При работе в непригодной для дыхания атмосфере используют средства индивидуальной защиты СИЗОД — респираторы. Для сохранения жизни и здоровья рабочих важно, чтобы используемый респиратор обеспечивал такой уровень защиты, который соответствует загрязнённости воздуха. Существуют респираторы разных конструкций, и их защитные свойства в зависимости от конструкции заметно отличаются. Чтобы выбрать подходящий респиратор, нужно заранее знать, какой уровень защиты он обеспечит. Из-за случаев чрезмерного воздействия вредных веществ на рабочих, правильно и своевременно использовавших сертифицированные и исправные респираторы с высокоэффективными фильтрами, к концу 1960-х специалистам в промышленно развитых странах стало ясно, что реальная эффективность СИЗОД ниже той, которая ожидалась (на основании исключительно лабораторных испытаний) RG cyberlenlibrary.by. Поэтому, начиная с 1970-х гг., в промышленно развитых странах начали проводить испытания СИЗОД непосредственно во время работы в производственных условиях. Результаты этих испытаний показали, что реальная эффективность респираторов в целом значительно ниже, чем при испытании в лабораторных условиях. Поэтому при разработке нормативных документов, регулирующих выбор и организацию применения респираторов в развитых странах использовали результаты именно производственных испытаний.
История вопроса
После изобретения Шервудом в 1958 году первого индивидуального пробоотборного насоса появилась техническая возможность одновременно измерять загрязнённость воздуха и снаружи маски респиратора, и загрязнённость вдыхаемого воздуха (под маской). Это позволяет определить эффективность СИЗОД. Но до 1970-х специалисты ошибочно считали, что защитные свойства респиратора в лабораторных и в производственных условиях не отличаются. Измерений эффективности респираторов в производственных условиях не проводили, а границы областей применения респираторов устанавливали на основании исключительно лабораторных испытаний.
Но результаты первых исследований показали, что в производственных условиях защитные свойства респираторов всех конструкций — непостоянны, и сильно зависят как от правильности их использования (непрерывная носка в загрязнённой атмосфере и т. п.), так и от просачивания загрязнённого воздуха под маску через зазоры между ней и лицом. Оказалось, что в производственных условиях эффективность респираторов значительно ниже, чем в лабораторных. Это заставило пересмотреть ограничения области применения СИЗОД разных конструкций, и побудило разработать требования к организации их применения, закрепив их в национальном законодательстве. Результаты производственных измерений также заставили уделять больше внимания техническим способам защиты (герметизация, вентиляция, автоматизация, изменение технологии и др.).
У респираторов с лицевой частью, плотно прилегающей к лицу (фильтрующие и эластомерные полумаски, полнолицевые маски) отличие между результатами лабораторных и производственных испытаний возникает из-за просачивания неотфильтрованного воздуха через зазоры между маской и лицом. Эти зазоры образуются из-за того, что во время работы сотрудники делают разнообразные движения, которые не делают испытатели в лаборатории, и даже правильно надетая маска «сползает». У респираторов с неплотно прилегающей лицевой частью загрязнённый воздух может также попадать в зону дыхания из-за «поддувания» при наличии сквозняков, которых нет при испытаниях в лаборатории. Небольшое число испытателей не может имитировать всё многообразие лиц миллионов рабочих (по форме и по размеру), и за ~20 минут при сертификации в лаборатории испытатель не может имитировать всё многообразие движений, выполняемых миллионами рабочих. Также испытатели одевают маски неторопливее и аккуратнее.
Опубликованные результаты испытаний в производственных условиях
Начальный этап (1970-е — 1980-е)
(1969) Попытка определить, насколько респираторы-полумаски (фильтрующие СИЗОД) эффективно защищают от дочерних продуктов распада радона в шахтах, показала их крайне низкую эффективность даже при своевременном использовании.
(1974) Определялась эффективность респираторов, используемых шахтёрами. С помощью индивидуальных пробоотборников и пылеуловителей одновременно измерялись две концентрации пыли — снаружи маски и под маской. Так как респиратор защищает шахтёра лишь когда он надет, то с помощью двух терморезисторов (один под маской, другой на поясе) измерялась доля времени, которую использовался респиратор во время измерений (нагревание терморезистора выдыхаемым воздухом была признаком носки маски). Поскольку на применение респиратора влияет его удобность, изучалось отношение шахтёров к носке респиратора. Перед публикацией статьи был опубликован подробный отчёт.
(1974) Исследование показало, что респираторы могут быть хорошим дополнением к эффективной обеспыливающей вентиляции. Авторы рекомендовали проводить медобследования рабочих — при приёме на работу, и периодически.
(1975) Проводились не одновременные замеры запылённости снаружи пневмокапюшонов (используемых при пескоструйных работах) и под ними. Они показали, что воздействие на рабочих превышает ПДК, и что подача под капюшон чистого воздуха значительно снижает его. Оказалось, что воздействие на рабочих в промежутках между выполнением заданий (когда респираторы сняты) может превышать ПДК, и что многие СИЗОД — неисправны. Авторы рекомендовали организовать правильное применение СИЗОД, снизить запылённость и использовать абразивный материал с меньшим содержанием кварца.
(1976) Путём одновременного измерения концентраций SO2 снаружи полумаски и под маской были измерены Коэффициенты Защиты КЗ (отношение средней концентрации загрязнений воздуха снаружи маски к средней концентрации под маской). Учитывали только те результаты, когда респираторы использовались непрерывно. Обнаружилась положительная связь между удобностью респиратора и КЗ (так как у удобных респираторов ремни затягивали туже).
(1979) Измерялась эффективность автономных дыхательных аппаратов MSA с подачей воздуха по потребности под полнолицевую маску, использовавшихся пожарниками. Для этого сразу после окончания тушения пожара у них делали анализ крови для определения содержания карбоксигемоглобина (результат вдыхания монооксида углерода СО). Результаты биомониторинга показали, что при носке респиратора с перерывами его эффективность очень низкая, и что при непрерывной носке содержание карбоксигемоглобина значительно выше, чем у людей, не участвовавших в тушении пожаров. Этот и другие подобные результаты побудили ограничить применение респираторов с подачей воздуха по потребности (у которых при вдохе давление ниже, чем в окружающей атмосфере), и запретить их применение пожарниками, перейдя на СИЗОД с постоянно избыточным давлением под маской.
(1980) Эффективность респираторов и других СИЗ определяли с помощью биомониторинга — измеряли концентрации стирола в выдыхаемом воздухе и в моче. Оказалось, что из-за слабой адсорбции стирола через кожу респираторы могут обеспечить эффективную защиту.
(1980) Исследование ярко показало, что эффективность СИЗОД очень сильно зависит от организации их применения и от обучения рабочих: средний КЗ у одного рабочего, всегда одевавшего респиратор перед входом в загрязнённые помещения, оказался в 26 раз больше среднего геометрического КЗ всех остальных рабочих. Авторы поставили вопрос об разделении оценок эффективности респиратора (при правильном и непрерывном применении) и эффективности защиты рабочих (при реальном использовании).
(1981) Обнаружилось, что при воздействии потока окружающего воздуха со скоростью порядка 6 м/с происходит значительное снижение коэффициентов защиты шлема с принудительной подачей воздуха Racal Airstream Helmet, с ~ 1000 (в неподвижном воздухе) до ~ 2,5. Причина — «продувание» загрязнённого воздуха через уплотнение между СИЗОД и головой.
(1983) КЗ респиратора с принудительной подачей воздуха оказался значительно меньше ожидаемого (1000) — в 4.5-62 раза. Сильное несоответствие лабораторных и производственных результатов побудило провести дополнительное исследование) для определения причин расхождения.
(1983) Из-за неплотного прилегания лицевой части, и из-за того, что рабочие часто открывали поднимающийся лицевой щиток шлема с принудительной подачей воздуха (подача >184 л/мин, очистка >99.97 %), минимальные КЗ были очень низкими (два наименьших КЗ: 1.1; 1.2). Оказалось, что отдых рабочих в помещении с очищенным воздухом заметно уменьшает вредное воздействие, и что надёжно защитить рабочих одними респираторами нельзя. Обнаружилось, что при вычислении КЗ при одном замере по концентрациям разных веществ, для разных веществ КЗ могут отличаться.
(1984) Разнообразие КЗ, полученное в этом и в других исследованиях при непрерывной носке респираторов, побудили авторов предложить ограничивать область допустимого применения СИЗОД разных конструкций на основе измерений их КЗ в производственных условиях (при непрерывном использовании). Этот принцип, с некоторыми вариациями, используется в развитых странах и сейчас. Они предложили ограничивать применение так, чтобы в 95 % случаев КЗ превышал ожидаемый КЗ с вероятностью 90 %. Поэтому, используя результаты измерений, они предложили уменьшить ожидаемый КЗ полумасок с принудительной подачей воздуха под маску с 500 до 50.
(1984) Сравнивались защитные свойства респираторов при их использовании рабочими с бородой и без бороды при воздействии крупнодисперсной пыли. Оказалось, что — в отличие от многих других исследований — наличие волос на лице не привело к значительному снижению КЗ. Возможно, это связано с тем, что пыль была крупная. В настоящее время все западные руководства по эксплуатации респираторов требуют, чтобы лицо было чисто выбрито.
(1984) Это исследование было третьим по счёту, в котором обнаружилось, что у респираторов с принудительной подачей воздуха (у которых в лаборатории КЗ стабильно превышает 1000) в производственных условиях при непрерывной носке КЗ ниже ожидаемого значения (1000): у респиратора 3М КЗ доходили до 28, а у — до 42. Значительное расхождение заставило Национальный институт охраны труда (NIOSH) выпустить в 1982 г. два информационных сообщения по респираторам (№ 1, 2), предупреждающих потребителей о низкой эффективности респираторов того типа, у которого ожидалась надёжная защита. Обнаруженные ранее низкие КЗ встревожили специалистов — они не понимали, почему при подаче более 170 л/мин заведомо чистого воздуха под неплотно прилегающую лицевую часть там оказывается много загрязнений.
По результатам исследований граница области допустимого применения таких респираторов была снижена в 40 раз — с 1000 до 25 ПДК. Авторы упоминают, что при изучении одного из проверявшихся респираторов в аэродинамической трубе при скорости воздуха 2 м/с при определённых направлениях обдува происходило снижение КЗ до 17. Исследование показало, что лабораторные испытания не могут служить достоверным показателем надёжности СИЗОД, и авторы призвали использовать для ограничения области применения СИЗОД измерения КЗ в производственных условиях при непрерывной носке.