CC BY
74
УДК 613.62
Е.А. Панаиотти, Д.В. Суржиков
ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МНОГОМЕРНОЙ ГРУППИРОВКИ УСЛОВИЙ ТРУДА РАБОЧИХ ОСНОВНЫХ ЦЕХОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ЮГА КУЗБАССА
ГУ НИИ комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний СО РАМН, Новокузнецк
С помощью методики многомерной группировки произведена гигиеническая оценка условий труда рабочих основных цехов тепловых электростанций юга Кузбасса. Проведено упорядочение числовых значений факторов, определены таксонометрические расстояния между объектами многомерного пространства (условиями труда рабочих различных специальностей) и составлена матрица этих расстояний по 7 признакам: показателям загрязнения воздуха рабочей зоны взвешенными веществами, диоксидом серы, оксидом углерода, диоксидом азота, фенолом, а также уровням шума и вибрации. Установлено, что наиболее вредные для здоровья условия труда наблюдались на рабочих местах машинистов-обходчиков котельного оборудования ТЭЦ «ЗСМК» и Кузнецкой ТЭЦ. В лучших условиях работали машинисты котлов Кузнецкой ТЭЦ и машинисты-обходчики котельного оборудования Томь-Усинской ГРЭС.
Ключевые слова: тепловые электростанции, котельный и турбинный цеха, многомерная группировка условий труда, шум, вибрация, взвешенные вещества, диоксиды серы и азота, оксид углерода, фенол
Как правило, работающие подвергаются многофакторным воздействиям разных уровней, и сегодня не существует методов оценки биологической векторности и степени реального профессионального риска здоровью для конкретного рабочего места [4].
В современной литературе по проблемам медицины труда имеются единичные работы, посвященные изучению влияния комплекса факторов производственной и окружающей среды на состояние здоровья работающих на предприятиях теплоэнергетического комплекса, авторы которых указывают, что условия труда на ТЭЦ не отвечают гигиеническим требованиям и характеризуются наличием ряда неблагоприятных факторов производственной среды (нагревающего микроклимата, интенсивного шума, общей вибрации, загазованности, запыленности) [3, 5, 6, 7, 8, 9, 10].
Источниками интенсивного шума на тепловых электростанциях являются турбогенераторы, мельницы помола угля, высоковольтные электродвигатели, газо- и паропроводы, вентиляционные установки, моторгенераторы динамических систем возбуждения и т.д. Уровни шума, генерируемые указанными установками, значительно превышают допустимые. На отдельных производственных участках турбинных и котельных цехов генерируются уровни шума от 95 до 108 дБА с преобладанием в спектре низкочас-
тотных составляющих, причем шум от шаровых мельниц в три раза и более превышает по громкости допустимые уровни [5, 9].
В воздухе рабочих зон котельных и турбинных цехов обнаружены такие химические вещества, как оксид и диоксид углерода, оксиды никеля, ванадия, азота, диоксид серы, сероводород, аммиак, триоксикрезилфосфат (компонент смазочной жидкости «Иввиоль — 3»), ртуть, угольная пыль, канцерогенные вещества. Концентрации большинства из указанных веществ находятся на уровне предельно допустимых, а некоторых — оксида и диоксида углерода, оксида никеля, триок-сикрезилфосфата — нередко превышают ПДУ. В котельных цехах при работе ТЭЦ на угле отмечаются повышенные концентрации угольной пыли.
При оценке условий труда в производственной сфере часто бывает трудно выбрать какой-то один фактор риска в качестве основания для группировки объектов. Под фактором риска понимается любое влияние окружающей, в том числе и производственной, среды на организм человека. Поэтому некоторые современные авторы при оценке условий труда используют таксонометрические методы, т.е. методы многомерного упорядочения и классификации [1]. Основным понятием, используемым в данных методах, является таксонометрическое расстояние между объектами многомерного пространства, позволяющее сохранить
сложность описания групп и вместе с тем преодолеть недостатки комбинационной группировки. Простейшим вариантом многомерной классификации служит группировка на основе многомерных средних, являющихся средними величинами нескольких признаков для одной единицы совокупности [1, 2].
Следует отметить, что в исследованиях по сравнительно-многомерной оценке риска под понятием «многомерный объект» понимается статистическая единица (на производстве — условия труда рабочего конкретной специальности), определяемая набором значений признаков. Сопоставление между многомерными объектами проводится с помощью матрицы расстояний между точками многомерного пространства, исчисляемыми по правилам аналитической геометрии. Размерность пространства определяется числом признаков, характеризующих единицы изучаемой совокупности. Исчисленные расстояния позволяют определить положение каждой точки относительно остальных точек и, следовательно, определить место этой точки во всей совокупности, что делает возможным их упорядочение и классификацию.
Целью настоящей работы явилась апробация методики многомерной группировки условий труда рабочих основных цехов тепловых электростанций юга Кузбасса, что явилось фрагментом многолетних гигиенических, социально-гигиенических исследований по разработке комплекса медико-социальных и гигиенических мероприятий по оптимизации условий труда и улучшению состояния здоровья рабочих тепловых электростанций. В работе применен таксонометрический метод, т.е. метод многомерного упорядочения и классификации.
Как показали проведенные исследования, среднегодовые концентрации взвешенных веществ в котельных и турбинных цехах тепловых электростанций юга Кузбасса находились в пределах от 0,69 мг/м3 (турбинный цех Томь-Усинской ГРЭС) до 0,97 мг/м3 (котельный цех Кузнецкой ТЭЦ); максимальные из месячных концентраций — от 1,1 до 1,69 мг/м3. Максимальные разовые концентрации превышали ПДК рабочей зоны по пыли на всех тепловых электростанциях. В воздухе рабочей зоны содержание диоксида серы по среднегодовым показателям колебалось от 0,13 до 0,22 мг/м3; максимальные из месячных концентраций за рассматриваемый период находились в пределах от 0,27 до 0,4 мг/м3, причем превышение среднесменных ПДК имело место на всех тепловых электростанциях. Среднегодовые концентрации оксида углерода не превышали гигиенических нормативов, максимальные из месячных концентра-
ций варьировали от 9,3 до 10,9 мг/м3, что составляет 0,465-0,545 ПДК. Установлено, что наиболее загрязнен воздух рабочих зон котельного цеха Кузнецкой ТЭЦ. Среднегодовые показатели диоксида азота колебались от 0,095 до 0,24 мг/м3; максимальная из месячных концентраций составила
0,28 мг/м3, что не превышает среднесменные ПДК воздуха рабочей зоны. Максимальные из месячных показателей шума превышали предельно допустимый уровень на 8-17 дБ; максимальные уровни общей вибрации превышали предельно допустимые показатели на рабочих местах машинистов турбин, машинистов мельниц и машинистов-обходчиков турбинного оборудования.
Для осуществления комплексной гигиенической оценки условий труда рабочих основных цехов тепловых электростанций было проведено упорядочение числовых значений факторов, определено таксонометрическое расстояние между объектами (условиями труда рабочих различных специальностей) и составлена матрица этих расстояний. Изучаемые объекты (12 рабочих специальностей) были описаны набором из 7 признаков, из которых 5 первых характеризуют уровень химической опасности воздуха рабочей зоны
— уровень запыленности воздуха рабочего места (мг/м3) и содержание диоксидов серы и азота, оксида углерода, фенола в воздухе рабочей зоны (мг/м3), — а остальные относятся к уровню опасности физических факторов производственной среды (шум и общая вибрация). На основе значений перечисленных признаков была составлена неупорядоченная матрица расстояний между профессиями тепловых электростанций и определено расстояние от каждой специальности до точки, представляющей собой максимум нагрузки факторами риска. После этого были исчислены значения показателя уровня нагрузки факторами риска для каждой профессии.
Показатель уровня нагрузки характеризиру-ется тем, что является величиной положительной и лишь с незначительной вероятностью может оказаться равным единице. Интерпретируется он следующим образом: данный объект тем больше подвергается воздействию факторов риска, чем ближе значение показателя к единице. Эта величина является статической характеристикой множества объектов, и с ее помощью можно оценить имеющийся в некоторый период времени средний уровень значения признаков, характеризующих изучаемое явление, в данном случае условия труда рабочих тепловых электростанций. Построенная на основе значений выбранных факторов матрица расстояний приведена в таблице 1.
Было определено критическое расстояние, значение которого оказалось равным 1,31. Ис-
Таксонометрические расстояния между условиями труда рабочих ТЭЦ
Таблица 1
№ п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1. 0 1,13 2,7 3,37 4,82 6,02 3,82 3,54 4,15 4,72 4,15 3,78
2. 1,13 0 1,65 2,32 3,77 4,96 3,32 3,18 3,85 4,59 3,88 3,51
3. 2,7 1,65 0 0,73 2,18 3,34 2,82 2,9 3,65 4,45 3,74 3,36
4. 3,37 2,32 0,73 0 1,49 2,66 2,74 2,98 3,66 4,36 3,74 3,39
5. 4,82 3,77 2,18 1,49 0 1,25 3,56 3,97 4,49 5,0 4,59 4,29
6. 6,02 4,96 3,34 2,66 1,25 0 4,42 4,86 5,32 5,85 5,44 5,2
7. 3,82 3,32 2,82 2,74 3,56 4,42 0 0,82 0,99 2,33 1,09 0,86
8. 3,54 3,18 2,9 2,98 3,97 4,86 0,82 0 1,03 2,66 1,12 0,9
9. 4,14 3,85 3,65 3,66 4,49 5,32 0,99 1,03 0 2,15 0,45 0,64
10. 4,72 4,59 4,45 4,36 5,0 5,85 2,33 2,66 2,15 0 2,04 1,82
11. 4,15 3,88 3,74 3,74 4,59 5,44 1,09 1,12 0,45 2,04 0 0,58
12. 3,78 3,51 3,36 3,39 4,29 5,2 0,86 0,9 0,64 1,82 0,58 0
1. Машинисты котлов ТУ ГРЭС
2. Машинисты котлов ТЭЦ «ЗСМК»
3. Машинисты котлов Кузнецкой ТЭЦ
4. Машинисты-обходчики котельного оборудования ТУГРЭС
5. Машинисты-обходчики котельного оборудования ТЭЦ «ЗСМК»
6. Машинисты-обходчики котельного оборудования Кузнецкой ТЭЦ
пользование критического значения привело к выделению следующих групп объектов профессий:
1. Машинисты котлов Томь-Усинской ГРЭС (ТУ ГРЭС); машинисты котлов ТЭЦ «ЗСМК». Многомерная средняя для этого кластера составляла величину 0,525; евклидово расстояние до близлежащей группы № 2 равно 1,65, что превысило критическое значение.
2. Машинисты котлов Кузнецкой ТЭЦ;ма-шинисты-обходчики котельного оборудования ТУ ГРЭС. Многомерная средняя величина определена как 0,406; евклидово расстояние до близлежащего класса № 3 составило 1,49 (показатель больше 1,31).
3. Машинисты-обходчики котельного оборудования ТЭЦ «ЗСМК»;машинисты-обходчики котельного оборудования Кузнецкой ТЭЦ. Многомерная средняя оказалась равной 1,31; величина расстояния между объектами внутри кластера составила 1,25 (показатель меньше 1,31).
4. Машинисты турбин ТУ ГРЭС; машинисты турбин ТЭЦ «ЗСМК»; машинисты-обходчики турбинного оборудования Кузнецкой ТЭЦ; машинисты-обходчики турбинного оборудования ТЭЦ «ЗСМК»; машинисты турбин Кузнецкой ТЭЦ. Многомерная средняя величина для этой группы составила 0,357; евклидово расстояние до ближайшего кластера № 5 определено как 1,82 (показатель больше 1,31).
7. Машинисты турбин ТУ ГРЭС
8. Машинисты турбин ТЭЦ «ЗСМК»
9. Машинисты турбин Кузнецкой ТЭЦ
10. Машинисты-обходчики турбинного оборудования ТУ ГРЭС
11. Машинисты-обходчики турбинного оборудования ТЭЦ «ЗСМК»
12. Машинисты-обходчики турбинного оборудования Кузнецкой ТЭЦ
5. Машинисты-обходчики турбинного оборудования ТУ ГРЭС. Многомерная величина для этой специальности составила 0,591.
Для уточнения правомерности данной классификации нами была составлена упорядоченная диаграмма Чекановского [1, 2]. Среди кластер-расстояний, имеющихся в матрице, выделено три класса. Для линейного упорядочения была произведена перегруппировка значений таким образом, чтобы минимальные знаки оказались как можно ближе к главной диагонали диаграммы. Выполнение указанных преобразований привело к линейному упорядочению объектов. Составление упорядоченной диаграммы Чекановского позволило установить, что 12 элементов изучаемого множества образовали одну группу из шести специальностей (1-6); одну группу из пяти профессий (7-9; 11-12) и одну группу из одной профессии (10). Эти данные подтверждают правильность проведенной многомерной группировки, так как элементы 1-6 как раз и входят в кластеры № 1, 2, 3, а элементы 7-9, 11-12 — в кластер № 4.
На основании величин таксонометрических расстояний (критических и евклидовых) между условиями труда рабочих различных специальностей ТЭЦ построен дендрит, т.е. ломаная, которая может разветвляться, но не может содержать замкнутых ломаных. Таким образом, было получено нелинейное упорядочение изучаемых объектов, характеризующееся отсутствием яв-
0,45 И
Рис. 1. Дендрит, построенный по показателям нагрузки факторами риска для условий труда 12 профессий на тепловых электростанциях
Примечание: номер профессии в дендрите совпадает с ее номером в примечании к таблице 1.
ной иерархии. Отсутствие иерархии выражается в том, что некоторые единицы связаны с большим числом других единиц. Задача состояла в выборе наилучшего упорядочения, заключающегося в нахождении такого дендрита, в котором смежные единицы имеют наименее различающиеся значения признаков. С этой целью из составленной матрицы расстояний были выбраны объекты с близкими значениями факторов. Оптимальный дендрит двенадцатиэлементного множества показан на рисунке 1.
Дальнейшее дробление дендрита было связано с естественным способом определения числа частей, на которое делится изучаемое множество. Было определено критическое расстояние, служащее критерием, с помощью которого исключается ряд связей дендрита, т.е. удаляются все связи длиной больше критического. После упорядочения связи дендрита по убыванию длины было выявлено, что две первые связи больше критического расстояния, равного 1,31. Максимальные величины уровня факторов риска наблюдались на рабочих местах машинистов-обходчиков котельного оборудования ТЭЦ «ЗСМК» и Кузнецкой ТЭЦ, несколько меньшие показатели были зарегистрированы у машинистов котлов Кузнецкой ТЭЦ и машинистов-обходчиков котельного оборудования ТУ ГРЭС.
Установлено, что дендрит распадается на 5 кластеров, значение евклидовых расстояний между которыми больше критического. В 1-й кластер вошли специальности № 1 и № 2; во 2-й — № 3 и № 4; в 3-й — № 5 и № 6; в 4-й — № 7, 8, 12, 11, 9;
в 5-й — № 10. Специальности, вошедшие в один кластер, характеризуются сходными условиями труда.
Данное деление дендрита на три скопления подчеркивает, что условия труда последних двух профессий резко выделяются по сравнению с условиями труда рабочих остальных специальностей тепловых электростанций, составляющих отдельную группу из 6 элементов.
Оценка информативности воздействия факторов производственной среды на частоту случаев общей заболеваемости показала, что в число наиболее информативных входят такие признаки производственной среды, как запыленность воздуха рабочей зоны (коэффициент взаимной сопряженности составил 0,514, нормированный коэффициент сопряженности — 0,643), присутствие в нем повышенных концентраций оксида углерода (0,442 и 0,553), стаж работы (0,427 и
0,534) и возраст (0, 385 и 0,481 соответственно) (Таблица 2).
Таблица 2
Связь факторов производственной среды, стажа, возраста с общей заболеваемостью в основных производственно-профессиональных группах работающих на ТЭЦ
Фактор Коэффициент взаимной сопряженности Нормированный коэффициент сопряженности, R Критерий Пирсона, X2
Твердые частицы 0,514 0,643 1202,8*
Диоксид азота 0,368 0,460 524,7*
Диоксид серы 0,328 0,410 403,9*
Оксид углерода 0,442 0,553 813,4*
Фенол 0,475 0,594 785,0*
Уровень шума 0,256 0,320 234,9*
Стаж работы 0,427 0,534 747,0*
Возраст 0,385 0,481 583,0*
Примечание: * — различие статистически достоверно при Р<0,01. БЮЛЛЕТЕНЬ СО РАМН, №3 (121), 2006 г.
Применение метода многомерной группировки, включающего составление упорядоченной диаграммы Чекановского, определение величин таксонометрических расстояний (критических и евклидовых) и построение дендрита позволило более наглядно проанализировать условия труда рабочих основных цехов тепловых электростанций. Установлено, что наиболее вредные для здоровья условия труда (что определяется наибольшим средним многомерным значением) наблюдались на рабочих местах машинис-тов-обходчиков котельного оборудования ТЭЦ «ЗСМК» и Кузнецкой ТЭЦ. Несколько в лучших условиях работали машинисты котлов Кузнецкой ТЭЦ и машинисты-обходчики котельного оборудования Томь-Усинской ГРЭС, хотя многомерные величины также превышали средние показатели.
ABOUT USE OF MULTI-MEASURED GROUPING OF WORKING CONDITIONS FOR WORKERS OF MAIN SHOPS OF THERMAL POWER STATIONS, LOCATING IN THE SOUTHERN KUZBASS E.A. Panaiotti, D.V. Surzhikov The hygienic estimation of working conditions for workers of main shops of thermal power stations (TPS),locating in the southern Kuzbass is made using a technique of multi-measured grouping. Ordering of numerical factor values is carried out, tax-onometric distance between the objects of multimeasured space (working conditions of the workers of various specialities) is determined and the matrix of these distances by 7 signs (parameters of air pollution of working zone by weighed substances, sulfur dioxide, oxide of carbon, nitrogen dioxide, phenol, and also the levels of noise and vibration) is made. The most adverse working conditions were observed at the workplaces of inspector-operators of the boiler equipment of TPS «Western-Siberian Metallurgical Plant» and Kuznetsk TPS. The boiler operators of Kuznetsk TPS and inspector-operators of the boiler equipment of the Tom- Usinsk Hydro-Electric Power Station worked under the best conditions.
Литература
1. Дубров, А.М. Многомерные статистические методы / А.М. Дубров, В.С. Мхитарян, Л.И. Трошин. — М., 1998. — 352 с.
2. Елисеева, И.И. Общая теория статистики / И.И. Елисеева, М.М. Юзбашев. — М., 1998. — 368 с.
3. Здоровье работников Омского теплоэнергетического комплекса — приоритетное направление медицины труда / В.Г. Демченко, О.В. Плотникова, А.Г. Братухин и др. // Омский научный вестник. — 2001. — Вып. 16. — С. 55-56.
4. Измеров, Н.Ф. Медицина труда на пороге XXI века / Н.Ф. Измеров // Медико-экологические проблемы здоровья работающего населения. — Москва: Новокузнецк, 2000. — С. 3-10.
5. Мониторинг здоровья и факторов риска на предприятиях теплоэнергетического комплекса / В.Г. Демченко, Г.И. Нечаева, О.В. Плотникова и др. // Проблемы профессиональной и общей патологии в регионах Сибири: Матер. научн.-практ. конф. — Новокузнецк, 2002. — С. 63-68.
6. Особенности адаптации работающих на предприятиях теплоэнергетики / О.В. Плотникова, В.Г. Демченко, Г.И. Нечаева, С.И. Ерениев // Гигиена труда и профпатология: матер. XXXVIII научн.-практ. конф. с междунар. участием. — Новокузнецк, 2003. — С. 98-102.
7. Оценка профессионального риска работающих на предприятиях теплоэнергетики / Н.А. Малышкина, О.В. Плотникова, В.Г. Демченко, А.Г. Братухин // Гигиенические проблемы охраны здоровья населения регионов Сибири: Сб. научн. тр. Федерального научного центра гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана. — Кемерово, 2002.
— С. 195-197.
8. Оценка состояния здоровья работников теплоэнергетического комплекса / В.Г. Демченко, О.В. Плотникова, А.Г. Братухин и др. // Актуальные вопросы клиники и профилактики профессиональных заболеваний: Сб. научн. тр. — Киров, 2001. — С. 150-153.
9. Состояние сердечно-сосудистой системы у работающих на предприятиях теплоэнергетики / А.Г. Братухин, О.В. Плотникова, В.Г. Демченко и др. // Влияние среды обитания на здоровье населения округа: Матер. научн.-практ. конф. — Омск, 2001. — С. 49-51.
10. Специфическое и неспецифическое влияние производственного шума на работников теплоэнергетического комплекса / В.Г. Демченко, О.В. Плотникова, С.И. Ерениев, А.Г. Братухин // IV Съезд физиологов Сибири. — Новосибирск, 2002. — С. 75-76.
