CC BY
20УДК 613.6
О.Ф. Рослый1, В.Б. Гурвич1, Э.Г. Плотко1, С.В. Кузьмин2, А.А. Федорук1, Н.А.Рослая1, С.В. Ярушин1, Д.В. Кузьмин1
АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ГИГИЕНЫ В АЛЮМИНИЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ РОССИИ
' ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора, г. Екатеринбург;
2 Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Свердловской обл., г. Екатеринбург
Представлены материалы многолетних исследований факторов профессионального и экологического риска на различных предприятиях алюминиевой промышленности России, на основе которых разработан алгоритм и методические подходы к управлению профессиональными и экологически обусловленными рисками с использованием критериев гигиенической безопасности, методологии оценки риска, эпидемиологического и экономического анализа.
Ключевые слова: алюминиевая промышленность, электролиз алюминия, профессиональный риск, экологический риск.
O.F. Rosly', V.B. Gurvich', E.G. Plotko', S.V. Kuzmin2, AA. Fedoruk', N.A. Roslaya', S.V. Yarushin', D.V. Kuzmin'. Emerging issues concerning hygiene in the Russian aluminum industry
1 FBSI "Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection of Industrial Workers", Rospotrebnadzor, Ekaterinburg;
2 Sverdlovsk Regional Office of the Federal Service on Customers' Rights Protection and Human Well-being Surveillance, Ekaterinburg
In this study the data of multiyear investigations of occupational and environmental hazards at different enterprises of the Russian aluminum industry are presented. Basing on these data, we have been elaborated the algorithm and methodological approaches on management of the occupational and ecology-related risks using hygienic safety criteria, risk evaluation technique, epidemiological and economic analysis.
Keywords: aluminum industry, electrolysis of aluminum, occupational risk, ecological risk.
Российская алюминиевая промышленность — это сложное многоэтапное производство, включающее в себя добычу руд, получение глинозема, фторсолей, анодной массы или предварительно обожженных анодов, непосредственно электролиз или рециклинг алюминия, розлив металла, получение чистого алюминия, либо сплавов на его основе, сопутствующих веществ и разнообразных изделий.
В настоящее время на территории России функционируют 20 технологически взаимосвязанных производств, с общим числом занятых на них 130 тыс. работников. В то же время, учитывая, что алюминиевые заводы, чаще всего, являются градообразующими, в зоне непосредственного экологического влияния проживает более 3 млн россиян.
Важнейшими факторами профессионального и экологического риска в алюминиевой промышленности являются пылегазоаэрозольные миксты включающие, в зависимости от технологическо-
го процесса, пыль сложного химического состава (содержащую, в том числе так называемые малые примеси: хром, бериллий, галий, литий и др.), аэрозоли щелочей, неорганические соединения фтора и фтористоводородной кислоты, серы диоксид, смолистые соединения и пр., неблагоприятные микроклиматические условия, шум, вибрация, электромагнитные поля, физическое и психоэмоциональное перенапряжение и др.
Из большого числа технологических процессов, используемых в алюминиевой промышленности, одним из наиболее массовых и неблагоприятных с гигиенических и экологических позиций является непосредственно электролиз алюминия. В настоящее время в России эксплуатируются более 80 % старых электролизеров с самообжигающимся анодом (ЭСА) и около 20 % с предварительно обожженными анодами (ЭОА).
На российских заводах эксплуатируются два типа электролизных корпусов: одноэтажные кор-
пуса с 2-х или 4-рядным расположением электролизеров вдоль корпуса и 2-этажные корпуса с 2-рядным продольным на втором этаже здания (первый этаж свободен от оборудования и является «аэрационным»).
На объемно-планировочные и конструктивные решения производственных корпусов существенно повлияли специфические условия процесса электролиза алюминия, а именно: выделение больших количеств тепла и вредных пылега-зовых смесей. Наиболее эффективной системой удаления избытка тепла и вредных пылегазовых микстов, поступающих в воздушную среду корпуса до настоящего времени является усиленная аэрация корпусов.
В одноэтажных корпусах имеются системы приточной механической вентиляции с подогревом воздуха в холодный период года. Раздача приточного воздуха в проходы между рядами ванн производится через подпольные воздуховоды, снабженные воздухораспределителями. Устройство двухэтажных корпусов было продиктовано стремлением создать в рабочем помеще-
нии вертикальные восходящие потоки воздуха и максимально ограничить отрицательную роль обратных и горизонтальных токов в помещении, переносящих вредности по рабочей зоне [4]. Основная техническая характеристика различных корпусов приведена в табл. 1.
Как на старых, так и на более современных алюминиевых заводах, вследствие низкой эффективности укрытий и газоотсоса от электролизных ванн, значительная часть вредных веществ поступает в воздух рабочей зоны, обуславливая высокий уровень загрязнения — до 10 и более кратное превышение ПДК различными токсическими и канцерогенными веществами (табл. 2).
Оснащение электролизеров с самообжигающимися анодами эффективными укрытиями с газоотсосом и внедрение различных технологических мероприятий позволяет в несколько раз снизить концентрации фтористых соединений в воздухе рабочей зоны. Однако радикальное снижение концентраций канцерогенных веществ, выделяющихся в большом количестве от самообжигающихся анодов, для электролизных
Т а б л и ц а 1
Объемно-планировочные решения зданий и теплонапряженность электролизных корпусов различных типов
Показатель Единица измерения Одноэтажные корпуса с электролизерами Двухэтажные корпуса с двухрядным расположением мощных электролизеров
Средней мощности, расположенными в 4 ряда Мощными расположенными в 2 ряда
Ширина корпуса М 36 27 27
Высота здания М 11,5—14,9 13,1—15,2 17,7—19,4
Кубатура здания на 1 кА мощности электролизов м3/ кА 19,8 20,1 26,0
Кубатура здания на 1 электролизер м3/1 эл. Менее 1000,0 1300,0-2800,0 3600,0-4000,0
р.з. р.з. нар. °С 10,9 8,5 4,9
Коэффициент «т» с/р 0,9—1,0 0,4—0,8 0,5—0,7
Теплонапряжен-ность Вт/м3 71,9—98,6 46,7—203,0 53,4—94,5
Соединение Кратность превышения ПДК
Электролизеры с самообжигающимися анодами Электролизеры с предварительно обожженными анодами
С боковым токоподводом с верхним токоподводом
Фтористый водород 11,4 1,34—2,4 1,3—1,5
Возгоны каменноугольных смол и пеков 9—17,3 1,3—1,8 1,3—1,5
Бенз(а)пирен 50—152 21,4—26 0,6—1,4
Т а б л и ц а 2
Содержание приоритетных загрязнителей в воздухе рабочей зоны электролизных цехов в зависимости от типа электролизеров
корпусов такого типа остается нерешенным вопросом.
Переход на новую технологию электролиза алюминия в так называемых сверхмощных электролизерах с предварительно обожженными анодами и оснащение их более совершенными укрытиями сегментного типа по сравнению с ЭСА, помимо улучшения технологических параметров плавки, позволяет значительно улучшить условия труда в электролизных корпусах на основных рабочих местах (электролизники, анодчики, крановщики), снизить загрязнение воздуха рабочей зоны токсичными и канцерогенными соединениями (см. табл. 2).
Фтористые соединения присутствуют в воздухе, как в виде газообразного фтористого водорода, так и в виде аэрозолей солей фтористоводородной кислоты. Содержание газообразных и твердых фторидов в составе отходящих от электролизеров газов сильно колеблется. Так, количество газообразных фторидов составляет от 30 до 60 % от общего содержания фтористых соединений. Кроме того, фтористый водород активно сорбируется пылью. В образцах пыли, отобранной в газоходах от ЭСА, обнаружено 0,625 мг сорбированного HF на 1 г пыли; витающая пыль от ЭСА содержит 0,105 мг HF/г, осевшая — 0,001333 мг/г [7].
В корпусах с самообжигающимися анодами в составе витающей пыли определяется 0,6—1,8 % смолистых веществ, в корпусах с предварительно обожженными анодами их содержание в пыле составляет лишь 0,006—0,07 %. Количество бенз(а) пирена в аэрозолях корпусов с самообжигающимися анодами колеблется от 47,5 до 188,0 мкг/г, что соответствует 0,4—1,6 % их смолистой части.
При электролизе алюминия в воздушную среду выделяются также окись углерода и сернистый ангидрид, однако концентрации их, как правило, ниже допустимых. Лишь в воздухе рабочей зоны анодчиков и крановщиков в корпусах с самообжигающимися анодами наблюдаются отдельные случаи превышения предельно допустимой концентрации (ПДК) окиси углерода [6].
Таким образом, аэрозоли в электролизных цехах могут оказывать фиброгенное, токсическое, аллергическое и иное биологическое действие, кроме того, данные аэрозоли при поступлении через дыхательные пути могут создавать своеобразное депо канцерогенов в легких.
Метеорологические условия в электролизных корпусах крайне неблагоприятны. При обслуживании электролизеров рабочие подвергаются воздействию теплового облучения, интенсивность
которого в зависимости от технологических операций, расстояния, размера и температуры излучающей поверхности колеблется в значительных пределах — от 300 до 12000 Вт/м2. В холодный период года микроклимат электролизных цехов, несмотря на значительные тепловыделения, характеризуется низкой температурой воздуха и ограждений зданий, а также повышенной подвижностью воздуха в рабочих проходах корпусов. После прекращения очередной операции рабочий подвергается воздействию резко охлаждающего микроклимата в проходах, перепад температуры воздуха при этом достигает 28—300 С [3].
Технологическое оборудование и технологические операции по обслуживанию процесса электролиза алюминия связаны с генерированием и воздействием на работающих шума, локальной и общей вибрации, интенсивность которых в ряде случаев превышает гигиенические нормативы. Наиболее неблагоприятные условия труда формируются в цехах с самообжигающимися анодами и низким уровнем автоматизации производства, когда условия труда по указанным факторам риска соответствуют классам 3.2—3.4.
Токоподводящие шины и электролизные ванны являются источниками образования постоянных магнитных полей (ПМП). Результаты замеров уровней магнитной индукции в электролизных цехах алюминиевых заводов, выполненные в нашем центре показывают, что на рабочих местах электролизников и анодчиков при эксплуатации ЭСА с боковым токподводом силой тока 78—95 кА уровни ПМП находились в пределах 5,3—15,7 мТл, при эксплуатации ЭОА с верхним токоподводом мощностью 130—330 кА уровни ПМП находились в пределах 3,9— 63,0 мТл. Конструктивные особенности, порядок размещения, мощность электролизеров, характер трудовых операций, приводят к тому, что работающие подвергаются воздействию неоднородного постоянного магнитного поля, уровни которого превышают предельно-допустимые нормативы для 8-часового воздействия, а в случае с электролизерами на 330 кА регистрируются уровни, превышающие ПДУ для часового и 10-минутного воздействия. [3, 5].
Хронометражными наблюдениями установлена высокая степень затрат времени на выполнение трудоемких основных и вспомогательных операций — от 50 до 70 %, в т. ч. ручные операции — около 30 % времени смены. Перерывы в работе составляют около 20 % продолжительности рабочего дня и проводятся, как правило,
в рабочих проходах корпуса. Большая часть трудовых операций, выполняемых в довольно быстром темпе циклами по 15—20 мин, требует значительных физических усилий.
Неблагоприятные микроклиматические условия, повышенные концентрации вредных веществ и большое количество тяжелых ручных операций приводят к выраженным физиологическим сдвигам в течение рабочей смены. Физиологические исследования, проведенные в корпусах электролиза, показали, что среднерабочая ЧСС составила 109 уд/мин, среднесменная — 104 уд/мин. В целом по физиологическим и эргономическим показателям тяжесть работы электролизников, обслуживающих электролизеры как с самообжигающимися, так и с предварительно обожженными анодами соответствует 3 классу 1—2-й степени вредности [3].
Таким образом, в нашем Центре накоплен огромный фактический материал, позволяющий провести достоверную оценку профессиональных рисков на предприятиях алюминиевой отрасли и разработать комплексные программы управления ими.
Следует подчеркнуть, что согласно нашим материалам — до 76,3 % рабочей смены работники вспомогательных профессий проводят у оборудования, расположенного непосредственно в цехе, оставшуюся часть смены находятся в помещениях специализированных мастерских, условия труда которых также не отвечают гигиеническим требованиям. Таким образом, рабочие как основных, так и вспомогательных профессий подвергаются воздействию аналогичных факторов профессионального риска, отличающиеся лишь экспозицией и характером ее получения.
Факторы профессионального риска способствуют формированию профессиональной патологии работающих. Основными профессиональными заболеваниями в алюминиевой промышленности России являются: хроническая профессиональная интоксикация фтором (флюороз); хронический токсикопылевой бронхит; пневмо-кониозы (в том числе алюминоз), вибрационная болезнь, нейросенсорная тугоухость, профессиональный рак и др.
Промышленные выбросы алюминиевых предприятий, устойчивые к естественной деградации вредных химических веществ, привели к образованию в районах их размещения техногенных геохимических зон большой протяженности (до 150—300 кв. км), санитарная ситуация в которых характеризуется как чрезвычайно напряженная.
Естественно, что качественные и количественные характеристики атмосферных загрязнений в этих зонах зависят от технологии производства, состава, объема и условий отведения промышленных выбросов. Вместе с тем концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе селитебных территорий, как правило, существенно превышают гигиенические регламенты.
Накопление токсичных веществ в почве приводит к транслокации бенз(а)пирена, фтора и алюминия в продукты местного происхождения, внося существенный вклад в многосредовую токсическую экспозицию населения. По данным моделирования и натурных исследований загрязнения окружающей среды (атмосферный воздух, снег, почва, растительные продукты питания) в районе размещения устаревших производств алюминия (например, «БАЗ-СУАЛ», г. Краснотурьинск) по сравнению с территорией, где размещено современное алюминиевое производство (например, «УАЗ-СУАЛ, г. Каменск-Уральский), уровни загрязнения всех объектов окружающей среды существенно выше и превышают гигиенические нормативы в атмосферном воздухе по фторидам газообразным в 1,7—4 раза, бенз(а)пирену — в 2,2—4,5 раза, гидрооксиду натрия — в 2,4—6,2 раза, взвешенным веществам — в 3,2—6,6 раза [1].
В районах размещения мощных алюминиевых производств, оснащенных электролизерами с предварительно обожженными анодами (СаАЗ), приоритетными атмосферными примесями, определяющими тяжесть санитарной ситуации, являются алюминийсодержащие пыли сложного химического состава, фтористый водород и фториды, среднесуточные концентрации которых в полтора десятка раз превышают соответствующие ПДК. В атмосферном воздухе санитарно-защитных зон вокруг этих предприятий регистрируются такие вредные примеси, как оксид углерода, диоксиды серы и азота, взвешенные вещества и другие, в концентрациях в 10 и более раз превышающих допустимые.
Прогностические оценки воздействия загрязнения окружающей среды на население подтверждаются результатами изучения реализованных неблагоприятных изменений в состоянии здоровья жителей городов Краснотурьинска и Каменск — Уральска, проявляющимися в частности у детей в возрасте от 0 до 7 лет в виде острой патологии органов дыхания (соответственно 1086,6 и 850,8 на 1000 детей в каждом городе), пищеварения (45,2 и 37,9 на 1000 соответственно), нервной системы (1,0 и 0,7) и др.,
а также общей хронической патологии, которая в г. Краснотурьинск в 1,4—1,6 раза достоверно выше, чем в г. Каменск-Уральском. Имеют место нарушения репродуктивной функции женщин, повышенная онкологическая заболеваемость и смертность всех возрастных групп населения, показатели которых достоверно более выражены в г. Краснотурьинск [2].
Применение методов экономической оценки, основанных на многокритериальном анализе соотношений «затраты — эффективность» и «затраты — выгоды» позволяет выбирать оптимальный (допустимый по гигиеническим критериям безопасности) и технически достижимый (экономически оправданный) вариант реконструкции предприятий алюминиевой промышленности. Так для предприятия «БАЗ-СУАЛ» обоснованный с этих позиций вариант реконструкции может позволить в 10,8 раза снизить риск для здоровья более чем для 51 тысячи человек за счет сокращения санитарно-защитной зоны предприятия с 6320 до 820 м и получить максимальную выгоду предотвращенного ущерба здоровью — 17,8 миллиардов рублей, связанного с прогнозируемым снижением заболеваемости населения в 2,2 раза и преждевременной смертности — более чем в 50 раз.
В ы в о д ы. 1. Производство алюминия в России, продолжает формировать разной степени выраженности профессиональные и экологически обусловленные риски для здоровья работающих и населения. 2. Разработан алгоритм и методические подходы к управлению рисками с использованием критериев гигиенической безопасности, методологии оценки риска, эпидемиологического и экономического анализа. 3. Это позволит проводить гибкую политику обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения (в том числе работающего) и могут служить одним из ведущих инструментов выбора эффективной социальной стратегии развития предприятий алюминиевой промышленности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гурвич В.Б. // Вестн. Уральской мед. науки. 2005. № 4. С. 19—24.
2. Гурвич В.Б., Плотко Э.Г., Ярушин С.В. // Гиг. и сан. 2007. № 3. С. 18—21.
3. Медицина труда при электролитическом получении алюминия: монография / Под ред. проф. О.Ф. Рослого, проф. Е.И. Лихачевой. Екатеринбург: 2011.
4. Особенности санитарных условий труда в двухэтажных электролизных корпусах алюминиевых заводов [Текст] / С.В. Миллер, Н.М. Горланова, П.Г. Симахина и др. / / Флюороз и его профилактика. Свердловск, 1967.
С. 14—22.
5. Федорук А.А., Рослый О.Ф., Цепилов Н.А.// Уральский мед. журн. 2007. № 11(39). С. 84—87.
6. Чащин В.П. Гигиена труда и профессиональная патология в производстве алюминия электролитическим
способом на Крайнем Севере: Автореферат дис____канд.
мед. наук. М., 1989.
7. Щербаков С.В. Гигиена труда в производстве и применении неорганических фторидов [Текст]: Дис. ... д-ра мед. наук: 14.00.07 / Щербаков Сергей Владимирович. М., 1989.
Поступила 11.10.12
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Рослый Олег Федорович,
руководитель отдела медицины труда ФБУН «ЕМНЦ ПОЗРПП» Роспотребнадзора, докт. мед. наук, профессор. E-mail: го slyof@y mrc.ru Гурвич Владимир Борисович,
директор ФБУН «ЕМНЦ ПОЗРПП» Роспотреб-надзора, докт. мед. наук. Плотко Эдуард Григорьевич,
зам. директора по науке ФБУН «ЕМНЦ ПОЗР-ПП» Роспотребнадзора, докт. мед. наук, профессор. Кузьмин Сергей Владимирович,
руководитель Управления Роспотребнадзора по Свердловской обл., докт. мед. наук, профессор. Федорук Анна Алексеевна,
руководитель лаборатории факторов профессионального риска ФБУН «ЕМНЦ ПОЗРПП» Роспо-требнадзора, ведущтй научн. сотрудник отдела мед. труда, канд. мед. наук. Рослая Наталья Алексеевна,
руководитель отделения профпатологии и физиотерапии ФБУН «ЕМНЦ ПОЗРПП» Роспотребнадзо-ра, докт. мед. наук, главный внештатный профпатолог Министерства здравоохранения Свердловской обл..
Тел.: (343) 371-06-17
Ярушин Сергей Владимирович,
руководитель лаборатории соц.-гиг. мониторинга и управления риском ФБУН «ЕМНЦ ПОЗРПП» Роспотребнадзора. Кузьмин Дмитрий Вячеславович,
научн. сотрудник лаборатории соц.-гиг. мониторинга и управления риском ФБУН «ЕМНЦ ПОЗРПП» Роспотребнадзора.
