Charakterystyka zanieczyszczeń pyłowych i gazowych wydzielających się przy procesach spawania metali.

Transkrypt

1 Ochrona zdrowia pracowników przy procesach spawania jest obecnie bezwzględną koniecznością dla każdego pracodawcy. Procesy spawania związane są z występowaniem wielu czynników stanowiących potencjalne zagrożenie dla zdrowia spawaczy i zagrażających otoczeniu. Do najbardziej szkodliwych i uciążliwych czynników należy zaliczyć wydzielające się w procesie pyły i substancje chemiczne (gazy). Rozwojowi techniki spawalniczej towarzyszy dążenie do poprawy warunków pracy i ochrony zdrowia człowieka przy pracach spawalniczych. Wyniki badań wpływu poszczególnych metod łączenia materiałów na organizm człowieka prowadzone w naukowych ośrodkach medycznych znalazły odzwierciedlenia w wielu przepisach obligatoryjnych dotyczących bezpieczeństwa i higieny pracy na stanowiskach spawalniczych. Ochrona zdrowia pracowników przy procesach spawania jest obecnie bezwzględną koniecznością dla każdego pracodawcy. Procesy spawania związane są z występowaniem wielu czynników stanowiących potencjalne zagrożenie dla zdrowia spawaczy i zagrażających otoczeniu. Do najbardziej szkodliwych i uciążliwych czynników należy zaliczyć wydzielające się w procesie pyły i substancje chemiczne (gazy). Zawód spawacza zajmuje więc jedno z czołowych miejsc pod względem szkodliwości i uciążliwości. Wymienione zagrożenia natury chemicznej i trudne warunki pracy sprzyjają powstawaniu szeregu schorzeń i chorób zawodowych. Charakterystyka zanieczyszczeń pyłowych i gazowych wydzielających się przy procesach spawania metali. Powstający w procesach spawalniczych dym spawalniczy (aerozol) jest mieszaniną drobno dyspersyjnych cząstek stałych (pyłu spawalniczego) oraz substancji chemicznych (gazów). Pył spawalniczy powstający w wyniku działania plazmy łuku na materiał podstawowy i dodatkowy, składa się z tlenków, krzemianów, fluorokrzemianów, fluorków oraz węglanów metali i niemetali. W łuku zachodzi proces topienia materiałów, ich częściowego odparowania i utleniania par metalu. Przy spawaniu drutami litymi stali węglowych i niskostopowych podstawowymi składnikami pyłu jest żelazo, mangan i krzemionka, natomiast przy spawaniu stali wysokostopowych wydzielane pyły zawierają również związki chromu, niklu, molibdenu i niobu. Przy spawaniu stali elektrodami otulonymi i drutami proszkowymi dodatkowo wydzielane są związki sodu, potasu, wapnia i magnezu. Źródłem tych pierwiastków jest otulina elektrod, w skład której wchodzą różne surowce

2 mineralne ( np. krzemiany, węglany, fluorki proste i złożone, tlenki metali, szkło sodowe lub potasowe) oraz składniki organiczne. Przy spawaniu i napawaniu drutami proszkowymi reakcje chemiczne zachodzące w procesie są takie same jak przy spawaniu elektrodami otulonymi. Skład chemiczny i stężenie gazów wydzielających się przy procesach spawania zależy od metody spawania. Głównymi źródłami emisji gazów przy spawaniu są proces rozkładu otuliny elektrod, topników i past lutowniczych, reakcje termiczne zachodzące w atmosferze otaczającej łuk, reakcje fotochemiczne ( emisja promieniowania UV) oraz gaz ochronny stosowany do osłony łuku. Zanieczyszczenia gazowe tworzone są głównie przez tlenki azotu (NOx), tlenek węgla (CO), ozon (O 3 ), fluorowodór (HF) i chlor (Cl 2 ). Tlenki azotu w procesach spawania metali powstają w wyniku działania wysokiej temperatury łuku na tlen i azot zawarty w powietrzu atmosferycznym. Najtrwalszymi związkami są tlenek i ditlenek azotu. Inne tlenki azotu np. N 2 O 3, N 2 O 4, N 2 O 5 są mniej trwałe i ulegają utlenieniu do NO 2. W toksycznym działaniu mieszaniny NO x wiodącą rolę odgrywa NO 2. Głównym źródłem tlenku węgla przy procesach spawalniczych jest spawanie w osłonie gazowej, której składnikiem jest dwutlenek węgla. W wyniku dysocjacji termicznej CO 2 do środowiska pracy wydzielany jest tlenek węgla. Powstaje on również przy spawaniu elektrodami otulonymi w wyniku rozpadu termicznego węglanów wchodzących w skład otuliny. Wskutek reakcji fotochemicznych tworzy się przy procesach spawalniczych gaz toksyczny, jakim jest ozon. Najwięcej ozonu powstaje w warstwie powietrza otaczającej łuk, grubość warstwy wynosi od kilku milimetrów do 10 cm. Wpływ pyłu spawalniczego i gazów wydzielających się przy procesach spawalniczych na organizm człowieka Efektem długotrwałego narażenia spawaczy na zanieczyszczenia pyłowe i gazowe dymów spawalniczych są różnego rodzaju schorzenia układu oddechowego. Pyły do organizmu przedostają się głównie przez drogi oddechowe. Tą drogą do ustroju mogą dostać się tylko cząsteczki bardzo małe, które stanowią największe zagrożenie dla człowieka. Drobne cząsteczki pyłu, posiadając dużą powierzchnię właściwą, mogą absorbować na niej znaczne ilości substancji chemicznych gazowych, które po wprowadzeniu do organizmu, uwolnieniu i wchłonięciu mogą wywołać dodatkowe działanie toksyczne.

3 Wspólną cechą wszystkich pyłów przemysłowych jest działanie drażniące na błony śluzowe spojówek i górnych dróg oddechowych. Długotrwałe działanie drażniące powoduje trwałe zmiany w błonach śluzowych górnych dróg oddechowych. Podsumowanie Dymy spawalnicze z uwagi na ich ilość i skład chemiczny stanowią duże zagrożenie dla zdrowia pracowników oraz wpływają niekorzystnie na stan środowiska pracy i środowiska naturalnego. Na podstawie prac badawczych prowadzonych w Instytucie Spawalnictwa opracowano następujące zalecenia do profilaktyki zagrożeń zdrowia pracowników przy procesach spawania metali: - projektując technologię spawania należy uwzględnić wpływ poszczególnych parametrów i warunków prowadzenia procesu na emisję substancji chemicznych i pyłu do środowiska pracy, - dobierając materiały spawalnicze należy zapoznać się z wielkością emisji pyłu i gazów oraz ze składem chemicznym pyłu, które charakteryzują dane materiały spawalnicze, - projektowanie technologii spawalniczych oraz stosowanie spawania w przemyśle powinno łączyć się z optymalizacją technologiczną procesu w aspekcie ograniczania emisji zanieczyszczeń, - wszystkie prace spawalnicze należy prowadzić z wykorzystaniem skutecznych systemów wentylacji miejscowej i wentylacji ogólnej. Wentylację miejscową należy dobierać uwzględniając warunki prowadzenia procesu spawania i procesów pokrewnych, - w pomieszczeniach o zwiększonym zagrożeniu dużymi stężeniami zanieczyszczeń ( takich jak: przestrzenie ograniczone, zamknięte) należy szczególnie dbać o zastosowanie skutecznej wentylacji. - systematycznie informować pracowników o zagrożeniach zdrowia związanych z procesami spawalniczymi, o środkach i sposobach ochrony, o wynikach badań na stanowiskach pracy oraz o wynikach badań naukowych związanych z ochroną zdrowia w spawalnictwie, -objąć szczególną profilaktyczną opieką zdrowotną pracowników pracujących z materiałami i metodami spawalniczymi szczególnie niebezpiecznymi oraz pracującymi w trudnych warunkach np.: - spawanie stali niskostopowej w przestrzeniach zamkniętych, - spawanie stali wysokostopowych, spawanie aluminium, - spawanie drutami proszkowymi samoosłonowymi, - spawanie materiałów zawierających substancje rakotwórcze.

4 MIKROKLIMAT UMIARKOWANY Między człowiekiem a otoczeniem stale odbywa się przepływ energii cieplnej, którego kierunek zmienia się wraz ze zmianą temperatury ciała ludzkiego i warunków otoczenia, zwanych łącznie mikroklimatem. Warunki mikroklimatyczne kształtują się pod wpływem naturalnych czynników klimatycznych oraz w wyniku świadomej lub nieświadomej działalności człowieka. Składają się na nie: temperatura powietrza, wilgotność powietrza, prędkość ruchu powietrza, ciśnienie atmosferyczne, temperatura otaczających powierzchni ścian, stropów, podłóg i wszelkich przedmiotów; Komfort cieplny - jest to taki zespół wartości parametrów meteorologicznych przy którym większość ludzi czuje się najlepiej i nie odczuwa ani ciepła ani chłodu. Są to takie warunki, w których gospodarka cieplna ustroju człowieka przebiega najbardziej ekonomicznie, czyli stan równowagi między ustrojem a otoczeniem, w którym utrata ciepła drogą bierną jest minimalna, a czynna się jeszcze nie zaczęła. Głównym elementem, który powinien zapewnić człowiekowi komfort cieplny jest odzież, w różnych warunkach środowiska termicznego, oraz przy różnym wysiłku fizycznym. Ubiór wyraźnie zmienia możliwości termoregulacyjne organizmu. Oceniając wpływ ubioru rozpatruje się właściwości izolacyjne, warstwowość, stopień pokrycia powierzchni ciała, wentylację pododzieżową oraz przewiewność, czyli przenikliwość potu. Jako praktyczną miarę termoizolacyjności odzieży wprowadzono jednostkę clo, zakładając, że 1 clo równa się izolacyjności zwykłego ubioru, używanego w pomieszczeniach termo neutralnych przez osobę siedzącą w spoczynku. Bilans cieplny organizmu w obszarze komfortu cieplnego jest zrównoważony. Oddawanie ciepła odbywa się przez promieniowanie i konwekcją oraz pocenie niewyczuwalne i przez układ oddechowy. Człowiek jest organizmem stałocieplnym (temperatura wewnętrzna ciała wynosi około 37 C). Żeby zachować ten stan musi być zapewniona równowaga pomiędzy zyskami i stratami ciepła, czyli musi być zrównoważony bilans ciepła. Człowiek zyskuje ciepło przede wszystkim z przemian metabolicznych oraz przez promieniowanie i konwekcję ze środowiska cieplejszego od średniej ważonej temperatury skóry. Traci ciepło drogą promieniowania i konwekcji do środowiska chłodniejszego niż średnia ważona temperatura skóry, również przez parowanie wody z dróg oddechowych jak i potu na powierzchni skóry. Jeżeli równowaga pomiędzy ciepłem wytwarzanym i ciepłem traconym zostanie zachwiana, ciało wtedy magazynuje lub ma niedobór ciepła, czego efektem jest zmiana temperatury ciała. Temperatura wewnętrzna jest fizyczną wypadkową równowagi między ciepłem zyskiwanym przez organizm a ciepłem rozpraszanym do otoczenia. Zapewnienie pracownikom poczucia komfortu cieplnego poprzez regulację odpowiednich parametrów środowiska pracy przekłada się, między innymi na zmniejszenie liczby popełnianych błędów, ograniczenie liczby wypadków oraz chorób zawodowych, a także poprawę wydajności pracy. Przyjmuje się że dla danego człowieka istnieją dwa warunki komfortu cieplnego. Pierwszy zakłada, że kombinacja wartości temperatury skóry i głębokiej ciepłoty tj. temperatury ciała zapewni odczuwanie środowiska termicznego jako neutralnego. Drugim warunkiem jest spełnienie cieplnego bilansu ciała człowieka co oznacza, że ciepło wytwarzane przez metabolizm powinno być równe ilości ciepła oddawanej przez człowieka w różnych strumieniach[20] Niespełnienie warunków komfortu termicznego może być spowodowane brakiem komfortu ze względu na ciepło lub zimno odczuwane przez całe ciało. W tym przypadku granice

5 komfortu mogą być wyrażone wskaźnikami PMV i PPD. Jednakże, niespełnienie warunków komfortu termicznego może być również spowodowane niepożądanym miejscowym przegrzaniem lub oziębieniem określonej części ciała. Wskaźnik PPD, tzn. przewidywany odsetek niezadowolonych, podaje dane dotyczące niespełnienia warunków komfortu termicznego przez przewidywanie procentu ludzi, którzy w określonym otoczeniu odczuwają nadmierne gorąco lub nadmierne zimno. Natomiast PMV jest wskaźnikiem, który przewiduje średnią ocenę dużej grupy osób określających swoje wrażenia cieplne w siedmiostopniowej skali ocen (tabela 3), możliwy do wyznaczenia, gdy zostanie oceniona aktywność. człowieka (wytwarzanie energii metabolicznej) i jego odzieży (oporność cieplna) i gdy zostaną zmierzone następujące parametry środowiska: temperatura powietrza, średnia temperatura promieniowania, względna prędkość przepływu powietrza i cząstkowe ciśnienie pary wodnej. Jest oparty na równowadze cieplnej ciała ludzkiego. Człowiek znajduje się w równowadze cieplnej, gdy wewnętrzne wytwarzanie ciepła w jego ciele jest równe utracie ciepła do otoczenia[7]. Tabela 1. Siedmiostopniowa skala oceny środowiska umiarkowanego[6] +3 gorąco +2 ciepło + 1 dość ciepło 0 obojętnie -1 dość chłodno -2 chłodno -3 zimno Wskaźnik PPD jest wartością średnią wrażeń cieplnych znacznej grupy ludzi przebywających w tym samym środowisku, stanowi prognozę liczby osób odczuwających brak komfortu termicznego, umożliwia przewidzenie, jaki procent osób w dużej grupie będzie odczuwał brak komfortu termicznego. Zaleca się aby wskaźnik PPD był niższy niż 10 %, co odpowiada kryteriom dla PMV -0,5 < PMV < +0,5 CZYNNIKI SZKODLIWE I UCIĄŻLIWE czynniki fizyczne np. hałas, czynniki chemiczne np. benzen, pyły np. pył drzewa twardego. Czynniki uciążliwe w środowisku pracy - to czynniki, których oddziaływanie na pracownika może być przyczyną złego samopoczucie lub nadmiernego zmęczenia, które nie prowadzi jednak do trwałego pogorszenia stanu zdrowia. Mogą one jednak prowadzić do dłuższej nieobecności pracownika z powodu choroby i obniżenia wydajności. Do głównych czynników o charakterze uciążliwym zaliczyć można następujące kategorie:

6 Mikroklimat Monotonia Obciążenie psychiczne Obciążenie statyczne Oświetlenie Wysiłek fizyczny Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (DZ.U. Nr 217, poz z późn. zm) ustala: najwyższe dopuszczalne stężenia czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (NDS) i najwyższe dopuszczalne natężenia fizycznego czynnika szkodliwego dla zdrowia w środowisku pracy (NDN) jako: NDS - najwyższe dopuszczalne stężenie wartość średnia ważona którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i przeciętnego tygodniowego wymiaru czasu pracy określonego w Kodeksie Pracy, przez jego okres aktywności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia, oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń. NDN - najwyższe dopuszczalne natężenie fizycznego czynnika szkodliwego dla zdrowia wartość średnia narażenia, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i przeciętnego tygodniowego wymiaru czasu pracy określonego w Kodeksie Pracy, przez jego okres aktywności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia, oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń.