Вредные факторы и их классификация. Опасные и вредные производственные факторы. Факторы влияющие на здоровье Влияние химических факторов на здоровье человека обж
Многочисленные исследования показали, что факторами, обусловливающими здоровье, являются:
- биологические (наследственность, тип высшей нервной деятельности, конституция, темперамент и т. п.);
- природные (климат, ландшафт, флора, фауна и т. д.);
- состояние окружающей среды;
- социально-экономические;
- уровень развития здравоохранения.
Эти факторы влияют на образ жизни людей. Установлено также, что образ жизни примерно на 50 %, состояние окружающей среды на 15-20 %, наследственность на 15-20 % и здравоохранение (деятельность его органов и учреждений) на 10 % обусловливают здоровье (индивидуальное и общественное).
С понятием здоровья тесно связано представление о .
Факторы обеспечения здоровья
Эксперты ВОЗ в 80-х годах XX века определили ориентировочное соотношение различных факторов обеспечения здоровья современного человека, выделив в качестве основных четыре производные. Впоследствии эти выводы были принципиально подтверждены и применительно к нашей стране следующим образом (в скобках данные ВОЗ):
- генетические факторы — 15-20% (20%)
- состояние окружающей среды — 20 — 25% (20%)
- медицинское обеспечение — 10-15% (7 — 8%,)
- условия и образ жизни людей — 50 — 55% (53 — 52%).
|
Сфера влияния факторов |
Факторы |
|
|
Укрепляющие здоровье |
Ухудшающие здоровье |
|
|
Генетические (15-20%) |
Здоровая наследственность. Отсутствие морфо- функциональных предпосылок возникновения заболеваний |
Наследственные заболевания и нарушения. Наследственная предрасположенность к заболеваниям |
|
Состояние окружающей среды (20-25%) |
Хорошие бытовые и производственные условия, благоприятные климатические и природные условия, экологически благоприятная среда обитания |
Вредные условия быта и производства, неблагоприятные климатические и природные условия, нарушение экологической обстановки |
|
Медицинское обеспечение (10-15%) |
Медицинский скрининг, высокий уровень профилактических мероприятий, своевременная и полноценная медицинская помощь |
Отсутствие постоянного медицинского контроля за динамикой здоровья, низкий уровень первичной профилактики, некачественное медицинское обслуживание |
|
Условия и образ жизни (50-55%) |
Рациональная организация жизнедеятельности, оседлый образ жизни, адекватная двигательная активность, социальный и психологический комфорт. полноценное и рациональное питание, отсутствие вредных привычек, валеологическое образование и пр. |
Отсутствие рационального режима жизнедеятельности, миграционные процессы, гипо- или гипердинамия, социальный и психологический дискомфорт. неправильное питание, вредные привычки, недостаточный уровень валеологических знаний |
Человек, на протяжении своей жизни, испытывает на себе целый ряд факторов, которые как положительно, так и негативно влияют на его здоровье. Факторы, влияющие на здоровье человека, исчисляются не одним десятком. Помимо генетических и биологических особенностей человека, также непосредственное влияние на него оказывают экологические, социальные и физические факторы. Это сказывается не только непосредственно на здоровье человека, но и на продолжительность его жизни.
Влияние на человека, как правило, оказывают следующие факторы:
- Физические
- Химические
- Генетические
- Здравоохранение
Химические факторы
Факторы воздействия на здоровье человека данного вида воздействия, как правило, имеют сильное влияние на дальнейшее существование человека. Загрязнение нашей атмосферы напрямую взаимосвязано с ухудшением состояния здоровья, а, следовательно, и продолжительности жизни. Это всегда оставалось, и будет оставаться актуальным вопросом.
Наиболее вероятными факторами, которые сопутствуют химическому отравлению или заражению являются производственные предприятия, которые выбрасывают отходы в атмосферу, грунт и воду. В атмосферу, как правило, попадают вредные вещества – газы, которые могут оказывать как прямое воздействие на человека, то есть человек вдыхает вредные испарения вместе с воздухом, как и двоякое, то есть через воду или сушу. Так, при попадании в почву, вредные вещества могут впитываться растениями, которые затем человек употребляет в пищу. То же касается и воды. Человек использует воду в личных целях, даже не зная того, какие вредные вещества содержатся в ней, и чем они грозят. Так как большинство выбрасываемых в атмосферу газов, легко могут соединяться с водой, то районы с активной промышленностью имеют не только загрязненную атмосферу, но и загрязненную воду и грунт.
Так, факторы, формирующие здоровье человека, в данном случае не могут превосходить факторы загрязнения, и поэтому в промышленных районах чаще болеют дети и жители чаще страдают от онкологических заболеваний, что существенно сокращает их жизнь.
Стоит отметить, что воздействие загрязненного атмосферного воздуха на население, обусловлено такими объективными принципами:
Разнообразие загрязнения – полагается, что на человека, который обитает в промышленном районе, может воздействовать примерно несколько сотен тысяч химических и отравляющих веществ. В определенном районе, может присутствовать ограниченное количество вредных веществ, но в большей концентрации, притом, что комбинация неких веществ, может вызвать усиление негативного их влияния на человека.
Массированное воздействие – человек вдыхает примерно 20000 литров воздуха в день, и даже незначительные концентрации отравляющего вещества, которые содержаться в воздухе, сравнимо таким вдыхаемым объемам могут вызвать значительное поступление токсинов в организм.
Доступ токсинов во внутреннюю среду организма. Как известно, легкие имеют поверхность примерно 100 м квадратных, что позволяет им впитать вредные вещества и рассеять их по большой поверхности органа. Токсины имеют прямой контакт с кровью, поскольку из легких, они сразу попадают в большой круг кровообращения, миновав на своем пути токсикологический барьер – печень.
Трудность защиты. Отказавшись принимать в пищу загрязненные продукты или воду, человек все равно продолжает впитывать в себя токсины через атмосферу и воздух.
Загрязнение атмосферы, как правило, негативно сказывается на сопротивляемости организма, последствием которой становится повышенная заболеваемость и ряд физиологических изменений организма. Факторы, влияющие на здоровье человека в данном случае, снижают среднюю продолжительность жизни.
Если сравнивать атмосферное загрязнение, то оно в десятки раз опаснее загрязнения воды или грунта, поскольку через легкие токсины напрямую попадают в кровь.
Основными загрязнителями почвы служат утечки химических отходов, неправильно захороненных или неправильно сохраняемых, оседание на почву вредных веществ с атмосферы, а также обильное применение химикатов в сельском хозяйстве.
По России, почва загрязнена пестицидами практически на 8 %. В данный момент, наиболее вероятно, что почти все водные объекты поддаются антропогенному загрязнению.
Факторы влияния на здоровье человека в химическом плане настолько разнообразны, что справиться с ними всеми невозможно. Поскольку масштабы производства с каждым днем растут в геометрической последовательности, а для восстановления ресурсов природы требуются целые десятки, а то и сотни лет.
Физические факторы
Основные физические факторы, негативно сказывающиеся на человеке, это – шум, электромагнитные излучения, вибрации, электрический ток.
Разберем каждый из видов негативного влияния отдельно.
Шум – комплекс звучаний и звуков, которые могут вызвать нарушения или неприятные ощущения в организме, а в некоторых случаях даже разрушение органов слуха. Так шум в 35 дБ может вызвать бессонницу, шум в 60 дБ может раздражать нервную систему, шум в 90 дБ вызывает ослабевание слуха, угнетенность состояния, или, напротив, приводит к возбуждению нервной системы. Шум больше чем 110 дБ может приводить к шумовому опьянению, которое выражается, как и алкогольное опьянение, а также к возбуждению и неврастении. Основные источники шума - это транспорт, как автомобильный, так и железнодорожный, и авиационный, а также предприятия.
Вибрация – это колебательные процессы, которые могут иметь широкий диапазон частот, получаемых в результате действия, какого-либо механизма, передаваемого колебательную энергию. Это может быть как транспорт, так и предприятия.
Электромагнитное излучение, как правило, передают радио или телевизионные станции, радиолокационные установки, разного рода промышленные приборы. Постоянное воздействие электромагнитного поля или радиоволн могут привести к изменениям в нервной или эндокринной системе.
Генетический фактор
Как правило, обусловлен предшествующим влиянием на предыдущие поколения населения токсических или загрязняющих веществ, которые в итоге могут вылиться в наследственные заболевания потомков, и как следствие - низкая продолжительность жизни определенных частей населения. Также следующие поколения могут быть предрасположены к определенным заболеваниям.
Здравоохранение
Во многом все зависит от развитости инфраструктуры здравоохранения в определенной стране. Поскольку от этого напрямую зависит состояние здоровья населения и продолжительность его жизни. Факторы, определяющие здоровье человека, в данном случае существенны. Берется во внимание общая осведомленность населения, финансирование структур медицины, развитие инновационных технологий и методов лечения, а также своевременная диагностика, которая может быть успешной только при наличии дорогостоящего оборудования для проведения манипуляций.
Старайтесь правильно питаться, вести здоровый образ жизни и не нервничать. От этого, ваша продолжительность жизни возрастет на много лет. Будьте здоровы!
Лекция 7.
К природным химическим факторам относятся:
химический состав литосферы:
химический состав гидросферы;
химический состав атмосферы,
химический состав пищи.
Химический состав литосферы, атмосферы и гидросферы зависит от природного состава + выброс химических веществ в результате геологических процессов (например, примеси сероводорода в результате извержения вулкана) и жизнедеятельности живых организмов (например, примеси фитонцидов, эфирных масел) + выброс/использование химических веществ в результате антропогенной деятельности.
Действие химических факторов на организм человека может быть обусловлено: 1. избытком или недостатком содержания естественных химических элементов в окружающей среде (природные микроэлементозы); 2.избытком содержания естественных химических элементов в окружающей среде, связанным с деятельностью человека (антропогенное загрязнение), 3.присутствием в окружающей среде, а также в продуктах питания несвойственных им химических соединений и элементов (ксенобиотиков) вследствие антропогенного загрязнения, использование медикаментов, использование в быту (квартира, мебель, посуда, моющие средства и т.д.).
Антропогенные химические факторы : хозяйственно-бытовые отходы, промышленные отходы, синтетические материалы, используемые в быту, сельском хозяйстве и промышленном производстве, продукты фармацевтической промышленности, пищевые добавки.
Классификация химических факторов по происхождению:
1.Продукты полного и частичного сгорания органического топлива (угля, природного газа, нефтепродуктов, древесины), а также простые продукты окисления - токсические радикалы кислорода и перекиси, окислы азота, сернистый газ, окислы углерода;
2 .Продукты химической промышленности – бензол, фенол, ксилол, аммиак, формальдегид, отходы производства пластмасс, резиновой, лакокрасочной индустрии, нефтеперерабатывающей промышленности;
3.Продукты бытовой и сельскохозяйственной химии: пестициды, детергенты (моющие средства), синтетические ткани и краски, органические растворители для химической чистки, добавки, применяемые для консервации, придания органолептических свойств пищевым продуктам и косметическим средствам;
4. Тяжёлые металлы, поступающие в биосферу при сгорании органического топлива или с заводов, выплавляющих эти металлы из руд;
5. Неорганическая пыль (силикаты, асбест, частицы углерода);
6. Биологические поллютанты, растительные аллергены, бактериальные токсины;
7. Радионуклиды.
Классификация химических факторов по степени токсичности :
1. Малотоксичные соединения (аммиак, нафталин, этиловый спирт, бензин, окись углерода, бутан, нитраты);
2. Умеренно токсичные (уксусная и некоторые другие органические кислоты, спиты метиловый, бутиловый, пропиловый, табак, этилен, пыль;
3.Соединения повышенной токсичности (мышьяк, стронций, цинк, фенол, хлор, сероводород и сероуглерод, цианиды и др.);
4. Высоко токсические соединения (кадмий, ртуть, свинец и их соединения, полициклические хлорированные, ароматические углеводороды, токсические радикалы кислорода, серы, азота).
Химические факторы подразделяются на экзогенные и эндогенные.
Научно-технический процесс (НТП) привёл к тому, что человеку и другим живым существам на Земле приходится контактировать с химическими веществами, не встречавшимися ранее в эволюционном развитии. Или же приходится взаимодействовать с веществами, естественными для состава окружающей среды, но превышающими их изначальные концентрации.
В настоящее время широкомасштабное применение имеют более 60 тысяч химических веществ из 6 млн синтезированных. Ежегодно к ним прибавляется около 1 тыс новых химических соединений.
Пути поступления и распределения ксенобиотиков в организме:
1.чрезкожное : а) через эпидермис; б)через сальные и потовые железы; в)через волосяные фолликулы. Для низкомолекулярных и липофильных соединений основным является трансэпителиальный путь. На процесс всасывания в наибольшей степени влияют физико – химические свойства, и прежде всего их липофильность.
2.Проникновение через слизистые оболочки. Слизистые оболочки лишены рогового слоя и жировой плёнки. Резорбция веществ через слизистые определяется следующими факторами:1.агрегатное состояние вещества; 2.доза и концентрация ксенобиотика; 3.вид слизистой оболочки, её толщина 4.продолжительность контакта; 5.интенсивность кровоснабжения анатомической структуры.
3.пероральное поступление . Некоторые ксенобиотики могут поступать в организм при помощи активного транспорта. Но основным является механизм пассивной диффузии веществ через эпителий ЖКТ.
4.ингаляционное поступление . Ксенобиотики в форме газа или пара, могут легко проникать через лёгкие в кровоток. Крупные частицы накапливаются на слизистой верхних отделов дыхательных путей, средние в более глубоких отделах, мельчайшие могут достичь поверхности альвеол.
После резорбции (всасывания) в кровь вещество в соответствии с градиентом концентрации распределяется по всем органам и тканям, вещества распределяются неравномерно в организме. Некоторые избирательно накапливаются в том или ином органе, ткани, клетках определённого типа. Например свинец, стронций депонируются в основном в костях. Различные токсиканты могут образовывать с биологическими молекулами ковалентные связи и таким образом накапливаться в тканях. Мышьяк вследствие высокого сродства к кератину депонируется в ногтях. Другой механизм депонирования накопление липофильных веществ в жировой ткани, например полициклические ароматические углеводороды, некоторые хлорорганические инсектициды.
Этапы реакции организма на загрязнение природной среды :
1.Накопление загрязнителей в тканях и органах.
2.Возникновение функциональных изменений, выходящих за пределы физиологической нормы.
3.Заболевание.
Следствия химического загрязнения природной среды:
1.появление мутантных организмов с различными формами патологии,
2. устойчивые изменения наследственных свойств и реактивности организма,
3.снижение уровня популяционного гомеостаза,
4.существенные изменения показателей здоровья населения (изменение физического развития, изменение структуры заболеваемости и смертности, снижение репродуктивного здоровья, усиление тенденции к формированию комбинированной патологи)
Действие ксенобиотиков : токсическое (в том числе иммунотоксическое), канцерогенное, аллергенное, мутагенное, нарушение процессов регуляции (эффекторы нейро-эндокринной системы).
Условия, определяющие биологический эффект химических факторов :
доза и время воздействия,
путь поступления организм,
усиление действия за счёт комбинированного пути воздействия
Внутренние:
индивидуальные генетические, половые и возрастные особенности человека,
исходный уровень состояния здоровья.
Элиминация (выведение) ксенобиотиков происходит :
в желудочно-кишечном тракте,
в почках,
в лёгких,
Печень, тонкий кишечник и почки являются центральными органами, в которых происходит концентрация и элиминация чужеродных молекул. Эти органы, как и поджелудочная железа наиболее чувствительны к клеточному повреждению ксенобиотиками. Очень часто такое повреждение происходит за счёт химически реактивных продуктов, которые повреждают макромолекулы, включая ДНК и белки.
Незначительное загрязнение окружающей среды химическими веществами оказывает слабое воздействие на организм человека. При достижении пороговой концентрации развивается неблагоприятная реакция, которая усиливается в дальнейшем при хронических воздействиях.
Порог вредного воздействия – это минимальная доза вещества, при котором в организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология.
В прошлом токсикология основывалась на мнении «доза определяет яд». Предполагалось, что малые количества яда не ведут ни к каким последствиям, а большие дозы – убивают. Исследования учёных фундаментально изменили принципы токсикологии. Сейчас известно, что частое воздействие малых доз токсинов ведёт к более серьёзным последствиям, чем однократное воздействие высоких доз.
Так, малые количества формальдегида, поступающие в жилые помещения из изолирующих материалов и мебели могут разрушить здоровье целой семьи. Или низко-дозированное воздействие пестицидов или хождение босиком в ранние критические периоды беременности по полу, изготовленному из прессованных материалов, может вызвать серьёзные дефекты центральной нервной системы у плода с необратимыми интеллектуальными нарушениями у рождённых детей.
Экологическая медицина рассматривает в основном хронические формы интоксикациии . Острые же отравления химическими веществами являются предметом токсикологии .
Первоначальная реакция организма на действие токсических веществ направлена на стимуляцию их выведения и обезвреживания. При очень слабых изменениях среды или её отдельных факторов защитно-приспособительные реакции могут не развиваться.
На ранних этапах воздействия токсических соединений в организме развиваются многообразные неспецифические метаболические и функциональные нарушения, которые характеризуются :
Различными нарушениями биоэнергетики клеток,
Снижением синтеза белков, порфирина и гема,
Нарушением систем антиоксидантной защиты,
Нарушением метаболизма аминокислот и жирных кислот,
Иммунными нарушениями.
При длительном действии токсического фактора снижается способность организма к выведению и обезвреживанию токсинов, истощаются защитные системы. В течение времени на фоне продолжающегося воздействия ксенобиотиков происходит истощение внутренних резервов. Развивается грубое нарушение электролитного обмена в клетках, тканевая гипоксия и метаболический ацидоз. Это проявляется симптомами заболеваний. В большинстве случаев имеющиеся отклонения расцениваются как обратимые пограничные состояния.
В то же время у 20% больных они могут перейти в хронические заболевания, так как происходит структурно-функциональная перестройка с развитием полиорганной недостаточности (поражение многих органов). Характер недостаточности органов и систем определяется природой токсических веществ и уровнем здоровья человека.
Факторы, снижающие адаптацию к химическим воздействиям :
Недостаточность биоантиоксидантов(вещества, защищающие мембрану клетки от повреждения) в пищевом рационе : низкое содержание биоантиоксидантов в пищевом рационе из-за бедности почв, недостаточного разнообразия продуктов (низкое содержание в пищевом рационе овощей, ягод, фруктов), а также их разрушение при неправильном хранении и обработке, под воздействием радиации;
Наличие в продуктах питания веществ, угнетающих антиоксидантную систему (нитриты, нит- раты, продукты окисления жиров, ядохимикаты, радионуклиды, тяжёлые металлы);
Несоблюдение принципов рационального питания (высокая калорийность пищи, чрезмерное потребление жиров на фоне недостатка свежих овощей и фруктов, богатых клетчаткой, витаминами и микроэлементами).
Повышенная потребность в биоантиоксидантах : особое физиологическое состояние организма интенсивный рост, беременность, лактация, преждевременное старение); стрессовое состояние, инфекционные и неинфекционные заболевания, вредные привычки (курение, алкоголизм, наркомания), неблагоприятные климатические условия проживания, острые и хронические бытовые и производственные интоксикации.
Патологические реакции организма на действие химических факторов определяются :
Классом токсичности химического фактора, его способности накапливаться в тканях;
Дозами ксенобиотиков и путями поступления;
Временным интервалом (временем нахождения в условиях загрязнённой среды);
Состоянием индивидуальных механизмов защиты, возрастом и полом.
Механизмы токсического действия :
1.Мутагенное действие (гаметотоксичность).
Мутации в половых клетках могут вызываться малыми дозами ксенобиотиков. Контакт с сильными мутагенами возможен в особых производственных условиях. В настоящее время известно, что 5 - 10% химических соединений, используемых в хозяйственной деятельности, являются мутагенами. Эти вещества способны вызывать нарушения в генетическом аппарате половых клеток, которые могут привестик: бесплодию, гибели эмбрионов, наследственным дефектам.
Установлено, что около 10 % детей рождается с физическими и умственными дефектами, обусловленными нарушениями в генетическом аппарате. По генетическим причинам не донашивается 25 % беременностей. Цитогенетические исследования спонтанных абортов свидетельствуют о том, что каждый второй из них связан с мутацией в половых клетках родителей или оплодотворённой яйцеклетки на ранних стадиях её развития.
В некоторых случаях родители являются носителями структурных перестроек. Это ведёт к снижению репродуктивной функции (спонтанные аборты, мертворожденные) с одной стороны, а также к хромосомным аномалиям у плода, - с другой.
Имеются многочисленные данные о росте генетического груза. Так, у населения Европы объём генетического груза увеличился в 2 раза за последние 10 лет. Сейчас каждый 10-й европеец отягощён наследственной болезнью либо серьёзным пороком развития. По мнению ряда учёных 2-3% врождённых пороков развития обусловлены химическими агентами окружающей среды.
В экспериментальных исследованиях показано, что 90 % химических мутагенов индуцируют развитие злокачественных заболеваний.
2.Генотоксичность. Под генотоксическим эффектом понимается способность экологических факторов индуцировать мутации генов соматических клеток (стволовых клеток костного мозга, лимфоцитов, нейтрофилов, фибробластов, эпителиальных и т.д.), которые проявляются: нарушением процессов репарации ДНК, нестабильностью хромосом, хромосомными аберрациями.
Генотоксический эффект во внутриутробном периоде ведёт к развитию большинства врождённых пороков развития . В постнатальном периоде генотоксичность может быть причиной: аутоиммунных процессов, воспалительных, злокачественной трансформации клеток.
3. Ферментопатическое действие : a) блокада ферментных систем биоэнергетики клетки → нару- шение гомеостаза, анаболических процессов → гибель клеток в связи с поражением ядра; б) нарушение физико-химических свойств мембран → разрушение мембраны → разрушение клетки.
Ядовитые вещества проникают в организм человека через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, кожный покров. При дыхании они поступают в легкие, вместе с пищей — в желудок. При попадании на кожу яды могут оказывать местное воздействие.
Изучением влияния химических веществ на организм занимается наука токсикология, которая классифицирует химически вредные вещества по токсическому эффекту воздействия на человека и опасности.
По токсическому вредному эффекту химические вещества подразделяются на:
Общетоксические (углеводороды, спирты, анилин, сероводород, синильная кислота и ее соли, соли ртути, хлорированные углеводороды, оксид углерода). Эти вещества вызывают расстройство нервной системы, мышечные судороги, нарушают структуру ферментов, влияют на кроветворные органы;
Раздражающие (органические красители, антибиотики). Эти вещества повышают чувствительность организма к заболеваниям;
Канцерогенные (бенз(а)пирен, асбест, нитроазосоединения). Они вызывают развитие всех видов раковых заболеваний. При этом процесс заболевания может быть отдален от момента воздействия химических веществ на годы и даже десятилетия;
Мутагенные (этиленамин, оксид этилена, хлорированные углеводороды, соединения свинца, ртути и др.). Воздействие этих веществ обнаруживается в отдаленном периоде жизни. При воздействии на половые клетки мутагенное влияние сказывается на здоровье последующих поколений. Наиболее часто встречающиеся вещества, влияющие на репродуктивную функцию, — это борная кислота и аммиак. Они вызывают возникновение врожденных пороков развития. Кроме того, воздействие мутагенных веществ проявляется в преждевременном старении организма, повышении общей заболеваемости, развитии злокачественных новообразований.
Токсичное действие химических веществ определяется не только свойствами, но и количеством вещества, попавшего в организм (дозой). Например, большое значение имеет концентрация химических веществ в воздухе рабочей зоны, от которой доза зависит непосредственно.
Негативное воздействие вредных веществ начинается с определенной их концентрации в организме (порога). Повторное воздействие вещества даже при меньшей его концентрации обычно вызывает больший эффект, чем предыдущее. Повышающуюся чувствительность организма к веществу называют сенсибилизацией. Возникающие при этом чужеродные для человека белковые молекулы, формирующие антитела, могут вызвать развитие аллергических реакций.
В токсикологии используются показатели степени токсичности (опасности вещества): средняя смертельная концентрация при вдыхании, введении в желудок или попадании на кожу. Показатели степени токсичности легли в основу разработки нормативов ПДК.
По классам опасности для человека вредные вещества подразделяются на 4 класса (табл. 3.1). К четвертому классу относятся наиболее опасные вещества.
Таблица 3.1. Предельно допустимая концентрация и класс опасности некоторых химически вредных веществ, наиболее часто встречающихся в рабочей среде на железнодорожном транспорте
У рабочих, связанных с выгрузкой сыпучих химических грузов, очисткой и промывкой вагонов из-под остатков химических грузов, дегазацией, при нарушении правил охраны труда могут возникать хронические бронхиты, пневмонии, пневмосклероз, болезни сердца, костно-мышечного аппарата, желудочно-кишечного тракта и неврозы. Обоняние у этих работников, как правило, снижено.
производственной среды
3.9.1. Источники вредных факторов химического происхождения
на производстве
Впроизводственной среде человек может подвергаться воздействию вред-
ных факторов химического происхождения. Источниками возникновения этих
факторов являются протекающие технологические процессы. Химически вред-
ные вещества могут выделяться в воздух рабочей зоны в виде аэрозолей, па-
ров, газов. Вбольшинстве случаев эти вещества являются ядовитыми, оказы-
вающими сильное токсическое действие на организм человека. Токсичность -
это способность вещества оказывать вредное влияние на жизнеспособность ор-
Наиболее тесный контакт с опасными грузами работники железнодорожного
транспорта имеют при погрузочно-разгрузочных работах, а также при обработ-
ке парка грузовых вагонов после перевозки опасных грузов, во время ремонта
этих транспортных средств, тары и механизмов. Химический фактор является
наиболее значимым среди прочих вредных производственных факторов у груз-
чиков, мойщиков вагонов, пропарщиков цистерн, операторов грузоперераба-
тывающих и вагонообрабатывающих машин, приемосдатчиков. Самыми массо-
выми химически вредными грузами являются минеральные удобрения, нефть
и нефтепродукты. Процесс выгрузки минеральных удобрений из вагонов со-
провождается выделением токсических газов: фтористых соединений, аммиа-
ка, паров минеральных кислот, сероводорода. Это объясняется все еще проте-
кающими химическими реакциями «созревания» продукта в условиях относи-
тельно замкнутого пространства помещений вагонов. Соединения фтора -
самые токсичные из перечисленных вредных веществ.
Железнодорожный транспорт перевозит большой объем химических грузов.
Ежегодно регистрируется значительное число аварийных ситуаций-происхо-
дит разлив жидких, россыпь твердых, утечка газообразных химических грузов.
Это приводит к сильному загрязнению объектов окружающей среды (воздуха,
подземных и поверхностных вод, а также почвы). На работах по локализации
места аварий, нейтрализации, дегазации, контролю качества окружающей сре-
ды заняты работники, подвергающиеся значительному воздействию вредных
химических факторов.
На промышленных предприятиях железнодорожного транспорта, осуществ-
ляющих ремонт различных видов железнодорожной техники (подвижного со-
става, путевых, погрузочно-разгрузочных машин и др.), практически все тех-
нологические процессы являются источниками вредных химических веществ.
Так, в кузнечно-прессовом производстве в воздух рабочей зоны выделяются
сернистый газ, оксид углерода, сероводород. Термическая обработка металлов
приводит к повышенной загазованности воздуха оксидом углерода, аммиаком,
сернистым газом, сероводородом, цианистым водородом, солями цианистой
кислоты. Работы по окраске подвижного состава сопровождаются целым ком-
плексом вредных выделений в воздух рабочей зоны.
Потенциальная опасность оказаться под действием токсически вредных хи-
мических веществ существует и для членов поездных бригад. Так, в вагоно-
строении для целого ряда конструкционных элементов и декоративных покры-
тий применяются полимерные материалы: фено- и аминопласты, полистирол,
полиуретан, поливинилхлорид, полиэфирные и алкидные, фтористые крем-
ниевые пластики. Всего в современных вагонах содержится до 3,5 тонн неме-
таллических материалов, состоящих из полимеров или их содержащих. Впро -
цессе старения полимерные материалы начинают выделять летучие вещества,
многие из которых обладают выраженной токсичностью. Летучие продукты
старения полимерных материалов образуются даже при невысоких температу-
рах в условиях нормальной эксплуатации вагонов. При возникновении в ва-
гонах пожаров термоокислительные процессы активизируются и вызывают
выделение большого количества высокотоксичных летучих продуктов (много-
компонентные газовые смеси). Опасность их очень высока. Практически все
летучие продукты горения вызывают гипоксию (кислородное голодание тка-
ней и органов) за счет того, что в крови образуется карбоксигемоглобин, не
способный переносить кислород. Человек теряет сознание, теряет подвиж-
Ядовитые вещества проникают в организм человека через дыхательные пу-
ти, желудочно-кишечный тракт, кожный покров. При дыхании они попадают в
легкие, с пищей - в желудок. При контакте с кожей человека ядовитые веще-
ства могут оказывать местное воздействие. Изучением влияния химических ве-
ществ на живой организм занимается специальная наука - токсикология.
Многие из перевозимых химических грузов кроме токсичности обладают та-
кими видами опасности, как взрывная, пожарная и коррозионная опасность.
3.9.2. Классификация химически вредных веществ
по токсическому эффекту воздействия на человека
Токсичное действие химических веществ определяется свойствами и количе-
ством самого вещества, попавшего в организм (доза или концентрация). Кроме
того, большое значение имеют особенности организма человека (индивидуаль-
ная чувствительность к химическому веществу, общее состояние здоровья, воз-
раст), а также условия труда (концентрация химических веществ в воздухе ра-
бочей зоны, повышенные уровни шума, электромагнитных излучений и др.).
Разнообразные химические вещества, используемые в современном произ-
водстве, по опасности воздействия могут быть классифицированы по следую-
щим признакам: токсически вредному эффекту, степени токсичности, классам
опасности.
По токсически вредному эффекту:
Общетоксические (углеводороды, спирты, анилин, сероводород, синиль-
ная кислота и ее соли, соли ртути, хлорированные углеводороды, оксид
углерода). Эти вещества вызывают расстройства нервной системы, мы-
шечные судороги, нарушают структуру ферментов, негативно влияют на
кроветворные органы;
Раздражающие (органические красители, антибиотики). Эти вещества по-
вышают чувствительность организма к заболеваниям;
Канцерогенные (бенз(а)пирен, асбест, нитроазосоединения). Они вызы-
вают развитие всех видов раковых заболеваний. При этом процесс заболе-
вания может быть отдален от момента воздействия химических веществ на
годы, и даже десятилетия;
Мутагенные (этиленамин, окись этилена, хлорированные углеводороды,
соединения свинца, ртути и др.). Воздействие этих веществ обнаружива-
ется в отдаленном по времени периоде жизни, проявляется в преждевре-
менном старении, повышении общей заболеваемости, злокачественных
новообразованиях. При воздействии на половые клетки, мутагенное влия-
ние сказывается на здоровье последующих поколений, иногда в очень от-
даленном периоде. Вещества, влияющие на репродуктивную функцию
(борная кислота, аммиак) вызывают возникновение врожденных пороков
развития.
Как известно, действие химических веществ на организм человека имеет по-
роговый характер, т.е. негативное воздействие химически вредных веществ
начинается с определенной их концентрации в организме.
Повторное воздействие вещества даже при меньшей его концентрации обыч-
но вызывает больший эффект, чем предыдущее. Повышающаяся чувствитель-
ность организма к веществу называется сенсибилизацией. Эффект сенсибили-
зации связан с образованием в крови и других внутренних средах организма
измененных и ставших чужеродными для человека белковых молекул, форми-
рующих антитела, которые могут вызвать развитие аллергических реакций. К
веществам, вызывающим сенсибилизацию, относятся: бериллий и его соедине-
ния, карбонилы никеля, железа, кобальта, соединения ванадия и др.
При повторяющемся воздействии вредных веществ на организм человека
можно наблюдать и обратное явление - ослабление эффектов действия -
привыкание организма. Для развития привыкания к хроническому воздейст-
вию яда необходимо, чтобы его концентрация (доза) была достаточной для
формирования ответной приспособительной реакции, но не была чрезмерной,
приводящей к быстрому и серьезному повреждению организма. Следует иметь
в виду, что привыкание является лишь фазой приспособительного процесса.
Перенапряжение систем регуляции может привести к срыву привыкания и раз-
витию ряда заболеваний.
Для количественной оценки вредного воздействия на человека химического
вещества в токсикологии используются показатели степени токсичности:
Средняя смертельная концентрация в воздухе (концентрация вещества,
вызывающая гибель 50 % животных при двух-, четырехчасовом ингаляци-
онном воздействии на них);
Средняя смертельная доза (доза вещества, вызывающая гибель 50 % жи-
вотных при однократном введении в желудок);
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу (доза вещества, вызы-
вающая гибель 50 % животных при однократном нанесении на кожу);
Порог хронического действия (минимальная концентрация вредного веще-
ства, вызывающего вредное действие, в эксперименте проходящем по 4
часа 5 раз в неделю на протяжении не менее четырех месяцев);
Предельно допустимая концентрация вредного вещества в возду-хе рабо-
чей зоны (концентрация вещества в воздухе рабочей зо-ны, которая при
ежедневной, кроме выходных дней, работе в течение 8 часов или другой
продолжительности, но не более 40 часов в неделю, в течение всего рабо-
чего стажа не может вызывать заболеваний или отклонений в состоянии
здоровья (обнаруживаемых современными методами исследования) в
процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последую-
щих поколений).
По классам опасности для человека вредные вещества подразделяются на
4 класса (табл. 3.20).
Т а б л и ц а 3.20
Классификация химически вредных веществ по показателям степени токсичности
Показатель Класс опасности
1-й 2-й 3-й 4-й
Предельно допустимая концентра-
ция (ПДК) вредных веществ в
воздухе рабочей зоны, мг/м3
Менее 0,1 0,1 … 1,0 1,1…10,0 Более 10,0
Средняя смертельная доза при по-
падании в желудок, мг/кг
Менее 15 15…150 151…5000 Более 5000
Средняя смертельная доза при на-
несении на кожу, мг/кг
Менее 100 100…500 501…2500 Более 2500
Средняя смертельная концентрация
в воздухе, мг/м3
Менее 500 500…5000 5001…
Более 50000
Коэффициент возможности ингаля-
ционного отравления (КВИО)
Более 300 300…30 29…3 Менее 3
Зона острого действия Менее 6,0 6,0…18,0 18,1…54,0 Более 54,0
Зона хронического действия Менее 10 10…5 4,9…2,5 Менее 2,5
Отмечена взаимосвязь токсического действия химических веществ с их спо-
собностью распределяться в системе «масло-вода». Чем выше коэффициент
накопления химического вещества в масле по сравнению с водой, тем выше его
токсичность. Так как нервные волокна богаты различными жироподобными ве-
ществами, они имеют способность накапливать токсичные вещества и поража-
ются в первую очередь.
У рабочих, связанных с работами по выгрузке сыпучих химических грузов,
очистке и промывке вагонов из-под остатков химических грузов, дегазации,
преобладают хронические бронхиты, пневмонии, пневмосклероз, болезни
сердца, костно-мышечного аппарата, желудочно-кишечного тракта, стенососу-
дистый невроз. Обоняние у этих работников, как правило, снижено.
У рабочих, занятых пропаркой цистерн из-под сырой нефти, выявлены на-
рушения функции печени, депрессорный эффект, неблагоприятное воздейст-
вие на ферментную систему, нарушения энергетических процессов, ослабление
иммунных реакций организма.
3.9.3. Контроль содержания вредных химических веществ
в воздухе рабочей зоны
Всанитарной химии достаточно полно разработаны вопросы анализа воз-
душной среды в рабочей зоне. Методики определения различных химических
веществ, утвержденные органами санэпиднадзора, представлены в сборниках
«Методические указания по измерению концентраций вредных веществ в воз-
духе рабочей зоны». Существует около тридцати методик. Для оценки концен-
трации вредных веществ на рабочих местах чаще других используются экс-
прессный и индикационный методы. Воснову экспрессного метода положены
быстропротекающие химические реакции (с изменением цвета наполнителя в
прозрачных стеклянных пробирках). При индикационном методе (определе-
некоторых химических реактивов мгновенно менять окраску под действием ни-
чтожно малых концентраций определенных веществ или соединений.
При санитарном контроле объектов окружающей среды после ликвидации
аварийных ситуаций используют методы: газохроматографический, фотоэлек-
троколориметрический, атомно-абсорбционный, вольт-амперометрический.
Эти методы позволяют идентифицировать загрязняющие химические вещест-
ва, определять их соединения и измерять их количественное содержание с дос-
таточно высокой степенью точности.
Для контроля загазованности воздуха при выполнении технологических
процессов применяют метод отбора проб в зоне дыхания. Количественный и
качественный анализ производят с помощью хроматографов или газоанализа-
торов. Фактические значения содержания вредных веществ сопоставляют с
нормами ПДК.
Для контроля параметров вредных химических веществ в воздухе рабочей
зоны «Положением о порядке аттестации рабочих мест по условиям труда»
(постановление Минтруда России № 12 от 14.03.97 г.) рекомендуется приме-
нение разнообразных приборов, обеспечивающих требуемую точность измере-
ний: жидкостного хроматографа «Милихром-4», газового хроматографа
500-М, спектрофотометра СФ-56, спектрофотометра СФ-66, универсальных
газоанализаторов: АНКАТ-7671, ГИАМ-27, «Палладий-3».
3.9.4. Защита от вредного воздействия химических веществ
установленных ПДК (табл. 3.21), которые определены клиническими и сани-
тарно-гигиеническими исследованиями и носят обязательный характер.
Т а б л и ц а 3.21
Предельно допустимая концентрация некоторых вредных веществ,
наиболее часто встречающихся на ж.-д. транспорте
Наименование вещества
(пыль, аэрозоль)
опасности
Наименование вещества
(газы и пары)
опасности
70 % SiO2 (кварц и др.)
2 3 Азота оксиды
(в пересчете на NO2)
до 70 % свободного SiО2
2 4 Ацетон 200 4
Пыль стеклянного и мине-
рального волокна
3 4 Ангидрид сернокислый 10 3
Пыль растительного и жи-
вотного происхождения, со-
держащая до 10 % SiО2
4 4 Бензин топливный
(в пересчете на С)
Бериллий и его соединения 0,001 1 Керосин, уайт-спирит 300 4
Оксиды титана 10 3 Тетраэтилсвинец 0,0005 1
Никель (оксиды никеля) 0,5 2 Углерода оксид 20 4
Для транспортирования вредных и агрессивных жидких материалов долж-
ны применяться специальные цистерны.
промывка и пропарка цистерн должны осуществляться способами, исключаю-
щими прямой контакт работников с веществом, а также с выделенными в воз-
дух рабочей зоны газами или аэрозолями. Перед сливом жидкостей необходи-
мо проверить работоспособность клапана, соединяющего внутреннюю полость
цистерны с атмосферой.
Для транспортирования сыпучих материалов следует применять транспорт
непрерывного действия с минимальным числом пересыпок (транспортеры, эле-
ваторы и др.); для порошкообразных материалов (цемент, известь и т.п.) -
пневмотранспорт или транспортеры с минимальным количеством пересыпок и
с использованием обеспыливающих устройств; для жидких опасных веществ с
расходом более 400 кг в смену - трубопроводы из арматуры, исключающей
просачивание этих веществ, а при меньших расходах - тару поставщика; для
сжиженных и сжатых вредных газов с большим расходом - трубопроводы,
при незначительных расходах (до 10 баллонов в смену) - в баллонах.
Втом случае, если содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны
превышает предельно допустимую концентрацию, необходимо принять специ-
альные меры по предупреждению отравления. К ним относятся: ограничение
использования токсичных веществ в технологических процессах, герметизация
оборудования и коммуникаций, автоматический контроль воздушной среды,
применение естественной и искусственной вентиляции, сигнализации, дистан-
ционного управления, знаков безопасности. Из индивидуальных средств защи-
ты необходимо применение специальной защитной одежды, обуви, рукавиц,
шлемов, изолирующих работающих от опасной среды. Для защиты органов
дыхания применяются противогазы и респираторы; для защиты глаз - защит-
ные очки; для защиты лица-щитки защитные лицевые; нейтрализующие пас-
ты и мази; очистители кожи.
Для работников, постоянно находящихся в зоне выделения ядовитых ве-
ществ, установлены сокращенный рабочий день, дополнительный отпуск и
другие льготы. На транспорте ведется учет лиц с выявленными профессио-
нальными заболеваниями (отравлениями).
Правительством утвержден перечень вредных и опасных веществ, при рабо-
те с которыми обязательны периодические медицинские осмотры (табл. 3.22).
Т а б л и ц а 3.22
Перечень вредных и опасных веществ и производственных факторов,
при работе с которыми обязательны предварительные
и периодические медицинские осмотры работников
Вредные, опасные вещества
Периодичность осмотров
в лечебно-профилактиче-
ском учреждении
Периодичность
осмотров в центре
профпатологии
Неорганические соединения азота (аммиак,
азотная кислота, оксиды азота и др.)
1 раз в 2 года 1 раз в 5 лет
Свинец и его неорганические соединения 1 раз в год 1 раз в 3 года
Оксиды серы, кислоты 1 раз в 2 года 1 раз в 5 лет
Метан, пропан, парафины, этилен, пропи-
лен, ацетилен, цикло-гексан и др.
1 раз в 2 года 1 раз в 5 лет
Синтетические полимерные материалы (смо-
лы, лаки, клеи, пластмассы, пресс-порошки,
волокна, смазочно-охлаждаюшие жидкости
1 раз в год 1 раз в 3 года
Поливинилхлорид (ПВХ, винилпласты, пер-
хлорвиниловая смола) А, К
1 раз в 2 года 1 раз в 5 лет
Эпоксидные полимеры (эпоксидные смолы,
компаунды, клеи) А
1 раз в 2 года 1 раз в 5 лет
Вредные, опасные вещества
и производственные факторы
Периодичность осмотров
в лечебно-профилактиче-
ском учреждении
Периодичность
осмотров в центре
профпатологии
Смесь углеводородов: нефть, бензин, керо-
син, мазуты, битумы, асфальты, каменно-
угольные и нефтяные смолы К, пеки К, ми-
неральные масла А, К, не полностью очи-
щенные минеральные масла К, сланцевые
смолы А, К
1 раз в год 1 раз в 3 года
Примечание. Вещества, отмеченные в перечне значком А, относятся к аллергенам,
значком К - к канцерогенам, и по медицинскому заключению работники осматрива-
ются соответственно аллергологом или онкологом.
3.9.5. Средства индивидуальной защиты
На погрузке и выгрузке хлорной извести работники должны обеспечиваться
противогазами с поглощающими хлор фильтрами при этом должно быть орга-
низовано надлежащее обслуживание и содержание этих противогазов. Рабо-
тающие с едкими веществами должны обеспечиваться спецодеждой с соответ-
Окончание табл. 3.22
ствующей пропиткой, защитными очками и соответствующими средствами
защиты органов дыхания. Работы по погрузке и выгрузке извести и обожжен-
ного доломита должны выполняться работниками, обеспеченными средствами
индивидуальной защиты органов дыхания. Работники, занятые на работах с
этилированным бензином, должны обеспечиваться хлорвиниловыми фартука-
ми, перчатками, резиновыми сапогами. Работники без спецодежды и средств
защиты (брезентовые куртки, брюки, резиновые сапоги, рукавицы) к работам
с лесоматериалом, обработанным антисептиками, допускаться не должны. За-
прещается переносить на плечах лесоматериалы сразу после их обработки ан-
тисептиком.
При отсутствии технических и организационных возможностей снизить в
воздухе рабочей зоны концентрации вредных и опасных химических веществ
до безопасного уровня условия труда оцениваются по гигиеническим критери-
ям. Классы условий труда устанавливаются в зависимости от содержания в
воздухе рабочей зоны вредных веществ химической природы, превышающих
ПДК (Приложении Г-6).
При аварийных ситуациях человек может подвергаться кратковременному,
но со значительными превышениями ПДК, воздействию вредных и опасных
химических веществ. Поэтому о допустимых концентрациях в местах проведе-
ния аварийных работ говорить не приходится. Защита членов восстановитель-
ных бригад осуществляется нормированием допустимого времени работы при
использовании средств индивидуальной защиты. Разработано «Положение о
допустимых одноразовых воздействиях химических веществ на организм чело-
века в аварийных ситуациях» (АПДК).
3.9.6. Экобиозащитная техника обезвреживания сбросов,
Крупные промышленные и транспортные предприятия, имеющие различ-
ные производства (механообрабатывающие, гальванические, литейные, окра-
сочные, кузнечные), моечные и очистные объекты, открытые склады навалоч-
ных грузов и др., должны иметь собственные специфичные очистные сооруже-
ния. Достаточно часто эти предприятия сбрасывают в канализацию
загрязненную воду после недостаточной очистки. Характер технологических
процессов, применяемые химически вредные вещества определяют различный
состав загрязнения сточных вод. Объекты железнодорожного транспорта ис-
пользуют в производствах большое количество кислот, щелочей и других хи-
микатов, которые отработав, попадают в стоки, а затем после недостаточной
очистки - в сбросы. Особо загрязняющими являются промывочно-пропароч-
ные пункты, шпалопропиточные заводы, ремонтные заводы с гальваническими
и окрасочными цехами, локомотивные и вагонные депо. Вводу могут попадать
ядовитые и вредные вещества от сточных вод (промышленных растворов), а
также различные болезнетворные микробы. Из водоемов, в которые регулярно
поступают сбросы (бывает, что и ниже по течению), осуществляется водозабор
как для производственных нужд, так и для водоснабжения населения. Недос-
таточно разбавленные незагрязненными водами воды сброса поступают на об-
работку по типовой схеме в установку по очистке воды (рис. 3.25). Здесь осу-
ществляется осветление, обесцвечивание, обеззараживание воды. Вряде слу-
чаев прибегают к специальным методам обработки для удаления конкретных
химических веществ. Но и такая обработка не всегда достаточна. Поэтому
Рис. 3.25. Типовая схема установки по очистке воды:
1 - трубопровод подачи загрязненной воды; 2 - аэрация разбрызгиванием; 3 - хлорирование;
4 - смесительная камера; 5 - резервуар для коагуляции; 6 - отстойник; 7 - фильтр; 8 - конеч-
ное хлорирование; 9 - раздача чистой воды
предприятия обязывают (и они несут за это ответственность) производить в ус-
тановленном порядке эффективную очистку собственных сточных вод.
Водоочистные сооружения таких предприятий выполнены следующим обра-
зом: отдельные производства внутри предприятия имеют свои локальные очи-
стные сооружения, аппаратурное обеспечение которых учитывает специфику
загрязнений и частично или полностью удаляет их, затем все локальные стоки
направляются в емкости-усреднители, а из них промышленные растворы - на
централизованную систему очистки до значений предельно-допустимых кон-
центраций вредных веществ в сбросах, установленных для предприятия.
Средства защиты водных бассейнов от вредных и загрязнённых сточных вод
и промышленных растворов можно свести в следующие основные группы:
Нормирование и контроль предельно допустимых концентраций и пре-
дельно допустимых сбросов;
Организация санитарно-защитных и заповедных зон вокруг природных
водоемов;
Применение технических средств снижения загрязнения и очистки сточ-
ных вод и промышленных растворов.
Технические средства снижения загрязнений и очистки сточных вод и про-
мышленных растворов включают:
Организацию и применение систем замкнутого водопользования, рекупе-
рацию водных промышленных растворов;
Очистку сточных вод.
Методы очистки подразделяются на механические, физико-химические и
биологические.
Механическая очистка предназначена для удаления из сточных вод взве-
шенных частиц (твердых минеральных частиц, частиц жиро- масло- и нефте-
продуктов). Она является методом предварительной очистки и осуществляет-
ся процеживанием, отстаиванием, обработкой в поле центробежных сил,
фильтрованием, флотацией.
К устройствам механической очистки относятся: отстойники (рис. 3.26.а),
фильтры (рис 3.26.б), песколовки (рис 3.26.в), нефтеловушки (рис 3.26.г),
усреднители, гидроциклоны.
Процеживание применяют для удаления из сточных вод крупных и волок-
нистых включений. Процесс реализуют на вертикальных и наклонных решет-
ках с шириной зазоров 15... 20 мм и на волокноуловителях в виде ленточных и
барабанных сит. Очистка решеток и волокноуловителей от осадков осуществ-
ляется вручную или механически.
Отстаивание основано на свободном оседании (всплытии) примесей с
плотностью, большей (меньшей) плотности воды. Процесс отстаивания реали-
зуют в песколовках, отстойниках, жироуловителях. Песколовки применяют
для отделения частиц металла и песка размером более 250 мкм. Песколовки
бывают с горизонтальным, вертикальным и круговым движениями воды.
Отстойники применяют для гравитационного выделения из сточных вод бо-
лее мелких взвешенных частиц или жировых веществ. По направлению движе-
Рис. 3.26. Схемы устройств механической водоочистки:
а - радиальный отстойник: 1 - грязная вода; 2 - скребки; 3 - чистая вода; 4 - осадок; б - пес-
чано-гравийный фильтр: 1 - грязная вода; 2 - чистая вода; 3 - песок; 4 - гравий; 5 - щебень;
в - песколовка: 1 - грязная вода; 2 - чистая вода; 3 - осадок; г - нефтеловушка: 1 - грязная
вода; 2 - нефть и маслаˆ; 3 - чистая вода
ния основного потока воды различают отстойники вертикальные, горизонталь-
ные, диагональные и радиальные. Сточная вода поступает (рис 3.26, а) через
центральную трубу 1 в цилиндрический отстойник. Жировые вещества всплы-
вают на поверхность, откуда отводятся по жиропроводу. Тяжелые взвешенные
частицы оседают в конической части отстойника и отводятся по трубе 4. Очи-
щенная (осветленная) вода 3 отводится на следующие ступени очистных аппа-
Очистка сточных вод в поле центробежных сил реализуется в гидроцикло-
нах. Механизм действия гидроциклонов аналогичен механизму действия газо-
очистных циклонов. Под действием центробежной силы, возникающей во вра-
щающемся потоке, происходит более интенсивное отделение взвешенных час-
тиц от потока воды.
Фильтрование используют для очистки сточных вод от мелкодисперсных
примесей как на начальной, так и на конечной стадиях очистки. Часто исполь-
зуют зернистые фильтры из несвязанных или связанных (спеченных) между
собой частиц. Взернистых фильтрах в качестве фильтроматериала применяют
кварцевый песок, дробленый шлак, гравий, антрацит. Схема засыпного фильт-
ра показана на рис. 3.26, б. Регенерация фильтра осуществляется обратной
промывкой и продувкой сжатым воздухом.
Флотация заключается в обволакивании частиц примесей мелкими пузырь-
ками воздуха, подаваемого в сточную воду, и поднятии этих частиц на поверх-
ность, где образуется слой пены. Взависимости от способа образования пу-
зырьков различают флотацию пневматическую, химическую, вибрационную,
биологическую, электрофлотацию. На практике наибольшее распространение
получила пневматическая флотация, которая основана на уменьшении раство-
римости газа в воде при снижении его давления. При резком снижении давле-
ния происходит выделение из воды излишнего воздуха в виде пузырьков.
Физико-химические методы очистки применяют для удаления из сточной
воды растворимых примесей (солей тяжелых металлов, цианидов, фторидов и
др.), а в ряде случаев и для удаления взвесей. Эти методы представляют собой
достаточно сложные технологические процессы, однако при этом получили
наибольшие распространение. Физико-химические методы очистки обеспечи-
вают быстрый запуск процесса и его автоматизацию, характеризуются нечувст-
вительностью к температурным колебаниям и простотой применяемых в боль-
шинстве случаев материалов и оборудования. Вто же время они имеют и серь-
езные недостатки: большие объемы образующихся неутилизируемых осадков и
высокую стоимость оборудования и химических реагентов.
Как правило, физико-химическим методам предшествует стадия очистки
взвешенных веществ, что снижает затраты на проведение процесса.
Из физико-химических наиболее распространены: реагентные методы в том
числе нейтрализация и окисление, коагуляция, сорбция, электрофлотация,
экстракция, ионный обмен, диализ.
Сущность реагентного метода заключается в обработке сточных вод хими-
ческими веществами-реагентами, которые, вступая в химическую реакцию с
растворенными токсичными примесями, образуют нетоксичные или нераство-
римые соединения. Последние, затем, могут быть удалены одним из описан-
ных выше методов удаления взвесей и осветления воды. Этот метод находит
применение для очистки сточных вод от солей металлов, цианидов, хрома,
фторидов и т.д. Например, для удаления цианидов используют различные реа-
генты-окислители, содержащие активный хлор: хлорную известь, гипохлори-
ты кальция или натрия, хлорную воду. Для очистки от хрома применяют на-
триевые соли сернистой кислоты. Для очистки фторсодержащих вод применя-
ют гидроксид кальция, хлорид кальция. Врезультате химической реакции с
токсичными соединениями фтора образуется плохо растворимый фторид каль-
ция, который можно удалить из воды отстаиванием.
Разновидностью реагентного метода является процесс нейтрализации сточ-
ных вод. Согласно действующим нормативным документам, сбросы сточных
вод в системы канализации населенных пунктов и в водные объекты допусти-
мы только в случаях, если они имеют кислотность рН = 6,5...8,5. Нейтрализа-
ция кислых сточных вод осуществляется добавлением растворимых в воде ще-
лочных реагентов (оксида кальция, гидроксидов натрия, кальция, магния и
др.). Нейтрализация щелочных стоков осуществляется добавлением растворов
кислот (серной, соляной и др.), негашеной извести, кальцинированной соды,
аммиака и фильтрованием через нейтрализующие материалы (известь, извест-
няк, доломит, магнезит, мел и др.).
Реагентная очистка осуществляется в емкостях, снабженных устройствами
для перемешивания.
Окислительный метод применяют для обеззараживания токсичных приме-
сей (цианидов меди и цинка). Вкачестве окислителей используют хлор, гипо-
хлорит кальция и натрия, хлорную известь, диоксид хлора, озон, технический
кислород и кислород воздуха.
Коагуляция - это физико-химический процесс укрупнения мельчайших
коллоидных и мелкодисперсных частиц вещества размером до 10 мкм под дей-
ствием сил молекулярного притяжения. Врезультате коагулирования устраня-
ется мутность воды и образуются крупные хлопья вещества, подлежащие меха-
ническому удалению. Вкачестве веществ-коагулянтов применяют алюминий-
осуществляется посредством перемешивания воды с коагулянтами в камерах,
откуда вода направляется в отстойники.
Сорбция-метод извлечения из растворов, как правило, ценных растворен-
ных веществ с помощью пористых материалов - сорбентов (активированный
уголь, зола, коксовая мелочь, торф, селикагель, активные глины и др.).
Электрофлотация находит широкое применение для удаления маслопро-
дуктов и мелкодисперсных взвесей. Она осуществляется путем пропускания
через сточную воду электрического тока, возникающего между паˆрами элект-
родов (используются железные, стальные, алюминиевые). Врезультате элек-
тролиза воды образуются пузырьки газа, прежде всего, легкого водорода, а
также кислорода, которые обволакивают частички взвесей и способствуют их
быстрому всплытию на поверхность. Электрофлотация осуществляется в элек-
трофлотационных установках.
Экстракционный метод очистки основан на введении в раствор нераствори-
мой жидкости - экстрагента, в котором растворяется загрязняющее вещест-
во, образуя экстракт, который затем отделяется от обработанного раствора.
Метод ионного обмена основан на вытеснении ионами растворенного вещест-
ва ионов из специальных веществ - ионитов, т.е. на замене опасных раство-
ренных ионов на безопасные с последующим извлечением веществ, ионы кото-
рых теперь находятся в ионитах (мышьяк, фосфор, хром, цинк, свинец, медь,
ртуть, редкоземельные элементы).
Иониты-ионообменные смолы, при прохождении сточной воды через них
подвижные ионы смолы заменяются на ионы токсичных примесей соответст-
вующего знака. Например, катион тяжелого металла заменяется катионом во-
дорода, а токсичный анион соли металла -анионом ОН. Происходит сорбиро-
вание токсичных ионов смолой. Регенерация (восстановление сорбирующей
способности при насыщении смолы токсичными ионами) осуществляется про-
мывкой кислотой (для катионитовой смолы) или щелочью (для анионитовой
смолы). При этом токсичные ионы замещаются соответствующими катионами
или анионами, а токсичные примеси выделяются в концентрированном виде
как щелочные или кислые стоки, которые взаимно нейтрализуются и подверга-
ются реагентной очистке или утилизации.
Биологическая очистка сточных вод основана на способности мироорганиз-
мов использовать в процессе своей жизнедеятельности растворенные и колло-
идные органические соединения в качестве источника питания. Биологическим
путем, с использованием многочисленных органических соединений, очищают-
ся бытовые и производственные сточные воды. Бактерии находятся в активном
иле, представляющем собой темно-коричневую или черную жидкую массу с
землистым запахом. С биологической точки зрения активный ил-это скопле-
ние аэробных бактерий. Кроме микробов, в иле могут присутствовать простей-
шие черви, личинки насекомых, водные клещи.
Биологическую очистку проводят или в естественных условиях (поля оро-
шения, поля фильтрации, биологические пруды), или в специальных сооруже-
ниях: аэротенках, биофильтрах. Аэротенки представляют собой крупные ук-
рытые резервуары с системой коридоров, через которые медленно протекают
сточные воды, смешанные с активным илом. Эффект биологической очистки
обеспечивается постоянным перемешиванием сточных вод с активным илом и
непрерывной подачей воздуха через систему аэрации аэротенка. Активный ил
затем отделяется от воды в отстойниках и вновь направляется в аэротенк. Био-
логический фильтр - это сооружение, заполненное загрузочным материалом,
через который фильтруется сточная вода и на поверхности которого развивает-
ся биологическая пленка, состоящая из определенных форм микроорганизмов.
При биологической очистке к водному раствору предъявляется ряд требова-
ний: его температура должна находиться в пределах 20...30 °С; раствор дол-
жен иметь слабощелочной или нейтральный показатель кислотности (рН =
6,5...7,5); содержание растворенного кислорода должно составлять не менее
2 мг/л; биопитающая концентрация не должна превышать расчетного значе-
ния на 1 м2 площади очистного сооружения.
Недостатками существующего биологического метода являются: высокое
потребление электроэнергии; потребность в подаче кислорода и добавок для
питания микрофлоры; сложность работы в пусковом режиме и обязательный
строгий контроль условий процесса; необходимость больших площадей; обра-
зование значительного количества осадка, который необходимо в дальнейшем
утилизировать.
Менее изученным, но более перспективным методом биологической очист-
ки, является использование водной растительности. По современным представ-
лениям использование определенных видов растительности в технологии очи-
стки стоков является одним из самых перспективных методов биологической
очистки. Этот метод экономичен и экологически безопасен. Многие органиче-
ские и минеральные соединения (загрязнения) используются водной флорой
для питания, что и беспечивает их извлечение из водоема, а биомасса водорос-
лей не нуждается в дорогостоящих и экологически опасных приемах утилиза-
ции. Водным растениям свойственна избирательность в накоплении макро- и
микроэлементов. Водоросли и другая водная растительность (с помощью опре-
деленных бактерий) могут использоваться для извлечения из воды солей тяже-
лых металлов. Исследования химического состава растений показали, что в их
составе в значительных количествах содержится калий, хлор, кальций, маг-
ний, натрий, кремний. Следовательно, этот метод перспективен для очистки
промышленных сточных вод, содержащих соли меди, цинка, свинца и других