Aerozole występujące w środowisku pracy
Aerozole występujące w środowisku pracy
1. CELE ROZDZIAŁU
Celem rozdziału jest przekazanie
użytkownikowi wiedzy dotyczącej zagadnień:
• źródła emisji aerozoli przemysłowych,
• szkodliwego działania aerozoli przemysłowych na
człowieka,
• metody określania właściwości zanieczyszczeń
stałych i ciekłych występujących w środowisku
pracy,
• uregulowań prawnych obejmujących najwyższe
dopuszczalne stężenia aerozoli w środowisku
pracy,
• zapobiegania skutkom narażenia na aerozole
występujące w środowisku pracy.
DEFINICJE
Aerozol -
układ dwu- lub trójfazowy, składający się z gazowej
fazy rozpraszającej oraz stałej lub ciekłej albo stałej i ciekłej fazy
rozproszonej spełniający warunek stabilności, tzn. istniejący w czasie,
którym bierze on udział w rozpatrywanym procesie. [1,2,3]
Pył -
zbiór cząstek ciała stałego, sedymentujących pod wpływem
sił ciężkości, które mogą przez pewien czas pozostawać w stanie
zawieszonym w gazowej fazie rozpraszającej
.
Emisja pyłu -
masa pyłu emitowana ze źródła pylenia w jednostce
czasu, w g/s.
Stężenie pyłu -
masa (liczba) cząstek ciała stałego w jednostce
objętości gazu, w g/m
3
(w Z/m
3
).
Najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS) -
najwyższe
stężenie czynnika szkodliwego dla zdrowia w powietrzu, ustalone jako
wartość średnia ważona, którego oddziaływanie na pracownika w
ciągu 8-godzinnego dobowego i 42-godzinnego wymiaru czasu pracy
przez cały okres jego aktywności zawodowej nie powinno
spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie
zdrowia jego przyszłych pokoleń.
Filtr aerozolu -
urządzenie, w którym zachodzi osadzanie
cząstek fazy rozproszonej aerozolu w materiale (medium) porowatym.
DEFINICJE cd.
Środki ochrony zbiorowej przed zapyleniem -
środki głównie w postaci urządzeń technicznych
specjalnie stosowanych w maszynach i urządzeniach,
budynkach oraz innych strukturach technicznych w
celu ochrony ludzi przed zapyleniem, którego nie
można wyeliminować lub w wystarczający sposób
ograniczyć rozwiązaniami konstrukcyjnymi.
Środki ochrony indywidualnej przed
zapyleniem - wszelkie środki przeznaczone do
stosowania przez pracownika w celu jego ochrony
przed zapyleniem.
Aerozole przemysłowe są jednym z podstawowych zagrożeń występujących w
środowisku pracy. Według danych GUS w 1997 roku w warunkach narażenia na
ich szkodliwe działanie pracowało w przemyśle około 182 000 pracowników.
Działanie aerozoli przemysłowych na organizm ludzki może być przyczyną
mechanicznego uszkodzenia błon śluzowych lub skóry, choroby uczuleniowej,
pylicy płuc, a także choroby nowotworowej, Zmniejszenie ryzyka zagrożenia
chorobami zawodowymi, wynikającymi z narażenia na aerozole przemysłowe, jest
zatem jednym z ważniejszych zagadnień związanych z zapewnieniem
bezpieczeństwa pracy.
Ochrona pracowników przed szkodliwym działaniem aerozoli przemysłowych
wymaga:
•• określenia rodzaju, stężenia i innych podstawowych parametrów aerozoli
emitowanych do pomieszczenia pracy,
•• dokonania oceny narażenia pracowników na szkodliwe działanie aerozoli
występujących w środowisku pracy,
•• zastosowania odpowiednich środków ochrony zbiorowej (urządzeń
wentylacyjnych wyposażonych w filtry powietrza), umożliwiających eliminację
zanieczyszczeń powietrza za środowiska pracy.
W przypadku, gdy zastosowanie środków ochrony zbiorowej przed zapyleniem nie
zapewnienia wymaganej czystości powietrza w pomieszczeniu pracy, na
podstawie porównania wartości stężeń aerozoli występujących w strefie
oddychania pracowników, z wartościami ich najwyższych dopuszczalnych stężeń
(NDS), przeprowadzany jest dobór środków ochrony układu oddechowego,
adekwatnych do rodzaju występujących w środowisku pracy aerozoli.
AEROZOLE EMITOWANE NA STANOWISKACH
PRACY
Emitowane na stanowiskach pracy aerozole, w zależności od
rodzaju
fazy
rozproszonej
i
zastosowanego
procesu
technologicznego, charakteryzują się różnymi własnościami .
Podstawę zarówno do oceny stopnia narażenia organizmu
ludzkiego, jak i do doboru środków ochrony zbiorowej i
indywidualnej stanowią takie ich podstawowe parametry jak:
stężenie, wymiary i kształt cząstek,
skład chemiczny i struktura krystaliczna,
właściwości wybuchowe,
ładunek elektrostatyczny.
Źródłami emisji aerozoli przemysłowych w pomieszczeniach
pracy mogą być:
procesy technologiczne
zatrudniony personel,
powietrze doprowadzane z zewnątrz przez instalację
wentylacji nawiewnej lub napływające wskutek infiltracji.
4. AEROZOLE EMITOWANE NA STANOWISKACH
PRACY cd.
Głównymi emitorami aerozoli w pomieszczeniach pracy są procesy
technologiczne, w których w zależności od rodzaju procesu, może
następować emisja aerozoli stałych (pyłów) lub aerozoli ciekłych (mgieł)
oraz zanieczyszczeń gazowych.
Skład ziarnowy cząstek emitowanych na stanowiskach pracy zależy od
sposobu ich powstawania. Cząstki wytworzone w wyniku rozdrobnienia, np.
w procesie mielenia, szlifowania, kruszenia ciał stałych, które zostają w
tych procesach rozproszone i zawieszone w powietrzu, tworzą najczęściej
aerozol polidyspersyjny (zawierający cząstki o różnych wymiarach). Cząstki
powstające na drodze zestalenia się par metali lub innych związków,
mających w temperaturze pokojowej postać ciała stałego, są fazą
rozproszoną regularnych cząstek i tworzą z powietrzem aerozol
monodyspersyjny (zawierający cząstki o jednakowych wymiarach).
AEROZOLE EMITOWANE NA STANOWISKACH
PRACY cd.
W czasie procesu produkcyjnego w otaczającym powietrzu najczęściej występują
cząstki o różnych wymiarach (aerozol polidyspersyjny). O utrzymywaniu się
cząstek w stanie zawiesiny, jeżeli pominąć ruchy ośrodka, w którym są zawieszone,
decyduje poza wymiarem także ich kształt oraz ciężar właściwy. Na ogół za dolną
granicę wymiarów cząstek fazy rozproszonej aerozolu można przyjąć wielkości
charakterystyczne dla rozdrobnienia subkoloidalnego, a więc rzędu 0,002 µm.
Górną granicę wymiarów cząstek określa szybkość ich opadania w nieruchomym
powietrzu. W zależności od własności fazy rozproszonej, maksymalne wymiary
cząstek mogą się zatem wahać w dość szerokich granicach - od kilku do kilkuset
mikrometrów. Można jednak z dużym prawdopodobieństwem założyć, że
najczęściej wartość górnej granicznej wielkości cząstek fazy rozproszonej sięga
około 20 µm, a tylko w niektórych przypadkach cząstek włóknistych, o małym
ciężarze właściwym, np. bawełna, wełna, azbest, w powietrzu mogą znajdować się
cząstki o większych wymiarach, np. 50 i więcej mikrometrów. Proporcjonalnie
stanowią one jednak niewielki odsetek ogólnej liczby cząstek. Na rysunku 1
przedstawiono zakresy wymiarowe cząstek zanieczyszczeń występujących w
powietrzu.
Znacznie mniejsza ilość zanieczyszczeń jest wprowadzana do środowiska pracy
wraz z powietrzem doprowadzanym do pomieszczeń w wyniku działania wentylacji
lub występowania infiltracji i może być ona uzależniona od stopnia
zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego.
Pył przemysłowy
Pyłem przemysłowym nazywamy aerozol, którego fazę
rozproszoną stanowią cząstki stałe(ziarna), i którego źródłem
emisji są procesy produkcyjne.
Źródłami pyłów występujących w środowisku pracy najczęściej
są :
• pylenie powstające podczas wytwarzania produktów i
przemieszczania materiałów wykorzystywanych w procesie
technologicznym, gdzie pył jest produktem, materiałem lub składnikiem
produktu lub materiału (np. rozdrabnianie, mieszanie, dozowanie,
transport za pomocą różnych przenośników),
• pylenie powstające w wyniku stosowania materiałów pylistych
w procesach technologicznych, gdzie pył jest czynnikiem roboczym (np.
malowanie natryskowe, metalizacja, ochrona roślin, talkowanie,
grafitowanie),
• pylenie powstające jako uboczny skutek procesów
technologicznych (np. skrawanie materiałów kruchych, szlifowanie,
polerowanie, czyszczenie powierzchni pod powłoki ochronne, spawanie
i cięcie, spalanie, obróbka materiałów pylących, jak np. tkaniny),
• pylenie bezpośrednio nie związane z procesami
technologicznymi (np. zanieczyszczenie atmosfery, utlenianie),
• pylenie wtórne (np. pyły zalegające powierzchnie maszyn i
urządzeń, konstrukcji nośnych itp.).
Pył przemysłowy
Do najbardziej pyłotwórczych procesów technologicznych
należą: mielenie, kruszenie, przesiewanie, transport i
mieszanie ciał sypkich. Jednakże najwięcej pyłów wysoko
dyspersyjnych, najbardziej szkodliwych dla ludzi,
powstaje w trakcie ostrzenia, szlifowania oraz
polerowania. Podczas tych procesów ilość wydzielającego
się pyłu zależy od wielkości i rodzaju obrabianego
przedmiotu, rodzaju ściernicy, a także prędkości
obwodowej ściernicy oraz od rodzaju posuwu. Znaczny
wpływ na skład zanieczyszczeń ma twardość ściernicy i
materiału obrabianego przedmiotu. Na przykład pył
powstający przy ostrzeniu i szlifowaniu na ściernicach o
twardym spoiwie ceramicznym składa się w 90% z
obrabianego metalu,a tylko w 10% z materiału ściernicy.
Aerozole ciekłe emitowane w procesach
przemysłowych
Aerozolem ciekłym nazywamy układ koloidalny, w którym fazą
rozpraszającą jest powietrze, a fazą rozproszoną ciecz.
Źródła aerozoli ciekłych najczęściej występują podczas :
• rozpylania cieczy obróbkowych (w procesach obróbki ubytkowej),
• rozpylania cieczy smarujących,
• rozpylania cieczy w procesach nakładania powłok, zwalczania
szkodników itd,
• porywania przez gaz kropel cieczy w procesach przemieszczania
fazy ciekłej i gazowej.
Rozpylanie cieczy może być procesem pośrednim lub ostatecznym.
W
pierwszym
przypadku
rozpylana
ciecz
podlega
dalszym
przeobrażeniom (np. rozpylone paliwo), w drugim stanowi produkt
końcowy (np. rozpylona farba).
Najczęściej źródłem aerozoli ciekłych są procesy obróbki ubytkowej
metali, w których jako chłodziwo wykorzystywane są ciecze o niskiej
temperaturze parowania. Wysokie stężenia aerozoli ciekłych występują
zatem w pomieszczeniach, w których przeprowadzane jest szlifowanie,
toczenie w automatach tokarskich, frezowanie, i tym podobne procesy
przebiegające z użyciem chłodziw.
Aerozole ciekłe emitowane w procesach
przemysłowych cd.
Rodzaj i ilość aerozoli ciekłych powstających w czasie obróbki
skrawaniem zależą od wielu czynników, a w szczególności od:
• rodzaju maszyny i procesu obróbki,
• ilości i rodzaju chłodziwa,
• rodzaju i wielkości geometrycznych obrabianego materiału,
• rodzaju, wymiarów geometrycznych, usytuowania i prędkości
obwodowej tarczy ściernicy,
• stopnia obudowania maszyny.
Znaczne ilości aerozoli ciekłych są również emitowane w trakcie
malowania natryskowego zarówno na stanowiskach pracy, jak i w
kabinach lakierniczych. O wielkości emisji w tym procesie świadczy fakt,
że straty farby (a więc ilość mgły powstającej z tej farby) stanowi ok.25
- 35% ilości używanej do malowania. Jednocześnie z emisją aerozol i
ciekłych następuje emisja szkodliwych gazów,ponieważ rozcieńczona
farba zawiera 80 - 90% substancji lotnych.
Dymy spawalnicze
Spawanie jest procesem, w którym do środowiska pracy są
emitowane w postaci dymów zarówno szkodliwe pyły jak i gazy .
Intensywność emisji i skład dymów zależą od następujących
parametrów :
•rodzaju spawania,
•średnicy drutu lub elektrody,
•składu i grubości otuliny lub topnika,
•składu drutu lub elektrody,
•parametrów spawania (natężenia prądu, napięcia, długości łuku,
szybkości posuwu),
•rodzaju operacji spawania (łączenie, napawanie),
•wielkości zużycia i składu gazów osłonowych,
•składu spawanego metalu i temperatury spawania,
•obecności powłok ochronnych i ich składu (cynk, ołów, kadm)
•zanieczyszczeń na spawanym materiale (zabrudzenia, smary,
rozpuszczalniki, osiadłe pyły),
•kształtu spawanych wyrobów i intensywności prowadzenia robót
spawalniczych.
Dymy spawalnicze cd..
Podczas spawania działanie łuku na materiał spawany i
elektrodę, powoduje ich topienie i częściowe odparowania, co w
konsekwencji prowadzi do tworzenia się mieszaniny cząstek stałych
o dużym rozdrobnieniu. Pojedyncze cząstki stałe łączą się ze sobą w
większe skupiska pod wpływem działania sił magnetycznych. W
takiej postaci mają one zdolność przebywania przez dłuższy czas w
powietrzu .
W procesie spawania, w wyniku reakcji chemicznych, które
zachodzą w powietrzu pod wpływem wysokiej temperatury i
promieniowania łuku elektrycznego, powstają również
zanieczyszczenia gazowe. Do najczęściej występujących gazów
należą tlenki azotu, ozon i tlenek węgla. Oprócz wymienionych
gazów, w procesach spawania i cięcia metali mogą powstawać
również inne zanieczyszczenia gazowe, np. związki fluoru, chloru
oraz fosgen. Obecność na powierzchni spawanej zanieczyszczeń w
postaci olejów lub smarów powoduje powstanie toksycznych
węglowodorów aromatycznych.
Zanieczyszczenia emitowane w procesie
galwanizacji
Galwanizacja oraz wszelkie działania zmierzające do chemicznego
przygotowywania powierzchni elementów metalizowanych metodą
zanurzeniową, są procesami technologicznymi, w których do
środowiska pracy są emitowane znaczne ilości szkodliwych dla ludzi
zanieczyszczeń. Procesy te odbywają się w urządzeniach zwanych
wannami przemysłowymi, które zwykle nie są wyposażone w
obudowy. Otwarte powierzchnie kąpieli stanowią źródła emisji aerozoli
i gazów toksycznych, zanieczyszczających powietrze na stanowiskach
pracy.
Do
najczęściej
spotykanych
zanieczyszczeń
należą:
cyjanowodór, kwas chromowy, wodór, a przede wszystkim wszelkie
aerozole stosowanych elektrolitów. Ilość powstających w czasie
wykonywania pokryć galwanicznych zanieczyszczeń zależy od wielu
czynników, takich jak:.
- temperatura kąpieli,
- temperatura, wilgotność i prędkość powietrza w pomieszczeniu,
- własności fizyko-chemicznych kąpieli,
- intensywność prowadzenia procesu,
- prędkość powietrza w bezpośredniej strefie parowania.
Zanieczyszczenia emitowane w procesie
galwanizacji
Wydzielające się zanieczyszczenia są unoszone w strumieniach
konwekcyjnych i rozprzestrzeniają się w całym pomieszczeniu, a
szybkość ich rozprzestrzeniania zależy od:
- temperatury kąpieli,
- temperatury i prędkości powietrza w pomieszczeniu,
- reakcji chemicznych zachodzących w procesie
technologicznym,
- prędkości powietrza zasysanego przez urządzenia odciągów
miejscowych,
- kształtu, wielkości i usytuowania wanien galwanicznych.
Oprócz zanieczyszczeń emitowanych z kąpieli technologicznej,
do powietrza pomieszczenia przedostają się również zanieczyszczenia
emitowane przez elementy wyjmowane z kąpieli. W czasie wyjmowania
i przenoszenia elementów pomiędzy kolejnymi kąpielami następuje
również rozprzestrzenianie się zanieczyszczeń w strumieniach
konwekcyjnych wytworzonych w wyniku różnicy temperatur elementu i
otaczającego powietrza.
RODZAJE l WŁASNOŚCI AEROZOLI
PRZEMYSŁOWYCH
Własności aerozoli przemysłowych emitowanych do środowiska pracy są
ściśle związane z własnościami substancji, z których powstały.
Dwutlenek krzemu
Dwutlenek krzemu (Si0
2
) jest substancją polimorficzną występującą w
naturze w różnych odmianach krystalicznych (kwarc, krystobalit, trydymit,
styszowit, koezyt, chalcedon, agat) i bezpostaciowych (opal, diatomit, ziemia
okrzemkowa, ziemia krzemionkowa i inne). Odmiany krystaliczne określa się
terminem wolna krystaliczna krzemionka. Rozpuszczalność w wodzie i płynach
ustrojowych krystalicznych odmian dwutlenku krzemu jest minimalna i
uzależniona głównie od temperatury, pH roztworu, stopnia krystalizacji oraz
wymiaru cząstek.
Występujący w przyrodzie krystaliczny dwutlenek krzemu jest bardzo szeroko
stosowany w przemyśle chemicznym, szklarskim, ceramicznym, materiałów
budowlanych i ściernych, optycznym, w odlewnictwie, itd. Jedna z odmian
krystalicznych dwutlenku krzemu (kwarc), dzięki właściwościom dielektrycznym i
piezoelektrycznym, znajduje zastosowanie w przemyśle elektronicznym.
Bezpostaciowe odmiany dwutlenku krzemu, takie jak diatomit i ziemia
krzemionkowa są stosowane jako absorbent do oczyszczania wody, napojów
alkoholowych, leków, soków, paliw, itp. Inne ważne wykorzystanie diatomitu w
charakterze wypełniacza ma miejsce przy produkcji farb, nawozów, papieru,
środków ochrony roślin, wyrobów z gumy syntetycznej i innych.
RODZAJE l WŁASNOŚCI AEROZOLI PRZEMYSŁOWYCH
cd..
Krzemiany
Wiele technicznie ważnych surowców i produktów przemysłowych,
takich Jak szkło, porcelana,cement, talk, azbest, kaoliny, skalenie,
gliny, sztuczne włókna mineralne i inne to krzemiany.
Do grupy krzemianów należy zatem większość pyłów
przemysłowych o strukturze włóknistej. Przez mineralne pyły
włókniste należy rozumieć pyły powstające przy wydobyciu, przeróbce
i stosowaniu azbestu, innych naturalnych minerałów włóknistych oraz
produkcji i stosowaniu sztucznych włókien mineralnych.
Cenne właściwości krzemianów zadecydowały o ich szerokim
wykorzystaniu w przemyśle i budownictwie. Krzemiany o strukturze
włóknistej zajmują tu czołową pozycję. Wykorzystywane są w
charakterze surowców do produkcji ceramiki szlachetnej i budowlanej.
RODZAJE l WŁASNOŚCI AEROZOLI PRZEMYSŁOWYCH
cd..
Podstawowe odmiany azbestu
RODZAJE l WŁASNOŚCI AEROZOLI PRZEMYSŁOWYCH
cd.
Azbest i inne minerały włókniste
Azbest jest nazwą handlową i odnosi się do sześciu minerałów włóknistych z
grupy serpentynów (chryzotyl) i amfiboli (krokidolit, amosyt i inne). Minerały te źle
przewodzą ciepło i są względnie odporne na działanie czynników chemicznych.
Światowa produkcja azbestu wynosi ok. 4 min ton rocznie, z czego 95% przypada na
azbest chryzotylowy.
Skład chemiczny chryzotylu jest jednolity, natomiast skład chemiczny i
właściwości fizyczne amfiboli są bardzo zróżnicowane. Włókna elementarne
chryzotylu o długości od 1 do 20 mm, a wyjątkowo do 100 mm, są elastyczne i
zakrzywione, z tendencją do tworzenia wiązek o krzywoliniowym kształcie z
rozszczepionymi końcami.
Rozdrabnianie włókien chryzotylowych może prowadzić do uzyskania oddzielnych
pojedynczych włókien, podczas gdy rozdrabnianie amfiboli może zachodzić wzdłuż
określonej płaszczyzny krystalograficznej włókna. Podział wzdłuż niektórych z tych
płaszczyzn może doprowadzić do włókien elementarnych amfiboli o średnicy 4.0 nm.
Mechanizmy rozdrabniania amfiboli są ważne ze względu na działanie biologiczne,
gdyż wpływają na liczbę cząstek, ich powierzchnię właściwą i ogólną respirabilność,
co jest szczególnie istotne w przypadku włókien krokidolitowych, które są najbardziej
szkodliwą odmianą azbestu.
Azbest i inne minerały włókniste
Azbest jest stosowany przede wszystkim do produkcji wyrobów azbestowo-
cementowych (70% światowego zużycia azbestu) oraz materiałów ciernych
(15% światowego zużycia), azbestowych wyrobów włókienniczych, a także
do produkcji asfaltów. Wyroby azbestowo-cementowe należą do
najszerzej stosowanych materiałów budowlanych dzięki
szczególnie korzystnym właściwościom technicznym,do których
należy zaliczyć wysoką wytrzymałość mechaniczną odporność na
korozję i niepalność. Ze względu na właściwości cieplne, włókna
azbestowe są wykorzystywane do produkcji wyrobów ciernych z
których produkuje się okładziny sprzęgieł i klocki hamulcowe do
pojazdów mechanicznych. Materiały cierne mogą zawierać do 40%
włókien azbestowych.
Pospolite występowanie azbestu i minerałów azbestopodobnych prawie we
wszystkich typach skał, jest przyczyną ich obecności w glebie, wodzie i w
powietrzu obszarów, na których prowadzi się działalność związaną z
wydobyciem omawianych minerałów. W rzeczywistości każda działalność
górnicza, praca w kamieniołomach, budowa dróg, autostrad, tuneli i
fundamentów, a nawet zwyczajna erozja skał i gleb, może być przyczyną
emisji pyłów o strukturze włóknistej, w tym azbestu.
RODZAJE l WŁASNOŚCI AEROZOLI PRZEMYSŁOWYCH
cd.
Sztuczne włókna mineralne
Sztuczne włókna mineralne dzieli się na trzy główne grupy: włókna
szklane, wełnę mineralną oraz włókna ceramiczne. Większość
produkowanych w świecie włókien szklanych i wełny (waty) mineralnej
wykorzystuje się jako izolacje termiczne i akustyczne w budownictwie
lądowym i morskim, oraz do izolacji przewodów energetycznych. Z włókien
szklanych ciągłych produkuje się niepalne tkaniny oraz używa się ich jako
środka wzmacniającego wyroby z tworzyw sztucznych. Włókna ceramiczne
są również używane jako materiał izolacyjny, a ze względu na odporność na
działanie temperatury, także jako wykładziny pieców i palenisk. Sztuczne
włókna mineralne o średnicach do kilku mikrometrów są używane jako
materiał filtracyjny do oczyszczania powietrza i cieczy.
Chłodziwa
Dla uniknięcia nadmiernego nagrzewania się ostrza podczas
obróbki, narzędzie chłodzi się płynami obróbkowymi, a przeważnie
cieczami chłodząco-smarującymi, które oprócz działania
chłodzącego, smarują również powierzchnie ostrza, powodując
zwolnienie procesu jego zużywania się. Ciecze stosowane w
obróbce skrawaniem dzieli się na dwie grupy:
1. o działaniu głównie chłodzącym ( wodne roztwory mydeł i
emulsje niskoprocentowe),
2. ciecze o działaniu głównie smarującym (oleje).
Rodzaje, skład i zastosowanie chłodziw
Chłodziwa
Skład
Zastosowanie
Wodny roztwór
sody.
woda, soda kalcynowana,
związki sodu, szkło wodne
toczenie zgrubne,
frezowanie, wiercenie
krótkich otworów
Wodny roztwór mydła
woda, mydło, soda lub
fosforan trójsodowy
toczenie i frezowanie
wykańczające; wiercenie
długich otworów;
przeciąganie i wytaczanie
Emulsja
olej mineralny, nafta, kwas
tłuszczowy, spirytus, soda
kaustyczna, gliceryna,
związki sodu, woda, szkło
wodne
kwas tłuszczowy, olej
wrzecionowy, soda
kaustyczna, związki sodu
toczenie, frezowanie,
wiercenie, przeciąganie,
wytaczanie, obróbka na
automatach tokarskich,
docieranie cylindrów,
szlifowanie
MIeszanina
mazut siarkowy,
mazut odwodniony, nafta
olej mineralny siarkowy,
kwas tłuszczowy lub tran
wiercenie głębokich
otworów, nacinanie
gwintów, kół zębatych,
rozwiercanie, przeciąganie
Sulforezol
olej z domieszką siarki,
czasem z domieszką nafty
obróbka kół zębatych,
gwintów, rozwiercanie,
przeciąganie i rozwiercanie
głębokich otworów
Nafta
nafta czysta lub z domieszką
oleju
wrzecionowego
obróbka wygładzająca
(gładzenie i dogładzanie)
Olej mineralny
olej wrzecionowy lekki
precyzyjne frezowanie;
obróbka małych kół
zębatych, drobnych
gwintów
SZKODLIWE DZIAŁANIE AEROZOLI
PRZEMYSŁOWYCH NA CZŁOWIEKA
Ze względu na rodzaj działania biologicznego,
szkodliwego dla człowieka, pyły przemysłowe można podzielić
na pyły o działaniu:
- drażniącym,
- zwłókniającym,
- kancerogennym,
- alergizującym.
Ważnymi czynnikami wpływającymi na skutki działania pyłu na
organizm człowieka są także: rozpuszczalność pyłu w płynach
ustrojowych oraz jego struktura krystaliczna. Działanie biologiczne
pyłów jest często modyfikowane nawet przez niewielkie ilości innych
substancji zawartych w pyle. Znany jest np. wpływ niektórych tlenków
metali (glinu, żelaza) i niektórych glinokrzemianów (kaolinit) na
właściwości zwłókniające wolnej krystalicznej krzemionki. Także
właściwości osobnicze człowieka, zarówno genetyczne, jak i nabyte,
mogą wpływać na jego wrażliwość na działanie pyłu.
Proces osadzania się cząstek w układzie oddechowym
Układ oddechowy można podzielić na kilka obszarów czynnościowych, które
istotnie różnią się między sobą pod względem czasu zatrzymania pyłu w
miejscach osadzania, szybkością i drogami jego eliminacji, a także reakcją
patologiczną na pył. Najważniejsze z nich to:
obszar górnych dróg oddechowych (nos, jama ustna, gardło,
krtań),
obszar tahawiczo-oskrzelowy (tchawica, oskrzela, oskrzeliki),
obszar wymiany gazowej (pęcherzyki płucne).
Zaleganie pyłu w każdym z tych obszarów jest uzależnione od wymiaru jego
cząstek, budowy dróg oddechowych i samego procesu oddychania (objętość
wdechu, częstotliwość oddechów, prędkość przepływu powietrza w drogach
oddechowych). Powietrze wnika do układu oddechowego przez otwory nosowe i
przepływa w kierunku nosogardzieli. W tym czasie dochodzi do jego ogrzania,
nasycenia wilgocią i częściowego pozbycia się zawieszonych cząstek stałych. Z
wyjątkiem nozdrzy, drogi oddechowe w obrębie głowy są pokryte śluzówką
składającą się z komórek pucharowych i urzęsionych. Śluz produkowany przez
komórki pucharowe jest przesuwany w kierunku gardła, unosząc osadzone
cząstki, które są połykane. Cząstki osadzone na włoskach nie są unoszone ze
śluzem i nie są połykane, lecz raczej są usuwane przez wycieranie nosa,
kichanie, wydmuchiwanie itp.
Proces osadzania się cząstek w układzie oddechowym
Za obszarem dróg oddechowych zlokalizowanych w obrębie głowy
rozciąga się obszar tchawiczo-oskrzelowy. Ten obszar dróg oddechowych
ma wygląd drzewa, w którym pień to tchawica, a konary i gałęzie
stanowią oskrzela i 16 generacji kolejno rozgałęziających się
oskrzelików. Średnica każdej generacji zmniejsza się, jednak ze względu
na liczbę tych dróg, całkowity przekrój dróg oddechowych na tym
poziomie zwiększa się, a prędkość przepływu powietrza maleje. W
przewodach o dużym przekroju, cząstki są osadzone mechanizmem
bezwładnościowym, a przy małych szybkościach przepływu
/
przez
sedymentację i dyfuzję.
Urzęsione i wydzielające śluz komórki nabłonka migawkowego
występują w całym obszarze tchawiczo-oskrzelowym. Nierozpuszczalne
cząstki pyłu osadzone w tym obszarze są więc przenoszone przez ruch
nabłonka migawkowego wraz ze śluzem w ciągu kilku godzin w kierunku
krtani. Po przejściu przez krtań, cząstki trafiają do przełyku, a następnie
do układu pokarmowego. Uszkodzenie tego mechanizmu
samoczyszczenia płuc może wpływać na wydłużenie czasu przebywania
pyłu w tej części układu oddechowego, co może mieć istotne znaczenie
dla przebiegu procesów patologicznych.
Proces osadzania się cząstek w układzie oddechowym
Obszar wymiany gazowej obejmuje pęcherzyki płucne i związane z nimi
przewody pęcherzykowe. W obszarze tym zachodzi wymiana gazowa.
Nabłonek tego obszaru nie ma migawek. Cząstki pyłu osadzone tam przez
sedymentację i dyfuzję są usuwane bardzo powoli (ok. 50% po miesiącu)
Mechanizm usuwania cząstek z tego obszaru jest tylko częściowo wyjaśniony.
Niektóre cząstki są pochłaniane przez komórki zwane fagocytami i
transportowane przez mechanizm migawkowo-śluzowy Inne wnikają w ścianki
pęcherzyków i trafiają do układu limfatycznego, jeszcze inne rozpuszczają się z
określoną szybkością, tym większą im mniejszy wymiar cząstek. Długi okres
przebywania cząstek w tym obszarze decyduje o ich działaniu.
Wnikanie pyłu do dróg oddechowych, osadzanie cząstek w różnych ich
odcinkach oraz eliminacja lub zatrzymanie pyłu zależą przede wszystkim od
wymiaru cząstek.
Ze względu na skutki zdrowotne najważniejsze są cząstki o średnicy poniżej 7
μm, umożliwiającej ich przeniknięcie do obszaru wymiany gazowej. Ta frakcja
pyłu nazywa się frakcją respirabilną i jest odpowiedzialna za rozwój pylicy
płuc, większości nowotworów oraz zapalenia pęcherzyków płucnych. Należy
jednak zaznaczyć, że pył nierespirabilny (osadzający się w obrębie górnych
dróg oddechowych i w obszarze tchawiczo-oskrzelowym) nie może być
traktowany jako obojętna biologicznie część składowa aerozolu. Część
nierespirabilna pyłu, uszkadzając mechanizm eliminacji pyłu z organizmu
przez niszczenie nabłonka migawkowego (przewlekłe nieżyty oskrzeli)
powoduje, że wnikanie pyłu do obszaru pęcherzykowego staje się łatwiejsze.
Choroby wywoływane oddziaływaniem aerozoli na układ oddechowy
Rodzaj choroby wywołanej oddziaływaniem pyłu na układ oddechowy zależy od
rodzaju wdychanego pyłu. Do najczęściej spotykanych należą pylice płuc, które określa
się Jako „nagromadzenie pyłu w płucach i reakcję tkanki płucnej na jego obecność". W
zależności od rodzaju zmian anatomo-patologicznych pylice dzieli się na kolagenowe i
niekolagenowe.
Pylice kolagenowe charakteryzuje patologiczny rozwój tkanki łącznej (włókien
kolagenowych) powodujący trwałe uszkodzenie struktury pęcherzyków płucnych i
zmiany bliznowate. Najsilniejsze działanie zwłókniające wykazuje wolna krystaliczna
krzemionka (dwutlenek krzemu) i azbesty.
W przypadku pylic niekolagenowych reakcja tkanki płucnej jest minimalna i nie
prowadzi do uszkodzenia struktury pęcherzyków. Reakcja na pyły o słabym działaniu
zwłókniającym lub niezwłókniającym może być odwracalna. Pyły pochodzenia
roślinnego i zwierzęcego zawierające zazwyczaj drobnoustroje i ich toksyczne produkty
przemiany materii mogą natomiast wywoływać w płucach i oskrzelach różnego rodzaju
odczyny immunotoksyczne o charakterze zapalnym (syndrom toksyczny wywołany
pyłem organicznym, płuco farmera, gorączka wziewna i inne).
Nieorganiczne pyły o strukturze włóknistej charakteryzuje oprócz działania
drażniącego, zwłókniającego, także działanie nowotworowe. Pyły te mogą wywoływać
rozwój raka płuc, raka oskrzeli oraz międzybłoniaki opłucnej i otrzewnej.
Cząstki krzemionki prowadzą do krzemicy i rozedmy płuc, a cząstki pyłów
włóknistych do rozwoju pylicy płuc i nowotworów (raki, międzybłoniaki). Niektóre
rodzaje pyłu,
np. pył drewna twardego, mogą być przyczyną nowotworów nosa i zatok
przynosowych.
Mechanizmy szkodliwego działania pyłów przemysłowych na
człowieka
Pylice płuc należą bez wątpienia do najstarszych i niepomyślnie
rokujących chorób człowieka, a ich historia rozpoczyna się wraz z
wydobyciem i obróbką kamienia w epoce neolitu. Od początku XX wieku
systematycznie są prowadzone badania naukowe nad chorobami płuc o
etiologii pyłowej, które wyjaśniły już wiele zagadnień związanych ze
szkodliwym działaniem pyłów zawierających wolną krystaliczną krzemionkę.
Krystaliczny dwutlenek krzemu występujący w środowisku pracy jest obecnie
powszechnie uznanym czynnikiem etiologicznym krzemicy płuc (silicosis).
Zostało to wielokrotnie udowodnione zarówno doświadczalnie, jak również
potwierdzone wynikami badań epidemiologicznych.
Z punktu widzenia anatomo-patologicznego pylice obejmują bardzo
zróżnicowane zmiany morfologiczne. Mogą to być złogi pyłu w tkance płucnej
nie wywołujące reakcji (pyły obojętne np. dwutlenek tytanu) lub postępujący
patologiczny rozwój tkanki łącznej w płucach (pyły o działaniu
zwłókniającym). Szczególnie przy wydobyciu i obróbce surowców mineralnych
może dochodzić do emisji pyłów o wysokich stężeniach i dużym stopniu
rozdrobnienia, które najczęściej zawierają w swoim składziewolną
krystaliczną krzemionkę, najważniejszy czynnik powodujący rozsiany
dyfuzyjny lub guzkowaty rozwój tkanki łącznej w płucach. Podobną reakcję
mogą wywołać również takie krzemiany, jak azbest i talk. Jednak pylice
wywołane przez te pyły różnią się zasadniczo od krzemicy obrazem
anatomopato-logicznym i przebiegiem klinicznym.
Szkodliwe działanie pyłów zawierających
związki krzemu
Wszystkie nieorganiczne związki krzemu występujące w postaci
pyłów nie wykazują typowego działania toksycznego na organizm
człowieka lub zwierząt doświadczalnych. Pyły występujące w warunkach
przemysłowych
mają
działanie
cytotoksyczne.
Przez
działanie
cytotoksyczne należy rozumieć zdolność do uśmiercania, uszkadzania
lub zmiany funkcji komórek układu siateczkowo-śródbłonkowego, które
biorą udział w procesach tworzenia włókien kolagenowych i zmian
nowotworowych wywołanych przez poszczególne pyły. Działanie
biologiczne pyłów zawierających związki krzemu ma charakter
przewlekły, a skutki oddziaływania występują zazwyczaj po wielu latach
w postaci podrażnienia i stanów zapalnych w drogach oddechowych,
patologicznego rozrostu tkanki łącznej (działanie pylicotwórcze) lub w
postaci
nowotworów
o
różnej
budowie
morfologicznej
(raki,
międzybłoniaki,
gruczolaki)
zlokalizowanych
w
obrębie
dróg
oddechowych lub w miejscach od nich odległych (nowotwory przewodu
pokarmowego, otrzewnej i innych narządów).
Krzemica płuc.
W rozwoju krzemicy płuc obok stężenia pyłu i zawartości wolnej
krystalicznej krzemionki, decydującą rolę odgrywa czas ekspozycji. W
górnictwie węglowym pylice płuc występują przeciętnie po-10-letnim okresie
narażania, w przemyśle ceramicznym po 15-17 latach, a wśród piaskowaczy
odlewów już po 2-4-letnim okresie pracy. Charakterystyczne dla krzemicy jest
to, że po zakończeniu ekspozycji na pył, zmiany pylicze w płucach nadal się
rozwijają.
Początkowo uważano, że przyczyną szkodliwego działania kwarcu jest
jego duża twardości mechaniczne drażnienie komórek w płucach przez
cząstki pyłu o ostrych krawędziach. Okazało się jednak, że np. karborund,
który ma taką samą twardość jak kwarc, nie wykazuje prawie wcale działania
zwłókniającego. Z kolei, po pokryciu cząstek kwarcu o wysokich
właściwościach zwłókniających cienką warstwą trójtlenku żelaza (Fe
2
O
3
)
uzyskano w doświadczeniu na zwierzętach znaczne obniżenie właściwości
zwłókniających, mimo że cząstki te, obserwowane pod mikroskopem, nadal
wykazywały obecność ostrych krawędzi. W związku z tym przypuszczano, że
właściwości fizyczne pyłu mają mniejsze znaczenie dla rozwoju włóknienia
płuc, natomiast istotną rolę zaczęto przypisywać rozpuszczalności pyłu w
płynach ustrojowych.
Krzemica płuc.
Myśl o rozpuszczalności dwutlenku krzemu w płynach ustrojowych
doprowadziła do sformułowania tezy o czysto chemicznym oddziaływaniu
kwasu krzemowego uwolnionego z powierzchni cząstki dwutlenku krzemu
(SiO
2
) na procesy biologiczne komórek organizmu. Sądzono, że istnieje dobra
korelacja między rozpuszczalnością pyłów mineralnych (tworzeniem się
roztworów kwasu krzemowego) a ich właściwościami zwłókniającymi, chociaż
niektóre dane wykazywały, że np. koloidalny kwas krzemowy o wysokim
stopniu rozdrobnienia i znacznej rozpuszczalności w ogóle nie wywołuje
włóknienia Różnice między działaniem krzemionki bezpostaciowej i kwarcu
skłoniły do szczegółowych badań nad właściwościami zwłókniającymi
wszystkich czterech podstawowych modyfikacji SiO
2
. Po wprowadzeniu do
tchawicy zwierząt doświadczalnych (szczury) kwarcu, krystobalitu, trydymitu
i prażonej krzemionki bezpostaciowej o wymiarze cząstek poniżej 3 ^m
stwierdzono, że trydymit powodował bardzo znaczny i szybki rozwój
włóknienia płuc, podczas gdy prażona krzemionka bezpostaciowa wywołała
włóknienie znacznie mniejsze i o wiele wolniejsze. Kwarc i krystobalit
zajmowały miejsca pośrednie pomiędzy krzemionką bezpostaciową a
trydymitem. Różnice w działaniu zwłókniającym krystalicznych odmian SiOz
uwidoczniły się tylko w początkowym okresie doświadczenia. Efekt końcowy
(stopień zwłóknienia) był jednak praktycznie taki sam dla wszystkich trzech
odmian krystalicznych.
Inne dane wskazują, że właściwości zwłókniające SiO
2
nie są uzależnione ani od jej
procentowej zawartości, ani od odmiany krystalicznej SiO
2
występującej w danym pyle.
Na właściwości zwłókniające pyłów kwarcowych mogą wpływać defekty sieci
krystalicznej SiO
2
, o czym świadczą wysoko znamienne zależności korelacyjne między
wskaźnikami charakteryzującymi rzeczywistą strukturę (stopień zdefektowania sieci
krystalicznej) pyłów kwarcu, a wskaźnikami działania zwłókniałającego tych pyłów.
Sądzi się, że działanie zwłókniające pyłów kwarcu i krystobalitu jest wynikiem
przepływu energii między pochłoniętymi przez makrofagi (sfagocytowanymi) cząstkami
tych minerałów a makrofagami. Stopień agresywności zależy od dawki energii
wyemitowanej przez molekuły SiO
2
i zaabsorbowanej przez makrofagi, nie zależy
natomiast od masy SiO
2
(wolnej krystalicznej krzemionki zawartej w tych pyłach).
Problem działania rakotwórczego wolnej krystalicznej krzemionki i krzemionki
bezpostaciowej nie Jest dotychczas ostatecznie wyjaśniony. Trudności wynikają między
innymi z tego, że zawodowa ekspozycja na dwutlenek krzemu jest zazwyczaj
ekspozycją mieszaną w której oprócz narażania na SiO
2
; występuje narażenie na inne
czynniki rakotwórcze (azbest, radon, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne,
dym tytoniowy). Z tego powodu wyniki badań epidemiologicznych nie mogą być
zinterpretowane w sposób jednoznaczny. Higieniści amerykańscy uważają jednak, że
stężenie 0.05 mg/m frakcji respirabilnej kwarcu nie jest w stanie spowodować rozwoju
krzemowej pylicy płuc nawet przy codziennym 8-godzinnym narażeniu w ciągu
kilkudziesięciu lat.
Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC) na podstawie dostępnych
badań stwierdziła, że istnieją dostateczne dowody na rakotwórczość krystalicznych
odmian krzemionki dla zwierząt doświadczalnych i ograniczone dowody na
kancerogenność dla ludzi. Natomiast, zdaniem ekspertów IARC brakuje wystarczających
dowodów na kancerogenność krzemionki bezpostaciowej, zarówno dla zwierząt, jak i
dla ludzi.
6
Szkodliwe właściwości azbestu
O ile różnorodne możliwości wykorzystania azbestu są znane już od czasów
starożytnych(ceramika azbestowa w Finlandii, tkaniny azbestowe w Grecji), o
tyle szkodliwe dla zdrowia właściwości azbestu zostały rozpoznane dopiero na
początku XX wieku.
Azbest może wnikać do organizmu wyłącznie przez drogi oddechowe oraz w
niewielkim stopniu przez skórę. Przebieg zjawisk osadzania, przemieszczania i
usuwania pyłu z organizmu jest powodem, że szkodliwe działanie azbestu
może się ujawnić nawet w odległych od układu oddechowego narządach i
tkankach.
Po epidemiologicznym udowodnieniu związków między narażeniem i
schorzeniami wywołanymi przez azbest, wyjaśniono patomechanizmy tych
schorzeń dzięki badaniom eksperymentalnym przeprowadzonym na
zwierzętach. Głównym ich celem było ustalenie najważniejszych parametrów
mających znaczenie w procesach chorobowych wywołanych przez azbest,
inne
naturalne
minerały
włókniste oraz sztuczne włókna mineralne. Badania te miały przede
wszystkim rozstrzygnąć podstawowe kwestie:
co jest czynnikiem decydującym o rozwoju włóknienia płuc i choroby
nowotworowej,
Jakie są mechanizmy wywołanych przez azbest procesów włóknienia
(fibrogenezy) i rozwoju choroby nowotworowej (kancerogenezy).
Frakcja wydychalna pyłu to masa frakcji pyłu
całkowitego zawieszona w powietrzu, która jest
wdychana przez nos i usta.
Najbardziej rakotwórcze są długie włókna o
małych średnicach.
Metody pomiaru stężenia pyłu w środowisku
pracy można podzielić na
-wagowe, za pomocą których określa się masę
cząstek pyłu zawartego w jednostce objętości
powietrza
-liczbowe, za pomocą których określa się liczbę
cząstek pyłu zawartych w jednostce objętości
powietrza
