Методические указания к постановке исследований по обоснованию предельно допустимых концентраций сварочных аэрозолей

(утв. Минздравом СССР 07.02.1983 № 2663-83)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПОСТАНОВКЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОБОСНОВАНИЮ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ СВАРОЧНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ

Методические указания разработаны:

Киевским НИИ гигиены труда и профзаболеваний МЗ УССР;

Институтом электросварки им. Е.О. Патона АН УССР;

НИИ гигиены труда и профзаболеваний АМН СССР;

Московским НИИ гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана МЗ РСФСР;

Ленинградским НИИ гигиены труда и профзаболеваний МЗ РСФСР;

ВНИИ охраны труда ВЦСПС (г. Ленинград);

ЦНИИ технологии судостроения (г. Ленинград).

ВВЕДЕНИЕ

Дуговые, плазменные, газопламенные способы сварки, наплавки и резки металлов являются наиболее распространенными технологическими процессами, используемыми в народном хозяйстве. Создание высоких локальных температур, позволяющих обеспечить расплавление металлов в месте формирования неразрывного соединения или же полости реза, обуславливает испарение и термическую диссоциацию химических элементов и соединений, участвующих в этих процессах, и переход их в высокодисперсное пылегазовое состояние. Воздействие на работающих химических веществ в виде сварочных аэрозолей (СА) сложного состава является одним из ведущих профессиональных факторов, сопутствующих указанным способам сварки, наплавки и резки металлов.

Дисперсной фазой или же твердой составляющей сварочного аэрозоля (ТССА) являются мельчайшие частицы сконденсировавшихся за пределами зоны высокотемпературного нагрева паров металлов и других веществ, входящих в состав сварочных, присадочных материалов и основного металла, а дисперсионной средой — газовой составляющей СА (ГССА) — смеси газов, образующихся при термической диссоциации газо-, шлакообразующих компонентов этих материалов или же за счет фотохимического действия ультрафиолетового излучения дугового разряда (плазменной струи) на молекулы газов воздуха.

Состав СА зависит от состава сварочных и присадочных материалов (электроды, проволоки, ленты, флюсы и др.), состава основного (свариваемого, наплавляемого либо разрезаемого) металла, режимов сварки, наплавки, резки, состава защитных газов и газовых смесей.

В ТССА, образующихся при наиболее распространенных способах дуговой сварки, наплавки и резки сталей, как правило, содержатся простые и сложные окислы железа, марганца, хрома, никеля, титана, кремния, фториды и другие вещества, в ГССА — окись углерода, окислы азота, озон, фтористый водород.

СА могут иметь близкий химический состав и соотношение компонентов ТССА и ГССА независимо от способа высокотемпературной обработки металлов и их сплавов. В связи с этим, термин «сварочные аэрозоли» распространяется на широкий круг высокодисперсных пылегазовых смесей, выделение которых имеет место при различных способах сварки, наплавки и резки металлов.

Исследования удельных выделений вредных веществ, образующихся при указанных способах сварки, наплавки и резки металлов, показывают, что для СА характерно относительное постоянство качественного состава ТССА и ГССА в пределах больших групп материалов, подлежащих обработке.

По данным современных физико-химических исследований (рентгеноструктурный, спектральный анализ и др.) ТССА представляют собой комплексные соединения химических веществ, действие которых на организм отличается от их влияния при изолированном воздействии отдельных компонентов. Существенное влияние на характер и степень биологического действия СА могут оказать их газовые составляющие.

Исследования состояния здоровья рабочих сварочных профессий, плазмо- и газорезчиков указывают на комбинированный характер развивающейся патологии от воздействия СА. Наряду с поражением верхних дыхательных путей, бронхов, а также легких у рабочих, занятых различными видами и способами сварки, наплавки и резки металлов, СА могут вызывать изменения со стороны центральной нервной, сердечно-сосудистой систем и внутренних органов, что указывает на возможность не только фиброгенного, но и токсического действия СА и диктует необходимость разработки соответствующих гигиенических нормативов для СА как самостоятельного класса вредных веществ.

Одной из особенностей большинства ручных и полуавтоматических способов сварки, наплавки, а также резки металлов является необходимость визуального контроля за ходом формирования неразрывного соединения или же полости реза. В связи с относительно небольшими колебаниями расстояния от зоны образования аэрозоля до органов дыхания (30 — 50 см) его поступление в зону дыхания под защитный щиток пропорционально удельным выделениям. В связи с этим устанавливаемые гигиенические нормативы должны распространяться на реальные соотношения ТССА и ГССА.

Методические указания разработаны с целью унификации подходов и выбора оптимальных объемов и методов исследований, необходимых для получения сопоставимых и однородных данных для обоснования ПДК сварочных аэрозолей в воздухе рабочей зоны, и составлены в дополнение и развитие «Методических указаний к постановке исследований для обоснования санитарных стандартов вредных веществ и в воздухе рабочей зоны» № 2163-80 Минздрава СССР с учетом особенностей агрегатного состояния нормируемого класса вредных веществ, природы их образования и физико-химических свойств, а также характера действия на организм.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Исходными данными к постановке исследований по экспериментальному обоснованию ПДК СА являются сведения об их удельных выделениях. Для характеристики удельных выделений СА исследования должны проводиться в соответствии с Методическими указаниями «Гигиеническая оценка сварочных материалов и способов сварки, наплавки и резки металлов» № 1924-78 Минздрава СССР.

1.1.1 Результаты экспериментальных исследований должны отражать:

• наименование сварочного или наплавочного материала;
• данные о процентном содержании в составе сварочного, наплавочного материала либо подлежащего резке металла химических веществ;
• справочные данные, характеризующие технологические способы сварки, наплавки и резки металлов;
• общее количество ТССА;
• общее количество ГССА;
• качественный состав ТССА и компонентов ГССА.

1.2. Для получения данных о физико-химических свойствах СА, а также при его химическом анализе следует руководствоваться «Методическими указаниями на определение вредных веществ в сварочном аэрозоле (твердая фаза и газы)» № 2348-81 Минздрава СССР.

1.2.1. Целесообразно иметь сведения о структурном и дисперсном составе ТССА и, по возможности, ее удельной поверхности и адсорбционных свойствах.

1.2.2. Должна изучаться растворимость ведущих компонентов ТССА в воде и растворах, близких по величине pH к средам организма. Растворимость целесообразно определять при внесении 100 мг ТССА в 100 мл растворителя при температуре 37 °C. Рекомендуемые сроки оценки растворимости основных токсичных компонентов ТССА — 1, 5 и 10 (15) суток.

1.3. При изучении патогенных свойств СА в эксперименте на животных следует учитывать, что СА представляют собой сложные пылегазовые смеси с присущими им как фиброгенным, так и токсическим действием.

1.3.1. В зависимости от качественного состава основных компонентов ТССА, соотношения их количеств, а также присутствия одной либо нескольких газовых составляющих эффект действия ТССА может усиливаться или ослабляться.

1.3.2. При постановке экспериментальных исследований по гигиеническому нормированию СА в воздухе рабочей зоны основным способом изучения его патогенных свойств является ингаляционное воздействие на животных (Приложение 1).

1.3.3. В случаях необходимости исследования аллергенного действия СА следует руководствоваться методическими указаниями «Постановка исследований по гигиеническому нормированию промышленных аллергенов в воздухе рабочей зоны» № 2121-80 Минздрава СССР. Для выявления гонадотропного и эмбриотропного действия — «Методами экспериментального исследования по установлению порогов действия промышленных ядов на генеративную функцию с целью гигиенического нормирования» № 1744-77 Минздрава СССР, канцерогенных свойств — «Методическими рекомендациями по исследованию канцерогенных свойств химических веществ и биологических продуктов в хронических опытах на животных» № 2453-81 Минздрава СССР.

1.3.4. Исходя из того, что устанавливаемые ПДК для СА выражаются через весовое содержание в воздухе рабочей зоны ТССА, в ряде случаев целесообразно проведение экспериментальных исследований, направленных на выяснение фиброгенного и общетоксического действия ТССА (Приложение 2).

1.3.5. Для выявления кумулятивных свойств ТССА следует применять метод Лима и соавторов в соответствии с «Методическими указаниями к постановке исследований для обоснования санитарных стандартов вредных веществ в воздухе рабочей зоны» № 2163-80 Минздрава СССР.

1.5. Данные о состоянии здоровья рабочих должны представляться в тех случаях, когда существуют контингенты, подвергающиеся воздействию СА не менее 3 — 5 лет. Они должны включать сведения о наличии профессиональных заболеваний (пневмокониоз, бронхит, заболевания верхних дыхательных путей, отравления металлами, фтористыми соединениями, окисью углерода и др.). Следует также указывать, при каких конкретных условиях развиваются заболевания (стаж работы, используемый сварочный или наплавочный материал, способ сварки, наплавки, резки и др.).

2. ОБОСНОВАНИЕ ПДК СВАРОЧНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ

2.1. Допустимое содержание СА в воздухе рабочей зоны следует регламентировать по содержанию ТССА в мг/куб. м с указанием класса опасности.

2.2. При обосновании ПДК должен быть указан диапазон содержания ведущего или основных компонентов ТССА, в случае необходимости — характерный компонент ГССА.

Ингаляционное воздействие СА на животных должно осуществляться в специальных камерах, изготовленных из нержавеющей стали либо иного материала, стойкого к воздействию фтористого водорода, при динамической подаче СА в камеры. При осуществлении ингаляции должны быть обеспечены условия стабильности концентраций ТССА. Колебания концентраций ТССА не должны превышать 10 — 15% от заданной рабочей концентрации.

Для повышения стабильности заданных концентраций предпочтительно использовать камеры объемом 1 куб. м и более. Контроль за концентрациями ТССА и ГССА следует осуществлять путем применения приборов и устройств автоматического отбора и анализа проб воздуха.

Сварка может производиться как в самой камере для ингаляционных воздействий при соответствующей защите животных от излучения и прямого попадания искр в глаза и на шерстяной покров, так и под специальным укрытием, обеспечивающим полное улавливание ТССА и ГССА и транспортирование их в камеру.

В качестве обязательной рабочей концентрации СА при осуществлении ингаляционных воздействий следует использовать концентрацию ТССА 10 мг/куб. м. Если указанная концентрация в эксперименте оказывается недействующей, рабочую концентрацию следует повысить.

Учитывая, что ПДК для ТССА, как и для любых пылей независимо от характера их действия на организм, не может превышать величину 10 мг/куб. м, исходя из общесанитарных требований, а диапазон значений коэффициентов запаса, используемых при переходе от пороговой концентрации к ПДК, в обычных случаях при отсутствии у изучаемых веществ специфического действия составляет от 3 до 10, верхней границей рабочих концентраций ТССА следует считать 100 мг/куб. м.

Продолжительность ингаляционного воздействия в эксперименте на животных должна быть не менее 4 месяцев. При изучении влияния на организм аэрозолей, ТССА которых может вызывать развитие выраженных фиброзных изменений в легких, — 6 - 9 месяцев.

Исследования состояния животных следует проводить в динамике: первое — через 2 недели, последующие — в сроки 1, 2, 4, 6 и 9 месяцев, при этом следует использовать биохимические, гистологические и гистохимические методы исследований органов дыхания. На группе животных прослеживается восстановительный период продолжительностью не менее 2 месяцев.

Обязательным является установление недействующей концентрации.

В материалах для обоснования ПДК должны быть указаны средние взвешенные концентрации ТССА и наиболее вредных веществ, входящих в его состав, а также веществ ГССА.

Для СА, близких по химическому составу и физико-химическим свойствам, ПДК может обосновываться при кратковременном ингаляционном воздействии и сокращенном объеме исследований на основании сравнительной оценки их патогенных свойств.

Оценка фиброгенного и общетоксического действия производится в опытах с интратрахеальным введением ТССА белым крысам в тех случаях, когда доза 50 мг ТССА не вызывает их гибели.

Установление среднесмертельных доз (ДL ) и порога острого действия 50 (Lim ) ТССА проводится на белых мышах и крысах при внутрибрюшинном ac

введении.  С  этой  целью  следует применять взвеси ТССА, приготовленные на
стерильной  дистиллированной  воде.  Взвеси  необходимо  готовить  из ТССА,
полученных  непосредственно перед введением. Допускается использовать ТССА,

полученные не позднее чем за 24 часа до введения.

Испытываемые дозы ТССА следует вводить в объеме 0,5 — 1,0 мл воды белым мышам и в объеме до 5 мл — крысам.

---