Патологических проявлений в органах дыхания

Производственная пыль

В промышленности, на транспорте и в сельском хозяйстве значительное число работ и операций сопровождается образованием и выделением пыли. Производственной пылью называют витающие в воздухе рабочей зоны продолжительное время и медленно оседающие твердые мелкие частицы размером от нескольких десятков до долей микрометра. Пыль в смеси с газом или паром принято называть аэрозолем, имея в виду, что пар, газ (воздух) является дисперсионной средой, а твердые частицы – дисперсной фазой. Производственную пыль классифицируют по способу образования, происхождению, размерам частиц, табл. 2.2.

Таблица 2.2

Классификация производственной пыли

Характер и выраженность вредного действия зависят прежде всего от химического состава пыли, который определяется главным образом ее происхождением. Исключительно важное значение имеет также классификация пыли по размеру пылевых частиц (дисперсность). Дисперсность аэрозоля тем выше, чем мельче частицы пыли. Она определяет устойчивость частиц в воздухе и глубину проникания в органы дыхания.

Важными характеристиками пыли являются: медианный диаметр (δ₅₀, мкм), скорость витания (W, см/сек), удельная поверхность (S, см²/г или см²/см³), дисперсный (зерновой, гранулометрический) состав пыли и ее степень дисперсности.

Медианный диаметр δ₅₀ пыли, его еще называют медиана распределения массы частиц, – это размер частиц данной пыли, при котором масса всех частиц мельче или крупнее δ₅₀ составляет 50%.

Скорость W витания – скорость вертикально восходящего потока воздуха, численно равная скорости падения частиц в спокойной воздушной среде.

Удельная поверхность S – отношение поверхности частиц к их массе или объему.

Дисперсный состав пыли – характеристика состава пыли по размерам или скорости оседания. Он показывает, какую долю по массе, объёму, поверхности или числу частиц составляют частицы в любом диапазоне их размеров или скорости оседания. Обычно дисперсный состав пыли выражают в микронах и подразделяют на фракции размерами: 0—5; 5—10; 10—20; 20—40; 40—60 и более 60 мкм.

Степень дисперсности пыли – качественный показатель, характеризующий «тонкость» дисперсной фазы пыли.

Пыль как производственная вредность

На железнодорожном транспорте образование пыли происходит при многочисленных операциях. При деповском и заводском ремонте подвижного состава пыль образуется при очистке поверхностей перед покраской, при сварочных работах, в литейных цехах и участках – при изготовлении формовочных смесей, набивке опок, обрубке и обдирке литья, обточке, шлифовке и полировке заготовок, пескоструйной очистке изделий, при переработке полимеров, в деревообрабатывающих цехах, на щебеночных заводах и карьерах, в дробильно-сортировочных цехах, при работе путевых строительных машин (очистка и укладка щебня), при обслуживании пассажирских вагонов (уборка, обеспечение пассажиров постельными принадлежностями) и т. д.

Вредное влияние производственной пыли на здоровье работающих зависит от многих факторов. К ним в первую очередь относятся физико-химические свойства, размеры и форма пылевых частиц, концентрация пыли в воздухе, длительность действия в течение смены и профессионального стажа, временное влияние других факторов среды и трудовой деятельности. Например, усиление легочной вентиляции при повышенной температуре воздуха или выполнении тяжелого физического труда ведет к увеличению поступления пыли в организм. Одновременное влияние радиоактивных аэрозолей, загазованности воздуха может вызвать сочетанное действие на организм. В реакции организма на действие пыли имеют индивидуальные различия, которые зависят от фильтрующих свойств воздухоносных путей, иммунобиологической сопротивляемости и др.

Кроме гигиенического значения, пылевыделение имеет и другие отрицательные стороны: оно наносит экономический урон, ускоряя износ оборудования и ведя к потере ценных материалов, ухудшает общесанитарное состояние производственной среды, в частности уменьшает освещенность вследствие загрязнения окон и осветительной арматуры. Некоторые виды пылей могут создавать условия для возникновения взрывов и пожаров.

Существенное гигиеническое значение имеют физико-химические свойства пылей: химический состав и растворимость пылей, дисперсность, форма частиц, их твердость, структура (кристаллическая, аморфная), электрозаряженность, адсорбционные свойства, плотность вещества.

Химический состав определяет многообразие характера действия пылей на организм. Специфическое влияние пыли проявляется прежде всего при ее вдыхании, меньшее значение имеет заглатывание со слюной, слизью. Вдыхание пыли может вызвать преимущественное поражение органов дыхания – бронхит, пневмокониоз (от лат. pneumon – легкое, conia – пыль) или развитие общих реакций (интоксикация, аллергия). Некоторые пыли обладают канцерогенными свойствами. Неспецифическое действие пыли проявляется в заболеваниях верхних дыхательных путей, слизистой оболочки глаз, кожных покровов. Вдыхание пыли может способствовать возникновению пневмонии, туберкулеза, рака легких.

По химическому составу опасны в отношении развития пневмокониоза такие виды пылей, как пыль двуокиси кремния (в особенности ее кристаллические модификации), силикатов (соли кремниевой кислоты), угольная, некоторых металлов (алюминий и др.) и смешанные виды пылей, например, минерально-металлические. Эти виды пылей практически нерастворимы, при вдыхании задерживаются в глубоких отделах дыхательного тракта и вызывают патологию, в которой ведущее значение имеет образование в легких соединительной ткани, то есть развитие фиброзных изменений. С этой точки зрения наиболее агрессивна пыль свободной кристаллической двуокиси кремния – кварца и других модификаций. Агрессивность фиброгенных пылей не находится в прямой зависимости от их растворимости. Например, растворимость аморфного кремния выше, чем кварца, но фиброгенная активность последнего намного больше.

Наибольшей фиброгенной активностью обладают аэрозоли дезинтеграции с размером пылинок до 5 мкм и более всего размером 1—2 мкм и аэрозоли конденсации с частицами менее 0,3—0,4 мкм, наиболее глубоко проникающие и задерживающиеся в легких.

Растворимые пыли, задерживаясь в дыхательном тракте, всасываются, попадают в кровь, и последующее влияние на организм зависит от их химического состава.

Форма пылевых частиц может быть различной: сферической, плоской, неправильной. При образовании аэрозолей конденсации пылинки большей частью имеют округлую форму, а в составе аэрозолей дезинтеграции – неправильную — многоугольную, плоскую форму. Форма частиц влияет на устойчивость аэрозоля и поведение в организме. Частицы сферической формы быстрее выпадают из воздуха, легче проникают в легочную ткань и лучше фагоцитируются (захватываются и поглощаются особыми клетками организма человека). Существует опасность микротравматизации клеток эпителия верхних дыхательных путей при вдыхании таких видов пылей, как пыль стекловолокна, слюды и др. При попадании их на кожу, слизистую оболочку глаза они оказывают раздражающее действие.

Твердость пылевых частиц не играет существенной роли в определении их вредности. Например, пыль очень твердых веществ, таких, как корунд и карборунд, менее вредна, чем пыль кварца, который менее тверд. Известна также агрессивность пыли такого мягкого минерала, как тальк.

Структура пылевых частиц оказывает влияние на фиброгенную активность. Например, аморфная двуокись кремния менее вредна, чем кристаллическая, а разновидности кристаллической двуокиси кремния – кварц, кристобалит, тридимит, имеющие одинаковую химическую формулу при разной структуре кристаллов, отличаются по своей фиброгенной активности. Это, по-видимому, связано с разной физико-химической активностью поверхности кристаллов.

Электрозаряженность пылевых частиц влияет на устойчивость аэрозоля и биологическую его активность. Заряженная пыль по сравнению с нейтральной в два раза интенсивнее задерживается в легких человека. Причем частицы пыли с положительным знаком заряда более агрессивны и оседают в дыхательных путях гораздо легче, чем отрицательно заряженные.

Адсорбционные свойства пылевых частиц могут быть причиной поступления с пылью газообразных токсических веществ, иногда обладающих раздражающими свойствами. Запыленность воздушной среды может способствовать повышенному содержанию биологически вредных веществ (болезнетворных микробов и грибов).

Профессиональным заболеванием в результате действия пыли на организм являются пневмокониозы. Среди них выделены такие формы, как силикоз, силикатоз и др. Силикоз – частная и характерная форма пневмокониоза, развивающаяся при действии пыли свободной двуокиси кремния – SiO₂. Силикатоз – пневмокониоз, возникающий при вдыхании пыли солей кремниевой кислоты, антракоз – при вдыхании угольной пыли. Пневмокониоз может развиться также при попадании в органы дыхания пыли некоторых металлов, например алюминия, железа, пылей смешанного состава. Среди последних наиболее распространена смесь угля и двуокиси кремния, вызывающая антракосиликоз.

При вдыхании запыленного воздуха более крупные пылевые частицы задерживаются в верхних дыхательных путях, средние (в основном размером до 5 мкм) и мелкие попадают в глубокие отделы дыхательного тракта. Количество задержанной в организме пыли возрастает при углублении дыхания, например, в случае выполнения тяжелой физической работы, а также с возрастанием концентрации пыли в воздухе. Силикоз – наиболее частая форма пневмокониоза. Развивается он обычно при стаже работы 5 лет и более у работающих в условиях высокой запыленности, нередко при выполнении тяжелого физического труда.

У всех видов пневмокониозов имеются общие черты, а также специфические особенности. Общим является развитие пылевого катарального бронхита, бронхоспазма и возникновению фиброза (разрастание соединительной ткани взамен легочной).

Поступление в легкие инородных тел в виде пылевых частиц ведет к механической травматизации ткани: гиперсекреции слизистой бронхов, развитию хронической пневмонии. Эти явления сопровождаются расстройством функции внешнего дыхания в результате бронхоспазма и нарушения бронхиальной проходимости. Поражение нервных элементов в легких – рецепторов, волокон, узлов – ведет к перестройке центральной регуляции дыхания. Механическое повреждение легочной ткани пылевыми частицами не является решающим фактором, хотя исключить его полностью нельзя.

Активность пыли кварца зависит от кристаллической структуры и свойств поверхности кристаллов, их способности адсорбировать белки. В легочной ткани формируются силикотические узелки, формируется соединительная ткань, уменьшается дыхательная поверхность легких. Появляются жалобы на одышку, кашель, боль в груди, в ранних стадиях симптомы слабо выражены, а одышка возникает лишь при физических нагрузках. При выраженных формах заболевания, когда усиливается дыхательная недостаточность, одышка появляется при обычной работе и даже в покое, а жалобы на покалывание в области лопаток и под ними приобретают постоянный характер, появляется чувство давления в грудной клетке.

Самым характерным и объективным признаком служат рентгенологические проявления силикоза, которые положены в основу определения стадии заболевания.

При I стадии силикоза на рентгенограмме единичные силикотические узелки – самый характерный признак болезни – почти не видны невооруженным глазом. Диаметр узелков менее 1 мм, располагаются они по ходу бронхов и сосудов.

Для II стадии силикоза свойственна более выраженная рентгенологическая картина: нарастает деформация сосудисто-бронхиального рисунка, возникают многочисленные мелкопятнистые неправильной формы тени размером 2—4 мм, между ними располагаются силикотические узелки округлой формы с четкими контурами.

В III стадии силикоза узелки увеличены, густо расположены, на отдельных участках сливаются в более крупные узлы, а при так называемой опухолевидной форме могут формироваться массивные тени. Выявляется нарушение проходимости бронхов. В этой стадии склерозирование легочной ткани ведет к грубой деформации корней легких, смещению трахеи и других органов.

Наряду с поражением органов дыхания при силикозе большие изменения выявляются в сердечно-сосудистой системе, постепенно развивается сердечная недостаточность по типу хронического «легочного сердца»: поражение правого желудочка сердца на почве заболевания системы внешнего дыхания с последующим расширением сердца преимущественно вправо, учащение пульса, появление одышки, периферических отеков. Уже в ранних стадиях болезни нарушается секреторная функция желудочно-кишечного тракта с угнетением активности пищеварительных ферментов. Изменяется обмен веществ, появляются изменения в центральной и вегетативной нервной системе.

Среди осложнений силикоза, кроме «легочного сердца», встречаются пневмонии, астмоидный бронхит, бронхиальная астма. Силикоз поздних стадий нередко осложняется туберкулезом, что приводит к смешанной форме заболевания – силикотуберкулезу. Силикозу свойственно прогрессирование даже в случае прекращения контакта с пылью, но особенно это относится к силикотуберкулезу, который обычно диагностируется в терминальной (конечной) стадии заболевания.

Наряду с силикозом встречаются и другие формы пневмокониозов. Заболевание органов дыхания могут вызвать асбестовая, тальковая, апатитовая и другие виды пылей силикатов. Эти формы пневмокониоза развиваются в более поздние сроки, менее склонны к прогрессированию и осложнению. Одна из наиболее агрессивных форм силикатозов – асбестоз – в поздних стадиях может осложниться развитием рака легких (в 15—20% случаев). Активность пыли асбеста объясняется как механическим повреждением тканей пылевыми частицами с острыми краями, так и химическим (канцерогенным) действием (не все виды асбестовой пыли одинаково активны). Асбест – канцерогенное вещество, может вызвать онкологическое заболевание при длительности воздействия 25—30 лет.

Производственная пыль может быть причиной возникновения не только пневмокониоза, но и других заболеваний дыхательного тракта, кожи и слизистых оболочек. К ним относятся: пылевой бронхит, бронхиальная астма (возникает от воздействия древесной, мучной пыли, пыли некоторых органических соединений), пневмонии (от томасшлаковой пыли, пыли марганцевых соединений), поражения слизистой носа и носоглотки (от пыли цемента, хромовых соединений), конъюнктивиты, кожные поражения – шелушение, огрубение, угри, фурункулез, а иногда экземы, дерматиты (от древесной, зерновой, волосяной пыли и др.).

Профилактика пылевых заболеваний

Мероприятия по предупреждению заболеваний, обусловленных воздействием пыли на работника, должны быть комплексными и включать меры законодательного, технологического, санитарно-технического, медико-профилактического характера.

Трудовое законодательство (ст. 211, 212, 215 ТК РФ) устанавливает правила, процедуры и критерии, направленные на сохранение жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности. Обязанностью работодателя является организация контроля за состоянием условий труда на рабочих местах, обеспечение работников средствами индивидуальной защиты и контроль за правильностью их использования, проведение аттестации рабочих мест на соответствие требованиям охраны труда с последующей сертификацией организации работ по охране труда.

Устранение образования пыли на рабочих местах путем изменения технологии производства, комплексная механизация и автоматизация труда – основной путь профилактики пылевых заболеваний.

Технологические мероприятия наиболее эффективны в борьбе с образованием и распространением пыли. К ним относятся устранение пыли в источнике возникновения, внедрение непрерывной технологии, при которой устраняются ручные операции, механизация работ в сочетании с герметизацией оборудования и дистанционным управлением. Герметизация технологического оборудования надежно решет вопросы борьбы с появлением пыли на рабочих местах.

Очень важны меры по рационализации отдельных производственных процессов. Так, в горнорудной и угольной промышленности внедрение мокрого бурения (бурение с промывкой канала водой) явилось радикальным путем борьбы с запыленностью воздуха. Пылеосаждение возрастает при добавлении к воде некоторых веществ – так называемых смачивателей. При мокром бурении пыль в момент ее образования увлажняется, осаждается водой и не поступает в воздух. Хороший эффект достигается при предварительном нагнетании воды в угольный пласт, увлажнении стенок выработок, разбрызгивании воды и других аналогичных мерах.

Радикальным средством пылеподавления являются размол сырьевых материалов во влажном состоянии, подача пара в зону пылеобразования. Замена пескоструйной очистки литья дробеструйной или гидроочисткой, очисткой с помощью кислот полностью исключает опасность возникновения силикоза у работников.

Частыми видами работ, при которых наблюдается интенсивное загрязнение воздуха пылью, являются транспортировка, погрузка, разгрузка и затаривание сухих, пылящих материалов. Оздоровление труда при этих процессах достигается переходом на закрытые способы транспортировки и механизацию отдельных операций. Пневмотранспорт, т. е. перемещение материалов с помощью сжатого воздуха по трубам, герметичность оборудования для погрузочно-разгрузочных операций, современные машинные методы расфасовки и упаковки готовой продукции – все это широко применяется во многих производствах и дает хороший гигиенический эффект.

Большое значение имеет использование местной и общей вентиляции, дополняющее основные технологические мероприятия по борьбе с пылью. Устройство механической местной вентиляции предотвращает распространение пыли по производственным помещениям. Сухое пылеулавливание приобретает особое значение в случаях, когда по производственным причинам невозможно увлажнение перерабатываемых материалов. В этом случае удаляемый запыленный вентиляционный воздух очищается перед выбросом в атмосферу. Для борьбы с вторичным пылеобразованием, т. е. поступлением в воздух уже осевшей на пол, строительные конструкции, технологическое оборудование пыли, используют влажные методы уборки, пылесосы и др.

Средства индивидуальной защиты – респираторы, специальные шлемы и скафандры с подачей в них чистого воздуха – применяются в случаях, когда не удается снизить запыленность воздуха в рабочей зоне до гигиенических нормативов более радикальными общими мероприятиями технологического и другого характера.

В соответствии со ст. 213 ТК РФ работники, занятые на тяжелых работах и работах с вредными и (или) опасными условиями труда (в том числе на подземных работах), а также на работах, связанных с движением транспорта, проходят обязательные предварительные (при поступлении на работу) и периодические (для лиц в возрасте до 21 года – ежегодные) медицинские осмотры (обследования) для определения пригодности этих работников для выполнения поручаемой работы и предупреждения профессиональных заболеваний.

Противопоказаниями к приему на работу, где пыль является фактором трудового процесса, служат туберкулез легких и его внелегочные формы, ряд заболеваний верхних дыхательных путей и бронхов, органические заболевания сердечно-сосудистой системы и др.

Своевременность выявления начальных форм пылевых поражений организма, улучшение условий труда и прекращение контакта с пылью играют важную профилактическую роль.

Одним из основных показателей фиброгенного действия аэрозолей на организм человека является пылевая нагрузка за весь период реального или предполагаемого контакта с фактором. В случае превышения среднесменной ПДК фиброгенной пыли расчет пылевой нагрузки обязателен.

Пылевая нагрузка (ПН) на органы дыхания работающего – это реальная или прогностическая величина суммарной экспозиционной дозы пыли, которую рабочий вдыхает за весь период фактического или предполагаемого профессионального контакта с фактором.

ПН на органы дыхания рабочего (или группы рабочих, если они выполняют аналогичную работу в одинаковых условиях) рассчитывается, исходя из фактических среднесменных концентраций аэрозолей преимущественно фиброгенного действия (АПФД) в воздухе рабочей зоны, объема легочной вентиляции (зависящего от тяжести труда) и продолжительности контакта с пылью:

ПН = K·N·T·Q , мг,(2.4)

где К – фактическая среднесменная концентрация пыли в зоне дыхания работника, мг/м³; N – число рабочих смен в календарном году (при расчетах принимают 250 смен); Т – количество лет контакта с АПФД; Q – объем легочной вентиляции за смену, м³.

Пылевую нагрузку можно рассчитать за любой период работы в контакте с пылью для получения фактической или прогностической величины.

Рекомендуется использование следующих усредненных величин объемов легочной вентиляции, которые зависят от уровня энерготрат и, соответственно, категорий работ:

- для работ легких, категории Iа—Iб – объем легочной вентиляции за смену — 4 м³;

- для работ средней тяжести, категории IIа—IIб – 7 м³;

- для работ тяжелых, категории III – 10 м³.

Полученные значения фактической ПН сравнивают с величиной контрольной пылевой нагрузки, значение которой рассчитывают в зависимости от фактического или предполагаемого стажа работы, предельно допустимой концентрации (ПДК) пыли и категории работ по энергозатратам.

Контрольный уровень пылевой нагрузки (КПП) – это пылевая нагрузка, сформировавшаяся при условии соблюдения среднесменной ПДК пыли в течение всего периода профессионального контакта с фактором:

KПН = (ПДK)·N·T·Q , мг, (2.5)

где ПДК – среднесменная предельно допустимая концентрация пыли в зоне дыхания работника, мг/м³; N – число рабочих смен в календарном году (при расчетах принимают 250 смен); Т – количество лет контакта с АПФД (при расчетах принимают 25 лет); Q – объем легочной вентиляции за смену, м³ (принимают в зависимости от категории работ по тяжести).

При соответствии фактической пылевой нагрузки контрольному уровню подтверждается безопасность продолжения работы в тех же условиях.