Противогазные фильтры респираторов

Применение респираторов для защиты от вредных газов

При работе в атмосфере, загрязнённой вредными газами, для защиты здоровья рабочих используют респираторы с противогазными фильтрами. В тех случаях, когда противогаз оказывается не способным обеспечить рабочего чистым воздухом, могут возникнуть различные профзаболевания органов дыхания и др. – в зависимости от химического состава вредных газов. Среди других профзаболеваний в РФ заболевания органов дыхания занимают одно из первых мест. Чем это можно объяснить?

Замена противогазных фильтров

При использовании фильтрующих противогазов для обеспечения рабочего воздухом, пригодным для дыхания, используется окружающий воздух, который очищается противогазными фильтрами. Часто для этого используют фильтры, корпус которых наполнен различными сорбентами. При прохождении воздуха через сорбент вредные газы поглощаются сорбентом, он насыщается ими, а воздух очищается. После насыщения сорбент утрачивает способность поглощать вредные газы, и они проходят дальше – к новым, свежим слоям сорбента. После того, как сорбент насытился в достаточно сильно, загрязнённый воздух начинают проходить через фильтр плохо очищенным, и вредные газы попадают под маску при большой концентрации. Таким образом, при непрерывном использовании срок службы фильтра ограничен, и он зависит от концентрации и свойств вредных газов, сорбционной ёмкости фильтра и условий его использования (расход воздуха, влажность и т.д.) а также правильного хранения. При не своевременной замене фильтра воздействие вредных газов на рабочего превысит допустимое, что может привести к повреждению здоровья.

На защитные свойства респираторов влияют много разных факторов, поэтому для надёжной защиты здоровья рабочих в развитых странах применение респираторов происходит в рамках комплексной программы респираторной защиты (3). Для этого там разработаны и применяются нормативные документы (стандарты), регулирующие выбор и организацию применения респираторов: (4) – США, (7) – Австралия (9) – Англия и др. Эти стандарты обязывают работодателя проводить своевременную замену противогазных фильтров, для чего при непрерывной носке предлагается следующее (3):

1. Используя результаты измерения загрязнённости воздуха, информацию о условиях применения и о свойствах фильтра специалист, руководящий выполнением программы респираторной защиты, составляет расписание замены фильтров. Для этого изготовители предоставляют необходимую информацию о фильтрах (или даже бесплатное программное обеспечение: 3М - http://csrv.3m.com/csrv, North - http://northsafety.com/ ? esGuide). Такая же информация предоставляется и Институтом охраны труда NIOSH (США). NIOSH даёт сведения о защитных свойствах конкретных фильтров и информацию о том, как пересчитать эти данные для фильтров с другими свойствами:

(http://www.cdc.gov/niosh/npptl/multivapor/multivapor.html). Если потребитель хочет, он может использовать таблицы со значениями срока службы фильтра, рассчитанными для конкретных условий использования.

Это позволяет определить срок службы фильтра с погрешностью, зависящей от точности исходных данных, и достаточно своевременно менять фильтры.

2. По мере насыщения сорбента концентрация вредных газов на выходе из фильтра возрастает, но это происходит постепенно. Это позволило разработать индикаторы окончания срока службы фильтра (ESLI), которые срабатывают раньше, чем концентрация вредных газов на выходе из фильтра достигнет предельно допустимой (3, стр. 219). В США разработаны требования к таким индикаторам, обеспечивающие их безопасное применение. А соблюдение этих требований изготовителями СИЗОД позволяет рабочим менять фильтры своевременно и использовать респираторы, не рискуя здоровьем (например – фильтры 3М 6009 и 60929 с индикатором, меняющим цвет).

3. Вдыхание вредных газов может вызывать реакцию органов чувств рабочего (запах, раздражение т.д.). Исследования (3, стр. 159) показали, что такая реакция зависит от большого числа разных факторов (химический состав вредных газов, их концентрация, индивидуальная восприимчивость рабочего, его состояние здоровья, характер выполняемой работы и то, насколько быстро возрастает концентрация вредных газов во вдыхаемом воздухе, знаком ли человеку этот запах). Например, по исследованиям, которые цитируются в (3) у разных людей разный порог восприятия запаха одного и того же вещества. Для 95% людей он находится между верхним и нижним пределами, которые отличаются от “среднего” значения в 16 раз (в большую и в меньшую стороны). Это означает, что 15% людей не почувствуют запах при концентрации, в 4 раза большей, чем порог чувствительности. Это также способствует тому, что в разных источниках могут быть разные значения порога восприятия запаха. В (3, стр. 220) указано, что на восприятие запаха влияет и состояние здоровья – небольшой насморк может снизить чувствительность. Если концентрация вредных газов под маской будет возрастать постепенно (как это и происходит при насыщении сорбента), то у рабочего может произойти постепенное “привыкание”, и реакция на просачивание вредных газов произойдёт при концентрации, заметно превышающей концентрацию вредных газов при её резком возрастании. Если выполняемая работа требует повышенного внимания, это тоже снижает порог восприятия запаха. Вероятно, степень алкогольной интоксикации тоже влияет на восприимчивость, но точных количественных сведений найти не удалось.

Поэтому рабочий может начинать реагировать на вдыхание вредных газов при их различной концентрации. Можно ли использовать такую реакцию для своевременной замены фильтров?

Важно отметить, что существуют вредные газы, не имеющие практически никакого вкуса и запаха при концентрации, значительно превышающей ПДК (например – угарный газ СО). В этом случае такой способ замены фильтров недопустим. Существуют вредные газы, у которых “средний” порог восприятия заметно выше, чем ПДК. Ниже приводится перечень некоторых таких веществ с указанием их номера (CAS) и концентрации, при которой люди (в среднем) начинают реагировать на их вдыхание. Концентрация выражена в ПДК. Значения ПДК и среднего порога восприятия взяты из (6), и из-за отличий в величинах ПДК в США и РФ могут не всегда совпадать со значениями, которые получились бы при использовании информации из русскоязычных источников.

Таблица 1. Некоторые вредные газы,

обладающие плохими “предупреждающими” свойствами

* - среднесменные ПДК_РЗ указаны в: [ppm (мг/м3)], где ppm – частей на миллион.

** - Условная “средняя” концентрация (выраженная в ПДК), при которой 50% людей начинает ощущать запах.

# - не среднесменная ПДК_РЗ, а кратковременная – за 15 минут.

Поэтому при работе с этими и другими подобными веществами использовать реакцию рабочего на вдыхание вредных веществ (запах) тоже нельзя – многие рабочие почувствуют запах слишком поздно.

Есть вещества, у которых средний порог восприятия запаха ниже ПДК. Можно ли в таком случае использовать реакцию рабочего на него для своевременной замены фильтров?

В США в 1987г это допускалось (57, стр. 143). Но при этом требовали, чтобы перед тем, как сотрудник приступит к работе (требующей применения респиратора), работодатель проверял индивидуальный порог восприятия запахов именно у этого сотрудника, дав ему понюхать вредный газ при безопасной концентрации. А при отсутствии у вредных газов “предупреждающих” свойств (запаха, раздражения и т.д.) использование фильтрующих респираторов запрещалось.

Но в 2004г точка зрения специалистов по охране труда изменилась (3, стр. 219). Использовать реакцию рабочих на вдыхание вредных веществ для своевременной замены фильтров теперь не рекомендуется, и сейчас стандарты США не допускают замену противогазных фильтров по реакции рабочего на вдыхание вредных веществ.

Так как попадание вредных веществ под маску может произойти не только через фильтры, но и через зазоры между маской и лицом (например – из-за сползания маски во время работы и т.п.), то в этом случае реакция рабочего на вдыхание вредных веществ позволит вовремя заметить опасность и покинуть опасное место.

Неоднократное использование противогазных фильтров

В тех случаях, когда использование фильтра прекратилось раньше, чем концентрация вредных газов на выходе из фильтра достигла предельно допустимой, в нём имеется неизрасходованный сорбент. Такая ситуация может возникнуть при использовании фильтра кратковременно, или при слабой загрязнённости воздуха. Исследование (5) и др. показали, что при хранении такого фильтра часть вредных газов, уловленных ранее сорбентом, может освободиться, и концентрация газов внутри фильтра у входного отверстия возрастёт. В середине и у выходного отверстия фильтра произойдёт то же самое – но в меньшей степени (из-за меньшего насыщения сорбента). Из-за различия в концентрации газов их молекулы начнут двигаться внутри фильтра от входного отверстия к выходному, перераспределяя вредное вещество внутри фильтра. Этот процесс зависит от разных параметров – “летучести” вредного вещества, длительности хранения и условий хранения и др. Это может привести к тому, что при повторном использовании такого (не до конца израсходованного) фильтра концентрация вредных веществ в воздухе, прошедшем через него, станет выше предельно допустимой - сразу. Поэтому при сертификации противогазных фильтров, предназначенных для защиты от веществ с температурой кипения менее 65⁰С (которые принято считать “летучими” стандарт) требуют проведения проверки десорбции (8). В РФ стандарт (1) такую проверку не предусматривает.

Чтобы сберечь здоровье рабочих, законодательство США не допускает повторного использования противогазных фильтров для защиты от “летучих” вредных веществ, даже если при их первом использовании сорбент насытился частично.

В настоящее время (согласно стандартам) “летучими” считаются вещества с температурой кипения ниже 65⁰С. Но исследования показали, что и при температуре кипения >65⁰С повторное использование фильтра может оказаться небезопасным. В статье (10) приводится порядок расчёта концентрации вредных веществ в момент начала повторного использования фильтров, но эти результаты пока не нашли отражения ни в стандартах, ни в руководствах по применению респираторов, составленных изготовителями (где повторное использование таких противогазных фильтров запрещается). Интересно отметить, что автор статьи (10), работающий в США, не попытался рассмотреть возможность использования противогазного фильтра в третий раз.

Работа в атмосфере, в которой концентрация вредных газов

мгновенно опасна для жизни и здоровья

Попадание вредных газов под маску может вызвать не только хронические заболевания. Даже кратковременное вдыхание вредных веществ при достаточно большой концентрации может привести к смерти или необратимому повреждению здоровья, а воздействие на глаза может помешать покинуть опасное место. При своевременной замере противогазных фильтров это может случиться при образовании зазора между маской и лицом - если при вдохе давление воздуха под маской ниже атмосферного. Измерения защитных свойств респираторов, проводившиеся в производственных условиях, показали, что на практике степень защиты – случайная величина, и что во время работы у респираторов без избыточного давления под маской степень защиты может уменьшаться до очень маленьких значений.

Поэтому стандарты развитых стран, регулирующие выбор и организацию применения респираторов, обязывают работодателя обеспечивать рабочего респираторами с принудительной подачей воздуха под маску, чтобы давление во время вдоха было выше атмосферного. Для этого используется автономный источник воздуха или подача чистого воздуха по шлангу (если такое ограничение подвижности допустимо). В последнем случае, для безопасного покидания места работы (при перебоях в подаче воздуха) у рабочего должен быть автономный источник чистого воздуха достаточной ёмкости (3,4).

При сильной загрязнённости воздуха применение фильтрующих респираторов не рекомендуется – даже если концентрация вредных веществ не представляет мгновенной опасности для жизни и здоровья (3, стр. 144). Кроме того, при использовании фильтрующих противогазов при сильной загрязнённости воздуха может потребоваться частая замена фильтров, которые стоят недёшево. В таких случаях может оказаться более выгодным использование респираторов с подачей чистого воздуха по шлангу под давлением.

Даже при правильном выборе и применении респираторов обученными рабочими они не могут гарантировать абсолютно надёжную защиту, и поэтому и (2) в РФ, и законодательство развитых стран требуют использовать все возможные способы снижения загрязнённости воздуха. Только после этого для защиты здоровья рабочих используют противогазы.

Выводы

В настоящее время в РФ, в отличие от промышленно-развитых стран, нет обязательных для выполнения нормативных документов, которые бы регулировали выбор и организацию применения СИЗОД – в том числе выбор и своевременную замену противогазных фильтров, а также возможность их повторного применения. Не регулируются выбор лицевой части респиратора, использование респираторов с принудительной подачей воздуха под маску, нет конкретных требований к обучению и тренировке рабочих. Из-за этого невозможно разработать учебники и другие учебные материалы для подготовки специалистов по охране труда и рабочих, и сдерживается применение в РФ уже готовых западных разработок. Отсутствие подготовки по этому направлению у инспекторов Роспотребнадзора, Государственной инспекции труда и профсоюзных организаций может снизить эффективность их работы до нуля.

Продолжение выпуска и применения респираторов, разработанных более 30 лет назад, и недостаточная ответственность работодателя за повреждение здоровья рабочих способствуют сокращению населения РФ и уменьшения производительности труда (из-за слишком частого использования “защиты временем” в явной или скрытой форме) и росту потребления алкоголя.

Нужно разработать: национальные нормативные документы, регулирующие выбор и организацию применения СИЗОД, учебные пособия и программы обучения и не подменять научно обоснованные мероприятия по защите здоровья выдачей молока, материальной компенсацией за вредные условия работы и общим алкогольным наркозом.

Ссылки

(1) ГОСТ Р 12.4.231-2007 Система стандартов безопасности труда. СИЗ органов дыхания. АX противогазовые и комбинированные фильтры для защиты от органических соединений с низкой температурой кипения.

(2) СП 2.2.2.1327-03 Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту.

(3) “Руководство по применению респираторов в промышленности” NIOSH 1987г

https://rapidshare.com/files/1688657766/R_Руководство_по_применению_респираторов_1987__14_02.doc (перевод) .

(4) 29 CFR 1910.134 Respiratory protection. www.osha.gov

(5) 3M Corporation: Reuse of Organic Vapor Chemical Cartridges [Technical Data Bulletin #142] by C.E. Colton. St. Paul, Minn.: 3M, 1999. www.3m.com

(6) 3М Respirator Selection Guide 2008г, www.3M.com

(7) AS 1715 Selection, Use and Maintenance of Respiratory Protective Devices.

(8) British Standards Institute (BSI): Respiratory Protective Devices – Gas Filters & Combined Filters-Requirements, Testing, Marking (BS EN 14387:2004+A1:2008), London

(9) BS 4275:1997 Guide to implementing an effective respiratory protective device programme.

(10) Gerry O. Wood, Jay L. Snyder Estimating Reusability of Organic Air-Purifying Respirator Cartridges, Journal of Occupational and Environmental Hygiene 8:609-617 (2011)