Статьи о СИЗОД Измерение концентрации вредных веществ в воздухе

Измерение концентрации вредных веществ в воздухе (обзор)

Опубликована в журнале «Безопасность жизнедеятельности», № 11 (2016) с. 9-14, ISSN 1684-6435.

УДК 613.6.02

Аннотация.

Сделан анализ документов, используемых как руководящие при измерении концентрации воздушных загрязнений в США, СССР, РФ, Украине и Белоруссии. Выявлены отличия, которые могут привести к значительной недооценке воздействия воздушных загрязнений на работающих. Сделаны рекомендации для повышения точности измерений. Показана недопустимость снижения классов вредности условий труда при использовании результатов недостаточно точных измерений концентрации вредных веществ.

В системе профилактических мероприятий охраны труда важное место занимают методы оценки качества воздуха, с последующей разработкой мероприятий для улучшения качества воздуха. При оценке ситуации в РФ нужно сказать, что она опиралась на документы позднего советского периода с их последующей переработкой в 2000-х годах. В связи со стремлением к гармонизации с системой санитарно-законодательных документов промышленно развитых стран нужно обратить внимание на существенные отличия между ними и соответствующими документами в РФ в части измерения концентрации загрязнений.

Однако обращает на себя внимание тот факт, что разрабатывавшиеся в СССР и РФ (и используемые сейчас) методики лишены какого бы то ни было обоснования приводимых в них указаний, и лишены объяснения значений используемых в них терминов. Кроме того, в некоторых отношениях они значительно отличаются от требований документов аналогичного назначения, используемых при проведении измерений воздействия вредных воздушных загрязнений на рабочих в США, которые разработаны на основе результатов научных исследований. Ниже приводится краткое описание этих отличий, и их потенциальное влияние на результат измерений.

Измерение среднесменной концентрации

В СССР для измерения концентрации воздушных загрязнений был разработан ГОСТ 12.1.005-76 [1], а позднее – ГОСТ 12.1.005-88 [2]. Затем в РФ были разработаны руководство Р 2.2.2006-05 [3] и позднее Методические указания МУ 2.2.5.2810-10 [4]. В стандартах [1,2] приводится объяснение используемых терминов, и они однозначно требует проводить отбор проб воздуха в зоне дыхания (дано определение: 50 см от лица). Документ [2] обязывает проводить замеры среднесменной концентрации не менее 3/4 длительности смены, и не менее трёх смен. Разрешается использование трёх кратковременных замеров (например – индикаторными трубками) для оценки среднесменной концентрации.

В самом новом документе [4], используемом сейчас в РФ, нет чёткой терминологии, что вполне позволяет истолковывать даваемые рекомендации как разрешение измерять загрязнённость воздуха рабочей зоны вместо измерения в зоне дыхания. Это потенциально может занизить результат в десятки и сотни раз, так как опубликованные исследования показали, что среднесменная концентрация вредных веществ в зоне дыхания и на расстоянии 2...3 м могут отличаться, например, в 40 раз [5].

В отношении временных интервалов – в документах [2-4] даются рекомендации, схожие с рекомендациями из необязательного для выполнения американского документа [6] (без ссылок на него), и они менее строгие, чем требования документов (США) [7 или 8]. Так, в последних двух документах измерение среднесменной концентрации с помощью серии кратковременных замеров не допускается из-за меньшего доверительного уровня (что помешает подать иск в суд), а длительность измерения среднесменной 8-часовой концентрации должна быть не меньше 7 ч.

В США для разработки требований к измерению воздействия загрязнений воздуха, концентрация которых не постоянна во времени и в пространстве, был проведён анализ имевшихся результатов научных исследований. Эти исследования – с использованием методов статистической обработки результатов измерений – стали основой для научно-обоснованных требований к организации проведения замеров, позволяющих получить результат требуемого качества [6].

Документ [6] не является и не являлся обязательным для выполнения для кого бы то ни было. Это – разработанные на основе [5,9] и других исследований рекомендации, позволяющие с заданной вероятностью определить, превышает ли (или наоборот – не превысит ли) концентрация вредных веществ заданное значение, например – 1 ПДК (предельно-допустимую концентрацию). Документ был разработан из-за того, что измерения загрязнённости воздуха на американских предприятиях показали, что обычно концентрация вредных веществ непостоянна, и что распределение её измеренных значений часто соответствует логарифмически-нормальному распределению.

В приложении С документа [6] после анализа 12 исследований, в которых одновременно измерялась загрязнённость воздуха и рабочей зоны и в зоне дыхания (полусфера спереди от головы на расстоянии до 25 см от органов дыхания – что меньше, чем в СССР) сделаны выводы:

- взаимосвязь между этими концентрациями может отсутствовать,

- средняя концентрация в зоне дыхания может быть значительно (в десятки раз) выше, чем в воздухе рабочей зоны (на расстоянии до 3 метра от сотрудника).

Поэтому документ [6] рекомендовал для определения воздействия загрязнений воздуха на рабочего проводить измерения исключительно в зоне дыхания.

Так как измеряемая концентрация непостоянна, то она может случайно оказаться ниже 1 ПДК в то время, как обычно она превышает 1 ПДК. Поэтому авторы показали необходимость использования ещё одного специального значения концентрации (помимо ПДК), используемого для регулирования режима измерения вредного воздействия на сотрудников – action level AL (далее – уровень реагирования). Эта величина равна 1/2 ПДК, и если измеренная концентрация ниже уровня реагирования, то вероятность того, что средняя загрязнённость воздуха выше 1 ПДК оказывается заметно ниже, чем в случае, когда измеренная концентрация ниже 1 ПДК, но выше уровня реагирования. Поэтому рекомендуется при превышении уровня реагирования проводить замеры чаще, что позволяет гибче и экономнее измерять загрязнённость воздуха.

Документ [6] также содержит методики измерения концентрации воздушных загрязнений при разных временных интервалах проведения замеров (для среднесменной концентрации – от одного замера длительностью всю смену до серии кратковременных замеров в течение смены) и статистическое обоснование того, что эти методики позволят с заданной вероятностью определить - имеется ли превышение ПДК. В целом, авторы показывают, что точность измерения случайной величины (концентрации загрязнений) определяется в основном учётом её непостоянства по времени, а не точностью измерительных приборов.

Документ [7] – стандарт по охране труда, разработанный Управлением по охране труда (OSHA) Минтруда США, регулирует санитарно-гигиенические вопросы при работе со свинцом. Он является обязательным для выполнения работодателем, и очень похож на несколько десятков аналогичных стандартов, регулирующих выполнение работы с другими вредными веществами и разработанных совместно с Национальным институтом охраны труда NIOSH, в том числе – при работе с формальдегидом [8].

Из-за непостоянства концентрации загрязнений воздуха по времени документ обязывает проводить измерения с разной периодичностью, а при концентрации, стабильно меньшей уровня реагирования – прекратить измерения. Для определения среднесменной концентрации замер должен продолжаться не менее 7 ч, и отбор воздуха должен проводиться только в зоне дыхания. Использование серии кратковременных замеров (например, индикаторными трубками) не допускается.

Документ [10] – инструкция для инспекторов по охране труда, проверяющего выполнение требований законодательства, является обязательной для выполнения инспекторfvb. Её особенность в том, что она разработана для получения такого качества измерений, которое позволяет использовать результат в суде при подаче иска на работодателя, т. е. – юридически безупречного. Инструкция обязывает проводить измерения исключительно в зоне дыхания, и для определения среднесменной концентрации проводить замер не менее 7 ч для 8-часовой смены – с охватом всех тех интервалов времени, в которые концентрация должна быть максимальной. Использование серии кратковременных замеров (например, индикаторными трубками) не допускается.

В документах [7,6,10] есть объяснение используемых терминов. В таблице приводится сравнение требований и рекомендаций описанных выше документов.

Сравнение требований к проведению измерений среднесменных концентраций вредных веществ (в пространстве и по времени) в США, СССР, РФ и Белоруссии.

Документ, (дата публикации), страна	Обязательность применения	Место отбора проб	Продолжительность длительных замеров	Применение серии кратковременных замеров (1)	Методы измерений и анализа
[6] (1976) США	Не обязателен	Зона дыхания 25 см от лица	Вычисляется (для требуемой доверительной вероятности)	Допускается, указан способ проведения для получения требуемой точности	-
[7] (1978) США	Обязателен		>7 часов для 8-часовой смены (>87.5%)	Не допускается	Разработаны для длительного отбора проб
[10] (2014) США	Обязателен			Не допускается из-за меньшей точности	(3)
[1] (1976) СССР	Обязателен	Зона дыхания 50 см от лица	Не менее 5 замеров, которые могут быть кратковременными		(3)
[2] (1988) СССР	Обязателен		> 75% смены; и не менее 3 смен	Допускается, указаны параметры - минимум 3 замера	(3)
[3] (2005) РФ	Обязателен	Зона дыхания или рабочая зона		Допускается, указаны параметры	(3)
[4] (2010) РФ	Обязателен		> 75% смены или серия отдельных замеров (2 шт по 1-2 часа, или 3 шт по 0.5-1 часу…) (2). Сколько смен проводить замеры – не указано, то есть (по умолчанию) допускается однократный замер	Допускается	(4)
[11] (1994) Беларусь	Обязателен	Зона дыхания 25 см от лица	> 75% смены; и не менее 3 смен	В документе - не рассмотрен	(3)
(1) Например – с помощью индикаторных трубок (2) Длительность отбора определяется методом анализа (3) В настоящей статье не рассмотрены (4) Часть методов в принципе не позволяет проводить длительные измерения, и замеры в зоне дыхания "подвижных" рабочих.

Соответствующий украинский документ 2012 г. [12] в части измерения концентрации вредных веществ в воздухе промышленных предприятий требует использования ГОСТа СССР 1988г [2], который однозначно предписывает проводить отбор проб исключительно в зоне дыхания (до 50 см от лица).

Можно заметить, что объём советских и российских документов (разделов, относящихся к измерениям концентрации воздушных загрязнений: стр. 56-57 [1]; стр. 5-7 [2]; стр. 143-157 [3] и стр. 12-14 [4]) – существенно меньше, чем общий объём американского документа [6] (135 стр).

Из таблицы видно, что между советскими и американскими методами были определённые отличия (американские – строже), которые после распада СССР значительно усилились. Сейчас эти отличия даже сильнее, чем на Украине и в Белоруссии, где сохранился прежний подход. Эти возросшие отличия потенциально могут привести к сильному и систематичному занижению измеренной среднесменной концентрации по отношению к реальной. Более того, значительное количество методов анализа вообще не позволяет проводить длительные замеры, а рекомендуемое для проведения замеров оборудование не позволяет использовать его для измерений в зоне дыхания с помощью крепления на "подвижном" рабочем (например, из-за хрупкости ёмкостей с реактивами и риска их проливания). Эти свойства утверждённых методов анализа могут создать дополнительные трудности при повышении требований к точности измерений за счёт увеличения их продолжительности и за счёт отбора проб исключительно в зоне дыхания.

Потенциальный риск значительного занижения концентрации ставит под сомнение правомерность определения класса вредности и тем более – возможности его снижения при использовании респираторов.

Измерение кратковременной концентрации воздушных загрязнений

В РФ в документе [4] указано, что для определения того, превышается ли кратковременная концентрация на рабочих местах, можно использовать быстродействующие малоинерционные газоанализаторы, или проводить отбор проб в течение 15 мин (или до 30 мин для фиброгенной пыли) не менее 3 раз в течение смены, и отбор проб должен проводиться “на рабочих местах”.

В более раннем документе [3] также указано, что отбор проб должен проводится “на рабочих местах”, длительность замера до 15 мин (для фиброгенной пыли – до 30 мин). Фактически оба документа допускают проведение измерений не в зоне дыхания, а в воздухе рабочей зоны.

В более старых советских документах [1,2] содержались схожие требования к временному интервалу проведения измерений, но однозначно указывалось на необходимость отбора проб в зоне дыхания, а не в воздухе рабочей зоны. Понятия “зона дыхания” и ”рабочая зона” были чётко разграничены и определены.

В США для некоторых химических веществ установлены ограничения их среднего воздействия на рабочего за более короткий период, по сравнению с 8-часовой сменой. Обычно это 15 мин. Для того, чтобы измерение воздействия в течение таких интервалов позволяло оценить вероятность превышения кратковременного ПДК (STEL), в [6] были разработаны статистически обоснованные методики отбора репрезентативной группы рабочих, и допустимой доли интервалов времени (из всех 32-х 15-минутных интервалов для 8-часовой смены).

В соответствующих стандартах по охране труда, обязательных для выполнения работодателем (например – для формальдегида стандарт [8]), не приводятся конкретные требования к отбору проб, а просто указывается, что он должен обеспечить получение результата с соответствующей доверительной вероятностью, и рекомендуется использовать для выполнения этого указания [6]. То есть, работодатель должен разработать программу мониторинга вредного воздействия на рабочего, позволяющую получать результат достаточно высокого качества.

Замер концентрации проводится исключительно в зоне дыхания с использованием соответствующего измерительного оборудования (персональный пробоотборный насос и улавливающая среда или портативного оборудования для измерений в реальном масштабе времени). Использование индикаторных трубок - не рассматривается.

В инструкции для инспектора, проверяющего выполнение требований законодательства [10], также нет конкретных указаний по выбору периодов времени проведения измерений и выбору сотрудников. Там просто указано, что они должны охватывать тех рабочих и периоды времени, когда ожидается максимальное воздействие. Отбор проб проводится исключительно в зоне дыхания, для отбора проб используется персональный пробоотборный насос и соответствующая улавливающая среда.

Таким образом, отсутствие в РФ однозначных требований к проведению отбора проб в зоне дыхания, может привести к занижению измеренной кратковременной концентрации по сравнению с реально вдыхаемой. Ни в одном из российских документов [3,4,9] нет никаких указаний, у какой доли рабочих проводить замеры в случаях, когда нельзя предварительно выявить тех, у кого ожидается максимальное воздействие. Также нет указаний – в какие периоды времени проводить замеры, если нельзя предварительно определить, когда ожидается максимальное воздействие. Это создаёт потенциальный риск значительного занижения концентрации, и ставит под сомнение правомерность определения класса вредности и тем более – возможности его снижения при использовании респираторов.

Новое измерительное оборудование

Описанные выше документы, предполагавшие отбор проб с помощью персонального пробоотборника в зоне дыхания, позволяли получить результат измерений только после окончания замера. Это не позволяет оперативно вмешаться в выполнение работы для предотвращения чрезмерного воздействия. Для снижения риска в таких ситуациях в США был разработан персональный пылемер, измеряющий массовую концентрацию респирабельной пыли (без определения её химического состава) в реальном масштабе времени, и вычисляющий среднюю концентрацию с начала смены до текущего момента [13]. Прибор интегрирован в шахтёрскую каску. Его предполагают использовать для профилактики пневмокониозов на угольных шахтах в дополнение к обычным персональным пробоотборникам. Для измерения концентрации респирабельной пыли используется чувствительный элемент цилиндрической формы с фильтром на торце. Осаждение пыли на фильтре увеличивает массу, и влияет на точно измеряемую частоту собственных колебаний датчика. Требования законодательства к работодателю ужесточили – при подземной добыче угля использование прибора стало обязательным на наиболее запылённых рабочих местах с 01.02.2016 [14].

Выводы

1. Использование результатов измерений, сделанных по официально утверждённым методиками [3] и [4] для установления класса(подкласса) вредности может дать значительно заниженный результат.

2. Необходимо повысить точность изменения среднесменной концентрации загрязнений воздуха:

- запретить отбор проб вне зоны дыхания (25 см от лица);

- прекратить использование индикаторных трубок и увеличить длительность замера (замеров) до минимум 87% от длительности смены (7 ч для 8-часовой смены);

- разрабатывать соответствующие методы анализа, позволяющие проводить длительные замеры на "подвижных" рабочих.

3. Необходимо повысить точность изменения среднесменной концентрации воздушных загрязнений:

- отбор проб должен проводиться только в зоне дыхания;

- необходимо разработать методики отбора репрезентативных группы рабочих и интервалов измерений, чтобы можно было с достаточно большой вероятностью охватить тех сотрудников и интервалы, когда воздействие максимально (если нет достаточно точной информации, позволяющей заранее выбрать таких рабочих и интервалы времени с максимальным воздействием).

4. Снижение класса вредности, измеренного с потенциально значительным занижением, даже при выдаче достаточно качественных средств индивидуальной защиты органов дыхания - бессмысленно и недопустимо.

Список литературы

1. ГОСТ 12.1.005-76. Система стандартов безопасности труда. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования. Москва, 1976.
2. ГОСТ 12.1.005-88. Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. Москва: Госстандарт, 1988.
3. Руководство Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда». СПб: DEAN; 2006.
4. Методические указания МУ 2.2.5.2810-10. «Организация лабораторного контроля содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны предприятий основных отраслей экономики». Москва: Роспотребнадзор, 2011.
5. B.J. Sherwood. On the Interpretation of Air Sampling for Radioactive Particles. American Industrial Hygiene Association Journal, 1966, Vol. 27, №2, pp. 98-109. URL: http://doi.org/10.1080/00028896609342800 (дата обращения 05.05.2016).
6. Leidel N.A., K.A. Busch and J.R. Lynch. NIOSH Occupational Exposure Sampling Strategy Manual. DHHS (NIOSH) Publication Number 77-173 Cincinnati, Ohio. 1977. – 135 p. URL: http://www.cdc.gov/niosh/docs/77-173/default.html (дата обращения 05.05.2016).
7. US Standard 29 CFR 1910.1025 «Lead». URL: https://www.osha.gov/pls/oshaweb/owadisp.show_document?p_table=STANDARDS&p_id=10030 (дата обращения 05.12.2016).
8. US Standard 29 CFR 1910.1048 «Formaldehyde». URL: https://www.osha.gov/pls/oshaweb/owadisp.show_document?p_table=STANDARDS&p_id=10075 (дата обращения 04.12.2016).
9. Leidel N.A. and K.A. Busch: Statistical Methods for the Determination of Non-compliance with Occupational Health Standards. NIOSH Technical Information, HEW Pub. No. 75-159, Cincinnati, Ohio. 1975.
10. OSHA Technical Manual (OTM) Section II: Chapter 1. Personal Sampling for Air Contaminants. URL: https://www.osha.gov/dts/osta/otm/otm_ii/otm_ii_1.html (дата обращения 16.01.2016).
11. Санитарные нормы, правила и гигиенические нормативы «Перечень регламентированных в воздухе рабочей зоны вредных веществ». Министерство здравоохранения Республики Беларусь, 2008. URL: www.minzdrav.gov.by/lcfiles/000127_750776_N240_2008.doc (дата обращения 19.03.2016).
12. Наказ МНС України № 627 (22.03.2012). Вимоги до роботодавців щодо захисту працівників від шкідливого впливу хімічних речовин [Приказ МЧС Украины. Требования к работодателям по защите работников от вредного воздействия химических веществ] URL: http://zakon5.rada.gov.ua/laws/show/z0521-12?test=4/UMfPEGznhhVZ2.Zi3jcM5qHI4wAs80msh8Ie6 (дата обращения 03.03.2016).
13. J.C. Volkwein, R.P. Vinson et al. Laboratory and Field Performance of a Continuously Measuring Personal Respirable Dust Monitor. Pittsburgh, PA: National Institute for Occupational Safety and Health, 2006. URL: http://www.cdc.gov/NIOSH/Mining/works/coversheet349.html (дата обращения 03.02.2016).
14. A Rule by the Mine Safety and Health Administration on 05/01/2014. C. Summary of Major Provisions. URL: https://www.federalregister.gov/articles/2014/05/01/2014-09084/lowering-miners-exposure-to-respirable-coal-mine-dust-including-continuous-personal-dust-monitors#h-12 (дата обращения 13.04.2016).

К списку статей