CC BY
6
#
Краткие сообщения
УДК 6IS.647:821.71-07
М. Т. Дмитриев, В. Н. Серебряков, Р. В. Серебрякова
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОБРАЗОВАНИЯ ОЗОНА ПРИ ЭЛЕКТРОННОЙ ОБРАБОТКЕ МАТЕРИАЛОВ
НИИ общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Электронная обработка материалов — один из наиболее эффективных современных технологических процессов — приобретает все более широкое использование в народном хозяйстве [8, 14). С помощью электронной обработки модифицируются свойства полимерных материалов, получаются новые химические вещества, изготавливаются радиотехнические схемы, производятся уникальные изделия |10, 16].
Быстрые электроны генерируются с помощью электронных ускорителей, при этом значительная часть энергии электронов поглощается в самом изделии. Вместе с тем при воздействии электронов на воздух, как и при различимых электрических разрядах 16], образуется значительное Жъличество озона, поступающего из вентиляционных систем в атмосферный воздух. Широко известны неблагоприятные воздействия высоких концентраций озона на окружающую среду |2, 3, 13]. Кроме того, возможно загрязнение озоном воздушной среды производственных помещений. Однако возникновение озона при электронной обработке материалов изучено недостаточно. Хотя радиа-ционно-химическое образование озона было открыто супругами Кюри еще в прошлом веке [17], гигиенические аспекты этой проблемы мало разработаны. Так, неоднократно высказывалось мнение, что в воздухе при действии быстрых электронов и других ионизирующих излучений озон практически не создается, поскольку он сразу же распадается также под действием облучения 111, 12], в результате чего радиационно-химическнм образованием озона в гигиеническом отношении можно пренебречь.
В связи с изложенным гигиеническую оценку образования озона проводили на примере кабельной промышленности — одной из наиболее развивающихся ~0трасЛей7 где илтрбКо применяется электронная обработка 115]. Наиболее важным является производство электрических проводов и кабелей с радиационно-модифицированной изоляцией, повышающей эксплуатационные характеристики проводов н кабелей, их надежность и долговечность.
Схема использования электронного пучка для обработки материалов приведена на рисунке. Электронный пучок / от ускорителя 2 поступает на провода или кабели
перемещаемые роликовой системой 4. Кабель разматывается с барабана 5 и после электронной обработки поступает на барабан 6. Ускоритель и роликовая система находятся в каньоне 7. Образующийся в облучаемом воздухе озон удаляется через вентиляционный канал 8 в выхлопную трубу 9 с помощью вентиляционной системы 10. Кроме того, озон частично проникает в производственные помещения — пульт управления 11 и технологический зал 12. *
Исследование проведено при изготовлении с электрон-нон обработкой проводов марок МПО и МПОЭ (провода облученные, монтажные, нагревостойкие с изоляцией из полиэтилена, сечением 0,12—6 и 0,12—5,0 мм2 соответственно), а также МЛТП, А\СТП, МЛТПЭ и МСТПЭ (провода монтажные терморадиационно-стойкие с изоляцией из лавсанового или стекловолокна и облученного термо-стабилизированного полиэтилена низкой плотности, сечением 0,12—6 мм2), кабелей марок КМПОВ (с пластмассовой изоляцией и оболочкой, сечением 0,08—0,35 мм4) и КОБЛТП-6 (каротажный с радиационно-модифициро-
ванной полиэтиленовой изоляцией) и др., выпускаемых отечественной промышленностью. Технологический процесс облучения состоит из следующих последовательных операций: заправка заготовки в технологическую линию, запуск тягового устройства для прохождения заготовки под раструбом включенного ускорителя, включение и запуск ускорителя, проверка уровня облучения. В качестве источника ионизирующего излучения применен электронный ускоритель ЭлВ-I. Энергия электронов 0,7 МэВ. Концентрации озона определяли вблизи электронных ускорителей, на рабочих местах, после отключения электронного ускорителя в воздуховодах при включенном ускорителе с вентиляцией и в атмосферном воздухе. При этом использованы наиболее эффективные методы определения озона 15, 7].
Установлено, что под электронным лучом концентрации озона в воздухе очень быстро возрастают до 2— 5 г/м3 и более. Аналогичные данные были получены и ранее |9|, Так, при действии электронов с энергией 0,2 МэВ концентрация озона достигала 4.5 г/м3 |1]. Энергетический выход озона в воздухе зависит от мощности дозы и достигает 7,8 молекул/100 эВ энергии электронов, поглощенных непосредственно в воздушной среде (средний выход озона в различных реальных условиях 3,5 молекул/100эВ). По данным L. Less и соавт. |18|, выход озона в воздухе составляет 6 молекул/100 эВ. Уже сам по себе факт образования весьма высоких концентраций озона (в 5000—г 10 000 раз и более выше ПДК для производственных помещений) должен настораживать )игиеннстов, поскольку.
Схема электронной обработки электрических проводов и кабелей. Объясысиия в тексте.
песмотря на совершенную и эффективную вентиляцию, вследствие высокого перепада концентраций возможно появление озона как в производственных помещениях, так и в атмосферном воздухе.
При этом важно учесть и другие возможные неблагоприятные последствия возникновения в воздушной среде высоких концентраций озона. Так, известно свойство озона, обусловленное высокой реакционной способностью, легко адсорбироваться на стенах или поверхности других материалов, после чего он длительное время выделяется из них [4]. При электронной обработке материалов в каньонах возникают самовоспламенения и взрывы, обусловленные накоплением на поверхностях озона и других продуктов радиолнза (окислов азота, аммиака, формальдегида, углеводородов, альдегидов, спиртов и др.). Хотя интенсивная дистанционная промывка стен водой (с помощью шланга), позволяющая смывать образующийся налет, в значительной степени предотвращает такое самовоспламенение, целесообразно использование в каньонах и других радиационных помещениях покрытий из материалов, не адсорбирующих озон. В этом случае он в большей степени будет удаляться из помещений с вентилируемым воздухом.
В удалении озона из помещений важное значение имеет их вентиляция, особенно после отключения электронного ускорителя. Вблизи от электронных ускорителей на рабочих местах концентрации озона через 5 мин после отключения ускорителя снижались до 0,3 мг/м3, через 7 мин — до 0,2 мг/м3, через 10 мин — до 0,15 мг/м3. При включении электронного ускорителя ЭлВ-1 концентрация озона в воздуховоде из каньона при работе вентиляционной установки производительностью 80 000 м3/ч составляет около 5 мг/м . Выявлено поступление озона из ускорительных камер и в атмосферный воздух, причем загрязнение его прослеживалось на расстоянии более 1 км. Не обнаружено существенных различий в распределении концентраций загрязняющих веществ между озоном и другими специфическими загрязнителями для данных производств. Значительные концентрации озона оказались в воздухе в районах размещения предприятий кабельной промышленности и непосредственно в жилой застройке. Наряду с многочисленными жалобами населения на раздражение глаз и слизистых оболочек, головные боли и другие недомогания отмечено и повышение заболеваемости. Сильный запах озона ощущался не только в жилой застройке, но и в жилых помещениях даже при закрытых окнах. Вследствие пренебрежения озоном, образующимся при электронной обработке материалов, в ряде случаев пришлось переселять жителей отдельных городских районов с целью исключения неблагоприятного действия озона на население.
«Шолученные данные позволяют рассчитывать кон-цет>ации озона в вентиляционном воздухе и предельно до/Югнмые выбросы. Основными характеристиками для расчета этих величин являются энергетический выход, равней в среднем 3,5 молекулы (100 эВ), и суммарная мощность дозы или поглощаемая в воздушной среде энергия электронов. При этом следует учитывать, что значительная часть энергии электронов поглощается обрабатываемыми материалами. Кроме того, средняя энергия электронов существенно ниже максимальной. Исходя из технических характеристик электронного ускорителя, концентрация озона в вентиляционном выбросе может быть оценена по формуле:
С = 1,65-10^
где С — концентрация озона в воздухе (в мг/мя); Я — максимальная энергия электронов в ускорителе (в МэВ), / — сила тока в ускорителе (в мА); N — производительность вентиляционной установки (в и:7чI
При одном раоотающем электронном ускорителе тки ЭлВ-1 и производительности вентиляционной установи 80 000 м3/ч воздушный выброс 320 г/ч. Поскольку на современных кабельных предприятиях число электронных ускорителей колеблется от 4 до 6, суточный выброс озона достигает 26—38 кг, а годовой — 7—10 т.
Таким образом, радиационно-химическое образование озона в воздухе имеет важное гигиеническое значение. Создающийся при электронной обработке материалов озон, несмотря на относительную химическую неустойчивость, поступает в атмосферный воздух и распространяется на значительные территории, проникает в производственные помещения, при накоплении в адсорбированном состоянии является причиной самовоспламенения и взрывов. Следо вательно, пренебрегать радиационно-химическим образа ванием озона было бы ошибочным. В то же время высокая токсичность озона, относящегося к I классу опасности, выдвигает задачу разработки эффективных гигиенических рекомендаций, направленных на предотвращен и< воздействия повышенных концентраций на организм. Наряду с рекомендациями по размещению вентиляции, ее интенсивности, длительности предварительного вентилирования (перед входом людей в помещения), материалам покрытий и устранению воспламеняющихся налетов следует предложить установку в радиационных помещениях несложной сигнализации с хемилюминссцентным датчиком концентрации озона [5|. Полученные данные об образовании озона использованы для предотвращения неблагоприятного воздействия его повышенных концентраций н*^ работающих и окружающую среду. ^
Литература
1. Бунеев И. А. и др. — В кн.: Действие ионизирующих излучений на неорганические и органические системы. М., 1958, с. 133.
2. Буштуева К. А. — В кн.: Руководство по гигиене атмосферного воздуха. М., 1976, с. 43.
3. Гущин Г. П. — В кн.: Всесоюзный семинар по химии озона. Тбилиси, 1981, с. 148.
4. Дмитриев М. Т. — Атомная энергия, 1964, № 3, с. 282.
5. Дмитриев М. Т. — Гиг. и сан., 1974, № 10, с. 59.
6. Дмитриев М. Т., Серебрякова Р. В., Серебряков В. Н. — Там же, 1984, №3, с. 81.
7. Манита М. Д., Салихджанова Р. М., Яворовская С. Р. Современные методы определения атмосферных загрязнений населенных мест. М., 1980, с. 42.
8. Махлис Ф. А. Радиационная химия эластомеров. М., 1976.
9. Пшежецкий С. Я-, Дмитриев М. Т. Радиационные физико-химические процессы в воздушной среде. М., 1978.
10. Пьянков Г. И., Мелешевич А. П., Ярмилко Е. Г. и др. Радиационная модификация полимерных материалов. Киев, 1969.
11. Соболь Н. В. и др. — Гиг. и сан., 1965, №3, с. 42Л>
12. Соболь Н. В. и др. — Там же, 1969, № 4, с. 92.
13. Тинсли И. Поведение химических загрязнителей в окружающей среде. М., 1982.
14. Троицкий И. Д. Производство кабельных изделий. М., 1979.
15. Финкель Э. Э., Лещенко С. С., Брагинский Р. П. Радиационная химия и кабельная техника. М., 1968.
16. Финкель Э. Э., Врагинский Р. П. Нагревостойкие провода и кабели с радиационно-модифицированной изоляцией. М., 1975.
17. Cutie Р., Curie М. — С. г. Acad. Sel. (Paris), 1899, v. 129, p. 823.
18. Less L. N., Swallow A. J. — Nucleonics, 1964, v. 22, p. 58.
Поступила 23.10.84
