Drukuj ten rozdziałDrukuj ten rozdział

6-10. Aerozole

6-10.3. Rodzaje i właściwości aerozoli

Aerozole to w większości mieszaniny substancji chemicznych. Właściwości aerozoli emitowanych do środowiska pracy są ściśle związane z właściwościami tych substancji. Podstawowymi parametrami aerozoli są:

  • kształt cząstek (aerozole włókniste i niewłókniste),
  • wymiary cząstek (aerozole grubo-, średnio- i drobnodyspersyjne),
  • stężenie aerozolu (stężenie frakcji wdychalnej, frakcji respirabilnej, włókna respirabilne),
  • skład chemiczny i struktura krystaliczna (np. krystaliczna krzemionka lub krzemionka bezpostaciowa).

Na slajdzie 6-10.4 przedstawiono podstawowe parametry aerozoli, a na slajdzie 6-10.5 zakresy wymiarowe cząstek zanieczyszczeń powietrza w środowisku pracy. Na slajdzie 6-10.6 scharakteryzowano podział szkodliwych aerozoli w zależności od kształtu [2].

6-10. slajd 4

6-10. slajd 5

6-10. slajd 6

Ditlenek krzemu (SiO2) jest substancją polimorficzną występującą w naturze w różnych odmianach krystalicznych i bezpostaciowych. Podstawowe odmiany krystaliczne i bezpostaciowe ditlenku krzemu przedstawiono na slajdzie 6-10.7.

6-10. slajd 7

Występujący w przyrodzie krystaliczny ditlenek krzemu jest powszechnie stosowany np. w przemyśle chemicznym, szklarskim, ceramicznym, odlewniczym, elektronicznym (kwarc), materiałów budowlanych i ściernych.

Bezpostaciowe odmiany ditlenku krzemu, takie jak diatomit i ziemia krzemionkowa są stosowane jako:

  • absorbent np. do oczyszczania wody, leków, soków czy paliw,
  • wypełniacz przy produkcji farb, nawozów, papieru, środków ochrony roślin, wyrobów z gumy syntetycznej i innych.

Azbest odnosi się do sześciu minerałów włóknistych z grupy serpentynów (chryzotyl) i amfiboli (tremolit, aktynolit, antofilit, krokidolit, amozyt). Minerały te słabo przewodzą ciepło i są względnie odporne na działanie czynników chemicznych. Podstawowe odmiany azbestu przedstawiono na slajdzie 6-10.8.

6-10. slajd 8

Wyroby azbestowo-cementowe należały do najszerzej stosowanych materiałów budowlanych dzięki szczególnie korzystnym właściwościom technicznym, do których należy zaliczyć dużą wytrzymałość mechaniczną, odporność na korozję i niepalność. Obecnie obszarami działalności gospodarczej, w których występuje narażenia na azbest są budownictwo, górnictwo, przemysł chemiczny, energetyczny i gospodarka odpadami.

W przyrodzie, oprócz azbestu, w postaci włókien występuje wiele minerałów, np. erionit, attapulgit i inne. Zainteresowanie tymi minerałami stale wzrasta, ponieważ proponuje się ich stosowanie w charakterze zamienników azbestu.

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.

Włókna ceramiczne są również stosowane 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.

Pyły drewna pochodzące z różnych gatunków drzew różnią się między sobą twardością, ciężarem właściwym, kształtem cząstek oraz składem innych substancji wtórnych. Wielkość cząstek drewna zależy od rodzaju jego obróbki, stosowanych narzędzi oraz od gatunków drewna. Najmniejsze cząstki pyłów drewna powstają podczas procesu szlifowania drewna. Na wielkość cząstek ma również wpływ gęstość drewna. Im mniejsza gęstość tym mniejsze cząstki pyłu są emitowane [5].

Pyły drewna powstają jako produkt uboczny we wszystkich procesach technologicznych związanych z pozyskiwaniem, obróbką drewna i przy pracach związanych z wykorzystaniem różnych jego form.

Nanoobiekty, aglomeraty i aglomeraty (NOAA) powstają naturalnie bądź wytwarzają się przypadkowo lub specjalnie w procesach nanotechnologicznych. Materiał zawierający 50% lub więcej NOAA, w liczbowym rozkładzie wymiarów ma co najmniej jeden zewnętrzny wymiar w zakresie 1 – 100 nm [6,7]. W kontekście definicji nanomateriału należy rozpatrywać trzy rodzaje źródeł emisji cząstek o nanowymiarach (slajd 6-10.9):

6-10. slajd 9

  • procesy ze specjalnie wytworzonymi nanomateriałami, tzn. wytwarzanie nanomateriałów różnymi metodami, z zastosowaniem techniki bottom-up (nanomateriały są budowane z atomów, molekuł itd.) i top-down (nanomateriały są uzyskiwane w wyniku rozdrabniania materiałów o większych wymiarach z użyciem różnych metod i urządzeń) oraz stosowanie nanomateriałów w różnych procesach pracy,
  • źródła przypadkowe, tzn. źródła, z których są emitowane cząstki o nanowymiarach, często nazywane cząstkami ultra drobnymi, np. w wyniku włączenia kuchenki mikrofalowej, podczas spalania oleju napędowego w silnikach Diesla, w wyniku wzrostu temperatury powietrza w danym miejscu w pomieszczeniu pracy,
  • źródła naturalne, tzn. napływ do badanego pomieszczenia, z powietrzem atmosferycznym, NOAA, których stężenia i wymiary mogą się znacznie różnić nawet w ciągu jednego dnia, również w przypadku zdarzeń mogących wystąpić w znacznej odległości od badanego pomieszczenia pracy, np. na skutek wybuchu wulkanu.

Nanotechnologia jest szybko rozwijającym się obszarem przemysłu dostarczającym nowych i innowacyjnych rozwiązań, które są stosowane w wielu sektorach wytwarzania [3]. Engineered nanomaterials (ENMs) lub manufactured nanomaterials (MNMs) znalazły zastosowania m.in. w medycynie, ochronie środowiska, sporcie, budownictwie, energetyce, transporcie, telekomunikacji, kosmetyce, a także w przemyśle chemicznym, samochodowym, elektronicznym i tekstylnym. Wiele z nanomateriałów, takich jak: nanorurki węglowe, sadza techniczna, tlenek tytanu oraz tlenek cynku, osiągnęło produkcję wielotonażową (slajd 6-10.10).

6-10. slajd 10

Nanotechnologia jest szeroko reprezentowana w badaniach i zastosowaniach w ramach jednej ze specjalizacji PRZEMYSŁU 4.0. nanomateriały mają coraz większy wpływ na codzienne życie ludzi przede wszystkim zamieszkujących kraje uprzemysłowione.

Skala produkcji oraz szerokie spektrum zastosowań daje obraz grup zawodowych potencjalnie narażonych na działanie nanomateriałów.. Wielkość rzędu 1 – 100 nm, tzw. nanoskala, wpływa na zmianę wielu właściwości fizykochemicznych materiałów w porównaniu z ich odpowiednikami o większym wymiarze. Zrozumienie tego faktu, jak również znaczenia w inicjowaniu skutków toksycznych ich parametrów, takich jak: wielkość cząstek, kształt, rozpuszczalność, stan aglomeracji, modyfikacja powierzchni itd., jest bardzo istotne w identyfikacji zagrożeń związanych ze stosowaniem nanomateriałów [8]. W tym celu należy prowadzić badania emisji NOAA z różnych produktów i materiałów eksploatacyjnych, np. farby, środki czystości, warstwy bakteriobójcze. CIOP-PIB wykonuje badania: