Состояние воздуха рабочей зоны сварочного производства на примере Ульяновского автомобильного завода

Введение. Улучшение условий труда работников в промышленности - одна из важнейших социально-экономических задач государства. Предприятие машиностроения ООО «УАЗ» имеет большое значение не только для города, но и для его жителей: здесь трудится порядка 10 тыс. чел., большая часть которых -в производственных цехах. Треть от общего числа работников производства задействована на подготовительном этапе (штамповка, окраска, сварка, закалка деталей и др.). Ряд авторов [1–5] в своих работах указывает на наличие в производственных помещениях вредных факторов (химическое загрязнение воздуха рабочей зоны, недостаточная освещенность рабочих мест, шум, вибрация и др.), оказывающих негативное действие на организм человека. Ю.Е. Карсакова отмечает, что «…длительное воздействие вредных производственных факторов может привести к функциональному напряжению и поломке компенсаторных механизмов, а следовательно, возникновению профессиональных заболеваний, снижающих уровень соматического здоровья, преждевременному старению организма работающих» [5]. В связи с вышесказанным изуче- ние состояния здоровья работников разных профессиональных групп представляется своевременным и необходимым.

Несмотря на появление большого количества новых, более современных технологий, предприятие машиностроения нельзя представить без сварки ручного типа, где работник задействован на протяжении всей 8-часовой рабочей смены. При сварке в воздух рабочей зоны в результате конденсации паров расплавленного металла выделяется сварочная аэрозоль, которая беспрепятственно проникает в легочные альвеолы и всасывается в кровь [6, 7]. Состав этой аэрозоли разнообразен и зависит от используемых материалов, химического состава сварочной проволоки и обмазки электродов, но основными компонентами являются такие, как кремний диоксид, который относится к веществам, обладающим канцерогенным действием; озон, раздражающий слизистую оболочку глаз и дыхательных путей, способный также оказывать влияние на развитие сердечно-сосудистых заболеваний; алюминий [8, 9]. Очень важную роль играет марганец и его соединения, так как практически во всех материалах, используемых в сварке, обнаруживается его содержание. Марганец -элемент, оказывающий влияние на возникновение таких серьезных и опасных для жизни состояний человека, как хроническая марганцевая интоксикация (40 % случаев), поражение центральной нервной, сердечно-сосудистой систем. Кроме того, марганец вызывает аллергию и обладает мутагенным эффектом [10-12]. Хронические отравления соединениями марганца во время электросварки возникают при их концентрациях в воздухе до 2 мг/м3. При этом, по данным медицинской статистики, интоксикация проявляется при стаже работы более 10 лет, когда уже диагностируются нейроэндокринные нарушения.

Основная группа заболеваний сварщиков -это пылевой бронхит, бронхиальная астма, токсико-химические поражения легочной ткани, пневмокониозы от смешанной пыли, относящиеся к доброкачественным видам опухолей с медленным развитием патологического процесса [5, 13, 14].

Чрезвычайно важным является изучение токсического действия химического загрязне- ния воздуха рабочей зоны с установлением зависимости «доза - эффект», что требует проведения токсикологических исследований [15-17]. Необходима всесторонняя оценка влияния загрязненного воздуха на организм работающих, взаимосвязи между длительностью профессионального стажа и показателями соматического здоровья, уровнем адаптации и степенью старения и т.д.

Цель исследования. Оценка загрязненности воздуха рабочей зоны сварщиков в современном производстве машиностроения .

Материалы и методы. В качестве объекта исследования был выбран вредный производственный фактор - загазованность воздуха рабочей зоны сварочного производства предприятия машиностроения ООО «УАЗ» (Ульяновский автомобильный завод). В исследовании приняли участие 150 сотрудников, в т.ч. 100 сварщиков (в равных долях исследовалась ручная и полуавтоматическая сварка), а также 50 чел. из группы контроля (25 слесарей цеха сборки и сдачи автомобилей и 25 чел. из числа инженерно-технических работников (ИТР)). Отбор проб проводился в первой половине дня (исследовались рабочие места первой смены) в разное время года: в июне и декабре. Обследовались 100 рабочих мест сварщиков и по 25 мест рабочих сборочного цеха и ИТР. Оценивалась предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязняющих веществ среднесменная.

Анализ загрязнения воздуха рабочей зоны проводился согласно ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны», ГОСТ 12.1.014-94 «Воздух рабочей зоны. ССБТ», МУ МЗ СССР № 1924-78 «Гигиеническая оценка сварочных материалов и способов сварки, наплавки и резки материалов». Мониторинг осуществлялся с помощью аспиратора ПУ-4Э и газоанализатора УГ-2. Для отбора проб использовались фильтры типа АФА-ВП для улавливания и определения весовой концентрации аэрозолей в газовой среде и АФА-ХП, предназначенные для улавливания твердых и жидких аэродисперсных примесей и последующего проведения их химического анализа. Концентрации сварочного аэрозоля определялись гравиметрическим методом. Отбор проб выполнялся согласно МУ МЗ РФ № 4 от 18.12.2002 «Современные методы оценки профессиональной экспозиции к воздействию вредных веществ в форме аэрозолей». Компоненты твердой и газовой составляющих сварочного аэрозоля определялись согласно МР МЗ РФ № 4945-88 «Определение вредных веществ в сварочном аэрозоле (твердая фаза и газы)» и ГН 2.2.5.1313-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны». Всего выполнено 1900 анализов воздушной среды.

Результаты и обсуждение. Изучение условий труда сварщиков сварочного производства показало, что в процессе сварки рабочие подвергаются воздействию комплекса вредных производственных факторов, главным из которых является сварочный аэрозоль.

На предприятии проводится много работ с помощью ручной и полуавтоматической сварки, сопровождающихся большим выбросом в воздух рабочей зоны сварочного аэр-золя, что может привести, как уже отмечалось, к появлению профессиональных заболеваний.

Следует отметить, что 15 % сварочных работ выполняют женщины в возрасте 30–47 лет. Оставшаяся часть работников – мужчины, возрастной состав которых можно разделить на три группы: 18–35 лет – 20 %, 36–50 лет – 50 %, 55–70 лет – 15 % работников.

Сварочный процесс не превышает 60 % сменного времени, остальное время у сварщика занимают вспомогательные и подготовительные операции: наладка оборудования, смена электродов, уборка рабочего места и т.п. В цехах эксплуатируются две различные вентиляционные установки – местная на рабочем месте (типа ФВА-1200) и вытяжная общеобменная.

В качестве материала сварщики используют высоколегированную сталь типа У7А (инструментальная легированная углеродистая сталь) и электроды типа Э46 в большинстве случаев.

В химическом составе исследуемого сварочного аэрозоля было выявлено преобладание диоксида кремния, диоксида азота, оксида серы, оксида углерода, соединения алюминия, а также такие опасные элементы, как марганец, озон и хром (табл. 1, 2).

Анализ среднесменных концентраций сварочного аэрозоля при ручном способе сварки показал, что лишь 18 проб из 100 соответствуют ПДК (6,0 мг/м3), 59 проб превышают ПДК в 2–3 раза и в 23 пробах выявлено 5ПДК. По результатам анализа полуавтоматического способа сварки 40 проб соответствуют ПДК, в 47 пробах обнаружено превышение ПДК в 2,5 раза и в 13 пробах – 5ПДК. При этом результаты анализов в июне и декабре как при ручной, так и при полуавтоматической сварке практически не отличаются.

Среднесменные концентрации озона в июне при ручном способе сварки следующие: 33 пробы из 100 соответствуют ПДК, в 9 пробах содержание озона ниже уровня определения. При этом в июне превышают ПДК в 1,5 раза 26 проб, в декабре – 32 пробы. Разница в показаниях июня и декабря при полуавтоматическом способе сварки невелика: в 17 пробах из 100 не определено наличие озона, 60 проб соответствуют норме, 23 пробы превышают ПДК в 1,5 раза.

Концентрации оксида углерода при ручном способе сварки в июне и декабре не имеют больших различий: 20 проб из 100 соответствуют норме, 63 пробы превышают ПДК в 1,8 раза, показания 17 проб составляют 2ПДК. При полуавтоматическом способе сварки нет больших различий в замерах июня и декабря: они соответствуют норме в 44 пробах, в 45 пробах отмечено превышение в 1,8 раза, в 11 – в 2 раза.

Концентрации диоксида азота при ручной сварке в июне в 28 пробах не превышают ПДК, в 2 пробах превышают ПДК в 1,75 раза, в декабре эти показатели составляют 21 и 12 соответственно. При полуавтоматическом способе не обнаружилось превышение ПДК.

Среднесменные концентрации диоксида кремния при полуавтоматической сварке превышают ПДК в 1,78 раза в 29 пробах в декабре и в 21 пробе в июне, в 2,25 раза в 1 пробе в декабре, в оставшихся пробах превышение ПДК не обнаружено. При ручном способе сварки в июне и декабре в 53 пробах из 100 обнаружено превышение ПДК в 1,78 раза и в 15 пробах из 100 – в 2,25 раза.

Таблица 1

Table 1

Количественный химический анализ воздуха рабочей зоны (июнь), мг/м³ Quantitative chemical analysis of the in-plant atmosphere (June), mg/m³

Определяемый компонент Analyte	ПДК MAC	Диапазон концентраций Concentration range	Сварочное производство Welding production		Сборочное производство Assembly production	Инженернотехнические работники Engineers and technicians
			Ручная сварка Manual welding	Полуавтоматическая сварка Semiautomatic welding
			Количество проб с содержанием вещества Number of samples containing the substance
Сварочная пыль Welding dust	6,0	1,9–6,0	9	20	-	-
		10,5–19,5	29	21	-	-
		20,5–30,0	12	9	-	-
Mn и его соединения Mn and its compounds	0,2	0,1–0,2	-	-	-	-
		0,20–0,29	20	30	-	-
		0,3–0,4	30	20	-	-
O 3	0,1	>0,03	6	10	-	25
		0,07–0,10	18	30	-	-
		0,10–0,15	26	10	-	-
CO	20,0	>20,0	10	23	20	-
		20,5–36,0	30	20	5	-
		37,0–42,0	10	7	-	-
NO 2	2,0	>0,6	20	32	-	-
		0,6–2,0	28	18	-	-
		2,0–3,5	2	-	-	-
SiO 2	6,0	4,0–6,0	16	29	-	-
		6,3–10,7	26	21	-	-
		12,3–13,5	8	-	-	-
SO 2	10,0	>1,0	25	39	-	-
		1,0–5,0	15	4	-	-
		5,0–10,0	10	7	-	-
Cr (VI)	0,03	>0,03	47	50	-	-
		0,035	3	-	-	-
Al и его сплавы Al and its alloys	2,0	0,5–2,0	50	50	-	-

Таблица 2

Table 2

Количественный химический анализ воздуха рабочей зоны (декабрь), мг/м³ Quantitative chemical analysis of the in-plant atmosphere (December), mg/m³

Определяемый компонент Analyte	ПДК MAC	Диапазон концентраций Concentration range	Сварочное производство Welding production		Сборочное производство Assembly production	Инженернотехнические работники Engineers and technicians
			Ручная сварка Manual welding	Полуавтоматическая сварка Semiautomatic welding
			Количество проб с содержанием вещества Number of samples containing the substance
Сварочная пыль Welding dust	6,0	1,9–6,0	9	20	-	-
		7,5–20,0	30	26	-	-
		20,5–30,0	11	4	-	-
Mn и его соединения Mn and its compounds	0,2	0,1–0,2	-	-	-	-
		0,20–0,29	23	37	-	-
		0,3–0,4	27	13	-	-
O 3	0,1	>0,03	3	7	-	25
		0,07–0,10	15	30	-	-
		0,10–0,15	32	13	-	-
CO	20,0	>20,0	10	21	15	-
		20,5–36,0	33	25	10	-
		37,0–42,0	7	4	-	-
NO 2	2,0	>0,6	17	30	-	-
		0,6–2,0	21	20	-	-
		2,0–3,5	12	-	-	-
SiO 2	6,0	4,0–6,0	16	20	-	-
		6,3–10,7	27	29	-	-
		12,3–13,5	7	1	-	-
SO 2	10,0	>1,0	27	39	-	-
		1,0–5,0	19	6	-	-
		5,0–10,0	4	5	-	-
Cr (VI)	0,03	>0,03	50	50	-	-
		0,035	-	-	-	-
Al и его сплавы Al and its alloys	2,0	0,5–2,0	50	50	-	-

Таблица 3

Table 3

Наименование компонента Component	Отклонения от ПДК Deviations from the MPC				Количество проб с превышением ПДК, % Number of samples exceeding MAC, %
	Ниже уровня определения Below the level of determination	ПДК MAC	Превышение в 1–3 раза Exceedance of statutory criteria (1–3 times)	Превышение в 4–5 раз Exceedance of statutory criteria (4–5 times)
Сварочная пыль Welding dust	-	8	106	36	71
О 3	26	3	81	-	40,5
СО	-	4	136	-	68
NO 2	99	7	14	-	7
SiO 2	-	2	117	51	84
Mn	-	-	200	-	100
Cr	-	97	3	-	1,5

В отдельных случаях концентрация вредных веществ в зоне дыхания сварщика, выполняющего ручные операции, достигает 5ПДК и более (табл. 3). С потоком воздуха с поверхности нагреваемого металла сварочный аэрозоль поступает в зону дыхания и в воздух производственного помещения. По мере удаления от источника выделения концентрация вредных веществ во всех направлениях резко уменьшается и на расстоянии до 4 м не отличается от фоновых показателей загрязнения воздуха помещения.

По данным медицинской статистики, общая заболеваемость в подразделениях предприятия увеличивается в ряду: инженернотехнические работники < рабочие сборочного цеха < рабочие сварочного цеха (сварщики).

Заключение. Таким образом, среди факторов производственной среды современной сварки металлов важную роль играют промышленные аэрозоли, характер и условия образования которых определяются сложной и многоступенчатой технологией обработки металла. Наиболее высокие концентрации и наибольшее количество проб с превышением ПДК зафиксированы при ручном способе сварки, что обусловлено многокомпонентно-стью сырья и меньшей степенью загазованности при полуавтоматической сварке. Также есть незначительная разница в результатах анализа, полученных в июне и декабре. В зимний месяц показатели загрязнения оказались немного выше, что может быть связано с низкой степенью проветривания помещения для сохранения температурного режима цеха.

Ведущую роль среди выделяемых во время сварки химических элементов играют

соединения марганца и озон. Наибольшие их концентрации отмечены при ручной сварке металла.

Данные медицинского осмотра изучаемой профессиональной группы свидетельствуют о большой распространенности болезней органов дыхания и нервной системы. По статистике профзаболеваний за 2013– 2018 гг., в сварочном производстве было зафиксировано 77 заболеваний, 30 из которых по причине воздействия химического фактора – сварочного аэрозоля, что составляет 39 % от общего числа профзаболеваний производства.

По данным З.С. Кусраевой, средний возраст электросварщиков с установленным диагнозом профзаболевания составил 46,0±9,4 года, средний стаж работы в профессии – 22,5±8,2 года [20]. По отдельным нозологическим формам средний возраст и стаж составил: для хронической марганцевой интоксикации – 44,8±9,3 и 21,5±8,2 года, вегетативно-сенсорной полиневропатии – 46,8±12,5 и 22,3±9,6 года, хронического бронхита – 42,6±8,9 и 18,6±9,4 года, пневмокониоза – 45,4±9,8 и 21,4±8,6 года, миофиброза мышц предплечий – 48,7±9,2 и 24,4±11,6 года соответственно.

Очень важно учесть, что часто выявляется не одна, а сразу несколько форм профессиональных заболеваний. Доля рабочих, имеющих два и более профессиональных заболевания, составляет 30 % от общего числа. Частота выявления тех или иных патологий у сварщика составляет 1/3 от обследуемых, и число больных с профпатологией увеличивается с увеличением стажа работника.