«ОХРАНА ТРУДА»

№10, 2005

Матвиенко Н.Н. К.х.н, доцент, начальник лаборатории ООО «Эпицентр маркет»

Общие принципы конструирования фильтрующих самоспасателей для населения.

При конструировании фильтрующих самоспасателей для населения, также как и при создании других средств индивидуальной защиты, могут использоваться различные технические решения. Вместе с тем, существуют некоторые общие вопросы и принципы, которые воплощаются в конструкцию образцов этими решениями. Эти вопросы и принципы должны быть решены и установлены, согласованы и отражены в соответствующей нормативно-технической документации в виде общих технических требований, являющихся основой и исходной точкой работ по конструированию изделий. На наш взгляд, в регламентирующих документах на самоспасатели должны быть отражены следующие принципиальные вопросы.

1. Выделение самоспасателей для населения в отдельный класс СИЗОД

В настоящее время самоспасатели для населения не рассматриваются в качестве самостоятельного класса средств индивидуальной защиты и не имеют самостоятельной полноценной нормативно-технической базы. Имеющиеся отдельные документы носят фрагментарный характер и по многим позициям не согласуются между собой. В результате наблюдается постоянное стремление подвести эти изделия под существующие нормативы, разработанные для средств защиты других классов. Это приводит, по нашему мнению, к различному пониманию вопросов идеологии разработки и использования данного вида изделий и, в конечном счете, тормозит их разработку, внедрение в производство и продвижение на потребительский рынок. Необходимость выделения самоспасателей в отдельный класс и, соответственно, разработки собственной нормативной базы для этих средств, обусловлена рядом их объективных отличий от других классов СИЗОД, показанных в табл.1.

Принципиальные отличия самоспасателей по цели, назначению, кратности и времени использования вызывают, в частности, необходимость серьезного уточнения взглядов на формирование перечня поражающих факторов и установление уровней их воздействия. В настоящее время требования к этим показателям определены в двух отечественных документах: НПБ 302-2001 /1/ и ГОСТ Р 22.9.09-2005 /2/. В документе /1/ определен перечень ОХВ, от которых необходимо обеспечивать защиту органов дыхания при эвакуации из помещений во время пожара, при этом требуется обеспечивать максимальный уровень защитных свойств, который может достигаться в изделиях массой 0,8-1,3 кг. Имеющийся опыт реализации СИЗОД, отвечающих требованиям НПБ, показывает, что такие изделия не пользуются большим спросом, степень обеспеченности ими населения является крайне низкой.

Стремление обеспечить наиболее высокий уровень защиты населения при-водит к фактической ситуации, которая отражена и официально регламентирована в ГОСТ 22.3.03-97/ГОСТ Р 22.3.03-94: «Выпускаемые промышленностью СИЗ должны быть направлены преимущественно для обеспечения личного состава формирований, подготавливаемых для проведения спасательных и других неотложных работ в очагах поражения. Остальное население должно использовать простейшие и подручные средства». В этом же документе поясняется, что простейшими и подручными средствами являются противопыльные тканевые маски и повязки /3/. Безусловно неправильным будет являться утверждение, что такое бедственное положение с самоспасателями является «заслугой» только требований НПБ, однако дальнейшее продолжение политики в формировании требований к таким изделиям по принципу «либо максимум защиты - либо ничего (марлевая повязка)» не может привести к серьезным сдвигам в обеспечении безопасности населения РФ.

В этой связи требования ГОСТ Р 22.9.09-2005, введенного в действие с 1 июля 2005 г., являются, на наш взгляд, более рациональными и в большей степени отвечающими реальным потребностям. В этом документе, во-первых, приведен более широкий перечень ОХВ, от которых требуется обеспечивать защиту органов дыхания не только на пожарах, но и в случаях техногенных аварий. Во-вторых, стандарт предполагает наличие СИЗОД с разными уровнями защитных свойств: 1,2,3 классов защиты /2/.

Другими словами, между изделиями с максимальными защитными характеристиками типа СПИ-20, ГДЗК и тканевыми повязками в соответствии с этим документом должен стоять набор СИЗОД с промежуточными значениями защитных свойств. При таком подходе потребитель имеет возможность выбирать те изделия, которые соответствуют уровню его потребностей.

Наличие широкого перечня самоспасателей, отличающихся по защитным характеристикам, массе и габаритам, удобству пользования и цене, несомненно приведет, с одной стороны, к росту числа производителей этих средств, с другой к более гибкому удовлетворению запросов потребителей, а в конечном счете к реальному повышению уровня химической безопасности населения РФ. При этом задача соответствующих ведомств заключается в том, чтобы обосновать и регламентировать рекомендации, где и в каких ситуациях достаточно использовать марлевую повязку, а где нужны изделия того или иного класса защиты. Задача градации объектов и ситуаций по степени их опасности и определения необходимых и достаточных уровней защиты является сложной и требует усилий многих специалистов и организаций. Гораздо проще установить для всех единый максимальный уровень защиты, как это сделано в /1/, либо рекомендовать совсем противоположное простейшие и подручные средства с символическими защитными свойствами /3/. Однако такой упрощенный подход может служить только тормозом в деле «обеспечения населения портативными средствами индивидуальной защиты органов дыхания для снижения риска химических и биологических поражений при техногенных авариях, природных катастрофах и террористических проявлениях» /4/.

Определенную тревогу вызывает тенденция формирования требований к самоспасателям для населения по ведомственному признаку. В документе /1/ перечислены ОХВ, которые представляют наибольшую опасность при пожарах, в стандарте /2/ приведен более широкий перечень веществ для техногенных аварий, в него включены в том числе и продукты горения. Ни один из этих документов не предусматривает требования по защите органов дыхания в условиях террористических актов, следовательно, возникает необходимость появления еще одного ведомственного нормативного документа. Такая ситуация неизбежно должна приводить к появлению трех видов самоспасателей: для условий пожара, техногенной аварии и пожара, террористического акта. Какой из этих самоспасателей носить с собой в определенный день недели, иметь ли при себе все сразу - выбирать потребителю. Такая ситуация является абсурдной, здравый смысл подсказывает, что самоспасатель должен быть универсальным и обепечивать снижение риска поражений во всех возможных чрезвычайных ситуациях.

В заключение по первому вопросу следует отметить, что выделение самоспасателей для населения в отдельный класс СИЗОД не является самоцелью, а должно в конечном счете привести к формированию нормативных документов по содержанию и структуре системы самоспасателей, требованиям к этой системе и ее отдельным элементам, норм и порядка использования каждого изделия из общей системы средств.

Таблица 1.

Основные отличия самоспасателей от СИЗОД других классов.

2. Обоснование структуры системы самоспасателей для населения

Многолетний отечественный и зарубежный опыт разработки и производства средств индивидуальной защиты различного назначения, в том числе и самоспасателей, показывает, что создание единого образца фильтрующего типа, обеспечивающего полную защиту человека во всех возможных ситуациях воздействия вредных факторов, представляет собой весьма сложную техническую задачу, реализация которой в изделиях бытового назначения практически невозможна. Это обусловлено неопределенностью характеристик поражающего фактора, возникающей вследствие многообразия опасных веществ, масштабов чрезвычайных ситуаций и условий их возникновения. В силу указанной неопределенности фильтрующе-сорбирующие системы самоспасателей должны обладать высокой универсальностью, т.е. обеспечивать очистку вдыхаемого воздуха от аэрозолей, паров и газов с существенно различающимися физико-химическими свойствами, что требует их снаряжения одновременно фильтрующими материалами и несколькими типами сорбентов и катализаторов. Стремление добиться высоких и универсальных защитных свойств приводит к необходимости создавать изделия с относительно большой массой и габаритами.

С другой стороны, возможность использования населением крупногабаритных и тяжелых средств защиты в качестве бытовых самоспасателей весьма ограничена. Реально обеспечить защиту человека в момент внезапно возникшей опасности может только то средство, которое находится в пределах его досягаемости. При наличии возможности хранения самоспасателей в непосредственной близости от места нахождения человека, например, в рабочем кабинете, масса и габариты изделия большой роли не играют. В то же время в других ситуациях, например, при нахождении в общественном транспорте, в концертном зале, на стадионе, в магазине и т.д., необходимо иметь легкое и компактное средство, не вызывающее больших неудобств при его постоянном ношении в готовности к применению.

Очевидным является факт, что наиболее эффективная защита населения будет достигаться при наличии системы самоспасателей, включающей как крупногабаритные, так и портативные изделия. Первоочередной задачей создания системы самоспасателей является формирование ее структуры и обоснование требований к составляющим элементам. Примерный вариант классификации системы самоспасателей для населения показан на рис.1.

Рис.1. Классификация самоспасателей для населения

3. Разделение фильтрующих самоспасателей для населения на изделия малого и большого габарита.

В противогазовой технике существует практика деления образцов на изделия большого и малого габарита. Такое деление не является простой формальностью. Установление типа образца по габаритным характеристикам на этапе замысла изделия и создания его эскиза во многом определяет направления проектирования и подходы к разработке конструкции. Например, такие показатели, как объем шихты, способ соединения фильтрующепоглощающей системы с лицевой частью, конструктивные особенности лицевой части, способ переноски изделия в походном и рабочем положении, масса и объем изделия т.д.

Кроме того, разделение по габаритным признакам изначально определяет бессмысленность попыток прямого сравнения защитных характеристик сходных по назначению изделий большого и малого габарита. Заведомо известно, что противогазовая коробка большого габарита способна обеспечивать защиту от более высоких концентраций, чем коробка той же марки малого габарита. Эти различия заложены изначально на этапе проектирования в соответствии с различным уровнем требований к этим изделиям. Малый габарит имеет свои преимущества, но не в части защитных свойств.

Для фильтрующих самоспасателей разделения на изделия малого и большого габарита к сожалению не существует. В стандарте ЕN 403 /5/ указано, что самоспасатели делятся на два класса: S - для хранения и М - для ношения. По сути дела это и есть деление по габаритномассовым признакам. Однако такое деление носит характер декларации, поскольку, во первых, не определены численные границы между этими классами по массе и объему изделий, во вторых, установлены одинаковые для обоих классов требования по защитным характеристикам. Такое единство требований лишает смысла деление самоспасателей на средства, пригодные для постоянного ношения в готовности к применению (малый габарит) и изделия, предназначенные для хранения в местах нахождения людей (большой габарит).

По нашему мнению, к самоспасателям малого габарита (М-класс по ЕN 403) могут быть отнесены изделия массой до 0,20-0,25 кг и объемом в упаковке для переноски до 0,5-0,6 дм3. При таких характеристиках изделие можно считать приспособленным для переноски (примерно такие же параметры у складного зонта), а главное - в пределах такой массы и габаритов существует принципиальная возможность достижения минимально необходимых защитных свойств, обеспечивающих возможность эвакуации людей из опасных зон в большинстве чрезвычайных ситуаций. Ситуации, в которых уровень опасности превышает возможности малогабаритных изделий должны быть выделены с целью использования в них средств с более высокими защитными характеристиками (большой габарит). Соответственно, требования к самоспасателям малого и большого габарита должны быть разными.

4. Обязательные элементы конструкции фильтрующих самоспасателей.

Фильтрующие самоспасатели предназначены для защиты органов дыхания, глаз и кожных покровов головы от аэрозолей различной природы, паров и газов опасных химических веществ, раскаленных частиц (искр, горячих брызг), кратковременного воздействия открытого пламени. В соответствии с таким назначением обязательными элементами фильтрующих самоспасателей являются: противоаэрозольный фильтр, сорбирующий элемент, лицевая часть, полностью закрывающая голову и шею человека. Все элементы самоспасателя должны быть устойчивыми к воспламенению.

Наиболее сложным элементом при конструировании является сорбирующая система самоспасателя, особенно для малогабаритных изделий. С одной стороны, требуется обеспечить защиту от широкого перечня паро- и газообразных веществ различной физикохимической природы, с другой - возможности разработчика существенно ограничены массой и габаритами изделия.

Выбор поглотителей для сорбирующей системы самоспасателей определяется возможными условиями их использования и существенно отличается от аналогичной процедуры для СИЗОД, используемых в системе охраны труда, когда тип воздействующего вещества или группы веществ известны. Самоспасатели, предназначенные для использования при техногенных авариях, террористических актах, пожарах, должны иметь универсальную поглощающую систему. Однако любой поглощающий элемент фильтрующих, особенно малогабаритных СИЗОД не может обеспечить защиту абсолютно от всех опасных паров и газов, поэтому необходимо определить разумную и достаточную степень универсальности самоспасателей.

Анализ возможных ситуаций, в которых возникает необходимость использования самоспасателей, показывает, что в большинстве случаев достаточную степень универсальности могут обеспечивать изделия марки А В Е К СО.

Весьма острой проблемой при конструировании самоспасателей является обеспечение защиты от окиси углерода. Традиционное использование в поглощающих системах гопкалитовых катализаторов с соответствующими осушителями не позволяет достигать существенных защитных свойств в изделиях массой до 0,2-0,25 кг. Поэтому такой путь обеспечения защиты от окиси углерода при существующем уровне технических возможностей в принципе не позволяет создавать портативные универсальные самоспасатели, предназначенные для постоянного ношения пользователем в готовности к применению.

По нашему мнению, указанная проблема может быть преодолена при использовании комплексного подхода к ее решению, заключающегося в том, что портативные самоспасатели должны использоваться в ситуациях, когда концентрация СО не превышает некоторых допустимых для их применения значений. Объекты, на которых при пожарах могут достигаться более высокие концентрации окиси углерода, должны обеспечиваться СИЗОД большого габарита с высокими защитными свойствами от СО. Для реализации такого подхода требуется определить значения допустимых концентраций окиси углерода, при которых могут применяться портативные самоспасатели.

Результаты определения концентраций СО, полученные в США при исследовании более 200 реальных пожаров различной сложности, показывают, что в 90% случаев концентрация окиси углерода не превышала 0,7 мг/л, в 5% случаев составляла 0,7-1,0 мг/л, в 3% случаев - 1,8-6,0 мг/л.

Экспериментальные данные различных авторов, исследовавших воздействие окиси углерода на людей, показывают, что при концентрации СО 0,7 мг/л и экспозиции заражения 20-30 мин содержание СОНв в крови достигает 12-15%, при концентрации 1,0 мг/л и такой же экспозиции заражения - 15-19%, при 1,8 мг/л -27-32%. С точки зрения нормативов, используемых в системе охраны труда, такие содержания карбоксигемоглобина в крови являются недопустимыми. Однако в чрезвычайных ситуациях, в которых человек может оказаться в единичных случаях в течение своей жизни, в качестве главной задачи целесообразно рассматривать прежде всего обеспечение ему возможности самостоятельной эвакуации из опасной зоны. По данным отечественных и зарубежных исследователей указанные содержания СОНв в крови человека не приводят к потере его способности к самостоятельному выходу из зоны заражения воздуха окисью углерода при условии, что он будет защищен от других продуктов горения. Негативные последствия легких поражений СО, вызванные содержанием СОНв в крови на уровне 15-20%, могут быть существенно уменьшены за счет использования медицинских средств защиты - антидотов окиси углерода.

Сопоставление статистических данных по уровням концентраций окиси углерода на пожарах с экспериментальными результатами исследований влияния СО на организм человека показывает, что портативные самоспасатели, не обладающие защитными свойствами от окиси углерода, но обеспечивающие защиту от других продуктов горения, могут эффективно использоваться в течение 20-30 мин примерно в 90% чрезвычайных ситуаций, а в сочетании с медицинскими средствами способны обеспечить отсутствие серьезных поражений и в большем числе ситуаций.

При этом следует еще раз подчеркнуть необходимость разработки докумен-тов, регламентирующих нормы и правила использования системы самоспасателей для населения, в которых должны быть отражены объекты и ситуации, требующие более высоких уровней защиты, в том числе и от окиси углерода.

5. Размерный ряд самоспасателей.

Практика разработок и эксплуатации СИЗОД показывает, что наиболее высокая эффективность использования изделий достигается в тех случаях, когда их конструкция позволяет осуществлять подбор и подгонку образцов в соответствии с индивидуальными особенностями пользователя. Возможность реализации такого подхода в конструкциях самоспасателей для населения весьма проблематична, наиболее приемлемыми являются технические решения, направленные на создание изделий единого размера для людей с различными геометрическими размерами лица, шеи, в том числе имеющих усы, бороду, длинную прическу, пользующихся очками.

Не исключается наличие двух размеров, но в этом случае должны быть определены достаточно простые и понятные критерии их выбора, например, детские от 7 до 14 лет и взрослые изделия. Однако и в этом случае весьма желательным свойством должна являться их взаимозаменяемость. Всякое изделие должно быть рассчитано на любого пользователя, несоответствие размера может приводить к меньшему удобству в пользовании, но не к потере основных функциональных свойств.

Приспособления, предназначенные для подгонки изделия, могут быть элементами конструкции, но если потребитель ими не воспользовался, защитные функции самоспасателя должны обеспечиваться и в этом случае.

6. Удобство пользования самоспасателем

Анализ существующей нормативно-технической документации на СИЗОД различного назначения показывает, что вопросам удобства пользования этими изделиями уделяется достаточно большое внимание. Основными регламентируемыми характеристиками являются: сопротивление дыханию, острота и поля зрения, отсутствие запотевания, механическое воздействие, возможность ведения переговоров и разборчивость речи, комфортность ремней крепления или оголовья, а также других элементов изделия.

Простое перенесение такого рода требований от средств защиты, используемых в системе охраны труда, на самоспасатели является не совсем правильным. Для изделий, однократно используемых в течение короткого времени, на наш взгляд, более целесообразно говорить о переносимости их элементов и конструкций в целом, о возможности выполнения операций, предусмотренных эксплуатационными испытаниями, а не об удобстве и комфортности. Подход в обосновании требований к таким характеристикам должен быть дифференцированным. Например, такой показатель, как сопротивление дыханию для самоспасателей должен задаваться примерно на том же уровне, что и для средств защиты органов дыхания другого назначения. Что касается таких показателей, как острота зрения, механическое воздействие и разборчивость речи, то требования к ним могут быть менее жесткими, что дает более широкие возможности в выборе материалов и конструкций отдельных элементов изделий.

7. Показатели надежности самоспасателей

Не вызывает сомнений необходимость достижения в конструкциях самоспасателей высокого уровня показателей надежности по внезапным и износовым отказам. Эти показатели достигаются за счет использования материалов с соответствующими свойствами и конструкторских решений.

Вместе с тем, весьма проблематичной представляется возможность достижения показателей надежности высокого уровня по приработочным отказам. Имеются в виду отказы в системе человек-изделие. Практика использования достаточно простых СИЗОД, которыми являются фильтрующие противогазы, показывает, что при первом их надевании необученными пользователями количество приработочных отказов может составлять 20-30%. Определенное снижение количества приработочных отказов может быть достигнуто за счет создания более простых конструкций изделия и разработки четких инструкций по их использованию. Однако, как показывает практика, эти меры являются недостаточными. Наиболее действенным способом снижения числа приработочных отказов является проведение тренировок в пользовании изделием.

Для СИЗОД, которые можно использовать многократно, проведение таких тренировок не представляет сложности. Для изделий однократного использования даже один перевод их в рабочее положение с целью тренировки может приводить к потере защитных и эксплуатационных свойств. По этой причине представляется необходимым рабочие изделия, не подлежащие использованию в тренировочных целях, дополнять учебными образцами с аналогичными конструкцией и эксплуатационными свойствами.

Соответственно, в общих требованиях к самоспасателям для населения должно предусматриваться обеспечение возможности проведения тренировок в пользовании изделиями.

8. Выводы и предложения

В целях определения единой идеологии разработки и конструирования самоспасателей для обеспечения химической и биологической безопасности населения необходимо:

1. Выделить самоспасатели для населения в отдельный класс средств индивидуальной защиты с самостоятельной нормативно-технической базой.

2. Обосновать и определить содержание и структуру системы самоспасателей для населения.

3. Разработать общие требования к системе и стандарты на ее отдельные элементы, в том числе по методам испытаний.

4. Разработать единые нормы и порядок использования различных видов самоспасателей для населения.

Литература.

1. Нормы пожарной безопасности - НПБ 302-2001 Техника пожарная. Самоспасатели фильтрующие для защиты органов дыхания людей при эвакуации из помещений во время пожара. Общие технические требования. Методы испытаний.

2. ГОСТ Р 22.9.09-2005 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Средства индивидуальной защиты населения в чрезвычайных ситуациях. Самоспасатели фильтрующие. Общие технические требования.

3. ГОСТ 22.3.03-97/ГОСТ Р 22.3.03-94 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Защита населения. Основные положения.

4. Основы государственной политики в области обеспечения химической и биологической безопасности Российской Федерации на период до 2010 года и дальнейшую перспективу. Пр-2194, 2003.

5. Европейский стандарт EN 403: 1993 Фильтрующее респираторное защитное устройство

Опубликована в журнале ОХРАНА ТРУДА №10, 2005