Pyły emitowane na stanowiskach pracy

 

Głównymi źródłami emisji pyłów w pomieszczeniach pracy są procesy technologiczne. W zależności od rodzaju zastosowanego procesu technologicznego, emitowane pyły charakteryzują się różnymi właściwościami. 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 [3].

Podstawę zarówno do oceny ryzyka zawodowego, jak i do doboru środków ochrony zbiorowej i indywidualnej stanowią takie podstawowe parametry pyłów, jak: stężenie, wymiary i kształt cząstek oraz skład chemiczny i struktura krystaliczna pyłów.

Właściwości pyłów emitowanych do środowiska pracy są ściśle związane z własnościami substancji, z których powstały [3]. Poniżej przedstawiono ogólną charakterystykę substancji, których stosowanie w procesach technologicznych powoduje emisję do środowiska pracy szczególnie szkodliwych pyłów: włóknistych (azbestu, sztucznych włókien mineralnych, itp.), niewłóknistych (ditlenku krzemu, itp.).
Zgodnie z rozporządzeniem ministra zdrowia i opieki społecznej z dnia 11 września 1996 r. (Dz.U Nr 121, poz. 571) [4], obecnie w Polsce za rakotwórcze dla ludzi uważa się wszystkie gatunki azbestu (aktynolit, amosyt, antofyllit, chryzotyl, krokidolit, tremolit), talk zawierający włókna azbestowe oraz procesy produkcyjne, w których są emitowane pyły drewna twardego (buk, dąb). Za prawdopodobnie rakowórcze dla ludzi są uważane pyły antygorytu włóknistego i krzemionki krystalicznej (ditlenk krzemu krystaliczny).

Azbest jest nazwą handlową i odnosi się do sześciu minerałów włóknistych z grupy serpentynów (chryzotyl) i amfiboli (aktynolit, amozyt, antofilit, krokidolit, tremolit). Minerały te źle przewodzą ciepło i są względnie odporne na działanie czynników chemicznych.

Główną przyczyną aktywności rakotwórczej azbestu są wymiary włókien respirabilnych Kształt włóknisty, a więc określoną właściwość fizyczną można uznać za czynnik rakotwórczy pod warunkiem, że włókno jest na tyle trwałe, iż może istnieć w środowisku biologicznym przez długi okres. Względnie dużą częstotliwość występowania międzybłoniaków u pracowników narażonych na krokidolit można by więc tłumaczyć większą trwałością tych włókien w organizmie.

W ustawie o zakazie stosowania wyrobów zawierających azbest (z dnia 19 czerwca 1997r. Dz. U. Nr 101, poz.628 [5] wraz ze zmianami) są określone zasady w celu wyeliminowania w Polsce produkcji, stosowania i obrotu wyrobami zawierającymi azbest.

Narażenie zawodowe na azbest może zatem w Polsce występować:

• w zakładach, które uzyskały tymczasową zgodę na produkcję wyrobów zawierających azbest, określaną corocznie w drodze rozporządzenia,  

• podczas usuwania lub zabezpieczania wyrobów zawierających azbest w wielu gałęziach przemysłowych, w tym w budownictwie, w stoczniach, w przemyśle maszynowym, samochodowym, hutniczym, itd.

W rozporządzeniu ministra gospodarki z dnia 14 września 1998 r. (Dz.U. nr 138, poz. 895) [6] są zawarte zasady dotyczące sposobów bezpiecznego użytkowania oraz warunków usuwania wyrobów zawierających azbest. Natomiast w rozporządzeniu ministra pracy i polityki socjalnej z dnia 2 kwietnia 1998 r. (Dz.U. nr 45, poz. 280) [7] są określone zasady bezpieczeństwa i higieny pracy przy zabezpieczaniu i usuwaniu wyrobów zawierających azbest oraz program szkolenia w zakresie bezpiecznego użytkowania takich wyrobów.

Sztuczne włókna mineralne są wprowadzane na coraz szerszą skalę jako zamienniki azbestu. Wyroby zawierające sztuczne włókna mineralne są stosowane w budownictwie przemysłowym, mieszkaniowym oraz w zakładach wykorzystujących je do produkcji własnych wyrobów - zakłady ceramiki, zakłady lotnicze, elektrownie, stocznie, przemysł samochodowy, zakłady urządzeń gospodarstwa domowego [8].

Sztuczne włókna mineralne wykazują różnorodną trwałość w środowiskach biologicznych, a co za tym idzie również różny stopień szkodliwości w odniesieniu do ludzi.

Drewno jest materiałem o nierównomiernej budowie. Jego wygląd oraz właściwości fizyczne i mechaniczne (wytrzymałość) zmieniają się zależnie od kierunku anatomicznego (kierunek wzdłuż włókien, promienisty, styczny). Jedną z ważnych cech drewna jest jego twardość. Buk i dąb są zaklasyfikowane jako drewno twarde [9].
Narażenie zawodowe na pyły drewna występuje głównie w zakładach: tartacznych, płyt i sklejek, stolarki budowlanej, meblarskich i wyrobów stolarskich, opakowań drewnianych, zapałczanych.

Pyły emitowane w przemyśle drzewnym charakteryzują się rozkładem wymiarowym cząstek do 5mm [9], dlatego cząstki te są przede wszystkim zatrzymywane w jamie nosowej. Pyły emitowane podczas przerobu drewna twardego (takiego jak buk lub dąb) mogą być przyczyną nowotworów nosa i zatok przynosowych.

Ditlenek krzemu (SiO2) jest substancją polimorficzną występującą w naturze w różnych odmianach krystalicznych i bezpostaciowych. Odmiany krystaliczne określa się terminem wolna krystaliczna krzemionka. Pyły krzemionki krystalicznej są w Polsce uznawane za pyły prawdopodobnie rakotwórcze [4].

Do podstawowych odmian krystalicznych ditlenku krzemu należą: kwarc, krystobalit i trydymit. Rozpuszczalność w wodzie i płynach ustrojowych krystalicznych odmian ditlenku krzemu jest minimalna i uzależniona głównie od temperatury, pH roztworu, stopnia krystalizacji oraz wymiaru cząstek.

Występujący w przyrodzie krystaliczny ditlenek krzemu jest bardzo szeroko stosowany w przemyśle chemicznym, szklarskim, ceramicznym, materiałów budowlanych i ściernych, optycznym,  w odlewnictwie, itd. Jedna z odmian krystalicznych ditlenku krzemu (kwarc), dzięki właściwościom dielektrycznym i piezoelektrycznym, znajduje zastosowanie w przemyśle elektronicznym.

Bezpostaciowe odmiany ditlenku krzemu, takie jak diatomit i ziemia krzemionkowa są stosowane jako absorbent do oczyszczania wody, 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.

Szkodliwe działanie pyłów na człowieka

 

Ze względu na rodzaj działania biologicznego, szkodliwego dla człowieka, pyły można podzielić na  pyły o działaniu [3,10]:

• drażniącym (cząstki węgla, żelaza, szkła, aluminium, związku baru, itp.)

• zwłókniającym (cząstki kwarcu, krystobalitu, trydymitu, azbestu, talku, kaolinu, pyły rud żelaznych i z kopalni węgla),

• kancerogennym (azbest, minerały azbestopodobne, sztuczne włókna mineralne, prawdopodobnie pyły zawierające krystaliczne odmiany ditlenku krzemu),

• alergizującym (pyły pochodzenia roślinnego, zwierzącego, leki, pyły arsenu, miedzi, cynku, chromu).

Ważnymi parametrami wpływającymi na skutki działania pyłu na organizm człowieka są: stężenie pyłu, wymiary i kształt cząstek oraz skład chemiczny i struktura krystaliczna, a także rozpuszczalność pyłu w płynach ustrojowych. Także właściwości osobnicze człowieka, zarówno genetyczne, jak i nabyte, mogą wpływać na jego wrażliwość na działanie pyłu. Ostateczny skutek szkodliwego działania pyłów przemysłowych zależy także od ciężkości wykonywanej pracy fizycznej [3].
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 [3]. Najważniejsze z nich to:

• obszar górnych dróg oddechowych (nos, jama ustna, gardło, krtań),

• obszar tchawiczo-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) [3].

Ze względu na skutki zdrowotne najważniejsze są cząstki o średnicy poniżej 7mm, umożliwiającej ich przeniknięcie do obszaru wymiany gazowej i w konsekwencji do możliwości rozwoju pylicy płuc, większości nowotworów oraz zapalenia pęcherzyków płucnych. Rodzaj choroby wywołanej oddziaływaniem pyłu na układ oddechowy zależy od rodzaju wdychanego pyłu [3]. Narażenie na cząstki pyłów zawierających wolną krystaliczną krzemionkę może być przyczyną krzemicy i prawdopodobnie nowotworów. Wdychanie pyłów włóknistych może prowadzić do pylicy płuc i nowotworów. Narażenie na cząstki pyłów drewna twardego (buk, dąb) może być powodem nowotworów nosa i zatok przynosowych

Ocena narażenia zawodowego na pyły

Ocena narażenia jest złożonym procesem zmierzającym do określenia znaczenia zdrowotnego ujawnionych i ilościowo oznaczonych czynników szkodliwych obecnych w środowisku pracy, w celu ochrony przed chorobami pracowników i ludności będącej w zasięgu działania tych czynników. Kryteria niezbędne w ocenie narażenia to przede wszystkim obowiązujące przepisy prawa oraz wiedza z zakresu higieny pracy, toksykologii, epidemiologii, która umożliwia przygotowanie właściwych działań profilaktycznych [3,11].
Ocena narażenia na pyły polega na wykonaniu pomiarów stężeń pyłów na stanowiskach pracy, określeniu wskaźników ekspozycji na pyły w odniesieniu do całodziennego czasu pracy i porównaniu uzyskanej wartości wskaźników ekspozycji z wartościami najwyższych dopuszczalnych stężeń pyłów (NDS-ów). Wyniki oceny narażenia są podstawą oceny ryzyka zawodowego oraz doboru środów ochrony przed zapyleniem.


Pomiary stężeń pyłów na stanowiskach pracy  

W Polsce zasady pobierania próbek powietrza w środowisku pracy oraz interpretacji uzyskanych wyników są określone w normie PN-Z-04008-7:2002 [12]. Strategia pomiarowa i wytyczne do oceny narażenia na pyły są podane w normie PN-EN 689:2002 [13].

W normie PN-EN 481:1998 [14] podano zasady pobierania próbek powietrza, opierając się na założeniu, że do organizmu mogą się przedostawać cząstki znajdujące się w otoczeniu ust i nosa. Do pomiaru stężeń pyłów w środowisku pracy są stosowane metody wagowe, które umożliwiają odnoszenie masy pyłów osadzonych na filtrach pomiarowych do frakcji wymiarowych cząstek pyłów osadzających się w różnych odcinkach dróg oddechowych człowieka.

Aktualnie w Polsce do oznaczania zawartości pyłu całkowitego (PN-91/Z-04030/05 [15]) lub pyłu respirabilnego (PN-91/Z-04030/06 [16]) zawieszonego w powietrzu pomieszczeń pracy są stosowane metody filtracyjno-wagowe (grawimetryczne), natomiast do oznaczania zawartości włókien respirabilnych są wykorzystywane metody liczbowe (PN-89/Z-04202/02 [17]. Ważnym parametrem pyłów z uwagi na jego szkodliwe działanie jest zawartość wolnej krystalicznej krzemionki, która jest oznaczana zgodnie z metodami opisanymi w normach: PN-91/Z-04018/02 [18], PN-91/Z-04018/03 [19] i PN-91/Z-04018/04 [20].

Jako pył całkowity przyjmuje się zbiór wszystkich cząstek otoczonych powietrzem w określonej objętości. Pył respirabilny to zbiór cząstek przechodzących przez selektor wstępny o charakterystyce przepuszczalności według wymiarów cząstek opisanej logarytmiczno-normalną funkcją prawdopodobieństwa ze średnią wartością średnicy aerodynamicznej 3,5 ± 0,3 mm i z geometrycznym odchyleniem standardowym 1,5 ± 0,1 [21]. Włókna respirabilne to włókna o długości powyżej 5 mm o maksymalnej średnicy poniżej 3 mm i stosunku długości do średnicy >
3 [21].

Pobieranie próbek powietrza może być wykonane za pomocą przyrządów stacjonarnych lub za pomocą przyrządów indywidualnych, zainstalowanych na pracowniku, wyposażonych w głowicę pomiarową usytuowaną w strefie oddychania [10].

Zasady obliczania wskaźnika ekspozycji w zależności od zastosowanej metody pomiarowej są określone w normie PN-Z-04008-7:2002 [12].


Najwyższe dopuszczalne stężenia pyłów

Najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS) jest to średnie stężenie ważone, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i tygodniowego, określonego w Kodeksie pracy, wymiaru czasu pracy przez okres jego aktywności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń [21].
Podstawowym celem ustalania najwyższych dopuszczalnych stężeń (NDS) substancji szkodliwych dla zdrowia jest obniżenie lub minimalizacja ich stężenia w środowisku pracy do poziomu akceptowalnego ryzyka zdrowotnego. Dla pyłów są ustalone NDS-y przedstawione w rozporządzeniu ministra pracy i polityki socjalnej [21].


Tryb i częstotliwość wykonywania badań i pomiarów pyłów

Tryb i częstotliwość wykonywania badań i pomiarów czynników szkodliwych dla zdrowia występujących w środowisku pracy reguluje rozporządzenie ministra zdrowia i opieki społecznej (z dnia 9 lipca 1996 r. Dz.U. Nr 86, poz.394 [22] wraz ze zmianami). Pracodawca, w którego zakładzie pracy występują szkodliwe dla zdrowia pyły, jest obowiązany do dokonywania badań i pomiarów stężeń pyłów:

1. co najmniej raz na dwa lata - przy stwierdzeniu, w ostatnio przeprowadzonym badaniu, stężeń pyłów poniżej 0,5 wartości NDS,

2. raz w roku - przy stwierdzeniu stężeń pyłów od 0,5 do 1,0 wartości NDS,

3. w razie stwierdzenia przekroczeń wartości NDS lub występowania czynników rakotwórczych, pracodawca powinien zapewnić stałą kontrolę (monitorowanie stężeń pyłów), a jeśli jest to niemożliwe - dokonywać pomiarów co najmniej raz na sześć miesięcy,

Badania i pomiary pyłów rakotwórczych należy wykonywać:

• w każdym przypadku wprowadzenia zmian,

• co najmniej raz na trzy miesiące - w przypadku narażenia na pyły zawierające azbest.

Częstotliwość ta może być zmniejszona do określonej w pkt 3., jeżeli wyniki dwóch poprzednich pomiarów nie przekroczyły 0,5 wartość NDS dla azbestu.

Zapobieganie skutkom narażenia  na  pyły

Profilaktyka medyczna

Celem działań profilaktycznych w stosunku do osób narażonych na szkodliwe działanie pyłów jest zapobieganie przede wszystkim przypadkom pylicy krzemowej, pylicy azbestowej oraz zmianom nowotworowym. Pylice płuc w zależności od wielkości narażenia mogą się ujawnić już po 5 latach pracy. Liczba chorych rośnie wraz ze stażem pracy. Średni okres rozwoju pylic płuc wynosi 15 lat, a nowotworów - powyżej 20 lat. W profilaktyce medycznej należy zwrócić szczególną uwagę na badania wstępne i okresowe. Do pracy w środowisku o wysokim zapyleniu nie należy przyjmować osób z wrodzonymi lub nabytymi zmianami układu oddechowego i krążenia [3].

W przypadku narażenia na azbest istotne jest ograniczenie nawyku palenia papierosów, który wielokrotnie zwiększa ryzyko rozwoju zmian nowotworowych u osób narażonych [3].


Profilaktyka techniczna - środki ochrony zbiorowej i indywidualnej przed zapyleniem

Rozprzestrzenianie się emitowanych na stanowiskach pracy zanieczyszczeń można ograniczać wykorzystując różne typy środków ochrony zbiorowej przed zapyleniem, których stosowanie, zgodnie z dyrektywami Unii Europejskiej, jest priorytetowe w stosunku do stosowania środków ochrony indywidualnej [3].
Środki ochrony zbiorowej przed zapyleniem obejmują systemy wentylacji mechanicznej ogólnej oraz instalacje i urządzenia wentylacji mechanicznej miejscowej wyposażone w filtry powietrza. Ogólne przepisy dotyczące wentylacji pomieszczeń w zakładach pracy są określone w rozporządzeniu ministra pracy i polityki socjalnej [24].
Celem wentylacji, polegającej na ciągłej lub okresowej wymianie powietrza w pomieszczeniach, jest:

• poprawa stanu i składu powietrza na stanowiskach pracy zgodnie z wymaganiami higienicznymi (ochrona zdrowia człowieka) i technologicznymi (konieczność  uzyskiwania produktów o określonych własnościach),

• regulacja takich parametrów środowiska powietrznego w pomieszczeniach, jak: stężenie zanieczyszczeń, temperatura, wilgotność oraz prędkość i kierunek ruchu powietrza.  

Zarówno w systemach wentylacji ogólnej, jak i w urządzeniach wentylacji miejscowej elementami odpowiedzialnymi za jakość powietrza odprowadzanego lub doprowadzanego do pomieszczeń są systemy oczyszczające (jedno- lub wielostopniowe) wyposażone w odpowiednie filtry powietrza [3].

Podstawowymi wskaźnikami użytkowymi filtrów powietrza są: skuteczność filtracji i opory przepływu. Skuteczność filtru jest parametrem określającym jego zdolność do oczyszczania powietrza z cząstek zanieczyszczeń o danym składzie wymiarowym. Opory przepływu filtru mają natomiast istotny wpływ na dobór urządzeń wprowadzających powietrze w ruch przy przepływie przez przegrodę filtrującą.

Metody określania skuteczności i klasyfikacja filtrów wstępnych (klasy G1-G4) i filtrów dokładnych (klasy F5-F9) są zawarte w normie PN-EN 779:1998 [25]. Klasyfikacja i ogólne metody badania filtrów wysokoskutecznych typu HEPA (klasy H10-H14) i ULPA (klasy U15-U17) są przedstawione w normie PN-EN 1822:2001 [26].

Filtry wstępne (klasy G1-G4) zwykle są stosowane w systemach wentylacji i klimatyzacji pomieszczeń o przeciętnych wymaganiach czystości powietrza (np. hotele, restauracje, domy towarowe, sale koncertowe) i w systemach pomieszczeń o wysokich wymaganiach czystości powietrza jako filtr wstępny przed filtrami o wyższej skuteczności filtracji.

Filtry dokładne (klasy F5-F9) są stosowane jako ostatni stopień filtracji w systemach wentylacji i klimatyzacji pomieszczeń o wysokich wymaganiach czystości powietrza (np. szpitale, kabiny lakiernicze, pomieszczenia czyste klasy ISO 9, ISO 8 [27] i w systemach pomieszczeń o bardzo wysokich wymaganiach czystości powietrza przed filtrami wysoko skutecznymi.

Wysokoskuteczne filtry powietrza typu HEPA (klasy H10-H14) i ULPA (klasy U15-U17) są stosowane jako ostatni stopień filtracji w systemach wentylacji i klimatyzacji pomieszczeń czystych o klasach czystości wyższych niż ISO 7 [27] (np. sterylne sale operacyjne, produkcja leków i surowic, produkcja taśm filmowych i magnetycznych, pomieszczenia produkcji mikroelektroniki, siłownie jądrowe).

W przypadku, gdy zastosowanie środków ochrony zbiorowej przed zapyleniem nie zapewnienia wymaganej czystości powietrza w pomieszczeniu pracy należy przeprowadzić dobór środków ochrony indywidualnej, odpowiednich do rodzaju występujących w środowisku pracy pyłów.

Podsumowanie

Znaczna liczba zatrudnionych w warunkach narażenia na szkodliwe działanie pyłów, obliguje zarówno pracodawców, jak i pracowników do podejmowania wszelkich działań zmierzających do ograniczenia występowania tego zagrożenia w ich zakładach przemysłowych.

Prace zmierzające do likwidacji zagrożenia pyłami powinny obejmować zarówno działania umożliwiające eliminację zagrożenia (stosowanie środków ochrony zbiorowej i indywidualnej), jak i popularyzację wiedzy z zakresu szkodliwości działania pyłów i metod ich eliminacji ze środowiska pracy (szkolenie pracodawców i pracowników).

Podejmując działania zmierzające do ochrony pracowników przed narażeniem na pyły, szczególną uwagę należy zwrócić na najbardziej szkodliwe pyły, tzn. pyły zawierające wolną krystaliczną krzemionkę oraz pyły azbestu.

Niezależnie od rodzaju zanieczyszczeń, ich eliminacja ze środowiska pracy powinna być realizowana przede wszystkim przez zastosowanie odpowiednich środków ochrony zbiorowej przed zapyleniem. Wszędzie tam, gdzie to jest możliwe, należy dążyć do hermetyzacji procesów produkcyjnych. W pozostałych przypadkach, na podstawie analizy parametrów pobranego u źródła emisji pyłu, należy dobrać odpowiedni system lub urządzenie filtracyjno - wentylacyjne, odpowiednie do rodzaju i stężenia pyłu.

Ostatnim działaniem, jakie powinno być podjęte dla ochrony pracownika przed szkodliwym narażeniem na pyły, jest dobór środków ochrony indywidualnej.

---