第三节 生产性毒物危害控制技术
一、生产性毒物的来源与存在形态
(一)来源
在生产过程中,生产性毒物主要来源于原料、辅助材料、中间产品、夹杂物、半成品、成品、废气、废液及废渣,有时也可能来自加热分解的产物,如聚氯乙烯塑料加热至160~170℃时可分解产生氯化氢。
(二)毒物形态
生产性毒物可以固体、液体、气体的形态存在于生产环境中。
1.气体
在常温、常压条件下,散发于空气中的无定形气体,如氯、溴、氨、一氧化碳和甲烷等。
2.蒸汽
固体升华、液体蒸发时形成蒸汽,如水银蒸汽和苯蒸汽等。
3.雾
混悬于空气中的液体微粒,如喷洒农药和喷漆时所形成雾滴,镀铬和蓄电池充电时逸出的铬酸雾和硫酸雾等。
4.烟
为直径小于0.1μm的悬浮于空气中的固体微粒,如熔铜时产生的氧化铜烟尘,熔镉时产生的氧化镉烟尘,电焊时产生的电焊烟尘等。
5.粉尘
能较长时间悬浮于空气中的固体微粒,直径大多数为0.1~10μm。固体物质的机械加工、粉碎、筛分、包装等可引起粉尘飞扬。
悬浮于空气中的粉尘、烟和雾等微粒,统称为气溶胶。了解生产性毒物的存在形态,有助于研究毒物进入机体的途径、发病原因,且便于采取有效的防护措施,以及选择工作场所空气中有害物采样方法。
生产性毒物进入人体的途径主要是经呼吸道,也可经皮肤和消化道进入。
另外,对于有限空间作业职业病危害防护,也应规范明确相关管理规定。有限空间是指与外界相对隔离,进出口受限,自然通风不良,足够容纳一人进入并从事非常规、非连续作业的有限空间。如炉、塔、釜、罐、槽车以及管道、烟道、隧道、下水道、沟、坑、井、池、涵洞、船舱、地下仓库、储藏室、地窖、谷仓等,并指出在职业活动中可能引起死亡、失去知觉、丧失逃生及自救能力、伤害或引起急性中毒的环境。有以下一种或几种情形:
(1)可燃性气体、蒸汽和气溶胶的浓度超过爆炸下限(LEL)的10%;
(2)空气中爆炸性粉尘浓度达到或超过爆炸下限的30%;
(3)空气中氧含量低于18%或超过22%;
(4)空气中有害物质的浓度超过工作场所有害因素职业接触限值(GBZ 2.1);
(5)其他任何含有有害物浓度超过立即威胁生命或健康(IDLH)浓度的环境条件。
对于立即威胁生命或健康的浓度和环境规定了准入条件(acceptable entry conditions)。有限空间必须具备能容许劳动者进入并能保证其工作安全的条件。
二、生产性毒物危害控制措施
生产性毒物控制措施主要包括以下内容:
(一)以无毒或低毒物质代替有毒或高毒物质
以无毒、低毒物质代替有毒、高毒物质,是控制生产性毒物危害的根本措施。如采用水溶性漆替代油漆、无苯涂料代替含苯涂料、无铅汽油代替含铅汽油;橡胶行业用汽油代替苯,或用水代替汽油来配制胶浆;用硅整流器代替汞整流器,用无汞仪表代替汞仪表;电镀行业中广泛应用无氰电镀法镀锌、镀铜等。
(二)改革工艺
采用先进技术和工艺过程,对产生有毒物质的作业,应尽可能采取密闭生产,消除毒物逸散的条件。应用先进的技术和工艺,提高自动化水平,尽可能采取遥控或程序控制,最大限度地减少操作者接触毒物的机会。例如,手工电焊改为自动电焊;蓄电池生产中,干式铅粉灌注改为灌注铅膏等。
(三)通风排毒
采用通风的方法将逸散的毒物排出。排除有毒、有害气体和蒸汽可采取全面通风和局部排风方式。
1.全面通风
全面通风是在工作场所内全面进行通风换气,以维持整个工作场所范围以内空气环境的卫生条件。用于有毒物质的扩散不能控制在工作场所内一定范围的情况,或是有毒物发散源的位置不能固定的场合。这种通风方式的实质是用新鲜空气来稀释工作场所内的污浊空气。全面通风可以利用自然通风,也可以借助于机械通风来实现。自然通风是以风压和热压作用使空气流动所形成的一种通风方式。机械通风是利用通风机产生的压力,克服沿程的流体阻力,使气流沿风道主网管流动,从而使新鲜空气进入工作场所,并排出污染的空气。
采用全面通风时,应不断向工作场所供应新鲜空气或符合一定要求的空气,同时从工作场所内排除污浊空气,以维持工作场所内良好的工作环境。要使全面通风发挥其应有作用,首先要根据工作场所用途、生产工艺布置、有毒物发散源、位置及特点、人员操作岗位和其他有关因素合理的组织气流,然后根据计算和实际调查资料取得有害气体散发量数据,确定合适的全面通风换气量。
气流组织方式
1)气流组织原则:
为保证送入工作场所的空气少受污染,尽快到达工作地点,使操作人员能呼吸到较为新鲜的空气,提高全面通风效果,要求供给工作场所的空气直接送到工作地点,然后再与生产过程散发的有害物质混合排出。
在图1-4-16中列举了正确的与不正确的气流组织方式。“□”表示有毒物发散源,“×”表示操作人员的工作位置。在图1-4-16(a)中,进风直接送到操作人员的工作位置,再经过有毒物发散源排至工作场所外,以此来保证工作地点的操作人员呼吸到新鲜空气,这是正确的气流组织方式。在图1-4-16(b)中,进风先经过有毒物发散源,再送到操作人员的工作位置,已污染的空气通过工作区是不可取的。
图1-4-16 两种气流组织方式
对只产生粉尘而不散发有害气体或虽散发有毒气体但设局部排风设施的工作地点,则要求从工作地点的上部送入空气,这样可避免因送风而引起粉尘二次飞扬和破坏局部排气装置正常工作,加强通风效果,缩小污染范围,起到降低工作场所有毒物质的含量的作用。
此外,要充分利用新鲜空气吹过操作人员的工作地点,避免未经过工作地点而经工作场所门窗开口或局部排气罩口短路逸出。在工作场所内布置送风口时,还应从送风参数、送风口位置、形式等来控制,冬季不要给人以吹风感,夏季又应保证合适的风速,以排出工人机体产生的热量。
送、排风口位置影响全面通风效果的好坏,在很大程度上取决于工作场所内气流组织是否合理。工作场所内的气流组织靠设置在一定位置上的送风口和排风口来实现。按全面通风的原则,工作场所内送风口应设在有毒物含量较小的区域,排风口则应尽量布置在有毒物发散源附近或有毒物含量最高区以便最大限度地把有毒物从工作场所内排出。在布置进风口时,应尽量使气流在整个工作场所内均匀分布,减少滞流区,避免有毒物在死角处不断积聚。
送风口和排风口的相互位置,一般有下送上排、上送下排及上送上排三种形式,每种形式中,送、排风口又可布置在工作场所同侧或对侧。
下送上排:从工作场所下部的送风口送入新鲜空气,直接在操作地区散开,然后流向工作场所上部,经排风口排出。这种气流组织方式多用于散发有毒有害气体或余热的工作场所,新鲜空气可依最短路线迅速到达工作地点,途中受污染的机会较少,大部分在工作场所下部工作地点作业的工人直接接触到新鲜空气。下送上排的气流与工作场所内对流气流的流动趋势相符合,也与热致诱导的有毒气体自下而上的趋势相一致。因此,涡流区很少。图1-4-17为下送上排式示意图。
图1-4-17 下送上排式
上送下排:新鲜空气从工作场所上部送风口送入,通过工作地点,从工作场所下部排风口排出,气流路线较为通畅且以纵向运动为主,涡流区较少。这种气流组织方式可用于无热源存在的工作场所。图1-4-18为上送下排式示意图。
图1-4-18 上送下排式
上送上排:送风口布置在工作场所上部,自上而下送风,气流通过工作地点后再返至上部,经排风口排出。采用这种方式时,由于送出的新鲜空气先经过工作场所上部然后才到达工作地点,它可能在途中受到污染,且因气流的路线不很通顺,往往有较多的涡流区。鉴于上述缺点,这种气流组织方式用得较少,只有在工作场所下部不便布置排风口时才采用。图1-4-19为上送上排式示意图。
图1-4-19 上送上排式
2)换气量及换气次数
换气量的确定:当已知工作场所内某种有毒气体产生量为Z(mg/h),一定量空气L(m3/h)以全面通风方式通过工作场所,由于稀释工作场所内的有毒气体,空气中有毒气体含量由 y0(mg/m3)提高到 yx(mg/m3),但不能超过国家卫生标准规定的数值。此时,以上各量关系式:
Z=L(yx-y0)
所需通风量为:
L=Z/(yx-y0)
式中 Z-工作场所内放散的有毒气体产生量,mg/h;yx-工作场所内空气中有毒气体含量,即国家职业卫生标准规定的有害气体职业接触限值,mg/m3;y0-送入工作场所内空气所含有毒气体含量(mg/m3),如直接采用外界新鲜空气送入工作场所内,则y0为0;当大气中含有有毒气体或蒸汽时,送入工作场所空气中有毒气体或蒸汽含量不应超过规定的职业接触限值的30%。根据国家职业卫生标准的规定,当数种溶剂(苯及其同系物、醇类、醋酸酯类)的蒸汽,或数种刺激性气体(三氧化硫及二氧化硫、氟化氢及其盐类等)同时放散在工作场所空气中时,全面通风换气量应按各种气体分别稀释至最高容许含量所需空气量的总和计算。除上述有毒气体及蒸汽外,其他有毒物质同时放散于工作场所空气中时,通风量仅按需要空气量最大的有毒物质计算。
在确定工作场所所需通风量时,如果在其周围有相邻工作场所,而空气又互相流通,相邻工作场所内含有毒气体含量比较低,当送风主要目的是为了补充局部排气量时,为防止有毒气体含量较高工作场所内的空气污染相邻工作场所,此时送风量应比工作场所内局部排气量总和少10~15%,以便使工作场所内呈负压状态。
换气次数:当缺乏确切资料而无法计算工作场所内放散的有毒气体产生量时,可按同类工作场所的换气次数,用经验方法确定全面通风所需换气量。
换气次数是指换气量L(m3/h)与通风工作场所容积V(m3)的比值:
n=L/V(次 /h)
各类工作场所的换气次数n可从专门规范或设计手册中查到,通风换气量为:
L=nV(m3/h)
2.局部排风
局部排风是将工业生产中产生的有毒气体或蒸汽在其发散源处控制、收集起来,不使其扩散到工作场所,并把有毒气体经净化处理后排出。用于排毒的局部排风系统由排风罩(吸气罩)、风道、净化器、风机和排气筒组成。为了充分发挥其通风排毒效果,应同时做好有毒物发散源的密闭和含毒空气的净化处理。常用的局部通风排毒设施有排毒柜、排毒罩及槽边吸风等。应根据生产工艺和毒物的理化性质、发散源及生产设备的不同特点,选择合适的排毒装置。其基本原则是尽量靠近毒物逸散处,既可防止毒物扩散又不影响生产操作,且便于维护检修。经通风排出的毒物,必须经净化处理后方可排出,并注意回收综合利用,使工作场所有毒物质的浓度达到《工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素》(GBZ2.1)的要求。典型的局部排风设施如图1-4-20所示。
图1-4-20 局部排风设施
1-吸气罩;2-风道;3-净化器;4-风机;5-排气筒
(1)吸气罩:
吸气罩与吸尘罩的原理并无本质上的区别,目的是把作业地点产生的有毒气体吸至罩内。对吸气罩的原则要求与吸尘罩相类似,仍是形式适宜、位置正确、风量适中、强度足够、检修方便。常用的吸气罩有排毒柜、伞形罩及槽边吸气罩等,它的形状与工艺过程有密切的关系,有时与操作台联成一整体。在不妨碍操作的前提下,吸气罩口应尽量接近有毒物发散源,以保证取得良好的吸气效果。当有毒物散发有一定方向性时,罩口位置应迎着有毒物散发的方向,如用于小件喷漆的吸气罩罩口设计成迎着喷枪喷射的方向,陶瓷厂喷釉吸气罩的设计也采取这一形式。吸气罩的抽风量应适中,对于旁侧罩、伞形罩及槽边吸气罩等外部罩,关键问题是保证有害物产生处达到足够的控制风速,这一风速远比吸气罩口风速小得多。控制风速因工种、工件和操作方式的不同而异。控制风速过大,在罩口面积一定、控制距离一定的条件下,抽风量过大;控制风速过小,在同样条件下,抽风量过小,不能控制有毒物的散发。此外,设计吸气罩要便于操作、便于维修,用于排毒的吸气罩,还要考虑防腐蚀,为此,可用砖砌、混凝土等材料制成风道,也可选用适当厚度的聚氯乙烯塑料板制成,并要求有足够强度。
就地密闭,就地排出,就地净化,是通风排毒工程的一个重要的技术准则。吸气罩就是实施毒源控制,防止毒物扩散的具体技术装置。局部吸气罩按其构造分为3种类型。
1)密闭罩:
在工艺条件允许的情况下,尽可能将有毒物发散源密闭起来,然后通过通风管将含毒空气吸出,送往净化装置,净化后排放大气。
2)开口罩:
在生产工艺操作不可能采取密闭罩排气时,可按生产设备和操作的特点,设计开口罩排气。按结构形式,开口罩分为上吸罩、侧吸罩和下吸罩。
3)通风橱:
通风橱是密闭罩与侧吸罩相结合的一种特殊排气罩,可以将产生有毒物的操作和设备完全放在通风橱内。通风橱上设有启动操作的小门,以便于操作。为防止通风橱内机械设备扰动、化学反应或热源的热压以及室内横向气流的干扰等,必须对通风橱实行排气,使橱内形成负压状态,防止毒物逸出。
(2)风道:
局部排毒设施的风道设计原理与除尘设施相同,常采用矩形断面风道,在风道计算中应使用当量直径,用钢板以外的其他材料制作风道时,计算阻力还应进行粗糙度的修正。另外,在排毒系统的风道中空气流速与通风除尘风道有所不同。
(3)风机:
根据所需的风量与风压,以及其他工艺操作条件,按照风机产品样本来选择最佳工况的风机,以便用最小的动力消耗获得最大效果。
3.排出气体的净化
工业的无害化排放,是通风排毒工程必须遵守的重要准则。根据输送介质特性和生产工艺的不同,可采用不同的有毒气体净化方法。有毒气体净化方法大致分为洗涤法、吸附法、燃烧法和高空排放法等。确定净化方案的原则是:① 设计前必须确定有毒物质的成分、含量和毒性等理化指标;② 确定有毒物质的净化目标和综合利用方向,应符合卫生标准和环境保护标准的规定;③ 净化设备的工艺特性,必须与有毒介质的特性相一致;④ 落实防火、防爆的特殊要求。
(1)吸收法:
吸收法是通过适当比例的液体吸收剂处理气体混合物,完成沉降、降温、聚凝、洗净、中和、吸收和脱水等物理化学反应,以实现气体的净化。洗涤法是一种常用的净化方法,在工业上已经得到广泛的应用。它适用于净化 CO、SO2、NOx、HF、SiF4、HCl、Cl2、NH3、Hg 蒸汽、酸雾、沥青烟及有机蒸汽。如冶金行业的焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、发生炉煤气净化,化工行业的工业气体净化,机电行业的苯及其衍生物等有机蒸汽净化,电力行业的烟气脱硫净化等。
(2)吸附法:
吸附法是将有毒气体与多孔性固体(吸附剂)接触,使有毒物(吸附质)黏附在固体表面上(物理吸附)。当吸附质在气相中的浓度低于吸附剂上的吸附质平衡浓度时,或者有更容易被吸附的物质达到吸附表面时,原来的吸附质会从吸附剂表面上脱离而进入气相,实现有毒气体的吸附分离。吸附剂达到饱和吸附状态时,可以解吸、再生、重新使用。吸附法多用于低浓度有毒气体的净化,并实现其回收与利用。如机械、仪表、轻工和化工等行业,对苯类、醇类、酯类和酮类等有机蒸汽的气体净化与回收工程已广泛应用,吸附效率在90%~95%。
(3)燃烧法:
燃烧法是将有毒气体中的可燃成分与氧结合进行燃烧,使其转化为CO2和H2O达到气体净化与无害物排放的方法。燃烧法适用于有毒气体中含有可燃成分的条件。其中直接燃烧法是在一般方法难以处理,且危害性极大,必须采取燃烧处理时采用,如净化沥青烟、炼油厂尾气等;催化燃烧法主要用于净化机电、轻工行业产生的苯、醇、酯、醚、醛、酮、烷和酚类等有机蒸汽。
(4)冷凝法:
冷凝法是利用废气中各种混合物成分的冷凝温度不同而将有害成分分离出来的方法。冷凝法适用于净化、回收蒸汽状态的有害物质。冷凝净化程度要求越高,废气的冷却温度越低,冷却所需的费用也就越大。因此,当废气中蒸汽含量比较高时,冷凝回收才有经济意义。冷凝回收往往用于吸收、吸附、燃烧法的预处理,预先回收某些可以利用的纯物质和减轻这些方法的负荷。例如,在氯碱工业中,用冷凝法使氢气尾气中的汞变成液体汞而加以回收;在活性炭吸附器的解吸过程中,用冷凝法将解吸的苯蒸汽从水蒸汽中加以分离回收等。冷凝回收所用的设备是接触冷凝器、表面冷却器等。
(四)隔离及卫生设施
产生尘毒及其他职业病危害的区域应尽量与其他工序或工作区(间)隔离,其中使用或产生高毒物质的工作场所与其他工作场所应可靠隔离。此外,应根据职业接触特征,在易沾染病原体或易经皮肤吸收的剧毒或高毒物质如(石棉、铅)的特殊场所和污染严重的工作场所设置消毒洗涤用房。产生易经皮肤吸收的剧毒或高毒物质和污染严重的工作场所,应专门配置淋浴间和工作服洗涤室。
(五)个体防护措施
对接触毒物作业的工人,进行个体防护有特殊意义。毒物通过呼吸道、口、皮肤侵入人体,因此凡是接触毒物的作业都应制定有针对性的个体防护制度,必要时应列入操作规程,比如不准在作业场所吸烟、吃东西,班后必须洗澡,不准将工作服带回家等。个体防护制度不仅保护操作者自身,而且可避免家庭成员(特别是儿童)间接受害。
1.配备的基本要求
(1)作业过程中存在生产性毒物时,作业人员应佩戴个体防护用品,如强酸强碱作业者应着耐酸耐碱工作服;接触局部作用强或经皮肤中毒危险性大的物质,应戴相应质地的防护手套;接触经皮肤进入能力强的化学物质,除着工作服外尚应穿衬衣。
(2)毒物呈粉尘、烟雾状态时,作业人员需使用机械过滤式防毒口罩;毒物呈气体、蒸汽状态时,宜使用化学过滤式防毒口罩或防毒面具。在毒物浓度过高或空气中氧含量过低的特殊情况下,应采用隔离操作或供氧(气)式防毒面具。应根据有毒气体和蒸汽种类选择适用的过滤元件,对现行标准中未包括的过滤元件种类,应根据呼吸防护用品生产者提供的使用说明选择。
(3)用人单位应当为劳动者提供符合国家职业卫生标准的个体防护用品,并督促、指导劳动者按照使用规则正确佩戴、使用,不得以发放钱物替代。用人单位所购买的个体防护用品应当具有产品质量检验合格证明、中文说明书和生产、经销单位联系方式,并符合相应危害防护特性。
(4)为作业人员购置、配备、发放和使用的个体防护用品除符合安全性能要求外,应兼顾舒适、方便和美观。
(5)用人单位应当对个体防护用品进行经常性的维护、保养、更换,确保防护用品有效,不得使用不符合国家职业卫生标准或者已经失效的个体防护用品。
2.个体防护用品适用范围
正常工作过程中生产性毒物侵入人体的主要途径为呼吸道、皮肤,生产性毒物个体防护用品的选用范围见表1-4-4。
表1-4-4 生产性毒物个体防护用品适用范围
续表
续表
续表
(六)职业健康监护
职业健康监护的目的在于早期发现职业禁忌证、职业损害和职业病患者,以便及早地采取干预措施,保证职业人群的健康。生产性毒物种类众多,其职业健康监护的内容也不尽相同,限于篇幅所致,本章节将针对金属、有机溶剂、酸雾等生产性毒物的健康监护内容各举一例进行说明,其余详见《职业健康监护技术规范》(GBZ188)。
1.生产性毒物职业健康检查的目标疾病
生产性毒物职业健康检查的目标疾病见表1-4-5。
表1-4-5 生产性毒物职业健康检查的目标疾病
2.职业健康检查内容
各生产性毒物的职业健康检查内容见表1-4-6。
表1-4-6 生产性毒物职业健康检查内容
3.职业健康检查周期
根据接触生产性毒物种类、浓度的不同,按照《职业健康监护技术规范》(GBZ188)规定执行职业健康监护周期,内容见表1-4-7。
表1-4-7 接触生产性毒物人员职业健康监护周期
三、有限空间作业管理
用人单位应采取综合措施,制定职业安全卫生操作规程,消除或减少有限空间的职业病危害以满足安全作业条件。
对于有限空间作业有两种形式的管理规定,一是经持续机械通风和定时监测,能保证在有限空间内安全作业,并不需要办理准入证的有限空间,称为无需准入有限空间(non-permit required conf i ned space);二是包含可能产生职业有害因素、或包含可能对进入者产生吞没、或因其内部结构易引起进入者落入产生窒息或迷失、或包含其他严重职业病危害因素等特征的有限空间称为需要准入有限空间(简称准入有限空间,permit-required conf i ned space permit space)。
(一)控制技术措施
用人单位应采取综合措施,消除或减少有限空间的职业病危害以满足安全作业条件。
1.设置有限空间警示标识,防止未经准入人员进入。
2.进入有限空间作业前,用人单位应当进行职业病危害因素识别和评价。
3.用人单位应制定和实施有限空间职业病危害防护控制计划、有限空间作业准入程序和安全作业操作规程。
4.提供符合要求的监测、通风、通讯、照明、个体防护用品、防护设施以及应急救援和其他必需设备,并保证所有设施的正常运行和劳动者能够正确使用。
5.在进入有限空间作业期间,至少要安排一名监护者在有限空间外持续进行监护。
6.按要求培训准入者、监护者和作业负责人。
7.制定和实施应急救援、呼叫程序,防止非授权人员擅自进入有限空间进行急救。
8.如果有多个用人单位同时进入同一有限空间作业,应制定和实施协调作业程序,保证一方用人单位准入者的作业不会对另一用人单位的准入者造成威胁。
9.制定和实施进入终止程序。
10.当按照有限空间管理程序所采取的措施不能有效保护劳动者时,应对进入有限空间作业进行重新评估,并且要修订职业病危害防护控制计划。
11.进入有限空间作业结束后,准入文件或记录至少存档一年。
(二)个体防护措施
个体防护用品应使用供气或携气隔离式呼吸防护装备,如正压式空气呼吸器、送风式长管呼吸器等,如有需要,还可配备防化学品手套、化学品防护服等。