Расчет и проектирование средств индивидуальной защиты органов дыхания, зрения, слуха

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 
__________________________________________________________________________ 
 
 
 
 
 
А.В. ГУСЬКОВ, К.Е. МИЛЕВСКИЙ, 
Ю.А. ВОЛКОВ 
 
 
 
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ 
СРЕДСТВ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ 
ЗАЩИТЫ  
 
ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ, ЗРЕНИЯ, СЛУХА 
 
Утверждено 
Редакционно-издательским советом университета в качестве 
учебного пособия 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
НОВОСИБИРСК 
2018 

УДК 658.3:623.459.6(075.8) 
Г 968 
 
 
 
Рецензенты:  
д-р техн. наук, профессор Б.О. Лебедев 
д-р экон. наук, профессор В.И. Татаренко 
канд. техн. наук, доцент О.В. Тихонова 
 
 
Работа подготовлена на кафедре ГДУ для студентов  
III и IV курсов ФЛА, направления 280102 – Безопасность  
технологических процессов и производств 
 
 
Гуськов А.В. 
Г 968     Расчет и проектирование средств индивидуальной защиты органов дыхания, зрения, слуха: учебное пособие / А.В. Гуськов, 
К.Е. Милевский, Ю.А. Волков. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 
2018. – 171 с. 

ISBN 978-5-7782-3757-5 

Рассмотрены средства индивидуальной защиты органов дыхания, 
органов зрения, органов слуха, а также изолирующие костюмы и специальная одежда. 
 
 
 
 
 
 
 
 
УДК 658.3:623.459.6(075.8) 
 
ISBN 978-5-7782-3757-5 
© Гуськов А.В., Милевский К.Е.,  
 
Волков Ю.А., 2018 
 
© Новосибирский государственный  
 
технический университет, 2018 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
Введение .................................................................................................................. 6 
Глава 1. Средства индивидуальной защиты. Изолирующие костюмы и специальная одежда ................................................................... 7 
1.1. Вредные и опасные факторы ..................................................................... 7 
1.1.1. Повышенная температура. Огонь ................................................. 11 
1.1.2. Аварийно химически опасные вещества (АХОВ) ....................... 14 
1.1.3. Радиация .......................................................................................... 19 
1.1.4. Производственная пыль ................................................................. 21 
1.2. Средства индивидуальной защиты: изолирующие костюмы ............... 24 
1.2.1. Пневмокостюмы ............................................................................. 24 
1.2.2. Гидроизолирующие костюмы ....................................................... 42 
1.2.3. Скафандры ...................................................................................... 44 
1.3. Средства индивидуальной защиты: специальная одежда .................... 46 
1.4. Физические аспекты и подходы при проектировании и использовании средств индивидуальной защиты органов человека .............. 53 
1.4.1. Расчет и подбор специальной одежды при работе в условиях воздействия повышенной (пониженной) температуры ................................................................................................. 57 
1.4.2. Защита от аварийно химически опасных веществ (АХОВ) ........ 61 
1.4.3. Защита от радиации ........................................................................ 66 
1.4.4. Защита от производственной пыли ............................................... 67 
Вопросы к главе 1............................................................................................ 71 
Библиографический список к главе 1 ............................................................ 72 
Глава 2. Средства индивидуальной защиты органов дыхания ................. 74 
2.1. Опасные и вредные факторы ................................................................... 74 
2.1.1. Физическая характеристика пыли ................................................. 75 

2.1.2. Действие пыли на организм человека ........................................... 77 
2.2. Физика процессов защиты органов дыхания ......................................... 81 
2.3. Средства индивидуальной защиты органов дыхания ........................... 84 
2.3.1. Респираторы .................................................................................... 88 
2.3.2. Противогазы .................................................................................... 95 
2.4. Физические аспекты и подходы при проектировании и использовании средств индивидуальной защиты органов дыхания .............. 99 
Вопросы к главе 2.......................................................................................... 102 
Библиографический список к главе 2 .......................................................... 103 
Глава 3. Средства индивидуальной защиты органов зрения ................... 105 
3.1. Опасные и вредные факторы ................................................................. 105 
3.1.1. Лазерное излучение ...................................................................... 106 
3.1.2. Действие лазерного излучения на организм человека .............. 108 
3.2. Патогенез ................................................................................................ 108 
3.3. Физика процессов защиты органов зрения .......................................... 110 
3.4. Средства индивидуальной защиты органов зрения ............................ 111 
3.5. Физические аспекты и подходы при проектировании и использовании средств индивидуальной защиты органов зрения ............... 120 
Вопросы к главе 3.......................................................................................... 123 
Библиографический список к главе 3 .......................................................... 123 
Глава 4. Средства индивидуальной защиты органов слуха ..................... 125 
4.1. Опасные и вредные факторы ................................................................. 125 
4.1.1. Шум ............................................................................................... 126 
4.1.2. Действие шумов на организм человека ...................................... 131 
4.2. Физика процессов защиты органов слуха ............................................ 135 
4.3. Средства индивидуальной защиты органов слуха .............................. 136 
4.3.1. Беруши ........................................................................................... 136 
4.3.2. Наушники ...................................................................................... 142 
4.4. Физические аспекты и подходы при проектировании и использовании средств индивидуальной защиты органов слуха ................. 144 
Вопросы к главе 4.......................................................................................... 148 
Библиографический список к главе 4 .......................................................... 149 

Приложения ....................................................................................................... 151 
Приложение А ..................................................................................................... 151 
Приложение Б ..................................................................................................... 153 
Приложение В ..................................................................................................... 155 
Приложение Г ..................................................................................................... 161 
Приложение Д ..................................................................................................... 163 
Приложение Е ..................................................................................................... 167 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Обеспечение безопасности работника при выполнении технологического процесса – одна из составляющих здоровья и долголетия человека. Сохранение нормального функционального состояния человека, 
его работоспособности – основное назначение средств коллективной и 
индивидуальной защиты независимо от специфики и условий труда 
тех профессиональных групп, для которых они предназначены.  
В настоящее время идет активное развитие новых технологий, процессов, внедряются автоматизированные производства, появляются 
новые материалы, вещества и др. Все это может стать причиной появления новых вредных и опасных производственных факторов. Для работы в таких условиях необходимы разработка и проектирование новых средств коллективной и индивидуальной защиты.  
Однако средства коллективной защиты нецелесообразно проектировать и использовать в тех или иных областях производства. Здесь на 
помощь приходят средства индивидуальной защиты (далее – СИЗ). 
Средства индивидуальной защиты являются одной из мер предупреждения неблагоприятного воздействия опасных и вредных производственных факторов на работающих. Обеспечение работающих 
надежными СИЗ способствует повышению уровня безопасности труда, 
снижению производственного травматизма и профессиональной заболеваемости, при этом эффективность использования СИЗ во многом 
зависит от правильного их выбора и эксплуатации. 
Средства индивидуальной защиты, используемые на производстве, 
должны отвечать требованиям двойного назначения: 
1) обеспечивать необходимую защитную функцию (по основному 
своему предназначению) при выполнении производственных операций 
там, где имеется обусловленное технологическим процессом (и условиями труда) превышение ПДК вредных и опасных веществ в рабочей 
зоне аттестованных рабочих мест;  
2) обладать возможностью использования их кратковременно в 
аварийных условиях нештатных ситуаций. 

Г л а в а  1  

СРЕДСТВА ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ. 
ИЗОЛИРУЮЩИЕ КОСТЮМЫ  
И СПЕЦИАЛЬНАЯ ОДЕЖДА 

1.1. ВРЕДНЫЕ И ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ 

В процессе жизнедеятельности человек подвергается воздействию 
различных опасных явлений, процессов, объектов, способных в определенных условиях наносить ущерб здоровью человека непосредственно 
или косвенно. Тем же опасностям человек подвергается и в своей трудовой деятельности. Эта деятельность осуществляется в пространстве, 
называемом производственной средой. В условиях производства на человека в основном действуют техногенные опасности, которые принято 
называть опасными и вредными производственными факторами.  
Опасным производственным фактором (ОПФ) называется такой 
фактор производственной среды и (или) трудового процесса, воздействие которого в определенных условиях на организм работающего 
может привести к травме, в том числе смертельной. Под травмой понимают повреждение анатомической целостности организма или нормального его функционирования, как правило, происходящее внезапно. Травма есть результат несчастного случая на производстве.  
К опасным производственным факторам следует отнести: 
 электрический ток определенной силы; 
 раскаленные предметы; 
 возможность падения с высоты самого работника либо различных деталей и предметов; 
 оборудование, работающее под давлением выше атмосферного, 
и т. д. (рис. 1).  
Вредным производственным фактором (ВПФ) называется такой 
фактор производственной среды и (или) трудового процесса, воздей

ствие которого в определенных условиях на организм работающего 
может сразу или впоследствии привести к заболеванию, в том числе 
смертельному, или отразиться на здоровье потомства пострадавшего, 
или в отдельных специфических случаях перехода в опасный производственный фактор – вызвать травму. Некоторые примеры приведены 
на рис. 1.  
 

 
Рис. 1. Вредные и опасные факторы 

Вид работы по обеспечению безопасности трудовой деятельности 
человека называется безопасностью труда. Одна из самых распространенных мер по предупреждению неблагоприятного воздействия производственных факторов – использование средств коллективной и индивидуальной защиты. Первые из них предназначены для одновременной 
защиты двух и более работников, вторые – для защиты одного работника. 
Для предупреждения воздействия опасных и вредных производственных факторов нужно ознакомиться с основными нормативами 
безопасности труда. При безопасных условиях труда исключено воздействие на работников всех производственных факторов либо уровни 
их воздействия не превышают установленных нормативов. В условиях 
реального производства не всегда можно организовать технологиче

ский процесс так, чтобы значения воздействующих на работников 
опасных и вредных производственных факторов равнялись нулю. Существующие нормативы безопасности разделяются на две большие 
группы: предельно допустимые концентрации и предельно допустимые уровни (рис. 2). 
 
 

Нормативы безопасности 

Предельно допустимая 
концентрация (ПДК) 

Предельно допустимый 
уровень (ПДУ) 

 
Рис. 2. Нормативы безопасности 

Предельно допустимая концентрация (ПДК) – концентрация 
вредного вещества, которая при ежедневной (кроме выходных дней) 
работе в течение 8 ч и не более 40 ч в неделю, в течение всего рабочего 
стажа не должна вызывать заболеваний или отклонений в состоянии 
здоровья в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего 
и последующего поколений. У лиц с повышенной чувствительностью 
воздействие вредного вещества даже на уровне ПДК может нарушить 
состояние здоровья. 
Предельно допустимый уровень (ПДУ) – законодательно утвержденная верхняя граница уровня факторов, при воздействии которых 
на организм периодически или в течение всей жизни не возникает заболеваний или изменений состояния здоровья сразу или в отдаленные 
сроки жизни настоящего и последующих поколений. 
Для каждого конкретного воздействующего фактора и каждого 
конкретного рода деятельности человека утверждаются свои предельно допустимые уровни. В том случае, когда ПДУ законодательно не 
определен, используются так называемые «ориентировочные безопасные уровни воздействия», отличающиеся от норм ПДУ юридической 
силой. 
Санитарные нормативы упомянутых выше понятий служат юридической основой при проектировании, строительстве и эксплуатации 
промышленных предприятий, планировке и застройке жилья, создании 
и применении индивидуальных средств защиты. 

Эти нормы регламентируются в соответствии с государственными стандартами, СНиПами и СаНПиНами и являются обязательными для исполнения всеми юридическими и физическими лицами.  
Нормативы – это составная часть санитарного законодательства 
и основа предупредительного и текущего санитарного надзора, а 
также критерий эффективности разрабатываемых и проводимых 
оздоровительных мероприятий по созданию безопасных условий 
среды обитания. 
Все опасные и вредные производственные факторы по характеру 
своего происхождения подразделяют: 
 на порождаемые физическими свойствами и характеристиками 
состояния материальных объектов производственной среды; 
 порождаемые химическими и физико-химическими свойствами 
используемых или находящихся в рабочей зоне веществ и материалов; 
 порождаемые биологическими свойствами микроорганизмов, 
находящихся в биообъектах и (или) загрязняющих материальные объекты производственной среды: 
 порождаемые поведенческими реакциями и защитными механизмами живых существ (укусы, ужаливания, выброс ядовитых или 
иных защитных веществ и т. п.); 
 порождаемые социально-экономическими и организационноуправленческими условиями выполнения трудовой деятельности (плохая организация работ, низкая культура безопасности и т. п.); 
 порождаемые психическими и физиологическими свойствами и 
особенностями человеческого организма и личности работающего 
(плохое самочувствие работника, нахождение работника в состоянии 
алкогольного, наркотического или токсического опьянения, потеря 
концентрации внимания работниками и т. п.). 
Границы между всеми производственными факторами часто не 
существует. В качестве примера рассмотрим воздействие расплавленного металла на работника. Если человек попадает под его непосредственное воздействие, то это приводит к тяжелой травме (термический 
ожог) и может закончиться смертью пострадавшего. В этом случае 
воздействие расплавленного металла на работника является опасным 
производственным фактором. Если же человек, постоянно работая с 
металлом, находится под действием лучистой теплоты, излучаемой 
расплавленным металлом, то под влиянием облучения в организме 
происходят биохимические сдвиги, нарушается деятельность сердечно-сосудистой и нервной системы. Кроме того, длительное воздей

ствие инфракрасных лучей вредно влияет на органы зрения – приводит 
к помутнению хрусталика. Таким образом, воздействие лучистой теплоты от расплавленного металла на организм работника является вредным производственным фактором.  
Средства индивидуальной защиты (СИЗ) и спецодежда помогут избежать воздействия многих из перечисленных факторов. Далее некоторые из них будут рассмотрены более подробно.  

1.1.1. ПОВЫШЕННАЯ ТЕМПЕРАТУРА. ОГОНЬ 

Под горением понимают химическую реакцию окисления, сопровождающуюся выделением теплоты и света. Окислителями могут быть 
кислород, фтор, бром, йод, окиси азота и другие. Кроме того, необходимо, чтобы горючее вещество было нагрето до определенной температуры и находилось в определенном количественном соотношении с 
окислителем. 
Огонь – интенсивный процесс окисления, сопровождающийся 
излучением в видимом диапазоне и выделением тепловой энергии. 
Сам по себе огонь приносит больше пользы, чем вреда. Однако при 
отсутствии контроля над ним он способен нанести вред. Для неконтролируемого горения был введен специальный термин – пожар. 
Пожар определяется как горение вне специального очага, которое 
не контролируется и может привести к массовому поражению и гибели людей, а также к нанесению экологического, материального и 
другого вреда. 
Любой пожар сопровождается проявлением опасных факторов. 
Опасный фактор пожара – фактор, воздействие которого приводит к 
травме, отравлению или гибели человека, а также к материальному 
ущербу. Примеры таких факторов приведены на рис. 3. 
Процесс возникновения горения подразделяется на несколько этапов: вспышка, возгорание, воспламенение, самовозгорание, самовоспламенение. 
Вспышка определяется быстрым сгоранием горючей смеси, не сопровождающимся образованием сжатых газов. 
По температуре вспышки горючие жидкости подразделяются на 
два класса: 
1) жидкости с 
всп
61 °C
t

 в закрытом тигле или в открытом с 

всп
65 °C
t

 (бензин, этиловый спирт, ацетон, нитроэмали и т. д.) – 
легковоспламеняющиеся жидкости; 

2) жидкости с 
всп
61 °C
t

 в закрытом тигле или в открытом  
с всп
65 °C
t

 (масло, мазут, формалин и подобные) – горючие жидкости. 
 

Первичные опасные факторы пожара 

Пламя  
и искры 

Повышенная 
температура 

Токсичные 
продукты 
горения 

Высокая 
концентрация 
углекислого 
газа и др. 

Дым 
Низкая 
концентрация 
кислорода 

Осколки, части 
разрушившихся 
аппаратов 

Опасные 
вещества  
и материалы 
из 
разрушенных 
аппаратов 

Электрический 
ток 

Опасные 
факторы взрыва, 
произошедшего 
в результате 
пожара 

Огнетушащие 
вещества  
и др. 

Вторичные опасные факторы пожара 

 
Рис. 3. Первичные и вторичные опасные факторы пожара 

Возгорание – это возникновение горения под воздействием источника зажигания. Под воспламенением понимают возгорание, сопровождающееся появлением пламени.  
Самовозгоранием называется явление резкого увеличения скорости 
экзотермических реакций, приводящее к возникновению горения веществ (материала, смеси) при отсутствии источника зажигания. Самовоспламенение является самовозгоранием, сопровождающимся появлением пламени. 
На рис. 4 показан обобщенный процесс горения большинства веществ. 
К основным показателям пожарной опасности относят температуру 
самовоспламенения и концентрационные пределы воспламенения.  
Первым показателем является температура самовоспламенения. 
Она характеризуется минимальной температурой вещества, при которой резко увеличивается скорость экзотермических реакций, что заканчивается возникновением пламенного горения.  

Подвод тепла 

Окисление 

Твердые 
вещества 

Жидкие 
вещества 

Газы 

Самовозгорание 

Плавление 
Испарение 

Горение 

 
Рис. 4. Процесс горения различных веществ 

Температура воспламенения – температура горения вещества, при 
которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое 
горение. 
К горючим веществам относятся такие вещества, которые при 
воспламенении посторонним источником и после его удаления продолжают гореть. К таким материалам можно отнести древесину, целлюлозу, пластмассу, битум и др. Из горючих газов и пыли образуются 
горючие смеси при любой температуре, в то время как горючие твердые вещества и жидкости могут образовывать горючие смеси только 
при определенных температурах. 
К трудногорючим веществам относятся такие, которые неспособны распространять пламя и горят лишь в месте воздействия источника зажигания. Например: асфальтобетон, гипсокартон, стекловолокно и др. 
К негорючим относятся вещества, не воспламеняющиеся даже при 
воздействии достаточно мощных источников зажигания. Например, 
камень, бетон, железобетон. 
Второй основной показатель пожарной опасности – это концентрационные пределы воспламенения горючего вещества. Минимальная