تقييم طرق أخذ عينات الغبار

Thread Content

يُعد فحص الغبار أحد المجالات الرئيسية في فحوصات الصحة المهنية، ومن بين نقاط التركيز في هذا الفحص هو أخذ العينات. لذلك، فإن أخذ عينات الغبار يُعتبر من أهم نقاط التركيز في فحوصات الصحة المهنية. لكن نظرًا لتعقيد بيئة أخذ العينات في مكان العمل ووجود العديد من العوامل المؤثرة، يصبح اختيار طريقة صحيحة لأخذ العينات أمرًا بالغ الأهمية. إن اختيار الطريقة المناسبة لأخذ العينات هو الخطوة الأولى لتقليل أخطاء الفحص. ينقسم أخذ عينات الغبار إلى قسمين: أخذ عينات الغبار الكلي وأخذ عينات الغبار المنبعث من التنفس. وكل قسم ينقسل بدوره إلى أخذ عينات فردية وأخذ عينات من نقاط محددة. سنقوم هنا بتقييم هذه الخيارات الأربعة:
أخذ عينات الغبار الكلي:
1. الغبار الكلي لكل فرد: يتم استخدام صناديق أخذ العينات ذات القطر 37 مم أو 40 مم، ومعدل تدفق الغبار يكون من 1 إلى 5 لتر في الدقيقة. كما يتم استخدام أجهزة أخذ العينات الفردية، واتجاه تدفق الهواء يكون مشابهًا لاتجاه التنفس البشري، أي من الأسفل إلى الأعلى ； وقت الأخذ عينات هو مجموع وقت التعرض لدى العمال ； 2. أخذ العينات في نقاط محددة: يتم استخدام عبوات أخذ العينات بقطر 37 مم أو 40 مم لأخذ العينات، ومعدل تدفق الغاز يكون من 15 إلى 40 لترًا في الدقيقة، كما يتم استخدام أجهزة خاصة لأخذ عينات الغبار في نقاط محددة، ولا يوجد تحديد لاتجاه تدفق الغاز ； وقت أخذ العينات هو 15 دقيقة، ويتم أخذ العينات في الفترة التي تكون فيها التركيزات في أعلى مستوياتها، أي في المناصب التي تكون فيها التركيزات أعلى ； يمكن ملاحظة من خلال المقارنة بين الطريقتين أنه يجب أخذ عينات الغبار الفردي وفقًا لاتجاه التنفس، حيث يكون مدخل الهواء في الأسفل، ويتم جمع الغبار الذي يقل حجم جزيئاته عن PM10. أما طريقة أخذ العينات في الصين فهي أن يكون مدخل الهواء في الاتجاه الأفقي، ويتم جمع الغبار الذي تكون جزيئاته كبيرة الحجم. لكن وفقًا لمعايير GBZ2.1، فإن الغبار الكلي هو الغبار الذي يمكن أن يدخل إلى مجرى التنفس بأكمله ； لا يمكن للغبار ذو الحبيبات الكبيرة أن يدخل مسارات التنفس، والغبار الذي يدخل مسارات التنفس هو في الغالب غبار بحجم أقل من PM10. إذا لم نأخذ في الاعتبار فروقات الزمن عند مقارنة طريقتي استخلاص الهواء، فإننا سنجري عدة تجارب مقارنة: طريقة المقارنة: أخذ عينات أفقيًا بمعدل 9 لتر/دقيقة في نقطة محددة، وأخذ عينات رأسيًا بمعدل 5 لتر/دقيقة في نقطة محددة ； مواقع المقارنة: 1. وجه الحفر تحت مناجم الفحم ； 2. ممرات الهواء الخارجي في مناجم الفحم تحت الأرض ； ٣. الطرف الخلفي لآلة النقل في مناجم الفحم تحت الأرض ； مواقع أخذ العينات، رقم العينة: M1 (ملغ)، M2 (ملغ)، Δm (ملغ)، V (لتر)، C (ملغ/م³).
في منطقة حفر مسار الهواء الخارجي رقم 210606، في نقطة نقل العينات:
الاتجاه الأفقي 01: 11.03، 15.39، 4.36، 135.64، 32.14؛ الاتجاه العمودي 01: 13.27، 14.19، 0.92، 77.090، 11.93.
في مسار الهواء الخارجي لمنطقة حفر مسار الهواء الخارجي رقم 210606:
الاتجاه الأفقي 02: 13.90، 15.56، 1.66، 135.58، 12.24؛ الاتجاه العمودي 02: 12.77، 13.53، 0.76، 75.639، 10.05.
على جانب تدفق الهواء الخارجي لآلة النقل في البئر الرئيسي:
الاتجاه الأفقي 03: 13.09، 15.19، 2.10، 135.60، 15.49؛ الاتجاه العمودي 03: 11.22، 11.68، 0.46، 75.834، 6.07.
من البيانات المذكورة، يتضح أن التركيزات التي تم الحصول عليها باستخدام طريقة أخذ العينات الأفقية كانت حوالي ثلاثة أضعاف التركيزات التي تم الحصول عليها باستخدام طريقة أخذ العينات العمودية في الأماكن التي يحدث فيها تكون الغبار (الموقعان 1 و3). أما في الموقع 2، فإن التركيزات كانت حوالي 1.2 ضعف التركيزات المحصل عليها بالطريقة العمودية. وعند تحليل درجة تفرق الغبار، يتضح أن الغبار المأخوذ في الموقعين 1 و3 كان عبارة عن جزيئات كبيرة، بينما في الموقع 2 كانت الجزيئات صغيرة الحجم في كلا الطريقتين. ومن ذلك يتضح أن الطريقة الصحيحة لأخذ عينات الغبار في نقاط محددة هي أخذ العينات بشكل عمودي، فلماذا تكون طريقة استخدام الهواء في أجهزة أخذ العينات المتوفرة في السوق أفقية؟ لأنها أجهزة لأخذ عينات من البيئة الصحية، ولا تصلح للاستخدام في مجال الصحة المهنية؛ ففي أثناء أخذ عينات من البيئة الصحية، لا توجد جسيمات كبيرة تقريبًا (إلا في حالة حدوث عواصف رملية)، لذلك فإن اتجاه تدفق الهواء لا يؤثر على نتائج أخذ العينات. يمكن استخدام أسلوب الأخذ عينات للصحة المهنية فقط بواسطة نمط الإدخال العمودي، ولا يمكن استخدام نمط الإدخال الأفقي، كما هو موضح في الرسم. أخذ عينات الغبار المنبعث من الجسم: 1. الغبار المنبعث من جسم الفرد: يتم استخدام طريقتين لفصل الغبار، وهما المفصل الدوامي والمفصل بالصدمة. يختلف معدل أخذ العينات حسب قدرة كل نوع من أنواع المفصلات، لكن يجب أن تتوافق منحنيات الفصل مع منحنيات BMRC أو ACGIH (كما هو موضح في الرسم). عادةً، يكون وقت أخذ العينات هو الوقت الذي يتعرض فيه العامل للغبار طوال اليوم ； ٣. أخذ عينات الغبار في نقاط محددة: يوجد في طريقة أخذ عينات الغبار في نقاط محددة نوعان من أجهزة الفصل، وهما جهاز الفصل بالدوران وجهاز الفصل بالصدمة. كما يجب أن تتوافق منحنيات الفصل مع منحنيات BMRC أو ACGIH. مدة أخذ العينات هي ١٥ دقيقة، ويتم أخذ العينات في الفترة التي تكون فيها التركيزات الأعلى، أي في أماكن العمل التي تكون فيها التركيزات الأعلى ； نستخدم هاتين الطريقتين للفصل ثم نجري مجموعة أخرى من اختبارات المقارنة ； طريقة المقارنة: أخذ عينات أفقيًا بمعدل 20 لتر/دقيقة في نقطة محددة، وأخذ عينات رأسيًا بمعدل 10 لتر/دقيقة في نقطة محددة ； مواقع المقارنة: 1. وجه الحفر تحت مناجم الفحم ； 2. ممرات الهواء الخارجي في مناجم الفحم تحت الأرض ； ٣. الطرف الخلفي لآلة النقل في مناجم الفحم تحت الأرض ； موقع أخذ العينات، رقم العينة: M1 (ملغ)، M2 (ملغ)، Δm (ملغ)، V (لتر)، C (ملغ/م³).
في منطقة حفر الأنفاق في مسار الهواء الخارجي رقم 210606، نقطة نقل العينات:
النوع المتأثر بالصدمات: 01، القيم: 12.52، 17.01، 4.48، 300، 11.59.
النوع الدوامي: 01، القيم: 13.32، 13.64، 0.32، 150، 2.12.
في مسار الهواء الخارجي في منطقة حفر الأنفاق رقم 210606:
النوع المتأثر بالصدمات: 02، القيم: 12.35، 12.76، 0.41، 300، 1.37.
النوع الدوامي: 02، القيم: 11.99، 12.18، 0.19، 150، 1.25.
على جانب الهواء الخارجي لآلة نقل البضائع في البئر الرئيسي:
النوع المتأثر بالصدمات: 03، القيم: 12.68، 13.94، 1.26، 300، 4.21.
النوع الدوامي: 03، القيم: 12.91، 13.08، 0.17، 150، 1.15.
من البيانات المذكورة، يتضح أن هناك فروقًا كبيرة في تركيز الغبار عند أخذ العينات باستخدام الطريقتين في المواقع التي يتكون فيها الغبار (الموقعان 1 و3)، بينما يكون التركيز متقاربًا في المواقع التي لا يتكون فيها غبار (الموقع 2). كما أن تحليل درجة تفرق العينات يُظهر أن العينات المأخوذة باستخدام الطريقة المتأثرة بالصدمات في المواقع 1 و3 تحتوي على كميات أكبر من الجسيمات الكبيرة مقارنة بالعينات المأخوذة باستخدام الطريقة الدوامية، بينما تكون الكميات في الموقع 2 متقاربة ； لماذا يحدث هذه الظاهرة؟ للإجابة على هذا السؤال، يجب البدء بشرح اختبارات التحقق من منحنيات الفصل ومبادئ هاتين الطريقتين. 1. طريقة اختبار المصادقة: عند إجراء اختبار مصادقة منحنى الفصل لأي جهاز فصل، يتم استخدام مولدات الهباء الجوي ذات معايير أحجام جسيمات مختلفة لإنتاج الهباء الجوي، ثم يتم فصله باستخدام جهاز الفصل ومقارنة كفاءة الفصل. عندما تكون كفاءة الفصل 50% بالنسبة للهباء الجوي ذو حجم جسيمات 4 ميكرومتر، فإن ذلك يتوافق مع منحنى ACGIH، أما عندما تكون كفاءة الفصل 50% بالنسبة للهباء الجوي ذو حجم جسيمات 5 ميكرومتر، فإن ذلك يتوافق مع منحنى BMRC ； هذه التجربة تتضمن إجراء اختبارات فصل للهباء الجوي ذو الأحجام المختلفة على حدة، ولم يتم خلط جميع أنواع الهباء الجوي معًا لإجراء التجربة في نفس الوقت. 2. المفصل الدوامي: بعد دخول الهواء من فتحة الدخول في المفصل الدوامي، يدور التيار الهوائي على طول الاتجاه المماس للجدار الداخلي للمفصل، حيث تستقر الجزيئات الكبيرة بسرعة وتهبط إلى خزان ترسيب الجزيئات الكبيرة، بينما تستقر الجزيئات الصغيرة ببطء وتلتصق بالغشاء الفلتري. 3. جهاز الفصل بالصدمة: يدخل الهواء عبر فتحة الدخول في جهاز الفصل بالصدمة، ثم يصطدم مباشرة بلوح الصدمة، والذي يحتوي على زيت السيليكون؛ مما يؤدي إلى ترسب الغبار ذو الأحجام المختلفة على لوح الصدمة بنسب معينة، بينما يتم امتصاص الغبار المتبقي على الغشاء الفلتري. من خلال مبادئ هاتين الطريقتين، يتضح أن فاصل الدوامات يمكنه، بفضل استخدام طريقة الترسيب، فصل الغبار الذي يحتوي على جزيئات كبيرة بشكل فعال، بحيث يتوافق مع منحنيات A وB. أما فاصل الصدمات، فهو يواجه مشكلة؛ ففي اختبارات الموافقة، لم يتم اختبار الجزيئات الكبيرة جدًا، وبالتالي قد تدخل أي جزيئات كبيرة إلى الفاصل، بغض النظر عن نمط التدفق الأفقي في الموقع ； 2. يتم لصق جزيئات غبار كبيرة ذات أحجام مختلفة على لوح الصدم في نفس الوقت، مما يجعل من الصعب لصق جزيئات الغبار الصغيرة عليه ； ٣. تكون تركيزات الغبار ذو الحبيبات الكبيرة مرتفعة، وسرعان ما يصل إلى حالة التشبع، ثم يدخل كمية كبيرة من الغبار ذو الحبيبات الكبيرة إلى الفلتر. نفس السؤال: لماذا يتم استخدام هذا الفاصل القائم على الصدمات في جمع غبار الهواء في الأسواق؟ الإجابة هي نفسها، فهي أجهزة لأخذ عينات من البيئة. في حالة أخذ العينات من البيئة، لا توجد ظروف أو أماكن تؤدي إلى تكوّن جزيئات غبار كبيرة، وبالتالي لا يوجد أي تأثير على جهاز الفصل بالصدمات. أما في مجال الصحة المهنية، فإن أخذ عينات الغبار يتم في الأوقات التي يتكوّن فيها جزيئات غبار كبيرة، وهي الأوقات التي يكون فيها التأثير الناتج عن الغبار الكبير أشد، لذلك لا يمكن استخدام أجهزة أخذ عينات الغبار التي تعتمد على التدفق الأفقي للهواء، بل يجب استخدام أجهزة أخذ عينات الغبار من نوع الدوامة، أو أجهزة تعتمد على التدفق العمودي للهواء.