Технический контроль для наноматериалов - это набор методов и оборудования для контроля опасностей для рабочих, которые взаимодействуют с наноматериалами . Технический контроль - это физические изменения на рабочем месте, которые изолируют рабочих от опасностей, и считаются наиболее важным набором методов контроля рисков для здоровья и безопасности наноматериалов после того, как системы и оборудование были спроектированы.
Основная опасность наноматериалов - это последствия для здоровья от вдыхания аэрозолей, содержащих наночастицы. Многие технические средства контроля, разработанные для других отраслей промышленности, могут использоваться или адаптироваться для защиты рабочих от воздействия наноматериалов, включая вентиляцию и фильтрацию с использованием лабораторных приспособлений, таких как вытяжные шкафы , локализация с использованием перчаточных боксов и других средств контроля без вентиляции, таких как липкие коврики . В настоящее время ведутся исследования относительно того, какие технические средства контроля наиболее эффективны для наноматериалов.
Задний план
Инженерный контроль
Контроль воздействия профессиональных опасностей считается основным методом защиты рабочих. Традиционно иерархия средств контроля использовалась как средство определения того, как реализовать выполнимые и эффективные средства контроля, которые обычно включают устранение , замену , инженерные средства контроля , административные средства контроля и средства индивидуальной защиты . Методы, перечисленные ранее в списке, в целом считаются более эффективными в снижении риска, связанного с опасностью, при этом изменения процесса и технические средства контроля рекомендуются в качестве основных средств для снижения воздействия, а средства индивидуальной защиты являются крайней мерой. Следование иерархии призвано привести к внедрению более безопасных систем, в которых риск заболевания или травмы существенно снижен. [1]
Технические меры контроля - это физические изменения на рабочем месте, которые изолируют рабочих от опасностей, помещая их в ограждение, или удаляя загрязненный воздух с рабочего места с помощью вентиляции и фильтрации . Хорошо спроектированные инженерные средства контроля обычно пассивны в том смысле, что они не зависят от взаимодействия рабочих, что снижает вероятность того, что поведение рабочего может повлиять на уровни воздействия. В идеале они также не мешают производительности и простоте обработки для рабочего, потому что в противном случае оператор может быть мотивирован на обход средств управления. Первоначальная стоимость инженерного контроля может быть выше, чем административного контроля или средств индивидуальной защиты , но долгосрочные эксплуатационные расходы часто ниже и иногда могут обеспечить экономию затрат в других областях процесса. [2] : 10–11
Наноматериалы
Наноматериалы имеют по крайней мере один первичный размер менее 100 нанометров и часто имеют свойства, отличные от свойств их объемных компонентов, которые являются технологически полезными. Поскольку нанотехнология появилась недавно, последствия воздействия наноматериалов на здоровье и безопасность, а также допустимые уровни воздействия еще не полностью изучены. [2] : 1–3 Обработка и производство наноматериалов сопряжены с широким спектром опасностей. Типы технических средств управления, оптимальные для каждой ситуации, зависят от количества и запыленности материала, а также от продолжительности задачи. Например, требуется более строгий технический контроль, если сухие наноматериалы нельзя заменить суспензией, или если нельзя исключить такие процедуры, как обработка ультразвуком или резка твердой матрицы, содержащей наноматериалы. [3] : 9–11
Как и в случае с любой новой технологией, ожидается, что самое раннее облучение произойдет среди рабочих, проводящих исследования в лабораториях и на пилотных предприятиях. Исследователям, работающим с созданными наноматериалами в этих условиях, рекомендуется выполнять эту работу таким образом, чтобы защитить их безопасность и здоровье. [4] : 1 Меры контроля наночастиц, пыли и других опасностей наиболее эффективны, когда они реализуются в контексте комплексной системы управления охраной труда, критические элементы которой включают приверженность руководства и участие сотрудников, анализ рабочего места, предотвращение опасностей. и контроль, и достаточное обучение сотрудников, руководителей и менеджеров. [5]
Вентиляция
Системы вентиляции подразделяются на местные и общие. Местная вытяжная вентиляция работает у источника загрязнения или рядом с ним, часто вместе с ограждением, в то время как общая вытяжная вентиляция действует во всем помещении через систему HVAC здания . [2] : 11–12
Местная вытяжная вентиляция
Местная вытяжная вентиляция (LEV) - это вытяжная система в месте или вблизи источника загрязнения. При правильной конструкции она будет намного более эффективной при удалении загрязняющих веществ, чем разбавляющая вентиляция, требуя меньших объемов выхлопных газов, меньшего количества подпиточного воздуха и, во многих случаях, более низких затрат. Применяя выхлоп на источнике, загрязняющие вещества удаляются до того, как они попадут в общую рабочую среду. [2] : 12
Примеры местных вытяжных систем включают вытяжные шкафы , вентилируемые весовые шкафы и шкафы биобезопасности . Вытяжные колпаки без кожуха менее предпочтительны, а вытяжные колпаки с ламинарным потоком не рекомендуются, поскольку они направляют воздух наружу к рабочему. [4] : 18–28
В 2006 году был проведен опрос международных нанотехнологических фирм и исследовательских лабораторий, которые сообщили о производстве, обращении, исследовании или использовании наноматериалов. Все организации, участвовавшие в опросе, сообщили об использовании того или иного вида инженерного контроля. Наиболее распространенным средством контроля воздействия был традиционный лабораторный вытяжной шкаф, и две трети фирм сообщили о его использовании. [6]
Вытяжные шкафы
Рекомендуется, чтобы у вытяжных шкафов была средняя скорость внутрь 80–100 футов в минуту (фут / мин) на лицевой стороне вытяжного шкафа. Для материалов с более высокой токсичностью рекомендуется более высокая скорость движения 100–120 футов в минуту, чтобы обеспечить лучшую защиту. Однако считается, что скорость забоя, превышающая 150 футов в минуту, не улучшает эксплуатационные характеристики и может увеличить утечку через кожух. [7]
Новые вытяжные шкафы, специально разработанные для нанотехнологий, разрабатываются в основном на основе весов с низкой турбулентностью , которые изначально были разработаны для взвешивания фармацевтических порошков; эти кожухи для обработки наноматериалов обеспечивают адекватную изоляцию при более низких скоростях забоя, как правило, при скорости 65–85 футов в минуту. [7] Они полезны для операций по взвешиванию, которые нарушают наноматериал и увеличивают его аэрозолизацию. [4] : 27–28
Рекомендуется, чтобы воздух, выходящий из вытяжного шкафа, проходил через HEPA- фильтр и удалялся за пределы рабочей среды, при этом использованные фильтры следует утилизировать как опасные отходы. Турбулентность может привести к выходу наноматериалов из передней части вытяжки, и этого можно избежать, удерживая створку в правильном положении, не загромождая внутреннюю часть вытяжки оборудованием и не делая быстрых движений во время работы. Высокие торцевые скорости могут привести к потере порошковых наноматериалов; хотя по состоянию на 2012 год было мало исследований эффективности вытяжных шкафов с низким расходом, были доказательства того, что вытяжки с воздушными завесами эффективны в сдерживании наночастиц. [4] : 19–24
Прочие корпуса
Шкафы биобезопасности предназначены для содержания биоаэрозолей , которые имеют размер, аналогичный размеру созданных наночастиц, и считаются эффективными с наночастицами. Однако обычные шкафы биобезопасности более подвержены турбулентности. Как и в случае с вытяжными шкафами, их рекомендуется выпускать вне помещения. [4] : 25–27
Также можно использовать специальные вентилируемые шкафы для крупногабаритного оборудования. [3] : 9–11
Общая вытяжная вентиляция
Общая вытяжная вентиляция (GEV), также называемая разбавляющей вентиляцией, отличается от местной вытяжной вентиляции, поскольку вместо улавливания выбросов в их источнике и удаления их из воздуха общая вытяжная вентиляция позволяет загрязняющим веществам выбрасываться в воздух рабочего места, а затем разбавлять концентрация загрязняющего вещества до приемлемого уровня. GEV неэффективен и дорог по сравнению с местной вытяжной вентиляцией, и, учитывая отсутствие установленных пределов воздействия для большинства наноматериалов, не рекомендуется полагаться на них для контроля воздействия. [2] : 11–12
Однако GEV может обеспечить отрицательное давление в помещении, чтобы предотвратить выход загрязняющих веществ из помещения. Использование приточного и вытяжного воздуха на всем объекте может обеспечить схемы повышения давления, которые уменьшают количество рабочих, подвергающихся воздействию потенциально опасных материалов, например, поддержание отрицательного давления на производственных площадях по сравнению с соседними территориями. [2] : 11–12 Для общей вытяжной вентиляции в лабораториях используется безрециркуляционная система с 4–12 воздухообменами в час при использовании в тандеме с местной вытяжной вентиляцией, а источники загрязнения размещаются близко к вытяжной вентиляции и с подветренной стороны. рабочих, а также подальше от окон или дверей, которые могут вызвать сквозняки. [4] : 13
Проверка контроля
Для оценки схемы воздушного потока в помещении и проверки правильности работы систем LEV можно использовать несколько методов проверки контроля. Считается важным подтвердить, что система LEV работает должным образом, путем регулярного измерения расхода отработанного воздуха. Стандартное измерение, статическое давление вытяжки, предоставляет информацию об изменениях воздушного потока, которые влияют на работу вытяжки. Для вытяжек, предназначенных для предотвращения воздействия опасных загрязняющих веществ, переносимых по воздуху, Американская конференция государственных промышленных гигиенистов рекомендует установить стационарный манометр статического давления . [8]
Кроме того, трубки Пито , термоанемометры , дымогенераторы и тесты сухим льдом могут использоваться для качественного измерения прорези / поверхности вытяжки и скорости воздуха в воздуховоде, в то время как проверка на утечку индикаторного газа является количественным методом. [2] : 50–52, 59 Можно использовать стандартные процедуры испытаний и сертификации, такие как ANSI Z9.5 и ASHRAE 110, а также качественные индикаторы правильной установки и функциональности, такие как проверка прокладок и шлангов. [2] : 59–60 [3] : 14–15
Сдерживание
Сдерживание относится к физической изоляции процесса или части оборудования для предотвращения выброса опасного материала на рабочее место. [4] : 13 Его можно использовать в сочетании с мерами вентиляции для обеспечения повышенного уровня защиты работников, работающих с наноматериалами. Примеры включают размещение оборудования, которое может выделять наноматериалы, в отдельной комнате. [3] : 9–11 [9] Стандартные методы контроля пыли, такие как ограждения для конвейерных систем или использование герметичной системы для наполнения мешков, эффективны для снижения концентрации вдыхаемой пыли. [2] : 16–17
Невентиляционные технические средства управления также могут включать устройства, разработанные для фармацевтической промышленности, в том числе изоляционные системы. Одной из наиболее распространенных гибких систем изоляции является герметичный перчаточный ящик , который можно использовать в качестве ограждения для мелкомасштабных процессов обработки порошка, таких как смешивание и сушка. Жесткие изолирующие устройства перчаточного ящика также обеспечивают метод изоляции рабочего от процесса и часто используются для операций среднего масштаба, связанных с перемещением порошков. Бардачки похожи на жесткие бардачки, но они гибкие и одноразовые. Они используются для небольших операций для локализации или защиты от загрязнения. [10] Перчаточные боксы - это герметичные системы, которые обеспечивают высокую степень защиты оператора, но их труднее использовать из-за ограниченной мобильности и размера операции. Перенос материалов в корпус и из него также представляет собой риск воздействия. Кроме того, некоторые перчаточные ящики настроены на использование избыточного давления , что может увеличить риск утечки. [4] : 24–28
Еще одним средством контроля без вентиляции, используемым в этой отрасли, является система непрерывной футеровки , которая позволяет заполнять контейнеры с продуктом, заключая материал в полипропиленовый мешок. Эта система часто используется для разгрузки материалов, когда порошки должны быть упакованы в бочки. [10]
Прочие инженерные средства контроля
Другие технические меры, не связанные с вентиляцией, в целом охватывают ряд мер контроля, таких как ограждения и баррикады, обработка материалов или добавки. Один из примеров - размещение липких ковриков у выходов из комнат. [3] : 9–11 [9] При работе с наноматериалами можно использовать антистатические устройства, чтобы уменьшить их электростатический заряд, уменьшая вероятность их рассеивания или прилипания к одежде. [4] : 28 Распыление воды также является эффективным методом снижения концентрации вдыхаемой пыли. [2] : 16–17
Рекомендации
- ^ «Иерархия средств управления» . США Национальный институт по охране труда и здоровья . Проверено 30 января 2017 .
- ^ Б с д е е г ч я J «Текущие стратегии инженерного контроля в процессах производства наноматериалов и последующей обработки» . Национальный институт безопасности и гигиены труда США . Ноября 2013 . Проверено 5 марта 2017 .
- ^ а б в г д е «Создание программы безопасности для защиты нанотехнологической рабочей силы: руководство для малых и средних предприятий» . Национальный институт безопасности и гигиены труда США . Март 2016 года . Проверено 5 марта 2017 .
- ^ Б с д е е г ч I «Общие безопасные методы работы с техническими наноматериалами в исследовательских лабораториях» . Национальный институт безопасности и гигиены труда США . Май 2012 . Проверено 5 марта 2017 .
- ^ Системы менеджмента профессионального здоровья и безопасности . Американская ассоциация промышленной гигиены и Американский национальный институт стандартов . 2012. ISBN 9781935082354. OCLC 813044597 .
- ^ Конти, Джозеф А .; Killpack, Кит; Герритцен, Джина; Хуанг, Лея; Мирчева Мария; Дельмас, Магали; Харторн, Барбара Херр; Аппельбаум, Ричард П .; Холден, Патриция А. (1 мая 2008 г.). «Практика охраны труда и техники безопасности на рабочем месте, где используются наноматериалы: результаты международного исследования» . Наука об окружающей среде и технологии . 42 (9): 3155–3162. Bibcode : 2008EnST ... 42.3155C . DOI : 10.1021 / es702158q . ISSN 0013-936X . PMID 18522088 .
- ^ а б Комитет Национального исследовательского совета (США) по разумной практике в лаборатории (2011-03-25). Осмотрительная практика в лаборатории: обработка и управление химическими опасностями, обновленная версия . США Национальный исследовательский совет . DOI : 10.17226 / 12654 . ISBN 9780309138642. PMID 21796825 .
- ^ Промышленная вентиляция: практическое руководство по проектированию . Американская конференция государственных специалистов по промышленной гигиене (29-е изд.). 2006. ISBN 9781607260875. OCLC 939428191 .CS1 maint: другие ( ссылка )
- ^ а б Диван, Джеймс; Пейдж, Елена; Данн, Кевин Л. (март 2016 г.). «Оценка воздействия металлов в компании по исследованиям и разработкам наночастиц» (PDF) . Национальный институт безопасности и гигиены труда США . п. 7 . Проверено 18 марта 2017 .
- ^ а б Херст, Найджел; Броклебанк, Майк; Райдер, Мартин (2002). Системы сдерживания: руководство по проектированию . Институт инженеров-химиков . ISBN 0852954077. OCLC 663998513 .
Внешние ссылки
- Эффективные системы управления безопасностью и здоровьем на рабочем месте от Управления по охране труда США