Đánh giá phương pháp lấy mẫu bụi

Thread Content

Kiểm tra bụi là một phần quan trọng trong việc kiểm tra sức khỏe nghề nghiệp. Trong đó, việc lấy mẫu bụi lại là yếu tố then chốt. Vì vậy, việc lấy mẫu bụi chính là điểm trọng tâm của công tác kiểm tra sức khỏe nghề nghiệp. Tuy nhiên, do môi trường lấy mẫu tại nơi làm việc khá phức tạp và có nhiều yếu tố gây nhiễu, nên phương pháp lấy mẫu càng trở nên quan trọng. Việc chọn đúng phương pháp lấy mẫu chính là yếu tố then chốt để giảm thiểu sai số trong kết quả kiểm tra. Việc lấy mẫu bụi được chia thành hai phần: lấy mẫu bụi tổng thể và lấy mẫu bụi trong khí thở. Mỗi phần lại được chia tiếp thành hai hình thức: lấy mẫu từ từng cá nhân và lấy mẫu tại các điểm cố định. Dưới đây, chúng tôi sẽ đánh giá bốn phương pháp này:
**Lấy mẫu bụi tổng thể:**
1. Lấy mẫu bụi tổng thể từ từng cá nhân: Sử dụng thiết bị lấy mẫu có đường kính 37mm hoặc 40mm; tốc độ lấy mẫu là 1–5L/phút. Thiết bị lấy mẫu được sử dụng để thu thập mẫu theo hướng thở của con người – tức là từ dưới lên trên ； Thời gian lấy mẫu là tổng thời gian người lao động tiếp xúc ； 2. Lấy mẫu tại điểm cố định: Khi lấy mẫu tại điểm cố định, người ta sử dụng các bộ lấy mẫu có đường kính 37mm hoặc 40mm. Lưu lượng mẫu được lấy nằm trong khoảng 15–40L/phút. Người ta cũng sử dụng các thiết bị lấy mẫu bụi dạng cố định; hướng dòng khí không được quy định rõ ； Thời gian lấy mẫu là 15 phút; thời điểm lấy mẫu chính là khoảng thời gian mà nồng độ cao nhất, tức là tại các vị trí làm việc có nồng độ cao nhất ； Qua sự so sánh giữa hai phương pháp này có thể thấy rằng, đối với bụi cá nhân, cần lấy mẫu theo hướng hô hấp; lỗ vào khí nên được đặt ở vị trí dưới, và bụi được thu thập chủ yếu là loại PM10 trở xuống. Hiện nay, phương pháp lấy mẫu bụi tại Trung Quốc là lấy mẫu theo hướng ngang từ lỗ vào khí, và bụi được thu thập chủ yếu là các hạt lớn. Tuy nhiên, theo tiêu chuẩn GBZ2.1, tổng lượng bụi được coi là lượng bụi có thể xâm nhập vào toàn bộ đường hô hấp ； Bụi có kích thước hạt lớn không thể xâm nhập vào đường hô hấp; những hạt bụi có thể xâm nhập vào đường hô hấp chủ yếu là những hạt có kích thước nhỏ hơn PM10. Nếu không xét đến sự khác biệt về thời gian khi so sánh hai phương thức thu thập bụi này, chúng ta sẽ tiến hành một vài thí nghiệm so sánh: Phương pháp so sánh: Lấy mẫu theo chiều ngang với tốc độ 9L/phút tại một điểm cố định, và lấy mẫu theo chiều dọc với tốc độ 5L/phút tại một điểm cố định khác ； Địa điểm so sánh: 1. Mặt đào khai thác dưới mỏ than ； 2. Đường gió hồi dưới mỏ than ； 3. Đầu cuối của băng tải dưới mỏ than ； Địa điểm lấy mẫu | Mã mẫu | M1 (mg) | M2 (mg) | Δm (mg) | V (L) | C (mg/m³)
210606 – Điểm chuyển giao mẫu tại khu vực đào hầm thuộc đường hầm gió ngược: Hướng ngang 01: 11,03; 15,39; 4,36; 135,64; 32,14. Hướng dọc 01: 13,27; 14,19; 0,92; 77,090; 11,93.
210606 – Đường hầm gió ngược tại khu vực đào hầm: Hướng ngang 02: 13,90; 15,56; 1,66; 135,58; 12,24. Hướng dọc 02: 12,77; 13,53; 0,76; 75,639; 10,05.
Phía sau máy chuyền băng ở đường hầm chính: Hướng ngang 03: 13,09; 15,19; 2,10; 135,60; 15,49. Hướng dọc 03: 11,22; 11,68; 0,46; 75,834; 6,07.
Từ các dữ liệu trên có thể thấy rằng, khi có bụi phát sinh (tại các địa điểm 1 và 3), nồng độ bụi được đo bằng phương pháp lấy mẫu theo hướng ngang cao gấp khoảng 3 lần so với nồng độ đo bằng phương pháp lấy mẫu theo hướng dọc. Khi không có bụi phát sinh (tại địa điểm 2), nồng độ bụi chỉ khoảng 1,2 lần so với phương pháp lấy mẫu theo hướng dọc. Việc phân tích mức độ phân tán của bụi cho thấy rằng, tại các địa điểm 1 và 3, bụi được lấy mẫu theo hướng ngang chủ yếu là những hạt lớn; còn tại địa điểm 2, cả hai phương pháp lấy mẫu đều cho kết quả là bụi có kích thước hạt nhỏ. Như vậy có thể thấy rằng cách lấy mẫu bụi tại các điểm cố định đúng chuẩn là lấy mẫu theo hướng dọc. Vậy tại sao các thiết bị lấy mẫu trên thị trường lại sử dụng phương thức lấy mẫu theo hướng ngang? Vì chúng là các thiết bị lấy mẫu dùng cho mục đích vệ sinh môi trường, nên không phù hợp để sử dụng trong lĩnh vực vệ sinh lao động. Khi lấy mẫu môi trường, các hạt vật chất có kích thước lớn gần như không tồn tại (trừ khi xảy ra cơn bão cát), do đó hướng luồng khí không ảnh hưởng đến kết quả lấy mẫu. Lấy mẫu vệ sinh nghề nghiệp chỉ có thể sử dụng chế độ hút khí theo chiều dọc, không được sử dụng chế độ hút khí theo chiều ngang, như trong hình. Lấy mẫu bụi thở ra: 1. Bụi thở ra từ từng cá nhân: Để lấy mẫu bụi thở ra từ từng cá nhân, người ta sử dụng hai phương pháp tách bụi là phương pháp sử dụng bộ phận tách bụi kiểu cơn lốc và phương pháp sử dụng bộ phận tách bụi kiểu va chạm. Lưu lượng mẫu được lấy sẽ khác nhau tùy thuộc vào loại bộ phận tách bụi được sử dụng. Tuy nhiên, đường cong biểu diễn quá trình tách bụi phải tuân theo các tiêu chuẩn của BMRC hoặc ACGIH (như trong hình). Thời gian lấy mẫu thường là khoảng thời gian mà người lao động tiếp xúc với bụi trong suốt cả ngày ； 3. Lấy mẫu khí tại các điểm cố định: Phương pháp lấy mẫu khí tại các điểm cố định cũng bao gồm hai loại bộ phận phân tách, đó là bộ phận phân tách kiểu lốc xoáy và bộ phận phân tách kiểu va chạm. Yêu cầu là đường cong phân tách phải tuân thủ các tiêu chuẩn của BMRC hoặc ACGIH. Thời gian lấy mẫu là 15 phút; thời điểm lấy mẫu nên chọn vào khoảng thời gian mà nồng độ khí cao nhất, tức là tại các vị trí làm việc có nồng độ khí cao nhất ； Chúng tôi sử dụng hai phương pháp tách này để tiến hành một nhóm thí nghiệm so sánh ； Phương pháp so sánh: Lấy mẫu ngang với tốc độ 20L/phút tại một điểm cố định và lấy mẫu dọc với tốc độ 10L/phút tại một điểm cố định ； Địa điểm so sánh: 1. Mặt đào khai thác dưới mỏ than ； 2. Đường gió hồi dưới mỏ than ； 3. Đầu cuối của băng tải dưới mỏ than ； Địa điểm lấy mẫu | Mã mẫu | M1 (mg) | M2 (mg) | Δm (mg) | V (L) | C (mg/m3)
210606 – Điểm chuyển giao mẫu tại khu vực đào hầm thuộc đường hầm gió ngược: Loại máy lấy mẫu kiểu xung kích 01: 12,52; 17,01; 4,48; 300; 11,59. Loại máy lấy mẫu kiểu cyclone 01: 13,32; 13,64; 0,32; 150; 2,12.
210606 – Khu vực đường hầm gió ngược tại khu vực đào hầm: Loại máy lấy mẫu kiểu xung kích 02: 12,35; 12,76; 0,41; 300; 1,37. Loại máy lấy mẫu kiểu cyclone 02: 11,99; 12,18; 0,19; 150; 1,25.
Khu vực phía sau băng tải ở đường hầm chính: Loại máy lấy mẫu kiểu xung kích 03: 12,68; 13,94; 1,26; 300; 4,21. Loại máy lấy mẫu kiểu cyclone 03: 12,91; 13,08; 0,17; 150; 1,15.
Từ các dữ liệu trên có thể thấy rằng, ở những địa điểm tạo ra bụi (địa điểm 1 và 3), nồng độ bụi thu được từ các loại máy lấy mẫu khác nhau khá chênh lệch. Ngược lại, ở những địa điểm không tạo ra bụi (địa điểm 2), nồng độ bụi thu được từ cả hai loại máy lấy mẫu khá gần nhau. Ngoài ra, việc phân tích mức độ phân tán của các hạt bụi cho thấy rằng ở địa điểm 1 và 3, số lượng hạt bụi lớn thu được từ phương pháp lấy mẫu kiểu xung kích nhiều hơn so với phương pháp lấy mẫu kiểu cyclone. Ở địa điểm 2, số lượng hạt bụi từ cả hai phương pháp khá gần nhau ； Tại sao lại xuất hiện hiện tượng này? Để trả lời câu hỏi này, cần bắt đầu từ các thí nghiệm xác nhận đường phân tách và nguyên lý của hai phương pháp này. 1. Phương pháp thử nghiệm xác nhận: Khi tiến hành xác nhận độ hiệu quả của bất kỳ thiết bị tách nào, người ta sử dụng các máy tạo khí keo với kích thước hạt khác nhau để tạo ra khí keo. Sau đó, khí keo này được đưa qua thiết bị tách để so sánh mức độ hiệu quả tách. Khi mức độ hiệu quả tách đạt 50% ở khí keo có kích thước hạt 4μm, thì kết quả đó phù hợp với đường cong ACGIH. Ngược lại, khi mức độ hiệu quả tách đạt 50% ở khí keo có kích thước hạt 5μm, thì kết quả đó phù hợp với đường cong BMRC ； Thí nghiệm này là việc tiến hành các thí nghiệm tách riêng từng loại hạt aerosol có kích thước khác nhau, chứ không pha trộn tất cả các hạt aerosol lại với nhau để thực hiện thí nghiệm cùng lúc. 2. Bộ phận tách khí kiểu lốc xoáy: Khi không khí đi vào qua lỗ vào của bộ phận này, dòng khí sẽ quay theo hướng tiếp tuyến với thành bên trong bộ phận tách khí. Các hạt bụi có kích thước lớn sẽ chìm xuống nhanh hơn và tụ lại ở khu vực dành cho các hạt bụi lớn; còn các hạt bụi có kích thước nhỏ thì chìm chậm hơn và bị giữ lại trên màng lọc. 3. Bộ phận tách bằng lực va đập: Khí được đưa vào qua lỗ vào của bộ phận này, sau đó chảy thẳng vào tấm phản ứng. Trên tấm phản ứng có phủ lớp dầu silic; nhờ đó, các hạt bụi có kích thước khác nhau sẽ bị dính lại trên tấm phản ứng theo tỷ lệ nhất định. Còn những hạt bụi còn lại thì sẽ bị hút vào màng lọc. Qua nguyên lý của hai phương pháp này có thể thấy rằng, bộ phân tách bằng lực xoáy vẫn có thể tách được các hạt bụi đáp ứng các tiêu chuẩn của đường cong A và B, ngay cả khi có nhiều hạt lớn, nhờ việc sử dụng phương pháp lắng đọng. Tuy nhiên, bộ phân tách kiểu va chạm lại gặp vấn đề: 1. Trong quá trình thử nghiệm, không có việc kiểm tra các hạt lớn; do đó, dù kích thước hạt lớn đến đâu, chúng vẫn có thể xâm nhập vào bộ phân tách trong chế độ cung cấp khí ngang ； 2. Trên tấm đệm va chạm, người ta dán cùng lúc các hạt bụi có kích thước khác nhau; điều này khiến cho các hạt bụi nhỏ khó có thể dính vào được nữa ； 3. Nồng độ bụi hạt lớn khá cao; chúng sẽ nhanh chóng bám đầy lên màng lọc. Sau đó, một lượng lớn bụi hạt lớn sẽ xâm nhập vào bên trong màng lọc. Câu hỏi tương tự: Tại sao trên thị trường, việc thu thập bụi trong không khí lại sử dụng loại bộ phận tách bụi kiểu xung kích này? Câu trả lời cũng vậy: đó là những thiết bị dùng để lấy mẫu môi trường. Trong quá trình lấy mẫu, điều kiện và địa điểm thu mẫu khá ổn định; không có yếu tố nào gây ra sự hình thành của các hạt bụi lớn. Do đó, chúng không gây ảnh hưởng đến các thiết bị phân tách bụi theo nguyên lý xung kích. Tuy nhiên, trong lĩnh vực an toàn lao động thì lại khác: việc lấy mẫu bụi được thực hiện vào lúc có sự hình thành của các hạt bụi lớn, tức là lúc mà sự can nhiễu từ các hạt bụi lớn là nghiêm trọng nhất. Vì vậy, không thể sử dụng các thiết bị lấy mẫu bụi theo nguyên lý xung kích với lối vào khí ngang; thay vào đó, nên sử dụng các thiết bị lấy mẫu bụi kiểu lốc xoáy hoặc các thiết bị có lối vào khí hướng xuống dưới.