Оценка методов отбора проб пыли

Thread Content

Определение уровня пыли является ключевым аспектом контроля за состоянием здоровья работников. Особое внимание при этом уделяется процедуре отбора проб. Следовательно, отбор проб пыли представляет собой самый важный элемент в процессе контроля за здоровьем работников. Однако из-за сложных условий на рабочем месте и большого количества факторов, влияющих на качество проб, методы отбора проб становятся особенно важными. Выбор правильного метода отбора проб — это первоочередная задача для снижения ошибок в результатах анализа. Отбор проб пыли делится на две категории: отбор общей пыли и отбор пыли, выдыхаемой человеком. Каждая из этих категорий, в свою очередь, делится на отбор проб для отдельных лиц и отбор проб в определенных точках. Давайте рассмотрим эти четыре способа более подробно: Отбор общей пыли: 1. Общее количество пыли у отдельного человека: для этой цели используются устройства для отбора проб диаметром 37 мм или 40 мм; скорость потока воздуха составляет 1–5 л/мин. При этом используется устройство для отбора проб, а направление потока воздуха соответствует направлению дыхания человека – снизу вверх ； Время отбора проб — это общее время контакта рабочего ； 2. Отбор проб в определенных точках: для отбора проб в определенных точках используются устройства с диаметром 37 мм или 40 мм; скорость потока пробы составляет 15–40 л/мин. Для этой цели применяются специальные устройства для отбора пыли. Направление подачи воздуха не определяется ； Время отбора проб составляет 15 минут; отбор проб производится в тот период времени, когда концентрация наибольшая, а именно на рабочих местах с самой высокой концентрацией ； По сравнению этих двух методов можно сделать вывод, что для анализа дымчатых частиц необходимо осуществлять отбор проб в направлении дыхания: вход воздуха должен находиться внизу, при этом собираются преимущественно частицы размером менее PM10. В настоящее время в Китае для отбора проб используется метод, при котором вход воздуха расположен горизонтально; в таком случае собираются преимущественно крупные частицы. Однако согласно стандарту GBZ2.1, под общим количеством частиц понимается количество частиц, способных попасть во всю дыхательную систему ； Крупные частицы пыли не могут попасть в дыхательные пути; пыль, которая все же попадает туда, в основном представляет собой частицы размером менее PM10. Если не учитывать различия во времени проведения замеров при сравнении двух способов поступления пыли, мы проводим несколько серий сравнительных испытаний: метод сравнения: поперечный отбор проб с частотой 9 л/мин в определенной точке и вертикальный отбор проб с частотой 5 л/мин в той же точке ； Место сравнения: 1. Место проходки в шахте угольной шахты ； 2. Вентиляционные туннели в шахтах угольных копей ； 3. Конец ленточного конвейера в шахте угольной шахты ； Место отбора проб, номер пробы: M1 (мг), M2 (мг), Δm (мг), V (л), C (мг/м³).
210606 – место перегрузки проб на участке туннеля для возвращения воздуха; горизонтальный направление 01: 11,03; 15,39; 4,36; 135,64; 32,14. Вертикальное направление 01: 13,27; 14,19; 0,92; 77,090; 11,93.
210606 – туннель для возвращения воздуха; горизонтальное направление 02: 13,90; 15,56; 1,66; 135,58; 12,24. Вертикальное направление 02: 12,77; 13,53; 0,76; 75,639; 10,05.
Главный шахтный конвейер, боковая сторона для возвращения воздуха: горизонтальное направление 03: 13,09; 15,19; 2,10; 135,60; 15,49. Вертикальное направление 03: 11,22; 11,68; 0,46; 75,834; 6,07.
Из приведенных данных видно, что при использовании метода отбора проб с горизонтального направления концентрация пыли в местах ее образования (места 1 и 3) в среднем в 3 раза выше, чем при использовании вертикального направления. В месте 2 концентрация примерно в 1,2 раза выше. Анализ степени дисперсии частиц показывает, что в местах 1 и 3 преобладают крупные частицы пыли, тогда как в месте 2 преобладают мелкие частицы. Из этого следует, что правильным способом отбора проб пыли в определенных точках является вертикальный отбор проб воздуха. Но почему же в продаже имеются устройства для отбора проб, которые используют горизонтальный способ подачи воздуха? Поскольку это устройства для отбора проб в целях охраны санитарии окружающей среды, они не подходят для использования в условиях профессиональной гигиены. При отборе проб в рамках санитарного контроля крупные частицы практически отсутствуют (за исключением случаев, когда происходит песчаная буря), поэтому направление потока воздуха не влияет на результаты отбора проб. Для отбора проб в целях охраны труда можно использовать только режим вертикального притока воздуха, а не режим горизонтального притока воздуха, как показано на рисунке. Отбор проб пыли, выделяемой при дыхании: 1. Пробы пыли, выделяемой отдельным человеком: для отбора таких проб используются циклонные и ударные сепараторы. Конкретный расход пробы зависит от характеристик сепаратора; однако кривая разделения должна соответствовать кривым BMRC или ACGIH (см. рисунок). Время отбора проб обычно соответствует времени, в течение которого работник находится в контакте с пылью в течение всего рабочего дня ； 3. Отбор проб пыли в определенных точках: для отбора проб пыли в определенных точках также используются два типа сепараторов – циклонные и ударные. При этом кривая разделения должна соответствовать кривым BMRC или ACGIH. Время отбора проб составляет 15 минут; отбор проб производится в тот период времени, когда концентрация пыли наибольшая, а именно на рабочих местах с самой высокой концентрацией пыли ； Мы используем эти два способа разделения для проведения ещё одного теста на сравнение ； Метод сравнения: поперечный отбор проб с частотой 20 л/мин в фиксированной точке и вертикальный отбор проб с частотой 10 л/мин в фиксированной точке ； Место сравнения: 1. Место проходки в шахте угольной шахты ； 2. Вентиляционные туннели в шахтах угольных копей ； 3. Конец ленточного конвейера в шахте угольной шахты ； Место отбора проб, номер пробы: M1 (мг), M2 (мг), Δm (мг), V (л), C (мг/м3).
210606 – место перегрузки проб на участке туннеля для возвращения воздуха: устройство типа «Ударное» 01 – 12,52; 17,01; 4,48; 300; 11,59. Устройство типа «Циклонное» 01 – 13,32; 13,64; 0,32; 150; 2,12.
210606 – туннель для возвращения воздуха на участке туннеля для возвращения воздуха: устройство типа «Ударное» 02 – 12,35; 12,76; 0,41; 300; 1,37. Устройство типа «Циклонное» 02 – 11,99; 12,18; 0,19; 150; 1,25.
На конце ленточного конвейера в главном шахтном стволе: устройство типа «Ударное» 03 – 12,68; 13,94; 1,26; 300; 4,21. Устройство типа «Циклонное» 03 – 12,91; 13,08; 0,17; 150; 1,15.
Из приведенных данных видно, что при отборе проб с использованием устройств типа «Циклонное» и «Ударное» на местах, где образуется пыль (места 1 и 3), разница в концентрации значительна. На местах, где пыль не образуется (место 2), концентрации близки к одинаковым. Анализ дисперсии проб показывает, что на местах 1 и 3 пробы, взятые с использованием устройства типа «Ударное», содержат значительно больше крупных частиц пыли по сравнению с пробами, взятыми с использованием устройства типа «Циклонное». На месте 2 значения для обоих типов устройств близки друг к другу ； Почему возникает такое явление? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо начать с описания испытаний на сертификацию по кривой разделения и принципов действия этих двух методов. 1. Методы сертификационных испытаний: При сертификации кривой разделения любого устройства для разделения частиц используется аэрозольный генератор с стандартными размерами частиц для создания аэрозоля. После его разделения с помощью устройства сравнивается эффективность разделения. Если эффективность разделения составляет 50% при размере частиц 4 мкм, то это соответствует кривой ACGIH; если же эффективность разделения составляет 50% при размере частиц 5 мкм, то это соответствует кривой BMRC ； В этом эксперименте проводились тесты на разделение аэрозолей с разным размером частиц; все аэрозоли не смешивались вместе для одновременного исследования. 2. Конвективный сепаратор: При поступлении воздуха через входное отверстие конвективного сепаратора поток воздуха вращается по тангенциальной направлению к внутренней поверхности сепаратора. Крупные частицы пыли оседают быстро и попадают в отсек для хранения крупных частиц, а мелкие частицы пыли оседают медленнее и прилипают к фильтрующей мембране. 3. Ударный сепаратор: После поступления воздуха через входное отверстие ударного сепаратора поток воздуха направляется непосредственно на ударную пластину, покрытую силиконовым маслом. Это масло заставляет частицы пыли разного размера прилипать к ударной пластине в определенных пропорциях, а оставшаяся пыль оседает на фильтрующей мембране. Исходя из принципов действия этих двух методов, можно сказать, что циклонные сепараторы способны эффективно разделять пыль, соответствующую кривым A и B, даже при наличии большого количества крупных частиц, поскольку они используют метод оседания для разделения частиц. Однако у ударных сепараторов возникают проблемы: 1) во время сертификационных тестов не проводилось тестирование на наличие крупных частиц; при горизонтальном подаче воздуха в сепаратор могут попадать частицы любого размера ； 2. На ударную пластину одновременно наклеены крупные частицы пыли разного размера, из-за чего мелкие частицы пыли с трудом могут прилипнуть к ней ； 3. Концентрация крупнозернистой пыли высока; она быстро насыщает фильтрующую мембрану, после чего большое количество крупнозернистой пыли попадает в нее. Тот же вопрос: почему для сбора пыли в воздухе на рынке используются именно такие ударные сепараторы? Ответ такой же: это устройства для отбора проб окружающей среды. При отборе проб условия и место проведения операции соответствуют определенным критериям; не существует факторов, способствующих образованию крупных частиц пыли. Следовательно, это не влияет на работу устройств для разделения частиц. В отрасли охраны труда ситуация иная: отбор проб пыли производится в тех случаях, когда образуются крупные частицы пыли, и воздействие этих частиц наиболее сильно. Поэтому нельзя использовать устройства для отбора проб с горизонтальным подачей воздуха; следует использовать устройства типа «торнадо» или устройства с вертикальным подачей воздуха.