Comentários sobre os métodos de amostragem de poeira

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A detecção de poeiras é um aspecto importante nos exames de saúde ocupacional. O ponto central nessa detecção é a coleta de amostras, portanto, a coleta de amostras de poeiras é o elemento mais crucial nos exames de saúde ocupacional. No entanto, como o ambiente de coleta de amostras no local de trabalho é relativamente complexo e há muitos fatores que podem causar interferências, o método de coleta torna-se ainda mais importante. Escolher o método correto de coleta é a principal tarefa para reduzir os erros nos resultados dos exames. A coleta de amostras de poeira é dividida em duas partes: a coleta de poeira total e a coleta de poeira exalada. Cada uma dessas partes, por sua vez, é dividida em coleta individual e coleta em pontos específicos. Vamos analisar essas quatro opções: Coleta de poeira total: 1. Poeira total individual: Para essa coleta, são utilizados recipientes de coleta com diâmetro de 37 mm ou 40 mm. A taxa de fluxo de ar é de 1 a 5 L/min. É usado um coletor individual, e a direção do ar entra é simular a direção da respiração humana – de baixo para cima ； O tempo de amostragem corresponde ao tempo total de contato do trabalhador ； 2. Amostragem em ponto fixo: Para a amostragem em ponto fixo, são utilizados recipientes de amostragem com diâmetro de 37 mm ou 40 mm. A vazão de amostragem fica entre 15 e 40 L/min. É utilizado um coletor de poeira específico para esse fim; não há especificações quanto à direção do fluxo de ar ； O tempo de amostragem é de 15 minutos, sendo que a amostragem é realizada no período em que a concentração está no seu valor mais alto, ou seja, nos locais de trabalho onde a concentração é maior ； Através de duas comparações, pode-se observar que, para amostragem de poeiras individuais, é necessário seguir a direção da respiração: a entrada de ar deve estar voltada para baixo, de modo que as poeiras coletadas sejam principalmente do tipo PM10 ou menor. Atualmente, no país, o método de amostragem consiste em direcionar a entrada de ar na direção horizontal, fazendo com que as poeiras coletadas sejam, em sua maioria, de partículas maiores. No entanto, de acordo com as normas GBZ2.1, a poeira total refere-se àquela que pode entrar em todo o trato respiratório ； A poeira de grânulos grandes não consegue entrar nos vias respiratórias. A poeira que chega às vias respiratórias é, em sua maioria, poeira com tamanho inferior a PM10. Se não considerarmos as diferenças de tempo na comparação entre os dois métodos de entrada de ar, realizaremos vários testes de comparação: método de comparação: amostragem transversal em um ponto, a uma taxa de 9 L/min, e amostragem longitudinal em um ponto, a uma taxa de 5 L/min ； Local de comparação: 1. Área de escavação em minas de carvão ； 2. Corredores de retorno de ar em minas de carvão ； 3. Extremidade traseira da esteira transportadora em minas de carvão ； Local de amostragem | Número da amostra | M1 (mg) | M2 (mg) | Δm (mg) | V (L) | C (mg/m3)
210606 – Ponto de transferência na área de escavação do trecho de extensão do corredor de retorno: Horizontal 01 – 11,03 | 15,39 | 4,36 | 135,64 | 32,14; Vertical 01 – 13,27 | 14,19 | 0,92 | 77,090 | 11,93
210606 – Corredor de retorno na área de escavação do corredor de retorno: Horizontal 02 – 13,90 | 15,56 | 1,66 | 135,58 | 12,24; Vertical 02 – 12,77 | 13,53 | 0,76 | 75,639 | 10,05
Lado de retorno da esteira transportadora no poço principal: Horizontal 03 – 13,09 | 15,19 | 2,10 | 135,60 | 15,49; Vertical 03 – 11,22 | 11,68 | 0,46 | 75,834 | 6,07
A partir dos dados acima, pode-se observar que, nos locais onde há geração de poeira (locais 1 e 3), a concentração medida pelo método de amostragem horizontal é aproximadamente 3 vezes maior do que aquela medida pelo método de amostragem vertical. Nos locais onde não há geração de poeira (local 2), a concentração é cerca de 1,2 vezes maior. Ao analisar a dispersão das partículas de poeira, percebe-se que, nos locais 1 e 3, as partículas coletadas pelo método horizontal são, em sua maioria, de grande tamanho. Já nos locais coletados pelo método vertical, quase não existem partículas de grande tamanho. Nos locais 2, as partículas coletadas pelos dois métodos têm tamanho semelhante, sendo todas partículas de pequeno tamanho. Portanto, pode-se concluir que a maneira correta de coletar amostras de poeira em pontos específicos é por meio de coleta de ar de forma vertical. Mas, por que então os dispositivos de coleta de amostras disponíveis no mercado utilizam um método de entrada de ar horizontal? Por serem amostradores utilizados para a higiene ambiental, eles não são adequados para a saúde ocupacional. Na coleta de amostras para fins de higiene ambiental, partículas grandes quase não existem (a menos que haja tempestades de areia), portanto, a direção do fluxo de ar não afeta os resultados da amostragem. A coleta de amostras para saúde ocupacional só pode ser feita no modo de entrada de ar vertical, e não no modo de entrada de ar horizontal, como mostrado na figura. Amostragem de poeira respirada: 1. Poeira respirada individual: Para a poeira respirada individual, são utilizados dois métodos de separação: o separador ciclônico e o separador por impacto. A taxa de amostragem varia dependendo da capacidade de cada separador. No entanto, a curva de separação deve atender aos padrões estabelecidos pela BMRC ou ACGIH (ver figura). O tempo de amostragem geralmente corresponde ao período em que o trabalhador está exposto à poeira durante todo o dia ； 3. Coleta de amostras em pontos específicos: O método de coleta de amostras em pontos específicos também utiliza separadores de tipo ciclônico e separadores de tipo de impacto. É necessário que a curva de separação atenda aos padrões estabelecidos pela BMRC ou ACGIH. O tempo de coleta é de 15 minutos, devendo ser feita durante o período em que a concentração é mais alta, ou seja, nos locais de trabalho onde a concentração é maior ； Usamos essas duas formas de separação para realizar outro conjunto de testes de comparação ； Método de comparação: amostragem transversal em 20 L/min em ponto fixo e amostragem longitudinal em 10 L/min em ponto fixo ； Local de comparação: 1. Área de escavação em minas de carvão ； 2. Corredores de retorno de ar em minas de carvão ； 3. Extremidade traseira da esteira transportadora em minas de carvão ； Local de amostragem | Número da amostra | M1 (mg) | M2 (mg) | Δm (mg) | V (L) | C (mg/m3)
210606 – Ponto de transferência na área de escavação do trecho de extensão do corredor de retorno: Tipo de amostragem por impacto 01 – 12,52 | 17,01 | 4,48 | 300 | 11,59; Tipo de amostragem por ciclone 01 – 13,32 | 13,64 | 0,32 | 150 | 2,12
210606 – Corredor de retorno na área de escavação do corredor de retorno: Tipo de amostragem por impacto 02 – 12,35 | 12,76 | 0,41 | 300 | 1,37; Tipo de amostragem por ciclone 02 – 11,99 | 12,18 | 0,19 | 150 | 1,25
Poço principal – Lado de retorno da esteira transportadora: Tipo de amostragem por impacto 03 – 12,68 | 13,94 | 1,26 | 300 | 4,21; Tipo de amostragem por ciclone 03 – 12,91 | 13,08 | 0,17 | 150 | 1,15
A partir dos dados acima, pode-se observar que, nos locais onde há geração de poeira (locais 1 e 3), há grandes diferenças nas concentrações entre os dois métodos de amostragem. Já nos locais onde não há geração de poeira (local 2), as concentrações são bastante semelhantes. Além disso, a análise da dispersão das amostras mostra que, nos locais 1 e 3, o método de amostragem por impacto resulta em maior quantidade de partículas de poeira grandes, enquanto no local 2 as duas técnicas produzem resultados semelhantes ； Por que esse fenômeno ocorre? Para responder a essa pergunta, é preciso começar falando sobre os testes de certificação de curvas de separação e os princípios desses dois métodos. 1. Métodos de teste de certificação: Ao realizar a certificação da curva de separação de qualquer tipo de dispositivo de separação, utiliza-se um gerador de aerossóis com tamanhos de partículas diferentes para produzir os aerossóis. Em seguida, esses aerossóis são separados pelo dispositivo de separação, e a eficiência de separação é comparada. Quando a eficiência de separação é de 50% para aerossóis com tamanho de 4 μm, isso está de acordo com a curva ACGIH. Já quando a eficiência de separação é de 50% para aerossóis com tamanho de 5 μm, isso está de acordo com a curva BMRC ； Este experimento consistiu em realizar testes de separação para aerossóis de diferentes tamanhos de partícula, sem misturar todos os aerossóis juntos para realizar o experimento ao mesmo tempo. 2. Separador de tipo ciclônico: Ao entrar pelo orifício de entrada do separador de tipo ciclônico, o fluxo de ar gira na direção tangencial à parede interna do separador. As partículas de poeira maiores sedimentam-se mais rapidamente, indo para o compartimento de sedimentação das partículas grandes, enquanto as partículas de poeira menores sedimentam-se mais lentamente e são retidas na membrana filtrante. 3. Separador por impacto: Após o ar entrar pela entrada de ar do separador por impacto, ele atinge diretamente a placa de impacto. Essa placa é revestida com óleo de silicone, o que permite que as partículas de poeira de diferentes tamanhos sejam fixadas na placa em proporções adequadas. As partículas restantes são retidas pela membrana filtrante. Pelo princípio desses dois métodos, pode-se observar que o separador ciclônico consegue separar adequadamente as partículas de poeira que atendem às curvas A e B, mesmo quando há muitas partículas grandes, já que utiliza o método de sedimentação para a separação. Porém, o separador por impacto apresenta problemas: 1) nos testes de certificação, não foram realizados testes com partículas muito grandes; além disso, no modo de entrada de ar lateral em campo, quaisquer partículas grandes podem entrar no separador ； 2. Na placa de impacto, são coladas ao mesmo tempo partículas de poeira de tamanhos diferentes; isso faz com que seja difícil que partículas menores de poeira se fixem nela ； 3. A concentração de poeira de partículas grandes é alta; ela se saturará rapidamente, e então uma grande quantidade dessa poeira entrará na membrana filtrante. A mesma pergunta: por que se utiliza esse tipo de separador por impacto para coletar poeira do ar no mercado? A resposta também é a mesma: são equipamentos utilizados para a coleta de amostras do ambiente. Durante a coleta de amostras, as condições e o local são semelhantes aos do caso 2; não há fatores que possam causar a formação de poeiras de grandes partículas. Portanto, não há interferência no separador por impacto. Já no setor de saúde ocupacional, a coleta de amostras de poeira é feita justamente quando há formação de poeiras de grandes partículas, ou seja, quando a interferência dessas partículas é mais intensa. Por isso, não se pode usar coletores de poeira com entrada de ar horizontal; devem-se utilizar coletores de tipo ciclônico ou coletores com entrada de ar voltada para baixo.