Комбинированное воздействие вредных веществ в условиях коксохимического производства и их влияние на организм работников

Введение

Сложившаяся в настоящее время геополитическая ситуация привела к увеличению выпуска продукции в металлургическом секторе экономики, развитие которого входит в одну из приоритетных задач Российской Федерации. Важной подотраслью чёрной металлургии является коксохимическое производство (КХП).

Металлургический кокс остаётся незаменимым сырьём в доменном производстве чёрных металлов. Кроме того, коксовый газ и другие продукты коксования служат сырьём для химических производств, цветной металлургии, металлообработки и строительной индустрии [1, 2]. По многочисленным данным, КХП является источником загрязнения окружающей среды вредными веществами неорганической и органической природы, обладающими специфическим действием на организм человека [3–5]. Получены убедительные данные, свидетельствующие о негативном влиянии на организм работников вредных химических веществ, содержащихся в воздухе рабочей зоны КХП. Так, бензол обладает канцерогенным и репротоксическим действием на организм человека и животных [6–8]. Полициклические ароматические углеводороды, выделяющиеся в воздушную среду при производстве кокса, известны своей канцерогенной опасностью¹: бенз(а)пирен (группа 1, канцерогенен для человека), циклопента[cd]пирен (ацепирен), дибенз[a,h]антрацен, дибенз[a,j]акридин, дибензо[a,l]пирен (группа 2А, вероятно, канцерогенны для человека), могут вызывать мутации в соматических клетках, ядерно-митотические нарушения, в том числе приводить к преждевременному старению и другим отклонениям в состоянии здоровья работников [9–16].

Согласно данным Федерального регистра потенциально опасных химических и биологических веществ², углепородная и коксовая пыли обладают фиброгенным и канцерогенным действием, а сланцевый кокс – аллергенными свойствами.

В доступной литературе отсутствуют сведения об условиях труда работников КХП с учётом комбинированного действия вредных веществ однонаправленного действия, данные о состоянии здоровья работников представлены недостаточно [17, 18].

Цель исследования – оценка комбинированного воздействия вредных веществ на организм работников КХП и разработка мероприятий по обеспечению безопасных условий труда.

Материалы и методы

Проанализированы результаты исследований воздуха рабочей зоны коксового цеха, проведённых в рамках производственного контроля (ПК) для определения содержания вредных химических веществ. Из данных ПК выбирали максимальные значения концентраций веществ за период наблюдения и соответствующие им среднесменные концентрации при их наличии для оценки условий труда. В зависимости от особенностей влияния компонентов аэрозоля на организм человека³ формировали группы веществ однонаправленного действия. Принято считать, что при комбинированном (разные вещества, один путь поступления) воздействии веществ однонаправленного действия на уровне низких (недействующих) доз (на уровне ПДК) наблюдается близкий к аддитивному эффект действия [19, 20]. Потенциальная опасность смеси таких веществ определяется путём суммирования коэффициентов их опасности, и эта сумма не должна превышать единицу [21]. Поэтому при идентификации в воздухе рабочей зоны вредных веществ однонаправленного действия в близких к ПДК концентрациях рассчитывали коэффициент суммации действия для каждой комбинации веществ однонаправленного действия (приложение 1 Р 2.2.2006–05⁴) по следующим группам: канцерогены, репротоксиканты, вещества остронаправленного действия. Оценка условий труда проведена в соответствии с положениями Р 2.2.2006–05⁴ как по изолированному действию веществ, так и по комбинированному. Определён итоговый класс условий труда по химическому фактору и АПФД, характеризующий априорный риск.

Изучена профессиональная заболеваемость за десятилетний период по материалам, предоставленным предприятием. Определяли одночисловой показатель индекса профзаболеваний (Ипз), при развитии нескольких форм профзаболеваний определяли суммарный Ипз согласно Руководству Р 2.2.3969–23⁵. При установлении категории вероятности риска исходили из расчёта среднесписочной численности за период наблюдения. Категорию риска по условиям труда и Ипз определяли по Руководству Р 2.2.3969–23⁵.

Результаты

Кокс на производстве получали по технологии сухой перегонки каменных углей с предварительным дроблением угля, его обогащением для снижения зольности и усреднением. В результате нагрева угольной шихты без доступа воздуха в коксовых печах образуется кокс, представляющий собой твёрдый остаток в виде кускового вещества с содержанием углерода более 95%. Для охлаждения используют технологию сухого тушения кокса. Попутный продукт получения кокса – сырой коксовый газ – после извлечения из него в процессе охлаждения и очистки химических продуктов (каменноугольной смолы, бензола, аммиака, лёгких пиридиновых оснований) использовался для коксовых печей металлургического комбината и технологических нужд цехов коксохимического производства.

Основными технологическими участками производства являются коксовые батареи, угольные башни, установки сухого тушения кокса (УСТК), коксосортировка и коксоподача. Основные технологические операции – загрузка камер коксования угольной шихтой, ведение процесса коксования, выдача кокса, тушение кокса, сортировка кокса и отгрузка.

Каждый технологический участок коксового цеха обслуживали работники определённой профессиональной группы, подвергавшиеся при выполнении технологических операций воздействию многокомпонентной смеси вредных веществ (табл. 1). Химические соединения, входящие в её состав, относились к веществам 1-го, 2-го и 4-го классов опасности. Смесь была представлена веществами остронаправленного (гидроцианид, углерода оксид), канцерогенного (бензол, бенз(а)пирен, пыль кокса и угольная), репротоксического (бензол, углерода оксид, гидроксибензол, бенз(а)пирен) и фиброгенного действия (углерода пыли: коксы каменноугольные, пековые).

На рабочем месте кабинщика-кантовщика концентрации каждого из вредных веществ многокомпонентной смеси не превышали соответствующих предельно допустимых концентраций (ПДК), однако при учёте эффекта суммации для групп веществ остронаправленного действия, канцерогенов и репротоксикантов было отмечено превышение рассчитанных коэффициентов суммации в 1,2–1,5 раза, что соответствовало вредному классу 3.1 (табл. 2).

На многих рабочих местах содержание веществ остронаправленного действия превышало их ПДК: по оксиду углерода в 1,1–1,9 раза, по гидроцианиду – в 1,1–2 раза на некоторых рабочих местах. Поскольку гидроцианид – высоколетучее соединение с температурой кипения плюс 26,7 °С, повышенное содержание его фиксировали на верхних площадках коксовых батарей, особенно во время открытия загрузочных люков, загрузки сырья и обслуживания газоотводящей системы печей, на рабочих местах люкового и барильетчика, в меньшей степени – машиниста углезагрузочной машины, который находился в кабине. На остальных рабочих местах превышения ПДК данных веществ не установлено.

Вместе с тем при расчёте коэффициента суммации для комбинации веществ остронаправленного действия (оксид углерода и гидроцианид) практически на всех рабочих местах (за исключением машиниста электровоза тушильного вагона) отмечалось превышение допустимой величины в 1,3–3,6 раза, в том числе и на тех рабочих местах (машинисты коксовыталкивателя и двересъёмной машины, кабинщик-кантовщик), где не было зафиксировано превышений ПДК каждого из этих веществ в отдельности.

На большинстве рабочих мест было отмечено превышение концентраций канцерогенных веществ. Наибольшие концентрации бенз(а)пирена установлены при обслуживании открытых участков камер коксовой печи (загрузка и контроль распределения шихтовых материалов, выгрузка кокса из печей на рабочих местах люкового, барильетчика и дверьевого) – класс 3.2. На остальных рабочих местах концентрации бенз(а)пирена составляли от 0,5 до 2,2 ПДК, что соответствовало классам условий труда 2–3.2.

Высокие максимальные разовые концентрации высоколетучего бензола (температура кипения плюс 80,1 °С) зафиксированы на рабочих местах люкового и барильетчика, а также машиниста углезагрузочной машины (превышение ПДК в среднем в 1,9 раза, класс 3.1).

При оценке химического фактора учёт коэффициента суммации действия канцерогенных веществ (комбинация из бензола и бенз(а)пирена) привёл к увеличению вредности условий труда на одну ступень, а на рабочем месте кабинщика-кантовщика – к переводу допустимых условий труда во вредные первой степени.

Концентрации гидроксибензола, обладающего достаточно высокой летучестью (температура кипения плюс 181,8 °С) и относящегося к репротоксикантам, превышали ПДК на рабочих местах, расположенных на верхней площадке коксовых батарей – люкового и барильетчика (класс 3.2), машиниста углезагрузочной машины (класс 3.1), на остальных рабочих местах условия труда соответствовали допустимому классу.

При расчёте коэффициента суммации действия репротоксикантов (гидроксибензола, бенз(а)пирена и бензола), выделяющихся в воздух рабочей зоны, повысился класс условий труда на одну ступень практически на всех изученных рабочих местах по сравнению с оценкой химического фактора по изолированному воздействию каждого из репротоксикантов, за исключением рабочих мест люкового и дверьевого (класс вредности не изменился).

Концентрации в воздухе рабочей зоны пыли коксов каменноугольных пековых, относящихся к аэрозолям преимущественно фиброгенного действия (АПФД), превышали ПДК на всех рабочих местах, за исключением кабинщика-кантовщика (условия труда допустимые). Высокие уровни запылённости (классы 3.1–3.2) наблюдались при выполнении огнеупорных работ, обслуживании коксовых батарей, загрузке сырья и контроле процесса загрузки и коксования на печах, выгрузке кокса, обслуживании дверей камер коксования.

Комбинации вредных химических веществ, концентрации которых превышали гигиенические нормативы, при общем классе условий труда 3.1–3.3 в условиях коксового цеха способствовали формированию у работников различных профессиональных патологий: в структуре преобладали пневмокониоз, карбокониоз, профессиональные раки различной локализации. Случаи профессиональных болезней регистрировались у представителей профессий барильетчик, дверьевой и машинист коксовых машин. Эти работники по результатам гигиенической оценки условий труда имели высокую либо очень высокую категорию риска по химическому фактору и экстремально высокий риск по индексу И_ПЗ (табл. 3).

Наибольший риск развития профессиональной патологии зафиксирован у машинистов коксовых машин: для лиц этой профессиональной группы суммарный И_ПЗ составил 1,17. Представленные данные свидетельствуют о необходимости разработки системы мероприятий для оптимизации условий труда и сохранения здоровья работников коксового цеха КХП.

Обсуждение

В процессе коксования угля (от загрузки сырья до выдачи кокса) на работников воздействует многокомпонентная смесь сложного состава [8, 14]. Наибольшие концентрации вредных веществ наблюдались на рабочих местах работников, обслуживающих верхние части коксовых батарей и занятых погрузкой сырья. Полученные нами данные согласуются с исследованиями других авторов, отмечавших, что численные значения концентраций побочных продуктов производства кокса зависят от расположения рабочего места относительно коксовой печи (верх, низ, стороны загрузки или выгрузки) [8, 14].

Поскольку в воздухе рабочей зоны коксохимического производства присутствуют одновременно вещества различного действия, проведена оценка их влияния на организм по следующим комбинациям: канцерогены, репротоксиканты, вещества остронаправленного действия. Установлено, что условия труда на всех рабочих местах можно охарактеризовать как вредные (первой, второй, третьей степени), в том числе и на тех рабочих местах, где по отдельным веществам превышений ПДК не было установлено. В ряде случаев расчёт коэффициента суммации привёл к повышению класса условий труда на одну-две ступени. При этом на предприятии не принималась во внимание необходимость расчёта коэффициента суммации для каждой из таких комбинаций веществ, оценка условий труда не была приведена в соответствие с гигиеническими рекомендациями Р 2.2.2006–05⁴.

По содержанию АПФД условия труда также характеризовались на большинстве рабочих мест как вредные первой либо второй степени.

Наши данные совпадают с исследованиями авторов, отмечающих, что наиболее уязвимы по вероятным последствиям ущерба для здоровья работники, обслуживающие коксовые батареи [12, 13]. По мнению отдельных авторов [29], пренебрежение учётом комбинированного воздействия при оценке условий труда по химическому фактору может привести к недооценке потенциального риска для здоровья работника и будет препятствовать проведению санитарно-гигиенических мероприятий в необходимом объёме.

Следует отметить, что при коксовании угля возможно также выделение сернистых газов и оксидов азота, данные о концентрациях которых в воздухе рабочей зоны отсутствовали в представленных документах. На предприятии были применены технологические решения для снижения вредных выбросов в рабочую зону КХП (использование низкосернистого угля (доля серы до 0,7%), уплотнение дверей коксовых батарей, бездымная загрузка и выгрузка из печей с помощью машин), что, возможно, снизило выбросы этих газов. Однако документов, отражающих влияние проведённых мероприятий на здоровье работников и среду обитания, предприятие не представило, что требует дополнительных исследований при оценке риска для здоровья.

При разработке санитарно-гигиенических мероприятий следует учитывать реальную опасность химических факторов для работников коксового цеха, возможное комбинированное действие веществ (канцерогенное, репротоксическое, остронаправленное). В целях управления аэрогенным риском для здоровья необходимы оценка условий труда с учётом возможного эффекта суммации действия химических факторов на организм работников и ежегодный мониторинг АПФД с расчётом дозовых нагрузок (пылевой нагрузки за год) с последующей оценкой условий труда в данный момент по сумме пылевых нагрузок за весь период работы.

Наиболее эффективными мероприятиями по снижению риска для здоровья работников являются технологические и технические, связанные с заменой изношенного оборудования, модернизацией производства [22]; к первоочередным, выполнение которых включено в план модернизации производства, относятся автоматизация процессов, уплотнение дверей камер, локализация выбросов при снятии и очистке дверей, загрузке и выгрузке печей. При невозможности приведения фактических концентраций к допустимым уровням для предотвращения (снижения) воздействия вредных веществ работники должны применять средства индивидуальной защиты органов дыхания. Руководство предприятия обязано внедрять коллективные средства защиты, повышать культуру производства [23]. Одной из мер снижения риска для здоровья, на наш взгляд, будет сокращение времени контакта с поллютантами. Многочисленные научные исследования показывают наличие связи «доза – эффект» между уровнями воздействия химических веществ и вероятностью развития нарушений здоровья работников. ПДК, будучи характеристикой дозы, предполагает определённый период воздействия⁶. Учёт времени контакта заложен в оценке риска для здоровья от воздействия АПФД (через расчёт пылевой нагрузки) и канцерогенов. Поэтому мерой профилактики для уменьшения дозы воздействия вредных веществ и АПФД может служить оптимизация режимов труда и отдыха. Необходимо информировать работников о потенциальных рисках для здоровья и методах защиты от негативного воздействия [24].

Важными являются медико-профилактические мероприятия по сохранению и укреплению здоровья работников, к которым относится мониторинг по результатам периодических медицинских осмотров, диспансерного наблюдения. Особое внимание следует уделять оценке индивидуального канцерогенного риска с учётом экспозиции химических веществ в период трудовой деятельности, ранней диагностике злокачественных новообразований с помощью специальных методов [25]. Значимую роль играют оздоровительные мероприятия, проводимые на постоянной основе, в том числе применение биопрофилактических комплексов [26–28].

Заключение

Установлено, что в воздухе рабочей зоны коксового цеха присутствуют многокомпонентные смеси химических веществ со специфическими эффектами: остронаправленным, репротоксичным, канцерогенным и фиброгенным. Условия труда работников с учётом коэффициента суммации комбинаций веществ соответствуют вредному классу степеней 1–3 и создают высокий потенциальный риск нарушения здоровья. Реализованный риск для здоровья связан с развитием болезней лёгких пылевой этиологии и профессионального рака.

При оценке гигиенической ситуации на предприятии необходимо организовать ПК в полном объёме, а также учитывать комбинированное воздействие вредных веществ, что позволит актуализировать информацию о потенциальном риске для здоровья работников коксового цеха и разработать адекватные меры его минимизации.

¹ Согласно СП 2.2.3670–20 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям труда», данные вещества относятся к факторам, канцерогенным для человека, в скобках приведена классификация МАИР (доступно: https://monographs.iarc.who.int/list-of-classifications/).

² Федеральный регистр потенциально опасных химических и биологических веществ. URL: https://www.rpohv.ru/online/ (далее – ФРПОХБВ).

³ ФРПОХБВ.

⁴ Р 2.2.2006–05. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда (далее – Р 2.2.2006–05).

⁵ Р 2.2.3969–23. Руководство по оценке профессионального риска для здоровья работников. Организационно-методические основы, принципы и критерии оценки (далее – Р 2.2.3969–23).

⁶ Приложение 1 ГОСТ 12.1.005–88 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны (с Изменением № 1).