STUDING OF CONCENTRATION OF NANOSCALEAEROSOLS OF ENERGETIC MATERIAL COMPONENTS IN WORKING AREA
- Authors: Britanov N.G1, Krylova N.V1, Gorkina I.K1, Filatov B.N1, Klauchek V.V1, Sazonova N.G1
-
Affiliations:
- FSUE «Research Institute of Hygiene, Toxicology, and Occupational Pathology» of Federal Medical-Biological Agency
- Issue: Vol 15, No 3 (2018)
- Pages: 63-66
- Section: Articles
- URL: https://journals.eco-vector.com/1994-9480/article/view/119281
- DOI: https://doi.org/10.19163/1994-9480-2018-3(67)-63-66
- ID: 119281
Cite item
Full Text
Abstract
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. ЛИТЕРАТУРАAbout 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
- Британов Н.Г., Горкина И.К., Клаучек В.В. и др. Гигиенические проблемы, связанные с производством и применением искусственных наноматериалов // Актуальные гигиенические аспекты нанотоксикологии: теоретические основы, идентификация опасности для здоровья и пути ее снижения: Материалы Всерос. науч.-практ. конф. с международным участием (Екатеринбург, 20-21 октября, 2016 г.). - Екатеринбург: Изд-во ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 2016. -С. 11-13.
- Величковский Б.Т. Об экспресс-методе прогнозирования возможного патологического влияния наночастиц на организм // Нанотехнологии и наноматериалы в медицине труда и промышленной экологии. Проблемы и пути обеспечения безопасности: сб. докл. Пленума Научного совета по медико-экологическим проблемам здоровья работающих: под ред. Н.Ф. Измерова. - М.: НИИ МТ РАМН, 2009. - С. 7-17.
- Горкина И.К., Пильдус И.Э. Проблемы санитарно-химического контроля наночастиц металлов в воде // Нанотоксикология: достижения, проблемы и перспективы: Матер. науч. конф. - Волгоград: Станица-2, 2014. -С. 32-34.
- ГОСТ Р 54597-2011/ISO/TR 27628:2007. Ультрадисперсные аэрозоли, аэрозоли наночастиц. Определение характеристик и оценка воздействия при вдыхании. -Введ. 2011-12-01. - М.: Стандартинформ, 2012. - 31 с.
- Филатов Б.Н. Санитарно-гигиенические проблемы производства и применения нанопродуктов // Токсикологические и нормативные аспекты производства и применения наноматериалов в России: Тез. междун. конф. -М.: 2009. - С. 51.
- Филатов Б.Н., Бочарова Л. Ю., Клаучек В. В. и др. Производство и применение наноматериалов (токсиколого-гигиенические проблемы) [Электронный ресурс] // Биомедицинский журнал Medline.ru. - 2015. - Т. 16, ст. 22. - С. 259-266. URL: http://www.medline.ru/public/ art/tom16/art22.html.
- Филатов Б.Н., Британов Н.Г, Клаучек В.В. и др. Гигиенические и экологические аспекты эксплуатации предприятий по производству порохов // Безопасность химических предприятий. Медицинские и гигиенические проблемы: материалы науч.-практ. конф. - Волгоград: ООО «Сфера», 2015. - С. 13-17.
- Филатов Б.Н., Британов Н.Г., Клаучек В.В. и др. Проблемы индикации опасности для здоровья персонала производств энергоемких материалов при загрязнении наноразмерными аэрозолями твердых компонентов рецептур // Известия Российской Военно-медицинской академии. - 2017. - Т. 36, № 2, прил.1. - С. 24-25.
- Филатов Б.Н., Вареник В.И., Николаев В.А. и др. Перспективы развития токсикологии с позиций нанотехнологий и синтетической биологии // Сб. трудов IV съезда токсикологов России , 6-8 ноября 2013 г. Москва. - М.: Изд-во Capital Press, 2013. - С. 45-46.
- Филатов Б.Н., Точилкина Л.П., Бочарова Л.Ю. и др. Токсиколого-гигиенические аспекты проблемы безопасности производства продукции на основе наночастиц золота // Токсикологический вестник. - 2010. - № 3. -С. 30-33.