STUDING OF CONCENTRATION OF NANOSCALEAEROSOLS OF ENERGETIC MATERIAL COMPONENTS IN WORKING AREA

Full Text

Nanoparticles, aerosols, production of energy-intensive materials, aluminum powder, nitrocellulose, working area. Наночастицы кардинально отличаются по комплексу физических, химических и биологических свойств от веществ в форме макроскопических дисперсий и сплошных фаз. Их присутствие в производственной среде может наносить вред, прежде всего здоровью соответствующего персонала предприятий [1, 3, 5, 6, 9, 10]. В технологическом цикле изготовления энергетических конденсированных систем широко применяются процессы, связанные с измельчением твердых материалов, классификацией сыпучих компонентов, их дозированием и смешением. Это, например, операции по просеиванию и дозированию тротила, аммиачной селитры, измельчение нитроцеллюлозы на дисковых мельницах, просеивание алюминиевой пудры и другие. Подобные процессы сопровождаются образованием большого количества аэрозолей, в том числе обладающих преимущественно фиброгенным действием. Следует отметить, что указанные процессы являются потенциальными источниками неконтролируемого образования наночастиц, способных загрязнять производственную среду. Вместе с тем в настоящее время для улучшения характеристик энергетических конденсированных систем все чаще находят применение наноматериалы. Наличие в производстве энергоемких материалов большого количества ручных операций способствует увеличению экспозиции персонала аэрозолями компонентов рецептур с ультра- и наноразмерной дисперсной фазой, что не исключает возможность развития специфической патологии и отдаленных последствий их воздействия [7, 8]. Снижению концентраций аэрозолей в воздухе производственных помещений способствует применение различных видов укрытий и местных отсосов. Однако исследованиями показано, что для высокодисперсных аэрозолей общеобменная вентиляция малоэффективна, так как частицы наноразмерного диапазона в воздушной среде ведут себя иначе, чем более крупные. При скорости потока воздуха, преобладающей в рабочей зоне, наночастицы могут рассматриваться как объекты, не имеющие инерции. Для них характерна очень низкая скорость осаждения на поверхностях. Поэтому однажды попав в воздух, наночастицы будут долго в нем находиться [2, 4]. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучение содержания в производственной среде наноразмерных аэрозолей компонентов энергоемких рецептур с определением их дисперсного состава. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Отбор проб воздушной среды для определения присутствия и основных параметров наноразмерных твердых аэрозолей в воздухе рабочей зоны и промышленной площадки производств энергоемких материалов Выпуск 3 (67). 2018 63 ЩШгорСз [ЩсмеТКЩ выполняли в соответствии с авторской методикой, пригодной для применения в условиях взрывоопасного производства [8]. Отбор проб воздуха рабочей зоны проводили в начале и конце технологической операции. Смывы с оборудования брали перед началом первого отбора проб воздуха и по окончании второго отбора проб воздуха с того же участка, где был отобран первый смыв. Размеры частиц и их распределение по размерам в отобранных пробах определяли с помощью анализатора размеров частиц NanotracULTRA (Microtrac). РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Исследованиями выявлено наличие в производственной среде предприятия по производству энергоемких материалов наноразмерных частиц различных фракций. В пробах воздуха рабочей зоны при операции вакуумной выгрузки пассированного порошка алюминия в поглотительных растворах обнаружены частицы с размерами 61-102 нм, доля которых составила 79-88 % от всех частиц, присутствующих в пробе. В смывах с технологического оборудования также найдены частицы с размерами 43-61 нм, составляющие 77 % от всех частиц, присутствующих в пробе. В смывах со строительных конструкций (ступеньки лестницы) размер выявленных частиц составил 102-170 нм, что можно объяснить регулярной влажной уборкой и сравнительно быстрым оседанием более крупных частиц. При химическом анализе проб установлено присутствие в них алюминия. В атмосферном воздухе промышленной площадки рядом со зданием, где проводятся операции по выгрузке пассированного порошка алюминия, зарегистрированы частицы размером 43-61 нм, которые могли поступать в воздух промплощадки из низких организованных и неорганизованных источников выбросов здания. В отделении приготовления навесок нитроцеллюлозы отбор проб в объектах производственной среды осуществлялся в ходе процессов приготовления навесок нитрованной целлюлозы, предназначенной для изготовления товаров народного потребления (лаков, красок), а также в период приготовления навесок нитроцеллюлозы для высокоэнергетических составов, имеющей меньшую влажность и дополнительно измельченную на дисковых мельницах. Следует отметить, что в данном помещении операции с другими веществами не проводятся. Установлено, что в воздухе рабочей зоны при взятии навесок нитроцеллюлозы, предназначенной для изготовления товаров народного потребления, присутствует незначительное количество частиц размером 3643 нм (66 % от всех частиц, присутствующих в пробе). Учитывая, что днем ранее готовились навески нитроцеллюлозы спецназначения, можно предположить, что обнаруженные частицы поступили в воздух при проведении именно этой операции, поскольку для ультрамел-ких частиц характерна очень низкая скорость осажде ния на поверхностях. В смывах с технологического оборудования также обнаружены частицы наноразмер-ного диапазона 61-102 нм (71-84 % от всех частиц, присутствующих в пробе), но более крупной фракции, чем в воздухе. Концентрация нитроцеллюлозы в смывах определена на уровне 5,7 мг/дм2. Наибольшая концентрация ультрамелких частиц нитроцеллюлозы обнаружена в воздухе рабочей зоны во время проведения технологической операции приготовления навесок нитроцеллюлозы спецназначения. Обнаруженные фракции 43-86 нм составляли от 73 % до 93 % от всех частиц, присутствующих в пробе. Количественный химический анализ подтвердил наличие нитроцеллюлозы в пробах воздуха рабочей зоны. Смывы с технологического оборудования выполнялись после тщательной очистки исследуемых поверхностей до начала технологического процесса. В смывах, отобранных в течение процесса, присутствовали в основном частицы от 122 до 486 нм. При этом доля более мелких частиц увеличилась с течением времени. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Проведенные исследования подтвердили предположение о возможности загрязнения наночастицами алюминия и нитроцеллюлозы рабочей зоны в процессе производства высокоэнергетических материалов, что обуславливает актуальность продолжения исследований с целью количественной оценки реальной опасности (вредности) для здоровья персонала содержания взвешенных наночастиц в воздухе рабочей зоны и на технологическом оборудовании с учетом оценки их фракционного состава. Продолжение исследований позволит подтвердить обоснованность ранее действующих гигиенических нормативов для макроформ алюминия и целлюлозы или даст основание для их коррекции. ЛИТЕРАТУРА

About the authors

N. G Britanov

FSUE «Research Institute of Hygiene, Toxicology, and Occupational Pathology» of Federal Medical-Biological Agency

N. V Krylova

FSUE «Research Institute of Hygiene, Toxicology, and Occupational Pathology» of Federal Medical-Biological Agency

I. K Gorkina

FSUE «Research Institute of Hygiene, Toxicology, and Occupational Pathology» of Federal Medical-Biological Agency

B. N Filatov

FSUE «Research Institute of Hygiene, Toxicology, and Occupational Pathology» of Federal Medical-Biological Agency

V. V Klauchek

FSUE «Research Institute of Hygiene, Toxicology, and Occupational Pathology» of Federal Medical-Biological Agency

Email: klauchek@rihtop.ru

N. G Sazonova

FSUE «Research Institute of Hygiene, Toxicology, and Occupational Pathology» of Federal Medical-Biological Agency

References

Supplementary files