Cześć, dzisiaj problem związany z:
Ochrona układu oddechowego przed pyłami, dymami i mgłami toksycznymi.
Na przykładzie doboru ochron układu oddechowego do zagrożeń aerozolami toksycznymi, przedstawione są tematy wynikające z braku logicznego procesu postępowania w takiej sytuacji. Opisana jest aluzja analizy "wskaźnika ochronności" jako bazowego kryterium doboru wzorowanego na NIOSH Respirator Decision Logic.

1. KRYTERIA DOBORU OCHRON UKŁADU ODDECHOWEGO

Charakterystyczna sytuacja z jaką spotykają się producenci i doradcy (w sklepie) ochron dróg oddechowych, to telefon od zdesperowanego BHP-owca z pytaniem co ma zakupić dla konkretnego stanowiska pracy: malarza, galwanizera, spawacza, operatora maszyny rolniczej, odlewnika. Od wiedzy i doświadczenia klienta i od wiedzy sprzedawcy bardzo często zależy życie lub zdrowie pracownika.
Poziom tej wiedzy jest często niewystarczający, a poza tym przepisy i dostępne materiały informacyjne są często niejasne i niekonsekwentne.
Celem bieżącej prezentacji jest wskazanie sposobu dobierania ochrony przed aerozolami toksycznymi i wskazanie zarówno sprzedawcy jak i użytkownikowi} na ewentualne pułapki na tej drodze.

1.1. Podział ochron układu oddechowego

Istnieją dwa typy (zapewnienia pracownikom świeżego powietrza do oddychania).
Można zaopatrzyć pracownika w:
Maskę oczyszczającą powietrze.
Maskę oczyszczającą z dmuchawą.
Nad drugim przykładem nie będziemy się zatrzymywać bo, dysponując źródłem czystego powietrza zastanawiamy się jedynie zastanowić się czy to źródło nosić na plecach, przy pasie, czy plątającym nogi w wężu zasilającym.
Interesuje nas pierwszy przypadek.

na wstępie ustalimy warianty zagrożeń.
Mogą nim być:
1 Aerozole, areozol.
2 Pary i gazy substancji szkodliwych.
3 Aerozole oraz pary i gazy substancji szkodliwych.

Zajmiemy się zgodnie z wcześniejszym założeniem do aerozolami i sprecyzujmy jaki typ ochron dróg oddechowych można stosować:

1 Półmaski jednorazowe.
2 Maski ochronne zaopatrzone w filtry wymienne lub wielokrotnego użytku.

Te drugie mogą działać na zasadzie wymuszenia przepływu powietrza przez filtr :
oddechem pracownika
wentylatorem (dmuchawą)
W obu tych przypadkach możemy filtry umieścić w konstrukcji:
Ustnika - uciążliwe i niewydajne rozwiązane.
Półmaski
Pełnej maski
Poza maską, w połączeniu z wężem.
A ponad to, ochrony z wymuszonym obiegiem powietrza mogą być oparte o budowę kaptura lub hełmu. Jak widać, decydującym czynnikiem wszystkich tych ochron są filtry.

1.2. Klasyfikacja filtrów

Klasyfikacja przyjęta w Europie przewiduje trzy klasy filtrów:
P1 - filtr przeciwko pyłom, dla których NDS jest nie mniejszy od 2 mg/m3 (z wyłączeniem pyłów azbestu)
P2 - filtr przeciwko pyłom, dymom i mgłom, dla których NDS jest nie mniejszy od 0,05 mg/m3 oraz pyłom azbestu
P3 - filtr przeciwko pyłom, dymom i mgłom, dla których NDS jest mniejszy od 0,05 mg/m3

Natychmiast po wprowadzeniu tej klasyfikacji zaczęły się niekonsekwencje w oznaczaniu filtrów tymi klasami. Aby zrozumieć jak szkodliwa może być ona dla potencjalnego użytkownika, należy przypomnieć jaki podstawowy parametr i jakimi metodami jest badany przy określaniu klasy filtrów. Tym parametrem jest skuteczność filtracji. Bada się ją w Europie dwiema metodami:

Testem aerozolu chlorku sodu,
Testem mgły olejowej.

Pierwszy aerozol jest charakterystycznym aerozolem stałym: suche kryształki chlorku sodu zawieszone są w powietrzu. Zbadanie filtrów tym aerozolem odpowiada więc na pytanie jak sprawny będzie filtr przeciwko aerozolom stałym (pyły i dymy).

Drugi aerozol jest charakterystycznym aerozolem ciekłym: kropelki oleju zawieszone są w powietrzu. Zbadanie filtrów tym aerozolem odpowiada więc na pytanie, jak skuteczny będzie filtr przeciwko aerozolom ciekłym (mgła cieczy). Wymagane skuteczności dla poszczególnych klas znajduje się poniżej.

Na rynku ukazały się ostatnio innowacyjne materiały filtracyjne, wytwarzane z włókien sztucznych metodą wydmuchu w strumieniu gorącego powietrza (tzw. materiały pneumotermiczne). Fundamentalnym mechanizmem filtracji jest w nich zjawisko oddziaływań elektrostatycznych pomiędzy naładowanym włóknem i przeciwnie naładowanymi cząstkami aerozolu. Filtry wykonane z tego materiału są bardzo wydajne gdy bada się je metodą chlorku sodu, szybko z kolei tracą swoje cechy filtracyjne gdy kropelki reozolu neutralizują ładunek na włóknach. Wynik ten uwidacznia się w teście mgły olejowej, ale dopiero w trakcie dłuższego badania.

Są na rynku filtry oznakowane jako P2 niewytrzymujące testu mgły olejowej.

Dla rozróżnienia, czy filtry nadają się jedynie do filtracji cząstek stałych (pyłów i dymów) czy także cząstek ciekłych (mgieł) wprowadza się obecnie znak rozróżniający podklasy: P2S dla pyłów i dymów oraz P2SL dla pyłów, dymów i mgieł. Co gorsza zaczyna sobie torować drogę na rynek również podklasa P3S.

Filtry P3S Secura

Dla zestawienia można podać, że USA konsekwentnie trzyma się swojej krajowej klasyfikacji filtrów i używa dodatkowych testów dla ich oceny. Klasy filtrów wg standardów USA to:

przeciwko pyłom o NDS nie mniejszym niż 0,05 mg/m3
przeciwko dymom o NDS nie mniejszym niż 0,05 mg/m3
przeciwko mgłom o NDS nie mniejszym niż 0,05 mg/m3
przeciwko pyłom, dymom i mgłom o NDS mniejszym niż 0,05 mg/m3
przeciwko pochodnym radonu
przeciwko pyłom i mgłom zawierającym azbest.

1.3. "Wskaźnik ochronności"

Czy ukazana do tej pory informacja pozwala na dopasowanie ochrony układu oddechowego do jednoznacznego zagrożenia toksycznym aerozolem?
Nie, gdyż własności filtrów nie są do tego celu wystarczające. Ważna jest budowa części twarzowej (maski, półmaski), a więc sprzętu kompletnego. Toksyczny aerozol może dostać się pod część twarzową, a następnie do układu oddechowego dwiema drogami:

1 Przenikając prze materiał filtracyjny
2 Przeciekając przez nieszczelności pomiędzy maską (półmaską) i twarzą.

Pierwszą drogę opisaliśmy, a więc możemy z dużą dokładnością wskazać ilość wnikającego aerozolu, znając jego postać i wyniki testów chlorku sodu i mgły olejowej. Ilość aerozolu wnikającego drugą drogą da się ocenić jedynie statystycznie, testując reprezentatywną grupę użytkowników przez badanie przecieku.
I tu mała dygresja zakładając półmaskę, panowie golimy twarz się dokładnie!! Z modną obecnie brodą lub kilkudniowym zarostem nie można używać półmasek!!!

Zasadniczo szacuje się, że:

- Przez nieszczelności półmaski jednorazowej może wniknąć nie więcej niż: 5 % aerozolu – dla półmaski klasy P1, 4 % - dla półmaski klasy P2 i 0.95 % dla półmaski klasy P3
- Przez nieszczelności półmaski wielorazowej (części twarzowej) nie więcej niż 2 %
- Przez nieszczelności pełnej maski nie więcej niż 0,05 %

Jeśli doliczymy "przeciek" filtru lub filtropochłaniacza i "przeciek" części twarzowej to otrzymamy tzw. "przeciek całkowity". Jeżeli podzielimy 100 % przez tą wartość to otrzymamy krotność obniżenia stężenia przed i za maską czyli tzw. "wskaźnik ochronności".
Jeżeli przyjmiemy, że pod maską może być stężenie równe co najwyżej NDS, to liczba "wskaźnika ochronności" obliczy nam samoczynnie maksymalną wielokrotność NDS w powietrzu poza maską.

Są to oczywiście liczby szacunkowe, otrzymywane z marginesu bezpieczeństwa dla większości użytkowników. Proszę zwrócić uwagą na słowo "większości". Jeżeli nie rozpatrzymy dopasowania danej maski (półmaski) do naszej twarz, to możemy być tę fatalną mniejszością. Proszę również zwrócić uwagę, że wytwórca może poręczać większą ochronność maski, niż to wynika z granicznych wartości przecieków. Jeżeli wytwórca gwarantuje, że jego filtry P2SL mają skuteczność 99,9 %, a nie 94 % jak wymaga norma, to przyjmując, że np półmaska ma 2 % przecieku a filtr 0,1 % uzyskujemy wskaźnik ochronności:

100/(2+0,1) = 47,6 a nie 100/(2+6) = 12,5

Tak postąpiła firma "SECURA" ze swoim filtrem P2SL. Obecnie filtr ten nie jest produkowany, został zastąpiony przez filtr  P3R lub P3 R-A

2. ROBLEMY PRAKTYCZNEGO DOBORU OCHRON UKŁADU ODDECHOWEGO - opis z strony http://warsztattechnika.pl/index.php/artykuly-bhp

Aby wspomniany na początku producent lub spredawca ochron układu oddechowego mógł, bez najmniejszych wątpliwości zalecić dany model maski lub półmaski musiałby od potencjalnego kontrahenta otrzymać przykładowo taki komunikat: "mam zagrożenie ołowiem w postaci dymu tlenku ołowiu o stężeniu 1 mg/m3".
W ten sposób odbiorca sprecyzowałby:
rodzaj substancji toksycznej (ołów),
rodzaj i wielkość cząstek (cząstki stałe o rozmiarze submikronowym),
stężenie (1 mg/m3).
Sprzedawca znając NDS dla tlenku ołowiu (0,05 mg/m3) mógłby stwierdzić, że potrzebna jest ochrona zmniejszająca to stężenie 20 razy.

W tym przypadku stosując półmaskę (2 % przecieku) ze standardowym filtrem (6 % przecieku) uzyskalibyśmy 12,5 krotne obniżenie stężenia. Nie zmieniając rodzaju ochrony (półmaska) ale stosując filtr o przecieku 0,1 % uzyskujemy 47,6 krotne obniżenie stężenia. Mamy więc alternatywę: wykorzystać standardowy filtr klasy P3 w pierwszym przypadku (0,01 % przecieku) i 49,8 krotne obniżenie stężenia o oporach początkowych 420 Pa lub filtr klasy P2SL o podwyższonej skuteczności i oporach 180 Pa. W drugim przypadku uzyskujemy zwiększony komfort oddychania i niższe koszty ochrony.

Nadzwyczaj rzadko, możemy od ewentualnego użytkownika otrzymać tak precyzyjne sformułowanie problemu. Częściej spotykamy się z następującą informację: "pracuję w galwanizerni i mam 15 krotne przekroczony NDS dla chromu".
Reakcja na takie zapytanie wymaga już dużej wiedzy u dystrybutora. Musi on mieć pojęcie w tym wypadku, w jakiej formie występuje chrom w powietrzu w galwanizerni. Znając typ wykonywanych tam operacji musi on szukać ochrony przed aerozolem ciekłym. I znowu - jeżeli zaleci półmaskę ze typowym filtrem P2SL to uzyska 12,5 krotne zmniejszenie stężenia; jeżeli założy standardowy filtr P3 - 49,8 krotne, a jeżeli filtr P2SL o przecieku 0,1 - 47,6 krotne.

Warto zwrócić uwagę, że w obu tych wypadkach granicą współczynnika ochronności dla filtrów o dużej skuteczności (0,1 % lub 0,01 % przecieku) wymusza efektywność dopasowania półmaski o wartości 2 % przecieku. Przekroczenie progu ok. 50 krotnego obniżenia stężenia wymaga zastosowania pełnej maski: (0,01 % przecieku filtr i 0,05 % maska) daje graniczną liczbę współczynnika ochronności 1666). Jeszcze więcej wiedzy wymaga od sprzedawcy sformułowanie problemu: "pracują w lakierni i potrzebują ochrony układu oddechowego".

Jeżeli doświadczony dystrybutor nie zada w tej sytuacji serii dodatkowych pytań ustalających rodzaj zagrożenia, to może przyczynić się nawet do wypadku śmiertelnego. Jeżeli nie mogąc ustalić szczegółów przeprowadzi następujące rozumowanie: prawdopodobnie jest tam lakierowanie natryskowe, mamy więc zarówno aerozol ciekły lakieru w rozpuszczalniku organicznym oraz rozpuszczalniki organiczne w postaci par i gazów. Jedynym wyjściem jest w tej sytuacji zalecenie pełnej maski z wkładami chemicznymi typu A. Jeśli może otrzymać jakieś dane o występujących zagrożeniach może na podstawie osiągniętego wskaźnika ochronności zalecić półmaskę z wkładami A1 i filtrami P2SL.

3. PODSUMOWANIE

Fundamentalnym kryterium wyboru ochron są aktualnie wytyczne wynikające z norm. W zakresie ochron przed aerozolami toksycznymi jedynie wytyczne to granica wartości NDS-ów dla poszczególnych klas filtrów (2 mg/m dla klasy P1, do 0,05 mg/m dla klasy P2 i poniżej 0,05 mg/m dla klasy P3).399

Takie "mechaniczne" kryteria, jak staraliśmy się unaocznić, nie prowadzą do doboru optymalnej ochrony. Naszym zdaniem znacznie lepszym algorytmem doboru ochrony jest konsekwentne trzymanie się analizy "wskaźnika ochronności". Dalej lepszym sposobem jest dołączenie konsekwentnego systemu dobierania ochron do każdej sytuacji. Taką droga dobiera się ochrony w USA. Obowiązuje opublikowany dokument: NIOSH Respirator Decision Logic, który prowadząc ewentualnego klienta krok po kroku, naciska go do coraz bardziej dokładnego ustalenia gatunku zagrożenia i do kolejnego odrzucania ochron, które w danej sytuacji nie wypełniają swojego zadania.

Na podstawie Art dr. inż. Włodzimierza Piłacińskiego, inż. Jana Michalaka