Средства индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) могут защитить работников только в том случае, если их защитные свойства соответствуют условиям на рабочем месте . Поэтому специалистами разработаны критерии выбора надлежащих, адекватных респираторов, в том числе назначенные факторы защиты (КЗ) - снижение концентрации вредных веществ во вдыхаемом воздухе, которое (как ожидается) будет обеспечено при своевременном и правильном использовании сертифицированного респиратора определенных типов ( конструкции ) обученными и прошедшими обучение работниками (после индивидуального подбора с плотно прилегающей маской и проверки прилегания ), когда работодатель реализует эффективную программу по СИЗОД.
Несовершенство технологических процессов , машин и другого оборудования может привести к загрязнению воздуха на рабочих местах вредными веществами . Защита здоровья работающих в этой ситуации может быть достигнута различными способами, перечисленными ниже в порядке убывания их эффективности:
Если применение этих методов невозможно или если их применение не снизило концентрацию вредных веществ до безопасного значения , работники должны использовать респираторы. Эти респираторы должны быть достаточно эффективными, и они должны соответствовать известным или ожидаемым условиям на рабочем месте. Однако опора исключительно на средства индивидуальной защиты персонала считается наименее эффективным средством контроля опасностей по следующим причинам: неиспользование респираторов в загрязненной атмосфере; утечка неотфильтрованного воздуха через щели между маской и лицом; и несвоевременная замена газовых баллончиков .
Для описания защитных свойств респираторов можно использовать различные термины:
Термин «фактор защиты» (PF) использовался в США, а термин «проникаемость» — в советской литературе с 1960-х годов.
В первой половине 20 века специалисты измеряли защитные свойства респираторов в лабораторных условиях. Они использовали различные контрольные вещества ( аргон [3], пары галогенированных углеводородов [4], аэрозоли хлорида натрия и масляный туман [5], флуорофоры [6], диоктилфталат [ 7 ] [ 8 ] и другие , и измеряли их концентрации под маской и вне масок (одновременно). Соотношение измеренных концентраций является показателем защитных свойств различных типов респираторов. Эти измерения показали, что если эффективность фильтров достаточно высока, то зазоры между маской и лицом становятся основным путем проникновения загрязнений воздуха под маску, так же как в холодный день человек в теплой куртке и брюках будет терять большую часть тепла через голову и конечности.
Форма и величина этих зазоров непостоянны и зависят от многих факторов (степень прилегания маски к лицу - по форме и размеру; правильность надевания маски; сползание маски с лица во время работы из-за выполнения различных движений; конструкция маски). КПД респиратора может изменяться в десятки раз в течение нескольких минут; а два средних КПД ( измеренные у одного и того же работника в течение одного дня; например - до и после обеденного перерыва ) могут отличаться более чем в 12 000 раз. [10]
Специалисты считали, что измерение коэффициентов защиты в лабораторных условиях позволяет им правильно оценивать, прогнозировать эффективность СИЗОД в условиях рабочего места. Однако после выявления случаев чрезмерного вредного воздействия на сотрудников, использовавших высококачественные респираторы с HEPA- фильтрами в ядерной промышленности США, эксперты изменили свое мнение. [11] Были проведены исследования по измерению коэффициентов защиты для различных типов респираторов — не только в лабораторных условиях, но и на рабочих местах . [12] Десятки таких полевых исследований показали, что эффективность исправных средств защиты органов дыхания на рабочих местах может быть существенно ниже, чем в лабораторных условиях. Поэтому использование результатов лабораторных исследований для оценки реальной эффективности является некорректным и может привести к неправильному выбору таких респираторов, которые не смогут надежно защитить работников.
Эксперты использовали результаты измерений в лабораториях и на рабочих местах для разработки более полной терминологии для описания эффективности респираторов; [13] [14] [15] [16] и эта терминология была применена официально, [17] и при подготовке результатов исследований к публикации. [18] Специалисты стали использовать разные термины для описания факторов защиты, которые были измерены на рабочих местах с постоянным использованием респираторов; и измерены на рабочем месте, когда работники использовали респираторы с перерывами; измерены не на рабочем месте во время проверки пригодности ; измерены в лабораториях в условиях моделирования рабочего места; и для факторов защиты, которые можно ожидать ( в большинстве случаев ) при правильном использовании работниками респираторов на рабочем месте.
Значительная разница между эффективностью респираторов в лабораторных условиях и эффективностью на рабочих местах не позволяла использовать результаты лабораторных испытаний для прогнозирования степени защиты, обеспечиваемой на практике. А нестабильность защитных свойств респираторов (для одной и той же конструкции СИЗОД и в одних и тех же условиях эксплуатации) не позволяла оценить их эффективность. Для решения этих проблем ученые Дональд Кэмпбелл и Стивен Ленхарт предложили использовать результаты измерений значений коэффициента защиты на рабочем месте для разработки назначенных ( ожидаемых на практике ) значений коэффициента защиты (КЗП) — как нижнего 95% доверительного интервала значений КЗП. [19] Результаты измерений КЗП были использованы при разработке КЗП ANSI (для рекомендуемого стандарта, который не является обязательным). [20] То же самое было сделано при разработке КЗП [21] OSHA (при разработке стандарта, [22] который является обязательным для работодателя).
Результаты измерений WPF в США и Великобритании стали основой для разработки APF для стандарта Великобритании [1] и для английской версии стандарта ЕС. [2] В некоторых случаях отсутствовала информация об эффективности для респираторов конкретной конструкции (типа) на рабочем месте. Это связано с тем, что измерение PF на рабочем месте является очень сложной, трудоемкой и дорогостоящей работой, которая проводилась не так уж часто. Для этих типов респираторов эксперты использовали результаты измерений WPF других типов респираторов, которые являются аналогичными. Например, эффективность респираторов с подачей воздуха (SAR, со шлангом) считалась аналогичной эффективности респираторов с принудительной подачей воздуха (PAPR), если они имеют одинаковые лицевые части и одинаковый режим подачи воздуха. Наконец, при отсутствии этой информации специалисты могли использовать результаты измерений Simulated WPF; или оценки компетентных экспертов. [20]
Измерение коэффициентов защиты на рабочих местах неожиданно выявило низкую эффективность некоторых конструкций респираторов, что привело к резкому ужесточению требований к пределам применения респираторов таких конструкций.
В исследовании 1984 года Майерса и др. измерения WPF для респираторов с принудительной очисткой воздуха (PAPR) со шлемами (неплотно прилегающими к лицу) показали, что проникновение вредных веществ во вдыхаемый воздух может быть очень высоким [23] (PF = 28 и 42 для двух моделей). Это стало неожиданностью, поскольку более ранние исследования в лаборатории показали, что поток чистого отфильтрованного воздуха изнутри наружу шлема предотвращает проникновение вредных веществ под шлем (PF > 1000). Дополнительные исследования [24] от 1986 и 1981 годов согласуются с результатом исследования Майерса и др. 1986 года: минимальные значения коэффициентов защиты на рабочем месте двух моделей респираторов составляли 31 и 23; а утечка неотфильтрованного воздуха достигала 16% в некоторых случаях в аэродинамической трубе при скорости воздуха 2 м/с [25]
Поэтому использование таких типов RPD было ограничено 25 PEL в Соединенных Штатах [22] и 40 OEL в Великобритании. [1] [2]
Измерение коэффициентов защиты полнолицевых масок отрицательного давления с высокоэффективными фильтрами в лабораторных условиях выявило риск снижения защитных свойств до небольших значений. [27] Поэтому использование таких респираторов было ограничено значениями 50 или 100 PEL в США. Однако эксперты в Великобритании посчитали, что качество их масок выше, чем у американских, и разрешили использовать до 900 OEL. Но исследование [26] показало, что значение коэффициента защиты > 900 достигалось на практике нечасто. Минимальные коэффициенты защиты 3 различных моделей полнолицевых респираторов составляли 11, 18 и 26. Таким образом, новые стандарты [1] [2] ограничивают использование этих респираторов до 40 OEL в Великобритании (после этого исследования).
Тестирование на прилегание плотно прилегающих масок респираторов отрицательного давления стало широко применяться в промышленности США в 1980-х годах. Вначале считалось, что полумаска достаточно хорошо прилегает к лицу работника, если при тестировании на прилегание коэффициент защиты (fit factor) составляет не менее 10 (позже специалисты стали использовать при тестировании на прилегание «коэффициент безопасности» = 10; пороговый коэффициент прилегания стал составлять 10 × 10 = 100). Широкое применение тестирования на прилегание в промышленности вселяет оптимизм в специалистов, и они позволили работодателям ограничивать использование полумасочных респираторов в соответствии со значениями персонального коэффициента прилегания работника (максимальная концентрация загрязняющих веществ = персональный коэффициент прилегания × PEL), но не более 100 × PEL. Однако научные исследования показали, что хотя такой тест и повышает эффективность защиты, риск утечки больших объемов нефильтрованного воздуха сохраняется. Кроме того, исследования показали, что нефильтрованный воздух под маской неравномерно смешивается с фильтрованным воздухом, что приводит к большим погрешностям в измерении концентрации загрязняющих веществ в маске и последующих расчетах коэффициентов прилегания - последний часто оказывается намного меньше "измеренного" значения. Так, специалисты рекомендуют не допускать использования респираторов-полумасок отрицательного давления, если концентрация вредных веществ превышает 10 PEL. [28] Поэтому стандарты OSHA требуют ограничить использование респираторов-полумасок отрицательного давления до 10 PEL после получения коэффициента прилегания больше или равного 100 при подборе маски для работника (они использовали коэффициент безопасности = 10).
Воздухоочистительные респираторы нельзя использовать в атмосферах с дефицитом кислорода (менее 19,5% кислорода). Их также нельзя использовать в атмосферах с концентрацией загрязняющих веществ, которая может быть непосредственно опасна для жизни или здоровья , или в неизвестных атмосферах. В этих случаях необходимо использовать воздухоподающие респираторы . Если концентрации опасных частиц или газов превышают предел профессионального воздействия , правила США требуют ношения респираторов, но их можно носить и при более низких концентрациях. [29] Аналогичные обязательные правовые требования применяются к работодателям во многих других странах (примеры [30] [31] [32] [33] ). Респиратор должен иметь достаточный назначенный фактор защиты (APF) для данных условий. [29]
Эластомерные маски могут не защитить, если их не надевать перед входом в опасную среду. Другие проблемы включают использование размера, отличного от того, который был проверен на пригодности пользователя, использование неправильного типа картриджа, повторное использование картриджа, который больше не пригоден, отсутствие проверки герметичности при положительном и отрицательном давлении каждый раз, когда надевается маска, отсутствие проверки респиратора (и, возможно, вдыхание углерода из сломанного картриджа) и даже засовывание носового зажима в нос вместо того, чтобы использовать его для зажимания носа. [37]
В таблице приведены значения APF для наиболее распространенных типов респираторов (для США и Великобритании).
Фильтры частиц США N95 аналогичны P2; а P100 ( HEPA ) аналогичны P3; фильтрующие материалы в фильтрующих лицевых масках США N95 аналогичны FFP2. Однако в Великобритании и Европе любая плотно прилегающая полумаска/полнолицевая маска должна проходить вторую проверку на основе общей внутренней утечки (TIL), которая не может превышать 8% для FFP2 и 2% для FFP3
Разница в значениях АПФ для воздухоочистительных полнолицевых масок отрицательного давления невелика. Разница между PAPR и касками несколько больше. Но измерения показали, что реальная эффективность СИЗОД (в условиях рабочего места) сильно зависит от условий их использования, а не только от конструкции, и это отчасти объясняет разницу в значениях АПФ. Для респираторов-полумасок отрицательного давления АПФ двукратны. Но эту разницу нельзя рассматривать отдельно от рекомендаций по использованию респираторов. Использование полумасок в США ограничено 10 PEL для «наихудшего случая» — работа в загрязненной атмосфере 8 часов в день, 40 часов в неделю. Но британские специалисты учли большой опыт использования воздухоочистительных СИЗОД отрицательного давления и пришли к выводу, что добиться непрерывного ношения респиратора 8 часов в день невозможно (из-за негативного влияния на здоровье работающих). По этой причине они рекомендуют работодателю давать работникам работу с условием, что они будут работать в загрязненной атмосфере не всю смену, а только часть смены. Остальное время работник должен работать в незагрязненной атмосфере (без респиратора). Нахождение работника в незагрязненной атмосфере часть рабочего времени обеспечивает дополнительную защиту его здоровья, а значит, требования к эффективности респиратора могут быть менее жесткими.
Разработка назначенных ПФ в США и Великобритании основывалась на измерениях эффективности респираторов на рабочих местах (после статистической обработки). Также использовались мнения экспертов, основанные на схожести респираторов разной конструкции (например, фильтрующие респираторы с принудительной подачей воздуха (PAPR) и аналогичные респираторы с принудительной подачей воздуха SAR) — при условии, что режим и количество подаваемого воздуха, а также лицевые части (маски) были одинаковыми. Эксперты в двух странах часто использовали результаты одних и тех же исследований ПФ (из-за их ограниченного количества). Например, британский стандарт [1] был разработан с использованием результатов 1897 измерений ПФ в ходе 31 исследования; и 23 из этих 31 исследования были проведены в США.
Таким образом, значения назначенных ПФ в США и Великобритании основаны на фактических данных и весьма схожи между собой.
Исследования эффективности респираторов проводились не так уж часто, и почти все эти исследования были проведены в США (и Великобритании). Возможно, что отсутствие информации об эффективности СИЗОД на рабочих местах и стало причиной разработки в ряде европейских стран назначенных ПФ, значения которых существенно отличаются от научно обоснованных значений АПФ в США и Великобритании.
Большинство европейских стран (кроме Великобритании) не проводили очень сложных и дорогостоящих исследований эффективности респираторов на рабочих местах или проводили очень мало таких исследований. Поэтому, возможно, некоторые страны не в полной мере учитывают результаты зарубежных исследований (которые показали существенную разницу между эффективностью респираторов в лабораторных условиях и при применении их на рабочих местах). Например, после исследования [26] в 1990 году значение APF для полнолицевых масок отрицательного давления было снижено с 900 до 40 (1997) [1] в Великобритании. Но в других странах подобные исследования не проводились; и подобного снижения не произошло.
Исследование [26] показало, что три модели полнолицевых масок имели значительную утечку нефильтрованного воздуха через зазоры между маской и лицом. Минимальные значения коэффициентов защиты рабочего места (КЗР) каждой из трех моделей полнолицевых масок отрицательного давления составили 11, 17 и 26. Максимальное значение КЗР ни у одной из моделей не превысило 500 ни разу. А для всех результатов вместе взятых КЗР не превышал 100 в ~ 30% измерений. Таким образом, по этой причине значения КЗР для данного типа СИЗОД в Германии (400), Финляндии (500), Италии (400) и Швеции (500) могут не в полной мере учитывать более низкие показатели работы респираторов этого типа на рабочем месте по сравнению с показателями в лабораторных условиях (при сертификации). То же самое было справедливо и для других типов СИЗОД и их КЗР.
Государственный стандарт Индии [38] указывает на необходимость использования коэффициентов защиты на рабочем месте для ограничения допустимого использования респираторов, но не устанавливает никаких значений КСЗ. Стандарт также рекомендует использовать те КСЗ, которые получены при сертификации (в лабораториях, а не на рабочих местах). Эти значения значительно превышают значения, используемые в США и Великобритании.
Украинская версия стандарта ЕС EN 529 не устанавливает никаких значений АПФ для выбора респиратора в этой стране. [39] В этом документе лишь приведены значения АПФ в ряде европейских стран (для справки) и заявлена недопустимость использования лабораторной эффективности для прогнозирования защитных свойств на рабочем месте.
В РФ , [40] в Южной Корее , как и во многих других странах, АСФ не разрабатываются , а выбор респираторов не регламентируется национальным законодательством. Это способствует ошибкам, а также использованию таких типов респираторов, которые в силу своей конструкции не способны надежно защитить работающих (даже при высоком качестве конкретных сертифицированных моделей).
Законодательство США обязывает работодателя точно измерять загрязнение воздуха на рабочих местах. Результаты таких измерений используются для оценки того, может ли кратковременное вдыхание вредных веществ привести к необратимому и значительному ухудшению здоровья или смерти ( концентрации IDLH ). Если концентрации превышают IDLH, стандарт допускает использование только самых надежных респираторов — SAR или автономных дыхательных аппаратов: с подачей воздуха по требованию давления в полнолицевую маску (§(d)(2) [22] ).
Если концентрация вредного вещества меньше ПДК, то определяется коэффициент загрязнения воздуха вредным веществом (КЗВ), равный отношению этой концентрации к ПДК (ПДК, ПДК) вредного вещества. КЗВ выбранного типа респиратора должен быть равен или превышать КЗВ. [17] [55]
Если в воздухе рабочего места присутствует несколько вредных веществ, то выбранный респиратор должен соответствовать следующим требованиям: [17]
C 1 /(APF×PEL 1 ) + C 2 /(APF×PEL 2 ) + C 3 /(APF×PEL 3 ) + ... + Cn/(APF×PELn) ≤ 1
где С1 , С2 ... и Сn — концентрации вредных веществ номер 1, 2... n; ПДК — предельно допустимая концентрация соответствующих вредных веществ в зоне дыхания.
Если это требование не выполняется, работодателю необходимо выбрать другой тип респиратора, имеющий большее значение АПФ.
Во всех случаях, если работодатель выбирает респиратор с плотно прилегающей лицевой частью (полнолицевая маска, эластомерная полумаска или четвертьмаска или фильтрующий лицевой респиратор), все сотрудники должны пройти проверку на пригодность ( чтобы предотвратить утечку неотфильтрованного загрязненного воздуха через зазоры между их лицами и плотно прилегающими масками, которые могут не соответствовать их лицам ). Приложение A [22] содержит подробное описание этой проверки.
Значения концентраций ПДН и подробные рекомендации по выбору респираторов (и самоспасателей) доступны в справочнике NIOSH. [56]
ISO разрабатывает два международных стандарта, которые регулируют сертификацию респираторов; [57] а также их выбор и применение [58] [59]
Стандарты, регулирующие выбор респираторов, используют значение APF. Однако специалисты HSE критикуют эти документы, [60] отмечая, что эти стандарты устанавливают значения APF, которые отличаются от установленных в США и Великобритании; и эти значения устанавливаются не для конкретного типа СИЗОД, а для любого СИЗОД, который соответствует требованиям утверждения:
В отчете сделан вывод о том, что новые стандарты ISO устанавливают недостаточно высокие значения АПФ, и рекомендовано не использовать эти значения на практике, а также продолжить работу по обоснованию АПФ для различных типов респираторов.