Sprawozdanie nr 6

Temat: Pomiary zapylenia

1.Informacje ogólne o pyłach

Pył dzielimy na:  

       Pył całkowity - zbiór cząstek osadzonych na sączku pomiarowym, gdy prędkość liniowa zasysanego powietrza zawiera się w przedziale 0,3-1,6 m/s,

               Pył respirabilny - zbiór cząstek przechodzących przez selektor wstępny o charakterystyce przepuszczalności według wymiarów cząstek opisanej logarytmiczno-normalną funkcją prawdopodobieństwa ze średnią wartością średnicy aerodynamicznej 3,5ą0,3ľm i z geometrycznym odchyleniem standardowym 1,5ą0,1,

 

          Włókna respirabilne - włókna o długości powyżej 5ľm o maksymalnej średnicy poniżej 3ľm i o stosunku długości do średnicy >3.[1] Definicja ta dotyczy także cząstek włóknistych zawieszonych w gazach, a zwłaszcza w powietrzu, które mogą się tworzyć w czasie mechanicznej obróbki materiałów włóknistych, na skutek erozji atmosferycznej skał i gleb zawierających minerały włókniste (azbest, erionit, antyporyt włóknisty i inne)  

          Wagowe stężenie cząstek - masa cząstek fazy rozproszonej w jednostce objętości gazu wyrażana w mg/m³.  

         Strefa oddychania - przestrzeń o promieniu 30 cm wokół głowy pracownika.  

         Próbka powietrza - określona objętość powietrza (lub wyodrębnione z niej zanieczyszczenia), pobrana w celu przeprowadzenia zawartych w nim substancji zanieczyszczających.  

          Narażenie zawodowe (ekspozycja zawodowa) - złożone pojęcie ilościowo-jakościowe określające rodzaj i stężenie czynnika szkodliwego dla zdrowia oraz czas jego działania zarówno do zmiany roboczej, jak też długich okresów.  

         Chronometraż pracy - czas trwania poszczególnych czynności zawodowych pracownika w ciągu zmiany roboczej, różniących się narażeniem.  

          Stanowisko pracy - miejsce, wynikające z organizacji pracy, w którym pracownik wykonuje czynności zawodowe stale lub okresowo.  

           

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 czasu pracy przez cały okres jego czynności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia przyszłych pokoleń. 

Dopuszczalne stężenia zapylenia powietrza przy zawartości wolnej krzemionki (SiO2) w pyle
Rodzaj zapylenia
Pył całkowity mg/m^3
Pył frakcji wdychanej mg/mg^3

         Jeżeli mamy do czynienia z pyłami, mgłami i dymami, należy sprawdzić krotność przekroczenia NDS-u i w zależności od tej wielkości dobieramy sprzęt filtrujący w odpowiedniej klasie.
Dla półmasek filtrujących możemy wyróżnić następujące klasy:
P1 do 4 x NDS
P2 do 10 x NDS
P3 do 20 x NDS
Bardzo podobna sytuacja jest przy filtrach stosowanych z półmaskami. Natomiast przy stosowaniu filtrów z maskami krotności przekroczenia NDS mogą być znacznie większe.
filtr P1 do 5 x NDS
filtr P2 do 16,5 x NDS
filtr P2 do 100 x NDS

   Stężenie średnie ważone ( ) - średnie stężenie substancji szkodliwych w powietrzu w ciągu zmiany roboczej, uwzględniające chronometraż pracy, obliczone wg wzoru:

 

 

                                      

- średnia wartość stężeń lub wskaźników ekspozycji w poszczególnych

okresach pomiarowych, wynikające z zastosowanej strategii pobierania próbek powietrza,

t₁, t₂, _...t_n - czas trwania poszczególnych okresów pomiarowych.

 

   Charakterystyka pyłu przemysłowego

 

Pył przemysłowy jest to aerozol, którego fazę rozproszoną stanowią cząstki stałe (ziarna) i którego źródłem powstawania są procesy produkcyjne. Wytwarzanie pyłu w przemyśle może odbywać się na drodze dezintegracji lub kondensacji.

 

    Pyły dezintegracyjne powstają w wyniku rozdrobnienia ciał stałych (kruszenie, mielenie, szlifowanie), przy czym rozdrobnione cząsteczki stałe przedostające się do powietrza mają niejednakowe rozmiary, z tego względu taki aerozol nazywamy polidyspersyjnym.

 

    Pyły kondensacyjne powstają na drodze skraplania, zestalania się par metali albo innych związków. Aerozole kondensacyjne mają na ogół regularne cząstki o zbliżonych wymiarach, stąd też taki układ nazywamy monodyspersyjnym.

Z punktu widzenia sanitarno-higienicznych ważny jest podział pyłu pod względem działania biologicznego na organizm ludzki.

 

Wyróżniamy tu:

 

•      pyły o działaniu zwłókniającym (pylicotwórczym), należą do nich pyły zawierające krystaliczne formy dwutlenku krzemu (kwarc, krystobalit, trydymit, styszowit, koezyt, agat, chalcedon) oraz niektóre krzemiany (kaolin, azbest, skalenie, gliny),

•      pyły o działaniu drażniącym (pył węgla, karborundu, szkła, żelaza, nierozpuszczalne związki baru),

•      pyły alergizujące, są to głównie pyły pochodzenia organicznego (pył bawełny, wełny, konopi, pyłki kwiatowe, siana)

•      pyły o działaniu toksycznym (trującym); większość z nich to pyły związków chemicznych rozpuszczalnych w płynach ustrojowych,

•       pyły radioaktywne.

 

    Działanie pyłu na organizm ludzki.

 

Cząstki pyłów mogą przenikać do organizmu głównie przez drogi oddechowe. Cząstki włókniste, a zwłaszcza azbest w niewielkim stopniu wnikają również przez skórę. Układ oddechowy może być podzielony na kilka obszarów czynnościowych (rys.1) różniących się istotnie pod względem:

•        czasu zatrzymywania pyłu w miejscach osadzania,

•        szybkością i drogami jego eliminacji,

•        reakcją patologiczną na pył.

 

Do najważniejszych należy zaliczyć:

•        obszar górnych dróg oddechowych (obejmujący nos, jamę ustną, gardło, krtań),

•        obszar tchawiczo-oskrzelowy (tchawica, oskrzela, oskrzeliki),

•        obszar wymiany gazowej (pęcherzyki płucne).

Skuteczność osadzania się cząstek pyłu, w każdym z tych obszarów

2.Oddziaływanie pyłu na organizm człowieka.

Rozwój nowoczesnych technologii w wielu przypadkach oprócz zasadniczego celu, jakim jest produkt finalny, daje również dodatkowy produkt niezamierzony, niejednokrotnie szkodliwy dla zdrowia pracowników. Tym produktem jest pył najogólniej nazywany pyłem przemysłowym. Zanieczyszczenie pyłem może być przyczyną chorób zawodowych (pylic).

Główną i najbardziej niebezpieczną drogę atakowania przez pył organizmu człowieka jest układ oddechowy.

Przy ocenie stopnia niebezpieczeństwa spowodowanego pyłem przedostającym się do organizmu przez układ oddechowy odgrywają istotą rolę. Między innymi następujące czynniki:

-średnica ziaren pyłu

-rodzaj pyłu

-zapylenie powietrza

-czas oddziaływania pyłu na organizm człowieka

3. Stosowana aparatura pomiarowa

Pomiaroznastwo pyłowe dysponuje znaczną ilością różnych typów pyłomierzy, pracujących na zasadach wykorzystania różnych własności fizycznych cząsteczek ciał stałych, jak np. ich własności optyczne, elektryczne itp. W Polsce stosowane są powszechnie dwa rodzaje pyłomierzy: konimetry i pyłomierze grawitometryczne. W górnictwie były powszechnie stosowane konimetry, z uwagi na prostotę ich konstrukcji, łatwość obsługi i niewielkie gabaryty, przy czym najbardziej rozpowszechniony był konimetr firmy Zeiss.

Używanym przez nas aparatem był pyłomierz grawimetryczny Barbara-3a

Zasada działania pyłomierza: zapylone powietrze zasypane jest przez pompkę która wytwarza podciśnienie. Powietrze przepływa przez selektor płytkowy inaczej zwany elutriatorem, w którym występuje wytrącanie ziaren pyłu większych od 7 mikrometrów Ziarno pyłu przepływającego wraz z powietrzem przez selektor poddane jest działaniu wektora prędkości v_x który jest zależny głownie od depresji i oporów przepływu a także działaniu wektora prędkości v_y określającego prędkość opadania ziaren pyłu zależna od wielkości ziarna. Ziarno pyłu porusza się zatem po wypadkowej obu wektorów przy czym odległość między płytkami selektora i długość płytek są tak dobrane aby ziarna pyłu większe do 7mikrometrów zostały wytrącane ze strumienia powietrza natomiast ziarna mniejsze przepływają wraz z powietrzem do filtra na które są zatrzymywane.

4.Ćwiczenia na stanowisku laboratoryjnym

Stanowisko pomiarowe umożliwia wykonanie pomiarów zapylenia w warunkach laboratoryjnych..

Pyłomierz grawimetryczny Barbara-3a

Zapylenie frakcją respilabilną dla 8% SiO₂- Z_R=2mg/m³

Zapylenie frakcją całkowitą dla 8% SiO_2- Z_C=4mg/m³

Masa filtra m_F0=11,5202 g

Masa zbiornika m_Z0=10,4483 g

POMIAR I

Masa filtra m_F1=11,5203 g

Masa zbiornika m_Z1=10,4533g

-objętość gazu pobranego przez pyłomierz v=q_S*t

q_{S –} przepływ stabilizowany gazu przez pyłomierz w l/min (5l/min)

t-czas pomiaru w minutach

5l/min*10min=50l=0,05m³

-masa pyłu zebranego na filtrze ∆m_F= m_F1- m_F0

m_F0 – masa filtru przed pomiarem wraz z oprawką w g

m_F1 –masa filtru po wykonaniu pomiaru w g

∆m_F=11,5203-11,5202=0,0001g

-masa pyłu zebranego na zbiorniku ∆m_Z= m_Z1- m_Z0

m_Z0 – masa zbiornika przed pomiarem wraz z oprawką w g

m_Z1 –masa zbiornika po wykonaniu pomiaru w g

∆m_Z=10,4533-10,4483=0,005g

-zapylenie respilabilne z_R=(∆m_F1/v)*10³ (mg/m³)

z_R1=(0,0001/0,05)*1000=2mg/m³

-zapylenie całkowite z_C=((∆m_F1+∆m_Z1)/v)*10³ (mg/m³)

z_C1=((0,0001+0,005)/0,05*1000=102 mg/m³

POMIAR II

Masa filtra m_F2=11,5210 g

Masa zbiornika m_Z2=10,4554g

∆m_F2=11,5210-11,5203=0,0007g

∆m_Z2=10,4554-10,4533=0,0021g

z_R2=(0,0007/0,05)*1000=14mg/m³

z_C2=((0,0007+0,0021)/0,05*1000=52,1 mg/m³

POMIAR III

Masa filtra m_F3=11,5211 g

Masa zbiornika m_Z3=10,4590g

∆m_F3=11,5211-11,5210=0,0001g

∆m_Z3=10,4590-10,4554=0,0036g

z_R3=(0,0001/0,05)*1000=2mg/m³

z_C3=((0,0001+0,0036)/0,05*1000=74 mg/m

ŚREDNIA

z_Rśr=6mg/m³ 3xprzekroczone dopuszczalne normy !!!

z_Cśr=76 mg/m³ 19x przekroczone dopuszczalne normy!!!

W związku z 3krotnym przekroczeniem NDSu dla zapylenia respilabilnego powinniśmy zastosować klasę P1 środków ochrony indywidualnej.