産業保健の専門家は一般に、労働者の曝露を排除または最小限に抑えるために、代替、隔離、換気、作業慣行、個人用保護服および機器の管理技術の次の階層に依存してきました。 通常、これらの手法の XNUMX つ以上を組み合わせて適用されます。 この記事では主に換気技術の適用に焦点を当てていますが、他のアプローチについても簡単に説明します。 換気によって化学物質への暴露を制御しようとする場合、それらを無視してはなりません。

産業保健の専門家は、常にソース - パス - レシーバーの概念を考える必要があります。 主な焦点はソースでの制御であり、XNUMX 番目の焦点はパスの制御です。 レシーバーでの制御は最後の選択肢と考えるべきです。 プロセスの立ち上げ段階や設計段階、または既存のプロセスの評価段階であるかにかかわらず、大気汚染物質への暴露を管理する手順は、発生源から開始し、受容側に進む必要があります。 これらの制御戦略のすべてまたはほとんどを使用する必要がある可能性があります。

置換

代替の原則は、無毒または毒性の低い材料を代用するか、作業場への汚染物質の漏出を排除するためにプロセスを再設計することにより、危険を排除または軽減することです。 理想的には、代替化学物質が無毒であるか、プロセスの再設計によって暴露が完全に排除されることです。 ただし、これが常に可能であるとは限らないため、上記のコントロール階層の後続のコントロールが試行されます。

代替品がより危険な状態にならないように細心の注意を払う必要があることに注意してください。 この焦点は毒性の危険性にありますが、このリスクを評価する際には、代替品の可燃性および化学反応性も考慮する必要があります。

分離

分離の原則は、汚染物質を放出するプロセスを作業者から分離することにより、危険を排除または軽減することです。 これは、プロセスを完全に密閉するか、人から離れた安全な距離に配置することによって達成されます。 ただし、これを達成するには、プロセスをリモートで操作および/または制御する必要がある場合があります。 隔離は、少数の作業員しか必要としないジョブや、他の方法による制御が困難な場合に特に役立ちます。 別のアプローチは、より少ない労働者がさらされる可能性のあるオフシフトで危険な操作を実行することです. この技術を使用しても被ばくがなくなるわけではなく、被ばくする人の数が減る場合があります。

換気

空気中の汚染物質への曝露レベルを最小限に抑えるために、一般的に XNUMX 種類の排気換気装置が採用されています。 XNUMX つ目は、一般換気または希釈換気と呼ばれます。 XNUMX つ目は、発生源管理または局所排気換気 (LEV) と呼ばれ、この記事の後半で詳しく説明します。

これらの XNUMX 種類の排気換気を快適換気と混同しないでください。快適換気の主な目的は、呼吸のために測定された量の外気を供給し、設計温度と湿度を維持することです。 さまざまなタイプの換気については、この記事の他の場所で説明しています 百科事典.

労働慣行

作業慣行管理には、労働者が業務を遂行するために採用する方法と、正しい手順に従う範囲が含まれます。 この制御手順の例は、この全体にわたって示されています。 百科事典 一般的または特定のプロセスが議論されている場合。 教育と訓練、管理の原則、社会的支援システムなどの一般的な概念には、ばく露を制御する上での作業慣行の重要性に関する議論が含まれています。

個人用保護具

個人用保護具 (PPE) は、労働者の曝露を制御するための最後の防衛線と考えられています。 これには、呼吸保護具と防護服の使用が含まれます。 特に予期しない放出や事故の影響を最小限に抑えるために、他の管理方法と組み合わせて使用​​されることがよくあります。 これらの問題については、次の章で詳しく説明します。 個人保護.

局所排気換気

汚染物質管理の最も効率的で費用対効果の高い形式は、LEV です。 これには、発生源での化学汚染物質の捕捉が含まれます。 LEV システムには XNUMX つのタイプがあります。

1. エンクロージャ
2. 外装フード
3. フードを受け取ります。

エンクロージャーは、好ましいタイプのフードです。 エンクロージャーは主に、エンクロージャー内で生成された物質を収容するように設計されています。 エンクロージャーが完全であればあるほど、汚染物質はより完全に封じ込められます。 完全なエンクロージャーは、開口部がないエンクロージャーです。 完全なエンクロージャの例には、グローブ ボックス、研磨ブラスト キャビネット、および有毒ガス貯蔵キャビネットが含まれます (図 1、図 2、および図 3 を参照)。 部分エンクロージャーでは、4 つまたは複数の側面が開いていますが、ソースはまだエンクロージャー内にあります。 部分的な囲いの例としては、スプレー塗装ブース (図 0.25 を参照) と実験室のフードがあります。 エンクロージャーのデザインは、科学というよりはアートのように見えることがよくあります。 基本原則は、可能な限り最小の開口部を持つフードを設計することです。 必要な空気の量は、通常、すべての開口部の面積に基づいており、開口部への気流速度を 1.0 ～ 1992 m/s に維持します。 選択される制御速度は、温度や汚染物質が推進または生成される程度など、操作の特性によって異なります。 複雑なエンクロージャーの場合、特に開口部が分散している場合は、排気流がエンクロージャー全体に均等に分散されるように細心の注意を払う必要があります。 多くの囲いの設計は実験的に評価され、効果的であることが証明された場合は、米国政府産業衛生士会議の産業用換気マニュアル (ACGIH XNUMX) に設計プレートとして含まれています。

図 1. 完全なエンクロージャー: グローブボックス

ルイス・ディベルナルディニス

図 2. 完全なエンクロージャー: 有毒ガス貯蔵キャビネット

ルイス・ディベルナルディニス

図 3. 完全なエンクロージャー: 研磨ブラスト キャビネット

マイケル・マッキャン

図 4. 部分的な囲い: スプレー塗装ブース

ルイス・ディベルナルディニス

多くの場合、ソースの完全な囲い込みは不可能であるか、必要ありません。 このような場合、別の形式の局所排気、外部フードまたはキャプチャー フードを使用できます。 外部フードは、発生源、通常はワークステーションまたはプロセス操作で、またはその近くで有毒物質を捕捉または同伴することにより、作業場への有毒物質の放出を防ぎます。 通常、部分エンクロージャーよりもかなり少ない空気量が必要です。 ただし、汚染物質はフードの外側で発生するため、部分的なエンクロージャと同様の効果を得るには、フードを適切に設計して使用する必要があります。 最も効果的な制御は、完全な囲いです。

効果的に機能させるには、外部フードの空気取り入れ口を適切な幾何学的設計にし、化学物質の放出点の近くに配置する必要があります。 距離は、フードのサイズと形状、および汚染物質を捕捉してフード内に持ち込むために発生源で必要な空気の速度によって異なります。 一般的に発生源に近いほどよい。 設計面またはスロットの速度は通常、それぞれ 0.25 ～ 1.0 および 5.0 ～ 10.0 m/s の範囲です。 ACGIH マニュアルの第 3 章 (ACGIH 1992) または Burgess、Ellenbecker、および Treitman (1989) には、このクラスの排気フードに関する多くの設計ガイドラインが存在します。 頻繁に使用される外装フードには、「キャノピー」フードと「スロット」フードの XNUMX 種類があります。

キャノピー フードは主に、捕捉を補助するために使用できる速度で一方向に放出されるガス、蒸気、およびエアロゾルの捕捉に使用されます。 これらは、「受信」フードと呼ばれることもあります。 このタイプのフードは、一般に、制御対象のプロセスが高温である場合、熱上昇気流を利用する場合、または排出物がプロセスによって上向きに向けられる場合に使用されます。 このように制御できる操作の例には、乾燥オーブン、溶融炉、およびオートクレーブが含まれます。 多くの機器メーカーは、自社のユニットに適した特定のキャプチャ フード構成を推奨しています。 彼らに助言を求める必要があります。 設計ガイドラインは、ACGIH マニュアルの第 3 章 (ACGIH 1992) でも提供されています。 例えば、フードと熱源の間の距離が熱源の直径または 1 m のいずれか小さい方をほぼ超えないオートクレーブまたはオーブンの場合、フードは低キャノピー フードと見なすことができます。 このような条件下では、熱気柱の直径または断面は、発生源とほぼ同じになります。 したがって、フードの直径または側面の寸法は、ソースよりも 0.3 m だけ大きくする必要があります。

円形の低キャノピー フードの総流量は、

Q_t=4.7 (D_f)^2.33 (D_t)^0.42

ここで、

Q_t = XNUMX 分あたりの立方フィート単位の総フード空気流量、ft³/分

D_f = フードの直径、フィート

D_t = フード ソースの温度と周囲温度との差、°F。

同様の関係は、長方形のフードとキャノピーの高いフードにも存在します。 キャノピー フードの例を図 5 に示します。

図 5. キャノピー フード: オーブンの排気口

ルイス・ディベルナルディニス

スロット フードは、封じ込めフード内またはキャノピー フードの下では実行できない操作の制御に使用されます。 典型的な作業には、バレル充填、電気メッキ、溶接、脱脂が含まれます。 例を図 6 と図 7 に示します。

図 6. 外装フード: 溶接

マイケル・マッキャン

図 7. 外装フード: バレル充填

ルイス・ディベルナルディニス

必要な流量は、フードのサイズと形状、およびソースからフードまでの距離によって経験的に決定される一連の方程式から計算できます。 たとえば、フランジ付きスロット フードの場合、流れは次のように決定されます。

Q = 0.0743LVX

ここで、

Q = 総フード空気流量、m³/分

L = スロットの長さ、m

V = ソースでキャプチャするために必要な速度、m/min

X = ソースからスロットまでの距離、m。

発生源で必要な速度は「捕獲速度」と呼ばれることもあり、通常は 0.25 ～ 2.5 m/s です。 適切なキャプチャ速度を選択するためのガイドラインは、ACGIH マニュアルに記載されています。 クロスドラフトが過剰なエリアや毒性の高い物質の場合は、範囲の上限を選択する必要があります。 微粒子の場合、より高い捕捉速度が必要になります。

一部のフードは、エンクロージャ、外部、および受容フードの組み合わせである場合があります。 たとえば、図 4 に示すスプレー塗装ブースは、収納フードでもある部分的な囲いです。 砥石回転によるフード方向への粒子運動量を利用し、発生した粒子を効率よく捕集できるように設計されています。

局所排気システムの選択と設計には注意が必要です。 考慮事項には、(1) 作業を密閉する能力、(2) 発生源の特性 (つまり、点発生源と広範囲発生発生源) および汚染物質の発生方法、(3) 既存の換気システムの容量、(4) 必要なスペース、および ( 5) 汚染物質の毒性と可燃性。

フードが設置されたら、システムの定期的な監視および保守プログラムを実施して、作業員への曝露を防止する有効性を確保する必要があります (OSHA 1993)。 1970 年代以降、標準的な実験室化学フードの監視が標準化されました。 ただし、他の形態の局所排気については、そのような標準化された手順はありません。 したがって、ユーザーは独自の手順を考案する必要があります。 最も効果的なのは、連続フロー モニターです。 これは、ボンネットの静圧を測定する磁気または水圧計と同じくらい簡単かもしれません (ANSI/AIHA 1993)。 必要なフードの静圧 (水柱センチメートル) は設計計算からわかり、設置時に流量測定を行って検証することができます。 連続流量モニターが存在するかどうかにかかわらず、フードの性能を定期的に評価する必要があります。 これは、フードの煙でキャプチャを視覚化し、システム内の総流量を測定してそれを設計流量と比較することで実行できます。 エンクロージャーの場合、通常、開口部を通して面速度を測定するのが有利です。

また、特に発生源とフードからの距離をユーザーが簡単に変更できる場合は、これらのタイプのフードを正しく使用する方法について担当者を指導する必要があります。

局所排気システムを正しく設計、設置、使用すれば、有毒物質への暴露を効果的かつ経済的に制御することができます。

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