содержание в пыли диоксида кремния.

Фиброгенные свойства кремния зависят от структуры кристаллической решетки: наиболее агрессивными являются получаемые в результате нагрева, конденсации и перекристаллизации двуокиси кремния - тридимит, кристобалит. Меньшей, но достаточно высокой фиброгенностью обладает кристаллический кремнезем. Аморфный диоксид кремния с разрушенной кристаллической решеткой менее фиброгенен.

Химическая активность зависит от общей площади поверхности пылинок. Обожженные продукты - керамзит, вермикулит, перлит и др. благодаря увеличенной общей поверхности обладают более выраженным фиброгенным действием на легочную ткань, чем сырые, идущие на их изготовление. Иногда незначительная примесь какого-либо химического агрессивного соединения изменяет направленность и силу действия пыли. Например, наличие шестивалентного хрома в цементах до 0,001% усиливает аллергенные свойства пыли .

Растворимость пыли, зависящая от ее химического состава, имеет определенное гигиеническое значение. Некоторые пыли, например сахарная, быстро растворяясь в организме, не оказывают на него вредного действия. Нерастворимая, в частности, волокнистая пыль надолго задерживается в воздухоносных путях, нередко приводя к развитию патологического состояния. Хорошая растворимость токсических пылей способствует быстрому развитию явлений отравления.

Вредное действие пыли зависит от степени отклонения ее рН реакции от рН слизистой оболочки дыхательных путей, которая колеблется от 6,8 до 7,4. Изменения реакции в ту или другую сторону оказывает неблагоприятное действие на работу мерцательного эпителия, затрудняя процессы элиминации.

Дисперсность пыли

Как система, состоящая из частиц, взвешенных в газе, аэрозоли характеризуются степенью дисперсности, т. е. размером частиц дисперсной фазы. Дисперсность производственной пыли имеет большое гигиеническое значение, так как от размера пылевых частиц, их удельного веса и формы зависит длительность пребывания пыли в воздухе и характер воздействия на органы дыхания.

В зависимости от дисперсности различают видимую, пыль размером более 10 мкм, микроскопическую - размером от 0,25 до 10 мкм, ультрамикроскопическую - менее 0,25 мкм.

Дисперсность аэрозолей определяет скорость оседания частиц во внешней среде. Мельчайшие частицы размером 0,01 - 0,1 мкм могут находиться в воздухе длительное время в состоянии броуновского движения. Более крупные оседают из воздуха со скоростью, обусловленной их размером и удельным весом. Скорость оседания крупных частиц определяется законом Ньютона (с ускорением силы тяжести.), мелких - от 0,1 до 100 мкм законом Стокса (с ускорением свободного падения).

В производственных условиях вследствие конвекционных токов, работы машин, вентиляционных установок воздух находится в подвижном состоянии, что мешает выпадению мельчайших частиц.

Размеры аэрозолей дезинтеграции зависят от твердости исходного вещества. Чем тверже вещество, подлежащее дезинтеграции, тем выше степень дисперсности и больше частиц в единице объема аэрозолей. Аэрозоли дезинтеграции малого диаметра и пылинки волокнистой формы быстрее укрупняются при наличии в воздухе водяных аэрозолей.

Аэрозоли конденсации образующиеся при металлургических процессах, при выплавке ферросплавов, конверторном переделе чугуна, выплавке стали легче подвергаются флоккуляции и оседанию конгломератов, чем аэрозоли дезинтеграции. Почти все частицы пыли окиси магния состоят из конгломератов, в то время как частицы кварцевой пыли даже мельчайших размеров конгломератов почти не образуют. Увлажнение воздуха путем распыления влаги способствует флоккуляции. В закрытых помещениях со временем происходит полное выпадение частиц.

Производственная пыль, как правило, полидисперсная, т. е. в воздухе встречаются одновременно пылевые частицы различных размеров. В любом образце пыли обычно число мелких пылевых частиц больше, чем крупных. В большинстве случаев до 60 - 80% частиц пыли имеют диаметр до 2 мкм, 10 - 20% - от 2 до 5 мкм и до 10% - свыше 10 мкм. Однако общий вес пылевых частиц от 2 мкм весьма незначителен и, как правило, не превышает 1 - 3% веса всего образца пыли. От степени дисперсности зависит общий процент задержки пылевых частиц в органах дыхания, а также уровень, на котором они оседают в дыхательных путях.

В легкие при дыхании проникает пыль, размером от 0,2 до 5 мкм. Более крупные частицы задерживаются в верхних дыхательных путях.

По мере уменьшения размеров частиц возрастает степень задержки их в глубоких отделах легких. Выведение пыли также зависит от размеров частиц. Крупные частицы удаляются из организма под влиянием мерцательных движений ресничек и слизи.

Дисперсность частиц имеет значение не только для элиминации пыли из легких. От величины частиц зависит, степень фиброгенного действия пыли. С повышением дисперсности степень биологической агрессивности пыли увеличивается до определенного проделала, а затем уменьшается. Наибольшей фиброгенной активностью обладают аэрозоли дезинтеграции с размером пылинок от 1 – 2 до 5 мкм и аэрозоли конденсации с частицами менее 0,3 – 0,4 мкм. В этиологии пылевых бронхитов наименее активны пылевые частицы свыше 5 мкм. Уменьшение фиброгенности аэрозоля конденсации двуокиси кремния с размером частиц 0,05 мкм и менее объясняется тем, что скорость выведения его из легких опережает темпы проявления цитотоксичности.

Исследованиями Е. В. Хухриной показано, что степень фиброгенной опасности пыли зависит от ее массы, поступившей в организм, и от дисперсности. При неодинаковой массе пыли и различной дисперсности наиболее опасна пыль с преобладанием пылевых частиц размером 1 – 2 мкм.

По-видимому, большая площадь соприкосновения мелких пылевых частиц с тканью легкого и большие их количества обусловливают более выраженную ответную реакцию организма.

С повышением дисперсности пыли увеличивается поверхность частиц (отношение поверхности частиц к их массе), повышается ее химическая активность и сорбционная способность. Пылевые частицы сорбируют своей поверхностью газы, пары, радиоактивные вещества, ионы, свободные радикалы и др. Так, пыль доменного газа сорбирует оксид углерода, угольная пыль – молекулы газов СО2, СО, метана. Вдыxaниe с пылью токсических веществ усиливает вредное действие пыли. Действие пыли на организм усиливается благодаря адсорбции на ней свободных радикалов, обладающих способностью к цепным реакциям и весьма высокой химической активностью. Свободные радикалы образуются при процессах горения, под действием радиоактивных излучений и в результате фотохимического действия света. Пылинки сорбируют из воздуха ионы, что уменьшает отрицательную ионизацию воздуха.

Важным свойством пылей является их воспламеняемость и взрывоопасность. Пылевые частицы, сорбируя кислород воздуха, становятся легко воспламеняющимися при наличии источников огня. Известны взрывы каменноугольной, пробковой, сахарной, мучной пыли. Способностью взрываться и воспламеняться при наличии открытого огня обладают также крахмальная, сажевая, алюминиевая, цинковая и некоторые другие виды пылей. Для того чтобы произошел взрыв и воспламенение, требуется образование пылевого облака достаточной концентрации и наличие открытого источника огня. Образование пылевого облака может происходить постепенно в результате накопления пыли в воздухе из источника образования пыли и поднятия осевшей пыли. В связи с этим на объектах, где возможно образование взрывоопасной и воспламеняющейся пыли, необходимо следить за своевременным удалением ее с оборудования, ограждений, пола, перекрытий и т. д. Для различных пылей взрывоопасная концентрация вещества неодинакова. Для пыли крахмальной, алюминиевой и серной минимальной взрывоопасной концентрацией является 7 г/м3 воздуха, для сахарной - 10,3 г/м3.

Значительные концентрации пыли снижают видимость вследствие поглощения светового потока плотными частицами и рассеяния света.

Форма пылинок влияет на поведение в воздухе, при этом частицы неправильной формы (аэрозоли дезинтеграции) способны более длительное время сохраняться в воздухе.

Аэрозоли конденсации металлов со значительным удельным весом, имеющие форму, близкую к шару или кубу, легко оседают из воздуха, если размер их (по диаметру или стороне) превышает 5 – 10 мкм. Частицы круглой формы не только быстрее оседают, но и легче проникают в легочную ткань. От размеров формы частиц зависит реакция организма, например возникновение литейной лихорадки в производстве цинка. Частицы пыли угля продолговатой формы дольше удерживаются в воздухе, даже если размер их равен 20 мкм. Пылевые частицы слюды, имеющие пластинчатую форму, и пыль стеклянного волокна, имеющая игольчатую форму, могут длительно витать в воздухе, даже если размер их равен 50 мкм и более. Нитевидные частицы асбеста, хлопка, пеньки и др. практически не оседают из воздуха, даже если длина их превышает сотни и тысячи микрон. Пыль хлопка, льна, асбеста, слюды, угля раздражает слизистые оболочки верхних дыхательных путей; волокнистые пыли плохо фагоцитируются. Игольчатая пыль стекловолокна раздражает кожу, вызывает зуд. Форма и консистенция теряют свое значение при высокой дисперсности пыли.

Пыль характеризуется совокупностью свойств, определяющих поведение ее в воздухе, превращение, превращение и действие на организм человека. Из различных свойств пыли наибольшее значение имеют химический состав, растворимость, дисперсность, взрывоопасность, форма частиц, электрозаряженность, адсорбционные свойства.

Химический состав пыли . В зависимости от состава пыль может оказывать на организм фиброгенное, раздражающее, токсическое, аллергическое действие.

Пыль некоторых веществ и материалов (стекловолокна, слюды, и др.) оказывает раздражающее действие на верхние дыхательные пути, слизистую оболочку глаз и кожи.

Пыль токсичных веществ (свинца, хрома, бериллия и др.), попадая через легкие в организм человека, оказывает характерное для них токсическое действие в зависимости от их физико-химических свойств.

Фиброгенным называют такое действие пыли, при котором в легких происходит разрастание соединительной ткани, разрушающее нормальное строение и функции органа.

Очень высокой фиброгенной активностью обладает диоксид кремния или кремнезем. После кислорода кремний является наиболее распространенным элементом на земле.

Растворимость пыли , зависящая от ее химического состава, может иметь как положительное, так и отрицательное гигиеническое значение. Если пыль не токсична, как, например, сахарная, то хорошая растворяемость такой пыли - благоприятный фактор, который способствует быстрому удалению ее из легких. В случае токсичной пыли (никеля, бериллия)хорошая растворимость сказывается отрицательно, так как в этом случае токсичные вещества попадают в кровь и приводят к быстрому развитию отравления.

Нерастворимая, в частности, волокнистая пыль надолго задерживается слизистой оболочкой дыхательных путей, нередко приводя к патологическому состоянию.

Дисперсность пыли имеет большое гигиеническое значение, так как от размера пылевых частиц зависит длительность пребывания пыли в воздухе и характер воздействия на органы дыхания. В легкие при вдыхании проникает пыль размером от 0,2 до 5 мкм. Более крупные пылинки задерживаются слизистой оболочкой верхних дыхательных путей, а более мелкие - выдыхаются. От величины частиц зависит степень фиброгенного действия пыли. С повышением дисперсности степень биологической агрессивности пыли увеличивается до определенного предела, а затем уменьшается. Наибольшей фиброгенной активностью обладают аэрозоли дезинтеграции с размером пылинок от 1…2 до 5 мкм и аэрозоли конденсации с частицами менее 0,3…0,4 мкм.

Взрывоопасность пыли является важнейшим свойством некоторых пылей. Пылевые частицы, сорбируя кислород воздуха, становятся легко воспламеняющимися при наличии источников зажигания. Известны взрывы каменноугольной, сахарной и мучной пыли. Способностью взрываться и воспламеняться при наличии источника зажигания обладают также крахмал, сажевая, алюминиевая, цинковая и некоторые другие виды пылей.

Для различны пылей взрывоопасная концентрация вещества неодинакова. Для пыли крахмальной, алюминиевой и серной минимальной взрывоопасной концентрацией является 7 г/мі воздуха, для сахарной - 10,3 г/мі .

Кроме того значительные концентрации пыли в воздухе снижают видимость вследствие поглощения светового потока плотными частицами и рассеяния света.

Форма пылинок влияет на устойчивость аэрозоля в воздухе и поведение в организме. Форма пылевых частиц, образующихся в производственных условиях, может быть различной: сферической, плоской, волокнистой, оскольчатой, игольчатой и др.

При образовании аэрозолей конденсации пылинки большей частью имеют округлую форму, а в составе аэрозолей дезинтеграции - неправильную многоугольную форму. Частицы сферической формы быстрее выпадают из воздуха, но и легче проникают в легочную ткань. Пылевые частицы слюды, имеющие пластинчатую форму, могут длительно витать в воздухе, даже если размер их равен 50 мкм и более. Нитевидные частицы асбеста, хлопка, пеньки и др. практически не оседают из воздуха, даже если длина их превышает сотни и тысячи микрон. Пылинки стекловолокна, асбеста и др., имеющие острые края, попадая на слизистые оболочки верхних дыхательных путей, глаз и кожу, могут оказывать травмирующее и раздражающее действие.

Электрозаряженность пылевых частиц влияет на устойчивость аэрозоля и его биологическую активность. В момент образования пыли (бурение, дробление, измельчение твердых веществ) большинство частиц (85 - 95%) приобретает электрический заряд обоих знаков - положительный и отрицательный. Часть пыли заряжается за счет адсорбции ионов из воздуха, а также в результате трения частиц в пылевом потоке. Величина наведенных зарядов различна и зависит от размеров, условий образования и массы частиц. Наличие разноименно заряженных частиц пыли приводит к укрупнению и выпадению частиц пыли из воздуха. Установлено, что пылинки, несущие электрический заряд, несколько дольше задерживаются в организме. Аэрозоли дезинтеграции имеют большую величину заряда, чем аэрозоли конденсации.

Адсорбционные свойства пыли находятся в зависимости от дисперсности и суммарной поверхности. Чем меньше раздроблено вещество, тем больше его суммарная поверхность и адсорбционная активность.

и их гигиеническая оценка

Гигиеническое значение промышленных пылей обусловливается их физическими и химическими свойствами, из которых наиболее важными являются дисперсность (размер пылевых частиц), формы пыли, электрический заряд, растворимость и химический состав.

От дисперсности пыли зависит как длительность пребывания пылевых частиц в воздухе, так и глубина проникновения в дыхательные пути, физико-химическая активность, электрический заряд пылевых частиц и другие свойства.

а. Дисперсность и поведение пылевых частиц в воздухе

Видимые пылевые частицы размером более 200 мк, подчиняясь закону тяготения, не испытывают большого сопротивления воздуха и быстро оседают с возрастающим ускорением. Пылевые частицы размером менее 200 мк и до 0,1 мк (микроскопические), испытывая сопротивление воздуха, оседают с постоянной незначительной скоростью, измеряемой в миллиметрах или сантиметрах в час.

Частицы пыли менее 0,1 мк (ультрамикроскопические) практически не оседают, находясь в броуновском движении.

Таким образом, чем меньше размер пылевых частиц, тем дольше они задерживаются взвешенными в воздухе, следовательно, тем больше вероятность попадания их в дыхательные пути.

Некоторые изменения скорости оседания пылевых частиц возникают в процессе флокуляции (укрупнения частиц). Это имеет значение в основном для пылей конденсации, частицы которых даже в неподвижном воздухе, благодаря энергичному движению часто сталкиваются друг с другом, агрегируются и выпадают в виде хлопьев. Пыли дезинтеграции не поддаются агрегированию главные образом вследствие относительно больших размеров частиц. Увлажнение воздуха оказывает эффективное влияние на флокуляцию лишь в том случае, если оно интенсивное.

б. Форма пылевых частиц

Как отмечалось ранее, частицы пылей дезинтеграции имеют неправильную форму, представляют собой обломки в виде пластинок, глыбок, многогранников, вытянутых волокон с острыми зазубринами, иногда со сглаженными краями.

Пыли конденсации представляют собой чаще всего рыхлые агрегаты, состоящие из кристаллов или частиц шарообразной формы. От формы пылевой частицы зависит скорость ее оседания. Частицы неправильной формы оседают медленно, так как они падают всегда в положении наибольшей своей поверхности, встречающей наибольшее сопротивление воздуха.

в. Электрические свойства пыли

Частицы пыли, взвешенные в воздухе, несут как положительный, так и отрицательный заряды, независимо от химических свойств вещества, из которого они состоят.

Почти все пылевые частицы имеют заряд, причем количество частиц с отрицательным и положительным зарядом примерно одинаково. Пылевые частицы больших размеров могут иметь несколько элементарных зарядов, а малые - обычно один элементарный заряд.

Биологическое и гигиеническое значение электрозаряженности пыли почти не изучено. Имеются сведения о том, что процент задержки в дыхательных путях электрозаряженной пыли в 2-3 раза больше, чем нейтральной. Вероятно, поэтому характер заряда может иметь значение для вывода пыли из организма. Возможно также, что знак заряда играет определенную роль при осаждении пыли из воздуха распыленной водой, поскольку капли воды тоже несут на себе электрозаряд.

г. Химический состав пыли

Для гигиенической оценки пыли важно знать ее химический состав, от которого зависит биологическая активность, в частности фиброгенное (перерождение легочной ткани в соединительную), аллергенное, токсическое и раздражающее действие. Фиброгенность пыли зависит главным образом от содержания в ней свободной двуокиси кремния. Пыль, образующаяся при производстве огнеупорного кирпича, содержит 98\% свободной двуокиси кремния; формовочная земля в чугунолитейных цехах - 60-80\%; железная руда - до 30\%, вмещающие ее породы - кварцит - до 70\%; почти все породы угольных пластов Донбасса содержат более 10\% свободной двуокиси кремния. Чем больше содержание в пыли двуокиси кремния, тем она более агрессивна.

Многие виды пыли обладают аллергенными свойствами, вызывая такие заболевания, как носовая и бронхиальная астма. К аллергенам относятся, например, пыль канифоли, кожи, льна, муки, пихты, рисовой муки, солоны, сосны, сухих спор хлебной головни, шерсти, шелка, хрома. Известно, что к аллергенам существует индивидуальная чувствительность, поэтому не все, имеющие дело с указанными выше видами пыли, заболевают носовой или бронхиальной астмой.

д. Растворимость пыли

Растворимость пыли в воде и тканевых жидкостях может иметь положительное и отрицательное значение. Если пыль не токсична и действие ее на ткань организма сводится к механическому раздражению, хорошая растворимость такой пыли является благоприятным факторов, способствующим быстрому удалению ее из легких. В том случае, если пыль токсична, хорошая ее растворимость является отрицательным факторов.

е. Удельная поверхность пыли и физико-химическая активность

Физико-химическая активность пыли в большой степени зависит от размера ее частиц, что объясняется значительным увеличением удельной поверхности с уменьшением размера пылинок. В этом легко убедиться не следующем примере. Раздробление 1 см3 твердого тела до частиц размером 0,1 мк увеличивает общую поверхность с 6 до 600 000 см2, т. е. в 100 000 раз. Такое увеличение поверхности повышает адсорбционную способность раздробленного вещества к газовом молекулам. Например, пыль доменного газа сорбирующая оксид углерода. В спокойном состоянии сорбированный оксид углерода пыли не выделяется, при перелопачивании же она десорбируется в количестве, способном вызвать острое отравление.

Увеличение удельной поверхности мелких частиц связано с повышением их химической активности. В связи с этим пыль приобретает свойства взрывчатости. Активная сорбция кислорода пылевыми частицами делает их легковоспламеняющимися при наличии открытого огня. Взрывчатыми свойствами может обладать любая пыль, но особенно взрывоопасны органические ее виды. Хорошо известны взрывы каменноугольной, пробковой, сахарной, мучной пыли. Опасность взрыва зависит от концентрации пыли, ее дисперсности, содержания в ней летучих веществ зольности (наличия неорганических веществ), влажности. Особенно взрывоопасна каменноугольная пыль, содержащая значительное количество органических летучих веществ.

Производственная пыль

В настоящее время борьба с пылью, которая является наиболее распространенным неблагоприятным фактором производственной среды, представляется чрезвычайно актуальной проблемой, стоящей перед медициной труда в целом и, в том числе, гигиенической наукой. Огромное число технологических процессов и операций в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве сопровождаются образованием и выделением пыли, а ее воздействию подвергаются большие контингенты работающих.

Характеристика пыли

Знание происхождения и условий образования производственной пыли, ее физико-химических свойств и особенностей действия на организм человека имеют важное значение не только в оздоровлении условий труда работающих контингентов, но и в последующей диагностике и лечении заболеваний органов дыхания, а также разработке комплексных инженерно-технических и санитарно-гигиенических профилактических мероприятий.

Пыль - это взвешенные в воздухе, медленно оседающие твердые частицы, размерами от нескольких десятков до долей мкм. Пыль представляет собой аэрозоль, т.е. дисперсную систему, в которой дисперсной фазой являются твердые частицы, а дисперсионной средой - воздух.

Наиболее широко используется классификация пыли по способу образования, по происхождению, дисперсности и характеру действия (Таблица № 18).

Таблица № 18. Классификация аэрозолей

Аэрозоль дезинтеграции образуется в результате механического измельчения твердых материалов при взрыве, дроблении, помоле; аэрозоль конденсации образуется при возгонке твердых веществ при использовании электрогазосварки, газорезки, плавки металла и др., вследствие охлаждения и конденсации паров металлов и неметаллов.

Органическая пыль может быть животного или растительного происхождения (шерстяная, комбикормовая, костяная, древесная, хлопковая, льняная и др.); неорганическая пыль может быть минеральной и металлической (кварцевая, силикатная, цементная, цинковая, железная, медная, свинцовая и др.); смешанная пыль широко встречается в металлургической, горнодобывающей и химической промышленности; искусственная пыль (пыль резины, смол, красителей, пластмасс и др.) характерна для предприятий нефтехимической, лакокрасочной и других видов промышленного производства.

Первостепенное значение для гигиенической характеристики производственной пыли имеет размер частиц или степень дисперсности аэрозолей, определяющих не только скорость оседания пыли, но и ее задержку и глубину проникновения в органы дыхания. По дисперсности пыль разделяется на мелкодисперсную и ультрамикроскопическую (размер частиц пыли до 0,25 мкм); среднедисперсную или микроскопическую (размер от 0,25 до 10 мкм); крупнодисперсную (размером свыше 10 мкм).

Физические, физико-химические и химические свойства пыли во многом определяют характер ее токсического, раздражающего и фиброгенного действия на организм человека. Основную роль в характере общетоксического и специфического действия пыли играют не только ее концентрация в воздухе рабочей зоны или атмосферном воздухе, но и плотность и форма частиц пыли, ее адсорбционные свойства, растворимость частиц пыли и электрозаряженность.

Производственные аэрозоли, по своему повреждающему результирующему воздействию, можно разделить на аэрозоли преимущественно фиброгенного действия (АПФД) и аэрозоли, обладающие преимущественно общетоксическим, раздражающим, канцерогенным и мутагенным действием. Согласно классификации (1996 г.), в зависимости от пневмофиброгенной активности пыли, пневмокониозы разделены на три группы: пневмокониозы от воздействия высокофиброгенной и умереннофиброгенной пыли; пневмокониозы от воздействия слабофиброгенной пыли; пневмокониозы, обусловленные воздействием аэрозолей токсикоаллергенного действия.

Влияние пыли на организм

Экспериментальными и клиническими наблюдениями получено огромное количество научных данных, касающихся патогенеза действия пыли на живой организм. Существует несколько теорий механизма действия пыли - механическая, токсико-химическая, «коллоидная», биологическая и ряд других. В основе этих теорий лежит то, что ведущую роль в развитии пылевых заболеваний легких играют макрофаги, фагоцитирующие пылевые частицы, содержащие свободную двуокись кремния (SiO2).

Двустадийность механизмов развития пылевой патологии заключается в повреждении пылевыми частицами фагоцитирующих клеточных элементов и, в последующем, токсическом действии продуктов жизнедеятельности и разрушения макрофагов на легочную ткань.

Клинико-морфологическими исследованиями доказано, что фиброгенная пыль способна вызывать в органах дыхания заболевания со стороны верхних дыхательных путей, формирование узелковых и диффузно-склеротических форм легочного пылевого фиброза - пневмокониоза и хронического бронхита.

Согласно этиологического признака, выделены следующие формы пневмокониоза: силикоз, развивающийся вследствие вдыхания пыли, содержащей свободный диоксид кремния; силикатозы, возникающие при попадании в легкие пыли, в которых двуокись кремния находится в связанном состоянии с другими соединениями (асбестоз, талькоз, поливиноз, неференоз и др.); карбокониозы, обусловленные воздействием углеродсодержащих видов пыли (каменного угля, кокса, сажи, графита); металлокониозы, развивающие под воздействием пыли металлов и их окислов (бериллиоз, сидероз, алюминоз, баритоз, станиоз и др.); пневмокониозы, развивающиеся вследствие вдыхания органической пыли животного, растительного и синтетического происхождения (биссиноз, багасоз, микоз и др.); пневмокониозы, обусловленные воздействием смешанной пыли, содержащей свободную двуокись кремния (антракосиликоз, сидеросиликоз, силико-силикатоз) и не содержащие ее или с незначительным содержанием.

Механизмы патологических реакций, развивающиеся в организме при воздействии пыли металлов, смешанной и органической пыли, имеют ряд особенностей. Так, при вдыхании пыли металлов, обладающих токсическими свойствами, параллельно развитию фиброза в легочной ткани, выявляются симптомы хронической интоксикации. Пневмокониозы, возникшие при влиянии смешанной пыли, характеризуются преимущественно интерстициальными изменениями со стороны легочной ткани, возможно развитие узелковых форм фиброза.

Пневмокониозы, возникшие при воздействии органической пыли, отличаются умеренно выраженным легочным фиброзом, сочетающимся с аллергическими, бронхоспастическими и воспалительными изменениями бронхо-легочной системы. Следует отметить более легкое клиническое течение указанных выше форм пневмокониозов, чем при силикозе.

Кроме силикоза и пневмокониозов, под воздействием промышленной пыли могут развиваться хронические бронхиты, пневмонии, астматические риниты и бронхиальная астма. Отдельные виды фиброгенной пыли могут приводить к развитию злокачественных новообразований. Так, длительное вдыхание пыли асбеста сопровождается не только развитием пылевого фиброза (асбестоза), но и развитием опухоли плевры (мезателиомы) и рака бронхов. Раздражающее, сенсибилизирующее и фотодинамическое действие пыли приводит к развитию аллергических дерматитов, экземы, фолликулитов.

Пыль может оказывать влияние на орган зрения и приводить к воспалительным процессам в конъюнктиве (конъюнктивиты), а в некоторых случаях и к развитию катаракты.

Неблагоприятные микроклиматические условия, воздействие ряда биологических и физических факторов производственной среды способны потенцировать неблагоприятное влияние пылевого фактора на организм и приводить к развитию заболеваний со стороны органов дыхания.

Гигиеническое нормирование пыли. Методическими указаниями «Измерение концентраций аэрозолей преимущественно фиброгенного действия» № 4436-87 регламентировано измерение концентраций производственной пыли, гигиенические нормативы содержания которой установлены по гравиметрическим (весовым) показателям, выраженным в миллиграммах на кубический метр (мг/м).

Для аэрозолей преимущественно фиброгенного действия, содержащих свободную двуокись кремния, гигиенический регламент (ПДК) для воздуха рабочей зоны составляет - 1 мг/м (при содержании SiO2 10% и более) и 2 мг/м3 (при содержании SiO2 менее 10%). Для других видов пыли ПДК в воздухе рабочей зоны установлены от 2 до 10 мг/м3. Для пыли, содержащей природный асбест, средне-сменная концентрация составляет 0,5 мг/м, а максимально разовая концентрация -2.0 мг/м. В настоящее время утверждены предельно допустимые концентрации для более 100 видов пыли, оказывающих фиброгенное действие.