Badanie zawartości frakcji torakalnej we wdychalnej frakcji aerozolu ciekłego w środowisku pracy na przykładzie kwasu siarkowego

Kierownik projektu: dr Małgorzata Szewczyńska

Streszczenie projektu:

Kwas siarkowy ma bardzo szerokie zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, co wiąże się z narażeniem dużej grupy pracowników na szkodliwe mgły. W 2011 roku Komisja Europejska wprowadziła nową wartość normatywów higienicznych dla kwasu siarkowego we frakcji torakalnej. Zmieniające się przepisy wymuszają konieczność dostosowania Polskich Norm do warunków Unijnych, co stwarza konieczność ustalenia metody badania zawartości tego kwasu we frakcjach aerozoli powietrza ze szczególnym uwzględnieniem frakcji torakalnej.

W ramach 1. etapu projektu opracowano metodę oznaczania kwasu siarkowego(VI) z wykorzystaniem chromatografii jonowej z detekcją konduktometryczną. Do badań zastosowano kolumnę analityczną Dionex IonPac® AS22 (4x250 mm) z przedkolumną Dionex IonPac AG22 (4x50mm) oraz mieszaninę węglanu i wodorowęglanu sodu, będącą fazą nośną o elucji izokratycznej i przepływie 1,2 ml/min. Zaproponowane warunki rozdziału chromatograficznego umożliwiły oznaczenie jonów kwasu siarkowego(VI) w obecności jonów fluorkowych, octanowych, chlorkowych, bromkowych, azotanowych, azotynowych i fosforanowych. Do pobierania próbek powietrza zastosowano próbnik Parallel Particle Impactors PPI z filtrem celulozowym, dedykowany dla frakcji torakalnej o przepływie 2 l/min, a do oznaczania frakcji wdychalnej – próbnik typu IOM o takim samym przepływie. Ustalono optymalne warunki ekstrakcji oznaczanych jonów z filtra. Przeprowadzono walidację opracowanej metody, ustalając zakres pomiarowy 0,0 – 1,0 µg/ml, liniowość, precyzję, współczynnik odzysku, granicę wykrywalności  i oznaczalności oraz niepewność całkowitą i rozszerzoną. Oznaczalność metody jest na poziomie 0,00012 mg/m³ przy pobieraniu 20 l powietrza. Niepewność całkowita wynosi 11%,  a niepewność rozszerzona 23%.

W ramach 2. etapu przeprowadzono ocenę narażenia na kwas siarkowy(VI) w wybranych procesach technologicznych i ustalono zawartości frakcji torakalnej we wdychalnej frakcji aerozolu ciekłego. W zależności od miejsca poboru próbek stężenie kwasu dla frakcji torakalnej wynosiło od 0,0005 do 0,28 mg/m³. Największa emisja kwasu siarkowego była przy punkcie pobierania prób mieszaniny zawierającej ok. 30% kwasu siarkowego (246 µg/m³), w zakładzie produkcji kwasu przy ciągu produkcyjnym 4 (103 µg/m³), przy zatężaniu na obiekcie  48 (73 µg/m³) i przy produkcji bieli tytanowej przy klarowniku (25 µg/m³).

Stężenie frakcji wdychalnej kwasu siarkowego pobieranej w tych samych punktach wynosiło odpowiednio przy punkcie pobierania prób mieszaniny zawierającej ok. 30% kwasu siarkowego (303 µg/m³), w zakładzie produkcji kwasu przy ciągu produkcyjnym 4 (288 µg/m³), przy zatężaniu na obiekcie 48 (106 µg/m³) i przy produkcji bieli tytanowej przy klarowniku  (50 µg/m³). Przeprowadzone wstępne badania wykazały, że frakcja torakalna kwasu siarkowego stanowi od 11 do 91% frakcji wdychalnej w zależności od miejsca i procesu, co daję średnią zawartość frakcji torakalnej kwasu siarkowego(VI) we frakcji wdychalnej – 64%.

Z przeprowadzonych badań wynika, że tylko na 7 stanowiskach pracy stężenie frakcji  torakalnej kwasu siarkowego(VI) w próbkach powietrza pobranych w zakładzie B przekraczało wartości NDS. Na wszystkich pozostałych stanowiskach pracy nie było przekroczeń wartości dopuszczalnej normatywu higienicznego dla tego kwasu.

Z porównania uzyskanych wartości stężeń kwasu siarkowego(VI) z próbek pobieranych dla frakcji wdychalnej z normatywem dla mgły kwasu siarkowego(VI) – 1 mg/m³ wynika, że na żadnym stanowisku wartość ta nie została przekroczona. Przeprowadzone badania oceny narażenia zawodowego na kwas siarkowy(VI) wskazują, że wartość NDS 0,05 mg/m³ jest ostrym kryterium w porównaniu do poprzednio obowiązującej wartości 1 mg/m³ dla mgły kwasu siarkowego(VI). W ramach projektu wykonano również badania porównawcze dla próbników frakcji wdychalnej i pyłu całkowitego. Stężenia kwasu siarkowego(VI) oznaczane za pomocą próbników do pyłu całkowitego były dwukrotnie mniejsze niż stężenia oznaczone w próbkach pobieranych próbnikiem do frakcji wdychalnej. Wyniki badań potwierdzają przydatność próbnika PPI do oznaczania frakcji torakalnej kwasu siarkowego(IV), która stanowi średnio 64% frakcji wdychalnej. Można więc wnioskować, że ustalenie wartości 0,1 mg/m3 dla frakcji wdychalnej kwasu siarkowego(VI) będzie stanowiło wystraczającą ochronę pracownika, jak obecnie obowiązująca wartość 0,05 mg/m³ dla frakcji torakalnej kwasu siarkowego(VI). Próbniki pyłu całkowitego nie odzwierciedlają właściwie cząstek charakterystycznych dla frakcji wdychalnej  i nie mogą być stosowne do jej pobierania.

Projekt II.P.07. Zestawienie procentowej zawartości frakcji torakalnej we frakcji wdychalnej kwasu siarkowego(VI) na badanych stanowiskach

W ramach 3. etapu pracy przygotowano materiał informacyjny w formie broszury nt. „Frakcja wdychalna, torakalna i respirabilna substancji chemicznych w środowisku pracy – zagrożenia dla zdrowia pracowników”, pracowano w formie materiałów do udostępnienia  w intrenecie zalecenia dla służb BHP dotyczące oceny i ograniczenia ryzyka zawodowego związanego z występowaniem kwasu siarkowego na stanowisku pracy. Ponadto opracowano materiały szkoleniowe w tym, materiał źródłowy nt. „Pomiary stężeń frakcji wdychalnej, torakalnej  i respirabilnej substancji chemicznych” oraz poradnik dla wykładowcy. Przeprowadzono seminarium weryfikujące opracowane materiały. W seminarium uczestniczyli pracownicy laboratoriów środowiskowych, przedstawiciele pracodawców i pracowników zakładów, Państwowej  Inspekcji Pracy, Państwowej Inspekcji Sanitarnej. Wśród uczestników seminarium przeprowadzono badania ankietowe, mające na celu ocenę materiałów seminaryjnych oraz prowadzono dyskusję na temat przydatności zdobytej wiedzy i możliwości jej upowszechnienia wśród pracowników w celu poprawy warunków pracy.

 Wyniki projektu badawczego opublikowano w 3 artykułach naukowych, fragmenty pracy przedstawiono na 4 konferencjach.

Jednostka: Pracownia Zagrożeń Chemicznych

Okres realizacji: 01.01.2014 – 31.12.2016