В процессе своей профессиональной деятельности водители транспортных средств (ТС) подвергаются воздействию неблагоприятных факторов. К числу таких факторов, влияющих на здоровье и безопасность участников дорожного движения, относится воздействие загрязняющих веществ (ЗВ), выбрасываемых в атмосферный воздух. Согласно действующему законодательству, в частности Федеральному закону «О специальной оценке условий труда (СОУТ)» [1], содержание в воздухе рабочей зоны ЗВ является одним из вредных и опасных производственных факторов, которые подлежат обязательному лабораторному исследованию в случае их предварительной идентификации на рабочем месте конкретного предприятия. Содержание ЗВ на рабочем месте выражается сравнением фактического уровня содержания вещества с его предельно допустимой концентрацией. Однако при поступлении из окружающей среды в зону дыхания водителя ТС воздух может содержать как нормируемые при СОУТ ЗВ (согласно МУ 2.2.5.2810-10), так и не нормируемые ЗВ: дисперсные частицы, формальдегид, ряд ароматических углеводородов, алифатические и полициклические соединения, в том числе канцерогенные, обладающие наибольшей токсичностью. Результаты исследований [2-6] показали, что увеличение содержания в кабинах ТС дисперсных частиц (PM2.5, PM10) и других органических веществ связано не только с выбросами отработавших газов (ОГ) двигателей ТС, продуктов изнашивания шин, тормозных механизмов, дорожного полотна, но и с фоновыми концентрациями ЗВ на автомобильных дорогах, которые очень часто превышают требования ГН 2.1.6.3492-17. Некоторые ЗВ могут вызвать аллергическую реакцию – слезотечение, кашель и чихание, в результате чего у водителя может возникнуть затруднение в управлении ТС, что снижает безопасность движения. Приведенные выше аргументы доказывают необходимость расширения номенклатуры подлежащих контролю ЗВ, а также выбор и обоснование методик их измерений.
Для повышения экологической безопасности водителей ТС нами предлагается дополнить перечень ЗВ, контролируемых при СОУТ водителей ТС: ацетон, бензол, ксилолы, толуол, акролеин, формальдегид, РМ10 и РМ2.5, бенз(α)пирен для всех типов двигателей [2]. При этом объективная оценка и подбор метрологического обеспечения измерений концентраций ЗВ при СОУТ водителей ТС является достаточно сложной многокритериальной задачей. Метрологическая оценка методов количественного химического анализа (КХА) заключается в оценке метрологических характеристик устройств отбора проб, средств измерений (СИ), а также показателей точности используемого метода. Общая схема контроля ЗВ включает этапы: отбор пробы; обработка пробы с целью консервации измеряемого параметра и её транспортировки; хранение и подготовка пробы к анализу; измерение параметра; обработка и хранение результатов. Отбор проб может оказать существенное влияние на результат анализа, так как возможно загрязнение пробы, особенно когда речь идёт об измерении малых концентраций ЗВ. Здесь важен выбор места, средства отбора, а также стерильность тары для хранения пробы. Очевидно, чем меньше время от момента взятия пробы до её консервации (или анализа), тем лучше. Подготовка пробы к анализу может включать в себя либо концентрирование ЗВ, либо его химическую модификацию с целью проявления аналитически наиболее выгодных свойств. Концентрирование достигается двумя путями: методом сорбции анализируемого компонента, методами уменьшения объёма пробы, содержащей компонент, например путём вымораживания, осаждения или выпаривания. Эффективность метода контроля при СОУТ водителей ТС предлагается оценивать следующей совокупностью показателей: диапазон измерений, точность, правильность, воспроизводимость измерений; чувствительность определения; экспрессность анализа. При этом основными требованиями к методам КХА при СОУТ водителей ТС являются:
1) применимость в широком интервале концентраций ЗВ, включающих как следовые значения, в незагрязнённых объектах фоновых районов, так и высокие концентрации в промышленных районах;
2) степень поглощения ЗВ в устройстве отбора проб должна быть не менее 95 %;
3) погрешность в измерении объёма отбираемой пробы не должна превышать ± 10 %;
4) максимальная суммарная погрешность методики не должна превышать ± 25 %;
5) предел обнаружения должен обеспечивать возможность определения анализируемого вещества на уровне 0,5 ПДКрз или 0,8 ПДКмр;
6) избирательность метода (методики) должна обеспечивать достоверное определение ЗВ в присутствии примесей.
Для решения поставленных задач нами проведён анализ существующих методик измерений КХА, внесенных в государственный реестр. Анализируя, необходимость контроля углубленного компонентного состава ЗВ нами применён – метод стрелочных диаграмм, позволяющий в зависимости от направления изменения желаемого признака (критерия оценки метода) по совокупности признаков выбрать «лучший». При этом нами учтены наиболее значимые факторы-критерии: диапазон измерений; погрешность метода; время отбора проб; стоимость основного оборудования. Стрелочные диаграммы, позволившие сопоставить возможности методик по определению концентраций ароматических углеводородов (на примере толуола) и бенз(α)пирена представлены на рисунке 1. Для контроля концентраций толуола при СОУТ водителей ТС нами проведено сравнение трех методик, основанных на хроматографическом определении ароматических углеводородов: ФР.1.31.2014.17787, ПНД Ф 13.1:3.68-09, ПНД Ф 13.1:2:3.77-16. Для контроля концентраций бенз(α)пирена при СОУТ водителей ТС проведено сравнение двух методик МУК 4.1.1273-03 (метод высокоэффективной жидкостной хроматографии с флуориметрическим детектированием) и МУК 4.1.2243-07 (спектрально-флуоресцентный метод).
|
|
|
|
1 – ФР.1.31.2014.17787; 2 – ПНД Ф 13.1:3.68-09; 3 – ПНД Ф 13.1:2:3.77-16 |
1 – МУК 4.1.1273-03; 2 – МУК 4.1.2243-07 |
|
а) |
б) |
– направление обхода при анализе;
– направление желаемого изменения рассматриваемого показателя
Рисунок 1 – Стрелочные диаграммы для выбора методик измерений концентраций толуола (а) и бенз(α)пирена (б) в кабине водителя ТС
Проведённый нами анализ преимуществ и недостатков основных методик измерений ЗВ (рисунок 1) позволил выбрать наиболее предпочтительные для СОУТ водителей ТС, обладающие широким диапазоном, минимальной погрешностью, экспрессностью (быстротой) проведения анализа, возможностью автоматизации отбора проб и определения массовой концентраций ЗВ при отсутствии влияния их физико-химических свойств на результат измерений. По итогам применения стрелочной диаграммы нами выбраны следующие методики измерений: ацетона, бензола, ксилолов (n-ксилол, m-ксилол, o-ксилол), толуола по ФР.1.31.2014.17787; стирола по ФР.1.31.2016.23996; дисперсных частиц РМ10 и РМ2.5 по РД 52.04.830-2015; акролеина по МУК 4.1.2472-09; формальдегида по МУК 4.1.2469-09; бенз(α)пирена по МУК 4.1.1273-03. К основным преимуществам методики ФР.1.31.2014.17787 относится возможность экспресс определения концентраций ЗВ в воздухе на полностью автономном портативном газовом хроматографе ФГХ-1 с применением высокочувствительного фотоионизационного детектора. Данный метод может применяться для анализа в любых условиях, поскольку не требует специальных и сложных для приготовления растворов и материалов. Кроме того, использование пробоотборных пакетов ПП-1-5,0 позволяет хранить пробы от 10 до 30 раз дольше, чем в стеклянных шприцах.
Таким образом, выбор метрологического обеспечения для проведения СОУТ водителей ТС требует более детального изучения, так как кабины водителей – рабочее место в условиях повышенного риска воздействия токсичных веществ, а отсутствие защиты органов дыхания следует считать нарушением техники безопасности. Поэтому идентификация и расширение номенклатуры ЗВ, выбор методов и средств контроля в воздушной среде кабин водителей ТС должны быть неотъемлемой составляющей при совершенствовании СОУТ.
Работа выполнена под руководством заведующего кафедрой метрологии, стандартизации и сертификации – академика РАЕ, д-ра техн. наук, доцента Третьяк Л.Н.