Characteristics of miners’ working conditions in the surface mine of the mining and chemical complex in the Arctic region of the Russian Federation: cross-sectional (simultaneous) study

Full Text

Актуальность. Основная природно-ресурсная база страны в настоящее время сосредоточена в Арктической зоне Российской Федерации (АЗРФ), которая обладает стратегическим резервом минеральных, энергетических и биологических запасов [1]. Вместе с тем следует подчеркнуть, что климат АЗРФ специфичен. С позиции гигиены и экологической физиологии арктические территории, безусловно, могут быть отнесены к экстремальным по ряду погодно-климатических параметров, которые осложняют условия производственной деятельности и проживания находящегося здесь населения [2]. Однако значительные природные ресурсы Арктики стимулируют промышленное производство и дальнейшую индустриализацию арктических территорий, в том числе и за счет горнодобывающих предприятий, что обосновывает необходимость и перспективы гигиенических исследований [3].

Одной из стратегических задач России в рамках развития минерально-сырьевого комплекса до 2030 года является увеличение добычи рудного сырья [4]. Важным этапом технологического процесса добычи руды является транспортировка значительных объемов ее от рудников к местам складирования. В настоящее время на месторождениях Хибинского горного массива Кольского полуострова на территориях различных открытых рудников выполнены исследования по оценке класса условий труда водителей большегрузных карьерных самосвалов [5, 6], машинистов бульдозеров, экскаваторов и буровых установок [7–10]. При этом основное внимание уделялось оценке физических факторов: тяжести и напряженности труда, шуму, вибрации, инфразвуку и фиброгенным аэрозолям [11]. Анализ результатов выполненных работ по общей оценке факторов рабочей среды и трудового процесса показал, что у всех обследованных категорий работников открытых рудников условия труда соответствовали классу 3.1–3.3 (вредному).

Следует заметить, что на фоне все более активного освоения природных богатств Арктики, происходит постоянное совершенствование оборудования, в том числе у горняков, занятых открытой (карьерной) добычей руды. Поэтому регулярные гигиенические исследования физических и химических производственных факторов, оказывающих влияние на рабочих при эксплуатации различного горного оборудования, являются актуальными, что и побудило провести настоящее исследование.

Цель. Провести оценку условий труда горнорабочих открытого рудника, расположенного в АЗРФ.

Материалы и методы. Проведены комплексные гигиенические исследования на одном из горнодобывающих предприятий горно-химического комплекса Мурманской области – открытом руднике.

С использованием метода санитарного описания, а также физических и химических методов исследованы условия трудовой деятельности работников основных рабочих профессий: водителей карьерных самосвалов, машинистов бульдозеров, буровых станков, экскаваторов и взрывников.

Результаты. Установлено, что положительные среднемесячные температуры воздуха в районе расположения открытого рудника регистрируются лишь в течение четырех месяцев – с июня по сентябрь; средняя температура в этот периода равна 3,7 ⁰С, причем ни в один из месяцев температура воздуха не превышает +10 ⁰С. Отрицательные температуры могут регистрироваться в любом месяце года. Наиболее низкие значения температуры отмечаются в период с декабря по март. Количество морозных дней на территории рудника доходит до 82 % от числа дней в году. Безморозный период составляет в среднем 38,5 дня. Сильные ветры, которые наблюдаются в течение 89 % всего времени года, характеризуются значительными скоростями и сильными порывами, особенно в холодные периоды, когда преобладает циклоническая деятельность. Так, среднемесячные скорости ветра зимой составляют от 4,6 до 11,2 м/с и вне зависимости от сезона наблюдаются скорости, превышающие 40 м/с. Атмосферное давление в течение года претерпевает значительные колебания и достигает суточных перепадов от 33,6 до 36,8 мм рт. ст. Относительная влажность воздуха в зоне расположения рудника высока и составляет в среднем 90 %. Наибольшие значения наблюдаются в зимний период. Количество дней в году с влажностью, превышающей 80 %, составляет 291. За год в районе рудника снегопады наблюдаются в течение 237 дней, дожди идут 98 дней. Длительность устойчивого снежного покрова составляет 299 дней. Свыше 5 месяцев в году высота снежного покрова превышает 100 см, а на уступах карьеров достигает 13 м. Количество дней с метелями – 182, продолжительностью по 14–18 часов.

Суточный ход изменений плотности кислорода в воздухе рудника составляет 263–268 г/м³. Количество дней без солнца – 153, а продолжительность солнечного сияния в солнечный день 6,2 часа.

При оценке вибрации и шума выявлено, что на рабочих местах фиксируются величины, превышающие предельно допустимые уровни (ПДУ). В наибольшей степени были увеличены параметры транспортной и транспортно-технологической вибрации (на 7–8 дБ по эквивалентному корректированному уровню виброускорения) в кабинах горных машин на рабочих местах водителей карьерных автомобилей КРАЗ и машинистов бульдозеров ДЭТ-250 и Д-9-Н «Катерпиллер». У водителей большегрузного карьерного транспорта (БелАЗ-75121 и БелАЗ-75119) по параметрам общей вибрации было превышение ПДУ на 6 дБ. На рабочих местах машинистов буровых станков СБШ-250МН отмечено превышение на 5 дБ (по оси Z) ПДУ общей вибрации. У машинистов экскаваторов ЭКГ-8И, ЭКГ-10 параметры общей транспортно-технологической вибрации не превышали ПДУ.

Наиболее неблагоприятные условия труда по шуму определяются на рабочих местах машинистов бульдозеров Д-9-Н «Катерпиллер», на которых эквивалентный уровень звука превышал ПДУ на 8 дБА. У всех остальных обследованных профессий на рабочих местах эквивалентные уровни звука были на 1–4 дБА выше ПДУ.

В воздухе рабочих зон карьера определены также максимальные и среднесменные концентрации некоторых химических соединений.

Установлено, что у машиниста экскаватора в ремонтном боксе уровни оксида углерода были в 1,16 раза выше ПДК, а у машиниста бурового станка СБШ-250МН концентрации ксилола в 6,8 раза выше ПДК, бензола – 2 ПДК.

На участке подготовки и проведения массовых взрывов у взрывников и водителей автомобилей КРАЗ выявлено превышение в 2,14 раза ПДК тринитротолуола (ТНТ).

В рабочей зоне машинистов бульдозеров ДЭТ-250 и Д-9-Н максимальные концентрации оксидов азота в 1,12–1,3 раза выше ПДК и дополнительно в кабинах машинистов бульдозеров определяются повышенные в 1,5 раза концентрации формальдегида.

У водителей внутрикарьерного транспорта определены повышенные концентрации ряда веществ. В кабине водителя БелАЗ-7519 содержание оксидов азота составило 2,88 ПДК, формальдегида – 2,6 ПДК, оксида углерода – 1,55 ПДК.

Параметры микроклимата на постоянных рабочих местах в кабинах карьерного горного оборудования соответствуют нормативным.

У горнорабочих перечисленных выше профессий определен класс условий труда по физическому и химическому фактору (см. таблицу).

 

Таблица. Характеристика физических и химических производственных факторов, класс условий труда на рабочих местах

Table. Characteristics of physical and chemical production factors, class of working conditions at workplaces

Производственные факторы / класс условий труда
рабочее место	общая вибрация	производственный шум	микроклимат	оксид углерода	оксиды азота	формаль дегид	ТНТ
Карьерные большегрузные автомобили БелАЗ-75119, БелАЗ-75121	3,1	3,1	2	3,1	3,2	3,2	2
Карьерные бульдозеры ДЭТ-250, Д-9-Н	3,2	3,2	2	3,1	3,2	3,2	2
Буровые станки СБШ-250МН	3,2	3,1	2	2	2	2	2
Экскаваторы ЭКГ-10, ЭКГ-8И	3,2	3,1	2	2	2	2	2
Карьерные автомобили КРАЗ	3,2	3,1	2	2	2	2	3,1
Взрывники	2	2	2	2	2	2	3,1

 

Таким образом, условия труда у горнорабочих по физическому и химическому факторам соответствуют 2-му (допустимому) и 3-му (вредному) классам.

Обсуждение. В рамках производственной деятельности горняки открытого рудника подвергаются воздействию комплекса экстремальных погодно-климатических факторов Арктики. Ведущим фактором является холод, который формируется всей совокупностью охлаждающих условий: низкие температуры атмосферного воздуха, высокие скорости ветра, недостаток солнечной инсоляции, длительный период устойчивого снежного покрова. Известно, что холодовой фактор может являться причиной формирования риска для здоровья населения и оказывать опасное влияние на организм человека [12, 13]. Перечень повреждений здоровья, тесно связанных с воздействием холода, достаточно обширен и включает 33 класса и группы болезней [13]. Холод может являться этиологическим фактором возникновения повреждений (обморожения, крапивница, рабдомиолиз, болезнь Бергера, синдром Доната–Ладштейна, синдром Рейно и др.), а также патогенетическим фактором и быть решающим условием при некоторых патологических процессах (астма, артропатии, флебит и тромбофлебит, ишемическая болезнь сердца, нарушения сердечного ритма, перемежающая хромота и др.).

Вдыхание холодного воздуха вызывает существенные изменения в респираторной системе человека [14]. Так, наблюдается сухость слизистых оболочек верхних дыхательных путей, что приводит к нарушению защитной функции мерцательного эпителия; возрастает легочная вентиляция, что может способствовать увеличению поглощения вредных веществ из окружающего воздуха; наблюдается спазм бронхов мелкого и среднего калибров, что увеличивает энергетическую стоимость дыхательного цикла.

Локальное воздействие холода на кисти и стопы вызывает значительные изменения в функции легочной системы: увеличивается минутный объем дыхания и потребление кислорода, что приводит к снижению экономичности в деятельности дыхательной системы [15].

Холод способствует увеличению относительной влажности воздуха, но снижению абсолютной, что приводит к сухости не только слизистых оболочек, но и кожи. Вследствие этого уменьшается секреторная функция потовых и сальных желез, истончается водно-липидная мантия, нарушаются бактерицидные, фунгицидные и вирусоцидные свойства кожных покровов. Сухость кожи способствует развитию местных аллергических реакций. Следует подчеркнуть, что низкая абсолютная влажность воздуха в районах с холодным климатом является постоянным фактором среды обитания и характерна для жилых и производственных помещений, а не только для открытых пространств.

Ветровой режим в районе расположения рудника характеризуется высокими скоростями движения воздуха. Существует мнение, что оптимальной скоростью ветра является 5–6 м/с [16]. Сильный ветер порождает непрерывный звуковой эффект, который способствует повышению возбудимости ЦНС, возникновению головных болей и появлению отрицательных эмоций в виде ощущения тревоги. Ветер обладает и значительным охлаждающим эффектом – каждый метр движения воздуха приравнивается к понижению температуры на два градуса [17].

Значительные суточные перепады атмосферного давления, которые в районе рудника достигают 34–37 мм рт. ст., безусловно, оказывают существенное воздействие на деятельность сердечно-сосудистой системы горнорабочих, поскольку известно, что скорость изменения атмосферного давления на 3–5 мм рт. ст. в час в 8–10 раз превышает пороговые значения, на которые больные с сердечно-сосудистой патологией отвечают ухудшением своего состояния [18].

Известно, что погодные факторы оказывают влияние на содержание кислорода в воздухе. Оценивать количество кислорода, содержащегося в воздухе, предложено таким параметром, как парциальная плотность кислорода [19]. На одной и той же высоте эта величина может изменяться в ответ на колебания основных метеорологических величин: температуры воздуха, атмосферного давления и влажности воздуха. Так, с установлением области пониженного атмосферного давления (циклон) и прохождения теплого атмосферного фронта возникают значительные колебания весового содержания кислорода в атмосфере. Содержание кислорода в воздухе от 280 до 300 г/м³ считается «комфортным» [20]. Таким образом, в районе рудника в атмосферном воздухе содержание кислорода не достигает нижней границы зоны комфорта, что создает дополнительные трудности для деятельности кардиореспираторной системы у рабочих.

Резкое нарушение обычной для умеренного климата фотопериодичности неизбежно связано с явлениями «светового и ультрафиолетового голодания» во время полярной ночи и «светового излишества» во время полярного дня. Все это отражается на обмене витамина D [21], энергообеспеченности клетки [22] и продукции мелатонина [23] у горнорабочих рудника.

Близость зоны расположения рудника к магнитному полюсу Земли сопровождается частыми магнитными возмущениями, приводящими в том числе и к затруднению процессов тканевого дыхания, поскольку магнитное поле оказывает влияние на цитохромы, цитохромоксидазу и железосернистые белки, изменяя скорость переноса электронов по дыхательной цепи [24]. При этом страдает уровень синтеза АТФ, что приводит к целому каскаду физиологических откликов в организме человека.

Таким образом, климатические и погодные условия в районе расположения открытого рудника оказывают значительное влияние на многие функциональные системы организма рабочих, вызывая напряжение компенсаторно-приспособительных механизмов. Выполнение трудовых операций в подобных условиях сопровождается более значительным функциональным напряжением организма по сравнению с трудом такой же тяжести в других климатических условиях.

Кроме комплекса неблагоприятных факторов природной среды, на рабочих влияет и производственная среда. Работающее горное оборудование при добыче руды является источником образования производственной вибрации и шума, а технологические операции сопровождаются выделением в атмосферу карьера пылегазовых аэрозолей. Величины указанных факторов зависят от особенностей выполняемых процессов (экскавация, погрузка, транспортировка и т. п.), крепости горных пород, вида используемой техники, наличия и эффективности мер борьбы с вредными факторами.

Анализ условий труда у рабочих обследованных профессий выявил, что по физическим факторам (шум, вибрация) класс условий труда в основном соответствует 3.1, кроме машинистов карьерных бульдозеров, у которых класс условий труда 3.2. По химическим производственным факторам условия труда соответствуют классам 2 и 3.2. Наиболее часто в воздухе рабочих зон имеет место превышение концентрации оксидов азота, углерода, а также формальдегида и тринитротолуола (ТНТ). Следует подчеркнуть, что оксид углерода, диоксид азота и формальдегид входят в «Перечень веществ однонаправленного действия»¹, что позволяет ожидать суммации биологического эффекта от их воздействия на организм. Кроме этого, в ремонтном боксе установлено превышение ПДК по ксилолу и бензолу, которые относятся к одному классу – ароматическим углеводородам, что предполагает возможность их однонаправленного действия.

Таким образом, изученные климатические условия открытого рудника, качественно и количественно отличающиеся от наблюдаемых в умеренных и южных широтах страны, заслуживают отнесения их к группе экстремальных и признания их безусловными факторами риска для здоровья. Поскольку в остальном гигиеническая обстановка на руднике практически не выходит за пределы параметров, регламентируемых нормативными документами, можно сделать заключение о ведущей роли климата в гигиенической характеристике открытого рудника в Арктике. Меры социальной защиты в известной степени снижают неблагоприятное действие климата на некоторые категории горнорабочих (машинисты экскаваторов, бульдозеров, буровых станков, водителей карьерных самосвалов). Однако нельзя считать, что стрессорное влияние климата снимается тем самым полностью. При этом существующие нормативные и методические документы, регламентирующие медицинское обслуживание и диспансерное наблюдение за состоянием здоровья рабочих в большинстве своем не учитывают специфичности влияния климатических и производственных условий, в том числе и условий Арктики, на организм, тем более в их сложном комбинированном или сочетанном взаимодействии.

 

¹ Руководство Р2.2.2006-05 Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда

About the authors

Alexander N. Nikanov

Northwest Scientific Centre of Hygiene and Public Health

Author for correspondence.
Email: a.nikanov@s-znc.ru
ORCID iD: 0000-0003-3335-4721
SPIN-code: 6838-5002

Cand. of Sci. (Med.), Head of the Clinical Research Department

Russian Federation, St. Petersburg

Andrey B. Gudkov

Northern State Medical University

Email: gudkovab@nsmu.ru
ORCID iD: 0000-0001-5923-0941
SPIN-code: 4369-3372

Dr. of Sci. (Med.), Professor, Honored Worker of the Higher School of the Russian Federation, Head of the Department of Hygiene and Medical Ecology

Russian Federation, Arkhangelsk

Nadezhda I. Kuprina

Northwest Scientific Centre of Hygiene and Public Health

Email: n.kuprina@s-znc.ru
ORCID iD: 0000-0002-1468-3186
SPIN-code: 8415-3135

Radiologist of the Clinical Research Department

Russian Federation, St. Petersburg

Olga N. Popova

Northern State Medical University

Email: popova_nsmu@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0135-4594
SPIN-code: 5792-0273

Dr. of Sci. (Med.), Professor of the Department of Hygiene and Medical Ecology

Russian Federation, Arkhangelsk

Sergey P. Ermolin

Northern State Medical University

Email: ermolinsergey@mail.ru

Cand. of Sci. (Med.), Associate Professor of the Department of Hygiene and Medical Ecology

Russian Federation, Arkhangelsk

References

Supplementary files