A személyi levegőmintavevő (személyi mintavevő) egy hordható eszköz a légzési zónában [1] , amely szennyezett légkörben dolgozik.
A káros anyagok túlzott koncentrációban történő belélegzése növeli a foglalkozási betegségek kialakulásának kockázatát (beleértve a gyógyíthatatlan és visszafordíthatatlanokat is: pneumokoniózis - szilikózis és antracózis stb.). A légzési zónában a káros anyagok koncentrációjának helyes felméréséhez rendszeres és szisztematikus méréseket kell végezni. Számos vizsgálat eredménye azonban kimutatta, hogy a légzési zónában (az arc közelében) a káros anyagok koncentrációjának pillanatnyi értéke és átlagos eltolódási értéke is jelentősen eltérhet a légzőrendszertől mindössze 2-3 méteres távolságban mért koncentrációtól. a dolgozó az anyagok térbeli koncentrációjának változékonysága miatt. Ez késztette a nem helyhez kötött hordható berendezések kifejlesztését a légzési zónában történő levegőmintavételhez. A belélegzett levegőszennyezés helyes mérése lehetővé teszi annak pontos meghatározását, hogy a munkaterület levegőjében a káros anyagok maximális megengedett koncentrációjának (MAC) értékét túllépik-e, és ha túllépik, akkor helyesen. hogy válasszon egy meglehetősen hatékony egyéni légzésvédelmi eszközt (PPE).
Általánosan elfogadott, hogy azokban az esetekben, amikor a káros anyagok emberre gyakorolt hatása például belégzéskor egy bizonyos „határérték” alá csökken, a foglalkozási megbetegedések kialakulásának kockázata elhanyagolhatóvá válik. Az Orosz Föderációban (korábban a Szovjetunióban) a levegőben lévő káros anyagok koncentrációjának ilyen értékeit MAC -nak nevezik , az Egyesült Államokban - PEL ( OSHA ), REL ( NIOSH ), TWA (ACGIH); az Egyesült Királyságban - OEL stb. Az értékeket tudományosan alátámasztják a munkavállalók mérgezési eseteinek tanulmányozása, az embereken és állatokon végzett kísérletek stb., és a munkahelyi biztonságot és egészségvédelmet szabályozó nemzeti jogszabályok rögzítik . A munkáltató köteles olyan munkakörülményeket biztosítani, amelyek mellett a káros anyagok koncentrációja nem haladja meg az MPCrz-t, ami ennek mérésével jár (és ha az MPCrz túllépését nem lehet elkerülni, köteles a munkavállalókat megfelelően hatékony egyéni légzésvédelemmel ellátni). berendezések a kiválasztásra és használatukra megállapított követelményeknek megfelelően ) . De a levegőben lévő káros anyagok koncentrációja térben (és időben) változó lehet, mérését úgy kell elvégezni, hogy ezt figyelembe vegyük. A munkahelyi levegőben lévő káros anyagok koncentrációjának rögzített berendezésekkel történő mérése a valóstól többszörösen eltérő eredményt adhat.
1957-ben készültek el az első sikeres személyi mintavevők elektromos szivattyúval és galvanikus áramforrással [3] [4] az AERE [2] nukleáris központjában Harvelben ( Nagy-Britannia ) . A készülék elektromos biciklilámpa házban kapott helyet, és egy akkumulátor egy hét munkához (napi 1 műszak) elég volt. Ennek az eszköznek a tesztje objektíven kimutatta, hogy a káros anyagok átlagos koncentrációja a dolgozó légzési zónájában például 41-szer magasabb lehet, mint attól 2-3 méter távolságra (álló mérő használatakor).
| + A radioaktív részecskék koncentrációinak aránya: személyi mintavevővel mérve az álló mintavevővel mért koncentrációhoz ( 4 hónapos mérés átlagértékei ), 1966 | A mérés helye | A sugárzás típusa | Koncentrációs arány - átlagértékek |
|---|---|---|---|
| Aktív munkaterület | Alpha | 0.7
4.1 | |
| A fertőtlenítés területe | Alpha | 2.7
41 |
Robert Sherwood Harvelnél kapott eredményei ösztönözték az ilyen eszközök fejlesztését és alkalmazását, valamint olyan tanulmányokat, amelyek a helyhez kötött és személyes mintavevők mérési eredményeit hasonlították össze. A NIOSH dokumentum [5] áttekintette azokat a hasonló vizsgálatokat, amelyekben egyidejűleg mértek koncentrációkat a légzési zónában személyi mintavevővel és a munkazóna levegőjében álló mintavevővel. Megmutatták, hogy:
Ezért a jogilag nem kötelező erejű dokumentum [5] készítői azt javasolták, hogy a munkavállalók légszennyezettségnek való kitettségét kizárólag a légzési zóna levegőjének mintavételével mérjék. Ez pedig sok esetben személyes mintavevő használata nélkül lehetetlen ( ha a munkavállaló munka közben nagy távolságokat tesz meg stb. ). Ennek a dokumentumnak az ajánlásait a veszélyes anyagokkal való munkavégzés során alkalmazott munkavédelmi szabványok kidolgozásakor használták fel, amelyek jogilag kötelezőek a munkáltatóra nézve ( ólom [6] , azbeszt [7] stb., valamint a munkavédelmi felügyelőknek szóló utasítások ( OSHA ) , amely megköveteli a dolgozók légszennyezettségnek való kitettségét csak személyes mintavevőkkel mérni [8] .
Az Egyesült Államok munkavédelmi felügyelői (OSHA) által az 1979-2013 közötti időszakban végzett ~1,5 millió mérésből a mérések 78,4%-át személyi mintavevők végezték [9] .
Különféle módokon lehet meghatározni a szűrőn lerakódott por koncentrációját, amelyet tömegmérés vagy megfelelő kémiai elemzés követ ; a detektoron átpumpált poros levegő optikai tulajdonságainak mérése stb. [11] . A gázok felfogására a szennyezett levegő szorbensen vagy például egy gáznemű szennyezőanyaggal (például formaldehiddel [12] ) reakcióba lépő vegyi anyag oldatát lehet használni. A személyes mintavevőknek könnyűnek és nem feltűnőnek kell lenniük, ezért a levegőben lévő anyagok koncentrációjának meghatározására rendelkezésre álló módszereknek csak egy része alkalmazható rájuk.
A legelterjedtebbek a mintavevő készülékek, amelyekben a szennyezett levegőt szivattyú segítségével kényszerítik a csapdázó közegen keresztül a káros anyagok felfogására. Általában akkumulátoros szivattyúkat használnak . A készülék egy, két vagy több csatornás lehet, a légáramlás általában állítható és elérheti a 20 l/perc értéket. A koncentráció (a káros anyag mennyiségének a levegő térfogatához viszonyított aránya) helyes meghatározásához pontosan ismerni kell a mérés során a csapdával átpumpált levegő mennyiségét. A mintavevőn áthaladó levegőáramlás megváltozhat például az aeroszolszűrő ellenállásának növekedése (ha a mérés során szennyeződött) és az akkumulátor lemerülése miatt. Ezért a 20. század második felében mind a mérés megkezdése előtt, mind a mérés után megpróbálták kalibrálni a műszereket, és az egymást követő mérések során a műszak elején és végén is elvégezhető volt a kalibrálás. . A levegő áramlásának mérésére például buborékos áramlásmérőket ( buborékos áramlásmérőket ) lehet használni. Később a szivattyúegységbe kis térfogatárammérőket ( rotamétereket ) építettek, amelyek lehetővé tették az állandó légáramlás fenntartását közvetlenül üzem közben, a készülék kikapcsolása nélkül.
A csapdázási közeg eltérő lehet, és a szennyezés típusától függ. Az aeroszolok rögzítésére aeroszolszűrők és membránok használhatók. Membránok használatakor pásztázó elektronmikroszkóp segítségével meghatározható a részecskék alakja és mérete. Ha kémiai analízist kell végezni a por összetételének meghatározására, az analízis eredményét befolyásolhatja magában a szűrő/membrán anyagában lévő analitok jelenléte - gyártási háttérszennyezés. Ilyen esetekben az egyáltalán nem használt szűrők elemezhetők, és a mért átlagos háttérszennyezettséget levonják a por ülepedt szűrők elemzéséből kapott értékből [13] .
Impaktorok segítségével meghatározható az aeroszol részecskék méreteloszlása . Ezekben az eszközökben a levegő áthalad a különböző átmérőjű fúvókákon (először a nagyokon, majd a kicsikön), és a keletkező sugarak ütköznek a szubsztrátummal. Minél nagyobb az aeroszol részecske és minél kisebb a lyuk átmérője, annál nagyobb a tehetetlenségi tulajdonságai, és annál nagyobb az ütközés és az aljzaton való leülepedés valószínűsége. A különböző átmérőjű furatok utáni aljzatok portartalmának összehasonlítása lehetővé teszi a különböző szemcseméret-tartományú porfrakciók becslését. Hogy a por ne pattanjon le az aljzatról, egy "ragadós" bevonatot lehet rá felvinni. Ha a részecskék nagyok és törékenyek, akkor az ütközés során tönkremehet, ami torzítja a mérési eredményt.
Az iparosodott országok munkavédelmi szabványai sok esetben korlátozzák az ipari vállalkozások levegőjében az oldhatatlan por koncentrációját nem minden részecskére, hanem csak a kis részecskékre (belélegezhető frakcióra), amelyek belélegezve mélyen behatolhatnak a tüdőbe és leülepedhetnek. az alveolusok , maximális egészségkárosodást okozva. A por légúti koncentrációjának mérésére előszűrőket lehet használni, amelyek nagy részecskéket, például ~10 mm átmérőjű kis ciklonokat választanak le. A mérések kimutatták, hogy a légáramlás ingadozása [14] (dugattyús mintavevő szivattyúk használatakor) befolyásolhatja a mérések hatékonyságát [15] .
A gáznemű szennyeződések felfogására használható aktív szén cső , impinger, buborékoló stb .. Az ütköző egy olyan edény, amelynek fúvókája a csapdázófolyadék felületére irányul. Szennyezett levegősugár és speciális folyadék találkozásánál tömegátadás léphet fel , és a folyadékban lévő szennyező gáz mennyiségének, vagy a szennyező gázzal reagáló (folyadékban oldott) speciálisan kiválasztott kémiai reagens mennyiségének mérése, lehetővé teszi a gáznemű káros anyagok mennyiségének meghatározását a szivattyúzott levegőben.
A bioaeroszolok befogásánál hasonló problémák merülnek fel, mint a szilárd nagy, törékeny részecskék befogásánál: a lerakódó felülettel (szilárd vagy folyékony) való ütközés elpusztíthatja vagy elpusztíthatja a mikroorganizmust, ami rontja a mérési eredmények minőségét [16] .
A szivattyús mintavevők súlyának, bonyolultságának és karbantartási költségeinek csökkentésére irányuló kísérletként passzív mintavevőket fejlesztettek ki [17] . Ez utóbbiak befogására káros gázmolekulák diffúzióját használják fel, és nincs mozgó alkatrészük. Egy anyag molekuláinak térbeli koncentrációjának különbségével az utóbbi molekulái a diffúzió miatt a csökkenő koncentráció irányába kezdenek el mozogni. Ha egy csapdázóközeget (például aktív szenet) szennyezett légkörbe helyezünk, akkor a közelében lévő molekulák koncentrációja csökken, és új molekulák kezdenek el mozogni a csapdázóközeg felé. Ha ez a közeg egy nyitott lyukkal ellátott tartályban van (például egy hengeres, gázáteresztő, ellentétes végű doboz alján), akkor a tartály paramétereinek, diffúziós sebességének és a befogott molekulák tömegének ismeretében ( a csapdázóközeg elemzése után) lehetséges a megfelelő koncentráció kiszámítása a furat előtt.
Szerkezetileg az ilyen mintavevők rendkívül egyszerűek. Ez lehet egy kis könnyű, hengeres doboz, amelynek átmérője általában nagyobb, mint a magasság, amelynek alján például aktív szén található. A tartály a gallér közelében van rögzítve, például ruhacsipeszekkel, és nem zavarja a munkát. A 20. század második felében, a passzív mintavevők gyártásának és használatának megkezdése előtt kifejlesztették és alkalmazták elődeik, a gázkoncentráció-mutatókat. Ilyenek lehetnek például speciálisan elkészített impregnált papírlapok, amelyek színe megváltozott, amikor az impregnáló vegyszer reakcióba lép a levegőben lévő gáznemű szennyeződésekkel. A ruházatra indikátorokat helyeztek, amelyek megkönnyítették a káros gázoknak való túlzott kitettség eseteinek azonosítását.
A passzív mintavevők mérési pontosságát befolyásolhatja a környezeti levegő mozgásának megléte vagy hiánya, ami befolyásolja a gázkoncentrációt a nyílás közelében, és (ha nem jól tervezték) befolyásolhatja a molekulák mozgását az eszközön belül. Úgy gondolják, hogy a szivattyús mintavevők mérési pontossága nagyobb, és az OSHA ellenőrei még nem kezdték el passzív mintavevőket használni a munkahelyi ellenőrző mérések során [8] .
A Szovjetunióban olyan tanulmányokat végeztek, amelyek kimutatták a passzív diffúziós mintavétel lehetőségét a beltéri légszennyezettség meghatározására [18] ; az Orosz Föderációban pedig kidolgozták a passzív mintavevőkre vonatkozó követelményeket [19] [20] .
A fent ismertetett eszközök lehetővé teszik a káros anyagok koncentrációjának meghatározását, de csak a mérés befejezése után (a csapdázóközeg elemzése után). Ez megnehezíti a munkakörülmények gyors felmérését és túlzott expozíció esetén a korrekciót. Ezért a NIOSH szakértői egy személyi pormérő létrehozásán dolgoztak bányászok számára, amely képes mérni a por tömegkoncentrációját a légzési zónában [21] . A porgyűjtő személyi porfigyelőben (PDM) a levegőt egy érzékeny elemen - egy aeroszolszűrővel ellátott hengeren - keresztül pumpálják. Ahogy a por felhalmozódik a szűrőn, a tömege megváltozik, ami befolyásolja az érzékelő elem természetes frekvenciáját. A rezgések gyakoriságának változásának pontos mérése lehetővé teszi a por tömegének meghatározását, és nemcsak a koncentráció aktuális értékének kiszámítását, hanem a por "dózis" koncentrációjának kiszámítását is a műszak kezdetétől. A gyógyíthatatlan pneumokoniózis előfordulásának csökkentése érdekében a készüléket széles körben tervezik alkalmazni az Egyesült Államok szénbányáiban [22] . 2016 februárja óta a belélegezhető szénpor MPC-értékei 2-ről 1,5 mg/m3-re csökkentek, és a törvény kötelezi a munkáltatót új eszközök használatára (a költség 2016-ban kb. 27 000 USD) minden legporosabb munkahelyen [ 23] .
A készülék hátránya, hogy elvileg nem teszi lehetővé a por kémiai összetételének ( a kvarc arányának ) legalábbis valós időben történő meghatározását. A kvarc hatásának meghatározásához szükséges az összegyűlt por elemzése és a mérési eredmények újraszámítása.
A készülék egy lámpával ellátott bányászsisakba van beépítve, és maguk a bányászok szerint is kényelmesebb, mint egy szabványos mérőrendszer.
Hasonlóságok vannak a szűrőbetétes légzőkészülékek és a személyes mintavevők között:
Ezért a légzőkészülék szűrője által visszatartott káros anyag mennyiségének elemzése (a részecskeszűrőn [24] lévő por tömege és a gázálarcszűrőben lévő gáz mennyisége) lehetővé teszi a káros anyag mennyiségének becslését személyi védőfelszerelés nélkül végzett munka során a légzőrendszerbe kerülhet. Jelentős különbség van a személyi mintavevő és a légzőkészülék között - az első állandó légáramlással rendelkezik, és mérhető, ami lehetővé teszi az átlagos koncentráció meghatározását a méréshez; a második pedig nem állandó, és általában nem is mérik, ami nem teszi lehetővé a koncentráció meghatározását. A foglalkozási megbetegedések kialakulásának kockázatát azonban sokszor nem annyira a koncentráció, mint inkább a dózis, a szervezetbe került káros anyagok összmennyisége határozza meg. A személyi mintavevő pedig nem méri az adagot – csak akkor lehet hozzávetőlegesen kiszámítani, ha a dolgozó levegőbeszívása megbecsülhető. [25]-ben javasolták egy áramlásmérő felszerelését a szűrő és a maszk közé ennek a hátránynak a kiküszöbölésére.
A légzésvédő szűrő mérését a [26] írja le, mint a bányászok légzőszerveinek porterhelésének meghatározására szolgáló módszert. A mérési eredmények és a valós értékek közötti különbség figyelembevételére (megkísérelésére) a légzőkészülék munkavégzés közbeni használatának arányára vonatkozó információkat használtuk fel.
[27]-ben javasolták hagyományos gázálarc használatát a radon koncentrációjának meghatározására .
A légzőmaszk használatának a légszennyezettség felmérésére szolgáló eszközének hátránya, hogy a közérzetre és a teljesítményre gyakorolt káros hatások miatt nem ritka, hogy a dolgozók szennyezett légkörben leveszik a maszkjukat. Ez a levegőszennyezés és a munkavállalók kitettségének alulbecsléséhez vezethet.
A Szovjetunióban a szabvány [28] csak a légzési zónában írta elő a légszennyezettséget, és az amerikaihoz hasonló definíciót adott ennek a fogalomnak. Ez a követelmény megmaradt a későbbi szovjet szabványban is [29] (Egyik dokumentum sem tartalmaz hivatkozást más dokumentumokra, amelyek alapján megállapítható lenne, hogy ezek az ajánlások mire épülnek. De sok helyen nagyon hasonlítanak a kidolgozás alapjául szolgáló amerikai dokumentumhoz. az egyes veszélyes anyagokra vonatkozó munkabiztonsági szabványokban az ellenőrök által végzett koncentrációmérések követelményei és a munkáltatói követelmények az Egyesült Államokban).
Az újabb dokumentumokban [30] [31] , amelyek használata kötelező (a munkahelyek tanúsításánál, vagy a munkakörülmények speciális felmérésénél felhasználható eredmény eléréséhez) nincs ilyen egyértelműség, és van nincs meghatározva a "légzési zóna" kifejezés. A dokumentumok lehetővé teszik a munkaterület levegőjében, a munkavállalótól távol eső mérések végzését, és ezek felhasználásával a veszélyességi osztályok és a MAC túllépés meglétének meghatározását.
1.8. A munkaterület levegőjének szabályozása érdekében a levegőmintavételt a munkavállaló légzési zónájában vagy a hozzá legközelebbi levegőbeszívó berendezéssel kell végezni ( állva végzett munka esetén a padlótól / munkaállványtól 1,5 m magasságban és 1 m magasságban). ülve dolgozik ). Ha a munkahely nem állandó, a mintavétel a munkaterület azon pontjain történik , ahol a munkavállaló a műszak alatt tartózkodik.
1.9. A mintavevő eszközök a munkaterület rögzített pontjain helyezhetők el (helyhez kötött módszer) , vagy közvetlenül a dolgozó ruházatára rögzíthetők (személyes megfigyelés). A helyhez kötött mintavételi módszert főként a következő problémák megoldására használják:
…
- a káros anyagok maximális megengedett koncentrációjának való megfelelésének meghatározása, valamint az átlagos műszakos MPC-k - azokban az esetekben, amikor a munkavállaló a munkavégzést (a műszakidő legalább 75%-ában) a munkaidőben végzi. állandó munkahely.
Javasoljuk, hogy a káros anyagok koncentrációjának személyes megfigyelését a dolgozók légzőzónájában főként használják annak megállapítására, hogy a tényleges szint megfelel-e az átlagos műszakos MPC-nek olyan esetekben, amikor a munkavállaló a munkavégzést nem a munkaidőben végzi. - állandó munkahelyek.
(9. melléklet (Kötelező) A munkaterület levegőjének károsanyag-tartalmának megszervezésére és ellenőrzésére vonatkozó általános módszertani követelmények [30]
A mintavétel a munkalevegő- beszívó berendezés légzési zónájában vagy ahhoz a lehető legközelebb történik (állva végzett munka esetén a munkaállvány padlójától 1,5 m magasságban, ülő munkavégzés esetén 1,0 m magasságban). — 4.2. Javaslatok a levegő-mintavételi módszer kiválasztásához a szennyezőanyag higiéniailag jelentős jellemzőinek figyelembevételével [31]
8.4.3. Munkahelyeken a porkoncentrációt a légzési zónában , vagy ha ilyen mintavétel nem lehetséges, a levegőbeszívó berendezéssel ahhoz a lehető legközelebb kell mérni ( állva végzett munka esetén a padlótól 1,5 m magasságban, és 1,0 m magasságban). ülve dolgozik). [32]
A szabvány [33] egyszerűen nem határozza meg, hogy melyik mintavételi módszert kell alkalmazni: „… a porrészecskék mintavétele személyes vagy helyhez kötött mintavevő készülékkel történik” (5. oldal).
A levegőmintavétel azonban csak egy része a levegőben lévő káros anyagok koncentrációjának mérésének. A kiválasztott minták analízisére a Szovjetunióban és az Orosz Föderációban jóváhagyott módszerek előírhatják olyan berendezések alkalmazását, amelyek nem használhatók személyes mintavevő szivattyúval együtt a munkavállalóra helyezve (például törékeny üvegedények reagensoldatokkal, stb.) Ezért a Szovjetunióban és az Orosz Föderációban sokkal ritkábban használtak személyi mintavevőket, mint Nyugaton, és ez a mért káros anyagok koncentrációjának a valóshoz képest alulbecsüléséhez vezethet.
A belélegzett levegőben mért káros anyagok koncentrációjának potenciális alulbecslése a valóshoz viszonyítva a következőkhöz vezethet [34] :
Új szabványokat dolgoztak ki a személyes mintavevőkre és azok használatára vonatkozóan [36] .
A légzési zónában a káros anyagok koncentrációjának mérése arra ösztönözte a nyugati szakértőket, hogy olyan védekezési módszereket dolgozzanak ki a légszennyezés belélegzése ellen, amelyek nem igénylik a káros anyagok koncentrációjának csökkentését az egész helyiségben (ha ez lehetetlen vagy nehezen kivitelezhető). - légzuhanyok [37] [38] [39] stb. P.
NIOSH személyi mintavevő (bioaeroszol koncentráció meghatározása)
Szétszerelt ciklon ( nagy porszemcsék leválasztására szolgál a finom belélegezhető por koncentrációjának mérésekor )
Ciklon, felfogja a durva port az aeroszolszűrő előtt
Mintavevő szivattyú kalibráló berendezés
Szorbens cső a gázkoncentráció mérésére
Impinger (bal) és buborékoló (jobb)
Aeroszol szűrőkazetta, kilátás a levegőbemenet oldaláról